JP2021124784A - 情報処理装置、及び情報処理プログラム - Google Patents

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良介 東方
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Abstract

【課題】本発明は、ボクセルデータ、及びポリゴンメッシュデータを関連付ける場合において、ボクセルデータにおけるボクセルに含まれる属性をポリゴンメッシュデータに継承できる情報処理装置、及び情報処理プログラムを提供することを目的とする。
【解決手段】プロセッサを有し、プロセッサは、複数のボクセルで表されると共にボクセルの各々に属性が付与された三次元形状のボクセルデータと、三次元形状を複数のポリゴンを用いて表したポリゴンメッシュデータと、を取得し、ボクセルに付与された属性をポリゴンに設定して、ポリゴンメッシュデータを出力する。
【選択図】図3

Description

本発明は、情報処理装置、及び情報処理プログラムに関する。
非特許文献1には、ボクセルデータからポリゴンメッシュデータへ変換する技術について開示されている。
Sergey Makarov,Marc Horner,Gregory Noetscher Editors, Brain and Human Body Modeling Computational Human Modeling at EMBC 2018.
近年、MRI(Magnetic Resonance Imaging)及びレーザスキャナ等の三次元測定技術の開発が盛んに行われ、様々な分野で利用されている。MRI及びレーザスキャナ等で取得した三次元形状を表すボクセルデータを実物に近い形状として再現するために、三次元形状をモニタに表示する場合、又は三次元造形装置によって三次元形状を造形する場合、ボクセルデータからポリゴンメッシュデータへの変換が行われることがある。
しかしながら、ボクセルデータ、及びポリゴンメッシュデータを関連付ける場合において、ボクセルデータを構成するボクセルに含まれる属性(例えば、色情報等)をポリゴンメッシュデータに継承できるとは限らなかった。
本発明は、ボクセルデータ、及びポリゴンメッシュデータを関連付ける場合において、ボクセルデータにおけるボクセルに含まれる属性をポリゴンメッシュデータに継承できる情報処理装置、及び情報処理プログラムを提供することを目的とする。
第1の態様の情報処理装置は、プロセッサを有し、プロセッサは、複数のボクセルで表されると共にボクセルの各々に属性が付与された三次元形状のボクセルデータと、三次元形状を複数のポリゴンを用いて表したポリゴンメッシュデータと、を取得し、ボクセルに付与された属性をポリゴンに設定して、ポリゴンメッシュデータを出力する。
第2の態様の情報処理装置は、第1の態様に係る情報処理装置において、プロセッサは、各々のボクセルに関連するポリゴンを特定し、ボクセルに付与された属性をポリゴンに設定する。
第3の態様の情報処理装置は、第2の態様に係る情報処理装置において、プロセッサは、ポリゴンに関連するボクセルが複数存在する場合、ボクセルに付与された属性、及びポリゴンからボクセルまでの距離の少なくとも一方を用いて、属性を導出してポリゴンに設定する。
第4の態様の情報処理装置は、第3の態様に係る情報処理装置において、プロセッサは、ポリゴンから最も近い距離のボクセルの属性をポリゴンに設定する。
第5の態様の情報処理装置は、第3の態様又は第4の態様に係る情報処理装置において、距離は、ボクセルの基準点からポリゴンを構成する平面までの最も近い距離、又は基準点からポリゴンの重心までの距離であり、基準点は、ボクセルの重心、又は予め各々のボクセルに設定された座標点である。
第6の態様の情報処理装置は、第3の態様から第5の態様の何れか1つの態様に係る情報処理装置において、プロセッサは、ボクセルに付与された属性に応じて、論理和、論理積、及び統計の何れか1つの導出方法を選択し、ポリゴンに設定する属性を導出する。
第7の態様の情報処理装置は、第2の態様から第6の態様の何れか1項に係る情報処理装置において、プロセッサは、ボクセルからポリゴンまでの距離が予め定められた閾値以下である場合、ボクセル及びポリゴンを関連付ける。
第8の態様の情報処理装置は、第7の態様に係る情報処理装置において、プロセッサは、ポリゴンに関連付けられたボクセルに隣接するボクセルからポリゴンまでの距離が予め定められた閾値以下である場合、ボクセル及びポリゴンを関連付ける。
第9の態様の情報処理装置は、第1の態様から第8の態様の何れか1項に係る情報処理装置において、プロセッサは、ポリゴンに設定された属性と、ポリゴンに隣接する複数のポリゴンに設定された属性と、が同一又は同一と認められる属性である場合、より少数のポリゴンに変換し、ポリゴン数を削減する。
第10の態様の情報処理プログラムは、複数のボクセルで表されると共にボクセルの各々に属性が付与された三次元形状のボクセルデータと、三次元形状を複数のポリゴンを用いて表したポリゴンメッシュデータと、を取得し、ボクセルに付与された属性をポリゴンに設定して、ポリゴンメッシュデータを出力することを実行させる。
第1の態様の情報処理装置及び第10の態様の情報処理プログラムによれば、ボクセルデータ、及びポリゴンメッシュデータを関連付ける場合において、ボクセルデータにおけるボクセルに含まれる属性をポリゴンメッシュデータに継承できる。
第2の態様の情報処理装置によれば、ボクセル及びポリゴンの位置に応じた属性を継承することができる。
第3の態様の情報処理装置によれば、属性及び距離を考慮しない場合と比較して、より適切な属性を継承することができる。
第4の態様の情報処理装置によれば、距離を考慮しない場合と比較して、設定する属性をより明確にすることができる。
第5の態様の情報処理装置によれば、距離の基準点を統一しない場合と比較して、設定する属性をより明確にすることができる。
第6の態様の情報処理装置によれば、属性の種類に応じて、設定する属性を導出することができる。
第7の態様の情報処理装置によれば、距離を考慮しない場合と比較して、ポリゴンに関連付けられるボクセルを明確に特定することができる。
第8の態様の情報処理装置によれば、ポリゴンに関連付けられるボクセルを明確に特定することができる。
第9の態様の情報処理装置によれば、ポリゴンを削減しない場合と比較して、データ量を抑制することができる。
各実施形態に係る三次元造形システムの一例を示す構成図である。 各実施形態に係る情報処理装置の一例を示す構成図である。 各実施形態に係る情報処理装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 各実施形態に係る属性の設定の説明に供するポリゴンの一例を示す模式図である。 各実施形態に係るボクセル及びポリゴンの距離の説明に供するポリゴンの一例を示す図である。 各実施形態に係るボクセルで表された三次元形状の一例を示す図である。 各実施形態に係る三次元造形装置の一例を示す構成図である。 第1実施形態に係る情報処理の一例を示すデータフロー図である。 各実施形態に係る属性情報、座標情報、ポリゴン情報、及びポリゴンメッシュデータの一例を示す図である。 各実施形態に係るポリゴン削減の説明に供するメッシュの一例を示す模式図である。 第1実施形態に係る情報処理の一例を示すフローチャートである。 第2実施形態に係る情報処理の一例を示すデータフロー図である。 第2実施形態に係るポリゴンに関連付けるボクセルの導出の説明に供するポリゴンの一例を示す模式図である。 第2実施形態に係る情報処理の一例を示すフローチャートである。
[第1実施形態]
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態例を詳細に説明する。
図1は、本実施形態に係る三次元造形システム1の構成図である。図1に示すように、三次元造形システム1は、情報処理装置10及び三次元造形装置200を備える。
次に、図2を参照して、本実施形態に係る情報処理装置10の構成について説明する。
情報処理装置10は、例えば、パーソナルコンピュータ等で構成され、コントローラ11を備える。コントローラ11は、CPU(Central Processing Unit)11A、ROM(Read Only Memory)11B、RAM(Random Access Memory)11C、不揮発性メモリ11D、及び入出力インターフェース(I/O)11Eを備える。そして、CPU11A、ROM11B、RAM11C、不揮発性メモリ11D、及びI/O11Eがバス11Fを介して各々接続されている。なお、CPU11Aは、プロセッサの一例である。
また、I/O11Eには、操作部12、表示部13、通信部14、及び記憶部15が接続されている。
操作部12は、例えばマウス及びキーボードを含んで構成される。
表示部13は、例えば液晶ディスプレイ等で構成される。
通信部14は、三次元造形装置200等の外部装置とデータ通信を行うためのインターフェースである。
記憶部15は、ハードディスク等の不揮発性の記憶装置で構成され、後述する情報処理プログラム、及び三次元形状データ等を記憶する。CPU11Aは、記憶部15に記憶された情報処理プログラムを読み込んで実行する。なお、本実施形態に係る三次元形状データは、ボクセルデータ、又はポリゴンメッシュデータである形態について説明する。
次に、CPU11Aの機能構成について説明する。
図3に示すように、CPU11Aは、機能的には、取得部20、変換部21、設定部22、及び出力部23を備える。
取得部20は、複数のボクセルで表されると共にボクセルの各々に属性が付与された三次元形状のボクセルデータを取得する。
変換部21は、ボクセルデータを予め定めた方法を用いて、ポリゴンメッシュデータに変換する。ここで、予め定めた方法とは、ボクセルデータをポリゴンメッシュデータに変換するための方法である。また、ポリゴンメッシュデータとは、三角形等の多角形(ポリゴン)を複数組み合わせてメッシュ状に三次元形状を表したデータである。本実施形態は、予め定めた方法の一例として、マーチングキューブ法を用いた場合について説明するが、これに限られるものではない。マーチングキューブ法では、2×2×2の隣接する8個のボクセルの集合におけるボクセルの有無のパターンに応じて予め定めた面を設定することによりポリゴンメッシュデータに変換する方法である。
なお、ボクセルは、三次元形状の基本要素であり、本来であれば、体積を持った直方体で表されるが、錯綜を避けるために本実施形態に係るボクセルは、点で表し説明する。
設定部22は、ボクセルデータにおける各々のボクセルと、ポリゴンメッシュにおける各々のポリゴンと、を関連付け、ボクセルに付与された属性をポリゴンに設定する。
例えば、図4(a)に示すように、ボクセルデータをポリゴンメッシュデータに変換し、ポリゴン30に対応するボクセル31が1つであることを特定した場合、設定部22は、ボクセル31に付与されている属性をポリゴン30に設定する。
また、図4(b)に示すように、ポリゴン30に対応するボクセル31が複数存在する場合、設定部22は、複数のボクセル31に付与されている属性、及びボクセル31からポリゴン30までの距離に応じて、属性を導出し、ポリゴン30に設定する。
具体的には、設定部22は、論理積、論理和、及び統計を用いて、属性及び距離から属性を導出する。ボクセル31に属性として付与されている値が二値(例えば、白黒、存在するか否か、2進数で表されるデータ等)である場合、設定部22は、複数のボクセルの属性の論理和又は論理積を用いて、属性を導出する。また、ボクセル31に付与されている属性が強度のように連続した値である場合、平均値を用いて、属性の値を導出し、ポリゴン30に設定する。また、ボクセル31に付与されている属性が温度のように連続した値、かつ距離に関連付けられる値である場合、加重平均値を用いて、属性の値を導出し、ポリゴン30に設定する。
なお、本実施形態では、統計として、平均及び加重平均を用いて属性を導出する形態について説明した。しかし、これに限定されない。統計として、中央値、平均値、最大値、及び最小値を用いて、属性を導出してもよい。
また、設定部22は、距離に応じて、属性を設定してもよい。例えば、設定部22は、各々のボクセル31からポリゴン30までの距離を導出し、距離が最も近いボクセル31の属性をポリゴン30に設定してもよい。
ここで、距離とは、図5に示すように、ボクセルの重心32からポリゴン33の最近接点34までの最近接距離である。最近接距離とは、図5に示すように、ボクセルの重心32からポリゴン33を構成する平面に対して垂線を延ばした際に接する点(最近接点34)までの距離であり、ボクセルの重心32からポリゴン33までの距離が最も小さくなる距離である。なお、本実施形態に係る距離は、最近接距離である形態について説明する。しかし、これに限定されない。図5に示すように、距離は、ボクセルの重心32からポリゴン33の重心35までの距離である重心距離であってもよいし、符号付で距離値を管理する符号付距離場(SDF:Signed Distance Field)であってもよい。SDFは三次元形状の位置関係を表す公知の手法であり、ボクセルの重心等の予め定めた場所から、最も近いポリゴンまでの距離をボクセルの符号付距離場として設定する。この際、CPU11Aは、距離を計測するための基準点となる予め定めた場所が三次元形状の内部に含まれる場合にはプラスの符号を算出した距離に設定し、三次元形状の内部に含まれない場合にはマイナスの符号を算出した距離に設定する。
また、本実施形態に係るボクセル31の重心は、距離の基準点である形態について説明する。しかし、これに限定されない。ボクセル31の重心の代わりに、予め属性の1つとして個々のボクセルの基準点座標などが設定されている場合、その基準点をもとに距離を計算してもよい。例えば、三次元造形装置200により造形される際の個々のボクセル領域内の三次元形状の重心とボクセルの中心座標との偏差などを属性として有する場合、この偏差を基に、三次元形状に対応するボクセル毎の重心座標を求めて距離を計算してもよい。
図3において、出力部23は、属性が設定されたポリゴンメッシュデータを出力する。例えば、出力部23は、属性が設定されたポリゴンメッシュデータを記憶部15に記憶してもよいし、属性の指定を受け付け、ポリゴンメッシュデータと共に指定された属性の値毎に色を変えて、表示部13に表示してもよい。
次に、図6を参照して、ボクセル36で表された三次元形状37について説明する。図6は、本実施形態に係るボクセル36で表された三次元形状37の一例を示す図である。
図6に示すように、三次元形状37は、複数のボクセル36で構成される。ここで、ボクセル36は、三次元形状37の基本要素であり、例えば直方体が用いられるが、直方体に限らず、球又は円柱等を用いてもよい。ボクセル36を積み上げることで所望の三次元形状37が表現される。
三次元形状37を造形する三次元造形法としては、例えば熱可塑性樹脂を溶かし積層させることで三次元形状37を造形する熱溶解積層法(FDM法:Fused Deposition Modeling)、粉末状の金属材料にレーザービームを照射し、焼結することで三次元形状37を造形するレーザー焼結法(SLS法:Selective Laser Sintering)等が適用されるが、他の三次元造形法を用いても良い。本実施形態では、レーザー焼結法を用いて三次元形状37を造形する場合について説明する。
次に、情報処理装置10により生成された三次元形状データを用いて三次元形状40を造形する三次元造形装置について説明する。図7は、本実施の形態に係る三次元造形装置200の構成の一例である。三次元造形装置200は、レーザー焼結法により三次元形状40を造形する装置である。
図7に示すように、三次元造形装置200は、照射ヘッド201、照射ヘッド駆動部202、造形台203、造形台駆動部204、取得部205、及び制御部206を備える。なお、照射ヘッド201、照射ヘッド駆動部202、造形台203、及び造形台駆動部204は造形部の一例である。
照射ヘッド201は、三次元形状40を造形するために、造形材41にレーザーを照射するレーザー照射ヘッドである。
照射ヘッド201は、照射ヘッド駆動部202によって駆動され、XY平面上を二次元に走査される。
造形台203は、造形台駆動部204によって駆動され、z軸方向に昇降される。
取得部205は、情報処理装置10が生成した三次元形状データを取得する。
制御部206は、取得部205が取得した三次元形状データに従って、照射ヘッド201から造形台203に配置されている造形材41にレーザーを照射すると共に、照射ヘッド駆動部202によって、レーザーを照射する位置を制御する。
また、制御部206は、各層の造形が終了する毎に、造形台駆動部204を駆動して造形台203を予め定めた積層間隔分降下させ、造形台203に造形材41を充填する制御を行う。これにより、三次元形状データに基づく三次元形状40が造形される。
次に、本実施の形態に係る情報処理装置10の作用を説明する前に、図8から図10を参照して、本実施形態に係るポリゴンに属性を設定する手法について説明する。
図8は、本実施形態に係る情報処理の一例を示すデータフロー図である。図8に示すように、情報処理装置10のCPU11Aは、ボクセルデータ取得処理50、ポリゴン変換処理51、属性設定処理52、ポリゴン削減処理53、及び出力処理54を行う。また、CPU11Aは、属性情報56、座標情報57、ポリゴン情報58、及びポリゴンメッシュデータ59を生成する。
一例として、図9(a)に示すように、属性情報56は、ボクセルID(IDentification)、及びボクセル属性を含んでいる。ボクセルIDは、ボクセル毎に一意に割り振られる数字及び記号であり、ボクセル属性は、各々のボクセルに付与された属性に関する情報である。また、図9(b)に示すように、座標情報57は、ボクセルID、及びボクセル座標を含んでいる。ボクセル座標は、ボクセルの位置を示す座標である。
また、一例として、図9(c)に示すように、ポリゴン情報58は、ポリゴンID、バーテックスID、バーテックス座標、及びボクセルIDを含んでいる。ポリゴンIDは、ポリゴンメッシュを構成するポリゴン(面)毎に一意に割り振られる数字及び記号であり、バーテックスIDは、ポリゴンを構成するバーテックス(頂点)毎に割り振られる数字及び記号である。バーテックス座標は、バーテックスの位置を示す座標である。ここで、ポリゴン情報は、ポリゴンに関連付けられたボクセルを示すボクセルIDを含んでおり、ポリゴン毎に1又は複数のボクセルIDが関連付けられている。
また、一例として、図9(d)に示すように、ポリゴンメッシュデータ59は、ポリゴンID、バーテックスID、バーテックス座標、ボクセルID、ボクセル座標、及びポリゴン属性を含んでいる。ポリゴン属性は、ポリゴンに関連付けられたボクセルから導出された属性であり、ポリゴン毎に設定される。また、ポリゴンメッシュデータ59のポリゴンIDには、ポリゴンを構成するバーテックスの座標、及びポリゴンに関連付けられたボクセルの座標を含んでいる。
図8において、ボクセルデータ取得処理50は、ユーザによって入力されたボクセルデータ55を取得し、ボクセルデータ55からボクセル毎に付与されている属性情報56、及びボクセルの座標を示す座標情報57を生成する。
ポリゴン変換処理51は、座標情報57からボクセルをポリゴンに変換してポリゴン情報58を生成する。
属性設定処理52は、属性情報56、座標情報57、及びポリゴン情報58を用いて、ポリゴンメッシュデータ59を生成する。
ポリゴン削減処理53は、ポリゴンメッシュデータ59を用いて、ポリゴン数の削減を行う。具体的には、ポリゴン削減処理53は、エッジ両端のバーテックスを共有するポリゴンを比較して、設定されている各々の属性が同等である又は同等と認められる場合、そのエッジを縮約し、エッジ両端のバーテックスを統合する。ポリゴン削減処理53は、指定されたポリゴンの数になるまでポリゴンの属性の比較、及びエッジの縮約によるバーテックスの統合を繰り返し行って、ポリゴン数を削減する。
ここで、属性が同等と認められる場合とは、属性と、基準となる属性と、の差分が予め定められた範囲以内である場合をいう。また、予め定められた範囲は、ユーザによって指定されてもよい。
一例として、図10(a)に示すエッジ74を共有するバーテックス72及びバーテックス73に隣接する全10個の三角形のポリゴンの属性が同等である又は同等と認められる場合、ポリゴン70及びポリゴン71が共有するエッジ74の両端に位置するバーテックス72及びバーテックス73が統合される。
図10(b)に示すように、バーテックス72及びバーテックス73がバーテックス75に統合されると、縮約されたエッジ74を共有していたポリゴン70と、ポリゴン71と、が消失し、ポリゴンの数が8個に減少する。このように、ポリゴン数の削減を行うことで、データ量が抑えられる。
しかしながら、ポリゴン数の削減を行う場合、図10(a)において、統合するバーテックスを共有するポリゴンの裏返り、及びポリゴンメッシュが表す三次元形状の変化、及び属性に注意を払う必要がある。
例えば、図10(a)において、バーテックスを統合した結果、バーテックス72及びバーテックス73に隣接するポリゴンの形状が変化すると共に、一部のポリゴンが裏返り、法線の向きが反転することがある。法線の反転を抑制する方法として、バーテックス72及びバーテックス73に隣接する全てポリゴンに対して、バーテックスを統合した後にポリゴンの法線が反転するか否かの判定を行い、法線が反転するポリゴンが1つでも存在する場合、統合する処理を行わない判定をする方法がある。
また、バーテックスを統合した結果、通常は、統合の影響を受ける複数のポリゴンで表される三次元形状が変化する。例えば、図10(a)において、全てのバーテックスが同一平面に存在する場合、図10(b)におけるバーテックス75を同一平面上に置くことで、統合前後の三次元形状の変化は生じない。しかし、バーテックス72とバーテックス73と、のみが他のバーテックスが存在する平面とは異なる位置に存在する場合は、バーテックス75の位置をどこに設定しようが、多少なりとも三次元形状の変化が生じてしまう。そのため、統合後のバーテックスを、統合前後の形状変化が小さくなる最適な位置に設定すると共に、エッジ毎に縮約による形状変化の大小を評価し、形状変化の小さいエッジを優先して縮約することで、形状変化を抑制する方法が用いられる。統合後のバーテックスの最適位置の推定および形状変化の大小の評価には、QEM(Quadric Error Metrics)を用いるのが一般的である。
このように、ポリゴン数の削減を行うことで、周辺のポリゴンの及びポリゴンメッシュの形状変化が抑制される
図8において、出力処理54は、ポリゴンメッシュデータ59の出力を行う。一例として、図8に示すように、ポリゴンメッシュデータ59を表示部13に表示する。また、ポリゴンメッシュデータ59を記憶部15に記憶してもよいし、通信部14を介して、外部の三次元造形装置200に送信してもよい。
次に、図11を参照して、本実施形態に係る情報処理プログラムの作用について説明する。図11は、本実施形態に係る情報処理の一例を示すフローチャートである。CPU11AがROM11B又は不揮発性メモリ11Dから情報処理プログラムを読み出し、実行することによって、図11に示す情報処理が実行される。図11に示す情報処理は、例えば、ユーザから情報処理プログラムの実行指示が入力された場合、情報処理が実行される。
ステップS101において、CPU11Aは、ボクセルデータを取得する。
ステップS102において、CPU11Aは、ボクセルデータからボクセルの座標、及び属性を取得する。
ステップS103において、CPU11Aは、ボクセルの座標からボクセルをポリゴンに変換する。
ステップS104において、CPU11Aは、変換したポリゴンが複数のボクセルに対応しているか否かの判定を行う。ポリゴンが複数のボクセルに対応している場合(ステップS104:YES)、CPU11Aは、ステップS106に移行する。一方、ポリゴンが複数のボクセルに対応していない場合(ステップS104:NO)、CPU11Aは、ステップS105に移行する。
ステップS105において、CPU11Aは、ボクセルの属性をポリゴンに設定する。
ステップS106において、CPU11Aは、ボクセルに付与されている属性が二値であるか否かの判定を行う。属性が二値である場合(ステップS106:YES)、CPU11Aは、ステップS107に移行する。一方、属性が二値でない場合(ステップS106:NO)、CPU11Aは、ステップS108に移行する。
ステップS107において、CPU11Aは、論理和を用いて、ボクセルに付与されている属性から、ポリゴンに設定する属性を導出する。
ステップS108において、CPU11Aは、統計を用いて、ボクセルに付与されている属性から、ポリゴンに設定する属性を導出する。
ステップS109において、CPU11Aは、導出した属性をポリゴンに設定する。
ステップS110において、CPU11Aは、全てのボクセルをポリゴンに変換したか否かの判定を行う。全てのボクセルを変換した場合(ステップS110:YES)、CPU11Aは、ステップS111に移行する。一方、全てのボクセルを変換していない場合(ステップS110:NO)、CPU11Aは、ステップS102に移行する。
ステップS111において、CPU11Aは、バーテックスを統合して、ポリゴン数を削減する。
ステップS112において、CPU11Aは、ボクセルをポリゴンに変換したポリゴンメッシュデータを記憶する。
ステップS113において、CPU11Aは、ポリゴンメッシュデータを出力する。
以上説明したように、本実施形態によれば、ボクセルデータにおけるボクセルに含まれる属性がポリゴンメッシュデータに継承される。
[第2実施形態]
第1実施形態では、ボクセルデータをポリゴンメッシュデータに変換した場合に、ポリゴンメッシュデータに属性を継承する形態について説明した。本実施形態では、互いに対応するボクセルデータ及びポリゴンメッシュデータを取得した場合、ポリゴンメッシュデータに属性を継承する形態について説明する。なお、本実施形態に係る三次元造形システム1の構成(図1参照)、情報処理装置10の構成(図2参照)、情報処理装置10の機能構成(図3参照)、及びポリゴンの例図(図4参照)は、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。また、本実施形態に係る最近接距離の例図(図5参照)、三次元形状を示す図(図6参照)、三次元造形装置200の構成(図7参照)、各情報の構成(図9参照)、及び削減するポリゴンの例図(図10参照)は、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
まず、図12を参照して、本実施形態に係るポリゴンに属性を設定する手法について説明する。図12は、本実施形態に係る情報処理の一例を示すデータフロー図である。なお、図8における図12に示す情報処理と同一のステップについては、図8と同一の符号を付して、その説明を省略する。
図12に示すように、情報処理装置10のCPU11Aは、ボクセルデータ取得処理50、属性設定処理52、ポリゴン削減処理53、出力処理54、ポリゴンメッシュ取得処理61、及び関連付け処理62を行う。
ポリゴンメッシュ取得処理61は、ユーザによって入力されたポリゴンメッシュデータ60からポリゴン情報58を取得する。ここで、ポリゴンメッシュデータ60から取得されたポリゴン情報58は、ボクセルとの関連付けは行われていない。つまり、座標情報57に含まれるボクセルの座標と、ポリゴン情報58に含まれるポリゴンの関連付けを行う必要がある。
関連付け処理62は、ポリゴンメッシュデータ60から取得したポリゴン情報58、及び座標情報57を用いて、ポリゴンと、ボクセルと、を関連付ける。具体的には、座標情報57に含まれるボクセルの座標と、ポリゴン情報58に含まれるバーテックスの座標と、を比較して関連付けを行う。
例えば、図13に示すように、ポリゴン情報58に含まれるポリゴン76のバーテックスの一つの座標を参照すると、バーテックスの位置から最も近い座標のボクセル77が求まる。ポリゴン76に関連付けられるボクセルの候補として、ボクセル77に隣接するボクセル78を定め、ボクセル78からポリゴン76までの距離が予め定められた距離以内であるか否かの判定が行なわれる。ボクセル78からポリゴン76までの距離が予め定められた距離以内の場合、ボクセル78と、ポリゴン76と、が関連付けられる。
関連付けられたボクセル78に隣接するボクセルもポリゴン76に関連付けられるボクセルの候補として、当該ボクセルからポリゴン76までの距離が予め定められた距離以内であるか否かの判定を行い、関連付けられるボクセルの候補がなくなるまで繰り返し行う。このように、ポリゴン76に関連するボクセル77、及びポリゴン76に関連付けられる候補となるボクセル78を特定して、ポリゴンと、ボクセルとの関連付けを行う。なお、本実施形態に係る予め定められた距離は、ボクセルの外接円の半径である。しかし、これに限定されない。予め定められた距離は、ユーザによって指定されてもよい。
しかしながら、関連付けるポリゴンが大きい場合、候補となるボクセルの数が多くなり、判定処理の処理量が膨大となり、ポリゴンと、ボクセルの対応付けが困難となる。そのため、ポリゴンと、ボクセルとの関連付けを行う場合、予めポリゴンを分割して関連付けを行う必要がある。
次に、図14を参照して、本実施形態に係る情報処理プログラムの作用について説明する。図14は、本実施形態に係る情報処理の一例を示すフローチャートである。CPU11AがROM11B又は不揮発性メモリ11Dから情報処理プログラムを読み出し、実行することによって、図14に示す情報処理が実行される。図14に示す情報処理は、例えば、ユーザから情報処理プログラムの実行指示が入力された場合、情報処理が実行される。なお、図11における図14に示す情報処理と同一のステップについては、図11と同一の符号を付して、その説明を省略する。
ステップS114において、CPU11Aは、ポリゴンメッシュデータを取得する。
ステップS115において、CPU11Aは、ポリゴンメッシュデータからポリゴンのバーテックスの座標を取得する。
ステップS116において、CPU11Aは、ポリゴンを分割するか否かの判定を行う。ポリゴンを分割する場合(ステップS116:YES)、CPU11Aは、ステップS117に移行する。一方、ポリゴンを分割しない場合(ステップS116:NO)、CPU11Aは、ステップS118に移行する。
ステップS117において、CPU11Aは、ポリゴンを分割する。
ステップS118において、CPU11Aは、ボクセルの座標、及びバーテックスの座標を用いて、ボクセル及びポリゴンを関連付ける。
ステップS119において、CPU11Aは、全てのボクセルをポリゴンに関連付けたか否かの判定を行う。全てのボクセルをポリゴンに関連付けた場合(ステップS119:YES)、CPU11Aは、ステップS111に移行する。一方、全てのボクセルをポリゴンに関連付けていない場合(ステップS119:NO)、CPU11Aは、ステップS102に移行する。
以上説明したように、本実施形態によれば、ボクセルデータにおけるボクセルに含まれる属性がポリゴンメッシュデータに継承される。
なお、各実施形態では、ボクセルデータに設定された属性をポリゴンメッシュデータに属性を継承する形態について説明した。しかし、これに限定されない。例えば、属性が付与されていないボクセルデータを取得した場合、ボクセルデータから三次元形状の特徴を抽出して属性として設定し、抽出した属性をポリゴンメッシュデータに継承してもよい。また、ポリゴンメッシュデータのみを取得した場合、ポリゴンメッシュデータからボクセルデータに変換し、ボクセルデータから特徴を抽出して属性として設定し、再度ポリゴンメッシュデータに変換して、属性を継承してもよい。
各実施形態を用いて本発明について説明したが、本発明は各実施形態に記載の範囲には限定されない。本発明の要旨を逸脱しない範囲で各実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、当該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
例えば、本実施形態では、ポリゴンメッシュデータに属性を継承した三次元形状データを生成する情報処理装置10と三次元形状データに基づいて三次元形状を造形する三次元造形装置200とが別個の構成の場合について説明した。しかし、これに限定されない。三次元造形装置200が情報処理装置10の機能を備えた構成としてもよい。
すなわち、三次元造形装置200の取得部205がボクセルデータを取得し、制御部206が図11又は図14の情報処理を実行してポリゴンメッシュデータに属性の継承を行って、三次元形状データを生成してもよい。
なお、本実施形態において、プロセッサとは、広義的なプロセッサを指し、例えば CPU( Central Processing Unit)等の汎用的なプロセッサや、例えば GPU(Graphics Processing Unit)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、及びプログラマブル論理デバイス等の専用のプロセッサを含むものである。
また、上記各実施形態におけるプロセッサの動作は、1つのプロセッサによって成すのみでなく、物理的に離れた位置に存在する複数のプロセッサが協働して成すものであってもよい。また、プロセッサの各動作の順序は上記各実施形態において記載した順序のみに限定されるものではなく、適宜変更してもよい。
また、本実施形態では、ポリゴンメッシュデータに属性を継承する情報処理プログラムが記憶部15にインストールされている形態を説明したが、これに限定されるものではない。本実施形態に係る情報処理プログラムを、コンピュータ読取可能な記憶媒体に記録した形態で提供してもよい。例えば、本発明に係る情報処理プログラムを、CD(Compact Disc)−ROM及びDVD(Digital Versatile Disc)−ROM等の光ディスクに記録した形態で提供してもよい。本発明に係る情報処理プログラムを、USB(Universal Serial Bus)メモリ及びメモリカード等の半導体メモリに記録した形態で提供してもよい。また、本実施形態に係る情報処理プログラムを、通信部14に接続された通信回線を介して外部装置から取得するようにしてもよい。
1 三次元造形システム
10 情報処理装置
11 コントローラ
11A CPU
11B ROM
11C RAM
11D 不揮発性メモリ
11E 入出力インターフェース
11F バス
12 操作部
13 表示部
14 通信部
15 記憶部
20 取得部
21 変換部
22 設定部
23 出力部
30、33 ポリゴン
31、36 ボクセル
32、35 重心
34 最近接点
37、40 三次元形状
41 造形材
50 ボクセルデータ取得処理
51 ポリゴン変換処理
52 属性設定処理
53 ポリゴン削減処理
54 出力処理
55 ボクセルデータ
56 属性情報
57 座標情報
58 ポリゴン情報
59、60 ポリゴンメッシュデータ
61 ポリゴンメッシュ取得処理
62 関連付け処理
70、71、76 ポリゴン
72、73、75 バーテックス
74 エッジ
77、78 ボクセル
200 三次元造形装置
201 照射ヘッド
202 照射ヘッド駆動部
203 造形台
204 造形台駆動部
205 取得部
206 制御部

Claims (10)

  1. プロセッサを有し、前記プロセッサは、
    複数のボクセルで表されると共に前記ボクセルの各々に属性が付与された三次元形状のボクセルデータと、前記三次元形状を複数のポリゴンを用いて表したポリゴンメッシュデータと、を取得し、
    前記ボクセルに付与された前記属性を前記ポリゴンに設定して、前記ポリゴンメッシュデータを出力する
    情報処理装置。
  2. 前記プロセッサは、各々の前記ボクセルに関連する前記ポリゴンを特定し、前記ボクセルに付与された属性をポリゴンに設定する請求項1に記載の情報処理装置。
  3. 前記プロセッサは、前記ポリゴンに関連する前記ボクセルが複数存在する場合、前記ボクセルに付与された属性、及び前記ポリゴンから前記ボクセルまでの距離の少なくとも一方を用いて、属性を導出して前記ポリゴンに設定する請求項2に記載の情報処理装置。
  4. 前記プロセッサは、前記ポリゴンから最も近い距離の前記ボクセルの属性を前記ポリゴンに設定する請求項3に記載の情報処理装置。
  5. 前記距離は、前記ボクセルの基準点から前記ポリゴンを構成する平面までの最も近い距離、又は前記基準点から前記ポリゴンの重心までの距離であり、前記基準点は、前記ボクセルの重心、又は予め各々の前記ボクセルに設定された座標点である請求項3又は請求項4に記載の情報処理装置。
  6. 前記プロセッサは、前記ボクセルに付与された前記属性に応じて、論理和、論理積、及び統計の何れか1つの導出方法を選択し、前記ポリゴンに設定する前記属性を導出する請求項3から請求項5の何れか1項に記載の情報処理装置。
  7. 前記プロセッサは、前記ボクセルから前記ポリゴンまでの距離が予め定められた閾値以下である場合、前記ボクセル及び前記ポリゴンを関連付ける請求項2から請求項6の何れか1項に記載の情報処理装置。
  8. 前記プロセッサは、前記ポリゴンに関連付けられた前記ボクセルに隣接するボクセルから前記ポリゴンまでの距離が予め定められた閾値以下である場合、前記ボクセル及び前記ポリゴンを関連付ける請求項7に記載の情報処理装置。
  9. 前記プロセッサは、前記ポリゴンに設定された属性と、前記ポリゴンに隣接する複数のポリゴンに設定された属性と、が同一又は同一と認められる属性である場合、前記ポリゴンと、前記ポリゴンに隣接するポリゴンと、をより少数のポリゴンに変換し、ポリゴン数を削減する請求項1から請求項8の何れか1項に記載の情報処理装置。
  10. コンピュータに
    複数のボクセルで表されると共に前記ボクセルの各々に属性が付与された三次元形状のボクセルデータと、前記三次元形状を複数のポリゴンを用いて表したポリゴンメッシュデータと、を取得し、
    前記ボクセルに付与された前記属性を前記ポリゴンに設定して、前記ポリゴンメッシュデータを出力する
    ことを実行させるための情報処理プログラム。
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