JP2022068655A - 造形データ生成装置、造形データ生成方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】機能的に設定されている厚さの装着物のテンプレート三次元形状を、当該装着物の機能を損なわないように、素材の厚さを考慮した変形を行う造形データ生成装置を提供する。【解決手段】本発明は、人体の部位に装着する所定の厚さの装着物を作成するための造形データを生成する装置であり、装着物の基準形状のテンプレート三次元形状における、部位の三次元形状を示す人体表面三次元形状モデルに接触する装着物三次元形状の接触面形状において基準点を設定する変形基準点設定部と、人体表面三次元形状モデルの三次元形状に合わせ、基準点を移動させる方向及び所定の距離を示す移動情報を求める基準点移動部と、テンプレート三次元形状の処理対象点の近傍に存在する少なくとも一個の基準点の移動情報に対応させて処理対象点を移動させ、造形データの生成を行う三次元形状変形部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、装着対象の対象面の凹凸に対応して、装着物の三次元形状データを変形する造形データ生成装置、造形データ生成方法及びプログラムに関する。

近年、人体の三次元形状を計測し、計測した人体の形状に対応した衣服などを提供するサービスが提供されている（例えば、特許文献１及び特許文献２）。
特許文献１は、人体モデルの制御点（例えば、身体的特徴）の位置の違いに対応して、衣服データを変形する処理を行う。
これにより、ユーザの体形の三次元形状に合わせて、既製品の変形を行い、コンピュータ画面における仮想試着を行わせ、試着を行ったユーザの購買意欲を高めさせることができる。

また、特許文献２は、足と靴の内周面の隙間の形状を、靴に入れるインソールの初期形状とする変形を行う。
これにより、靴とインソールとの組み合わせたときに、足が所望の状態に保持され、かつ靴に挿入できるように、インソールの初期形状を設計することができる。

特許第６３０２１３２号公報 国際公開第２０１７／０５７３８８号

上述した特許文献１は、ウェブ上において、ユーザの身体の形状における三次元特徴点に対応した装着物である服の仮想試着の処理を行っている。
特許文献１においては、仮想的な試着を行う際、ユーザの身体の三次元特徴点の凹凸に合わせた仮想的なフィッティングを行い、服の形状を変形させている。しかしながら、装着物として服を対象としているため、服の厚みを考慮する必要がない。
一方、インソール、コルセット、マスク、ゴーグルやイヤホンカバーなどの装着物は、服とは異なり所定の厚みがあり、装着する人体の三次元形状に合わせて、形成する素材の元の厚みを考慮したうえで、三次元形状をフィッティングさせる必要がある。

特に、各装着物を三次元プリンタにより生成する場合、装着物の三次元形状データの厚みの制御は重要な要素となる。
すなわち、上述した装着物の三次元形状においては、人体の表面に接触する面である接触面と、当該表面に接触しない非接触面とがあり、素材の厚さ（接触面と非接触面との距離）が装着物の機能に対応して設定されている。
このため、装着物を身体の形状に対応させるフィッティングにおいては、装着物の機能を損なわないように、装着物の形状において設定された素材の厚さを考慮する必要がある。

一方、特許文献２のインソール設計システムにおいては、インソールの使用用途から、身体の表面に接触する接触面と、靴の内面に接触する接触面とがある。
このため、装着物としてのインソールは、足と靴の内面の隙間を埋めるように、三次元形状がフィッティングされるため、厚さを考慮した三次元形状の変形が行われる。
しかし、特許文献２のインソールのように、三次元形状の全ての面が接触面であり、それぞれの接触面を接触する対象に合わせて変形する装着物は少ない。

そのため、上記インソール設計システムは、靴の内周面の形状を示す三次元形状データが無い場合、すなわち靴の内周面側に対応するインソールの接触面が非接触面となるため、インソールの三次元形状を変形することができない。
したがって、インソール設計システムを用いても、すでにテンプレートとして用意されている、機能的に設定されている厚さの三次元形状データを、装着物の機能を損なわないように、素材の厚さを考慮した変形を行うことができない。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、テンプレートとして用意されている、機能的に設定されている厚さの装着物の三次元形状データを、当該装着物の機能を損なわないように、装着物に設定された素材の厚さを考慮した変形を行うことができる造形データ生成装置、造形データ生成方法及びプログラムを提供する。

上述した課題を解決するために、本発明の造形データ生成装置は、人体形状の所定の人体表面に対して装着する所定の厚さの装着物を作成する、当該装着物の三次元形状を示す造形データを生成する造形データ生成装置であり、前記装着物の三次元形状の基準形状であるテンプレート三次元形状における、前記人体表面の三次元形状を示す人体表面三次元形状モデルに接触する装着物三次元形状の接触面形状において基準点を設定する変形基準点設定部と、前記人体表面三次元形状モデルの三次元形状に合わせて、前記基準点を移動させる所定の方向及び所定の距離を示す移動情報を求める基準点移動部と、前記テンプレート三次元形状における処理対象点の近傍に存在する少なくとも一個の前記基準点の前記移動情報に対応させて、前記処理対象点を移動させ、前記造形データの生成を行う三次元形状変形部とを備えることを特徴とする。

本発明の造形データ生成装置は、前記基準点として、前記接触面形状におけるメッシュの頂点を用い、前記処理対象点が前記テンプレート三次元形状における前記人体表面に接触しない非接触面形状データにおける、前記基準点に対応するメッシュの頂点であることを特徴とする。

本発明の造形データ生成装置は、前記基準点として、前記基準点として、前記接触面形状における任意に選択したメッシュの頂点である対応点を用い、前記処理対象点が当該対応点を含む前記テンプレート三次元形状を構成するメッシュの頂点であることを特徴とする。

本発明の造形データ生成装置は、前記基準点として、前記接触面形状における任意に設定した設定点を用い、前記処理対象点が前記テンプレート三次元形状を構成するメッシュの頂点及び前記設定点であることを特徴とする。

本発明の造形データ生成装置は、前記基準点移動部が、前記基準点の各々から前記人体表面三次元形状モデルに対して、所定の方向に延ばした直線と、当該人体表面三次元形状モデルとが交差する点を表面点として、前記基準点を当該表面点に移動させ、前記三次元形状変形部が、前記処理対象点の移動位置を、当該処理対象点の元の位置から前記所定の方向に位置する前記基準点が移動した前記表面点までの移動量の予め設定した比率倍の位置とすることを特徴とする。

本発明の造形データ生成装置は、前記基準点移動部が、前記基準点の各々から前記人体表面三次元形状モデルに対して、所定の方向に延ばした直線と、当該人体表面三次元形状モデルとが交差する点を表面点として、前記基準点を当該表面点に移動させ、前記三次元形状変形部が、処理対象点の移動位置を、前記所定の方向に位置する前記基準点の移動量と、当該基準点の所定の範囲内にある少なくとも一つの他の基準点の移動量との重み付け平均の位置とすることを特徴とする。

本発明の造形データ生成装置は、前記基準点移動部が、前記接触面形状における前記基準点のなかから対象となる基準点として対象基準点を選択し、当該対象基準点を含む所定の領域であるブロックを生成し、当該ブロックの各々を前記人体表面三次元形状モデルに対して位置合わせを行い、当該位置合わせにより抽出された部位へ所定の移動量で前記ブロックを移動させる第１変換行列を求め、前記三次元形状変形部が、前記処理対象点を移動させる第２変換行列を、当該処理対象点の近傍にある少なくとも一つの前記基準点の第１変換行列の重み付け平均として求めることを特徴とする。

本発明の造形データ生成装置は、前記基準点移動部が、前記接触面形状における前記基準点のなかから対象基準点のとしての基準点を選択し、当該対象基準点を含む所定の領域であるブロックを生成し、当該ブロックの各々を前記人体表面三次元形状モデルに対して位置合わせを行い、当該位置合わせに対応して前記接触面形状のメッシュの第１頂点の各々を移動させ、前記三次元形状変形部が、前記第１頂点の移動後の位置に対応して、前記装着物三次元形状における前記人体表面三次元形状モデルに接触しない非接触面形状の頂点である前記処理対象点を移動させる際、前記テンプレート三次元形状における前記第１頂点の各々と前記処理対象点のそれぞれとの間隔と、前記装着物三次元形状における前記第１頂点の各々と前記処理対象点のそれぞれとの間隔との変化量が最小となる位置に、当該処理対象点を所定の移動量で移動させることを特徴とする。

本発明の造形データ生成装置は、前記基準点移動部が、前記接触面形状における前記基準点のなかから対象基準点のとしての基準点を選択し、当該対象基準点の近傍の他の基準点複数からなるブロックを生成し、当該ブロックの各々を前記人体表面三次元形状モデルに対して位置合わせを行い、当該位置合わせにより抽出された部位へ前記ブロックを移動させる第１変換行列を求め、前記接触面形状におけるメッシュの頂点を移動させる第２変換行列を、前記処理対象点の近傍にある、少なくとも一つの前記基準点の第１変換行列の重み付け平均として求め、前記接触面形状の前記第１頂点を移動させることを特徴とする。

本発明の造形データ生成装置は、前記移動量の重み付け平均に用いる重み係数が、前記処理対象点と当該処理対象点から所定の範囲内にある前記基準点との間の距離に対応していることを特徴とする。

本発明の造形データ生成装置は、前記三次元形状変形部が、前記移動量の重み付け平均に用いる重み係数の最大値または重みの総計が所定の閾値未満である前記処理対象点を移動させないことを特徴とする。

本発明の造形データ生成装置は、前記装着三次元形状におけるメッシュの頂点において移動を行わない、位置固定の頂点を設定する変形制限情報取得部をさらに備えることを特徴とする。

本発明の造形データ生成方法は、人体形状の所定の人体表面に対して装着する所定の厚さの装着物を作成する、当該装着物の三次元形状を示す造形データを生成する造形データ生成方法であり、変形基準点設定部が、前記装着物の三次元形状の基準形状であるテンプレート三次元形状における、前記人体表面の三次元形状を示す人体表面三次元形状モデルに接触する装着物三次元形状の接触面形状において基準点を設定する変形基準点設定過程と、基準点移動部が、前記人体表面三次元形状モデルの三次元形状に合わせて、前記基準点を移動させる所定の方向及び所定の距離を示す移動情報を求める基準点移動過程と、三次元形状変形部が、前記テンプレート三次元形状における処理対象点の近傍に存在する少なくとも一個の前記基準点の前記移動情報に対応させて、前記処理対象点を移動させ、前記造形データの生成を行う三次元形状変形過程とを含むことを特徴とする。

本発明のプログラムは、人体形状の所定の人体表面に対して装着する所定の厚さの装着物を作成する、当該装着物の三次元形状を示す造形データを生成する造形データ生成装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであり、前記コンピュータを、前記装着物の三次元形状の基準形状であるテンプレート三次元形状における、前記人体表面の三次元形状を示す人体表面三次元形状モデルに接触する装着物三次元形状の接触面形状において基準点を設定する変形基準点設定手段、前記人体表面三次元形状モデルの三次元形状に合わせて、前記基準点を移動させる所定の方向及び所定の距離を示す移動情報を求める基準点移動手段、前記テンプレート三次元形状における処理対象点の近傍に存在する少なくとも一個の前記基準点の前記移動情報に対応させて、前記処理対象点を移動させ、前記造形データの生成を行う三次元形状変形手段として機能させるためのプログラムである。

以上説明したように、本発明によれば、テンプレートとして用意されている、機能的に設定されている厚さの装着物の三次元形状データを、当該装着物の機能を損なわないように、装着物に設定された素材の厚さを考慮した変形を行うことができる造形データ生成装置、造形データ生成方法及びプログラムを提供することができる。

本発明の第１の実施形態による造形データ生成システムの構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態における人体の足裏に対応したインソールの変形処理を説明する図である。 人体表面三次元形状モデル２０１とテンプレート接触面形状領域３０１Ｃとの位置合わせを説明する図である。 仮想三次元空間に配置された人体表面三次元形状モデル２０１と、テンプレート三次元形状モデル３０１と、装着物三次元形状モデル３０２との表示画像を示す図である。 第１の実施形態による造形データ生成システムによるテンプレート三次元形状モデル３０１を変形して装着物三次元形状モデル３０２を生成する処理の動作例を示すフローチャートである。 第２の実施形態における基準点及び形状点を、人体表面三次元形状モデル２０１の三次元形状に対応させて移動させる変換行列の生成を説明する概念図である。 第２の実施形態による造形データ生成システムによるテンプレート三次元形状モデル３０１を変形して装着物三次元形状モデル３０２を生成する処理の動作例を示すフローチャートである。 第３の実施形態による造形データ生成システムによるテンプレート三次元形状モデル３０１を変形して装着物三次元形状モデル３０２を生成する処理の動作例を示すフローチャートである。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による造形データ生成システムの構成例を示すブロック図である。図１において、造形データ生成システム１００は、データ入出力部１０１、人体形状データ取得部１０２、装着物データ取得部１０３、変形基準点設定部１０４、初期位置設定部１０５、基準点移動部１０６、三次元形状変形部１０７、表示部１０８、人体表面三次元データ記憶部１０９、テンプレート三次元形状データベース１１０及び装着物三次元データ記憶部１１１の各々を備えている。

データ入出力部１０１は、装着物を装着する対象の人体における所定の部位の表面の三次元形状を示す人体表面三次元形状データ（後述する人体表面三次元形状モデル２０１のデータ）を外部装置から入力し、当該人体表面三次元形状データを人体表面三次元データ記憶部１０９に書き込んで記憶させる。
また、データ入出力部１０１は、人体の所定の部位に装着する装着物の表面の三次元形状を示す装着物の標準形状を示すテンプレート三次元形状データ（後述するテンプレート三次元形状モデル３０１のデータ）を外部装置から入力し、当該テンプレート三次元形状データをテンプレート三次元形状データベース１１０に書き込んで記憶させる。このテンプレート三次元形状モデル（テンプレート三次元形状モデル３０１）は、装着物の種別毎に対象とする人体の性別、年齢、体型（身体の大きさＬ（Large）、Ｍ（Medium）、Ｓ（Small）などの種別）に応じて複数準備される。

本実施形態において、装着物は、例えば、種別としてインソール、コルセット、マスク及びゴーグルなどのある程度の厚さを有した形状であり、また、厚さが装着物全体において一様でなく、使用用途に対して機能的に厚さ設定されている人体に装着する装具である。
また、本実施形態においては、説明における装着物の一例として、装着の対象が人体の部位としての足裏に装着するインソールを用いている。

図２は、本実施形態における人体の足裏に対応したインソールの変形処理を説明する図である。図２において、テンプレート三次元形状モデル３０１は、テンプレート三次元形状モデルデータが示す、汎用のテンプレートとして用意されたインソールの三次元形状を示す三次元形状モデルである。
本実施形態においては、このテンプレート三次元形状モデル３０１を、人体の部位である足裏の三次元形状を示す人体表面三次元形状モデル２０１の表面形状に対応させて変形させ、装着物三次元形状モデル３０２を生成する。この装着物三次元形状モデル３０２は、三次元プリンタなどにより、装着物を製造するための、当該装着物の三次元形状を示す造形データ（ＣＡＤ（computer aided design）データ）である。

テンプレート三次元形状モデル３０１は、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃと、テンプレート非接触面形状領域３０１Ｎとの各々の領域を有している。このテンプレート接触面形状領域３０１Ｃは、人体表面三次元形状モデル２０１の表面形状に直接的に接触する面の領域を示している。
一方、テンプレート非接触面形状領域３０１Ｎは、テンプレート三次元形状モデル３０１からテンプレート接触面形状領域３０１Ｃを除いた残りの領域、すなわち人体表面三次元形状モデル２０１の表面形状に接しない面の領域を示している。

また、装着物三次元形状モデル３０２は、装着物接触面形状領域３０２Ｃと、装着物非接触面形状領域３０２Ｎとの各々の領域を有している。この装着物接触面形状領域３０２Ｃは、人体表面三次元形状モデル２０１の表面形状に直接的に接触する面の領域を示している。
一方、装着物非接触面形状領域３０２Ｎは、装着物三次元形状モデル３０２から装着物接触面形状領域３０２Ｃを除いた残りの領域、すなわち人体表面三次元形状モデル２０１の表面形状に接しない面の領域を示している。

テンプレート接触面形状領域３０１Ｃには、テンプレート三次元形状モデル３０１を変形する際に基準となる点として、基準点３０１ＳＰ（△印）が配置されている。
この基準点３０１ＳＰは、例えば、三次元形状モデルを構成するメッシュの頂点である。
また、基準点３０１ＳＰとして、メッシュの頂点とは別にユーザが任意の箇所に対して、サンプリングポイントとして擬似頂点を付加してもよい。

また、メッシュの頂点の分布密度が大きい場合、所定の分布密度となるように、基準点として用いる頂点を選択しても（不必要と思われる頂点を基準点から外しても）よい。
また、テンプレート非接触面形状領域３０１Ｎには、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃの基準点３０１ＳＰに対応して移動する移動点３０１ＮＰ（○印）としてのメッシュの頂点が配置されている。

装着物接触面形状領域３０２Ｃには、人体表面三次元形状モデル２０１の表面形状に対応して移動した基準点３０１ＳＰが基準点３０１ＳＰ’（△印）として配置されている。
また、装着物非接触面形状領域３０２Ｎには、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃの基準点３０１ＳＰの移動に対応して移動した移動点３０１ＮＰが、移動点３０１ＮＰ’（〇印）として配置されている。

図１に戻り、人体形状データ取得部１０２は、データ入出力部１０１から入力される処理対象の人体表面三次元形状モデル２０１を人体表面三次元データ記憶部１０９から読み込む。
また、人体形状データ取得部１０２は、データ入出力部１０１から入力される人体の所定の部位を三次元スキャナで計測することにより三次元の点群データを取得したり、多視点画像（異なる複数の視点で撮像した撮像画像群）から、当該部位の三次元形状を推定したりすることで、人体表面三次元形状モデル２０１を生成し、人体表面三次元データ記憶部１０９に書き込んで記憶させる構成としてもよい。そして、人体形状データ取得部１０２は、データ入出力部１０１から入力されるユーザの処理対象の部位の三次元モデルとして、当該ユーザの人体表面三次元形状モデル２０１を人体表面三次元データ記憶部１０９から読み込む。

装着物データ取得部１０３は、データ入出力部１０１から入力される処理対象の人体の部位に対応したテンプレート三次元形状モデル３０１を、テンプレート三次元形状データベース１１０から読み込む。
また、装着物データ取得部１０３は、ＣＡＤソフトウェア（アプリケーションプログラム）を用いて、テンプレート三次元形状モデル３０１を作成したり、もしくはデータ入出力部１０１から入力される標準として準備された装着物（テンプレート装着物）の多視点画像から、当該装着物の三次元形状を推定することで、テンプレート三次元形状モデル３０１を生成したりして、テンプレート三次元形状データベース１１０に書き込んで記憶させる構成としてもよい。そして、装着物データ取得部１０３は、データ入出力部１０１から入力されるユーザの処理対象の装着物の三次元モデルとして、当該装着物のテンプレート三次元形状モデル３０１をテンプレート三次元形状データベース１１０から読み込む。

また、テンプレート三次元形状モデル３０１は、過去に上記設計データ（すなわち、テンプレート三次元形状モデル３０１）をもとに生成した装着物三次元形状モデル３０２の各々を蓄積し、それぞれをテンプレートのデータとして用いてもよい。また、蓄積した装着物三次元形状モデル３０２の各々の三次元形状を平均化した三次元形状を、テンプレート三次元形状モデル３０１としてもよい。

変形基準点設定部１０４は、テンプレート三次元形状モデル３０１におけるテンプレート接触面形状領域３０１Ｃに対して、データ入出力部１０１から入力される基準点情報に対応して、基準点を設定する。この基準点は、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃを変形する際、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃの各部分を、元の位置からどの程度の距離に移動させるかなどを算出する際の基準として用いる座標点である。

この基準点情報は、上記基準点として、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃの三次元形状を構成するメッシュの頂点を用いるか、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃに付加したサンプリングポイントを用いるか、また表示部１０８の表示画面上でユーザが任意にメッシュ上に設定した設定点を用いるか、あるいはこれらを組み合わせて用いるか、さらにメッシュの頂点から任意に選択した対応点を用いるかを示す情報である。例えば、任意に設定する設定点と、対応点とするメッシュの頂点との各々は、解剖学的特徴点やマーカー箇所（ここだけは変形の際に確実に合わせたい重要箇所）として、精度の高い変形が必要な場合などに設定される。

初期位置設定部１０５は、人体表面三次元形状モデル２０１と、テンプレート三次元形状モデル３０１におけるテンプレート接触面形状領域３０１Ｃとの初期の位置合わせを行う。
このとき、初期位置設定部１０５は、例えば、人体表面三次元形状モデル２０１とテンプレート接触面形状領域３０１Ｃとの各々を、三次元特徴量やＩＣＰ（Iterative closest point）法を用いた三次元剛体位置合わせを行い、形状的な位置合わせを行う。
また、初期位置設定部１０５は、ユーザが表示部１０８の表示画面に表示される、人体表面三次元形状モデル２０１の表示画像と、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃの表示画像とを、マウスにより回転、平行移動をさせる処理を反映して、初期の位置合わせを行う構成としてもよい。

図３は、人体表面三次元形状モデル２０１とテンプレート接触面形状領域３０１Ｃとの位置合わせを説明する図である。
図３（ａ）は、初期の位置合わせの処理を行った後における、人体表面三次元形状モデル２０１とテンプレート接触面形状領域３０１Ｃとの位置関係を示している。すなわち、図３（ａ）は、人体表面三次元形状モデル２０１及びテンプレート接触面形状領域３０１Ｃ各々の類似形状の対応付がなされた配置状態を示している。この場合、剛体位置合わせのため、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃの三次元形状は変形されず、そのままの形状により、人体表面三次元形状モデル２０１の形状に位置合わせされる。
図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す状態から、本実施形態における三次元非剛体位置合わせを行った結果を示す図である。非剛体位置合わせのため、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃの三次元形状は変形され、人体表面三次元形状モデル２０１の形状となるように位置合わせされ、装着物三次元形状モデル３０２となる。

図４は、仮想三次元空間に配置された人体表面三次元形状モデル２０１と、テンプレート三次元形状モデル３０１と、装着物三次元形状モデル３０２との表示画像を示す図である。
図４（ａ）は、三次元空間における、人体形状データ取得部１０２が取得した人体表面三次元形状モデル２０１と、装着物データ取得部１０３が取得したテンプレート三次元形状モデル３０１とが同一の三次元空間に配置された表示画像を示している。
図４（ｂ）は、人体表面三次元形状モデル２０１におけるメッシュの頂点の各々を固定点群とし、またテンプレート接触面形状領域３０１Ｃにおけるメッシュの頂点の各々を移動点群とした三次元剛体位置合わせによる初期の位置合わせ処理を行った、人体表面三次元形状モデル２０１とテンプレート三次元形状モデル３０１との配置状態の表示画像を示している。

また、図４（ｂ）において、剛体位置合わせのため、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃから部分的に人体表面三次元形状モデル２０１が露出（突出）している領域がある。
図３（ａ）で説明したように、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃの形状は変形されていないため、人体表面三次元形状モデル２０１とテンプレート接触面形状領域３０１Ｃとの間に隙間が生成されたり、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃから部分的に人体表面三次元形状モデル２０１が突出する場合がある。
図４（ｃ）は、図３（ｂ）で説明したように、人体表面三次元形状モデル２０１に対するテンプレート接触面形状領域３０１Ｃの非剛体位置合わせが終了し、かつテンプレート三次元形状モデル３０１の変形が終了して生成された装着物三次元形状モデル３０２と、人体表面三次元形状モデル２０１とが表示された表示画面を示している。

図１に戻り、基準点移動部１０６は、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃにおける基準点を貫通する特定の方向に沿った直線を形成する。
ここで、特定の方向とは、例えば、装着物（インソール）が配置された仮想三次元空間におけるｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の方向である。
本実施形態の場合、装着物の厚さ方向をｚ軸とした場合、特定の方向をｚ軸とし、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃにおける基準点を貫通する直線を生成する。

そして、基準点移動部１０６は、基準点を貫通する直線の各々が人体表面三次元形状モデル２０１と交差する点それぞれを、基準点の移動する位置の表面点とする。
基準点移動部１０６は、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃの基準点の各々を、それぞれ対応する人体表面三次元形状モデル２０１における表面点に移動させて、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃの変形を行う（非剛体位置合わせ）。

また、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃにおける基準点の各々に対して、それぞれ対応する人体表面三次元形状モデル２０１上の表面点を、表示部１０８の表示画面（例えば、図４（ａ））上において、ユーザがマウスなどを用いて予め決定しておく構成としてもよい。
この場合、基準点移動部１０６は、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃの基準点の各々を、それぞれ対応する人体表面三次元形状モデル２０１上の表面点に移動させる。ここで、基準点の各々が、それぞれ対応する表面点の方向（特定の方向）に移動される。

三次元形状変形部１０７は、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃの基準点における上記直線がテンプレート非接触面形状領域３０１Ｎを貫通した位置を形状点とする。
そして、三次元形状変形部１０７は、上記形状点の直線上の第２移動距離（移動量）を、対応する基準点の第１移動距離（表面点と移動前の基準点との距離）に予め設定した比例倍の距離とする。比例倍としては「１」も含み、人体表面三次元形状モデル２０１の全体で同一の数値でもよいし、各部分に対応してそれぞれ異なる数値として設定してもよい。
例えば、比例倍は、人体表面三次元形状モデル２０１の形状に対応し、かつ装着物の機能を保持する厚さとなるように被験者を用いた実験や、シミュレーションによって、テンプレート三次元形状モデル３０１に機能的に設定されている厚さを保持する数値として設定される。

三次元形状変形部１０７は、テンプレート非接触面形状領域３０１Ｎにおける各形状点を、当該形状点を貫通する直線上において上述した処理で求めた第２移動距離それぞれで移動させる。
これにより、三次元形状変形部１０７は、人体表面三次元形状モデル２０１の三次元形状に対応させて、人体表面三次元形状モデル２０１を変形させ、装着物三次元形状モデル３０２を生成する。
そして、三次元形状変形部１０７は、生成した装着物三次元形状モデル３０２を、装着物三次元データ記憶部１１１に書き込んで記憶させる。

上述したように、本実施形態によれば、テンプレートとして用意されている装着物のテンプレート三次元形状モデル３０１をユーザの人体表面三次元形状モデル２０１の三次元形状に対応させて変形して、装着物三次元形状モデル３０２を生成する際、テンプレート三次元形状モデル３０１のテンプレート接触面形状領域３０１Ｃを人体表面三次元形状モデル２０１に対応して変形した後、基準点を移動させた第１移動距離の各々を、人体の部位の三次元形状に対応して機能的に設定された厚さを保持するように設定された比例倍により求めた第２移動距離で、テンプレート非接触面形状領域３０１Ｎにおける形状点を移動させるため、機能的に設定された装着物の三次元形状における素材の厚さを維持させることが可能となり、テンプレート三次元形状モデル３０１を変形して、所定の機能を有する装着物を造形するための装着物三次元形状モデル３０２を生成することができる。

図５は、本実施形態による造形データ生成システムによるテンプレート三次元形状モデル３０１を変形して装着物三次元形状モデル３０２を生成する処理の動作例を示すフローチャートである。以下、変形における基準点として、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃを形成するメッシュの頂点を用いた場合を説明する。

ステップＳ１０１：
人体形状データ取得部１０２は、データ入出力部１０１からユーザの識別情報（例えば、名前、登録番号など）が供給された場合、当該識別情報に対応する人体表面三次元形状モデル２０１を、人体表面三次元データ記憶部１０９から読み込む。

ステップＳ１０２：
装着物データ取得部１０３は、データ入出力部１０１からユーザの処理対象の人体の部位が供給された場合、当該部位に対応するテンプレート三次元形状モデル３０１を、テンプレート三次元形状データベース１１０から読み込む。

ステップＳ１０３：
変形基準点設定部１０４は、例えば、データ入出力部１０１からユーザが入力した、基準点を、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃにおけるメッシュの頂点とする基準点情報を取得する。
これにより、変形基準点設定部１０４は、テンプレート三次元形状モデル３０１を人体表面三次元形状モデル２０１に対応して変形する基準点を、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃを形成するメッシュの頂点として設定する。

ステップＳ１０４：
初期位置設定部１０５は、変形基準点設定部１０４による基準点の設定が終了した場合、人体表面三次元形状モデル２０１と、テンプレート三次元形状モデル３０１のテンプレート接触面形状領域３０１Ｃとの初期の位置合わせを行う。

ステップＳ１０５：
基準点移動部１０６は、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上の基準点を選択する。
そして、基準点移動部１０６は、選択した基準点に対応する人体表面三次元形状モデル２０１の表面点を抽出する。
このとき、基準点移動部１０６は、例えば、三次元空間におけるｚ軸方向に基準点を貫通する直線を生成して、直線が人体表面三次元形状モデル２０１のメッシュと交差する点を表面点として抽出する。

ステップＳ１０６：
基準点移動部１０６は、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃの基準点を、抽出した人体表面三次元形状モデル２０１上の当該基準点に対応する表面点に移動させる（直線方向への第１の移動距離としての移動情報）。

ステップＳ１０７：
基準点移動部１０６は、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上における全ての基準点の表面点への移動が終了したか否かの判定を行う。
このとき、基準点移動部１０６は、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上における全ての基準点の表面点への移動が終了した場合、処理をステップＳ１０９へ進める。
一方、基準点移動部１０６は、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上における全ての基準点の表面点への移動が終了していない場合、処理をステップＳ１０５へ進める。

ステップＳ１０８：
三次元形状変形部１０７は、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上の基準点を選択する。
そして、三次元形状変形部１０７は、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃの基準点における上記直線がテンプレート非接触面形状領域３０１Ｎを貫通した位置を形状点として選択する。

ステップＳ１０９：
三次元形状変形部１０７は、対応する基準点の第１移動距離に対して、予め設定した比例倍の数値を乗算した乗算結果を、選択した形状点の直線上における第２移動距離（直線方向への第２移動距離としての移動情報）とする。
そして、三次元形状変形部１０７は、テンプレート非接触面形状領域３０１Ｎ上で選択した各形状点を、当該形状点を貫通する直線上において上述した処理で求めた第２移動距離を移動させる。

ステップＳ１１０：
三次元形状変形部１０７は、テンプレート非接触面形状領域３０１Ｎ上における全ての形状点（すなわち、基準点）の表面点方向に対する第２移動距離の移動が終了したか否かの判定を行う。
このとき、三次元形状変形部１０７は、テンプレート非接触面形状領域３０１Ｎ上における全ての形状点の表面点方向に対する第２移動距離の移動が終了した場合、テンプレート三次元形状モデル３０１の変形を終了する。

そして、三次元形状変形部１０７は、テンプレート三次元形状モデル３０１を元に生成された装着物三次元形状モデル３０２を、装着物三次元データ記憶部１１１に書き込んで記憶させる。
一方、三次元形状変形部１０７は、テンプレート非接触面形状領域３０１Ｎ上における全ての形状点の表面点方向に対する第２移動距離の移動が終了していない場合、処理をステップＳ１０８へ進める。

上述した処理において、基準点として、メッシュの頂点から任意に選択した対応点を用いた場合、基準点移動部１０６は、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃの残りのメッシュの頂点は、当該頂点の各々を囲む対応点の移動に並行させて、対応点の直線に平行に移動させる。
また、三次元形状変形部１０７は、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上における移動された基準点（対応点も含む）の各々を貫通する直線の各々と交差する、テンプレート非接触面形状領域３０１Ｎ上の形状点それぞれを、直線上に第１移動距離に対応した第２移動距離の位置に移動させる。

また、装着物がコルセットの場合、コルセットのテンプレート三次元形状モデル３０１におけるテンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上の基準点を、基準点の位置する部位の法線方向（特定の方向）に移動させる。すなわち、人体表面三次元形状モデル２０１ は、人間の腰の部位であり、体幹の外周の円柱上の三次元形状であるため、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上の基準点が、上記体幹の中心方向に移動される。
また、ゴーグル及びマスクの各々は、インソールと同様に、装着物の厚さ方向に、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上の基準点を移動させる。

また、テンプレート三次元形状モデルのいずれの面をテンプレート接触面形状領域あるいはテンプレート非接触面形状領域とするかは、予め設計したデータに設定されている。
あるいは、テンプレート非接触面形状領域のみの三次元形状を用意しておいたり、メッシュの頂点がテンプレート接触面形状領域に含まれるかテンプレート非接触面形状領域に含まれるかを示す頂点リストを生成しておいてもよい。

また、本実施形態において、変形制限情報取得部（不図示）を備え、当該変形制限情報取得部がテンプレート三次元形状モデル３０１の特定のメッシュの頂点をあらかじめ、初期の位置合わせを行った位置（図３（ａ））からの移動を制限する（移動させない）ことを、対応するメッシュの頂点に設定する制限情報を取得し、対応するメッシュの頂点に付加しておいてもよい。

付加の方法としては、メッシュの頂点をあらかじめ制限する頂点であることを示す色としたり、制限する頂点のＩＤをリストとして用意しておいてもよい。
基準点移動部１０６及び三次元形状変形部１０７の各々は、メッシュの頂点に上記制限情報が付加されているか否かを確認し、付加されている場合には移動させない。

また、上述した説明において、インソールの造形データの生成を例に説明したが、コルセット、マスク及びゴーグルなどの造形データを生成する際に本実施形態を用いてもよい。
コルセットの場合、人体表面に接触する接触面形状は、例えばコルセットの内周面であり、非接触面はコルセットの外周面となる。
また、マスクの場合、接触面形状はマスクの端部の内側の一部（例えば、人体の鼻、ほほ骨及び顎の部位に接触する領域）、非接触面形状は上述した以外の領域となる。
また、ゴーグルの場合、接触面形状はゴーグルの端部の内側の一部（例えば、人体の眉間から耳にわたる部位と、ほほ骨の部位に接触する領域）、非接触面形状は上述した以外の領域となる。

＜第２の実施形態＞
以下、本発明の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。第２の実施形態の構成は、図１に示す第１の実施形態の造形データ生成システムの構成と同様である。
以下、第２の実施形態の造形データ生成システムの第１の実施形態と異なる動作について説明する。

基準点移動部１０６は、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃにおける処理対象の基準点の各々を順次選択し、選択した基準点（以下、対象基準点）を中心として近傍の他の基準点を含むブロック（基準点の点群からなる局所形状）を形成する。
このとき、基準点移動部１０６は、対象基準点を中心とした円に含まれる基準点からなる点群をブロックとする。
また、基準点移動部１０６は、対象基準点に近い基準点を近傍点探索して、設定した所定数の基準点数までに探索された基準点からなる点群をブロックとしてもよい。

基準点移動部１０６は、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上における上記ブロックと人体表面三次元形状モデル２０１の各部（表面点の集合）の形状との剛体位置合わせを行う。この剛体位置合わせは、いずれの位置合わせの手法を用いてもよいが、本実施形態においては例えばＩＣＰ法により行う。
ここで、基準点移動部１０６は、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上における上記ブロックを全ての基準点毎に生成して、それぞれに近似する形状の人体表面三次元形状モデル２０１の各部を抽出する。

そして、基準点移動部１０６は、剛体位置合わせにより求めた人体表面三次元形状モデル２０１の各部との位置合わせの結果得られた、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上における上記ブロックを位置合わせした座標に変換する（移動させる）変換行列（移動情報）である第１変換行列を、当該ブロックの対象基準点に対応させて、装着物三次元データ記憶部１１１に対して書き込んで記憶させる。
基準点移動部１０６は、上述した基準点毎の第１変換行列を生成する作業を、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃにおける全ての基準点に対して行う。

図６は、本実施形態における基準点及び形状点を、人体表面三次元形状モデル２０１の三次元形状に対応させて移動させる変換行列の生成を説明する概念図である。
図６（ａ）は、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上における対象基準点を中心とした基準点の点群としてのブロックを示す図である。

基準点３０１ＣＢ１を対象基準点として生成したブロック３０１ＣＢを、剛体位置合わせにより、三次元形状が類似する人体表面三次元形状モデル２０１における部位の点群（例えば、メッシュの頂点）の点群領域２０１Ｂを対応する表面部位として抽出する。
このとき、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃを初期の位置合わせをした際のブロック３０１ＣＢを、当該ブロック３０１ＣＢに類似するとして抽出した点群領域２０１Ｂと位置合わせした座標に移動させる変換行列を上記第１変換行列とする。

図６（ｂ）は、後述する三次元形状変形部１０７が上記第１変換行列に対応して生成する、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃにおける基準点の各々と、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃにおける形状点（基準点として用いられなかったメッシュの頂点や設定点）と、テンプレート非接触面形状領域３０１Ｎ上の形状点（例えば、メッシュの頂点）とを移動させる変換行列である第２変換行列を生成する処理を説明する概念図である。

すなわち、第２変換行列は、人体表面三次元形状モデル２０１に対応する形状に、装着物三次元形状モデル３０２変形させる際、テンプレート三次元形状モデル３０１の三次元形状における基準点としてのメッシュの頂点、それ以外の形状点であるメッシュの頂点及び設定点を移動させるために用いられる。

三次元形状変形部１０７は、基準点、形状点及び設定点のなかから処理の対象としての点を選択し、選択した点を処理対象点とする。
そして、三次元形状変形部１０７は、選択した処理対象点を中心として所定の半径の球を形成し、その球内に含まれるテンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上の基準点の第１変換行列Ｔ１を元に、第２変換行列Ｔ２を生成する。

このとき、三次元形状変形部１０７は、ＬＢＳ（linear blend skinning）あるいはＤＱＢ(dual quaternion blending)などの手法により、第１変換行列の重み付け平均として、第２変換行列を求める。
図６（ｂ）において、三次元形状変形部１０７は、例えば、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上における処理対象点として基準点３０１ＣＢ１を選択した場合、当該基準点３０１ＣＢ１の座標を中心点として半径ｒの球Ｃ１を形成する。
そして、三次元形状変形部１０７は、生成した球Ｃ１に含まれる、第１変換行列Ｔ１を有している基準点を抽出する。

球Ｃ１に含まれる基準点は、例えば基準点３０１ＣＢ２、３０１ＣＢ３、３０１ＣＢ４及び３０１ＣＢ４である。また、処理対象点である基準点３０１ＣＢ１が基準点として用いられた場合、当該処理対象点である基準点３０１ＣＢ１の第１変換行列Ｔ１も、処理対象点の第２変換行列Ｔ２を生成するために用いられる。
ここで、三次元形状変形部１０７は、以下の式１を用いて、基準点の第１変換行列Ｔ１から、処理対象点の第２変換行列Ｔ２を生成する。

Ｔ２＝（Σ_ｋ∈Ｋｗ_ｋ＊Ｔ１_ｋ）／（Σ_ｋ∈Ｋｗ_ｋ）
上記式１において、ｗｋは重み付けの係数であり、Ｔ１_ｋは第１変換行列である。
また、Ｋは、処理対象点を中心とした球の中に含まれる基準点の数を示している。基準点３０１ＣＢ１の場合、自身も基準点として使用された場合、基準点３０１ＣＢ１から３０１ＣＢ５の５（＝Ｋ）個である。

また、ｋは、それぞれの基準点の各々を示しており、例えばｋ＝１である場合、第１変換行列Ｔ１_１は処理対象点である基準点３０１ＣＢ１の第１変換行列であり、ｋ＝２である場合、第１変換行列Ｔ１_２は基準点３０１ＣＢ２の第１変換行列である。
そして、係数ｗ_１は第１変換行列Ｔ１_１に乗算する重み付け係数であり、係数ｗ_２は第１変換行列Ｔ１_２に乗算する重み付け係数である。

また、上記式における重み係数ｗ_ｋは、以下の式２により表される。
ｗ_ｋ＝｛１－dist(ｖ，ｖ_ｋ)／（dmax(ｖ、ｖ_ｋ)＋１）｝^ｎ
関数dist(ｖ，ｖ_ｋ)は、処理対象点からｋ番目の基準点との距離を求める関数である。例えば、ｋ＝２の場合、処理対象点である基準点３０１ＣＢ１から基準点３０１ＣＢ２までの距離が式２により求められる。

また、関数dmax(ｖ、ｖ_ｋ)は、球の中に含まれる基準点において、最も処理対象点から最も大きい距離を有する基準点までの距離を求める関数である。ｎは自然数であり、人体の部位の三次元形状に対応して経験的に設定する数値である。また、ｎは、例えば、人体の部位毎に求める。
これにより、第２変換行列Ｔ２は、処理対象点から遠い距離になるに従い、基準点の第１変換行列Ｔ１の重み付け係数が低下するため、第１変換行列の影響度が低下している。

また、上述した説明においては、処理対象点の第２変換行列を求める基準点の抽出を、当該処理対象点を中心とした半径ｒの球に含まれる基準点を選択することで行った。
他の第２変換行列を求める基準点の抽出を、処理対象点の近傍の基準点を近傍点探索により、処理対象点から近い順番に、所定の数の基準点を選択して行う構成としてもよい。
また、三次元形状変形部１０７は、処理対象点に対する第２変換行列を求める際、第１変換行列の重み付け平均に用いる重み係数の最大値または重みの総計が所定の閾値未満である場合、この処理対象点を移動させない構成としてもよい。

図６（ｂ）において、三次元形状変形部１０７は、例えば、テンプレート非接触面形状領域３０１Ｎ上における処理対象点として形状点３０１Ｔ１を選択した場合、当該形状点３０１Ｔ１の座標を中心点として半径ｒの球Ｃ２を形成する。
そして、三次元形状変形部１０７は、生成した球Ｃ２に含まれる基準点として用いられた、すなわち第１変換行列Ｔ１を有している基準点を、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上の基準点から抽出する。

この場合、球Ｃ２に含まれる基準点は、例えば基準点３０１ＣＢ１、３０１ＣＢ２、３０１ＣＢ３及び３０１ＣＢ６である。
三次元形状変形部１０７は、上記形状点３０１Ｔ１の第２変換行列を、基準点３０１ＣＢ１、３０１ＣＢ２、３０１ＣＢ３及び３０１ＣＢ６の各々の第１変換行列を用いて式２により求める。
上述した第２変換行列Ｔ２を生成する処理を、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上と、テンプレート非接触面形状領域３０１Ｎ上との各々における全ての基準点（メッシュの頂点及び設定点）、形状点（メッシュの頂点）それぞれを処理対象点として行う。

そして、三次元形状変形部１０７は、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上と、テンプレート非接触面形状領域３０１Ｎ上との各々における全てのメッシュの頂点、設定点それぞれを、対応する第２変換行列により移動させる（非剛体位置合わせ）。
これにより、三次元形状変形部１０７は、人体表面三次元形状モデル２０１に対応する形状にテンプレート三次元形状モデル３０１を変形し、装着物三次元形状モデル３０２を生成する。
また、三次元形状変形部１０７は、形成した装着物三次元形状モデル３０２を、装着物三次元データ記憶部１１１に書き込んで記憶される。

上述したように、本実施形態によれば、テンプレートとして用意されている装着物のテンプレート三次元形状モデル３０１をユーザの人体表面三次元形状モデル２０１の三次元形状に対応させて変形して、装着物三次元形状モデル３０２を生成する際、テンプレート三次元形状モデル３０１のテンプレート接触面形状領域３０１Ｃを人体表面三次元形状モデル２０１の三次元形状に対応させる第１変換行列を基準点毎に剛体位置合わせにより求め、この第１変換行列を対象となる処理対象点からの距離に応じて、重み付け係数（人体の部位の三次元形状に対応して経験的に設定された係数）を変えて（調整して）第２変換行列を生成する。このため、テンプレート三次元形状モデル３０１の各メッシュの頂点、設定点の各々を、それぞれに対応する第２変換行列により移動させるため、機能的に設定された装着物の三次元形状における素材の厚さを維持しつつ変形させることが可能となり、テンプレート三次元形状モデル３０１を変形して、装着物を造形するための装着物三次元形状モデル３０２を生成することができる。

図７は、本実施形態による造形データ生成システムによるテンプレート三次元形状モデル３０１を変形して装着物三次元形状モデル３０２を生成する処理の動作例を示すフローチャートである。以下、変形における基準点として、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃを形成するメッシュの頂点を用いた場合を説明する。
図７のフローチャートにおけるステップＳ２０１からステップＳ２０４の各々は、第１実施形態における図５のフローチャートにおけるステップＳ１０１からステップ１０４それぞれと同様のため、ステップＳ２０５からの処理を説明する。

ステップＳ２０５：
基準点移動部１０６は、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃにおいて、第１変換行列を求める対象の基準点である対象基準点を、当該第１変換行列が求められていない基準点のなかから選択する。

ステップＳ２０６：
基準点移動部１０６は、選択した対象基準点を中心として、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃにおいて当該対象基準点の近傍にある複数の他の基準点を抽出して、対象基準点に対応するブロック（点群）を生成する。

ステップＳ２０７：
基準点移動部１０６は、生成したブロックの形状と、人体表面三次元形状モデル２０１の三次元形状との剛体位置合わせをＩＣＰ法により行う。
そして、基準点移動部１０６は、上記ブロックの形状に対して、最も形状が近似している人体表面三次元形状モデル２０１における部位を抽出する。
このとき、基準点移動部１０６は、人体表面三次元形状モデル２０１の部位とブロックとを比較するため、当該ブロックをテンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上のブロックの元の位置から、人体表面三次元形状モデル２０１の部位と比較する位置に移動させる。

基準点移動部１０６は、人体表面三次元形状モデル２０１の部位と比較する毎に、当該ブロックをテンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上から比較する位置まで移動させる変換行列を生成する。
そして、基準点移動部１０６は、位置合わせして同様の形状として抽出した人体表面三次元形状モデル２０１の部位へ移動させる際に生成された変換行列を、ブロックの対象基準点の第１変換行列とする。
基準点移動部１０６は、ブロックに対応して生成した第１変換行列を、対象基準点に対応付けて、装着物三次元データ記憶部１１１に対して書き込んで記憶させる。

ステップＳ２０８：
基準点移動部１０６は、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上における基準点のすべてに対して、第１変換行列を生成する処理が終了したか否かの判定を行う。
このとき、基準点移動部１０６は、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上における基準点のすべてに対して、第１変換行列を生成する処理が終了した場合、処理をステップＳ２０９へ進める。
一方、基準点移動部１０６は、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上における基準点のすべてに対して、第１変換行列を生成する処理が終了していない場合、処理をステップＳ２０５へ進める。

ステップＳ２０９：
三次元形状変形部１０７は、テンプレート三次元形状モデル３０１を形成するテンプレート接触面形状領域３０１Ｃとテンプレート非接触面形状領域３０１Ｎとの各々における処理対象となる座標点を選択し、選択した座標点を処理対象点する。
ここで、上記処理対象点（処理対象となる座標点）は、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上における基準点として用いられたメッシュの頂点及び設定点と、その他のメッシュの頂点及び設定点と、テンプレート非接触面形状領域３０１Ｎ上における形状点（メッシュの頂点）とを含む。

ステップＳ２１０：
三次元形状変形部１０７は、選択した処理対象点の近傍に存在する、基準点として使用された座標点を抽出する。
このとき、三次元形状変形部１０７は、すでに説明したように、所定の半径ｒの球に含まれる、あるいは近傍点探索により所定数が選択された基準点を選択して抽出する。

ステップＳ２１１：
三次元形状変形部１０７は、選択された基準点の各々において剛体位置合わせで求められた第１変換行列を用いて上記第１式により、処理対象点に対する第２変換行列を生成する。

ステップＳ２１２：
三次元形状変形部１０７は、第２変換行列を用いて処理対象点の移動を行い、テンプレート三次元形状モデル３０１の変形を行う。この処理対象点の移動は、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上及びテンプレート非接触面形状領域３０１Ｎ上の各々の位置から、第２変換行列により設定された位置への、所定の距離及び特定の方向への座標変換である。

ステップＳ２１３：
三次元形状変形部１０７は、テンプレート三次元形状モデル３０１のテンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上及びテンプレート非接触面形状領域３０１Ｎ上の各々における処理対象点のすべての移動処理が終了したか否かの判定を行う。
このとき、三次元形状変形部１０７は、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上及びテンプレート非接触面形状領域３０１Ｎ上の各々における処理対象点のすべての移動処理が終了した場合、テンプレート三次元形状モデル３０１を変形して生成した装着物三次元形状モデル３０２を、装着物三次元データ記憶部１１１に書き込んで記憶させ、処理を終了する。
一方、三次元形状変形部１０７は、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上及びテンプレート非接触面形状領域３０１Ｎ上の各々における処理対象点のすべての移動処理が終了しない場合、処理をステップＳ２０９へ進める。

＜第３の実施形態＞
以下、本発明の第３の実施形態について、図面を参照して説明する。第３の実施形態の構成は、図１に示す第１の実施形態の造形データ生成システムの構成と同様である。
以下、第３の実施形態の造形データ生成システムの第１の実施形態と異なる動作について説明する。
第３の実施形態の造形データ生成システムは、基準点移動部１０６がテンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上の基準点に対応する第１変換行列を生成する動作までは同様である。

そして、基準点移動部１０６は、例えば、メッシュの頂点と、ユーザが任意に設定した設定点とを基準点として用いて、第１変換行列を求める。
また、基準点移動部１０６は、第２の実施形態の三次元形状変形部１０７が第１変換行列の重み付け平均により第２変換行列を求めた処理と同様に、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上におけるメッシュの頂点の各々を処理対象点として選択する。

基準点移動部１０６は、上記処理対象点に対して近傍点探索で求められた、あるいは当該処理対象点を中心とした所定の半径ｒの球内に含まれる基準点（メッシュの頂点や設定点）それぞれの第１変換行列から、処理対象点の第２変換行列を求める。
そして、基準点移動部１０６は、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上のメッシュの頂点の各々を、処理対象点として求めた第２変換行列により移動させる。

三次元形状変形部１０７は、基準点移動部１０６が第２変換行列により移動させたテンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上のメッシュの頂点の各々を拘束点として、テンプレート非接触面形状領域３０１Ｎにおけるメッシュの頂点（形状点）のそれぞれを、各形状点の間の間隔の変化量が最小となるように変形（ＡＲＡＰ（as-rigid-as-possible）変形）する。
そして、三次元形状変形部１０７は、テンプレート三次元形状モデル３０１が変形された装着物三次元形状モデル３０２を生成し、生成した装着物三次元形状モデル３０２を装着物三次元データ記憶部１１１に書き込んで記憶させる。

上述したように、本実施形態によれば、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上のメッシュの頂点（第１頂点）の各々を拘束点として、テンプレート非接触面形状領域３０１Ｎ上におけるメッシュの頂点（形状点）のそれぞれを移動させる際、装着物三次元形状モデル３０２におけるテンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上のメッシュの頂点（第１頂点）の各々と、テンプレート非接触面形状領域３０１Ｎ上のメッシュの頂点（形状点）それぞれとの間隔の変化量が最小となる位置に、テンプレート非接触面形状領域３０１Ｎ上のメッシュの頂点（形状点）を移動させる。このため、機能的に設定された装着物の三次元形状における素材の厚さを維持しつつ変形させることが可能となり、テンプレート三次元形状モデル３０１を変形して、装着物を造形するための装着物三次元形状モデル３０２を生成することができる。

図８は、本実施形態による造形データ生成システムによるテンプレート三次元形状モデル３０１を変形して装着物三次元形状モデル３０２を生成する処理の動作例を示すフローチャートである。以下、変形における基準点として、テンプレート接触面形状領域３０１Ｃを形成するメッシュの頂点を用いた場合を説明する。
図８のフローチャートにおけるステップＳ３０１からステップＳ３０８の各々は、第２実施形態における図７のフローチャートにおけるステップＳ２０１からステップ２０８それぞれと同様のため、ステップＳ３０９からの処理を説明する。

ステップＳ３０９：
三次元形状変形部１０７は、テンプレート三次元形状モデル３０１を形成するテンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上のメッシュの頂点において、第２変換行列を求めていない頂点のなかから処理対象となるメッシュの頂点を処理対象点として選択する。

ステップＳ３１０：
基準点移動部１０６は、選択した処理対象点の近傍の基準点として使用された座標点を抽出する。
このとき、三次元形状変形部１０７は、すでに説明したように、所定の半径ｒの球に含まれる、あるいは近傍点探索により所定数が選択された基準点を選択して抽出する。

ステップＳ３１１：
基準点移動部１０６は、選択された基準点の各々において剛体位置合わせで求められた第１変換行列を用いて上記第１式により、処理対象点に対する第２変換行列を生成する。

ステップＳ３１２：
基準点移動部１０６は、第２変換行列を用いて処理対象点の移動を行い、当該処理対象点の移動後の座標を求める計算処理を行う。

ステップＳ３１３：
基準点移動部１０６は、テンプレート三次元形状モデル３０１のテンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上のメッシュの頂点の各々のすべての移動先の座標の計算処理が終了したか否かの判定を行う。
このとき、基準点移動部１０６は、テンプレート三次元形状モデル３０１のテンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上のメッシュの頂点の各々のすべての移動先の座標の計算処理が終了した場合、処理をステップＳ３１４へ進める。
一方、基準点移動部１０６は、テンプレート三次元形状モデル３０１のテンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上のメッシュの頂点の各々のすべての移動先の座標の計算処理が終了していない場合、処理をステップＳ３０９へ進める。

ステップＳ３１４：
三次元形状変形部１０７は、基準点移動部１０６が第２変換行列により移動先の座標を求めたテンプレート接触面形状領域３０１Ｃ上のメッシュの頂点の各々とその移動先の座標を拘束点とする。
そして、三次元形状変形部１０７は、上記拘束点に対応して、テンプレート三次元形状モデル３０１におけるメッシュの頂点のそれぞれをＡＲＡＰ変形により移動させ、テンプレート三次元形状モデル３０１を変形して生成した装着物三次元形状モデル３０２を、装着物三次元データ記憶部１１１に書き込んで記憶させる。

なお、本発明における図１の造形データ生成システムの機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませて実行することにより、テンプレート三次元形状モデルの三次元形状を、人体表面三次元形状モデルに対応させて変形し、装着物三次元形状モデルを生成する処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳ（Operating System）や周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷ（World Wide Web）システムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc - Read Only Memory）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ（Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

１０１…データ入出力部
１０２…人体形状データ取得部
１０３…装着物データ取得部
１０４…変形基準点設定部
１０５…初期位置設定部
１０６…基準点移動部
１０７…三次元形状変形部
１０８…表示部
１０９…人体表面三次元データ記憶部
１１０…テンプレート三次元形状データベース
１１１…装着物三次元データ記憶部

Claims (14)

1. 人体形状の所定の人体表面に対して装着する所定の厚さの装着物を作成する、当該装着物の三次元形状を示す造形データを生成する造形データ生成装置であり、
   前記装着物の三次元形状の基準形状であるテンプレート三次元形状における、前記人体表面の三次元形状を示す人体表面三次元形状モデルに接触する装着物三次元形状の接触面形状において基準点を設定する変形基準点設定部と、
   前記人体表面三次元形状モデルの三次元形状に合わせて、前記基準点を移動させる所定の方向及び所定の距離を示す移動情報を求める基準点移動部と、
   前記テンプレート三次元形状における処理対象点の近傍に存在する少なくとも一個の前記基準点の前記移動情報に対応させて、前記処理対象点を移動させ、前記造形データの生成を行う三次元形状変形部と
   を備えることを特徴とする造形データ生成装置。
2. 前記基準点として、前記接触面形状におけるメッシュの頂点を用い、前記処理対象点が前記テンプレート三次元形状における前記人体表面に接触しない非接触面形状データにおける、前記基準点に対応するメッシュの頂点である
   ことを特徴とする請求項１に記載の造形データ生成装置。
3. 前記基準点として、前記接触面形状における任意に選択したメッシュの頂点である対応点を用い、前記処理対象点が当該対応点を含む前記テンプレート三次元形状を構成するメッシュの頂点である
   ことを特徴とする請求項１に記載の造形データ生成装置。
4. 前記基準点として、前記接触面形状における任意に設定した設定点を用い、前記処理対象点が前記テンプレート三次元形状を構成するメッシュの頂点及び前記設定点である
   ことを特徴とする請求項１に記載の造形データ生成装置。
5. 前記基準点移動部が、
   前記基準点の各々から前記人体表面三次元形状モデルに対して、所定の方向に延ばした直線と、当該人体表面三次元形状モデルとが交差する点を表面点として、前記基準点を当該表面点に移動させ、
   前記三次元形状変形部が、
   前記処理対象点の移動位置を、当該処理対象点の元の位置から前記所定の方向に位置する前記基準点が移動した前記表面点までの移動量の予め設定した比率倍の位置とする
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の造形データ生成装置。
6. 前記基準点移動部が、
   前記基準点の各々から前記人体表面三次元形状モデルに対して、所定の方向に延ばした直線と、当該人体表面三次元形状モデルとが交差する点を表面点として、前記基準点を当該表面点に移動させ、
   前記三次元形状変形部が、
   処理対象点の移動位置を、前記所定の方向に位置する前記基準点の移動量と、当該基準点の所定の範囲内にある少なくとも一つの他の基準点の移動量との重み付け平均の位置とする
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の造形データ生成装置。
7. 前記基準点移動部が、
   前記接触面形状における前記基準点のなかから対象となる基準点として対象基準点を選択し、当該対象基準点を含む所定の領域であるブロックを生成し、当該ブロックの各々を前記人体表面三次元形状モデルに対して位置合わせを行い、当該位置合わせにより抽出された部位へ所定の移動量で前記ブロックを移動させる第１変換行列を求め、
   前記三次元形状変形部が、
   前記処理対象点を移動させる第２変換行列を、当該処理対象点の近傍にある少なくとも一つの前記基準点の第１変換行列の重み付け平均として求める
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の造形データ生成装置。
8. 前記基準点移動部が、前記接触面形状における前記基準点のなかから対象基準点のとしての基準点を選択し、当該対象基準点を含む所定の領域であるブロックを生成し、当該ブロックの各々を前記人体表面三次元形状モデルに対して位置合わせを行い、当該位置合わせに対応して前記接触面形状のメッシュの第１頂点の各々を移動させ、
   前記三次元形状変形部が、前記第１頂点の移動後の位置に対応して、前記装着物三次元形状における前記人体表面三次元形状モデルに接触しない非接触面形状の頂点である前記処理対象点を移動させる際、前記テンプレート三次元形状における前記第１頂点の各々と前記処理対象点のそれぞれとの間隔と、前記装着物三次元形状における前記第１頂点の各々と前記処理対象点のそれぞれとの間隔との変化量が最小となる位置に、当該処理対象点を所定の移動量で移動させる
   ことを特徴とする請求項１または請求項４に記載の造形データ生成装置。
9. 前記基準点移動部が、
   前記接触面形状における前記基準点のなかから対象基準点のとしての基準点を選択し、当該対象基準点の近傍の他の基準点複数からなるブロックを生成し、当該ブロックの各々を前記人体表面三次元形状モデルに対して位置合わせを行い、当該位置合わせにより抽出された部位へ前記ブロックを移動させる第１変換行列を求め、前記接触面形状におけるメッシュの頂点を移動させる第２変換行列を、前記処理対象点の近傍にある、少なくとも一つの前記基準点の第１変換行列の重み付け平均として求め、前記接触面形状の前記第１頂点を移動させる
   ことを特徴とする請求項８に記載の造形データ生成装置。
10. 前記移動量の重み付け平均に用いる重み係数が、前記処理対象点と当該処理対象点から所定の範囲内にある前記基準点との間の距離に対応している
    ことを特徴とする請求項６、請求項７または請求項９に記載の造形データ生成装置。
11. 前記三次元形状変形部が、
    前記移動量の重み付け平均に用いる重み係数の最大値または重みの総計が所定の閾値未満である前記処理対象点を移動させない
    ことを特徴とする請求項６、請求項７、請求項９または請求項１０に記載の造形データ生成装置。
12. 前記装着三次元形状におけるメッシュの頂点において移動を行わない、位置固定の頂点を設定する変形制限情報取得部をさらに備える
    ことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の造形データ生成装置。
13. 人体形状の所定の人体表面に対して装着する所定の厚さの装着物を作成する、当該装着物の三次元形状を示す造形データを生成する造形データ生成方法であり、
    変形基準点設定部が、前記装着物の三次元形状の基準形状であるテンプレート三次元形状における、前記人体表面の三次元形状を示す人体表面三次元形状モデルに接触する装着物三次元形状の接触面形状において基準点を設定する変形基準点設定過程と、
    基準点移動部が、前記人体表面三次元形状モデルの三次元形状に合わせて、前記基準点を移動させる所定の方向及び所定の距離を示す移動情報を求める基準点移動過程と、
    三次元形状変形部が、前記テンプレート三次元形状における処理対象点の近傍に存在する少なくとも一個の前記基準点の前記移動情報に対応させて、前記処理対象点を移動させ、前記造形データの生成を行う三次元形状変形過程と
    を含むことを特徴とする造形データ生成方法。
14. 人体形状の所定の人体表面に対して装着する所定の厚さの装着物を作成する、当該装着物の三次元形状を示す造形データを生成する造形データ生成装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであり、
    前記コンピュータを、
    前記装着物の三次元形状の基準形状であるテンプレート三次元形状における、前記人体表面の三次元形状を示す人体表面三次元形状モデルに接触する装着物三次元形状の接触面形状において基準点を設定する変形基準点設定手段、
    前記人体表面三次元形状モデルの三次元形状に合わせて、前記基準点を移動させる所定の方向及び所定の距離を示す移動情報を求める基準点移動手段、
    前記テンプレート三次元形状における処理対象点の近傍に存在する少なくとも一個の前記基準点の前記移動情報に対応させて、前記処理対象点を移動させ、前記造形データの生成を行う三次元形状変形手段
    として機能させるためのプログラム。

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