JP4558437B2 - 仮想型紙作成プログラム、仮想型紙作成装置、及び仮想型紙作成方法 - Google Patents

Description

本発明は、立体物の型紙を仮想的に作成する技術に関する。

特許文献１には、ユーザからの操作指令に基づいて、仮想３次元空間内に仮想３次元衣服モデルを作成し、作成した仮想３次元衣服モデルを２次元平面に展開し、仮想型紙を作成する画像処理装置が開示されている。

ところで、布は伸ばす方向に応じて伸び率が異なるというような伸び方向に異方性を有しており、布の力学的特性が充分に反映された安定性の高いの衣服を作成するには、人物が衣服を着用したときに、布の糸目方向（一般的には縦糸方向）が重力方向に沿うように衣服を作成しなければならない。そのため、アパレル業界では、型紙に対して糸目方向を指定するための地の目線（基準線）を設定し、設定した地の目線の方向に布の糸目方向が合うように布を裁断し、衣服が作成されている。また、牛等の動物の皮を用いて靴等の立体物を作成する場合、皮も布同様に異方性を有しており、伸び率が低い皮の背骨方向が重力方向に沿うように立体物を作成しなければならないことから、布の場合と同様に型紙に対して背骨方向を指定するための基準線が設定される。
特開２００４−７０５１９号公報

しかしながら、特許文献１の手法では、仮想３次元衣服モデルの表面にポリゴンメッシュを設定し、ポリゴンメッシュの歪みが最小となるように、仮想３次元衣服モデルが２次元平面に展開されているに留まり、基準線を考慮した展開がなされていない。そのため、展開後の仮想型紙に対して基準線を設定する作業が必要となる。

また、仮想型紙及び実際の型紙は平面的であるため、型紙によって裁断された布が、縫製後、重力方向に対してどのような位置関係を有しているか、或いは衣服全体に対してどのような位置関係を有しているかを、型紙から速やかに予測することは困難であり、基準線を設定することは容易ではなかった。

本発明の目的は、仮想立体物モデルに対して直接的に基準線を設定しうる仮想型紙作成プログラム、仮想型紙作成装置、及び仮想型紙作成方法を提供することである。

本発明にかかる仮想型紙作成プログラムは、伸び特性に異方性を有する材料を用いて形成される立体物の型紙を仮想的に作成する仮想型紙作成プログラムであって、前記立体物の３次元データを取得し、仮想３次元空間内に仮想立体物モデルを生成する立体物モデル生成手段、前記仮想立体物モデルの表面に型紙の輪郭線を設定し、前記仮想立体物モデルの表面を複数の領域に区画する輪郭線設定手段、ユーザの操作指令に基づいて、前記輪郭線設定手段によって区画された１の領域に対し、基準線を設定する基準線設定手段、前記基準線が直線状となるように、前記仮想立体物モデルを前記領域毎に２次元空間に展開し、仮想型紙を生成する展開手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする。

また、上記構成において、前記展開手段は、各領域にポリゴンメッシュを設定するメッシュ設定手段と、地の目線と交差する複数のポリゴンを初期ポリゴン列として型紙領域に設定されたポリゴンメッシュから抽出し、抽出した初期ポリゴン列の地の目線が直線となるように前記初期ポリゴン列を２次元平面へ展開する第１のポリゴン列展開手段と、前記処理が終了したポリゴン列に隣接するポリゴン列を抽出し、抽出したポリゴン列を２次元平面へ展開する処理を繰り返し実行することにより型紙領域を２次元平面に展開する第２のポリゴン列展開手段とを備えることが好ましい。

また、上記構成において、前記基準線設定手段は、１の領域の表面において交差する２本の基準線を設定し、前記展開手段は、２本の基準線が直交し、かつ、直線状となるように、当該領域を２次元空間に展開することが好ましい。

また、上記構成において、前記基準線設定手段は、ユーザによって指定された前記仮想立体物モデルの１の領域内の一点を通り、かつ、前記仮想３次元空間内に予め設定された重力方向に沿うように、当該領域の表面に前記基準線を設定することが好ましい。

また、上記構成において、前記基準線設定手段は、ユーザによって指定された前記仮想立体物モデルの１の領域内の２点を結ぶように、当該領域の表面に前記基準線を設定することが好ましい。

また、上記構成において、前記基準線設定手段は、前記展開手段により直線状に展開される一辺の輪郭線に対し、前記仮想立体物モデルの表面において平行に前記基準線を設定することが好ましい。

また、上記構成において、前記立体物は、伸び特性に異方性を有する材料からなるものであってもよい。

本発明にかかる仮想型紙作成装置は、立体物の型紙を仮想的に作成する仮想型紙作成装置であって、前記立体物の３次元データを取得し、仮想３次元空間内に、仮想立体物モデルを生成する立体物モデル生成手段と、前記仮想立体物モデルの表面に型紙の輪郭線を設定し、前記仮想立体物モデルの表面を複数の領域に区画する輪郭線設定手段と、ユーザの操作指令に基づいて、前記輪郭線設定手段によって区画された１の領域に対し、前記仮想立体物モデルの表面において基準線を設定する基準線設定手段と、前記基準線が直線状となるように、前記立体物モデルを区画された領域毎に２次元空間に展開し、仮想型紙を生成する展開手段とを備えることを特徴とする。

本発明にかかる仮想型紙作成方法は、コンピュータが、立体物の型紙を仮想的に作成する仮想型紙作成方法であって、前記コンピュータは、立体物モデル生成手段、輪郭線設定手段、基準線設定手段、及び展開手段を備え、前記立体物モデル生成手段が、前記立体物の３次元データを取得し、仮想３次元空間内に、仮想立体物モデルを生成するステップと、前記輪郭線設定手段が、前記仮想立体物モデルの表面に型紙の輪郭線を設定し、前記仮想立体物モデルの表面を複数の領域に区画するステップ、前記基準線設定手段が、ユーザの操作指令に基づいて、前記輪郭線設定手段によって区画された１の領域に対し、前記仮想立体物モデルの表面において基準線を設定するステップと、前記展開手段が、前記基準線が直線状となるように、前記立体物モデルを区画された領域毎に２次元空間に展開し、仮想型紙を生成するステップとを備えることを特徴とする。

請求項１、８、９記載の発明によれば、立体物の３次元データが取得され、仮想３次元空間内に、仮想立体物モデルが生成され、当該仮想立体物モデルの表面に輪郭線が設定され、輪郭線により区画された複数の領域の１の領域（仮想３次元立体物の表面における複数の領域のうち任意の１の領域）の表面に対し、ユーザからの操作指令に基づき、基準線が設定され、設定された基準線が直線となるように、各領域が２次元平面へ展開され、仮想型紙が作成される。したがって、ユーザは、３次元空間内において作成された仮想立体物モデルに対して直接的に基準線を設定することができる。その結果、ユーザは、仮想立体物モデル全体に対する仮想型紙の位置等を把握しながら基準線を設定することが可能となり、基準線を容易に設定することができる。

請求項２記載の発明によれば、各領域に対してポリゴンメッシュが設定され、設定されたポリゴンメッシュを構成するポリゴンのうち、基準線と交差するポリゴンからなる初期ポリゴン列が抽出され、基準線が直線となるように初期ポリゴン列が２次元平面に展開される。初期ポリゴン列の２次元平面への展開処理が終了すると、引き続き初期ポリゴン列に隣接するポリゴン列が２次元平面へ展開され、当該ポリゴン列が２次元平面へ展開されると、当該ポリゴン列に隣接するポリゴン列が２次元平面へと展開されるというようにして、ポリゴン列を１単位として、２次元平面への展開処理が実行されているため、基準線が直線状となるようにポリゴンメッシュを２次元平面に展開しても、ポリゴンメッシュを無理なく展開することができる。

請求項３記載の発明によれば、１の領域の表面に２本の基準線を設定すると、両基準線が直交し、かつ、直線状となるように、仮想型紙が作成されるため、ユーザは仮想立体物モデルの表面に２本の基準線を設定するという簡便な操作を行うだけで、例えば布の場合であれば縦糸及び横糸の各々に対応する２本の基準線が設定された仮想型紙を得ることができる。

請求項４記載の発明によれば、ユーザは仮想立体物モデルの表面の一点を指定すると、当該一点を通り、かつ、重力方向に沿うように、当該一点を含む領域内に基準線が自動的に設定されるため、ユーザは一点を指定するという簡便な操作を行うことにより、重力方向が加味された基準線を有する仮想型紙を得ることができる。

請求項５記載の発明によれば、ユーザは、１の領域に２点を指定するという簡便な操作を行うことにより任意の方向に基準線を設定することができる。

請求項６記載の発明によれば、ユーザは、領域内の１点を指定するだけで、直線状に展開される輪郭線に対して平行な基準線を領域の表面に設定することができる。

請求項７記載の発明によれば、伸び特性に異方性を有する材料（例えば、布、皮）からなる立体物の仮想型紙に対しても容易に基準線を設定することができ、前記材料の伸び率が低い方向（例えば材料が布の場合は縦糸方向）に対して基準線を設定することにより、安定性の高い立体物を作成することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の最良の実施の形態を説明する。図１は、本実施形態による仮想型紙作成装置のブロック構成図を示している。本仮想型紙作成装置は、仮想型紙作成プログラムがインストールされた、パーソナルコンピュータから構成され、操作部１、プログラム実行部２、及び表示部３を備えている。

操作部１は、キーボード、マウス等の入力装置から構成され、ユーザからの操作指令を受け付ける。プログラム実行部２は、ＣＰＵ等から構成され、ＣＰＵが図略のハードディスクに記憶された仮想型紙作成プログラムを実行することにより、衣服モデル生成部２１、切込線設定部２２、地の目線設定部２３、展開部２４、及び表示制御部２５として機能する。

衣服モデル生成部２１は、操作部１により受け付けられたユーザからの操作指令に従って、特開２００４−７０５１９号公報に記載された手法を用い、仮想３次元空間内に仮想衣服モデルを生成する。具体的には、仮想３次元空間内に予め作成された仮想人体モデルの胸の頂点や肩甲骨の頂点等の突出点のうち、ユーザにより指定された突出点（例えば胸の頂点）を通り、かつ、仮想人体モデルの表面に沿うようなライン（例えばバストライン）を形成する。

そして、ユーザの操作指令に従って、形成したラインを所定方向にスライドさせ、これにより形成されるラインの軌跡を仮想衣服モデルの一部の構成面とする。なお、スライドすることで形成された軌跡が仮想人体モデルと交差して仮想人体モデルにめり込んだ場合は、めり込んだ軌跡の部分が仮想人体モデルの表面形状に沿うように変形する。このような処理を繰り返し実行することで、衣服モデル生成部２１は、スカート、ブラウス、シャツ等の仮想衣服モデルを生成する。

切込線設定部２２は、ユーザからの操作指令にしたがって、衣服モデル生成部２１により生成された仮想衣服モデルに切込線を設定し、仮想衣服モデルの表面を複数の領域の区画する。なお、仮想型紙は、この領域毎に生成されるため、以下、区画された領域を型紙領域と称する。

地の目線設定部２３は、ユーザからの操作指令にしたがって、型紙領域の表面に地の目線を設定する。地の目線は、型紙に対して布の糸目方向を指定するための直線であり、通常、布の縦糸方向を指定するため、或いは縦糸及び横糸の両方向を指定するために用いられる。本実施形態では、地の目線を布の縦糸方向に設定するものとする。なお、地の目線設定部２３は、以下に示す第１〜第３の方式のうち、ユーザにより選択されたいずれかの方式に従って地の目線を設定する。

第１の方式は、ユーザによって操作部１を介して指定された型紙領域上の任意の１点を通り、かつ、仮想３次元空間に予め設定された重力方向に沿うように、型紙領域の表面に１本の地の目線を設定する方式である。第２の方式は、ユーザによって操作部１を介して指定された型紙領域の任意の２点を結ぶ線を地の目線として設定する方式である。

第３の方式は、ユーザによって操作部１を介して指定された型紙領域の任意の１点を通り、かつ、直線状に展開される型紙領域の輪郭線に対して平行に型紙領域の表面に地の目線を設定する方式である。第３の方式において、直線状に展開される輪郭線が２本以上存在する場合は、ユーザにより指定された１点に対して最短距離にある輪郭線が地の目線として設定される。

展開部２４は、ポリゴンメッシュ設定部２４１、初期ポリゴン列展開部２４２、及びポリゴン列展開部２４３を備え、衣服モデル生成部２１により生成された仮想衣服モデルを構成する各型紙領域を２次元平面に展開し、仮想型紙を生成する。

ポリゴンメッシュ設定部２４１は、各型紙領域の表面に対して、複数のポリゴン（例えば、三角形又は四角形）からなるポリゴンメッシュを設定する。

初期ポリゴン列展開部２４２は、ポリゴンメッシュ設定部２４１により設定されたポリゴンメッシュから、地の目線設定部２３により設定された地の目線と交差するポリゴン列を初期ポリゴン列として抽出し、抽出した初期ポリゴン列を構成する各ポリゴンの形状及び面積が維持され、かつ、地の目線が直線となるように、初期ポリゴン列を２次元平面に展開する。

ポリゴン列展開部２４３は、２次元平面への展開が終了した、ポリゴン列（初期ポリゴン列を含む）に隣接するポリゴン列を、公知のマススプリングモデルを用いた平面展開手法により２次元平面に展開する。これにより、ポリゴン列は、ポリゴンの各辺の長さが維持されるように、２次元平面に展開される。以後、ポリゴン列展開部２４３は、型紙領域内の全ポリゴンが２次元平面に展開されるまで、ポリゴン列の抽出及び展開を繰り返し実行し、型紙領域を２次元平面に展開する。なお、マススプリングモデルを用いた平面展開手法は、本発明者達によって発表された公知文献１「題名:Flattening triangulated surfaces using mass-spring model 著者:JItuo Li,Dongliang Zhang,Guodong Lu,Yanying Peng,Xing Wen,Yoshiyuki Sakaguti 雑誌名:International journal of advanced manufacturing technology Publisher:springer-verlag London limited」にその詳細が記載されている。

表示制御部２５は、衣服モデル生成部２１により生成された仮想衣服モデル、及び展開部２４により生成された仮想型紙等を表示部３に表示させる。

本実施形態では、衣服モデル生成部２１が立体物モデル生成手段に相当し、切込線設定部２２が輪郭線設定手段に相当し、地の目線設定部２３が基準線設定手段に相当し、展開部２４が展開手段に相当し、初期ポリゴン展開部２４２が、第１のポリゴン列展開手段に相当し、ポリゴン列展開部２４３が第２のポリゴン列展開手段に相当し、地の目線が基準線に該当する。

図２は、本仮想型紙生成装置の処理を示すフローチャートである。なお、本フローチャートを実行する以前に、衣服モデル生成部２１により予め仮想衣服モデルが生成されているものとする。まず、ステップＳ１において、操作部１が、型紙領域に対して地の目線を設定するユーザからの操作指令を受け付けた場合（Ｓ１でＹＥＳ）、地の目線設定部２３は、前記第１〜第３の方式のうちいずれかの方式により型紙領域の表面に地の目線を設定する（Ｓ２）。なお、地の目線設定部２３は、ユーザよって選択された、第１〜第３の方式のうち、いずれの方式を用いて地の目線を設定する。

図３は、ユーザが地の目線を設定する際に、表示制御部２５が表示部３に表示する画像を示した図面である。図３に示す画像は、仮想人体モデルＭが表示された右側のエリアと、第１〜第３の方式を選択するための左側のエリアとから構成される。左側のエリアには、「重力方向」、「任意の方向」、及び「デザイン線の方向」との文言が表示され、各文言の左側にはチェックボックスＣ１〜Ｃ３が表示されている。また、右側のエリアには、仮想人体モデルＭ及び型紙領域Ｒが表示されている。右側のエリアにおいてＧの記号が付された矢印は、仮想３次元空間内において予め定められた重力方向を示す重力ベクトルである。

ユーザは、操作部１を操作してチェックボックスＣ１にチェックマークＣＭを付すことにより第１の方式を選択し、チェックボックスＣ２にチェックマークＣＭを付すことにより第２の方式を選択し、チェックボックスＣ３にチェックマークＣＭを付すことにより第３の方式を選択する。

第１の方式が選択されている場合、地の目線設定部２３は、ユーザにより指定された型紙領域Ｒの１点である点Ｐ１及び重力ベクトルＧを含む平面と型紙領域Ｒとの交線を求め、求めた交線を地の目線Ｌｇとして設定する。なお、地の目線Ｌｇは型紙領域Ｒの全域に亘って設定されるが、図３の例では、一部の地の目線Ｌｇのみが表示されている。

第２の方式が選択されている場合、地の目線設定部２３は、ユーザにより指定された型紙領域Ｒの表面の２点である点Ｐ１及び点Ｐ２を通る平面と、型紙領域Ｒとの交線を求め、求めた交線を地の目線Ｌｇとして設定する。

第３の方式が選択されている場合、地の目線設定部２３は、ユーザにより指定された型紙領域Ｒ表面の１点である点Ｐ１に対して最短距離に位置し、かつ、直線状に展開される輪郭線ＥＬに対して平行な線を地の目線Ｌｇとして設定する。なお、２次元平面に対し直線状に展開される輪郭線は、予めユーザによって指定されている。

図２に示すステップＳ３において、表示制御部２５は、地の目線設定部２３により設定された地の目線Ｌｇを型紙領域Ｒの表面に表示させる。ステップＳ４において、ポリゴンメッシュ設定部２４１は、型紙領域Ｒに対して複数の三角形のポリゴンからなるポリゴンメッシュを設定する。ステップＳ５において、初期ポリゴン列展開部２４２は、型紙領域Ｒ内に設定されたポリゴンメッシュから、地の目線Ｌｇと交差する複数のポリゴンを初期ポリゴン列ＰＬ１として抽出する。図４は、初期ポリゴン列ＰＬ１を示した図面である。図４において、地の目線Ｌｇと交差する太線で示された複数のポリゴンが初期ポリゴン列ＰＬ１である。

ステップＳ６において、初期ポリゴン列展開部２４２は、初期ポリゴン列ＰＬ１に交差する地の目線Ｌｇが直線状となるように、初期ポリゴン列ＰＬ１を２次元平面に展開する。図５は、地の目線が直線状となるように初期ポリゴン列ＰＬ１を２次元平面に展開する処理を説明する図面であり、（ａ）は展開前の初期ポリゴン列ＰＬ１の一部を示し（ｂ）は展開後の初期ポリゴン列ＰＬ１の一部を示している。

この処理は、第１〜第３ステップの３つの処理から構成される。

第１ステップでは、地の目線ＬｇとポリゴンＰＧｉとによって区画される線分Ｐ_jＰ_j+1上に、ポリゴンＰＧｉの頂点Ｖｉに対して距離が最短となる点Ｖｉ'を設定した後、以下に示す式（１）〜式（４）に示すｒｉ、ｓｉ、Ｄｉ及びｄｉを算出する。

式（１）に示すｒｉは、線分Ｐ_jＰ_j+1に対する線分Ｐ_jＶｉ'の比率に、ｓｉを乗じることにより得られ、式（１）に示すｓｉは式（２）により規定される。式（２）に示すｓｉは、Ｐ_jＶｉ'ベクトルとＰ_jＰ_j+1ベクトルとの内積が正の場合、ｓｉ＝１となり、Ｐ_jＶｉ'ベクトルとＰ_jＰ_j+1ベクトルとの内積が負の場合、ｓｉ＝−１となる。

図５（ａ）に示すように、Ｐ_jＶｉ'ベクトルとＰ_jＰ_j+1ベクトルとのなす角度θが９０度未満の場合、両ベクトルの内積は正の値をとる。この場合、点Ｖｉ'は線分Ｐ_jＰ_j+1の内分点となるため、ｓｉ＝１としている。一方、図６に示すように、角度θが９０度よりも大きい場合、内積は負の値をとる。この場合、点Ｖｉ'は線分Ｐ_jＰ_j+1の外分点となるため、ｓｉ＝−１としている。

式（３）に示すＤｉはＶｉ'Ｖｉベクトルの大きさを示す。式（４）に示すｄｉは、頂点ＶｉがＰ_jＰ_j+1ベクトルの右側に位置する場合、ｄｉ＝１となり、頂点ＶｉがＰ_jＰ_j+1ベクトルの左側に位置する場合、ｄｉ＝−１となる。

第２のステップでは、点Ｐ_j+1に対応する２次元平面上の点ｐ_j+1と点Ｐ_jに対応する２次元平面上の点ｐ_jとによる線分ｐ_jｐ_j+1の方向が、展開済みの線分ｐ_j-1ｐ_jの方向と同一となり、かつ、線分Ｐ_jＰ_j+1の大きさと線分ｐ_jｐ_j+1との大きさが等しくなるように点ｐ_j+1の座標を決定する。

第３のステップでは、式（５）の演算を実行し、頂点Ｖｉに対する２次元平面上の位置を決定する。

式（５）に示すｖｉは頂点Ｖｉに対応する２次元平面上の点であり、ｐ_jは点Ｐ_jに対応する２次元平面上の点であり、ｐ_j+1−ｐ_jはｐ_jｐ_j+1ベクトルを示し、ｔｉベクトルは式（６）により示される。式（６）に示すｔｉ．ｘはｔｉベクトルのｘ成分を示し、ｔｉ．ｙはｔｉベクトルのｙ成分を示し、（ｐ_jｐ_j+1）．ｘはｐ_jｐ_j+1ベクトルのｘ成分を示し、（ｐ_jｐ_j+1）．ｙは、ｐ_jｐ_j+1のｙ成分を示している。式（６）に示すように、ｔｉベクトルは、ｘ成分がｐ_jｐ_j+1ベクトルのｙ成分の値に等しく、ｙ成分がｐ_jｐ_j+1ベクトルのｘ成分にマイナス１を乗じた値に等しい。すなわち、ｔｉベクトルは、ｐ_jｐ_j+1ベクトルに対し、垂直、かつ、大きさが等しいベクトルである。

式（５）に示すｒｉ（ｐ_j+1−ｐ_j）により頂点ｖｉ'の位置が決定されるが、ｒｉは式（１）の関係を有し、かつ、線分Ｐ_jＰ_j+1の大きさは線分ｐ_jｐ_j+1の大きさに等しいため、結局、線分ｐ_jｖｉ'の大きさは線分Ｐ_jＶｉ'の大きさと等しくなる。また、式（６）に示すｄｉ・Ｄｉ・ｔｉにより、頂点ｖｉの位置が決定される。

初期ポリゴン列展開部２４２は、初期ポリゴン列ＰＬ１を構成する各ポリゴンに対し、上記第１〜第３のステップの処理を、初期ポリゴン列ＰＬ１の一端のポリゴンＰＧ１から他端のポリゴンＰＧＮまで順番に実行し、初期ポリゴン列ＰＬ１を２次元平面に展開する。これにより、初期ポリゴン列ＰＬ１は、地の目線Ｌｇが直線となり、かつ、各ポリゴンの面積、及び形状が維持されるように２次元平面へと展開される。また、最初に地の目線と交差するポリゴン列が２次元平面へと展開されているため、地の目線を正確に直線状に展開することが可能となる。

図２に示すステップＳ７において、ポリゴン列展開部２４３は、展開が終了したポリゴン列ＰＬｉ（ｉはポリゴン列の抽出順序を示す正数）に隣接するポリゴン列ＰＬｉ＋１を、型紙領域Ｒから抽出する。図７は、ポリゴン列が抽出される様子を説明するための図面である。（ａ）及び（ｂ）に示すように、ポリゴン列展開部２４３は、初期ポリゴン列ＰＬ１に対して右隣に隣接するポリゴン列ＰＬ２を抽出し、抽出したポリゴン列ＰＬ２を２次元平面に展開する。次に、ポリゴン列ＰＬ１の左隣に隣接するポリゴンＰＬ３を抽出し、抽出したポリゴン列ＰＬ３を２次元平面へ展開する。以後、ポリゴン列ＰＬ４、ＰＬ５、ＰＬ６の順番で、型紙領域Ｒからポリゴン列を順次抽出していく。すなわち、型紙領域Ｒは、初期ポリゴン列ＰＬ１を中心として左右に広がるように２次元平面へと展開される。

なお、上記ポリゴン列の抽出順は一例にすぎず、初期ポリゴン列ＰＬ１の次に、左隣に隣接するポリゴン列ＰＬ３を抽出し、次に初期ポリゴン列ＰＬ１右隣に隣接するポリゴン列ＰＬ２を抽出するというような順番で、型紙領域Ｒからポリゴン列を順次抽出してもよい。

また、初期ポリゴン列ＰＬ１が型紙領域Ｒの左端のポリゴン列である場合、各ポリゴン列は、型紙領域Ｒにおいて右方向に広がるように順次抽出されていき、初期ポリゴン列ＰＬ１が型紙領域Ｒの右端のポリゴン列である場合、各ポリゴン列は、型紙領域Ｒにおいて左方向に広がるように順次抽出されていく。

図２に示すステップＳ８において、ポリゴン列展開部２４３は、抽出したポリゴン列ＰＬｉをマススプリングモデルを用いた展開手法により、２次元平面に展開する。図８は、展開処理を説明する図面であり、（ａ）は展開前のポリゴンを示し、（ｂ）は展開後のポリゴンを示している。

図８に示すＶ１、Ｖ２、Ｖ３は、既に２次元平面へ展開されたポリゴンの頂点を示し、頂点Ｖ１〜Ｖ３を通る直線を境界線ＥＬと呼ぶ。ａ１、ａ２、ａ３は、それぞれ、展開前のポリゴンＰＧ１〜ＰＧ３の頂点Ｖ２における角度を示している。ｂ１，ｂ２，ｂ３は、それぞれ、展開後のポリゴンＰＧ１〜ＰＧ３の頂点Ｖ２における角度を示している。展開部２４は、ａ１／ｂ１＝ａ２／ｂ２＝ａ３／ｂ３となるように頂点Ｐ１及びＰ２の２次元平面の位置を決定し、ポリゴンＰＧ１〜ＰＧ３を２次元平面へ展開する。

図９は、ポリゴン列の展開処理の詳細を説明する図面である。図９に示すように、頂点Ｐ１は、境界線ＥＬ上の頂点のうち、２個の頂点Ｖ１，Ｖ２と繋がっているため、辺ｅ１，ｅ２の長さを維持するように位置が決定される。ここで、Ａｎｇ１（Ａｎｇ１＝∠Ｐ₁Ｖ₁Ｖ₂＋∠Ｐ₁Ｖ₂Ｖ₁）が１８０度に近い場合、辺ｅ１，ｅ２は非常に長くなる。また、Ａｎｇ１が１８０度より大きい場合、ポリゴン同士のオーバーラップが発生する。そこで、オーバーラップを防止するために、ポリゴン列展開部２４３は、Ａｎｇ１が小さくなるように、Ｐ１の位置を決定する。

頂点Ｐ２は、境界線ＥＬ上の頂点のうち、１個の頂点Ｖ２のみと繋がっている。このような頂点に対して、ポリゴン列展開部２４３は、辺ｅ３の長さを維持するように、頂点の位置を決定する。頂点Ｐ３は、境界線ＥＬの頂点のうち、３個の頂点と繋がっている。このような頂点に対し、ポリゴン列展開部２４３は、一端の辺ｅ４と他端の辺ｅ６の長さが維持されるように、頂点の位置を決定する。∠Ｖ₂Ｐ₃Ｖ₄が０度に近い場合、辺ｅ４，ｅ６の長さが非常に長くなるため、ポリゴン列展開部２４３は、ポリゴンＰＧ１，ＰＧ２を除去する。

なお、頂点Ｐ１及びＰ２がユーザにより、直線、かつ、地の目線Ｌｇと平行に２次元平面へ展開されるように指定された輪郭線上の頂点である場合は、展開部２４は、ａ１／ｂ１＝ａ２／ｂ２＝ａ３／ｂ３を満たし、かつ、頂点Ｐ１及びＰ２を結ぶ線分が、地の目線Ｌｇに対して平行となるように頂点Ｐ１及びＰ２の２次元平面の位置を決定し、ポリゴンＰＧ１〜ＰＧ３を２次元平面へ展開する。

ステップＳ９において、ポリゴン列展開部２４３は、展開したポリゴン列ＰＬｉに対してマススプリングモデルを適用し、ポリゴン列ＰＬｉの歪みが緩和されるように、ポリゴン列ＰＬｉの各頂点の位置を移動させるローカル緩和処理を実行する。

図１０は、マススプリングモデルを示した図面である。マススプリングモデルは、ポリゴンの各頂点Ｐ１〜Ｐ６を質点とし、質点を直接繋ぐ辺上に設定されたテンションスプリングＴＳと、隣接する２個のポリゴンによって共有される辺と交差するように、両ポリゴンの質点間に設定されたクロススプリングＣＳとから構成される。テンションスプリングＴＳは、布内部で生じる応力を表す。クロススプリングＣＳは、ポリゴンメッシュが過度に延びてしまうことを防止する。

マススプリングにおいて、質点Ｐ_i，Ｐ_jを繋ぐバネ（テンションスプリングＴＳ、或いはクロススプリングＣＳ）により、両質点に作用する力は、式（７）によって表される。

式（７）に示すｋ_i,jは質点間のバネ係数を示し、Ｉ_i,jは、バネのベクトルを示し、ｌ⁰ _i,jはバネの初期長を示し、ｘ_i、ｘ_jは質点Ｐ_i、Ｐ_jの位置を示す。テンションスプリングＴＳの初期長ｌ⁰ _i,jは、３次元空間における対応する辺の長さに等しく、バネ係数ｋ_i,jは、初期長ｌ⁰ _i,j辺の長さに応じて決定される。クロススプリングＣＳの初期長ｌ⁰ _i,jは、２次元平面へ展開された対応する２つのポリゴンの頂点間の長さに等しい。

ポリゴン列展開部２４３は、ローカル緩和処理を実行するにあたり、ポリゴンメッシュの歪みをより緩和させるために、オーバーラップの発生により除去されたポリゴンに対して損失力を作用させ、ポリゴン列ＰＬｉの歪みを緩和させる。図１１及び図１２は、損失力を説明する図面である。両図とも、（ａ）は展開前のポリゴン列ＰＬｉを示し、（ｂ）は展開後のポリゴン列ＰＬｉを示し、（ｃ）は質点に作用する損失力を示す図面である。また、Ｐ，Ｐ１〜Ｐ４は展開前の頂点を示し、Ｖ１〜Ｖ４は展開済みの頂点を示している。

図１１（ｂ）では、ポリゴンＰＧ１にオーバーラップが発生している。このポリゴンＰＧ１は、３個の頂点のうち１個の頂点Ｖ３が、境界線ＥＬ上に存在している。このようなポリゴンＰＧ１対しては、ポリゴン列展開部２４３は、（ｃ）に示すように除去対象となるポリゴンＰＧ１の３個の頂点のうち、境界線ＥＬ上に存在しない２個の頂点Ｐ２，Ｐ３の各々に対し、両頂点を結ぶ直線上に両頂点が引き合う方向に損失力Ｆｐを設定する。

図１２（ｂ）では、ポリゴンＰＧ２にオーバーラップが発生している。このポリゴンＰＧ２は、３個の頂点のうち２個の頂点Ｖ１，Ｖ２が、境界線ＥＬ上に存在している。このようなポリゴンＰＧ２に対しては、ポリゴン列展開部２４３は、（ｃ）に示すように境界線ＥＬ上にない１個の頂点Ｐに対して、頂点Ｖ１，Ｖ２を結ぶ境界線ＥＬに対して垂直方向に損失力Ｆｐを設定する。なお、損失力の値については公知文献１に記載されている。

ステップＳ１０において、緩和処理がされた直後のポリゴン列ＰＬｉと既に展開処理がなされているポリゴン列ＰＬ１〜ＰＬｉ−１とで構成されるポリゴンメッシュ全体に対してマススプリングモデルを適用し、当該ポリゴンメッシュ全体の歪みが緩和されるように、ポリゴンの各頂点を移動させる処理（グローバル緩和処理）を実行する。ここで、各頂点が移動する結果、オーバーラップするポリゴンが発生することもある。この場合、ポリゴン列展開部２４３は、オーバーラップを修正する処理を適宜実行する。図１３は、グローバル緩和処理により発生したオーバーラップを示した図面であり、（ａ）はグローバル緩和処理前のポリゴンメッシュを示し、（ｂ）はグローバル緩和処理後のポリゴンメッシュを示し、（ｃ）はオーバーラップの修正後のポリゴンメッシュを示している。

（ｂ）に示すように、グローバル緩和処理により、頂点Ｐが頂点Ｐ１〜Ｐ６により取り囲まれるポリゴンの外部に移動され、頂点Ｐ，Ｐ５，Ｐ６からなるポリゴンがオーバーラップしている。この場合、ポリゴン列展開部２４３は、頂点Ｐが頂点Ｐ１〜Ｐ６により取り囲まれるポリゴン内部に位置するように頂点Ｐの移動量を小さくし（例えば、１／２）、オーバーラップの発生を防止している（（ｃ）参照）。

ステップＳ１１において、全てのポリゴンの２次元平面への展開が終了している場合（Ｓ１１でＹＥＳ）、処理が終了され、全てのポリゴンの２次元平面への展開が終了していない場合は（Ｓ１１でＮＯ）処理がステップＳ７に戻され、展開済みのポリゴン列に隣接するポリゴン列が抽出され、ステップＳ８以降の処理が実行される。

なお、本仮想型紙作成装置は、型紙領域Ｒに縦糸及び横糸方向を指定するための２本の地の目線を設定し、この２本の地の目線が直交するように、型紙領域Ｒを２次元平面に展開させることも可能である。この場合、地の目線設定部２３は、ステップＳ２において、ユーザからの操作指令に従って、第１〜第３の方式のうちいずれかの方式により型紙領域Ｒの表面に１本の目の地の目線を設定した後、ユーザからの操作指令に従って、第２の方式を用いて２本目の地の目線を設定する。

初期ポリゴン列展開部２４２は、ステップＳ５において、２本の地の目線の各々と交差するポリゴン列を抽出し、２本の地の目線が直交し、かつ、直線となるように両ポリゴン列を２次元平面へ展開する。

この場合、初期ポリゴン列展開部２４２は、ステップＳ７において、ポリゴン列を図１４に示すように抽出していく。図１４は、２本の地の目線が設定された場合に、ポリゴン列が型紙領域Ｒから抽出されていく様子を示した図面である。図１４に示すように、十文字状の初期ポリゴン列ＰＬ１，ＰＬ１に対する展開処理が終了すると、続いて、初期ポリゴン列ＰＬ１，ＰＬ１によって区画される４つの領域から、初期ポリゴン列ＰＬ１に隣接するポリゴン列ＰＬ２〜ＰＬ５が順番に抽出され、各々に対してステップＳ８〜Ｓ１１の処理が実行されると、続いて、ポリゴン列ＰＬ２〜ＰＬ５の各々に隣接するポリゴン列ＰＬ６〜ＰＬ９が抽出される。このように、２本の地の目線が設定された場合、ポリゴン列は、初期ポリゴン列ＰＬ１によって区画される４つの領域において、斜め外側に向かうように順次抽出されていく。

次に、本仮想型紙作成装置の計算結果を示す。図１５は、本仮想型紙作成装置によって作成された仮想型紙を示す図面であり、（ａ）は仮想人体モデルＭ上に作成された３次元の仮想衣服モデルの型紙領域Ｒを示し、（ｂ）は地の目線を加味しない従来の手法により生成された仮想型紙を示し、（ｃ）は本仮想型紙作成装置により生成された仮想型紙を示している。（ａ）に示すように、型紙領域Ｒの表面には２本の地の目線Ｌｇ１，Ｌｇ２が設定されている。ここで、地の目線Ｌｇ１は第３の方式により設定されており、型紙領域Ｒの直線状に展開される輪郭線ＥＬと型紙領域Ｒの表面において平行に設定されている。また、地の目線Ｌｇ２は、第２の方式により設定されており、型紙領域Ｒの表面の２点を結ぶ線となっている。

（ａ）に示す型紙領域Ｒを地の目線Ｌｇ１，Ｌｇ２を考慮せずに２次元平面へ展開すると、（ｂ）に示すように、生成された仮想型紙の地の目線Ｌｇ１，Ｌｇ２は、共に湾曲し、直線状の地の目線が得られないことが分かる。一方、（ａ）に示す型紙領域Ｒを本仮想型紙作成装置により２次元平面に展開すると、（ｃ）に示すように、地の目線Ｌｇ１，Ｌｇ２は、直交し、かつ、直線状になっていることが分かる。

このように本仮想型紙作成装置によれば、３次元空間内において作成された仮想衣服モデルに地の目線を直接的に設定することができるため、仮想衣服モデルに対して仮想型紙の位置を把握しながら、地の目線を設定することが可能となり、地の目線を容易に設定することができる。

上記実施形態の仮想型紙作成装置は、仮想衣服モデルの仮想型紙を作成するものであったが、本発明はこれに限定されず、カーシート、靴、縫いぐるみ等を立体物モデルとして採用し、これらに対する仮想型紙を生成するものであってもよい。また、立体物モデルを作成する材料として、布に限らず、牛、羊等の動物の皮を用いても良い。皮の場合は背骨の方向の伸び率が低いため、かかる方向が基準線として設定される。

また、本発明にかかる仮想型紙作成装置を、異方性を有しない材料（例えばビニール）から構成される立体物モデルの仮想型紙の作成に適用しても良い。異方性を有しない材料（例えば、ビニール）を用いて作成される立体物モデルの型紙を作成する場合であっても、型紙の所定の部分を直線にしたいという要求があり、かかる場合、本発明は有用となる。

また、本発明にかかる仮想型紙生成プログラムをＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ―ＲＯＭ等のコンピュータ読取り可能な記録媒体に記憶させ、仮想型紙生成プログラムをユーザに提供してもよい。さらに、仮想型紙生成プログラムが記憶されたＷＥＢサーバからダウンロードすることにより、仮想型紙生成プログラムをユーザに提供してもよい。

本実施形態による仮想型紙作成装置のブロック構成図を示している。 本仮想型紙生成装置の処理を示すフローチャートである。 ユーザが地の目線を設定する際に、表示制御部が表示部に表示する画像を示した図面である。 初期ポリゴン列を示した図面である。 地の目線が直線状となるように初期ポリゴン列を２次元平面に展開する処理を説明する図面であり、（ａ）は展開前の初期ポリゴン列を示し（ｂ）は展開後の初期ポリゴン列を示している。 点Ｖｉ'が線分Ｐ_jＰ_j+1の外分点となる場合を示した図面である。 ポリゴン列が抽出される様子を説明するための図面である。 展開処理を説明する図面であり、（ａ）は展開前のポリゴンを示し、（ｂ）は展開後のポリゴンを示している。 ポリゴン列の展開処理の詳細を説明する図面である。 マススプリングモデルを示した図面である。 ローカル緩和処理を説明する図面である。 ローカル緩和処理を説明する図面である。 グローバル緩和処理により発生したオーバーラップを示した図面であり、（ａ）はグローバル緩和処理前のポリゴンメッシュを示し、（ｂ）はグローバル緩和処理後のポリゴンメッシュを示し、（ｃ）はオーバーラップの修正後のポリゴンメッシュを示している。 ２本の地の目線が設定された場合に、型紙領域からポリゴン列が抽出される様子を説明する図面である。 本仮想型紙作成装置によって作成された仮想型紙を示す図面であり、（ａ）は仮想人体モデル上に作成された３次元の仮想衣服の型紙領域を示し、（ｂ）は地の目線を加味しない従来の手法により型紙領域を２次元平面へ展開して得られた仮想型紙を示し、（ｃ）は本仮想型紙作成装置により展開された仮想型紙を示している。

符号の説明

１ 操作部
２ プログラム実行部
３ 表示部
２１ 切込線設定部
２２ 衣服モデル生成部
２３ 地の目線設定部
２４ 展開部
２５ 表示制御部

Claims (9)

1. 立体物の型紙を仮想的に作成する仮想型紙作成プログラムであって、
   前記立体物の３次元データを取得し、仮想３次元空間内に仮想立体物モデルを生成する立体物モデル生成手段、
   前記仮想立体物モデルの表面に型紙の輪郭線を設定し、前記仮想立体物モデルの表面を複数の領域に区画する輪郭線設定手段、
   ユーザの操作指令に基づいて、前記輪郭線設定手段によって区画された１の領域に対し、基準線を設定する基準線設定手段、
   前記基準線が直線状となるように、前記仮想立体物モデルを前記領域毎に２次元空間に展開し、仮想型紙を生成する展開手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする仮想型紙作成プログラム。
2. 前記展開手段は、
   各領域にポリゴンメッシュを設定するメッシュ設定手段と、
   基準線と交差する複数のポリゴンを初期ポリゴン列として型紙領域に設定されたポリゴンメッシュから抽出し、抽出した初期ポリゴン列の基準線が直線となるように前記初期ポリゴン列を２次元平面へ展開する第１のポリゴン列展開手段と、
   前記処理が終了したポリゴン列に隣接するポリゴン列を抽出し、抽出したポリゴン列を２次元平面へ展開する処理を繰り返し実行することにより型紙領域を２次元平面に展開する第２のポリゴン列展開手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の仮想型紙作成プログラム。
3. 前記基準線設定手段は、１の領域の表面において交差する２本の基準線を設定し、
   前記展開手段は、２本の基準線が直交し、かつ、直線状となるように、当該領域を２次元空間に展開することを特徴とする請求項１又は２記載の仮想型紙作成プログラム。
4. 前記基準線設定手段は、ユーザによって指定された前記仮想立体物モデルの１の領域内の一点を通り、かつ、前記仮想３次元空間内に予め設定された重力方向に沿うように、当該領域の表面に前記基準線を設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の仮想型紙作成プログラム。
5. 前記基準線設定手段は、ユーザによって指定された前記仮想立体物モデルの１の領域内の２点を結ぶように、当該領域の表面に前記基準線を設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の仮想型紙作成プログラム。
6. 前記基準線設定手段は、前記展開手段により直線状に展開される一辺の輪郭線に対し、前記仮想立体物モデルの表面において平行に前記基準線を設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の仮想型紙作成プログラム。
7. 前記立体物は、伸び特性に異方性を有する材料からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の仮想型紙作成プログラム。
8. 立体物の型紙を仮想的に作成する仮想型紙作成装置であって、
   前記立体物の３次元データを取得し、仮想３次元空間内に、仮想立体物モデルを生成する立体物モデル生成手段と、
   前記仮想立体物モデルの表面に型紙の輪郭線を設定し、前記仮想立体物モデルの表面を複数の領域に区画する輪郭線設定手段と、
   ユーザの操作指令に基づいて、前記輪郭線設定手段によって区画された１の領域に対し、前記仮想立体物モデルの表面において基準線を設定する基準線設定手段と、
   前記基準線が直線状となるように、前記立体物モデルを区画された領域毎に２次元空間に展開し、仮想型紙を生成する展開手段とを備えることを特徴とする仮想型紙作成装置。
9. コンピュータが、立体物の型紙を仮想的に作成する仮想型紙作成方法であって、
   前記コンピュータは、立体物モデル生成手段、輪郭線設定手段、基準線設定手段、及び展開手段を備え、
   前記立体物モデル生成手段が、前記立体物の３次元データを取得し、仮想３次元空間内に、仮想立体物モデルを生成するステップと、
   前記輪郭線設定手段が、前記仮想立体物モデルの表面に型紙の輪郭線を設定し、前記仮想立体物モデルの表面を複数の領域に区画するステップ、
   前記基準線設定手段が、ユーザの操作指令に基づいて、前記輪郭線設定手段によって区画された１の領域に対し、前記仮想立体物モデルの表面において基準線を設定するステップと、
   前記展開手段が、前記基準線が直線状となるように、前記立体物モデルを区画された領域毎に２次元空間に展開し、仮想型紙を生成するステップとを備えることを特徴とする仮想型紙作成方法。

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