JP3090409B2 - Method and apparatus for designing three-dimensional shape using computer - Google Patents

Method and apparatus for designing three-dimensional shape using computer

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JP3090409B2
JP3090409B2 JP07152085A JP15208595A JP3090409B2 JP 3090409 B2 JP3090409 B2 JP 3090409B2 JP 07152085 A JP07152085 A JP 07152085A JP 15208595 A JP15208595 A JP 15208595A JP 3090409 B2 JP3090409 B2 JP 3090409B2
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長生 ▲濱▼田
一成 吉村
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータを用いた
3次元形状のデザイン方法およびデザイン装置に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for designing a three-dimensional shape using a computer .

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、コンピュータを用いて3次元の
画像情報を扱う場合に、画像内の各点の3次元座標を3
つ組として格納している。つまり、画像平面をXY平面
とし、高さ方向をZ方向とすれば、(X,Y,Z)の3
つ組の形で画像情報を記憶手段に格納することになる。
しかしながら、このような形で画像情報を扱うと、拡大
・縮小、回転などの加工を施す際に画像内のすべての点
について複雑な演算が必要になって、膨大な処理時間を
要することになる。また、この種の処理には記憶装置と
の間でデータの出し入れを頻繁に行なうことになるか
ら、処理の高速化のためにはハードディスクなどの記憶
装置を用いることはできず、大容量のメモリが必要にな
るという問題がある。
2. Description of the Related Art Generally, when handling three-dimensional image information using a computer, the three-dimensional coordinates of each point in an image are expressed by three-dimensional coordinates.
Stored as a set. In other words, if the image plane is the XY plane and the height direction is the Z direction, (X, Y, Z)
The image information is stored in the storage means in a set.
However, if image information is handled in such a form, when performing processing such as enlargement / reduction, rotation, and the like, complicated operations are required for all points in the image, and a huge amount of processing time is required. . In addition, since data is frequently transferred to and from a storage device for this type of processing, a storage device such as a hard disk cannot be used to speed up the processing. Is necessary.

【0003】そこで、単純な形状の小さい立体(一般に
は多面体)を多数個用いて3次元形状を持つ画像情報を
近似することが考えられており、この技術を適用すれ
ば、すべての3次元座標を3つ組として記憶手段に格納
する場合よりはデータ量を削減できる。しかしながら、
対象物の画像がきめの細かいテクスチャを持つような場
合には、近似する立体の個数が膨大になり、情報量を十
分に削減することができない。
[0003] Therefore, it has been considered to approximate image information having a three-dimensional shape by using a large number of simple three-dimensional solids (generally a polyhedron). If this technique is applied, all three-dimensional coordinates are considered. Can be reduced as compared with the case where is stored in the storage unit as a triple. However,
If the image of the object has a fine-grained texture, the number of approximate solids becomes enormous, and the amount of information cannot be reduced sufficiently.

【0004】一方、木や石の表面のように不規則で複雑
な凹凸形状のテクスチャを表面に持つ3次元画像を作成
する際に、凹凸形状を上述のような小さい立体で粗く近
似した3次元のフレームモデルないしサーフェイスモデ
ルのモデルを作成し、実際の物体を撮像することによっ
て得た2次元画像のテクスチャを上記モデルの表面に貼
り付ける方法も知られている。
On the other hand, when creating a three-dimensional image having a texture of irregular and complicated irregularities such as the surface of a tree or a stone, the three-dimensional image obtained by roughly approximating the irregularities with the above-mentioned small solid is used. A method is also known in which a frame model or a surface model is created and a texture of a two-dimensional image obtained by imaging an actual object is attached to the surface of the model.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来は、
3次元データから3次元形状のデザインをするだけであ
り、3次元データの一部分を取り出して所定の形状に修
正をするものではなく、たとえば、上記方法で作成され
た3次元データでは多面体を多用しているから、3次元
データにアフィン変換のような操作を加えようとする
と、操作を加える領域に各多面体のどの面が含まれてい
るかを判断し、各面に変換処理を施すことが必要になる
から、結果的に処理が複雑で時間がかかることになる。
However, conventionally,
It is only to design a three-dimensional shape from the three-dimensional data, and does not take out a part of the three-dimensional data and correct it to a predetermined shape. For example, in the three-dimensional data created by the above method, a polyhedron is frequently used Therefore, when an operation such as affine transformation is applied to three-dimensional data, it is necessary to determine which surface of each polyhedron is included in the region to be operated, and to perform a conversion process on each surface. As a result, the processing is complicated and takes time.

【0006】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、3次元データを多面体で近似するこ
となく3次元データから所望の一部分のみを取り出して
変換を施すことにより、比較的小容量のメモリ資源でも
実用的な速度で処理を行なうことができるようにした3
次元形状のデザイン方法およびデザイン装置を提供する
ことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to extract only a desired part from three-dimensional data without approximating the three-dimensional data with a polyhedron and to perform conversion to obtain a comparison. Processing can be performed at a practical speed even with very small memory resources 3
It is an object of the present invention to provide a method and a device for designing a three-dimensional shape.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明では、上
記目的の達成のために、画像情報で規定された平面上の
各点に高さ情報を持たせた3次元データの中から所望の
一部分デザイン領域として切り出してメモリに格納す
第1の過程と、メモリに格納したデザイン領域の3次
元データに所定の変換を施して所定の形状に修正するこ
とにより新たな3次元データを作成する第2の過程と、
第2の過程で作成した3次元データを視覚化した図形を
出力する第3の過程とを有する。
According to the first aspect of the present invention, in order to achieve the above-mentioned object, a desired one is selected from three-dimensional data in which each point on a plane defined by image information has height information. be stored and cut out a portion of the as a design area in memory
A first step that, a second process of creating a new three-dimensional data by three-dimensional data of the design area stored in memory by performing a predetermined conversion corrected to a predetermined shape,
And outputting a graphic visualizing the three-dimensional data created in the second step.

【0008】請求項2の発明では、請求項1の発明にお
いて、第1の過程において前記平面内の所望の範囲を指
定することにより3次元データからデザイン領域を切り
出すようにしてある。請求項3の発明では、請求項1ま
たは請求項2の発明において、第2の過程における変換
を前記平面上でのアフィン変換としている。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, a design area is cut out from three-dimensional data by designating a desired range in the plane in the first step. According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the transformation in the second step is an affine transformation on the plane.

【0009】請求項4の発明では、請求項1または請求
項2の発明において、第1の過程で複数個のデザイン領
域を切り出し、第2の過程における変換を各デザイン領
域の少なくとも一部を一平面上で重複させるとともに、
各デザイン領域の高さ情報の荷重和を新たな高さ情報と
して用いる変換としている。請求項5の発明では、請求
項1または請求項2の発明において、第2の過程におけ
る変換を、所定範囲の空間周波数を持つ高さ成分を空間
フィルタにより抽出して新たな高さ情報に用いる変換と
している。
According to a fourth aspect of the present invention, in the first or the second aspect of the present invention, a plurality of design areas are cut out in the first step, and at least a part of each design area is converted in the second step. While overlapping on a plane,
The conversion is such that the load sum of the height information of each design area is used as new height information. According to a fifth aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the conversion in the second step is performed by extracting a height component having a predetermined range of spatial frequencies by a spatial filter and using the extracted height component as new height information. It has been converted.

【0010】請求項6の発明では、請求項1または請求
項2の発明において、第2の過程における変換を、デザ
イン領域の高さ成分を平滑化し、元の3次元データから
平滑化した高さ成分を減算した高さ成分を新たな3次元
データとして用いる変換としている。請求項7の発明で
は、請求項1または請求項2の発明において、第2の過
程における変換を、デザイン領域内に局所変形領域を設
定するとともに、局所変形領域の中心をガウス分布曲線
のピークとするガウス分布を設定し、このガウス分布曲
線をもとに演算した高さを局所変形領域内の新たな高さ
情報に用いる変換としている。
According to a sixth aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the transformation in the second step is performed by smoothing the height component of the design area and smoothing the height from the original three-dimensional data. The conversion is such that the height component obtained by subtracting the component is used as new three-dimensional data. According to a seventh aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the transformation in the second step is performed by setting a local deformation region in the design region and setting the center of the local deformation region to the peak of the Gaussian distribution curve. Is set, and the height calculated based on the Gaussian distribution curve is used as a conversion to be used for new height information in the local deformation region.

【0011】請求項8の発明では、請求項1ないし請求
項7の発明において、第2の過程における変換後の高さ
情報に上限値と下限値とを設定し、変換後の高さ情報の
うち上限値を越える部分は上限値を採用し、下限値に満
たない部分は下限値を採用している。請求項9の発明で
は、請求項1または請求項2の発明において、第2の過
程における変換を、デザイン領域の高さ情報の最大値と
最小値とが、あらかじめ設定した高さ情報の上限値と下
限値とにそれぞれ一致するように、デザイン領域の高さ
情報の変化幅を拡大ないし縮小する変換としている。
According to an eighth aspect of the present invention, in the first to seventh aspects, an upper limit value and a lower limit value are set in the converted height information in the second step, and the converted height information is set. Among them, the portion exceeding the upper limit value employs the upper limit value, and the portion less than the lower limit value employs the lower limit value. According to a ninth aspect of the present invention, in the first aspect or the second aspect of the present invention, the conversion in the second step is performed such that the maximum value and the minimum value of the height information of the design area are the upper limit value of the height information set in advance. And the lower limit value are converted so that the change width of the height information of the design area is enlarged or reduced.

【0012】請求項10の発明では、請求項1または請
求項2の発明において、第3の過程で視覚化した図形に
着色およびレイトレーシングを施す。請求項11の発明
では、請求項10の発明において、第3の過程でデザイ
ン対象の部材の色および反射率を設定し、視覚化した図
形に上記色で着色するとともに、上記反射率を用いてレ
イトレーシングを施す。
According to a tenth aspect, in the first or second aspect, coloring and ray tracing are performed on the graphic visualized in the third step. According to an eleventh aspect of the present invention, in the third aspect, the color and the reflectance of the member to be designed are set in the third step, and the visualized figure is colored with the color and the reflectance is used by using the reflectance. Perform ray tracing.

【0013】請求項12の発明では、請求項1または請
求項2の発明において、第1の過程で複数個のデザイン
領域を切り出すとともに各デザイン領域を境界線が密着
するように並べ、第2の過程における変換を、隣接する
デザイン領域間に形成される継ぎ目を含むように設定し
た連結領域の中で、互いに離れ隣接するデザイン領域に
それぞれ含まれる2点間を結ぶ線上の高さを、隣接する
デザイン領域の継ぎ目の近傍の高さとして採用する変換
としている。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the first or the second aspect of the present invention, a plurality of design areas are cut out in the first step, and the design areas are arranged so that their boundaries are in close contact with each other. In the conversion process, the height on a line connecting two points included in each of the design regions that are apart from each other and adjacent to each other is set to be adjacent to each other in the connection region that is set so as to include the seam formed between the adjacent design regions. The conversion is adopted as the height near the seam of the design area.

【0014】請求項13の発明では、請求項1または請
求項2の発明において、第1の過程で複数個のデザイン
領域を切り出すとともに各デザイン領域を境界線が密着
するように並べ、第2の過程における変換を、隣接する
一方のデザイン領域における継ぎ目上の各点と、他方の
デザイン領域において継ぎ目から離れ上記各点にそれぞ
れ対応付けられた特定の点とを結ぶ直線上の高さを継ぎ
目の近傍の高さとして採用する変換としている。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the first or the second aspect of the present invention, a plurality of design areas are cut out in the first step, and the design areas are arranged such that their boundaries are in close contact with each other. The transformation in the process is performed by changing the height on a straight line connecting each point on the seam in one adjacent design area and the specific point corresponding to each point apart from the seam in the other design area to the seam. The conversion is adopted as the height of the neighborhood.

【0015】請求項14の発明では、請求項1または請
求項2の発明において、第1の過程で複数個のデザイン
領域を切り出すとともに各デザイン領域を境界線が密着
するように並べ、第2の過程における変換を、隣接する
両デザイン領域においてそれぞれ継ぎ目から離れ互いに
対応付けられた特定の点間を結ぶ直線上の高さを継ぎ目
の近傍の高さとして採用する変換としている。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the first or the second aspect of the present invention, a plurality of design areas are cut out in the first step, and the design areas are arranged such that their boundaries are closely attached to each other. The conversion in the process is a conversion that adopts a height on a straight line that is separated from the seam in both adjacent design areas and that connects specific points associated with each other as a height near the seam.

【0016】請求項15の発明では、請求項1または請
求項2の発明において、第1の過程で複数個のデザイン
領域を切り出すとともに各デザイン領域を境界線が密着
するように並べ、第2の過程における変換を、隣接する
一方のデザイン領域における継ぎ目上の各点と、他方の
デザイン領域において継ぎ目から離れ上記各点にそれぞ
れ対応付けられた特定の点とを結ぶ直線上の高さと上記
両点間の各点の高さとを加算して求めた高さを採用する
変換としている。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the first or the second aspect of the present invention, a plurality of design areas are cut out in the first step, and the design areas are arranged so as to be in close contact with the boundary line. The transformation in the process is performed by calculating the height on a straight line connecting each point on the seam in one adjacent design area and the specific point corresponding to each point apart from the seam in the other design area and the two points. The conversion adopts the height obtained by adding the height of each point between them.

【0017】請求項16の発明では、請求項1または請
求項2の発明において、第1の過程で複数個のデザイン
領域を切り出すとともに各デザイン領域を境界線が密着
するように並べ、第2の過程における変換を、隣接する
両デザイン領域においてそれぞれ継ぎ目から離れ互いに
対応付けられた特定の点とを結ぶ直線上の高さと上記両
端間の各点の高さとを加算して求めた高さを採用する変
換としている。
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the first or the second aspect of the present invention, a plurality of design areas are cut out in the first step, and the design areas are arranged so as to be in close contact with a boundary line. The transformation in the process adopts the height obtained by adding the height on the straight line connecting the specific points associated with each other apart from the seam in both adjacent design areas and the height of each point between both ends. You have to convert.

【0018】請求項17の発明は、請求項1または請求
項2の発明において、第1の過程において複数個のデザ
イン領域を切り出すとともに各デザイン領域を並べ、第
2の過程における変換を、隣接する2つのデザイン領域
の高さの平均値を一致させるように一方のデザイン領域
にオフセット値を加算した後、各一方のデザイン領域か
ら各他方のデザイン領域への高さの変化をガウス分布曲
線に沿わせて両デザイン領域の境界付近の高さを連続さ
せる変換としている。
According to a seventeenth aspect of the present invention, in the first or the second aspect of the present invention, a plurality of design areas are cut out in the first step and the respective design areas are arranged. After adding an offset value to one of the design areas so that the average of the heights of the two design areas match, the change in height from each of the design areas to each of the other design areas is plotted along a Gaussian distribution curve. In addition, the conversion is made such that the heights near the boundary between both design areas are continuous.

【0019】請求項18の発明は、3次元形状のデザイ
ン装置であって、画像情報で規定された平面上の各点に
高さ情報を持たせた3次元データを可視化して表示する
ディスプレイよりなる出力装置と、出力装置の画面上で
可視化されている3次元データの中から所望の一部分を
デザイン領域として指定するとともに請求項ないし請
求項17のいずれかに記載の変換を指示する入力装置
と、デザイン領域の3次元データを記憶するメモリと、
入力装置により指定されたデザイン領域の3次元データ
をメモリに格納するとともに、このメモリに格納した3
次元データを取り出して指示された変換を施し、変換結
果を出力装置に画像処理により視覚化して表示させる
さデータ処理部とを備える。
An eighteenth aspect of the present invention is a design device for a three-dimensional shape, in which each point on a plane defined by image information is
An output device consisting of a display for visualizing and displaying three-dimensional data with height information, and a desired part from the three-dimensional data visualized on the screen of the output device as a design area an input device for indicating a conversion according to any one of claims 3 to 17 as well as specifying a memory for storing three-dimensional data of the design area,
3D data of the design area specified by the input device
Is stored in the memory, and 3 stored in the memory is stored.
And facilities the transformations instructed fetches the dimensional data, a high display visualized by the image processing to the output device the converted result
And a data processing unit .

【0020】[0020]

【作用】請求項1の発明の方法によれば、3次元データ
を多面体で近似することなく3次元データから所望の一
部分デザイン領域として切り出してメモリに格納し、
メモリに格納したデザイン領域に所定の変換を施して所
定の形状に修正することにより新たな3次元データを作
成することにより、3次元形状を多面体で近似する場合
に比較すると、変換処理の内容が簡単になって処理量が
大幅に低減する。このように、処理が簡単になれば作業
領域が低減するから、結果的に比較的小容量のメモリ資
源であっても高速な処理が可能になる。
SUMMARY OF According to the method of the invention of claim 1, stored in the memory to cut out a 3-dimensional data as a design area of the desired portion from the three-dimensional data without approximated by polyhedrons,
By performing a predetermined conversion on the design area stored in the memory and correcting it to a predetermined shape to create new three-dimensional data, the content of the conversion process is compared with a case where the three-dimensional shape is approximated by a polyhedron. It becomes simple and the throughput is greatly reduced. As described above, if the processing is simplified, the work area is reduced. As a result, high-speed processing can be performed even with a relatively small-capacity memory resource.

【0021】請求項2の発明の方法は請求項1の望まし
い実施態様であり、平面内の所望の範囲を指定すること
によって3次元データからデザイン領域を切り出してい
るから、高さ情報を保存した状態でデザイン領域を指定
することができる。請求項3の発明の方法は、第1の過
程で切り出した形状に平面内でのアフィン変換を施して
いるから、簡単な処理ながらデザイン領域の3次元デー
タにバリエーションを与えることができる。
The method according to the second aspect of the present invention is a preferred embodiment of the first aspect, in which a design area is cut out from three-dimensional data by designating a desired range in a plane, and height information is stored. The design area can be specified in the state. In the method according to the third aspect of the present invention, since the affine transformation in the plane is performed on the shape cut out in the first step, variation can be given to the three-dimensional data of the design area while performing simple processing.

【0022】請求項4の発明の方法では、複数のデザイ
ン領域の高さ情報に重み付けを行なった後に加算して求
めた高さ情報を新たな高さ情報として用いるから、複数
のデザイン領域の凹凸形状を重み付けの割合に応じて反
映させることができ、現実には存在しないようなテクス
チャを持つ複雑な凹凸形状を実現することが可能にな
る。
In the method according to the fourth aspect of the present invention, the height information obtained by weighting the height information of the plurality of design areas and adding the obtained height information is used as new height information. The shape can be reflected according to the weighting ratio, and a complex uneven shape having a texture that does not actually exist can be realized.

【0023】請求項5の発明の方法では、デザイン領域
から所定範囲の空間周波数を持つ高さ成分を空間フィル
タを通して抽出するから、たとえば元の3次元データを
視覚化したときに表面が全体として緩やかな凹凸を有す
るような場合に、空間フィルタを通すことによって3次
元データから緩やかな凹凸となる低周波の空間周波数成
分を除去する処理が可能になる。その結果、高周波の空
間周波数成分のみを含む(つまり、細かい起伏からな
る)ような3次元データを作成することが可能になる。
このように、3次元データから所望の空間周波数を有す
る部分を取り出せば最終的に得られる3次元データにバ
リエーションを与えることができる。
In the method according to the fifth aspect of the present invention, a height component having a predetermined range of spatial frequencies is extracted from the design area through a spatial filter. In the case of having unevenness, by passing through a spatial filter, it becomes possible to remove the low-frequency spatial frequency component that becomes gentle unevenness from the three-dimensional data. As a result, it is possible to create three-dimensional data that includes only high-frequency spatial frequency components (that is, consists of fine undulations).
Thus, by extracting a portion having a desired spatial frequency from the three-dimensional data, variations can be given to the finally obtained three-dimensional data.

【0024】請求項6の発明の方法は、デザイン領域の
高さ成分を平滑化し、元の3次元データから平滑化した
高さ成分を減算することにより新たな3次元データを得
るのであって、実質的には元の3次元データから低周波
成分を除去したことになり、視覚化したときに緩やかな
うねりを持たず細かい起伏のみを有するような3次元デ
ータを得ることができる。
According to a sixth aspect of the present invention, a new three-dimensional data is obtained by smoothing a height component of a design area and subtracting the smoothed height component from the original three-dimensional data. This means that the low-frequency component has been substantially removed from the original three-dimensional data, and it is possible to obtain three-dimensional data that does not have gentle undulations but has only fine undulations when visualized.

【0025】請求項7の発明の方法によれば、デザイン
領域内に局所変形領域を設定し、局所変形領域の中心を
ガウス分布曲線のピークとするガウス分布を設定し、こ
のガウス分布曲線に沿った高さを局所変形領域内の新た
な高さ情報に用いるから、ガウス分布曲線の高さや半値
幅を適宜設定することによって、局所変形領域の周辺形
状と違和感なく連続させることができる。つまり、デザ
イン領域内の局所的に凹凸の変化が大きい部分を滑らか
にしたり、あるいは逆に凹凸を大きくすることができ3
次元データにバリエーションを与えることができる。
According to the method of the present invention, a local deformation area is set in the design area, a Gaussian distribution having a center of the local deformation area as a peak of the Gaussian distribution curve is set, and along the Gaussian distribution curve. Since the height is used for new height information in the local deformation region, the height and half-value width of the Gaussian distribution curve can be appropriately set so that the curve is continuous with the peripheral shape of the local deformation region without a sense of incongruity. In other words, it is possible to smooth a portion where the change in unevenness is large locally in the design area, or to increase the unevenness conversely.
Variations can be given to dimensional data.

【0026】請求項8の発明の方法は、デザイン領域に
ついて第2の過程における変換後の高さ情報に上限値と
下限値とを設定し、変換後の高さ情報のうち上限値を越
える部分は上限値を採用し、下限値に満たない部分は下
限値を用いることにより、最終的に視覚化される形態の
厚みを規定寸法内に収めることができる。たとえば、壁
パネルや天井パネルのような建築用板のデザインを行な
う場合であれば、強度上の要請から最小の厚み寸法が規
制され、また厚みが大きくなり過ぎないように最大の厚
み寸法が規制されるから、このような部材のデザインを
行なう際には上限値と下限値とを規定する請求項8の発
明の方法が有用である。
In the method according to the present invention, an upper limit value and a lower limit value are set in the height information after the conversion in the second process for the design area, and the portion of the height information after the conversion that exceeds the upper limit value is set. Adopts the upper limit value, and uses the lower limit value for the portion less than the lower limit value, so that the thickness of the finally visualized form can be kept within a specified dimension. For example, when designing architectural boards such as wall panels and ceiling panels, the minimum thickness dimension is regulated due to strength requirements, and the maximum thickness dimension is regulated so as not to be too large. Therefore, when designing such a member, the method of the invention according to claim 8 which defines the upper limit value and the lower limit value is useful.

【0027】請求項9の発明の方法によれば、デザイン
領域の高さ情報の最大値と最小値とが、あらかじめ設定
した高さ情報の上限値と下限値とにそれぞれ一致するよ
うに、デザイン領域の高さ情報の変化幅を所定倍率で拡
大ないし縮小するから、形状全体の凹凸を抑えて滑らか
にしたり、あるいは凹凸を大きくすることができ3次元
データにバリエーションを与えることができる。しか
も、請求項8の発明の方法と同様に、規定の寸法内に収
めることができる。
According to the ninth aspect of the present invention, the design is performed such that the maximum value and the minimum value of the height information of the design area coincide with the preset upper and lower limits of the height information, respectively. Since the change width of the height information of the area is enlarged or reduced at a predetermined magnification, the unevenness of the entire shape can be suppressed and smoothed, or the unevenness can be increased, thereby giving variation to the three-dimensional data. In addition, as in the method according to the eighth aspect, the size can be kept within a specified range.

【0028】請求項10の発明の方法は、視覚化した図
形に着色およびレイトレーシングを施すから、最終的に
得られて視覚化された3次元データに物体の質感を与え
ることができ、デザイン結果の視認性が高くなる。とく
に、請求項11の発明のように、デザイン対象の部材の
色で着色し、その反射率でレイトレーシングを施せば、
デザイン対象の部材の質感により一層近付けることがで
きる。
According to the tenth aspect of the present invention, since coloring and ray tracing are performed on the visualized figure, the texture of the object can be given to the finally obtained and visualized three-dimensional data. Visibility is increased. In particular, as in the invention of claim 11, if the member to be designed is colored with the color of the member and ray-tracing is performed with the reflectance,
It can be made closer to the texture of the member to be designed.

【0029】請求項12の発明の方法は、複数個のデザ
イン領域を境界線が密着するように並べる場合に、隣接
するデザイン領域間に形成される継ぎ目を含むように設
定した連結領域の中で、互いに離れ隣接するデザイン領
域にそれぞれ含まれる2点間を結ぶ線上の高さを、隣接
するデザイン領域の継ぎ目の近傍の高さとして採用する
ので、隣接するデザイン領域間の継ぎ目の近傍での段差
による不連続性を除去して継ぎ目で生じる段差を緩和す
ることができる。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the case where a plurality of design areas are arranged so that boundaries are closely attached to each other, a plurality of design areas are connected in a connection area set to include a joint formed between adjacent design areas. Since the height on the line connecting two points included in the design areas that are separated from each other and adjacent to each other is adopted as the height near the seam of the adjacent design area, the step near the seam between the adjacent design areas is used. The discontinuity caused by the joint can be removed, and the step generated at the joint can be reduced.

【0030】請求項13ないし請求項17の発明の方法
は、隣接するデザイン領域間の継ぎ目での不連続性を除
去する具体的方法であって、請求項13、14の方法で
は直線で近似し、請求項15、16の方法では元の形状
を保存したままで補正し、請求項17の方法では隣接す
るデザイン領域間の高さ情報について元の形状を保存し
たままで一方のデザイン領域を補正し、次に継ぎ目を含
む連結領域でガウス分布に従って高さを変換し継ぎ目を
補正している。
The method of the invention according to claims 13 to 17 is a concrete method for removing discontinuities at seams between adjacent design areas. According to the method of claims 15 and 16, the correction is performed while the original shape is preserved, and in the method of claim 17, the height information between adjacent design regions is corrected while maintaining the original shape while maintaining the original shape. Then, the height is converted in accordance with the Gaussian distribution in the connected region including the seam to correct the seam.

【0031】請求項18の発明は、請求項2ないし請求
項17に記載の変換方法を実現するデザイン装置であっ
て、上記変換方法を採用していることにより、各種部材
のデザインを短時間で行なうことができる。
An eighteenth aspect of the present invention is a design apparatus for realizing the conversion method according to any one of the second to seventeenth aspects, and by adopting the above conversion method, can design various members in a short time. Can do it.

【0032】[0032]

【実施例】以下の実施例では、建築用板のような板材の
デザインを行なう場合について説明するが、必ずしも板
材に限定されるものではなく、3次元形状であれば他の
物品のデザインにも本発明の技術思想を適用することが
できる。 (実施例1)本実施例では、図2に示すように、表面に
凹凸形状を有した板材のような対象物1の表面の3次元
情報を立体形状計測部2により計測する。立体形状計測
部2には、2台のTVカメラを用いてステレオ法により
3次元情報を獲得するものや、スポット光ないしスリッ
ト光を対象物1の表面に投影し三角測量の原理を用いて
3次元情報を獲得するものなど周知のものを用いること
ができる。また、必ずしも非接触式のものではなくとも
針状のプローブを有した接触式のものであってもよい。
立体形状計測部2によって得た3次元の画像情報は、高
さデータファイル作成部3に設けたフレームメモリに格
納される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following embodiment, a case of designing a plate material such as a building plate will be described. However, the present invention is not necessarily limited to a plate material, and it is not limited to a plate material. The technical idea of the present invention can be applied. (Embodiment 1) In this embodiment, as shown in FIG. 2, three-dimensional information on the surface of an object 1 such as a plate having an uneven surface is measured by a three-dimensional shape measuring unit 2. The three-dimensional shape measuring unit 2 acquires three-dimensional information by a stereo method using two TV cameras, or projects a spot light or a slit light on the surface of the object 1 and uses the principle of triangulation to obtain three-dimensional information. Well-known ones such as those that obtain dimensional information can be used. Further, it is not necessarily a non-contact type, but may be a contact type having a needle-like probe.
The three-dimensional image information obtained by the three-dimensional shape measurement unit 2 is stored in a frame memory provided in the height data file creation unit 3.

【0033】フレームメモリは、対象物1の高さ情報
(Z方向の値)を各アドレスに格納し、各アドレスはZ
方向に直交する面(つまり、XY平面)内での座標値に
対応付けられている。つまり、フレームメモリには対象
物1を撮像して得た画像情報を格納するから、各画素の
XY平面での座標値を整数値で表すことができ、アドレ
スとして用いることができる。ただし、フレームメモリ
の中で高さ情報を格納する領域はXY平面の座標値が取
り得る領域と一致するとは限らないから、両領域を一致
させるためにオフセット値(x,y)を設定し、立体形
状計測部2によって得たXY平面での座標値(Xn ,Y
n )(ただし、n=1,2,3,……)にオフセット値
(x,y)を加算して、フレームメモリの中での領域を
シフトさせている。つまり、オフセット値(x,y)は
整数値であって、オフセット値(x,y)を加算するこ
とはX方向にx画素、Y方向にy画素だけシフトさせた
ことと等価であるから、元の3次元情報の高さ(Zn
を元の座標(Xn ,Yn )に対してオフセット値(x,
y)分だけシフトした画素に対応付けることになる。言
い換えると、フレームメモリではアドレス(Xn+x ,Y
n+y )に高さ(Zn )が格納されるのである。このこと
は、後述する高さデータ処理部4において規定されてい
る3次元空間に3次元データをマッピングしたことに相
当する。
The frame memory stores height information (value in the Z direction) of the object 1 at each address, and
It is associated with a coordinate value in a plane orthogonal to the direction (that is, an XY plane). That is, since image information obtained by imaging the object 1 is stored in the frame memory, the coordinate value of each pixel on the XY plane can be represented by an integer value, and can be used as an address. However, since the area for storing the height information in the frame memory does not always match the area where the coordinate values on the XY plane can be taken, an offset value (x, y) is set in order to match the two areas. The coordinate values (X n , Y) on the XY plane obtained by the three-dimensional shape measurement unit 2
n ) (where n = 1, 2, 3,...) and the offset value (x, y) are added to shift the area in the frame memory. That is, the offset value (x, y) is an integer value, and adding the offset value (x, y) is equivalent to shifting by x pixels in the X direction and y pixels in the Y direction. the height of the original 3-dimensional information (Z n)
With respect to the original coordinates (X n , Y n ).
The pixel is shifted by y). In other words, the address (X n + x , Y
n + y) in the height (Z n) is the is stored. This corresponds to mapping three-dimensional data in a three-dimensional space defined by the height data processing unit 4 described later.

【0034】次に、上記3次元データを加工して新たな
3次元データを作成する方法を説明する。ここにおい
て、新たな3次元データを作成する処理はマイクロコン
ピュータを用いた高さデータ処理部4で行なわれ、高さ
データ処理部4には、後述の各種指示を行なう入力装置
および3次元データを画像として出力する出力装置が接
続される。入力装置には、キーボードのほか、マウスや
ペンタブレットのようなポインティングデバイスが用い
られ、出力装置にはCRTのようなディスプレイのほ
か、必要に応じてプリンタが設けられる。また、高さデ
ータ処理部4において新たに作成された3次元データは
画像データベース5に格納される。
Next, a method of processing the three-dimensional data to create new three-dimensional data will be described. Here, the process of creating new three-dimensional data is performed by a height data processing unit 4 using a microcomputer. The height data processing unit 4 is provided with an input device for performing various instructions described below and three-dimensional data. An output device for outputting as an image is connected. As the input device, a pointing device such as a mouse or a pen tablet is used in addition to the keyboard. As the output device, a printer is provided as necessary in addition to a display such as a CRT. Further, the three-dimensional data newly created in the height data processing unit 4 is stored in the image database 5.

【0035】図1に示すように、まず編集を加えようと
するデザイン領域を指定するために、フレームメモリの
アドレス(Xn+x ,Yn+y )を指定する。ここに、デザ
イン領域は矩形状であって、一方の対角線の両端の座標
を指定することによってデザイン領域を指定する。すな
わち、XY平面上での座標値の範囲(フレームメモリの
アドレスの範囲)を指示する(S1)。もちろん、マス
ク等を用いて不定型の領域を指定することも可能であ
る。このようにして、元の3次元データから切り出した
デザイン領域の3次元データを、高さデータ処理部4に
設けた作業領域としての3次元データメモリに一旦格納
する(S2)。切り出し作業は、高さデータ処理部4に
設けた出力装置であるディスプレイの画面を見ながら入
力装置としてのキーボードやポインティングデバイスを
用いて、人手によって領域を選択することで行なう。次
に、切り出したデザイン領域に対して必要に応じて種々
の変換を施し(S3)、新たな3次元データを作成する
(S4)。この3次元データはディスプレイの画面上に
視覚化されて表示されるから、操作者はデザインを確認
することができる。また、視覚化された図形は必要に応
じてプリンタにも出力される。
As shown in FIG. 1, first, an address (X n + x , Y n + y ) of a frame memory is specified in order to specify a design area to be edited. Here, the design area is rectangular, and the design area is specified by specifying the coordinates of both ends of one diagonal line. That is, a range of coordinate values on the XY plane (a range of addresses of the frame memory) is specified (S1). Of course, it is also possible to specify an irregular area using a mask or the like. In this way, the three-dimensional data of the design area cut out from the original three-dimensional data is temporarily stored in a three-dimensional data memory as a work area provided in the height data processing unit 4 (S2). The cutout operation is performed by manually selecting an area using a keyboard or a pointing device as an input device while viewing the screen of a display, which is an output device provided in the height data processing unit 4. Next, various conversions are performed on the cut-out design area as needed (S3), and new three-dimensional data is created (S4). Since the three-dimensional data is visualized and displayed on the screen of the display, the operator can confirm the design. The visualized figure is also output to a printer as needed.

【0036】図1においてデザイン領域に施す変換は、
たとえば図3のような手順になる。すなわち、まずデザ
イン領域にアフィン変換を施す(S1)。アフィン変換
とは、切り出されたデザイン領域に対して3次元空間内
での平行移動、回転、拡大および縮小を自由に行なうこ
とを意味する。次に、新しく作成しようとする部材(た
とえば、建築用板などの板材)の寸法および形状を有し
た形状上にデザイン領域を配置する(S2)。また、配
置後の高さは、平面の高さとデザイン領域の高さを加算
して求めるのである(S3)。このように、ディスプレ
イに表示された元の3次元データの図形とアフィン変換
のような変換を施した3次元データの図形を見ながら、
所望の形状が得られるまでデザイン領域の切り出しや変
換を行なうことができる。
In FIG. 1, the conversion applied to the design area is
For example, the procedure is as shown in FIG. That is, first, affine transformation is performed on the design area (S1). The affine transformation means to freely perform parallel movement, rotation, enlargement, and reduction in a three-dimensional space with respect to the cut out design region. Next, the design area is arranged on a shape having the size and shape of a member to be newly created (for example, a plate material such as a building plate) (S2). The height after arrangement is obtained by adding the height of the plane and the height of the design area (S3). As described above, while viewing the graphic of the original three-dimensional data displayed on the display and the graphic of the three-dimensional data subjected to conversion such as affine transformation,
It is possible to cut out and convert the design area until a desired shape is obtained.

【0037】ここにおいて、板材のデザインを行なう場
合であれば、上述のように所望の形状のデザイン領域が
得られると、デザインしようとする板材の寸法および形
状を有した画面上の設計領域の所望の位置にデザイン領
域を並べて貼り付ける。設計領域に貼り付けるデザイン
領域は、同一のものである必要はなく、必要に応じて各
種形状のデザイン領域を設計領域に貼り付けるように
し、デザイン領域で設計領域を埋めるのである。この概
念を図4に示す。図4では3次元データP1 から切り出
したデザイン領域E1 にアフィン変換による回転を行な
った結果のデザイン領域E1 ′を設計領域Dに貼り付け
たり、3次元データP2 を縮小したデザイン領域E2
設計領域Dに張りつけたり、あるいはまた3次元データ
3 を編集せずにデザイン領域E3 として用いて設計領
域Dに貼り付けたりした例を示している。ここで、デザ
イン領域E1 ′,E2 ,E3 は互いに重なってもよい。
また、貼り付けるとはディスプレイの画面上で所望の領
域に移動させて表示することを意味している。
Here, in the case of designing a board, if a design area having a desired shape is obtained as described above, the desired design area on the screen having the dimensions and shape of the board to be designed is obtained. Paste the design area at the position of. The design areas to be pasted on the design area need not be the same, and design areas of various shapes are pasted on the design area as needed, and the design area is filled with the design area. This concept is illustrated in FIG. In FIG. 4, a design area E 1 ′ obtained by performing rotation by affine transformation on the design area E 1 cut out from the three-dimensional data P 1 is pasted to the design area D, or the design area E in which the three-dimensional data P 2 is reduced. 2 shows an example where 2 is pasted on the design area D, or the 3D data P 3 is pasted on the design area D without being edited and used as the design area E 3 . Here, the design areas E 1 ′, E 2 and E 3 may overlap each other.
Also, pasting means moving to a desired area on the screen of the display for display.

【0038】(実施例2)本実施例は、複数のデザイン
領域を重ね合わせて用いることにより、さらに複雑な形
状の凹凸形状を持つ板材のデザインを可能とするもので
ある。すなわち、2個のデザイン領域を切り出し、各デ
ザイン領域の点をそれぞれ(Xa ,Ya ,Za ),(X
b ,Yb ,Zb )とするときに、各デザイン領域のX座
標およびY座標の少なくとも一部を重複させるように設
計領域に配置する。このときX座標およびY座標の重複
する画素の高さZa ,Zb について、それぞれ重み係数
を乗じた後に加算し(つまり荷重和を求め)、この値を
高さとするような3次元データを作成する。つまり、重
み係数をk,lとするときに、k×Za +l×Zb を新
たな高さ情報とするのである。以後は実施例1と同様の
処理を行なえば、単独の対象物1からのみでは得られな
かった複雑な形状のデザインが可能になる。
(Embodiment 2) In this embodiment, it is possible to design a plate material having a more complicated uneven shape by using a plurality of design areas in an overlapping manner. In other words, cut out two design area, the points of each design area respectively (X a, Y a, Z a), (X
b, Y b, when the Z b), placing in the design area so as to overlap at least a portion of the X and Y coordinates of each design area. In this case X and Y coordinates height Z a duplicate pixels, the Z b, is added after multiplied by the weighting coefficient, respectively (i.e. seek weighted sum), the three-dimensional data such as the value the height create. That is, when the weighting coefficient k, and l, it is to the k × Z a + l × Z b and new height information. Thereafter, if the same processing as in the first embodiment is performed, a complicated shape design that cannot be obtained from only the single target object 1 can be realized.

【0039】(実施例3)本実施例は、デザインを行な
う対象部材としての板材の高さ情報に上限値や下限値を
設定したものである。すなわち、フレームメモリに格納
された3次元データが図5(a)に示すような高さ情報
を持つものとするとき、高さ情報に上限値Tuを設定し
上限値Tuを超える箇所については上限値Tuに揃える
ようにすれば、図5(b)のように板材の表面に平坦部
を形成することができるから、このような板材を形成す
れば積み重ねて保管するのが容易になる。また、高さ情
報に下限値Tlを設定し下限値Tlに満たない箇所につ
いては下限値Tlに揃えるようにすれば、板材の厚みを
一定値以上に保つことができ、所定値以上の強度に保つ
ことができる。
(Embodiment 3) In this embodiment, an upper limit value and a lower limit value are set for height information of a plate material as a target member to be designed. That is, when the three-dimensional data stored in the frame memory has height information as shown in FIG. 5A, an upper limit value Tu is set in the height information, and a portion exceeding the upper limit value Tu is set to the upper limit value. If the value is set to the value Tu, a flat portion can be formed on the surface of the plate material as shown in FIG. 5B. Therefore, when such a plate material is formed, it is easy to stack and store. If the lower limit value Tl is set in the height information and the portion less than the lower limit value Tl is aligned with the lower limit value Tl, the thickness of the plate material can be maintained at a certain value or more, and the strength of the plate material can be increased to a predetermined value or more. Can be kept.

【0040】上限値Tuや下限値Tlの設定には、3次
元データから図6のような高さ情報に関するヒストグラ
ムを作成し、ヒストグラムを参照して適宜の上限値T
u、下限値Tlを設定すれば、上述したように保管性や
強度についての設計が容易になるのである。他の処理に
ついては実施例1と同様である。 (実施例4)本実施例は、3次元データの高さ情報につ
いての空間周波数のうちの特定の周波数成分を抽出する
ことができる空間フィルタをフレームメモリの3次元デ
ータに適用することによって、各種の効果を加えること
ができるようにしたものである。とくに、図7(a)に
破線で示すように、3次元データを得るために用いる対
象物1の表面に比較的大きなうねりがある場合に、空間
フィルタとしてローカットフィルタを用いれば、図7
(b)のように高さ情報からうねりを除去することがで
きる。つまり、板材とは異なる対象物1であって曲面上
に比較的細かい凹凸形状を有しているような対象物1か
ら、凹凸形状のみを抽出して板材に適用することが可能
になる。他の処理については実施例1と同様である。
For setting the upper limit value Tu and the lower limit value Tl, a histogram relating to height information as shown in FIG. 6 is created from three-dimensional data, and an appropriate upper limit value T is determined with reference to the histogram.
If u and the lower limit value Tl are set, the design of the storability and the strength is facilitated as described above. Other processes are the same as in the first embodiment. (Embodiment 4) In this embodiment, a spatial filter capable of extracting a specific frequency component of the spatial frequency of the height information of the three-dimensional data is applied to the three-dimensional data of the frame memory. The effect can be added. In particular, as shown by a broken line in FIG. 7A, when there is a relatively large undulation on the surface of the object 1 used to obtain three-dimensional data, if a low-cut filter is used as a spatial filter,
The undulation can be removed from the height information as shown in FIG. That is, it is possible to extract only the uneven shape from the target object 1 that is different from the plate material and has a relatively fine uneven shape on the curved surface, and apply the extracted uneven shape to the plate material. Other processes are the same as in the first embodiment.

【0041】(実施例5)本実施例はデザイン領域の高
さ情報の平滑化を行ない、元の3次元データとの差をと
ることにより、実施例4と同様にうねりを除去するもの
である。すなわち、図7(a)に破線で示すように高さ
情報を得るために用いる対象物1の表面に比較的大きな
うねりがある場合に、図8(a)の高さについて、平滑
化処理をする点(Xi,Yi)を中心に図8(b)のよ
うにXY平面上にP点×Q点の矩形の領域を設定し、領
域内の高さの平均値を(Xi,Yi)の値とする平滑化
処理を行ない、図8(c)のように表面の小さな凹凸成
分のない3次元形状を得る。この処理は、3次元空間に
おける移動平均を求める処理であって、空間周波数の高
周波成分を除去することになる。次に元の3次元データ
と図8(c)のように平滑化された3次元データとの高
さ情報の差を求めることにより、図8(d)のようにう
ねりを除去することができる。つまり、板材とは異なる
対象物1であって曲面上に比較的細かい凹凸形状を有し
ているいるような対象物1から、凹凸形状のみを抽出す
ることができる。
(Embodiment 5) In this embodiment, swelling is removed in the same manner as in Embodiment 4 by smoothing the height information of the design area and calculating the difference from the original three-dimensional data. . That is, when there is a relatively large undulation on the surface of the object 1 used for obtaining the height information as indicated by the broken line in FIG. 7A, the smoothing process is performed on the height of FIG. As shown in FIG. 8 (b), a rectangular area of P × Q points is set on the XY plane with the point (Xi, Yi) at the center, and the average height within the area is calculated as (Xi, Yi). A smoothing process is performed to obtain a three-dimensional shape having no small surface unevenness components as shown in FIG. This processing is for obtaining a moving average in a three-dimensional space, and removes high-frequency components of a spatial frequency. Next, by calculating the difference in height information between the original three-dimensional data and the three-dimensional data smoothed as shown in FIG. 8C, it is possible to remove the undulation as shown in FIG. 8D. . That is, it is possible to extract only the irregular shape from the object 1 that is different from the plate material and has a relatively fine irregular shape on the curved surface.

【0042】(実施例6)本実施例は3次元データを視
覚化した図形の局所的な形状を周辺の形状と違和感なく
連続させるものである。つまり、図9(a)に示すよう
に3次元データに不要な突起11が生じており、この突
起11を目立たなくしたい場合などに施す変換である。
この変換には、まず突起11を含む局所変形領域Fを円
形に指定し、この局所変形領域Fの中心がガウス分布の
ピーク(100%)、円周上が0%となるようなガウス
分布を作成し領域内の各高さを次式で表す。 h’=m×(h×g)+min ただし、h’は変換後の高さ、mはガウス分布の符号で
あり図示例では負。hは元の高さ、gは領域内の(X,
Y)のガウス分布の値、minは領域内の最小値であ
る。この変換を施すと、図9(b)のような形状にな
る。
(Embodiment 6) In this embodiment, the local shape of a figure visualized by three-dimensional data is continued without any discomfort from the surrounding shape. That is, as shown in FIG. 9A, the conversion is performed when unnecessary projections 11 are generated in the three-dimensional data and the projections 11 are to be made inconspicuous.
For this conversion, first, a local deformation region F including the protrusion 11 is designated as a circle, and a Gaussian distribution such that the center of the local deformation region F is a Gaussian distribution peak (100%) and the circumference is 0%. Each height in the created area is represented by the following equation. h ′ = m × (h × g) + min where h ′ is the height after conversion, and m is the sign of a Gaussian distribution, which is negative in the illustrated example. h is the original height, g is (X,
Y) The value of the Gaussian distribution, min is the minimum value in the area. By performing this conversion, a shape as shown in FIG. 9B is obtained.

【0043】突起11ではなく凹所であれば、凹み量を
減少させるためにmを正に設定すればよい。また、同様
の変換をほぼ平坦な部分に施せば突起や凹みを作成する
ことも可能である。 (実施例7)本実施例は3次元データの高さの拡大や縮
小を行ない、凹凸の度合いを大きくして彫りの深い形状
へ変形したり、あるいは凹凸を小さくし平面に近い形状
へ変形させるものである。
In the case of a recess instead of the protrusion 11, m may be set to a positive value in order to reduce the amount of recess. Further, if similar conversion is performed on a substantially flat portion, it is possible to create a projection or a depression. (Embodiment 7) In this embodiment, the height of three-dimensional data is enlarged or reduced to increase the degree of unevenness to deform the shape into a deeply carved shape, or to reduce the unevenness to deform the shape closer to a plane. Things.

【0044】まず、図11(a)のような3次元データ
から、図11(c)のように高さのヒストグラムを求
め、ディスプレイに表示する(図10のS1)。このヒ
ストグラムの最大値と最小値を参考に人が変形後の最大
値(maxb)と最小値(minb)を入力する(図1
0のS2)。入力された最大値、最小値の範囲(つま
り、上限値と下限値)と元のデータの最大値(max
a)、最小値(mina)の範囲の比k=(maxb−
minb)/(maxa−mina)を求め(S1
0)、その比を用いてデザイン領域の高さhに次式を適
用して新たな高さh’を求める(S11)。 h’=(h−mina)×k+minb このように高さの変化範囲を拡大ないし縮小して、規定
範囲内に収めることができる。このようにして求めた高
さh’の一例を図11(b)に示す。
First, a height histogram is obtained from three-dimensional data as shown in FIG. 11A, as shown in FIG. 11C , and displayed on a display (S1 in FIG. 10). Referring to the maximum value and the minimum value of the histogram, a person inputs the maximum value (maxb) and the minimum value (minb) after the deformation (FIG. 1).
0 S2). The range of the input maximum value and minimum value (that is, the upper limit value and the lower limit value) and the maximum value (max
a), the ratio k of the range of the minimum value (mina) k = (maxb−
minb) / (maxa-mina) is calculated (S1
0), a new height h 'is obtained by applying the following equation to the height h of the design area using the ratio (S11). h ′ = (h−mina) × k + minb As described above, the height change range can be enlarged or reduced to be within the specified range. The height determined in this way
An example of the length h 'is shown in FIG.

【0045】(実施例8)上述した各実施例において、
変換後にディスプレイに表示する図形に対して、所望の
色を指定して着色し、またレイトレーシングを行なえ
ば、実物に近い質感でディスプレイに表示することがで
きる。すなわち、デザイン結果が視認しやすくなる。ま
た、着色の際にはデザインの対象部材の材料に相当する
色を指定し、またその部材の表面の反射率を用いてレイ
トレーシングを行なえば、より実物に近いイメージの質
感でディスプレイに表示することができ、視認性が一層
高くなる。
(Embodiment 8) In each of the above embodiments,
If a graphic to be displayed on the display after conversion is designated and colored and ray-tracing is performed, the graphic can be displayed on the display with a texture close to the real thing. That is, the design result is easily visible. In addition, when coloring, specify the color corresponding to the material of the target object of the design, and if ray tracing is performed using the reflectance of the surface of the member, it will be displayed on the display with the texture of a more realistic image And the visibility is further improved.

【0046】(実施例10)上記実施例では、立体形状
計測部2の視野内に対象物1の全体が収まるものと仮定
していたが、本実施例では視野内に対象物1の全体を収
めることができず立体形状計測部2を複数の箇所に移動
させて対象物1を部分領域ごとに計測して部分領域の計
測値を合成する場合や、上述のようにして明るさ画像を
編集したデザイン領域を設計領域に貼り付けた場合にお
いて、隣接する部分領域ないしデザイン領域の間で高さ
情報に生じる不連続性(段差)を除去する処理について
説明する。たとえば、図12に示すように、デザイン領
域Ea,Ebの継ぎ目Gでは高さに段差が生じるから、
隣接する部分領域やデザイン領域の間の継ぎ目での高さ
の段差を除去して違和感を除くために以下のような処理
を行なう。
(Embodiment 10) In the above embodiment, it has been assumed that the entire object 1 fits within the visual field of the three-dimensional shape measuring unit 2. However, in the present embodiment, the entire object 1 is included within the visual field. When the three-dimensional shape measurement unit 2 cannot be accommodated and is moved to a plurality of locations, the object 1 is measured for each partial area, and the measured values of the partial areas are combined, or the brightness image is edited as described above. A process for removing discontinuities (steps) occurring in height information between adjacent partial regions or design regions when the designed region is pasted on the design region will be described. For example, as shown in FIG. 12, a height difference occurs at the joint G between the design areas Ea and Eb.
The following processing is performed in order to remove a height difference at a joint between adjacent partial areas and design areas to remove a sense of incongruity.

【0047】いま、X方向において2個のデザイン領域
Ea,Ebが並べられ、隣接する2つのデザイン領域E
a,Ebの継ぎ目Gの上の点の3次元座標がそれぞれ
(Xa,Ya ,Za ),(Xb ,Yb ,Zb )であるも
のとする(ただし、Xa =Xb,Ya =Yb ,Za >Z
b )。また、図13(a)のように、隣接する2個のデ
ザイン領域Ea,Ebについては高さに段差があるが、
各デザイン領域Ea,Eb内では高さの変化が比較的少
ないものとする。このとき、図13(b)のように、一
方のデザイン領域Eaについては継ぎ目Gの上の点(X
a ,Ya ,Za )をそのまま採用し、他方のデザイン領
域Ebについては継ぎ目Gとは異なる所定位置の点(こ
こでは、継ぎ目Gの隣の点(Xb+1 ,Yb ,Zb ))と
上記一方のデザイン領域Eaの継ぎ目Gの上の点
(Xa ,Ya ,Za )とを結び、この直線上の高さを両
デザイン領域Ea,Ebの継ぎ目Gの近傍の高さとして
採用する。こうすれば高さの段差が緩和される。また、
図13(c)に示すように、両デザイン領域Ea,Eb
について継ぎ目Gから離れた点(Xa-1 ,Ya
a ),(Xb+1 ,Yb ,Zb )を結ぶようにすれば段
差が一層緩和される。ここにおいて、デザイン領域E
a,Ebの隣接する2点間は出力装置としてのディスプ
レイ上では複数画素分の距離を有している。両デザイン
領域Ea,Ebについて、図14(a)のように、高さ
情報が比較的大きく変動しているときには、図14
(b)に示すように、一方のデザイン領域Eaについて
は継ぎ目Gの上の点(Xa ,Ya ,Za )を採用し、他
方のデザイン領域Ebについては継ぎ目GからX方向に
p画素だけ離れた点(Xb+p ,Yb ,Zb )と上記点
(Xa ,Ya ,Za )との間を結ぶようにし、このとき
高さ情報の変化傾向は保存する。つまり、点(Xb+p
b ,Zb )と点(Xa ,Ya ,Za )との間の各点の
元の高さがZi であるとき(ただし、i=0,1,…
…,p)、各点を(Xb+i ,Yb ,Zi +(p−i)
(Za −Zb )/p)に置き換えるのである。この手法
によれば、元のデザイン領域Ebでの高さ情報の変化傾
向を保存しながらも段差を緩和することができる。ま
た、図14(c)に示すように、両デザイン領域Ea,
Ebについてともに継ぎ目Gの上の点を利用せず、継ぎ
目Gの上では高さの中間点(Xa ,Ya (Z a
b )/2)を通るようにし、各デザイン領域Ea,E
bについて継ぎ目GからX方向にp点ないしq点だけ離
れた点(Xb+p ,Yb ,Zb ),(Xa-q ,Ya
a )を結ぶのである。したがって、元のデザイン領域
Ea,Ebでの両点(Xb+p ,Yb ,Zb),
(Xa-q ,Ya ,Za )の間の点の高さがZi であると
き(ただし、i=−q,……,−1,0,1,……,
p)、各点をi<0のときには(Xa+i ,Ya,Zi
i(Za −Zb )/2q)とし、i≧0のときには(X
b+i ,Yb ,Zi +(p−i)(Za −Zb )/2p)
とするのである。
Now, two design areas Ea and Eb are arranged in the X direction, and two adjacent design areas Ea and Eb are arranged.
a, 3-dimensional coordinates of points on the seam G of Eb, each (X a, Y a, Z a), (X b, Y b, Z b) is assumed to be (provided that, X a = X b , Y a = Y b, Z a> Z
b ). Also, as shown in FIG. 13A, the two adjacent design areas Ea and Eb have a step in height,
It is assumed that the height change is relatively small in each of the design areas Ea and Eb. At this time, as shown in FIG. 13B, for one design area Ea, a point (X
a, Y a, adopts Z a) directly, information in different predetermined positions of the point (here the joint G is other design area Eb, point next to the seam G (X b + 1, Y b, Z b )) and the point (X a on the joint G of one of the design area Ea above, Y a, bear Z a) and the height of both design area Ea on this straight line, in the vicinity of the joint G of Eb high Adopted as In this way, the height difference is reduced. Also,
As shown in FIG. 13C, both design areas Ea and Eb
At points away from the seam G (X a-1 , Y a ,
If Z a ) and (X b + 1 , Y b , Z b ) are connected, the step is further reduced. Here, the design area E
Two adjacent points a and Eb have a distance of a plurality of pixels on a display as an output device. When the height information fluctuates relatively largely as shown in FIG. 14A for both design areas Ea and Eb, FIG.
(B), the point on the seam G for one design area Ea (X a, Y a, Z a) adopted, p pixel from the seam G in the X direction for the other design area Eb as connecting spaced points (X b + p, Y b , Z b) and the point (X a, Y a, Z a) between the change trend of the height at this time is stored. That is, the point (X b + p ,
Y b, when Z b) and the point (X a, Y a, the original height of each point between the Z a) is Z i (however, i = 0,1, ...
..., p), each point (X b + i, Y b , Z i + (p-i)
(Z a −Z b ) / p). According to this method, it is possible to reduce the level difference while preserving the change tendency of the height information in the original design area Eb. Further, as shown in FIG. 14C, both design areas Ea,
Together without using a point on the joint G for eb, the midpoint of the height above the seam G (X a, Y a, (Z a +
Z b) / 2) arranged to pass, the design area Ea, E
It is no point p in the X direction from a joint G for point b at a distance of q points (X b + p, Y b , Z b), (X aq, Y a,
Z a ). Therefore, both points (X b + p , Y b , Z b ) in the original design areas Ea and Eb,
When the height of a point between (X aq , Y a , Z a ) is Z i (where i = −q,..., −1, 0, 1,...,
p), when each point i <a 0 (X a + i, Y a, Z i -
i (Z a −Z b ) / 2q), and when i ≧ 0, (X
b + i, Y b, Z i + (p-i) (Z a -Z b) / 2p)
That is.

【0048】また、図15(a)のように継ぎ目Gの付
近で2つのデザイン領域Ea,Ebの一部が重複する場
合には、2つのデザイン領域Ea,Eb間で、継ぎ目G
の一方のデザイン領域Eaの高さZa の平均値AV1と
もう一方のデザイン領域Ebの高さZb の平均値AV2
とが等しくなるようにオフセットを加算し、図15
(b)のような形状を求める。次に、図15(c)に示
すように、実施例7と同様の方法で互いの最大値と最小
値が同じになるように最大値と最小値との範囲が狭い方
の要素を拡大する。最後に継ぎ目Gのつながりを滑らか
にするために合成率を設定する。図15(d)に示され
た継ぎ目Gを含む結合領域内でデザイン領域Ea側の合
成率G1は図15(d)のように継ぎ目付近で合成率が
100%からなだらかに減少し0%になるように設定さ
れており、この範囲外のデザイン領域Ea側では合成率
が100%、デザイン領域Eb側では0%となってる。
継ぎ目G付近でなだらかに変化している部分はガウス分
布曲線となるように設定してある。同様に合成率G2を
設定する。この合成率G1、G2を用い、各デザイン領
域Ea,Ebの高さを合成する。変換後の高さh’はデ
ザイン領域Ea側の高さをh1、デザイン領域Eb側の
高さをh2とすると、次式で求めることができる。 h’=h1×G1+h2×G2 上記説明において、デザイン領域を部分領域と読み代え
れば部分領域であっても同様に処理することができ、継
ぎ目が目立たないようにして連結することができる。他
の処理については実施例1と同様である。
When part of the two design areas Ea and Eb overlap near the seam G as shown in FIG. 15A, the seam G is provided between the two design areas Ea and Eb.
Mean value of the height Z a of one design area Ea of AV1 Tomo average value of the height Z b of one of the design area Eb AV2
The offset is added so that is equal to
A shape as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 15C, the element having the narrower range between the maximum value and the minimum value is enlarged by the same method as in the seventh embodiment so that the maximum value and the minimum value are the same. . Finally, a combination rate is set to smooth the connection of the seam G. In the joint region including the seam G shown in FIG. 15D, the synthesis ratio G1 on the design area Ea side gradually decreases from 100% near the seam to 0% as shown in FIG. 15D. The synthesis rate is 100% on the design area Ea side outside this range, and 0% on the design area Eb side.
The portion that changes smoothly near the seam G is set to have a Gaussian distribution curve. Similarly, the combination rate G2 is set. The heights of the design areas Ea and Eb are synthesized using the synthesis rates G1 and G2. The height h ′ after the conversion can be obtained by the following equation, where h1 is the height on the design area Ea side and h2 is the height on the design area Eb side. h ′ = h1 × G1 + h2 × G2 In the above description, if the design area is read as a partial area, the same processing can be performed even on the partial areas, and the connection can be performed so that the joints are not noticeable. Other processes are the same as in the first embodiment.

【0049】[0049]

【発明の効果】請求項1の発明は、3次元データを多面
体で近似することなく3次元データから所望の一部分
デザイン領域として切り出してメモリに格納し、メモリ
に格納したデザイン領域に所定の変換を施して所定の形
状に修正することにより新たな3次元データを作成する
ので、3次元形状を多面体で近似する場合に比較する
と、変換処理の内容が簡単になって処理量が大幅に低減
し、処理が簡単になることにより作業領域が低減するか
ら、結果的に比較的小容量のメモリ資源であっても高速
な処理が可能になるという効果を奏する。
[Effect of the Invention] The invention of claim 1, stored in the memory and cut out a 3-dimensional data as <br/> design area desired portion from the three-dimensional data without approximated by polyhedrons, memory
The new design data is created by applying a predetermined conversion to the design area stored in the file and correcting it to a predetermined shape. Therefore, compared with the case where the three-dimensional shape is approximated by a polyhedron, the content of the conversion processing is simplified. As a result, the processing amount is greatly reduced, and the processing area is reduced by simplifying the processing. As a result, high-speed processing can be performed even with a relatively small-capacity memory resource.

【0050】請求項2の発明は、平面内の所望の範囲を
指定することによって3次元データからデザイン領域を
切り出しているから、高さ情報を保存した状態でデザイ
ン領域を指定することができるという利点がある。請求
項3の発明は、第1の過程で切り出した形状に平面内で
のアフィン変換を施しているから、簡単な処理ながらデ
ザイン領域の3次元データにバリエーションを与えるこ
とができるという利点がある。
According to the second aspect of the present invention, since the design area is cut out from the three-dimensional data by designating a desired range in the plane, the design area can be designated with the height information stored. There are advantages. According to the third aspect of the present invention, since the affine transformation in the plane is performed on the shape cut out in the first process, there is an advantage that variation can be given to the three-dimensional data of the design area while performing simple processing.

【0051】請求項4の発明は、複数のデザイン領域の
高さ情報に重み付けを行なった後に加算して求めた高さ
情報を新たな高さ情報として用いるから、複数のデザイ
ン領域の凹凸形状を重み付けの割合に応じて反映させる
ことができ、現実には存在しないようなテクスチャを持
つ複雑な凹凸形状を実現することが可能になるという利
点を有する。
According to the fourth aspect of the present invention, the height information obtained by weighting the height information of a plurality of design areas and adding the obtained information is used as new height information. This can be reflected according to the weighting ratio, and has the advantage that a complex uneven shape having a texture that does not actually exist can be realized.

【0052】請求項5の発明は、デザイン領域から所定
範囲の空間周波数を持つ高さ成分を空間フィルタを通し
て抽出するから、たとえば元の3次元データを視覚化し
たときに表面が全体として緩やかな凹凸を有するような
場合に、空間フィルタを通すことによって3次元データ
から緩やかな凹凸となる低周波の空間周波数成分を除去
する処理が可能になる。その結果、高周波の空間周波数
成分のみを含む(つまり、細かい起伏からなる)ような
3次元データを作成することが可能になる。このよう
に、3次元データから所望の空間周波数を有する部分を
取り出せば最終的に得られる3次元データにバリエーシ
ョンを与えることができるという利点がある。
According to the fifth aspect of the present invention, since a height component having a predetermined range of spatial frequencies is extracted from a design area through a spatial filter, for example, when the original three-dimensional data is visualized, the surface as a whole has gentle irregularities. In such a case, by passing through a spatial filter, it becomes possible to remove low-frequency spatial frequency components that become gently uneven from the three-dimensional data. As a result, it is possible to create three-dimensional data that includes only high-frequency spatial frequency components (that is, consists of fine undulations). As described above, if a portion having a desired spatial frequency is extracted from the three-dimensional data, there is an advantage that variation can be given to the finally obtained three-dimensional data.

【0053】請求項6の発明は、デザイン領域の高さ成
分を平滑化し、元の3次元データから平滑化した高さ成
分を減算することにより新たな3次元データを得るの
で、元の3次元データから低周波成分を除去したことに
なり、視覚化したときに緩やかなうねりを持たず細かい
起伏のみを有するような3次元データを得ることができ
るという利点がある。
According to a sixth aspect of the present invention, the new three-dimensional data is obtained by smoothing the height component of the design area and subtracting the smoothed height component from the original three-dimensional data. Since the low-frequency component is removed from the data, there is an advantage that when visualized, three-dimensional data having only fine undulations without gentle undulations can be obtained.

【0054】請求項7の発明は、デザイン領域内に局所
変形領域を設定し、局所変形領域の中心をガウス分布曲
線のピークとするガウス分布を設定し、このガウス分布
曲線に沿った高さを局所変形領域内の新たな高さ情報に
用いるから、ガウス分布曲線の高さや半値幅を適宜設定
することによって、局所変形領域の周辺形状と違和感な
く連続させることができる。つまり、デザイン領域内の
局所的に凹凸の変化が大きい部分を滑らかにしたり、あ
るいは逆に凹凸を大きくすることができ3次元データに
バリエーションを与えることができるという利点があ
る。
According to a seventh aspect of the present invention, a local deformation region is set in the design region, a Gaussian distribution is set with the center of the local deformation region as a peak of the Gaussian distribution curve, and a height along the Gaussian distribution curve is set. Since it is used for new height information in the local deformation region, by appropriately setting the height and half width of the Gaussian distribution curve, it is possible to make the peripheral shape of the local deformation region continuous with the peripheral shape without a sense of incongruity. In other words, there is an advantage that a portion having a large change in unevenness locally in the design area can be smoothed, or conversely, the unevenness can be increased to give variation to the three-dimensional data.

【0055】請求項8の発明は、デザイン領域について
第2の過程における変換後の高さ情報に上限値と下限値
とを設定し、変換後の高さ情報のうち上限値を越える部
分は上限値を採用し、下限値に満たない部分は下限値を
用いるので、最終的に視覚化される形態の厚みを規定寸
法内に収めることができるという効果がある。請求項9
の発明の方法によれば、デザイン領域の高さ情報の最大
値と最小値とが、あらかじめ設定した高さ情報の上限値
と下限値とにそれぞれ一致するように、デザイン領域の
高さ情報の変化幅を所定倍率で拡大ないし縮小するか
ら、形状全体の凹凸を抑えて滑らかにしたり、あるいは
凹凸を大きくすることができ3次元データにバリエーシ
ョンを与えることができる。
According to the invention of claim 8, an upper limit value and a lower limit value are set in the height information after the conversion in the second process for the design area, and the portion of the height information after the conversion that exceeds the upper limit is set to the upper limit. Since the value is adopted and the lower limit is used for the portion less than the lower limit, there is an effect that the thickness of the finally visualized form can be kept within the specified dimension. Claim 9
According to the method of the invention, the height information of the design area is set such that the maximum value and the minimum value of the height information of the design area respectively match the upper limit value and the lower limit value of the height information set in advance. Since the width of change is enlarged or reduced at a predetermined magnification, the unevenness of the entire shape can be suppressed and smoothed, or the unevenness can be increased to give variation to the three-dimensional data.

【0056】請求項8、9の発明は、壁パネルや天井パ
ネルのような建築用板のデザインを行なう場合であっ
て、強度上の要請から最小の厚み寸法が規制され、また
厚みが大きくなり過ぎないように最大の厚み寸法が規制
されるような場合にとくに有用である。請求項10の発
明は、視覚化した図形に着色およびレイトレーシングを
施すから、最終的に得られて視覚化された3次元データ
に物体の質感を与えることができ、デザイン結果の視認
性が高くなるという利点がある。とくに、請求項11の
発明のように、デザイン対象の部材の色で着色し、その
反射率でレイトレーシングを施せば、デザイン対象の部
材の質感により一層近付けることができる。
The inventions according to claims 8 and 9 are for designing architectural boards such as wall panels and ceiling panels, where the minimum thickness is restricted due to the demand for strength and the thickness increases. This is particularly useful when the maximum thickness dimension is restricted so as not to be too small. According to the tenth aspect of the present invention, since the visualized figure is colored and ray-traced, it is possible to give the texture of the object to the finally obtained and visualized three-dimensional data, and the visibility of the design result is high. There is an advantage that it becomes. In particular, as in the eleventh aspect of the present invention, if the member to be designed is colored with the color of the member to be designed and ray tracing is performed based on the reflectance, the texture of the member to be designed can be made even closer.

【0057】請求項12の発明は、複数個のデザイン領
域を境界線が密着するように並べる場合に、隣接するデ
ザイン領域間に形成される継ぎ目を含むように設定した
連結領域の中で、互いに離れ隣接するデザイン領域にそ
れぞれ含まれる2点間を結ぶ線上の高さを、隣接するデ
ザイン領域の継ぎ目の近傍の高さとして採用するので、
隣接するデザイン領域間の継ぎ目の近傍での段差による
不連続性を除去して継ぎ目で生じる段差を緩和すること
ができるという利点がある。
According to a twelfth aspect of the present invention, when a plurality of design areas are arranged so that their boundaries are in close contact with each other, a plurality of design areas are connected to each other in a connection area set to include a joint formed between adjacent design areas. Since the height on the line connecting the two points included in the distant and adjacent design areas is adopted as the height near the seam of the adjacent design area,
There is an advantage that a discontinuity due to a step near a joint between adjacent design regions can be removed and a step generated at the joint can be reduced.

【0058】請求項13ないし請求項17の発明の方法
は、隣接するデザイン領域間の継ぎ目での不連続性を除
去する具体的方法であって、請求項13、14の方法で
は直線で近似し、請求項15、16の方法では元の形状
を保存したままで補正し、請求項17の方法では隣接す
るデザイン領域間の高さ情報について元の形状を保存し
たままで一方のデザイン領域を補正し、次に継ぎ目を含
む連結領域でガウス分布に従って高さを変換し継ぎ目を
補正している。
The method of the invention according to claims 13 to 17 is a concrete method for removing discontinuities at seams between adjacent design areas. According to the method of claims 15 and 16, the correction is performed while the original shape is preserved, and in the method of claim 17, the height information between adjacent design regions is corrected while maintaining the original shape while maintaining the original shape. Then, the height is converted in accordance with the Gaussian distribution in the connected region including the seam to correct the seam.

【0059】請求項18の発明は、請求項2ないし請求
項17に記載の変換方法を実現するデザイン装置であっ
て、上記変換方法を採用していることにより、各種部材
のデザインを短時間で行なうことができるという利点が
ある。
According to an eighteenth aspect of the present invention, there is provided a design apparatus for realizing the conversion method according to any one of the second to seventeenth aspects, and the design method of various members can be performed in a short time by employing the conversion method. There is an advantage that it can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例1の動作説明図である。FIG. 1 is an operation explanatory diagram of a first embodiment.

【図2】実施例1のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a first embodiment.

【図3】実施例1のアフィン変換を行なった場合の動作
説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of an operation when the affine transformation of the first embodiment is performed.

【図4】実施例1の処理の概念説明図である。FIG. 4 is a conceptual explanatory diagram of a process according to the first embodiment.

【図5】実施例3の概念説明図である。FIG. 5 is a conceptual explanatory diagram of a third embodiment.

【図6】実施例3において上、下限値を設定する方法の
説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a method of setting upper and lower limit values in a third embodiment.

【図7】実施例4の概念説明図である。FIG. 7 is a conceptual explanatory diagram of a fourth embodiment.

【図8】実施例5の概念説明図である。FIG. 8 is a conceptual explanatory diagram of a fifth embodiment.

【図9】実施例6の概念説明図である。FIG. 9 is a conceptual explanatory diagram of a sixth embodiment.

【図10】実施例7の動作説明図である。FIG. 10 is an operation explanatory diagram of the seventh embodiment.

【図11】実施例7の概念説明図である。FIG. 11 is a conceptual explanatory diagram of a seventh embodiment.

【図12】実施例10の継ぎ目での段差の概念説明図で
ある。
FIG. 12 is a conceptual explanatory view of a step at a seam in the tenth embodiment.

【図13】実施例10の継ぎ目での処理手順を示す動作
説明図である。
FIG. 13 is an operation explanatory diagram showing a processing procedure at a seam according to the tenth embodiment.

【図14】実施例10の他の処理手順を説明する図であ
る。
FIG. 14 is a diagram illustrating another processing procedure according to the tenth embodiment.

【図15】実施例10のガウス分布による継ぎ目補正の
概念説明図である。
FIG. 15 is a conceptual explanatory diagram of seam correction using a Gaussian distribution according to the tenth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 対象物 2 立体形状計測部 3 高さデータファイル作成部 4 高さデータ処理部 5 画像データベース DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Object 2 Solid measurement part 3 Height data file creation part 4 Height data processing part 5 Image database

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−180086(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06F 17/50 JICSTファイル(JOIS)────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-8-18086 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G06F 17/50 JICST file (JOIS)

Claims (18)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 画像情報で規定された平面上の各点に高
さ情報を持たせた3次元データの中から所望の一部分
デザイン領域として切り出してメモリに格納する第1の
過程と、メモリに格納したデザイン領域の3次元データ
に所定の変換を施して所定の形状に修正することにより
新たな3次元データを作成する第2の過程と、第2の過
程で作成した3次元データを視覚化した図形を出力する
第3の過程とを有することを特徴とするコンピュータを
用いた3次元形状のデザイン方法。
1. A by cut out a desired portion from the three-dimensional data which gave height information at each point on the plane defined by the image information as <br/> design area first stored in the memory A first process, a second process of creating new three-dimensional data by applying a predetermined conversion to the three-dimensional data of the design area stored in the memory and correcting it to a predetermined shape, and a second process of creating the new three-dimensional data. a computer and having a third step of outputting the visualized figure 3D data
3-dimensional shape design method using.
【請求項2】 第1の過程において前記平面内の所望の
範囲を指定することにより3次元データからデザイン領
域を切り出すことを特徴とする請求項1記載のコンピュ
ータを用いた3次元形状のデザイン方法。
2. The computer according to claim 1, wherein a design area is cut out from the three-dimensional data by designating a desired range in the plane in the first step.
3-dimensional shape design method using the chromatography data.
【請求項3】 第2の過程における変換は前記平面上で
のアフィン変換であることを特徴とする請求項1または
請求項2記載のコンピュータを用いた3次元形状のデザ
イン方法。
3. The three-dimensional design method using a computer according to claim 1, wherein the transformation in the second step is an affine transformation on the plane.
【請求項4】 第1の過程において複数個のデザイン領
域を切り出し、第2の過程における変換は各デザイン領
域の少なくとも一部を一平面上で重複させるとともに、
各デザイン領域の高さ情報の荷重和を新たな高さ情報と
して用いる変換であることを特徴とする請求項1または
請求項2記載のコンピュータを用いた3次元形状のデザ
イン方法。
4. A plurality of design areas are cut out in a first step, and in the second step, at least a part of each design area is overlapped on one plane,
3. The method for designing a three-dimensional shape using a computer according to claim 1, wherein the conversion is a conversion using a load sum of height information of each design area as new height information.
【請求項5】 第2の過程における変換は、所定範囲の
空間周波数を持つ高さ成分を空間フィルタにより抽出し
て新たな高さ情報に用いる変換であることを特徴とする
請求項1または請求項2記載のコンピュータを用いた
次元形状のデザイン方法。
5. The method according to claim 1, wherein the conversion in the second step is a conversion in which a height component having a predetermined range of spatial frequencies is extracted by a spatial filter and used for new height information. Item 3 using the computer described in Item 2
How to design a three-dimensional shape.
【請求項6】 第2の過程における変換は、デザイン領
域の高さ成分を平滑化し、元の3次元データから平滑化
した高さ成分を減算した高さ成分を新たな3次元データ
として用いる変換であることを特徴とする請求項1また
は請求項2記載のコンピュータを用いた3次元形状のデ
ザイン方法。
6. The conversion in the second step, wherein the height component of the design area is smoothed, and the height component obtained by subtracting the smoothed height component from the original three-dimensional data is used as new three-dimensional data. 3. A method for designing a three-dimensional shape using a computer according to claim 1 or claim 2.
【請求項7】 第2の過程における変換は、デザイン領
域内に局所変形領域を設定するとともに、局所変形領域
の中心をガウス分布曲線のピークとするガウス分布を設
定し、このガウス分布曲線をもとに演算した高さを局所
変形領域内の新たな高さ情報に用いる変換であることを
特徴とする請求項1または請求項2記載のコンピュータ
を用いた3次元形状のデザイン方法。
7. The transformation in the second step includes setting a local deformation region in the design region, setting a Gaussian distribution having a center of the local deformation region as a peak of the Gaussian distribution curve, and defining the Gaussian distribution curve as 3. The computer according to claim 1, wherein the height is calculated using new height information in the local deformation area.
3-dimensional shape design method of using.
【請求項8】 第2の過程における変換後の高さ情報に
上限値と下限値とを設定し、変換後の高さ情報のうち上
限値を越える部分は上限値を採用し、下限値に満たない
部分は下限値を採用することを特徴とする請求項1ない
し請求項7のいずれかに記載のコンピュータを用いた
次元形状のデザイン方法。
8. An upper limit value and a lower limit value are set for height information after conversion in the second step, and a portion of the height information after conversion that exceeds the upper limit employs the upper limit value, and the lower limit value is used as the lower limit value. 8. The computer- implemented method according to claim 1, wherein a lower limit is adopted as a lower limit.
How to design a three-dimensional shape.
【請求項9】 第2の過程における変換は、デザイン領
域の高さ情報の最大値と最小値とが、あらかじめ設定し
た高さ情報の上限値と下限値とにそれぞれ一致するよう
に、デザイン領域の高さ情報の変化幅を拡大ないし縮小
する変換であることを特徴とする請求項1または請求項
2記載のコンピュータを用いた3次元形状のデザイン方
法。
9. The conversion in the second step is performed such that the maximum value and the minimum value of the height information of the design area match the upper limit value and the lower limit value of the preset height information, respectively. 3. The method for designing a three-dimensional shape using a computer according to claim 1, wherein the conversion is a conversion for enlarging or reducing a change width of the height information.
【請求項10】 第3の過程では、視覚化した図形に着
色およびレイトレーシングを施すことを特徴とする請求
項1または請求項2記載のコンピュータを用いた3次元
形状のデザイン方法。
10. The method for designing a three-dimensional shape using a computer according to claim 1, wherein in the third step, coloring and ray tracing are performed on the visualized figure.
【請求項11】 第3の過程では、デザイン対象の部材
の色および反射率を設定し、視覚化した図形に上記色で
着色するとともに、上記反射率を用いてレイトレーシン
グを施すことを特徴とする請求項10記載のコンピュー
タを用いた3次元形状のデザイン方法。
11. The third step is characterized in that a color and a reflectance of a member to be designed are set, a visualized figure is colored with the color, and ray tracing is performed using the reflectance. A computer according to claim 10,
3-dimensional shape design method using the data.
【請求項12】 第1の過程において複数個のデザイン
領域を切り出すとともに各デザイン領域を境界線が密着
するように並べ、第2の過程における変換は、隣接する
デザイン領域間に形成される継ぎ目を含むように設定し
た連結領域の中で、互いに離れ隣接するデザイン領域に
それぞれ含まれる2点間を結ぶ線上の高さを、隣接する
デザイン領域の継ぎ目の近傍の高さとして採用する変換
であることを特徴とする請求項1または請求項2記載の
コンピュータを用いた3次元形状のデザイン方法。
12. A plurality of design areas are cut out in a first step, and the respective design areas are arranged such that boundaries are in close contact with each other. In the second step, a transformation formed between adjacent design areas is performed. In a connection area set to include, a transformation that adopts a height on a line connecting two points included in design areas that are separated from each other and adjacent to each other as a height near a joint between adjacent design areas. The method according to claim 1 or 2, wherein
A three-dimensional shape design method using a computer .
【請求項13】 第1の過程において複数個のデザイン
領域を切り出すとともに各デザイン領域を境界線が密着
するように並べ、第2の過程における変換は、隣接する
一方のデザイン領域における継ぎ目上の各点と、他方の
デザイン領域において継ぎ目から離れ上記各点にそれぞ
れ対応付けられた特定の点とを結ぶ直線上の高さを継ぎ
目の近傍の高さとして採用する変換であることを特徴と
する請求項1または請求項2記載のコンピュータを用い
3次元形状のデザイン方法。
13. A plurality of design areas are cut out in a first step, and the respective design areas are arranged such that their boundaries are in close contact with each other. In the second step, conversion on each joint on one of the adjacent design areas is performed. Claims: A conversion that employs a height on a straight line connecting a point and a specific point corresponding to each of the points apart from the seam in the other design area as the height near the seam. Using the computer according to claim 1 or 2
Design method of the three-dimensional shape.
【請求項14】 第1の過程において複数個のデザイン
領域を切り出すとともに各デザイン領域を境界線が密着
するように並べ、第2の過程における変換は、隣接する
両デザイン領域においてそれぞれ継ぎ目から離れ互いに
対応付けられた特定の点間を結ぶ直線上の高さを継ぎ目
の近傍の高さとして採用する変換であることを特徴とす
る請求項1または請求項2記載のコンピュータを用いた
3次元形状のデザイン方法。
14. A plurality of design areas are cut out in a first step, and the respective design areas are arranged such that their boundaries are in close contact with each other. 3. The three-dimensional shape using a computer according to claim 1 or 2, wherein the transformation is to adopt the height on a straight line connecting the associated specific points as the height near the seam. Design method.
【請求項15】 第1の過程において複数個のデザイン
領域を切り出すとともに各デザイン領域を境界線が密着
するように並べ、第2の過程における変換は、隣接する
一方のデザイン領域における継ぎ目上の各点と、他方の
デザイン領域において継ぎ目から離れ上記各点にそれぞ
れ対応付けられた特定の点とを結ぶ直線上の高さと上記
両点間の各点の高さとを加算して求めた高さを採用する
変換であることを特徴とする請求項1または請求項2記
載のコンピュータを用いた3次元形状のデザイン方法。
15. A plurality of design areas are cut out in a first step, and the respective design areas are arranged so that boundaries are in close contact with each other. In the second step, conversion on each joint on one adjacent design area is performed. The height obtained by adding the height on a straight line connecting the point and the specific point corresponding to each of the above points separated from the seam in the other design area and the height of each point between the above two points is obtained. 3-dimensional shape design method using the claim 1 or claim 2 wherein the computer, characterized in that a transformation employed to.
【請求項16】 第1の過程において複数個のデザイン
領域を切り出すとともに各デザイン領域を境界線が密着
するように並べ、第2の過程における変換は、隣接する
両デザイン領域においてそれぞれ継ぎ目から離れ互いに
対応付けられた特定の点とを結ぶ直線上の高さと上記両
端間の各点の高さとを加算して求めた高さを採用する変
換であることを特徴とする請求項1または請求項2記載
コンピュータを用いた3次元形状のデザイン方法。
16. A plurality of design areas are cut out in a first step, and the respective design areas are arranged such that their border lines are in close contact with each other. 3. A conversion adopting a height obtained by adding a height on a straight line connecting an associated specific point and the height of each point between both ends. A method for designing a three-dimensional shape using the computer described in the above.
【請求項17】 第1の過程において複数個のデザイン
領域を切り出すとともに各デザイン領域を並べ、第2の
過程における変換は、隣接する2つのデザイン領域の高
さの平均値を一致させるように一方のデザイン領域にオ
フセット値を加算した後、各一方のデザイン領域から各
他方のデザイン領域への高さの変化をガウス分布曲線に
沿わせて両デザイン領域の境界付近の高さを連続させる
変換であることを特徴とする請求項1または請求項2記
載のコンピュータを用いた3次元形状のデザイン方法。
17. A plurality of design areas are cut out in the first step and the respective design areas are arranged, and the conversion in the second step is performed such that an average value of heights of two adjacent design areas is matched. After adding the offset value to the design area of, the change in height from each one of the design areas to the other design area is made to follow the Gaussian distribution curve and the height near the boundary between both design areas is made continuous. 3. A method for designing a three-dimensional shape using a computer according to claim 1 or claim 2.
【請求項18】 画像情報で規定された平面上の各点に
高さ情報を持たせた3次元データを可視化して表示する
ディスプレイよりなる出力装置と、出力装置の画面上で
可視化されている3次元データの中から所望の一部分を
デザイン領域として指定するとともに請求項3ないし請
求項17のいずれかに記載の変換を指示する入力装置
と、デザイン領域の3次元データを記憶するメモリと、
入力装置により指定されたデザイン領域の3次元データ
をメモリに格納するとともに、このメモリに格納した3
次元データを取り出して指示された変換を施し、変換結
果を出力装置に画像処理により視覚化して表示させる
さデータ処理部とを備えることを特徴とする3次元形状
のデザイン装置。
18. Each point on a plane defined by image information
An output device consisting of a display for visualizing and displaying three-dimensional data with height information, and a desired part from the three-dimensional data visualized on the screen of the output device as a design area An input device for designating and instructing the conversion according to any one of claims 3 to 17, a memory for storing three-dimensional data of a design area,
3D data of the design area specified by the input device
Is stored in the memory, and 3 stored in the memory is stored.
And facilities the transformations instructed fetches the dimensional data, a high display visualized by the image processing to the output device the converted result
And a data processing unit .
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