JP5062884B2 - 画像検索装置、画像検索方法及びプログラム - Google Patents
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Description
このような場合、従来は製品の3次元モデルの表示画面上で、3次元空間上の位置または領域を指定し、各パーツとの幾何学的な関係から特定のパーツを抽出する処理が行なわれていた。
例えば、下記特許文献1(特開平09−190456号公報)では、3次元の製品モデルの情報を読み込んだCADシステムにおいて、3次元空間上で縦、横、奥行きを有した閉空間を指定することで、指定された閉空間内に位置する製品モデルのパーツを抽出する方法を提示している。また、下記特許文献2(特開2006−39872号公報)では、3次元形状モデルに対して、スタイラスをユーザが操作することによって、空間上の基準位置、基準方向及び基準位置からの距離を幾何学的探索基準として定め、この基準に当てはまるパーツを抽出する方法を提示している。
このため、抽出対象を3次元空間で認識し、それを操作に反映させなければならず、抽出対象のパーツを指定するデータ等の入力が簡単ではないために、使い勝手があまりよくない。しかも、パーツを抽出する操作を行なう都度、幾何学的な関係を計算するため、パーツ点数が非常に多いと、処理量が多くなり、処理性能の低い計算機では十分には実用に耐える速度が得られない、という問題が生じる。
請求項2の発明は、前記データベースに格納した前記2次元の全体画像及び2次元のパーツ画像として、複数視点とズーム段階を変えて表示することができる画像及び各パーツのハイライト表示をすることができる画像を格納した請求項1に記載された画像検索装置において、前記データ管理部は、前記ユーザインターフェースの入力画面を介して指示された視点とズーム段階に応じて、当該入力画面に表示する全体画像、ハイライト表示を含むパーツ画像を生成することを特徴とする。
請求項3の発明は、パーツを組合せて構成する3次元モデルをもとにそれぞれ作成された2次元の全体画像及び2次元のパーツ画像を格納したデータベースからGUI機能を持つユーザインターフェースの入力画面を介して指示される検索条件に従い2次元のパーツ画像データを検索する画像検索方法であって、前記ユーザインターフェースを介して行われる1次検索条件の指示に応じて、前記データベースから取得した検索対象モデルのデータを管理するとともに、前記ユーザインターフェースの入力画面に表示する画像を生成するデータ管理工程と、前記ユーザインターフェースの入力画面に表示された前記検索対象モデルの全体画像上をポインタで示す2次検索条件の指示に応じ、当該指示位置により定まる閉領域と前記検索対象モデルの各パーツの境界情報とを比較して閉領域内に含まれる境界線を持つパーツを検索候補パーツと判定し、検索候補パーツのハイライト付全体画像、単体画像、及び境界情報を複数視点及び複数ズーム段階ごとに抽出するとともに、当該検索候補パーツについて、それぞれの前記境界情報に基づいて境界線で閉じたエリアの面積を計算し、求めた検索候補パーツの面積をこれまでに抽出した検索候補パーツについて求めた面積と比べ、面積の小さい順に優先順位を付与する判定処理工程と、前記ユーザインターフェースの入力画面に、前記判定処理工程によって抽出された検索候補パーツのパーツ画像を、付与された優先順位に従って表示し、表示された検索候補パーツの中から目的のパーツを選択する3次検索条件の指示に応じるパーツ選択処理工程を有することを特徴とする。
請求項4の発明は、前記データベースに格納した前記2次元の全体画像及び2次元のパーツ画像として、複数視点とズーム段階を変えて表示することができる画像及び各パーツのハイライト表示をすることができる画像を格納した請求項3に記載された画像検索方法において、前記データ管理工程は、前記ユーザインターフェースの入力画面を介して指示された視点とズーム段階に応じて、当該入力画面に表示する全体画像、ハイライト表示を含むパーツ画像を生成することを特徴とする。
請求項5の発明は、コンピュータを請求項1又は2に記載された画像検索装置における前記検索手段として機能させるためのプログラムである。
請求項6の発明は、請求項5に記載されたプログラムをコンピュータ読み取り可能に記録した記録媒体である。
また、パーツの検索・表示を行う際に、製品の2次元画像データを操作する処理法によっており、モデルの3次元形状データを利用する従来法(上記[背景技術」の項の記載、参照)に比べて、軽い処理で目的の検索・表示動作を行えるようにしたので、処理性能の低いコンピュータ上でも十分実用に耐えることができる。
本発明の画像検索装置は、パーツ(部品)を組合せて構成する3次元(3D)のモデルをもとに作成された、パーツのカタログに利用できるパーツ画像等のデータ(以下「パーツカタログ」という)を格納したデータベースから、利用するパーツ画像等のデータを検索する機能を持つ。なお、3次元(3D)のモデル(以下では、「形状モデル」ともいう)という場合、データで3次元の形状が表現されたオブジェクトを指し、3D_CADデータはこの一つであり、現物を3D計測して得たデータでもよい。
以下の実施形態では、パーツカタログのデータベースを作成し、作成されたデータベースから目的のパーツ画像を検索し、閲覧するシステム(以下、「パーツカタログ作成・閲覧システム」という)として、本発明の画像検索装置を実施する例を示す。
図1に示すデータ処理装置は、CPU(Central Processing Unit)1、メモリ2、入出力装置3及び外部入出力装置4を内部バス5で接続して構成するもので、この装置は、汎用のPC或いはPCに周辺機器を接続したハードウェア構成を持つデータ処理装置(システム)によって実施することができる。
また、外部入出力装置4は、本体の機能を拡張するために設ける周辺装置で、例えば、処理に必要なデータを外部から得るための記録媒体を用いることができ、又データベースを構築するために容量の大きな記憶媒体を用いることができる外部記憶装置、或いはパーツカタログ作成・閲覧システムから出力されるデータを利用する、例えば、プリンタや他のディスプレイ等の出力装置である。
本実施形態のパーツカタログ作成・閲覧システムは、大別すると、パーツカタログのデータベース(以下、「カタログDB」という)を作成する機能部と該カタログDBから指定したパーツカタログを検索し、閲覧する機能部よりなる。
カタログDBを作成する機能部は、パーツ(部品)を組合せて構成する3次元モデル(以下、「3Dデータ」ともいう)を基に、2次元画像付きのパーツカタログのDBを作成する。作成されるDBは、パーツごとにカタログに利用できる2次元画像を含むコンテンツと各パーツを識別することができる属性や固有のデータを管理する。また、パーツカタログを検索し、閲覧する機能部は、ユーザの検索要求に応じて、指定されたパーツの2次元画像データ等、カタログDBで管理されているデータを表示用のデータとして出力する処理を行う。
図2において、3Dデータベース21は、カタログ作成のために利用される形状モデルを格納したデータベースで、ここでは、3D_CADデータを格納している。ここに格納された3D_CADデータは、製品を構成するパーツ単位ごとの形状情報と、これらのパーツが組み付いた状態の製品全体を表す情報である。
パーツリストDB22は、カタログに含まれるべき交換可能なパーツのリストを記述したデータベースである。ここに格納されたリストデータは、パーツの名称やパーツ発注時の番号等の情報で、製品のユニット単位にまとめた形で管理される。
画像補填部25は、2次元(2D)データで画像を格納する画像DB24から画像データを補填する。カタログ作成部20は、画像補填部25を通して得た画像データにより補填をする際に、位置情報補填部26から入力される位置情報が補填する位置として指定されるので、その指定に応じてパーツカタログの作成を行う。
このために、位置情報補填部26を設けている。位置情報補填部26は、入出力装置3を用いるユーザの操作によって補填されるパーツ画像の位置を指定する入力が行われるので、その操作に従い指定された位置情報をカタログ作成部20に渡す。
本実施形態では、特に、後記で詳述するように、カタログ閲覧部27で扱う画像データは、3次元の形状モデルから作成した2次元画像を処理の対象とするので、カタログデータベース23に格納するデータは、複数の異なる視点から複数の異なるズーム段階で見た形状モデルの画像(後記する図6の601、参照)、各画像中で特定のパーツがハイライト表示された画像(後記する図6の602,604,606、参照)、各画像中で特定のパーツが占める画像領域の境界を特定する境界情報、複数の異なる視点から複数の異なるズーム段階で見たパーツの単位画像(後記する図6の603,605,607、参照)等を予め用意し、パーツ名称を付けて格納しておく。
なお、比較的単純な処理で生成可能なデータ(例えば指定拡大率の画像)等は、予め用意して格納しておくのではなく、リクエストに応じて随時生成して表示する構成としてもよい。また、カタログデータベース23は、情報量が大きくなる場合には、外部入出力装置4を用いて構築するとよい。
つまり、ユーザの選択用に表示する全体像及びカタログ用のデータとして出力するパーツの画像、いずれも2次元の画像データとする。このようにすることで、ユーザが選択するパーツを探し出す作業を簡便にするとともに、処理系の負担を軽くすることを狙いとし、この点が構成上の一つの特徴となる。
GUIの画面に表示された全体像から2次検索でパーツを指定する際に、検索条件として、画面上の全体画像に対し位置を指示する操作をユーザに行わせ、その指示を受けて、求めるパーツを絞り込む。ここでは、ポイント(位置)の指示により領域を定めることによって、まず、領域内のパーツをユーザが求めるパーツの検索候補(以下、「検索候補」或いは単に「候補」という)として絞り込み、絞り込んだ候補をユーザに示し、次に、その中から、最終的に求めるパーツを選択する操作を受け、この操作に従い3次検索を行い、検索結果を出力する、という手順で動作を行う。
この付加機能によると、探し難い小さなパーツを選択する作業を容易に行えるようにするために、表示に工夫を加えることが可能になり、特に多数のパーツ候補が提示された場合にその有効性を発揮する。
図3において、入力装置278は、GUI機能を持つユーザインターフェースの入力部(図1の入出力装置3の入力部に当たる)で、マウスやキーボードを有し、ユーザの操作により検索・閲覧に必要な指示や情報などを入力する。
出力装置279は、GUI機能を持つユーザインターフェースの出力部(図1の入出力装置3の出力部に当たる)で、ディスプレイを有し、その表示画面を通して、検索・閲覧要求に係るユーザの入力を受付ける際に必要な情報や検索・閲覧結果をユーザに知らせる。
データ管理部271は、閲覧要求時に、入力装置278を通してユーザが指定した形状モデルに対し、カタログDB23に格納されたカタログデータを参照して、指定された形状モデルに対する全体画像や、当該形状モデルを構成する全てのパーツについて、ハイライト付全体画像、単体画像および境界情報を、複数の視点、および、複数のズーム段階ごとに取り出して、内部の記憶部へ書き出し、検索・閲覧に係る処理に応じる。
また、上記したパーツの単体画像は、着目しているパーツ形状だけの画像で、パーツの名称等のパーツを特定することができる情報を付属情報とする。
また、上記した境界情報は、形状モデルの全体画像において、着目しているパーツが占める領域とそうでない領域との境界線に関する情報であり、例えば点・曲線・曲面などの幾何形状データと、この幾何形状データの相互関係を示す位相データとからなる情報である。
なお、本実施形態では、ハイライト付全体画像と境界情報は、パーツごとに、複数の視点、および、複数のズーム段階による画像と情報が記憶される。
具体的には、ある視点方向から見た形状モデルの全体画像を出力装置279のディスプレイの画面上に表示している状態で、選択しようとしているパーツのあるあたりをポインタで指示ことにより、ポイントを含む所定の閉領域、例えば、ポイントを中心とする円形領域或いはポイントを対角線の交点とする矩形領域を定め、この領域をこの判定に用いる閉領域とする。
ただ、本実施形態では、候補パーツを出力装置279のディスプレイに表示するときに、抽出された各パーツを何の工夫も無しにランダムな状態のまま、リストといった形でユーザに表示すると、候補パーツ群の中から目的とする1つのパーツを探し出さなければならず、多数のパーツが候補になる場合には、ユーザの作業負担が大きくなり、利便性を低下させる。
優先順位に従うGUI画面の表示の仕方として、例えば、候補パーツ群の中から目的とする1つのパーツを選択するためにユーザに示す画面において、ユーザの目にとまりやすいと考えられる表示位置の順番があれば、優先順位に従い各候補パーツの単位画像の表示位置を決めることや、優先順位が高いほど小さいパーツであるから、パーツの単位画像をユーザが認識しやすいと考えられる大きさに変えて表示するといった工夫をする。このような表示をすることで、絞り込んだ候補パーツから求めるパーツを選択するユーザの作業を容易にする。特に多数のパーツ候補を示す場合に有効となる。
上記した優先順位により候補パーツの表示を変更するための情報は、内外判定処理部272から出力装置279に渡す候補パーツの単体画像の情報に付加される。
つまり、画像切替処理部274は、データ管理部271が管理する当該パーツの画像データを取得し、かつパーツ選択処理部273から渡された最終的に選択されたパーツのハイライト付全体画像を識別する情報とユーザが指示する視点方向とズーム段階に従って、当該パーツのハイライト付全体画像を取り出し、出力装置279のディスプレイに表示する。
まず、1次検索条件の指示として、GUI機能を提供する出力装置279のディスプレイに、カタログデータベース23に格納された形状モデルの一覧等の選択画面を表示し、その画面上でユーザに入力装置278を通して閲覧したいパーツのある選択対象の形状モデルを指定させる(ステップS101)。この指定操作が行われると、これを受け、データ管理部271は、指定された形状モデルに対する全体画像や、このモデルを形成するすべてのパーツについて、カタログデータベース23から上述したハイライト付全体画像、単体画像および境界情報を、複数の視点、および、複数のズーム段階ごとに取り出して、内部の記憶部へ書き出すとともに、指定された形状モデルの全体画像を出力装置279のディスプレイに表示する(ステップS102)。このときに表示される形状モデルの全体画像の1例を図6(a)の画面601に示す。
ポインタの指定操作が行われると、この入力を受け、内外判定処理部272は、選択対象のパーツの候補を抽出し、結果を出力装置279のディスプレイに表示する(ステップS103)。内外判定処理部272によって行われるこの一連の処理を、図5のサブシーケンスを示すフローチャートを参照して説明する。
次いで、ユーザがポインタの入力により指示した位置に基づいて定めた所定の閉領域の情報と、前段で取得した1パーツの境界情報とを比較して、閉領域内にパーツの境界線が含まれるか否かを確認する(ステップS202)。
ここで、閉領域内にパーツの境界線が含まれなければ(ステップS202-NO)、ユーザが要求するパーツではないから、選択対象の候補パーツから外し、内外判定をする次のパーツを検索対象の形状モデルのパーツ群から取り出すため、内外判定処理を行っていないパーツが存在するか、否かをチェックする(ステップS205)。
このとき、当該候補パーツの境界情報をもとに、境界線で閉じたエリアの面積を計算し、求めた当該候補パーツの面積をこれまでに抽出した候補パーツについて求めた面積と比べ、面積の小さい順に優先順位を付与し、付与された優先順位を示す情報を各候補パーツの上記した情報の組み合わせの1情報に加える(ステップS203)。
ただ、対象形状モデルからの候補パーツの抽出条件やディスプレイの大きさ等と関係するが、候補パーツが多数抽出され、一覧で図6(b)の例に示すような表示形態で全部の候補パーツを示すことができない場合が起きる。この場合には、図6(c)に示すように、単体画像(パーツの名称でもよい)603,605,607のみを一覧で優先順位に従い目にとまりやすいと考えられる表示位置をとり、例えば、上から順番となるように表示し、この一覧画面において、選択操作を受け付け、選択したパーツのハイライト付全体画像を開く機能キーを設け、ユーザがこの機能キーへの操作により選択したパーツをハイライト付全体画像で確認できるようにする、といった方法を採ってもよい。
次いで、ステップS201〜204の内外判定に伴う処理を未だ行っていないパーツがあるか否かをチェックし(ステップS205)、未処理のパーツがある場合には(ステップS205-YES)、ステップS201へ戻る。
また、全てのパーツの内外判定に伴う処理が終われば(ステップS205-NO)、このサブシーケンスの処理フロー(図5)を抜ける。
即ち、画像切替処理部274は、パーツ選択処理部273から渡された最終的に選択されたパーツのハイライト付全体画像を識別する情報をもとに、データ管理部271が管理する当該パーツの画像データを取得し、ユーザが指示する視点方向とズーム段階に従って、当該パーツのハイライト付全体画像を取り出し、出力装置279のディスプレイに表示する。なお、ユーザの表示要求が指示されない場合は、デフォールトの視点方向及びズーム率を適用する。
他方、さらに別のパーツの閲覧を続けて行う場合には、継続キーを操作する等の入力を行い、その入力操作を確認し(ステップS106-NO)、ステップS103へ戻って、再びステップS106までの処理フローを繰り返す。
また、パーツを検索・閲覧する処理を2次元画像データの操作により行うようにし、モデルの3次元形状データを利用する従来法(上記[背景技術」の項の記載、参照)に比べて、軽い処理で目的の動作を得るようにしたので、処理性能の低いコンピュータ上でも十分実用に耐えることができる。
Claims (6)
- パーツを組合せて構成する3次元モデルをもとにそれぞれ作成された2次元の全体画像、2次元のパーツ画像及び全体画像における各パーツの境界情報を格納したデータベースと、GUI機能を持つユーザインターフェースと、前記データベースから前記ユーザインターフェースの入力画面を介して指示される検索条件に従って、2次元のパーツ画像を検索する検索手段と、前記検索手段の検索結果を出力する手段を有する画像検索装置であって、
前記検索手段は、前記ユーザインターフェースを介して行われる1次検索条件の指示に応じて、前記データベースから取得した検索対象モデルのデータを管理するとともに、前記ユーザインターフェースの入力画面に表示する画像を生成するデータ管理部と、
前記ユーザインターフェースの入力画面に表示された前記検索対象モデルの全体画像上をポインタで示す2次検索条件の指示に応じ、当該指示位置により定まる閉領域と前記検索対象モデルの各パーツの境界情報とを比較して閉領域内に含まれる境界線を持つパーツを検索候補パーツと判定し、検索候補パーツのハイライト付全体画像、単体画像、及び境界情報を複数視点及び複数ズーム段階ごとに抽出するとともに、当該検索候補パーツについて、それぞれの前記境界情報に基づいて境界線で閉じたエリアの面積を計算し、求めた検索候補パーツの面積をこれまでに抽出した検索候補パーツについて求めた面積と比べ、面積の小さい順に優先順位を付与する判定処理部と、
前記ユーザインターフェースの入力画面に、前記判定処理部によって抽出された検索候補パーツのパーツ画像を、付与された優先順位に従って表示し、表示された検索候補パーツの中から目的のパーツを選択する3次検索条件の指示に応じるパーツ選択処理部を備えたことを特徴とする画像検索装置。 - 前記データベースに格納した前記2次元の全体画像及び2次元のパーツ画像として、複数視点とズーム段階を変えて表示することができる画像及び各パーツのハイライト表示をすることができる画像を格納した請求項1に記載された画像検索装置において、
前記データ管理部は、前記ユーザインターフェースの入力画面を介して指示された視点とズーム段階に応じて、当該入力画面に表示する全体画像、ハイライト表示を含むパーツ画像を生成することを特徴とする画像検索装置。 - パーツを組合せて構成する3次元モデルをもとにそれぞれ作成された2次元の全体画像及び2次元のパーツ画像を格納したデータベースからGUI機能を持つユーザインターフェースの入力画面を介して指示される検索条件に従い2次元のパーツ画像データを検索する画像検索方法であって、
前記ユーザインターフェースを介して行われる1次検索条件の指示に応じて、前記データベースから取得した検索対象モデルのデータを管理するとともに、前記ユーザインターフェースの入力画面に表示する画像を生成するデータ管理工程と、
前記ユーザインターフェースの入力画面に表示された前記検索対象モデルの全体画像上をポインタで示す2次検索条件の指示に応じ、当該指示位置により定まる閉領域と前記検索対象モデルの各パーツの境界情報とを比較して閉領域内に含まれる境界線を持つパーツを検索候補パーツと判定し、検索候補パーツのハイライト付全体画像、単体画像、及び境界情報を複数視点及び複数ズーム段階ごとに抽出するとともに、当該検索候補パーツについて、それぞれの前記境界情報に基づいて境界線で閉じたエリアの面積を計算し、求めた検索候補パーツの面積をこれまでに抽出した検索候補パーツについて求めた面積と比べ、面積の小さい順に優先順位を付与する判定処理工程と、
前記ユーザインターフェースの入力画面に、前記判定処理工程によって抽出された検索候補パーツのパーツ画像を、付与された優先順位に従って表示し、表示された検索候補パーツの中から目的のパーツを選択する3次検索条件の指示に応じるパーツ選択処理工程を有することを特徴とする画像検索方法。 - 前記データベースに格納した前記2次元の全体画像及び2次元のパーツ画像として、複数視点とズーム段階を変えて表示することができる画像及び各パーツのハイライト表示をすることができる画像を格納した請求項3に記載された画像検索方法において、
前記データ管理工程は、前記ユーザインターフェースの入力画面を介して指示された視点とズーム段階に応じて、当該入力画面に表示する全体画像、ハイライト表示を含むパーツ画像を生成することを特徴とする画像検索方法。 - コンピュータを請求項1又は2に記載された画像検索装置における前記検索手段として機能させるためのプログラム。
- 請求項5に記載されたプログラムをコンピュータ読み取り可能に記録した記録媒体。
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