JP3137776B2 - Object data creation device from perspective view - Google Patents

Object data creation device from perspective view

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JP3137776B2
JP3137776B2 JP04296775A JP29677592A JP3137776B2 JP 3137776 B2 JP3137776 B2 JP 3137776B2 JP 04296775 A JP04296775 A JP 04296775A JP 29677592 A JP29677592 A JP 29677592A JP 3137776 B2 JP3137776 B2 JP 3137776B2
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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、任意形状の3次元物体
を表示した1枚の透視図から物体データを作成する装置
および方法に関し、特に、3次元物体が投影されあるい
は描画された1枚の写真、電子画像、スケッチ、絵、建
物の完成予想図(パース)などから、コンピュータを使
用してもとの3次元物体についての物体データを作成す
る装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for creating object data from a single perspective view displaying a three-dimensional object having an arbitrary shape, and more particularly, to an apparatus and method for projecting or drawing a three-dimensional object. about photos, electronic image, sketch, painting, complete prospective view of a building or the like (Perth), the equipment to create the object data for the three-dimensional object of the original using a computer.

【0002】[0002]

【従来の技術】3次元物体を2次元平面に投影した透視
図から、もとの3次元物体の物体データ(3次元物体を
構成する各点の座標など)を求めたい場合がしばしばあ
る。例えば、製品の外観設計などのために、インダスト
リアルデザイナの描いたスケッチやパースをもとに3次
元物体のモデルを作成する場合などがある。このような
場合には、3次元物体自体は設計の途中であってまだ現
実の3次元空間内に存在していないから、もとの3次元
物体を直接計測して物体データを得ることはできない。
2. Description of the Related Art It is often desired to obtain object data of an original three-dimensional object (coordinates of respective points constituting the three-dimensional object) from a perspective view in which a three-dimensional object is projected on a two-dimensional plane. For example, there is a case where a model of a three-dimensional object is created based on sketches and perspectives drawn by an industrial designer for the appearance design of a product. In such a case, since the three-dimensional object itself is in the process of design and does not yet exist in the actual three-dimensional space, it is not possible to directly obtain the object data by directly measuring the original three-dimensional object. .

【0003】異なる視点からの透視図の枚数が2枚以上
ある場合には、両眼立体視法や測量の原理に基づいて解
析的に物体データを得ることが可能であるが、透視図が
1枚しか存在しない場合には、両眼立体視法などの方法
で物体データを得ることはできない。
When there are two or more perspective views from different viewpoints, it is possible to analytically obtain object data based on the principle of binocular stereovision or surveying. When there is only one image, object data cannot be obtained by a method such as binocular stereovision.

【0004】1枚の2点あるいは3点透視図で描かれた
物体からもとの3次元物体の物体データを得る方法とし
て、特開平3−154972号公報に開示された方法が
ある。この方法は、対称点間を結ぶ直線束から消失点を
決定し、対称点から対称面を求めて3次元座標を決定し
ているので、左右対称の物体にしか適用することができ
ない。
[0004] As a method of obtaining object data of an original three-dimensional object from a single object drawn in a two-point or three-point perspective view, there is a method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-154972. This method determines a vanishing point from a bundle of straight lines connecting the symmetric points and determines a three-dimensional coordinate by obtaining a symmetry plane from the symmetric point. Therefore, this method can be applied only to a left-right symmetric object.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、任意形
状の3次元物体の物体データをたった1枚の透視図から
得る方法は、これまで見出されていない。そのため、デ
ザイナに描いたスケッチからCAD処理のためのコンピ
ュータ入力データを得る場合であっても、スケッチにあ
わせて紙や粘度でモックアップモデルを実際に作成し、
作成したモックアップを実際に計測して物体データを得
ることが行なわれている。これらの作業は大変な労力を
要するものである。
As described above, a method of obtaining object data of a three-dimensional object having an arbitrary shape from only one perspective view has not been found so far. Therefore, even when computer input data for CAD processing is obtained from a sketch drawn in the designer, a mockup model is actually created with paper or viscosity according to the sketch,
Actually, the created mockup is actually measured to obtain object data. These operations are very labor intensive.

【0006】本発明の目的は、たった1枚の透視図に描
かれた任意形状の3次元物体の物体データを簡単かつ迅
速に作成できる透視図からの物体データ作成装置を提供
することにある。
An object of the present invention is to provide an object data generation equipment from the perspective view can be created easily and quickly the object data of a three-dimensional object having an arbitrary shape drawn on only one perspective .

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の透視図からの物
体データ作成装置は、任意形状の3次元物体の投影像が
表示された1枚の透視図から前記3次元物体の物体デー
タを作成する物体データ作成装置であって、平面で前記
3次元物体を切ったときの断面線が前記投影像に描かれ
ている透視図と、前記平面に対応する消失点の位置デー
タと、前記透視図の視点の位置データとが入力する入力
手段と、前記消失点の位置データおよび前記視点の位置
データから前記透視図を含む3次元空間内において前記
平面を表現する方程式を求める平面式算出手段と、前記
平面式算出手段で求められた方程式が表わす平面上への
前記断面線の投影像を計算し、計算された投影像の座標
から前記物体データを獲得する投影計算手段とを有す
る。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, there is provided an apparatus for creating object data from a perspective view, which creates object data of the three-dimensional object from a single perspective view on which a projected image of a three-dimensional object having an arbitrary shape is displayed. A perspective view in which a sectional line obtained by cutting the three-dimensional object in a plane is drawn in the projection image, position data of a vanishing point corresponding to the plane, and the perspective view. Input means for inputting position data of the viewpoint, and plane expression calculating means for obtaining an equation expressing the plane in a three-dimensional space including the perspective view from the position data of the vanishing point and the position data of the viewpoint, Projection calculation means for calculating a projection image of the cross-section line on a plane represented by the equation obtained by the plane expression calculation means, and acquiring the object data from the coordinates of the calculated projection image.

【0008】[0008]

【0009】[0009]

【作用】3次元空間(実空間)において1つの平面に垂
直な直線(線分)は、一般に、透視図に投影したとき、
全て同一の消失点に収束する。3次元空間にこの平面と
透視図とをともに配置した場合、この平面の法線ベクト
ルと、この平面に対応する消失点から透視図の視点に向
かうベクトルとは、平行である。したがって、透視図の
視点と消失点とが既知であれば、(視点から平面までの
距離は別として)その消失点に対応する平面の3次元空
間における方程式を求めることが可能となる。この方程
式は、視点から平面までの距離を唯一のパラメータとし
て記述される。
In a three-dimensional space (real space), a straight line (line segment) perpendicular to one plane is generally expressed as
All converge to the same vanishing point. When both the plane and the perspective view are arranged in the three-dimensional space, the normal vector of the plane and the vector from the vanishing point corresponding to the plane toward the viewpoint of the perspective view are parallel. Therefore, if the viewpoint and vanishing point of the perspective view are known, it is possible to obtain an equation in a three-dimensional space of a plane corresponding to the vanishing point (apart from the distance from the viewpoint to the plane). This equation is described with the distance from the viewpoint to the plane as the only parameter.

【0010】ここで、平面による断面線が3次元物体の
透視図上の投影像に加わっているとする。上述のように
して、この断面線に対応する3次元空間内の平面が得ら
れるから、視点を投影中心として、この3次元空間内の
平面に透視図上の断面線を投影すれば、対象となる3次
元物体を3次元空間に配置した場合のその断面線と一致
する。そして3次元空間内の平面の方程式もわかってい
るから、断面線についての3次元空間での座標データが
得られたことになる。断面線はいうまでもなく3次元物
体の一部を構成しているから、以上のことによって、こ
の3次元物体の物体データが得られたことになる。平面
の方程式においてパラメータが1個の残っているが、こ
のパラメータは相似倍率を決めるだけであり、平面上へ
の投影に歪みをもたらしたりする性格のものではない。
Here, it is assumed that a sectional line by a plane is added to a projected image of a three-dimensional object on a perspective view. As described above, a plane in the three-dimensional space corresponding to this cross-section line is obtained. Therefore, by projecting a cross-section line in a perspective view on a plane in this three-dimensional space with the viewpoint as the projection center, 3D object is arranged in a three-dimensional space. Since the equation of the plane in the three-dimensional space is also known, the coordinate data in the three-dimensional space for the section line has been obtained. Needless to say, the section line forms a part of the three-dimensional object, and thus the object data of the three-dimensional object is obtained. Although one parameter remains in the equation of the plane, this parameter only determines the similarity magnification and does not cause distortion in the projection on the plane.

【0011】さらに本発明は、断面線の数が複数であっ
て、これら断面線が相互に交差しているような場合に特
に有効である。このような場合、まず、1番目の断面線
に対しては、上述のように3次元空間内への投影を行な
う(このとき、平面の方程式は1個のパラメータで表示
されている)。そして、2番目の断面線に関して同様の
処理を行なうわけであるが、このとき、1番目と2番目
の断面線が交点を共有していれば、この交点の3次元空
間での座標は1番目の断面線に対応する平面のパラメー
タによって記述されるので、この交点が2番目の断面線
に対応する平面にも属していることから、2番目の断面
線に対応する平面のパラメータを1番目の断面線に対応
するパラメータで記述できることになり、3次元空間に
おいて、1番目と2番目の断面線との位置関係が、正し
く得られることになる。
Further, the present invention is particularly effective when the number of sectional lines is plural and these sectional lines cross each other. In such a case, first, the first section line is projected into the three-dimensional space as described above (at this time, the equation of the plane is represented by one parameter). Then, the same processing is performed for the second cross-section line. At this time, if the first and second cross-section lines share an intersection, the coordinates of this intersection in the three-dimensional space are the first. Since the intersection point also belongs to the plane corresponding to the second section line, the parameter of the plane corresponding to the second section line is changed to the first section parameter. The parameters can be described by the parameters corresponding to the section lines, and the positional relationship between the first and second section lines in the three-dimensional space can be correctly obtained.

【0012】断面線が多数あるときは、以上のような2
つの断面線間をつなぐ処理を繰り返し行なうことによ
り、3次元空間において全ての断面線間の相対位置関係
が正しく得られ、このときの全ての断面線の物体データ
は、最初の断面線に対応する1個のパラメータ(相似倍
率)のみで記述されることになる。断面線が多数あれ
ば、これら断面線によってもとの3次元物体が満足でき
る程度にまで表現されていると考えられるから、結局、
相似倍率は別として、3次元物体について、正しくかつ
実質的に完全な物体データが得られることになる。
When there are a large number of cross-section lines,
By repeatedly performing the process of connecting the two section lines, the relative positional relationship between all the section lines in the three-dimensional space is correctly obtained, and the object data of all the section lines at this time corresponds to the first section line. It is described with only one parameter (similarity magnification). If there are a large number of cross-section lines, it is considered that the original three-dimensional object is expressed to a degree that can be satisfied by these cross-section lines.
Apart from the similarity magnification, correct and substantially complete object data can be obtained for a three-dimensional object.

【0013】[0013]

【実施例】次に、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。図1は本発明の一実施例の物体データ作
成装置の構成を示すブロック図であり、図2はこの装置
の動作を説明するフローチャートである。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an object data creation device according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of this device.

【0014】この物体データ作成装置は、3次元物体が
表示された透視図から、この3次元物体の物体データを
作成するものである。透視図としては、3次元物体を平
面で切ったときの断面線が表示されているものを使用す
る。そして、この物体データ作成装置は、透視図と透視
図上の消失点の位置データと外部からの指示とが入力し
視点の位置データを算出する入力部11と、視点の位置
データと消失点の位置データとを利用し断面線に対応す
る平面の3次元空間内での方程式を算出する平面式算出
部12、求めた方程式が表わす(3次元空間内の)平面
上に断面線を投影して投影像を計算し、計算された投影
像から断面線の位置データや座標データを獲得する投影
計算部13と、投影計算部13で得られた結果を3次元
物体の物体データとして出力する出力部14とによって
構成されている。
This object data creating apparatus creates object data of a three-dimensional object from a perspective view in which the three-dimensional object is displayed. As the perspective view, a view in which a cross-sectional line obtained by cutting the three-dimensional object by a plane is used. The object data creating apparatus includes an input unit 11 that receives perspective data, a position data of a vanishing point on the perspective view, and an external instruction, and calculates position data of a viewpoint. A plane formula calculation unit 12 for calculating an equation in a three-dimensional space of a plane corresponding to the section line using the position data, and projecting the section line on a plane (in the three-dimensional space) represented by the obtained equation. A projection calculation unit 13 that calculates a projection image and obtains position data and coordinate data of a section line from the calculated projection image, and an output unit that outputs a result obtained by the projection calculation unit 13 as object data of a three-dimensional object. 14.

【0015】次に、本実施例の動作について、図2を用
いて説明する。ここで説明する動作は、本発明の透視図
からの物体データ作成方法に基づくものである。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. The operation described here is based on the method for creating object data from a perspective view according to the present invention.

【0016】まず、入力部11に、2次元で描かれた透
視図が入力する(ステップ101)。次に、必要に応じ
て透視図に対し、微分フィルターなどの画像処理を行な
い(ステップ102)、透視図から線分を抽出する(ス
テップ103)。ここで線分を抽出するのは、3次元物
体の投影像や断面線を線分の集合として取り扱うためで
ある。
First, a perspective view drawn in two dimensions is input to the input unit 11 (step 101). Next, image processing such as a differential filter is performed on the perspective view as needed (step 102), and a line segment is extracted from the perspective view (step 103). Here, the line segment is extracted in order to handle the projection image and the cross-sectional line of the three-dimensional object as a set of line segments.

【0017】次に、入力部11に消失点の位置データが
入力する(ステップ104)。透視図の内容によって
は、消失線が容易に見つけられ、消失線の収束場所とし
ての消失点がすぐに分かる場合もあるので、入力部11
に消失点の位置の自動検索機能を持たせるようにしても
よい。当然のことながら消失点は、透視図を含む平面内
にある。続いて、入力部11は、透視図の視点の位置を
算出する(ステップ105)。もちろん視点の位置を外
部から入力してもよいが、消失点と異なって透視図から
直観的に視点の位置を求めるのは難しいので、消失点や
消失線を用いた公知の方法で、視点の位置を求めるのが
望ましい。そして入力部11に入力したあるいは入力部
11で算出した各位置データや透視図は、平面式算出部
12に送られる。
Next, the vanishing point position data is input to the input unit 11 (step 104). Depending on the contents of the perspective view, the vanishing line may be easily found, and the vanishing point as the convergence point of the vanishing line may be immediately known.
May have an automatic search function of the position of the vanishing point. Of course, the vanishing point lies in the plane containing the perspective view. Subsequently, the input unit 11 calculates the position of the viewpoint in the perspective view (Step 105). Of course, the position of the viewpoint may be input from the outside.However, unlike the vanishing point, it is difficult to intuitively determine the viewpoint position from the perspective view. It is desirable to determine the position. The position data and the perspective view input to the input unit 11 or calculated by the input unit 11 are sent to the plane type calculation unit 12.

【0018】平面式算出部12は、消失点ごとに、その
消失点に対応する平面の3次元空間での方程式を算出す
る(ステップ106)。ここでこの平面の方程式の算出
手順を詳述する。ここでは図3に示すように、立方体2
1が投影された透視図20が入力したものとする。ここ
で3次元空間の座標として、XY平面が透視図20と一
致し、視点Fが(0,0,f)で表わされるような座標系
を考える。立方体21の各稜は、立方体のそれぞれ面
(平面である)の切口とみなせるので、断面線である。
立方体の12本の稜は、4本ずつ平行であって、透視図
20に投影されたとき、それぞれ左消失点LV(lvx,
lvy,0)、右消失点RV(rvx,rvy,0)、中消失
点MV(mvx,mvy,0)に消失線として収束する。こ
こで各消失点LV,RV,MVに対応する立方体の平面を
それぞれ左垂直平面PL、右垂直平面PR、水平平面PH
とする。また、視点Fからみて透視図20や立方体21
の向こう側にあり、透視図20と平行な平面を正面平面
Fとする。左右の各垂直平面PL,PRの法線ベクトル
は、それぞれ左消失点方向、右消失点方向を向いてい
る。水平平面PHの法線ベクトルは中消失点方向を向い
ている。正面平面PFの法線は視線と平行である。
The plane formula calculation unit 12 calculates, for each vanishing point, an equation in a three-dimensional space of a plane corresponding to the vanishing point (Step 106). Here, the calculation procedure of the equation of this plane will be described in detail. Here, as shown in FIG.
It is assumed that a perspective view 20 on which 1 is projected is input. Here, as a coordinate in the three-dimensional space, a coordinate system in which the XY plane matches the perspective view 20 and the viewpoint F is represented by (0, 0, f) is considered. Each ridge of the cube 21 is a cross-sectional line because it can be regarded as a cut of each surface (planar surface) of the cube.
The twelve ridges of the cube are parallel to each other by four, and when projected onto the perspective view 20, each of the left vanishing points LV (lv x ,
lv y, 0), the right vanishing point RV (rv x, rv y, 0), converge as vanishing line in the middle vanishing point MV (mv x, mv y, 0). Here, the planes of the cube corresponding to the vanishing points LV, RV, and MV are respectively referred to as a left vertical plane P L , a right vertical plane P R , and a horizontal plane P H
And Also, seeing from the viewpoint F, the perspective view 20 and the cube 21
Of located on the other side, a front plan P F a plane parallel with the perspective view 20. The normal vectors of the left and right vertical planes P L and P R are directed to the left vanishing point direction and the right vanishing point direction, respectively. The normal vector of the horizontal plane P H points in the direction of the middle vanishing point. Normal of the front plane P F is parallel to the line of sight.

【0019】このように透視図20や立方体21を配置
した3次元空間を真横から見たものが図4であり、真上
から見た図が図5である(これらの図は正射影図法で描
かれている)。これらの図から明らかなように、水平平
面PHの法線ベクトルと中消失点MVから視点へ向うベ
クトル(−mvx,−mvy,f)とは平行である。よっ
て、水平平面PHを3次元空間での方程式で表わすと、
FIG. 4 shows a three-dimensional space in which the perspective view 20 and the cube 21 are arranged as described above, and FIG. 5 shows a view from directly above (these figures are orthographic projections). Is drawn). As is clear from these figures, the normal vector of the horizontal plane P H is parallel to the vector (−mv x , −mv y , f) from the middle vanishing point MV to the viewpoint. Therefore, when the horizontal plane P H is represented by an equation in a three-dimensional space,

【0020】[0020]

【数1】 となる。(Equation 1) Becomes

【0021】左垂直平面PLの法線ベクトルと左消失点
LVから視点に向うベクトル(−lvx,−lvy,f)と
は平行である。よって、左垂直平面PLの方程式は、
[0021] is parallel to the vector towards the viewpoint from the normal vector and the left vanishing point LV left vertical plane P L (-lv x, -lv y , f). Therefore, the equation of the left vertical plane P L is

【0022】[0022]

【数2】 同様に、右垂直平面PRの方程式は、(Equation 2) Similarly, the equation for the right vertical plane P R is

【0023】[0023]

【数3】 となる。正面平面PFは視点に垂直であるから、正面平
Fの方程式は、
(Equation 3) Becomes Since front plan P F is perpendicular to the viewpoint, the equation of the front plane F,

【0024】[0024]

【数4】 となる。ここでdはパラメータである。以上のようにし
て、各平面の方程式が算出され、このように算出された
方程式は、投影計算部13に送られる。
(Equation 4) Becomes Here, d is a parameter. As described above, the equations of each plane are calculated, and the calculated equations are sent to the projection calculation unit 13.

【0025】次に、平面と断面線との対応づけを行な
う。透視図に投影された3次元物体の像には一般に複数
の断面線が描かれているから、入力部11を介して投影
計算部13に対し、個々の断面線と平面とがどのように
対応するかを指示、入力する(ステップ107)。な
お、入力された断面線が、左、右、水平、正面のどの平
面に対応するかを自動的に判別するようにしてもよい。
この場合、相互に平行な複数の平面による複数の断面線
に対しては、対応する消失点が同一であることにより、
各断面線に同一の平面を対応させることが可能である、
実際には、3次元空間において各断面線は、上記パラメ
ータdだけが異なる相互に平行な平面のどれかに対応し
ている。ここではパラメータdをまだ決めていないの
で、同一平面に対応させるものとしておく。
Next, the plane and the cross-section line are associated with each other. Generally, a plurality of cross-section lines are drawn in the image of the three-dimensional object projected on the perspective view, so how the individual cross-section lines correspond to the plane to the projection calculation unit 13 via the input unit 11. An instruction is given and input is made (step 107). Note that it may be automatically determined whether the input cross-section line corresponds to the left, right, horizontal, or front plane.
In this case, for a plurality of cross-sectional lines by a plurality of mutually parallel planes, the corresponding vanishing point is the same,
It is possible to make the same plane correspond to each section line,
In practice, in the three-dimensional space, each section line corresponds to one of mutually parallel planes differing only in the parameter d. Here, since the parameter d has not been determined yet, it is assumed that it corresponds to the same plane.

【0026】図6(A)〜(C)は、断面線が描かれたそれぞ
れくさび型、帽子型、卵型の3次元物体に対し、どの平
面が対応するかを示した例である。図において例えば水
平断面線LHとある断面線は、水平平面PHに対応し、左
垂直断面線LL、右垂直断面線LR、正面断面線LFはそ
れぞれ左垂直断面PL、右垂直断面PR、正面断面PF
対応している。
FIGS. 6A to 6C are examples showing which plane corresponds to a wedge-shaped, hat-shaped, and egg-shaped three-dimensional object with cross-sectional lines drawn. In the figure, for example, a cross section line with a horizontal cross section line L H corresponds to a horizontal plane P H , and a left vertical cross section line L L , a right vertical cross section line L R , and a front cross section line LF are respectively a left vertical cross section P L and a right cross section line L F vertical section P R, which corresponds to the front section P F.

【0027】次に、視点Fを投影中心として、各断面線
を3次元空間内の対応する平面に投影する(ステップ1
08)。上述のように、透視図は3次元空間の座標でX
Y平面に一致するように設定されている。ここでは図6
(B)の帽子型物体が描かれた透視図30を用いて投影を
行なう場合について、図7を用いて説明する。
Next, each sectional line is projected on a corresponding plane in a three-dimensional space with the viewpoint F as a projection center (step 1).
08). As described above, a perspective view is represented by X in coordinates in three-dimensional space.
It is set to match the Y plane. Here, FIG.
The case where projection is performed using a perspective view 30 in which a hat-shaped object is drawn in (B) will be described with reference to FIG.

【0028】まず、透視図30上の水平断面線LH1を3
次元空間内の水平平面PH1上に投影する。この時点で、
水平平面PH1の方程式はパラメータdを含むので、実際
には相互に平行な平面群として表わされている。そこ
で、水平平面PH1上の1点を決めて水平平面PH1を確定
することが必要となる。視点Fから透視図30上の水平
断面線LH1上の任意の点a1に向かうベクトルを考え、
このベクトルの延長の任意の位置に点b1(x0,y0,
0)を設定し、この点b1が水平平面PH1に含まれるも
のとする。すると、式(1)にb1を代入することにより、
First, the horizontal sectional line L H1 on the perspective view 30 is set to 3
Projection is performed on the horizontal plane P H1 in the dimensional space. at this point,
Since the equation of the horizontal plane P H1 includes the parameter d, it is actually represented as a group of mutually parallel planes. Therefore, it is necessary to determine the horizontal plane P H1 decide a point on the horizontal plane P H1. Consider a vector from the viewpoint F to an arbitrary point a 1 on the horizontal sectional line L H1 on the perspective view 30,
The point b 1 (x 0 , y 0 ,
z 0 ) is set, and this point b 1 is assumed to be included in the horizontal plane P H1 . Then, by substituting b 1 into equation (1),

【0029】[0029]

【数5】 のようにして、パラメータdの値が決定する。これによ
り、水平平面PH1が3次元空間の中で確定したことにな
る(図7(A))。
(Equation 5) Thus, the value of the parameter d is determined. Thus, the horizontal plane P H1 is determined in the three-dimensional space (FIG. 7A).

【0030】次に、視点Fを投影中心として、水平断面
線LH1上の点a2,a3,a4をそれぞれ水平平面PH1上に
投影し、投影後の点b2,b3,b4を得る(図7(B))。点
2の座標を(ax,ay,0)、これに対応する点b2の座
標を(bx,by,bz)とすると、視点Fから点a2に向か
うベクトルは(ax,ay,−f)であるから、視点Fから
点b2に向かうベクトルはそのn倍であり、
Next, with the viewpoint F as the projection center, the points a 2 , a 3 , a 4 on the horizontal section line L H1 are projected onto the horizontal plane P H1 , respectively, and the projected points b 2 , b 3 , b 4 is obtained (FIG. 7 (B)). Assuming that the coordinates of the point a 2 are (a x , a y , 0) and the coordinates of the corresponding point b 2 are (b x , b y , b z ), the vector from the viewpoint F to the point a 2 is ( a x , a y , −f), the vector from the viewpoint F to the point b 2 is n times as large, and

【0031】[0031]

【数6】 が成立する。式(5),(6)を式(1)に代入してnについて解
くと、
(Equation 6) Holds. Substituting equations (5) and (6) into equation (1) and solving for n gives

【0032】[0032]

【数7】 となる。求められたnを式(6)に代入すると、点b2の座
標が求められる。同様にして、点b3,b4も求める。
(Equation 7) Becomes When the the obtained n into equation (6), the coordinates of the point b 2 are determined. Similarly, the points b 3 and b 4 are obtained.

【0033】ところで透視図30において、水平断面線
H1上の点a1は、正面断面線LF1上の点でもある。し
たがって3次元空間内の正面平面PF1は、点b1(x0,
0,z0)を通る。このことと式(4)とより、正面平面P
F1の方程式は、
By the way in perspective 30, point a 1 on the horizontal section lines L H1 is also a point on the front section line L F1. Therefore, the front plane P F1 in the three-dimensional space is the point b 1 (x 0 ,
y 0 , z 0 ). From this and equation (4), the front plane P
The equation for F1 is

【0034】[0034]

【数8】 となる。正面断面線上の点a5,a6,a7をそれぞれ正面
平面PF1に投影し、投影後の点b5,b6,b7を得る(図
7(C))。上述と同様にパラメータnを用いれば、
(Equation 8) Becomes Projecting front section line point a 5, a 6, a 7 to the front plane P F1 respectively, to obtain a b 5, b 6, b 7 points after projection (Fig. 7 (C)). If the parameter n is used as described above,

【0035】[0035]

【数9】 によってnが定めるので、点b5,b6,b7が求まること
になる。
(Equation 9) , The points b 5 , b 6 , b 7 are obtained.

【0036】以上の操作により、3次元空間内で点b1
〜b7の座標がすべて求まったことになる。
By the above operation, the point b 1 in the three-dimensional space
Coordinates of ~b 7 is that the Motoma' all.

【0037】次に、補間、補正処理を行なう(ステップ
109)。上記の処理では断面線上の点(例えば上述の
場合の点a1〜a7)を対象として投影を行なっているの
で、この補間によって、投影後の点間を結ぶ線を求め
る。また、フリーハンドで描かれた断面線などの場合に
は、得られた物体データに歪みが生じていることがある
のでこれに対し適宜の修正を行なう。そして、このよう
にして得られた物体データをもとに面取り処理を行なう
(ステップ110)。断面線から得られた物体データ
は、基本的にはワイヤフレームモデルに基づくものなの
で、面取り処理によって、物体データをサーフェースモ
デルに基づくものに変換する。
Next, interpolation and correction processing is performed (step 109). Since the above processing is performed projecting the point of the cross-section line (e.g. a 1 ~a 7 points in the case described above) as a target, this interpolation, obtaining the line connecting the points of the projected. Also, in the case of a cross-section line drawn by freehand, the obtained object data may be distorted, so that appropriate correction is made. Then, a chamfering process is performed based on the object data thus obtained (step 110). Since the object data obtained from the cross-section line is basically based on a wire frame model, the object data is converted into data based on a surface model by chamfering.

【0038】以上の処理により、1枚の透視図上に描か
れた3次元物体についての物体データを作成できたこと
になる。
By the above processing, object data for a three-dimensional object drawn on one perspective view has been created.

【0039】なお、投影面が左垂直平面であるときは、
式(7)に相当する式は
When the projection plane is a left vertical plane,
The equation corresponding to equation (7) is

【0040】[0040]

【数10】 であり、投影面が右垂直平面であるときは、式(7)に相
当する式は、
(Equation 10) When the projection plane is a right vertical plane, the equation corresponding to equation (7) is

【0041】[0041]

【数11】 である。[Equation 11] It is.

【0042】次に、デザイナが描いた透視図をもとに実
際に物体データを得た例について説明する。図8は、デ
ザイナが透視図法で描いたコンパクトカメラのスケッチ
である。このスケッチには、左垂直断面線LL、右垂直
断面線LR、水平断面線LHがそれぞれ複数本描かれてい
る。このようにフリーハンドに近い状態で断面線を描く
ことは、インダストリアルデザイナや建築設計家にとっ
て、困難なことではない。
Next, an example in which object data is actually obtained based on a perspective view drawn by a designer will be described. FIG. 8 is a sketch of a compact camera drawn by a designer in a perspective view. In this sketch, a plurality of left vertical section lines L L , right vertical section lines L R , and horizontal section lines L H are respectively drawn. It is not difficult for industrial designers and architects to draw a sectional line in a state close to freehand.

【0043】そして、図2のフローチャートのステップ
101〜ステップ109までの処理を実行し、3次元空
間内での各断面線の物体データを算出した。断面線につ
いて物体データが得られれば、CADによってこの物体
データが表わす図形を自由に回転させたり相似変形させ
たりすることができる。図10〜図12は、このように
CAD内で回転させた結果を示すものである。これらの
図において、途中で切れている断面線があるのは、例え
ばレンズ部の陰になるため、その部分の断面線がもとに
スケッチに描かれていなかったためである。さらにステ
ップ110の面取り処理をおこなって得た結果が図13
に示されている。この図から明らかなように、1枚のス
ケッチから十分満足できる3次元物体の物体データが作
成され、3次元物体のモデリングを行なうことができ
た。
Then, the processing of steps 101 to 109 in the flowchart of FIG. 2 was executed to calculate the object data of each section line in the three-dimensional space. If the object data is obtained for the section line, the graphic represented by the object data can be freely rotated or analogously deformed by CAD. FIG. 10 to FIG. 12 show the result of such rotation in the CAD. In these figures, the reason why there is a section line cut off in the middle is that the section line was not drawn in the sketch based on, for example, the shadow of the lens portion. Further, the result obtained by performing the chamfering process in step 110 is shown in FIG.
Is shown in As is apparent from this figure, sufficiently satisfactory object data of a three-dimensional object was created from one sketch, and modeling of the three-dimensional object could be performed.

【0044】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明は、消失点の数として1以上の任意のものを選択
することができる。また、平面として、左垂直平面、右
垂直平面、正面平面、水平平面のみに限定されるもので
はなく、任意の向きの平面を任意の数で自由に使用する
ことができる。また、複数の断面線があってこれらの断
面線が交わらないような場合には、何らかの方法で断面
線間の距離などを求めれば、3次元空間における断面線
相互の位置関係を正しく求めることが可能である。
The embodiments of the present invention have been described above.
In the present invention, one or more arbitrary points can be selected as the number of vanishing points. In addition, the plane is not limited to the left vertical plane, the right vertical plane, the front plane, and the horizontal plane, and any number of planes in any directions can be used freely. Further, when there are a plurality of cross-section lines and these cross-section lines do not intersect, if the distance between the cross-section lines is obtained by some method, it is possible to correctly obtain the positional relationship between the cross-section lines in the three-dimensional space. It is possible.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、断面線が
描かれた透視図を用い、消失点と視点の位置データから
断面線に対応する平面の3次元空間内での方程式を求
め、視点を投影中心としてこの方程式で表わされる平面
上に断面線を投影することにより、たった1枚の透視図
から、任意形状の3次元物体の物体データを簡単かつ迅
速に求めることができるという効果がある。
As described above, according to the present invention, an equation in a three-dimensional space of a plane corresponding to a cross section line is obtained from a vanishing point and viewpoint position data using a perspective view in which the cross section line is drawn. By projecting the sectional line on the plane represented by this equation with the viewpoint as the projection center, the object data of a three-dimensional object of an arbitrary shape can be easily and quickly obtained from only one perspective view. is there.

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

【図1】本発明の一実施例の物体データ作成装置の構成
を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an object data creation device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の装置の動作を説明するフローチャートで
ある。
FIG. 2 is a flowchart illustrating the operation of the apparatus of FIG.

【図3】立方体に対する透視図における各消失点と各平
面の配置を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an arrangement of each vanishing point and each plane in a perspective view of a cube.

【図4】図3の透視図と立方体とを含む空間を横から見
た図である。
FIG. 4 is a side view of a space including the perspective view and the cube of FIG. 3;

【図5】図3の透視図と立方体とを含む空間を上から見
た図である。
FIG. 5 is a top view of a space including the perspective view and the cube of FIG. 3;

【図6】(A)〜(c)は、それぞれ、くさび型物体、帽子型
物体、卵型物体の2次元の透視図である。
FIGS. 6A to 6C are two-dimensional perspective views of a wedge-shaped object, a hat-shaped object, and an egg-shaped object, respectively.

【図7】(A)〜(C)は、それぞれ、帽子型物体が描かれた
透視図から3次元の物体データを作成する過程を示す図
である。
FIGS. 7A to 7C are diagrams each showing a process of creating three-dimensional object data from a perspective view in which a hat-shaped object is drawn.

【図8】コンパクトカメラの透視図法に基づく断面線入
りのスケッチである。
FIG. 8 is a sketch with a section line based on a perspective view of a compact camera.

【図9】図8のスケッチをもとに本発明の方法で物体デ
ータを獲得し、獲得されたデータに基づいてCADで作
成した正面図である。
FIG. 9 is a front view in which object data is acquired by the method of the present invention based on the sketch of FIG. 8 and CAD is created based on the acquired data.

【図10】図8のスケッチをもとに本発明の方法で物体
データを獲得し、獲得されたデータに基づいてCADで
作成した斜視図である。
FIG. 10 is a perspective view of object data acquired by the method of the present invention based on the sketch of FIG. 8 and created by CAD based on the acquired data.

【図11】図8のスケッチをもとに本発明の方法で物体
データを獲得し、獲得されたデータに基づいてCADで
作成した側面図である。
FIG. 11 is a side view of object data acquired by the method of the present invention based on the sketch of FIG. 8 and created by CAD based on the acquired data.

【図12】図8のスケッチをもとに本発明の方法で物体
データを獲得し、獲得されたデータに基づいて面取り処
理を行なった例を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing an example in which object data is acquired by the method of the present invention based on the sketch of FIG. 8 and chamfering processing is performed based on the acquired data.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 入力部 12 平面式算出部 13 投影計算部 14 出力部 20,30 透視図 21 立方体 101〜110 ステップ F 視点 LF 正面断面線 LH 水平断面線 LL 左垂直断面線 LR 右垂直断面線 PF 正面平面 PH 水平平面 PL 左垂直平面 PR 右垂直平面 LV 左消失点 MV 中消失点 RV 右消失点11 input unit 12 plane expression calculation section 13 projection calculation unit 14 outputs 20 and 30 perspective views 21 cubic 101-110 Step F viewpoint L F front sectional line L H horizontal section line L L Left vertical section line L R right vertical section line P F front plan P H horizontal plane P L left vertical plane P R right vertical plane LV left vanishing point MV in vanishing point RV right vanishing point

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−154972(JP,A) 平成3年情報処理学会グラフィックス とCADシンポジウム論文集 43−52頁 古島終作ほか「3次元スケッチシステ ムの開発」 電子情報通信学会論文誌,vol.J 72−DII,no.4,p517−525,田 中俊江ほか、「平行性仮説による多面体 の3次元形状復元」 情報処理学会論文誌 29巻 7号 686−693頁 近藤邦雄ほか,「手描き透 視図の視点推定とその応用」 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06F 17/50 624 JICSTファイル(JOIS)────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-3-154972 (JP, A) IPSJ IPSJ Graphics and CAD Symposium, pp. 43-52, Shusaku Furushima et al. “3D Sketch System” Development of IEICE Transactions, vol. J 72-DII, no. 4, 517-525, Toshie Tanaka, et al., "3D Shape Reconstruction of Polyhedron by Parallelism Hypothesis" Transactions of the Information Processing Society of Japan 29, pp. 686-693, Kunio Kondo et al. Application ”(58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G06F 17/50 624 JICST file (JOIS)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 任意形状の3次元物体の投影像が表示さ
れた1枚の透視図から前記3次元物体の物体データを作
成する物体データ作成装置であって、 平面で前記3次元物体を切ったときの断面線が前記投影
像に描かれている透視図と、前記平面に対応する消失点
の位置データと、前記透視図の視点の位置データとが入
力する入力手段と、 前記消失点の位置データおよび前記視点の位置データか
ら前記透視図を含む3次元空間内において前記平面を表
現する方程式を求める平面式算出手段と、 前記平面式算出手段で求められた方程式が表わす平面上
への前記断面線の投影像を計算し、計算された投影像の
座標から前記物体データを獲得する投影計算手段とを有
する透視図からの物体データ作成装置。
1. An object data creating apparatus for creating object data of a three-dimensional object from a single perspective view on which a projected image of a three-dimensional object having an arbitrary shape is displayed, wherein the three-dimensional object is cut by a plane. A perspective view in which a cross-sectional line when the projection image is drawn in the projected image, position data of a vanishing point corresponding to the plane, and input means for inputting position data of a viewpoint in the perspective view, Plane expression calculation means for obtaining an equation representing the plane in a three-dimensional space including the perspective view from the position data and the position data of the viewpoint; and Projection data calculating means for calculating a projected image of a section line and obtaining the object data from the coordinates of the calculated projected image.
【請求項2】 平面が、3次元物体を正投影した場合の
正面図に平行な平面、左側面図に平行な平面、右側面図
に平行な平面、平面図に平行な平面のうちの1以上のも
のである請求項1記載の物体データ作成装置。
2. The plane is one of a plane parallel to a front view, a plane parallel to a left side view, a plane parallel to a right side view, and a plane parallel to a plan view when orthographically projecting a three-dimensional object. 2. The object data creation device according to claim 1, wherein:
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平成3年情報処理学会グラフィックスとCADシンポジウム論文集 43−52頁 古島終作ほか「3次元スケッチシステムの開発」
情報処理学会論文誌 29巻 7号 686−693頁 近藤邦雄ほか,「手描き透視図の視点推定とその応用」
電子情報通信学会論文誌,vol.J72−DII,no.4,p517−525,田中俊江ほか、「平行性仮説による多面体の3次元形状復元」

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