JP3178808B2 - オブジェクト再構成方法及びオブジェクト近似方法及び空間描画方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空間描画方法に関
し、特に描画対象のオブジェクトを単純な形状に近似し
て描画するために用いるオブジェクト再構成方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータグラフィックス（ＣＧ）の
世界では、ユーザの視点に応じて多数の単位立体を描画
する処理がよく行われている。例えば、工場内のウォー
クスルー映像を作成したいとき、まずユーザが描画すべ
き空間を指定する。つづいて設備や機器などオブジェク
トのポリゴンデータが読み込まれ、空間が描かれる。Ｃ
Ｇでいろいろな空間の精緻な表現が可能になり、ユーザ
のＣＧに対する期待はさらに高まっている。その一方
で、より多くのオブジェクトをより高速に、より精密に
描きたいという要求は絶えない。最近はコンピュータの
性能が急激に伸びたとはいえ、こうした要求を全て満足
することは容易ではない。

【０００３】精密な描画を、適度な高速性をもって行う
手法の一つに、ＬＯＤ（Levels OfDetail）と呼ばれる
管理手法がある。ＬＯＤとは描画の際の詳細度ともいう
べきもので、予め単位立体ごとに詳細度の異なる複数の
モデルを準備する。描画すべき空間が決まれば、視点に
近い単位立体ほど詳細度（ＬＯＤ）の高い、すなわち精
緻なモデルを用い、視点から遠い単位立体ほど詳細度の
低い、すなわちより簡略化されたモデルを用いて描画す
る。この手法は、視点に近いオブジェクトほど画像の主
観品質に大きく影響するという事実を基礎としたもので
あり、近いものは精密に描画して画像の主観品質を確保
すると共に、遠いものをある程度ラフに描くことにより
描画処理の高速化を図るものである。このＬＯＤの手法
は、例えば“Flight Simulation”(edited by J.M.Rolf
e and K.J.Staples,Cambridge University Press) の
７．４．３章に記載されている。

【０００４】本出願人は、すでに、このＬＯＤの手法を
用いた描画方法において、各単位立体に対して適切な詳
細度のモデルを採用することにより、描画処理を高速化
する方法を提案している。

【０００５】ＬＯＤを用いた描画処理では、オブジェク
トごとに各詳細度のモデルを準備しておくことが必要に
なる。

【０００６】しかしながら、上記各従来技術には、各詳
細度のモデルの作成方法については言及がない。

【０００７】例えば、人手により各詳細度のモデルを作
成すれば、非常に質の良い近似モデルを得ることができ
るが、時間や労力を考えると現実的ではない。

【０００８】モデルを自動的に作成する方法としては、
オブジェクトのバウンディングボックス（各辺がそれぞ
れｘ、ｙ、ｚ軸に平行な立方体であって、そのオブジェ
クトを内包する最小のもの。）を求め、そのバウンディ
ングボックスをモデルとする方法が知られている。バウ
ンディングボックスは、簡単な座標演算により求めるこ
とができるので、この方法は簡便・高速な手法である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、オブジェク
トのバウンディングボックスをそのオブジェクトのモデ
ルとして用いたのでは、オブジェクトの形状が複雑な場
合には、モデルがオブジェクトの形状からかけ離れたも
のになってしまうおそれがある。例えば、図８に示すよ
うな、体積は小さいがある程度の長さを有する突起２１
０が本体２００から伸びているオブジェクトでは、バウ
ンディングボックスをモデルとしたのでは、モデルと実
際との形状の差異が極めて大きくなってしまう。この問
題は、ＬＯＤで用いるモデルにかかわらず、実際のオブ
ジェクトの近似モデルの生成において共通する問題でも
ある。

【００１０】この問題は、オブジェクトにおいて突起な
どの形状要素を考慮しないために生じるものである。逆
に言えば、オブジェクトを各形状要素ごとに分解するこ
とができればこの問題は解決される。オブジェクトを形
状要素に分解する技術は、モデル作成のみならず、オブ
ジェクトの形状分類など様々な応用が考えられる。

【００１１】本発明は、このような課題に鑑みなされた
ものであり、オブジェクトをより細かい形状要素に分解
し、それら形状要素の組合せとしてオブジェクトを再構
成するオブジェクト再構成方法を提供することを目的と
する。

【００１２】また、本発明は、このオブジェクト再構成
方法を利用して、オブジェクトの近似モデルの生成にお
いて近似モデルの精度（オブジェクトに対する類似度）
を向上させることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係るオブジェク
ト再構成方法は、オブジェクトの多角形表現データを基
礎として用いる。多角形表現データは、例えばポリゴン
データなど、オブジェクトを多角形の面の集まりとして
近似表現したデータである。この多角形表現データは、
描画処理の基本となる最も詳細なオブジェクトの形状情
報であり、オブジェクトの分解、再構成もこのデータに
基づいて行う。本発明では、まず、この多角形表現デー
タに基づきそのオブジェクトを構成する各面を抽出す
る。なお、この面の抽出の具体的な方法は、多角形表現
データの表現形式に応じて様々な方法を採りうる。次
に、抽出した各面同士を、エッジの共有関係に基づきグ
ループ化する。エッジを共有しない面同士は別グループ
となるので、これによりオブジェクトを分解することが
できる。このようにしてエッジ共有の関係に基づいてグ
ループ化された面の集合を、そのオブジェクトの１つの
形状要素とする。この形状要素をサブオブジェクトと呼
ぶ。

【００１４】このように、本構成では、多角形表現デー
タから抽出した各面をエッジの共有関係を調べてグルー
プ化していくことにより、オブジェクトを構成するサブ
オブジェクトを求め、オブジェクトをそれらサブオブジ
ェクトの集合として再構成することができる。

【００１５】本発明の好適な態様では、面のグループ化
を、各面の凸部を構成するエッジのみの共有状態に基づ
き行う。すなわちこの態様では、２つの面で共有される
エッジがあったとしても、そのエッジがいずれかの面の
凹部を構成するエッジである場合は、それら２つの面は
グループ化せず、分離してしまう。

【００１６】単純な凸多面体においてはすべての面は凸
多角形であり、逆に言えば凹部を有する多角形面を含ん
だ多面体は単純な凸多面体ではあり得ない。もし、立体
を構成する面に凹部を含む多角形面が含まれる場合は、
その立体は空間的な凹みか突起を有している。そして、
その多角形面におけるその凹部を構成するエッジは、そ
の空間的な凹み又は突起とその立体の本体部分との境界
となっている。本態様では、このような面の凹部のエッ
ジを無視し、凸部のエッジの共有状態のみに基づいて面
のグループ化を行うので、オブジェクトが突起等を有す
る形状である場合、その突起等を、オブジェクトの他の
部分から分離してグループ化し、その突起等を１つのサ
ブオブジェクトとして抽出することができる。

【００１７】また、本発明のさらに好適な態様では、面
に凹部が存在する場合は、その凹部の両端点をエッジで
結び、前記両端点を結ぶエッジを共有状態の判定のため
に用いる。この態様では、面の凹部の両端点を結び、そ
の両端点を結ぶエッジを、凹部の各エッジの代わりにそ
の面のエッジとして扱い、エッジの共有状態に基づく面
のグループ化を行う。これにより、凹部のエッジを単に
無視しただけではグループ化されなかった面同士がグル
ープ化されることがあり、このような場合には、グルー
プ化によって得られるサブオブジェクトの形状が、より
実際の形状に近くなる。

【００１８】また、本発明に係るオブジェクト近似方法
では、上述したオブジェクト再構成方法により求めた各
サブオブジェクトをそれぞれ所定形状の近似立体で近似
することにより、オブジェクトの近似モデルを構成す
る。この方法では、個々のサブオブジェクトごとにモデ
ル近似を行うので、オブジェクト全体はそれらモデルの
集まりとして近似されることになる。この方法によれ
ば、オブジェクト全体を単純な形状で近似する場合より
も、よりオブジェクトの形状に近い近似モデルを得るこ
とができる。

【００１９】また、本発明に係る空間描画方法は、上記
オブジェクト近似方法により構成されたオブジェクトの
近似モデルをＬＯＤ（Levels Of Detail）処理における
簡易モデルとして用いる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）について、図面に基づいて説明する。

【００２１】以下では、立体であるオブジェクトがポリ
ライン（polyline）というデータ構造により記述される
場合を例にとって説明する。このため、まずポリライン
のデータ構造について簡単に説明する。

【００２２】［ポリライン］オブジェクトの形状を多角
形（ポリゴン）の集まりで近似して表現することがよく
行われる。このように多角形近似された形状の記述形式
の一つがポリライン形式である。図９及び図１０を用い
て、ポリラインによる図形の表現形式について説明す
る。なお、近似には、ポリゴンとして三角形が用いられ
ることが多いので、以下では三角形を用いた場合につい
て説明する。

【００２３】図９では、表現の対象となる対称図形とし
て長方形ａｂｃｄを取り上げている。三角形を単位とし
た多角形近似では、長方形ａｂｃｄは、２つの三角形、
例えばａｂｃとｃｄａに分割される。この長方形をポリ
ライン形式で表現すると図１０のようになる。図１０に
示すように、ポリラインデータは、頂点情報と接続関係
情報からなる。頂点情報は、長方形の各頂点の識別名
（ａ，ｂなど）とそれらの各頂点の三次元座標を表して
いる。接続関係情報は、それら各頂点の接続関係を表す
情報であり、各ポリゴン（三角形）ごとに、そのポリゴ
ンを構成する頂点の識別名を所定の順序（図１０の例で
は反時計回り）で配列したものである。頂点の識別名に
付されている符号『−』（負）は、その頂点から配列に
おける次の頂点に向かうポリゴンの辺が、対称図形の輪
郭線でないことを示している。対称図形の輪郭線となる
辺に対応する頂点は符号が正（＋）であるが、これは省
略される。例えば、三角形ａｂｃのうち、ａからｂに向
かう辺、及びｂからｃに向かう辺は長方形ａｂｃｄの輪
郭であり、ｃからａに向かう辺は長方形の輪郭ではない
（すなわち内部の辺である）。したがって、これら各頂
点の接続関係は、図１０に示すように『ａ，ｂ，−ｃ』
と表される。

【００２４】ポリラインは、平面的な図形だけでなく、
三次元的な図形を表す場合もある。三次元的な図形を表
す場合のポリラインデータの例を図１１及び図１２を用
いて説明する。

【００２５】図１１に示す図形は、同一平面上にない長
方形ａｂｃｄと三角形ｄｃｅとが辺ｃｄによって連結さ
れている図形を示している。この図形を図１１に示すよ
うに三角形に分割した場合、この図形のポリラインデー
タは図１２のようになる。なお、図１２では、頂点情報
の表示を省略している。

【００２６】オブジェクトは、このようなポリラインと
して、あるいはポリラインの集合として表される。

【００２７】ＣＡＤ（コンピュータ支援設計）装置やＣ
Ｇソフトウエアには、ポリライン形式でオブジェクトを
記述するものも多く、各種オブジェクトのポリラインデ
ータは既に情報資源として大量に存在している。

【００２８】［モデル作成］次に、本発明に係るオブジ
ェクト近似方法について説明する。以下では、ポリライ
ン形式で表現されたオブジェクトの形状情報に基づき、
そのオブジェクトの近似モデルを作成する場合について
説明する。

【００２９】図１は、本発明に係るオブジェクト近似方
法の全体的な処理手順を示すフローチャートである。こ
の方法は、コンピュータを利用して実行することが好適
である。

【００３０】（１）オブジェクトを構成する面の抽出 この方法では、まず、ファイル装置等から、近似したい
オブジェクトのポリラインデータを取得する（Ｓ１）。
オブジェクトは、しばしば複数のポリラインの組合せで
記述されるので、その場合には、そのオブジェクトを記
述するポリラインデータの集合を取得する。

【００３１】次に、取得した各ポリラインデータから、
そのオブジェクトを構成する面を抽出する（Ｓ２）。よ
り詳しくは、Ｓ２では、ポリラインデータに基づきポリ
ゴン（三角形）同士の接続関係を調べ、同一平面上にお
いて辺同士で接続しているポリゴン同士をまとめて１つ
の「面」を形成する。そして、その面の輪郭となる辺に
対応する頂点を、辺の接続順に配列して閉じた頂点の集
合を形成する。この閉じた頂点の集合をループと呼ぶ。

【００３２】平面的な図形を記述するポリラインでは、
Ｓ２の処理は、ポリラインデータの接続関係情報におい
て符号が正の頂点を順に追跡していくことにより、行う
ことができる。例えば、図９及び図１０の例では、例え
ば接続関係『ａ，ｂ，−ｃ』からスタートし、その接続
関係において頂点を順にたどっていくと、正の頂点ａ，
ｂがこの順で抽出される。そして、ｂの次の頂点ｃの符
号は負なので、頂点ｃの符号が正である接続関係『ｃ，
ｄ，−ａ』に移って正の頂点の抽出を続け、頂点ｃ，ｄ
をこの順に検出する。そして、ｄの次の−ａによりスタ
ートした頂点ａに戻り、これにより長方形ａｂｃｄの輪
郭を表すループ『ａ−ｂ−ｃ−ｄ』が求められる。

【００３３】一方、三次元的な図形を記述するポリライ
ンでは、接続関係情報だけでは面を抽出することができ
ない。平面図形のポリラインでは、接続関係情報におい
て同一の頂点で符号が正になるのは基本的に一つであ
り、負の頂点に対応する正の頂点は基本的に一意に定ま
るので、上述のように接続関係に従って正の頂点を順に
たどって行けばループが求められた。これに対し、三次
元図形のポリラインでは、一般に接続関係情報において
同一の頂点で符号が正になるのが複数出てくる（図１２
参照）。こうなると、接続関係をたどって負の頂点に行
き当たったときに、次に移るべき正の頂点が一意に定ま
らない。このため、三次元図形のポリラインでは、一般
に接続関係のみではループが一意に定まらず、従って平
面図形ポリラインの場合のようには面の抽出ができな
い。そこで、このような場合、接続関係情報と頂点情報
（座標情報）とを組み合わせることにより、面を抽出す
る。すなわち、まず平面図形ポリラインの場合と同様に
頂点の接続関係を順にたどって正の頂点を順に抽出す
る。そして、負の頂点に行き当たったときに次に移行す
べき正の頂点が一意に定まらない場合は、座標情報に基
づき移行先候補の正の各頂点の属するポリゴンの位置情
報を求めることにより、現在の負の頂点の属するポリゴ
ンと同一平面内のポリゴンを特定し、そのポリゴンに属
する候補の正の頂点に移行する。これにより、ポリライ
ンにおいて異なる平面上にあるポリゴンが分離されるの
で、三次元図形を複数の面に分割することができる。例
えば、図１１及び図１２の例で言えば、接続関係『ｂ，
ｃ，−ｄ』を順にたどっていくと正の頂点ｂ，ｃが抽出
できる。ところが、次の頂点ｄの符号は負であり、移行
先候補となる正のｄは２つある。そこで、座標情報を用
いて、各移行先候補『ｄ，ｃ，ｅ』及び『ａ，−ｂ，
ｄ』（これら接続関係は各々ポリゴンを表していること
に留意されたい）のいずれが、移行元『ｂ，ｃ，−ｄ』
のポリゴンと同一平面上にあるかを決定する。これは、
例えば、各移行先候補の頂点のうち、移行元のポリゴン
ｂｃｄと辺を共有しない頂点をもとめ、それら頂点の座
標が移行元のポリゴンｂｃｄの規定する平面上にあるか
を調べればよい。これにより、頂点ａが移行元のポリゴ
ンｂｃｄと同一平面上にあることがわかるので、−ｄか
らは接続関係『ａ，−ｂ，ｄ』のｄに移行すればよいこ
とが分かる。そして、この接続関係から正の頂点ｄ，ａ
がこの順に抽出され、次の負の頂点−ｂによりスタート
接続関係『ｂ，ｃ，−ｄ』に戻ることにより、面の輪郭
を規定するループが完成する。この他、各ポリゴンの法
線ベクトルを求め、同一平面上にあるポリゴンを抽出
し、それらを連結することにより面を抽出しても良い。
このようにして１つの面を表すループが抽出されると、
そのループに用いた接続関係を除いた残りの接続関係に
ついて同様の処理を繰り返せば、三次元図形のポリライ
ンに含まれる全ての面を抽出することができる。

【００３４】このような面の抽出処理を、オブジェクト
を構成する全てのポリラインについて行うことにより、
オブジェクトを構成する全ての面を抽出することができ
る。

【００３５】（２）面のグループ化 次に、Ｓ２で抽出した各面を、エッジ（輪郭線を構成す
る辺）の共有状態に基づきグループ化していく。すなわ
ち、エッジを共有する面同士を連結し、グループにまと
めていく。ここで、本実施形態では、全てのエッジをグ
ループ化に用いるのではなく、所定の規則に従って使用
するエッジを限定する。グループ化に用いるエッジを以
下「注目エッジ」と呼ぶ。

【００３６】（２．１）注目エッジの決定 面のグループ化の第１段階では、注目エッジを決定する
（Ｓ３）。注目エッジの決定は、図２にしめす処理手順
に従って行う。すなわち、まずＳ２で抽出された面（頂
点のループ）の集合から、一つの面を取り出す（Ｓ３
０）。次に、取り出した面が凸型か（すなわち凸多角形
か）を判定する（Ｓ３１）。面が凸型か否かは、例えば
その面の各内角の大きさに基づき判定できる。全ての内
角が１８０°未満ならその面は凸型であり、それ以外な
ら凸型ではない。面が凸型の場合は、その面の全てのエ
ッジを注目エッジとして採用する（Ｓ３２）。面が凸型
でない場合、その面は凹部を有している。１８０°以上
の内角に接するエッジが凹部を構成する。

【００３７】面が凸型でない場合は、次にその面に含ま
れる凹部が１カ所か否かを判定する（Ｓ３３）。凹部が
１カ所の場合は、凹部を構成する各エッジを破棄して、
代わりにその凹部の両端をエッジで結ぶ。そして、これ
により得られた面の全エッジを注目エッジとして採用す
る（Ｓ３４）。そして、Ｓ３３において、面が凹部を２
カ所以上有する場合は、その面からは注目エッジを採用
しない（Ｓ３５）。

【００３８】このようにしてＳ３０で取り出した面につ
いての注目エッジの決定が終わると、残りの面があるか
どうかを調べ（Ｓ３６）、残っていればＳ３０に戻って
同様の処理を繰り返す。

【００３９】以上、注目エッジの決定処理の詳細を説明
した。このように注目エッジを限定することにより、図
６に示すような本体から突起が出ているオブジェクトに
おいて、本体と突起を分離することができる。すなわ
ち、単純な凸多面体においてはすべての面は凸多角形で
ある。立体を構成する面に凹部を含む面が含まれる場合
は、その立体は空間的な凹みか突起を有しており、その
凹部を構成するエッジは、その空間的な凹み又は突起と
その立体の本体部分との境界となっている。したがっ
て、このような凹部の各エッジをなくしその凹部の両端
を新たにエッジで結ぶことにより、本体部分の面と突起
部分の面との境界エッジが次のグループ化処理で使われ
ないので、本体部分と突起部分を分離することができ
る。なお、この場合、凹部の両端をエッジで結びそれを
グループ化の際に用いるので、本体部分の面同士は確実
にグループ化されることになり、グループ化によって得
られる図形が、実際のオブジェクトのうちの対応部分の
形に近くなる。凹部の両端をエッジで結ぶ代わりに、単
に凹部のエッジを注目エッジとして採用しないようにし
てもよい。

【００４０】なお、Ｓ３３で凹部が１つか否かを判定
し、面に凹部が２以上ある場合には、全てのエッジを用
いないようにしたのは、このような場合、その面が複数
のグループ（このグループが形状要素（又はサブオブジ
ェクト）となる。）で共有される可能性があるからであ
る。言い換えれば、このような複数の凹部を持つ面のエ
ッジをグループ化に用いると、得られるグループの形状
が複雑になりやすい。このため、本実施形態では、でき
るだけ単純な要素に分割するという方針に基づき、その
ような面のエッジは全て用いないことにした。このよう
にして複数の凹部を有する面のエッジをグループ化処理
から除外したとしても、その面を構成する各エッジは必
ずその他のいずれかの面のエッジであるので、その面又
はエッジは、他の面（凸型の面あるいは凹部を１つしか
含まない面）のエッジから調べることができるので、得
られたグループにプリミティブを割り当てる際に外観を
損なうような面の欠落が生じることはない。すなわち、
凹部を複数有する面のエッジをすべてグループ化処理か
ら除外したとしても、最悪その面がいずれかのグループ
から欠けるだけのことである。本実施形態ではグループ
の輪郭に基づきそのグループに対してプリミティブ（所
定形状の近似立体）を割り当てるので、グループの１つ
の面が欠けたとしてもグループの輪郭さえ確かならば、
十分に類似したプリミティブを求めることができる。

【００４１】（２．２）グループ化 オブジェクトを構成する全ての面について注目エッジの
決定が完了すると、次にそれら注目エッジの共有状態を
調べ、これに基づき面のグループ化を行う（Ｓ４）。面
のグループ化は、注目エッジを共有している面同士を同
じグループとして関連づけることにより行う。例えば、
面Ａと面Ｂとが注目エッジを共有していれば、それら面
Ａ及びＢを１つのグループにグループ化する。ここで、
さらに面Ｂと面Ｃとが注目エッジを共有していれば、面
Ｃをそのグループに入れ、面Ａ，Ｂ及びＣをグループ化
する。このような処理を繰り返すことにより、注目エッ
ジの共有関係により連結された面のグループが完成す
る。

【００４２】このような注目エッジの共有状態に基づく
グループ化処理により、オブジェクトを複数の面のグル
ープに分割することができる（元々単純な形状のオブジ
ェクトはこのような処理によっても１つのグループとな
るが、本発明の目的からすればこれは当然のことであ
る。）。求められた各グループは、オブジェクトを細分
した形状要素（サブオブジェクト）を表している。本実
施形態によれば、このようなグループ化処理により、オ
ブジェクトをさらに細かいサブオブジェクトに分割する
ことができる。

【００４３】（３）モデル構築 全ての面についてグループ化が完了すると、得られた各
グループをそれぞれ所定形状のプリミティブに置き換え
ることにより、オブジェクトの近似モデルを生成する。

【００４４】本実施形態では、プリミティブへの置換を
行う前に、あるグループの内面を構成する別のグループ
を探し、そのようなグループ（内面を構成するグルー
プ）がもしあれば、プリミティブ置換対象から除外する
（Ｓ５）。すなわち、本実施形態では、穴や凹み等は近
似モデルには表現せず、単純なプリミティブ（直方体や
円柱など）の組合せのみで近似モデルを生成する。Ｓ５
の検出処理は、たとえば各グループに含まれる頂点の座
標情報を利用して行えばよい。

【００４５】内面を構成するグループが除外されると、
いよいよ個々のグループを、予め定めておいたプリミテ
ィブに変換する（Ｓ６）。このステップでは、各グルー
プを、各々そのグループの大きさに対応する大きさを有
するプリミティブに置き換える。プリミティブとして
は、例えば、グループのバウンディングボックス（すな
わちそのグループの全頂点を内包する直方体であって最
小のもの）を採用してもよい。プリミティブの形状は、
特に限定されるものではなく、この他にも円柱など、近
似の程度やモデルのデータ量からみて適切なものを採用
すればよい。

【００４６】このようにして全てのグループを所定形状
のプリミティブに置換することにより、オブジェクトの
近似モデルが完成する。

【００４７】このように本実施形態では、オブジェクト
を面のグループ（すなわちサブオブジェクト）に細分
し、それらサブオブジェクトごとに単純な形状（プリミ
ティブ）を当てはめていくことによりモデルを構成する
ので、従来の如くオブジェクト全体に対して直接単純な
形状を当てはめる場合より、オブジェクトの形状により
近いモデルを得ることができる。

【００４８】［具体例］次に、上記方法を用いた具体例
を用いて説明する。

【００４９】（１）図３に示すオブジェクトについて、
上記方法を用いてそのオブジェクトをさらに細かな形状
要素（サブオブジェクト）に分割する処理の流れを説明
する。図３に示すオブジェクトは、直方体状の本体１０
０に対し、小さいが長さの無視できない四角柱上の突起
１１０が接続されて構成されている。オブジェクトを記
述する場合のポリラインの生成のされ方は、個々のＣＡ
Ｄソフトウエア等により異なるが、ここでは仮に平面の
ポリラインしかないものとする。すなわち、図３のオブ
ジェクトは、各面（例えば面ｉｊｂａや面ｅｆｎｍな
ど）を表すポリラインの集合として記述されている。

【００５０】さて、このような各面を表すポリラインデ
ータが得られると、次にこれらからオブジェクトを構成
する面を抽出する。この例では、平面的なポリラインし
かなく、各ポリラインの情報からそれぞれ面が抽出され
る。例えば、面ａｂｃｄ−ｅｆｇｈは、長方形ａｂｃｄ
に対して長方形ｅｆｇｈの穴が空いた図形であるが、こ
の面は例えば図４に示すように８つのポリゴン（Ａ，Ｂ
〜Ｈ）に分割される。この場合、面ａｂｃｄ−ｅｆｇｈ
を記述するポリラインは、図５に示すようになる。な
お、図５では、頂点情報は省略している。図５におい
て、接続関係情報の各三つ組は、上から順にポリゴンＡ
〜Ｈにそれぞれ対応している。この接続関係情報から、
上述のように正の頂点をたどっていくと、ループａｂｃ
ｄとループｅｆｇｈの２つのループが抽出される。実際
はループｅｆｇｈは面の穴の輪郭を表しているのだが、
本実施形態では、ループａｂｃｄとループｅｆｇｈを全
く対等に扱う。すなわち、ループｅｆｇｈも１つの面と
して扱う。

【００５１】オブジェクトの他の面はすべて長方形であ
り、そのポリラインデータは図９及び図１０の例と同様
なので、前述と同様にして、面を表すループ（ｉｊｂａ
やｅｆｎｍなど）が求められる。このようにしてオブジ
ェクトを構成する各面の情報（すなわち、面を規定する
頂点のループ）が求められる。なお、オブジェクトの定
義情報の中に三次元的なポリラインがあったとしても、
それから既に述べた方法により面を抽出することができ
る。

【００５２】次に、これら各面の注目エッジを決定する
わけであるが、この例では、全ての面（ループ）が長方
形であり、凹部が存在しないので、全ての面の全てのエ
ッジが注目エッジとして採用される。

【００５３】面のグループ化は、これら注目エッジの共
有関係に基づいて次のようにして行われる。例えば、面
ｉｊｂａと面ａｂｃｄとは注目エッジａｂを共有してい
るので１つのグループにグループ化され、さらに面ｂｊ
ｋｃは、面ａｂｃｄと注目エッジｂｃを共有しているの
で、そのグループに加えられる。これを繰り返していく
と、本体１００の各面が１つのグループにグループ化さ
れる。一方、面ｅｆｎｍや面ｅｆｇｈなど突起１１０の
各面は、本体１００の各面と一切エッジを共有していな
いので、突起１１０の各面は、本体１００の各面とは別
個に、１つのグループとしてグループ化される。

【００５４】このようにして、図３に示したオブジェク
トは、本体１００を表すグループと突起１１０を表すグ
ループとの２つに分割される。各グループをそれぞれサ
ブオブジェクトとすれば、オブジェクトの分解がなされ
たことになる。

【００５５】以上説明した図３の例では、オブジェクト
は凸型の面（具体的には長方形）のみから構成されてい
るが、以上の説明により、このようなオブジェクトでも
複数のグループが形成される（すなわち複数のサブオブ
ジェクトに分解される）ことが理解されるであろう。２
つのサブオブジェクトの接合部がその一方のサブオブジ
ェクトの１つの面の内部に完全に含まれてしまう場合
は、図３の例と同様にしてそれらサブオブジェクトを分
離することができる。

【００５６】このように、本実施形態の方法によれば、
オブジェクトを複数の形状要素に分割することができ
る。このようなオブジェクトの要素分割結果は、オブジ
ェクトの形状分析や分類などに応用することもできる。

【００５７】（２）図６に示すオブジェクトについて、
本実施形態の方法を用いたモデル構成処理の流れを説明
する。図６に示すオブジェクトは、円柱の側面から小さ
い円柱が延設された形状（図８）に対応するものであ
り、円柱を八角柱で近似している。このオブジェクトに
おいて、突起１３０と本体１２０の接合部は、本体１２
０の面ｃｄｆｅと面ｅｆｈｇの２つの面にまたがってい
るものとする。このような場合、それら接合部の面ｃｄ
ｆｅには、図７に示すように凹部ｉｊｋｌｍが存在する
（面ｅｆｈｇも同様）。

【００５８】このオブジェクトについても、図３の例の
場合と同様にして、面（ループ）が抽出される。抽出さ
れる面は、面ｃｄｆｅと面ｅｆｈｇを除き、全て凸型
（長方形又は正八角形）である。したがって、それら凸
型の面については、全てのエッジが注目エッジとして抽
出される。一方、面ｃｄｆｅと面ｅｆｈｇについては、
凹部が一つなので、その凹部のエッジを除き、代わりに
凹部の両端を結ぶエッジを注目エッジとして採用する。
たとえば、面ｃｄｆｅでは、凹部ｉｊｋｌｍを構成する
各エッジ（ｉｊやｊｋなど）が除外され、その代わりに
凹部の両端を結ぶエッジｉｍが注目エッジとして採用さ
れる。面ｃｄｆｅの凹部以外の各エッジも、もちろん注
目エッジとして採用される。

【００５９】注目エッジが決定されると、これら注目エ
ッジの共有状態に基づき、面のグループ化を行う。この
例では、本体１２０と突起１３０の接合部である面ｃｄ
ｆｅの凹部ｉｊｋｌｍの各エッジが注目エッジに採用さ
れないので、突起１３０の各面はこの面ｃｄｆｅとはグ
ループ化されない。同様に突起１３０の各面は面ｅｆｈ
ｇともグループ化されない。したがって、注目エッジを
共有する面同士をグループ化していけば、本体１２０の
各面と突起１３０の各面とが別々のグループにグループ
化される。このようにして得られた個々のグループを、
例えばそのグループのバウンディングボックスで置き換
えれば、近似モデルが得られる。グループを置き換える
プリミティブは、円柱など他の形状でもよい。

【００６０】このようにして得られた近似モデルは、オ
ブジェクト全体の形状・サイズから求める近似モデルよ
りも、実際のオブジェクトにより近い形状となる。

【００６１】以上、本発明の好適な実施形態について説
明した。以上説明したように、本実施形態の方法によれ
ば、複雑な形状をしたオブジェクトを、さらに細かい形
状要素（サブオブジェクト）に分解することができると
共に、各サブオブジェクトをプリミティブに置換するこ
とにより、オブジェクトの形状に近い近似モデルを自動
的に生成することができる。また、このようにして得ら
れたモデルは、ＬＯＤ方式による描画処理におけるモデ
ルとして用いることができる。例えば、詳細度の低いモ
デルは、オブジェクト全体のバウンディングボックスに
より生成し、詳細度の高いモデルは本実施形態の手法に
より生成するなどの方法を採れば、ＬＯＤに用いる各詳
細度のモデルを自動生成することも可能である。

【００６２】なお、本実施形態の方法は、コンピュータ
プログラムとして実装可能であり、コンピュータで実行
することができる。

【００６３】以上の例では、オブジェクトの詳細情報が
ポリラインで記述される場合を例示したが、本発明の適
用は、このようなデータ形式に限られるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態におけるオブジェクト近似方法の全
体的な流れを示すフローチャートである。

【図２】 注目エッジの決定処理の詳細な処理の流れの
一例を示すフローチャートである。

【図３】 オブジェクトの具体例の全体形状を示す図で
ある。

【図４】 図３のオブジェクトの１つの面のポリゴン分
割例を示す図である。

【図５】 図４の面に対応するポリラインデータの接続
関係情報の一例を示す図である。

【図６】 別のオブジェクトの具体例の全体形状を示す
図である。

【図７】 図６のオブジェクトにおける凹部を有する面
を示す図である。

【図８】 オブジェクトの一例を示す図である。

【図９】 長方形のポリゴン分割例を示す図である。

【図１０】 図９の形状を表すポリラインデータの内容
の一例を示す図である。

【図１１】 三次元的な面のポリゴン分割例を示す図で
ある。

【図１２】 図１１の三次元的な面を表すポリラインデ
ータの接続関係情報の一例を示す図である。

【符号の説明】

１００，１２０，２００ 本体、１１０，１３０，２１
０ 突起。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−231401（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 15/00 - 17/50

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オブジェクトを多角形表現データで表現
   するコンピュータベースの処理システムにおいて、コン
   ピュータを用いてオブジェクトを複数のサブオブジェク
   トの組として再構成する方法であって、 オブジェクトの多角形表現データに基づきオブジェクト
   を構成する各面を抽出し、 抽出した各面を、それら各面の凸部を構成するエッジの
   みの共有状態に基づきグループ化してサブオブジェクト
   を構成することにより、オブジェクトをより単純な形状
   のサブオブジェクトの組として再構成するオブジェクト
   再構成方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の方法において、面に凹部
   が存在する場合は、その凹部の両端点をエッジで結び、
   前記両端点を結ぶエッジを共有状態の判定のために用い
   ることを特徴とする方法。
3. 【請求項３】 オブジェクトを多角形表現データで表現
   するコンピュータベースの処理システムにおいて、コン
   ピュータを用いてオブジェクトの近似モデルを構成する
   方法であって、 請求項１から請求項２までのいずれかの記載の方法で構
   成された各サブオブジェクトをそれぞれ所定形状の近似
   立体で近似することにより、オブジェクトの近似モデル
   を構成するオブジェクト近似方法。
4. 【請求項４】 オブジェクトの多角形表現データに基づ
   きオブジェクトを構成する各面を抽出し、 抽出した各面を、それら各面の凸部を構成するエッジの
   みの共有状態に基づきグループ化してサブオブジェクト
   を構成することにより、オブジェクトをより単純な形状
   のサブオブジェクトの組として再構成し、 この再構成により得られた各サブオブジェクトをそれぞ
   れ所定形状の近似立体で近似することにより、オブジェ
   クトの近似モデルを構成し、 この構成処理により得られたオブジェクトの近似モデル
   をＬＯＤ（Levels OfDetail）処理における簡易モデル
   として用い、描画処理を行うことを特徴とする空間描画
   方法。
5. 【請求項５】 請求項４記載の方法において、前記オブ
   ジェクトをより単純 な形状のサブオブジェクトの組とし
   て再構成するステップでは、面に凹部が存在する場合
   は、その凹部の両端点をエッジで結び、前記両端点を結
   ぶエッジを共有状態の判定のために用いることを特徴と
   する方法。