JP5520804B2 - Surface mesh model generating apparatus, surface mesh model generating method and computer program for generating surface mesh model used in calculation of boundary element method - Google Patents

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Description

本発明は、境界要素法の計算で用いる表面メッシュモデルを生成する表面メッシュモデル生成装置、表面メッシュモデル生成方法およびコンピュータプログラムに関する。   The present invention relates to a surface mesh model generation device, a surface mesh model generation method, and a computer program that generate a surface mesh model used in calculation of a boundary element method.

近年、ロボットその他の装置を操作するのに、人の脳波(脳内電流)を検出することで、人が動作を考えるだけで、ロボットその他の装置がその動作をするように制御する技術(BMI:Brain Machine Interface)が研究されている。BMIの分野では、脳内電流によって生成される電磁場を計算するために、一般的に人体頭部の3次元モデルを用いて電磁場を計算する境界要素法が用いられている。境界要素法により電磁場を計算するには、頭皮、頭蓋骨、脳などの頭部組織を、表面メッシュによりモデル化する必要がある。   In recent years, in order to operate robots and other devices, by detecting human brain waves (intra-brain current), a technology that controls robots and other devices to operate only by considering the operation (BMI) : Brain Machine Interface). In the field of BMI, in order to calculate an electromagnetic field generated by a brain current, a boundary element method for calculating an electromagnetic field using a three-dimensional model of a human head is generally used. In order to calculate the electromagnetic field by the boundary element method, it is necessary to model head tissues such as the scalp, skull, and brain by a surface mesh.

ところで、頭部組織は、特に脳の形状が複雑であるため、このための表面メッシュモデルの生成方法がいろいろと工夫されてきた。例えば、非特許文献1には、MRI(Magnetic Resonance Imaging)により得たデータを用いて頭部の表面メッシュモデルを生成する一つの方法が記載されている。この方法は、次の7つのステップを行って表面メッシュモデルを生成している。   By the way, since the head tissue has a particularly complicated brain shape, various methods for generating a surface mesh model have been devised. For example, Non-Patent Document 1 describes one method for generating a head surface mesh model using data obtained by MRI (Magnetic Resonance Imaging). This method performs the following seven steps to generate a surface mesh model.

[ステップ1]
人間の頭部を水平面(人が立っている場合を想定する)で切断した複数の断面のデータから、当該断面の輪郭線を抽出する。
[ステップ2]
得られた複数の輪郭線を積層して、輪郭線による人の頭部の3次元モデルを生成する。
[ステップ3]
輪郭線上に節点を作り、隣接する輪郭線上の節点同士を接続することで、表面メッシュを生成し、表面メッシュによる頭部の3次元モデルを生成する。
[ステップ4]
ステップ3で得たモデルを膨脹させて滑らかな曲面に変形させる。
[ステップ5]
別途、準正多面体の表面メッシュモデルを生成する。
[ステップ6]
準正多面体の節点を、ステップ4で得た滑らかな曲面に投影する。
[ステップ7]
ステップ6で投影して得た表面メッシュモデルを、ステップ4で膨脹させたときと逆の変換をすることで、頭部の表面形状に倣った形状の表面メッシュモデルを得る。
[Step 1]
The outline of the cross section is extracted from data of a plurality of cross sections obtained by cutting the human head along a horizontal plane (assuming that a person is standing).
[Step 2]
A plurality of contour lines obtained are stacked to generate a three-dimensional model of the human head based on the contour lines.
[Step 3]
A surface mesh is generated by creating a node on the contour line and connecting nodes on adjacent contour lines, and a three-dimensional model of the head using the surface mesh is generated.
[Step 4]
The model obtained in step 3 is expanded and deformed into a smooth curved surface.
[Step 5]
Separately, a quasi-regular polyhedral surface mesh model is generated.
[Step 6]
The nodes of the quasi-regular polyhedron are projected onto the smooth curved surface obtained in step 4.
[Step 7]
The surface mesh model obtained by projecting in step 6 is subjected to a reverse conversion to that in the case where the surface mesh model is expanded in step 4, thereby obtaining a surface mesh model having a shape following the surface shape of the head.

一般的に、表面メッシュモデルは、境界要素法による計算の精度および効率の観点から各要素(表面メッシュの要素)ができるだけ正三角形に近く、大きさが均一であることが望ましい。そのため、従来技術の方法では、ステップ3で一度3次元モデルを生成した後、ステップ4〜7の変形、投影などを行って表面メッシュ形状の改善を試みている。   In general, in the surface mesh model, it is desirable that each element (surface mesh element) is as close to an equilateral triangle as possible and the size is uniform from the viewpoint of accuracy and efficiency of calculation by the boundary element method. Therefore, in the method of the prior art, after a three-dimensional model is generated once in step 3, an attempt is made to improve the surface mesh shape by performing deformation and projection in steps 4 to 7.

本間三郎,「脳内電位発生源の特定」,日本評論社,p.29−33Saburo Honma, “Identification of brain potential source”, Nihon Crihonsha, p. 29-33

しかしながら、前記した非特許文献1の方法では、元となるMRIのデータ(座標と、コントラストの情報を持つデータ)から、一度、頭部の表面メッシュモデルを生成するまでの作業が非常に煩雑であり、手間が掛かるという問題があった。そして、その複雑さから、最終的な頭部の表面メッシュモデルを生成するまでの計算の自動化が困難であった。   However, in the method of Non-Patent Document 1 described above, the operation from the original MRI data (data having coordinates and contrast information) to the generation of the head surface mesh model once is very complicated. There was a problem that it took time and effort. Due to its complexity, it has been difficult to automate the calculation until the final head surface mesh model is generated.

また、従来の方法では、ステップ7で逆変換をすることで、表面メッシュの形状および大きさの均一性が崩れるとともに、ステップ7で逆変換をするときに、誤差が混入するために、できあがったモデルの形状再現性が悪いという問題がある。   Further, in the conventional method, the inverse transformation in step 7 destroys the uniformity of the shape and size of the surface mesh, and the error is mixed when the inverse transformation in step 7 is performed. There is a problem that the shape reproducibility of the model is poor.

そこで、本発明は、少ない計算により、できるだけ均一な表面メッシュからなる表面メッシュモデルを生成することができる表面メッシュモデル生成装置、表面メッシュモデル生成方法およびコンピュータプログラムを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a surface mesh model generation device, a surface mesh model generation method, and a computer program that can generate a surface mesh model including a surface mesh that is as uniform as possible with a small number of calculations.

前記した課題を解決する本発明は、境界要素法の計算で用いる表面メッシュモデルのデータを生成する表面メッシュモデル生成装置であって、物体の表面を特定可能な点群{ri}のデータからなる物体データと、表面メッシュが略球面状に配列された球体メッシュモデルからなる投影基準モデルとを記憶する記憶装置と、前記物体データで特定される物体表面の内部に前記投影基準モデルの中心を位置させた状態で、前記投影基準モデルの各節点niを通り、かつ、当該節点niの位置の前記投影基準モデルに略直交する投影ベクトルViを算出する投影ベクトル算出手段と、記物体データが有する点群{ri}のうち、前記物体の表面に相当し、かつ、各投影ベクトルViに最も近い点riを選択し当該点riから投影点piを決定する投影点決定手段と、前記投影点決定手段で決定した投影点piを節点として表面メッシュモデルのデータを生成するデータ生成手段とを備えることを特徴とする。 The present invention that solves the above-described problems is a surface mesh model generation device that generates data of a surface mesh model used in the calculation of the boundary element method, and includes data of a point group {ri} that can specify the surface of an object. A storage device that stores object data and a projection reference model including a spherical mesh model in which surface meshes are arranged in a substantially spherical shape, and the center of the projection reference model is located inside the object surface specified by the object data in a state of being, through each node ni of the projection reference model, and a projection vector calculating means for calculating a projection vector Vi substantially perpendicular to the projection reference model of the position of the node ni, the previous SL object data having From the point group {ri}, a point ri corresponding to the surface of the object and closest to each projection vector Vi is selected, and a projection point pi is determined from the point ri. A projection point determining means, characterized in that it comprises a data generating means for generating data of the surface mesh model of the projection points pi determined in the projection point determining means as the nodal point.

このような装置によれば、点群のデータからなる物体の表面に、球体メッシュモデルの節点を直接投影して、少ない工数で、大きさおよび形状が揃った表面メッシュからなる表面メッシュモデルを生成することができる。すなわち、従来は、点群のデータから、大きさおよび形状が不揃いな表面メッシュからなる仮の表面メッシュモデルを作成し、この表面メッシュモデルに球体メッシュモデルの節点を投影していたが、本発明の装置においては、仮の表面メッシュモデルを作成することなく、球体メッシュモデルの節点の物体の表面に対応する点から投影点piを決定し、この投影点piを節点として目的とする表面メッシュモデルを生成するので、効率的に表面メッシュモデルを生成することができる。   According to such an apparatus, the nodes of the spherical mesh model are projected directly onto the surface of the object consisting of point cloud data, and a surface mesh model consisting of a surface mesh of uniform size and shape is generated with a small number of man-hours. can do. That is, conventionally, a temporary surface mesh model made of a surface mesh with irregular sizes and shapes was created from the point cloud data, and the nodes of the spherical mesh model were projected onto the surface mesh model. In this apparatus, the projection point pi is determined from the point corresponding to the surface of the object at the node of the spherical mesh model without creating a provisional surface mesh model, and the target surface mesh model with the projection point pi as a node is determined. Therefore, the surface mesh model can be generated efficiently.

なお、点riから投影点piを決定するときには、点riを投影点piとしてもよいし、点riの近傍の点、例えば、点riを投影ベクトルViに投影した点を投影点piとしてもよい。   When determining the projection point pi from the point ri, the point ri may be the projection point pi, or a point in the vicinity of the point ri, for example, a point obtained by projecting the point ri onto the projection vector Vi may be used as the projection point pi. .

また、前記した装置においては、必要に応じ、前記投影点決定手段が決定した投影点piと前記節点niを結ぶ線分を所定割合で分割する当該線分上の点を、新たな節点niとして、新たな投影基準モデルを生成する更新投影基準モデル生成手段をさらに備え、前記投影点決定手段は、最初の投影基準モデルに基づく投影ベクトルViによる投影点piの決定と、前記更新投影基準モデル生成手段により生成された投影基準モデルに基づく投影ベクトルViによる投影点piの決定とを計2回以上実行して、前記データ生成手段が用いる最終的な投影点piを決定することが望ましい。   In the above-described apparatus, if necessary, a point on the line segment that divides the line segment connecting the projection point pi determined by the projection point determination unit and the node ni at a predetermined ratio is set as a new node ni. Update projection reference model generation means for generating a new projection reference model, wherein the projection point determination means determines the projection point pi from the projection vector Vi based on the first projection reference model, and generates the updated projection reference model It is desirable to determine the final projection point pi used by the data generation unit by executing the projection point pi by the projection vector Vi based on the projection reference model generated by the unit twice or more in total.

このような装置によれば、最初の投影基準モデル(球体メッシュモデル)から、一度に点群データ上の物体の表面に節点を投影するのではなく、1回以上の仮投影を経て物体の表面に節点が投影される。そのため、物体の表面に凹部または凸部がある場合など、球体メッシュと物体の表面の向きが部分的に大きく異なる場合には、1回の投影では、表面メッシュの形状および大きさの均一性がとりにくいことがあるが、2回以上の投影を経ることで、投影方向が徐々に物体表面を向くようになり、物体の表面に凹部または凸部があっても、均一な形状および大きさで、物体の表面に対応する表面メッシュモデルを生成することができる。   According to such an apparatus, the node surface is not projected onto the surface of the object on the point cloud data from the initial projection reference model (spherical mesh model) at once, but through one or more temporary projections. A node is projected on. Therefore, when the orientation of the spherical mesh and the surface of the object is partially different, such as when there are concave or convex portions on the surface of the object, the uniformity of the shape and size of the surface mesh can be reduced by one projection. Although it may be difficult to remove, the projection direction gradually turns toward the object surface after two or more projections, and even if there are concave or convex portions on the surface of the object, it has a uniform shape and size. A surface mesh model corresponding to the surface of the object can be generated.

前記した装置においては、前記物体データは、点群{ri}のデータとして、前記物体を構成する複数の点riの空間座標と、当該各点riの属性である属性データidとを含み、前記投影点決定手段は、特定の属性の物体表面に対する節点niの投影点piを決定するときに、次の条件、(1)点riの属性データidが特定の値であること、(2)投影ベクトルViと各点riとの距離が所定値εの範囲内であること、を判定し、(1)および(2)を満たす点群{ri}の中で節点niまでの距離が最大または最小の点riを選択し当該点riから投影点piを決定するように構成することができる。   In the above-described apparatus, the object data includes, as data of the point group {ri}, spatial coordinates of a plurality of points ri constituting the object, and attribute data id that is an attribute of each point ri, When the projection point determining means determines the projection point pi of the node ni on the object surface having a specific attribute, (1) the attribute data id of the point ri is a specific value, (2) the projection It is determined that the distance between the vector Vi and each point ri is within the range of the predetermined value ε, and the distance to the node ni is maximum or minimum in the point group {ri} that satisfies (1) and (2). The point ri can be selected and the projection point pi can be determined from the point ri.

このような構成によれば、物体データが、表面のデータのみでなく、内部要素を含む立体的形状を有し、また、各点riの属性(例えば、その点が、皮膚を意味するか、骨を意味するかなどの属性)を有する場合において、特定の属性に属する物体の表面の表面メッシュモデルを生成することができる。なお、節点niまでの距離が最大の点riを選択すれば投影基準モデルから遠い側の表面の表面メッシュモデルが生成され、節点niまでの距離が最小の点riを選択すれば投影基準モデルに近い側の表面の表面メッシュモデルが生成される。   According to such a configuration, the object data has not only the surface data but also a three-dimensional shape including internal elements, and the attribute of each point ri (for example, whether the point means skin, In the case of having an attribute such as meaning bone, a surface mesh model of the surface of an object belonging to a specific attribute can be generated. If the point ri having the maximum distance to the node ni is selected, a surface mesh model of the surface far from the projection reference model is generated, and if the point ri having the minimum distance to the node ni is selected, the projection reference model is selected. A surface mesh model of the near surface is generated.

また、前記した装置においては、前記物体データは、点群{ri}のデータとして前記物体の表面に相当する点群{ri}のデータのみを含み、前記投影点決定手段は、前記投影ベクトルViと各点riの距離を計算し、最も近い点riから投影点piを決定するように構成することもできる。   In the above-described apparatus, the object data includes only data of the point group {ri} corresponding to the surface of the object as the data of the point group {ri}, and the projection point determination unit is configured to output the projection vector Vi. It is also possible to calculate the distance between each point ri and determine the projection point pi from the closest point ri.

物体データが、点群{ri}のデータとして物体の表面に相当する点群{ri}のみのデータを含む場合には、この装置のように、より簡単に、投影点決定手段が、投影ベクトルViと各点riの距離を計算し、最も近い点riから投影点pi決定することで表面メッシュモデルを生成することができる。なお、ここで、点群{ri}のデータとして、物体の表面に相当する点群のみのデータを含むとは、点群{ri}で表される物体が、厚みを有さない場合を意味し、表面に相当する点群以外の点については、物体でないことを示すデータを有している場合などが相当する。そのため、属性データを形式上有していてもよく、物体表面に相当する点の属性データの値と、物体表面以外に相当する点の属性データの値とが異なる値となっている場合なども一例として挙げられる。   When the object data includes only data of the point group {ri} corresponding to the surface of the object as the data of the point group {ri}, the projection point determining means can more easily perform the projection vector as in this device. A surface mesh model can be generated by calculating the distance between Vi and each point ri and determining the projection point pi from the closest point ri. Here, including only data of the point group corresponding to the surface of the object as the data of the point group {ri} means that the object represented by the point group {ri} has no thickness. However, for points other than the point group corresponding to the surface, there is a case where data indicating that the object is not an object is included. Therefore, attribute data may be included in the form, and the value of the attribute data of the point corresponding to the object surface is different from the value of the attribute data of the point corresponding to other than the object surface. As an example.

前記した装置においては、前記投影ベクトル算出手段は、各節点niを構成要素として含む複数の表面メッシュの単位法線ベクトルを算出する単位法線ベクトル算出手段と、前記単位法線ベクトル算出手段が算出した複数の前記単位法線ベクトルの和または平均を算出することで、前記各節点niの投影ベクトルViを算出するベクトル和算出手段とを備えることができる。ここでの単位法線ベクトルに言う「単位」は、大きさが揃っていること、いわば規格化されていることを意味し、必ずしも大きさが1である場合には限定されない。   In the above-described apparatus, the projection vector calculation means is calculated by the unit normal vector calculation means for calculating unit normal vectors of a plurality of surface meshes including each node ni as a constituent element, and the unit normal vector calculation means. By calculating the sum or average of the plurality of unit normal vectors, a vector sum calculating means for calculating the projection vector Vi of each node ni can be provided. The “unit” referred to here as a unit normal vector means that the sizes are uniform, that is, normalized, and is not necessarily limited to when the size is 1.

そして、単位法線ベクトルの和または平均を算出する場合には、前記ベクトル和算出手段は、前記単位法線ベクトルに、当該単位法線ベクトルに対応する表面メッシュの面積を重みとして乗じて複数の単位法線ベクトルの和または平均を算出することが望ましい。このような構成により、節点niにおける投影基準モデルの表面に略直交する適切な方向を投影ベクトルとして算出できる。   When calculating the sum or average of the unit normal vectors, the vector sum calculation means multiplies the unit normal vector by a weight of the area of the surface mesh corresponding to the unit normal vector. It is desirable to calculate the sum or average of unit normal vectors. With such a configuration, an appropriate direction substantially orthogonal to the surface of the projection reference model at the node ni can be calculated as a projection vector.

前記した装置においては、前記投影点決定手段による投影点piの決定後、節点niと、当該節点niに対応する投影点piの距離を計算し、最も当該距離が大きいまたは小さい節点niを選択するとともに、当該選択した節点niを通り、かつ、当該節点niの位置の前記投影基準モデルに略直交するベクトルを基準投影ベクトルVDとして算出する基準投影ベクトル算出手段をさらに備え、前記投影ベクトル算出手段は、前記基準投影ベクトル算出手段が算出した基準投影ベクトルVDから第1の所定距離の範囲内にある節点niに対応する投影ベクトルViを、前記基準投影ベクトルVDと平行にして再度設定し、前記投影点決定手段は、前記投影ベクトル算出手段により再度設定された投影ベクトルViに基づいて前記データ生成手段が用いる最終的な投影点piを決定する構成とすることができる。   In the apparatus described above, after the projection point pi is determined by the projection point determination means, the distance between the node ni and the projection point pi corresponding to the node ni is calculated, and the node ni having the largest or smallest distance is selected. And a reference projection vector calculation means for calculating as a reference projection vector VD a vector that passes through the selected node ni and is substantially orthogonal to the projection reference model at the position of the node ni. The projection vector Vi corresponding to the node ni within the first predetermined distance from the reference projection vector VD calculated by the reference projection vector calculation means is set again in parallel with the reference projection vector VD, and the projection The point determination unit is configured to generate the data generation unit based on the projection vector Vi reset by the projection vector calculation unit. It may be configured to determine the final projected points pi used by.

このような装置によると、仮に、投影基準モデル(球体メッシュモデル)を物体の外側に位置させた場合には、投影点piの決定後、節点niと当該節点niに対応する投影点piの距離が最も大きい節点niを選択すると、最も凹んだ節点niが選択され、距離が最も小さい節点niを選択すると、最も凸となった節点niが選択される。逆に、投影基準モデル(球体メッシュモデル)を物体の内側に位置させた場合には、投影点piの決定後、節点niと当該節点niに対応する投影点piの距離が最も大きい節点niを選択すると、最も凸となった節点niが選択され、距離が最も小さい節点niを選択すると、最も凹んだ節点niが選択される。そして、選ばれた節点を基準投影ベクトルVDとし、基準投影ベクトルVDから第1の所定距離の範囲内にある節点niに対応する投影ベクトルViを、基準投影ベクトルVDと平行にして再度設定すると、物体の形状が球体形状から遠い(倣っていない)部分について、投影ベクトルViが、およそ物体の表面に向くようになる。これにより、物体表面への投影回数が少なくても、生成された表面メッシュモデルの表面メッシュの大きさおよび形状が揃いやすくなる。   According to such an apparatus, if the projection reference model (spherical mesh model) is positioned outside the object, the distance between the node ni and the projection point pi corresponding to the node ni after the projection point pi is determined. When the node ni having the largest value is selected, the most depressed node ni is selected, and when the node ni having the smallest distance is selected, the node ni having the largest convexity is selected. Conversely, when the projection reference model (spherical mesh model) is positioned inside the object, after determining the projection point pi, the node ni having the largest distance between the node ni and the projection point pi corresponding to the node ni is determined. When the node ni is selected, the most convex node ni is selected. When the node ni having the shortest distance is selected, the most concave node ni is selected. Then, the selected node is set as the reference projection vector VD, and the projection vector Vi corresponding to the node ni within the first predetermined distance from the reference projection vector VD is set again in parallel with the reference projection vector VD. For a portion where the shape of the object is far (not copied) from the spherical shape, the projection vector Vi is directed toward the surface of the object. Thereby, even if the number of times of projection onto the object surface is small, the size and shape of the surface mesh of the generated surface mesh model can be easily aligned.

そして、この装置においては、前記投影ベクトル算出手段は、前記基準投影ベクトル算出手段が算出した基準投影ベクトルVDから第1の所定距離の範囲外で、かつ、第1の所定距離より大きい第2の所定距離の範囲内にある節点niに対応する投影ベクトルViを、各節点niを通り、かつ、当該節点niの位置の前記投影基準モデルに略直交するベクトルと、前記基準投影ベクトルVDとの合成により算出することが望ましい。   In this apparatus, the projection vector calculation means includes a second projection that is out of the first predetermined distance range and larger than the first predetermined distance from the reference projection vector VD calculated by the reference projection vector calculation means. The projection vector Vi corresponding to the node ni within a predetermined distance range is combined with the reference projection vector VD and a vector that passes through each node ni and is substantially orthogonal to the projection reference model at the position of the node ni. It is desirable to calculate by

このように構成することで、基準投影ベクトルVDから第1の所定距離の範囲外で第2の所定距離の範囲内の節点niから物体の表面へ向かう投影ベクトルViの向きの急変を抑えて、表面メッシュモデルの表面メッシュの大きさおよび形状を揃えやすくすることができる。   By configuring in this way, it is possible to suppress a sudden change in the direction of the projection vector Vi from the node ni within the range of the second predetermined distance to the surface of the object outside the range of the first predetermined distance from the reference projection vector VD. It is possible to easily align the size and shape of the surface mesh of the surface mesh model.

前記した、複数回の投影により表面メッシュモデルを生成する装置においては、前記更新投影基準モデル生成手段により生成された投影基準モデルに対し、凹凸を緩和させるスムージング処理を行うスムージング手段をさらに備えることが望ましい。これにより、仮の投影点により形成される新たな投影基準モデルをなだらかな曲面形状からなるモデルとすることができ、次の投影に用いられる投影ベクトルの向きの急変(小さい範囲内にある節点ni間での投影ベクトルの向きの大きな違い)を抑制することができる。   In the apparatus for generating a surface mesh model by a plurality of projections as described above, the apparatus further includes a smoothing unit that performs a smoothing process for reducing unevenness on the projection reference model generated by the updated projection reference model generation unit. desirable. As a result, a new projection reference model formed by the temporary projection points can be made a model having a gentle curved surface shape, and a sudden change in the direction of the projection vector used for the next projection (node ni within a small range). Difference in the direction of the projection vector between them) can be suppressed.

前記した各装置においては、前記球体メッシュモデルを計算し、前記記憶装置に記憶させる球体メッシュ生成手段をさらに備えていてもよい。すなわち、球体メッシュモデルは、既に用意されたデータを記憶装置に記憶させておくのでもよいし、本発明の装置により計算して記憶装置に記憶させるのでもよい。   Each of the devices described above may further include a sphere mesh generation unit that calculates the sphere mesh model and stores the sphere mesh model in the storage device. In other words, the spherical mesh model may store already prepared data in the storage device, or may be calculated by the device of the present invention and stored in the storage device.

前記した課題を解決する本発明は、コンピュータを用いた方法として構成することもできる。すなわち、本発明は、記憶装置に物体の表面を特定可能な点群{ri}のデータからなる物体データおよび表面メッシュが略球面状に配列された球体メッシュモデルからなる投影基準モデルが記憶されたコンピュータを用いて構築された表面メッシュモデル生成装置により境界要素法の計算で用いる表面メッシュモデルのデータを生成する表面メッシュモデル生成方法であって、前記コンピュータが備える投影ベクトル算出手段が、前記物体データで特定される物体表面の内部に、前記投影基準モデルの中心を位置させた状態で、前記投影基準モデルの各節点niを通り、かつ、当該節点niの位置の前記投影基準モデルに略直交する投影ベクトルViを算出するステップと、前記コンピュータが備える投影点決定手段が、前記物体データが有する点群{ri}のうち、前記物体の表面に相当し、かつ、各投影ベクトルViに最も近い点riを選択し当該点riから投影点piを決定するステップと、前記コンピュータが備える更新投影基準モデル生成手段が、前記投影点決定手段が決定した投影点piと前記節点niを結ぶ線分を所定割合で分割する当該線分上の点を、新たな節点niとして、新たな投影基準モデルを生成するステップと、前記コンピュータが備えるデータ生成手段が、前記投影点決定手段で決定した投影点piを節点として表面メッシュのデータを生成するステップとを有し、前記投影点決定手段は、最初の投影基準モデルに基づく投影ベクトルViによる投影点piの決定と、前記更新投影基準モデル生成手段により生成された投影基準モデルに基づく投影ベクトルViによる投影点piの決定とを計2回以上実行して、前記データ生成手段が用いる最終的な投影点piを決定することを特徴とする。 The present invention for solving the above-described problems can also be configured as a method using a computer. That is, according to the present invention, the object data including the data of the point group {ri} that can specify the surface of the object and the projection reference model including the spherical mesh model in which the surface meshes are arranged in a substantially spherical shape are stored in the storage device. A surface mesh model generation method for generating data of a surface mesh model used in calculation of a boundary element method by a surface mesh model generation device constructed using a computer , wherein the projection vector calculation means provided in the computer includes the object data In the state where the center of the projection reference model is located inside the object surface specified in step (1), the projection reference model passes through each node ni and is substantially orthogonal to the projection reference model at the position of the node ni. and Luz step to calculate the projection vector Vi, the projection point determining unit included in the computer, the object data is Among groups {ri} points to correspond to the surface of the object, and the Luz step to determine the projection point pi, said computer comprises a closest point ri selected from the point ri in the projection vector Vi The updated projection reference model generation unit sets a point on the line segment that divides the line segment connecting the projection point pi determined by the projection point determination unit and the node ni at a predetermined ratio as a new node ni, and performs a new projection. generating a reference model, the data generation unit included in the computer, and a Luz step generates data of a surface mesh projection points pi determined in the projection point determining means as a nodal point, the projection point determination The means determines the projection point pi from the projection vector Vi based on the first projection reference model, and the projection based on the projection reference model generated by the updated projection reference model generation means. And determination of the projection point pi by vector Vi running over a total of two times, and determines the final projected point pi of the data generating means used.

また、前記した課題を解決するための方法は、記憶装置に物体の表面を特定可能な点群{ri}のデータからなる物体データおよび表面メッシュが略球面状に配列された球体メッシュモデルからなる投影基準モデルが記憶されたコンピュータを用いて構築された表面メッシュモデル生成装置により境界要素法の計算で用いる表面メッシュモデルのデータを生成する表面メッシュモデル生成方法であって、前記コンピュータが備える投影ベクトル算出手段が、前記物体データで特定される物体表面の内部に、前記投影基準モデルの中心を位置させた状態で、前記投影基準モデルの各節点niを通り、かつ、当該節点niの位置の前記投影基準モデルに略直交する投影ベクトルViを算出するステップと、前記コンピュータが備える投影点決定手段が、前記物体データが有する点群{ri}のうち、前記物体の表面に相当し、かつ、各投影ベクトルViに最も近い点riを選択し当該点riから投影点piを決定するステップと、前記コンピュータが備える基準投影ベクトル算出手段が、前記投影点決定手段による投影点piの決定後、節点niと、当該節点niに対応する投影点piの距離を計算し、最も当該距離が大きいまたは小さい節点niを選択するとともに、当該選択した節点niを通り、かつ、当該節点niの位置の前記投影基準モデルに略直交するベクトルを基準投影ベクトルVDとして算出するステップと、前記コンピュータが備えるデータ生成手段が、前記投影点決定ステップで決定した投影点piを節点として表面メッシュのデータを生成するステップとを有し、前記投影ベクトル算出手段は、前記基準投影ベクトル算出手段が算出した基準投影ベクトルVDから第1の所定距離の範囲内にある節点niに対応する投影ベクトルViを、前記基準投影ベクトルVDと平行にして再度設定し、前記投影点決定手段は、前記投影ベクトル算出手段により再度設定された投影ベクトルViに基づいて前記データ生成手段が用いる最終的な投影点piを決定することを特徴とする。Further, the method for solving the above-described problem includes a spherical mesh model in which surface data is arranged in a substantially spherical shape and object data consisting of data of a point group {ri} capable of specifying the surface of the object in a storage device. A surface mesh model generation method for generating data of a surface mesh model used in calculation of a boundary element method by a surface mesh model generation device constructed using a computer storing a projection reference model, the projection vector provided in the computer The calculation means passes through each node ni of the projection reference model in a state where the center of the projection reference model is positioned inside the object surface specified by the object data, and the position of the node ni A step of calculating a projection vector Vi substantially orthogonal to the projection reference model, and a projection point determining unit provided in the computer Selecting a point ri corresponding to the surface of the object and closest to each projection vector Vi from the point group {ri} included in the object data, and determining a projection point pi from the point ri; After the projection point pi is determined by the projection point determination unit, the reference projection vector calculation unit included in the computer calculates the distance between the node ni and the projection point pi corresponding to the node ni, and the distance is the largest or smallest. Selecting a node ni, calculating a vector that passes through the selected node ni and is substantially orthogonal to the projection reference model at the position of the node ni as a reference projection vector VD; and data generation means provided in the computer Generating surface mesh data with the projection point pi determined in the projection point determination step as a node, The projection vector calculation means makes the projection vector Vi corresponding to the node ni within the first predetermined distance from the reference projection vector VD calculated by the reference projection vector calculation means parallel to the reference projection vector VD. The projection point determination unit is set again, and the final projection point pi used by the data generation unit is determined based on the projection vector Vi reset by the projection vector calculation unit.

また、前記した課題を解決する本発明は、コンピュータプログラムとして構成することもできる。すなわち、本発明は、記憶装置に物体の表面を特定可能な点群{ri}のデータからなる物体データおよび表面メッシュが略球面状に配列された球体メッシュモデルからなる投影基準モデルが記憶されたコンピュータにおいて境界要素法の計算で用いる表面メッシュモデルのデータを生成するコンピュータプログラムであって、コンピュータを、前記物体データで特定される物体表面の内部に前記投影基準モデルの中心を位置させた状態で、前記投影基準モデルの各節点niを通り、かつ、当該節点niの位置の前記投影基準モデルに略直交する投影ベクトルViを算出する投影ベクトル算出手段、前記物体データが有する点群{ri}のうち、前記物体の表面に相当し、かつ、各投影ベクトルViに最も近い点riを選択し当該点riから投影点piを決定する投影点決定手段、前記投影点決定手段が決定した投影点piと前記節点niを結ぶ線分を所定割合で分割する当該線分上の点を、新たな節点niとして、新たな投影基準モデルを生成する更新投影基準モデル生成手段、前記投影点決定手段で決定した投影点piを節点として表面メッシュモデルのデータを生成するデータ生成手段として機能させ、さらに、前記投影点決定手段を、最初の投影基準モデルに基づく投影ベクトルViによる投影点piの決定と、前記更新投影基準モデル生成手段により生成された投影基準モデルに基づく投影ベクトルViによる投影点piの決定とを計2回以上実行して、前記データ生成手段が用いる最終的な投影点piを決定するように機能させるように構成することができる。
さらに、本発明のコンピュータプログラムは、記憶装置に物体の表面を特定可能な点群{ri}のデータからなる物体データおよび表面メッシュが略球面状に配列された球体メッシュモデルからなる投影基準モデルが記憶されたコンピュータにおいて境界要素法の計算で用いる表面メッシュモデルのデータを生成するコンピュータプログラムであって、コンピュータを、前記物体データで特定される物体表面の内部に前記投影基準モデルの中心を位置させた状態で、前記投影基準モデルの各節点niを通り、かつ、当該節点niの位置の前記投影基準モデルに略直交する投影ベクトルViを算出する投影ベクトル算出手段、前記物体データが有する点群{ri}のうち、前記物体の表面に相当し、かつ、各投影ベクトルViに最も近い点riを選択し当該点riから投影点piを決定する投影点決定手段、前記投影点決定手段による投影点piの決定後、節点niと、当該節点niに対応する投影点piの距離を計算し、最も当該距離が大きいまたは小さい節点niを選択するとともに、当該選択した節点niを通り、かつ、当該節点niの位置の前記投影基準モデルに略直交するベクトルを基準投影ベクトルVDとして算出する基準投影ベクトル算出手段、前記投影点決定手段で決定した投影点piを節点として表面メッシュモデルのデータを生成するデータ生成手段として機能させ、さらに、前記投影ベクトル算出手段を、前記基準投影ベクトル算出手段が算出した基準投影ベクトルVDから第1の所定距離の範囲内にある節点niに対応する投影ベクトルViを、前記基準投影ベクトルVDと平行にして再度設定するように機能させ、前記投影点決定手段を、前記投影ベクトル算出手段により再度設定された投影ベクトルViに基づいて前記データ生成手段が用いる最終的な投影点piを決定するように機能させることができる。
Moreover, the present invention that solves the above-described problems can also be configured as a computer program. That is, according to the present invention, the object data including the data of the point group {ri} that can specify the surface of the object and the projection reference model including the spherical mesh model in which the surface meshes are arranged in a substantially spherical shape are stored in the storage device. A computer program for generating data of a surface mesh model used for calculation of a boundary element method in a computer, wherein the computer is located in a state where the center of the projection reference model is located inside an object surface specified by the object data. , through each node ni of the projection reference model, and the projection vector calculating means for calculating a projection vector Vi substantially perpendicular to the projection reference model of the position of the node ni, the point cloud with the object data {ri} Among them, a point ri that corresponds to the surface of the object and is closest to each projection vector Vi is selected from the point ri. Projection point determining means for determining a Kageten pi, a point on the line segment that divides a line segment connecting the nodes ni and projection point pi of the projection point determining means has determined at a predetermined ratio, as a new node ni, An updated projection reference model generating means for generating a new projection reference model, functioning as a data generating means for generating data of a surface mesh model with the projection point pi determined by the projection point determining means as a node , and further determining the projection point Means of determining the projection point pi from the projection vector Vi based on the first projection reference model and the determination of the projection point pi based on the projection vector Vi based on the projection reference model generated by the updated projection reference model generation unit are 2 in total. It can be configured to be executed more than once and function to determine the final projection point pi used by the data generation means.
Further, the computer program of the present invention has a projection reference model consisting of object data consisting of data of a point group {ri} capable of specifying the surface of an object and a spherical mesh model in which surface meshes are arranged in a substantially spherical shape in a storage device. A computer program for generating data of a surface mesh model used for calculation of a boundary element method in a stored computer, the computer positioning the center of the projection reference model inside an object surface specified by the object data In this state, a projection vector calculation means for calculating a projection vector Vi that passes through each node ni of the projection reference model and is substantially orthogonal to the projection reference model at the position of the node ni, a point group possessed by the object data { ri}, the point ri corresponding to the surface of the object and closest to each projection vector Vi A projection point determination unit that selects and determines the projection point pi from the point ri; after the projection point pi is determined by the projection point determination unit, the distance between the node ni and the projection point pi corresponding to the node ni is calculated; Reference projection vector calculation for selecting a node ni having a large or small distance and calculating a vector that passes through the selected node ni and is substantially orthogonal to the projection reference model at the position of the node ni as a reference projection vector VD Means for generating data of a surface mesh model with the projection point pi determined by the projection point determination means as a node, and the projection vector calculation means is a reference calculated by the reference projection vector calculation means A projection vector Vi corresponding to a node ni within the first predetermined distance from the projection vector VD is determined as the reference projection. The projection point determination unit is caused to function so as to be set again in parallel with the vector VD, and the final projection point pi used by the data generation unit based on the projection vector Vi reset by the projection vector calculation unit. Can function to determine.

本発明の境界要素法の計算で用いる表面メッシュモデルを生成する表面メッシュモデル生成装置、表面メッシュモデル生成方法およびコンピュータプログラムによれば、少ない計算により、形状および大きさが比較的揃った表面メッシュモデルを生成することができる。   According to the surface mesh model generating apparatus, the surface mesh model generating method, and the computer program for generating the surface mesh model used in the calculation of the boundary element method of the present invention, the surface mesh model having a relatively uniform shape and size can be obtained by a small number of calculations. Can be generated.

本発明の表面メッシュモデル生成装置に入力されるデータおよびコンピュータの構成である。It is the structure of the data input into the surface mesh model production | generation apparatus of this invention, and a computer. 物体の表面への節点niの投影を説明する図である。It is a figure explaining projection of the node ni to the surface of an object. 第1実施形態に係る表面メッシュモデル生成装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the surface mesh model production | generation apparatus which concerns on 1st Embodiment. 球体メッシュモデルの例を示す図である。It is a figure which shows the example of a spherical body mesh model. 投影ベクトルの算出方法を説明する図であり、(a)は、節点niの周囲の表面メッシュおよび各表面メッシュの単位法線ベクトルを示す、球体メッシュモデルに面した図であり、(b)は、節点niの周囲の表面メッシュおよび各表面メッシュの単位法線ベクトルを示す、球体メッシュモデルの断面図である。It is a figure explaining the calculation method of a projection vector, (a) is a figure facing the spherical mesh model which shows the surface mesh around the node ni and the unit normal vector of each surface mesh, (b) 2 is a cross-sectional view of a spherical mesh model showing a surface mesh around a node ni and a unit normal vector of each surface mesh. 物体に対する節点niの投影を説明する図である。It is a figure explaining projection of the node ni with respect to an object. 第1実施形態に係る表面メッシュモデル生成装置の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of the surface mesh model production | generation apparatus which concerns on 1st Embodiment. (a)従来の方法で作成した頭部の表面メッシュモデルの一例と、(b)第1実施形態の装置で作成した頭部の表面メッシュモデルの一例である。(A) An example of a head surface mesh model created by a conventional method, and (b) an example of a head surface mesh model created by the apparatus of the first embodiment. 第2実施形態に係る表面メッシュモデル生成装置での節点niの投影方法を説明する図である。It is a figure explaining the projection method of the node ni in the surface mesh model production | generation apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る表面メッシュモデル生成装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the surface mesh model production | generation apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 物体に対する段階的な節点niの投影を説明する図である。It is a figure explaining projection of the node node ni to an object in steps. 第2実施形態に係る表面メッシュモデル生成装置の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of the surface mesh model production | generation apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態での投影の各段階のモデルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the model of each step of the projection in 2nd Embodiment. (a)第1実施形態の装置で作成した脳および脳幹の表面メッシュモデルの一例と、(b)第2実施形態の装置で作成した脳および脳幹の表面メッシュモデルの一例である。(A) An example of a brain and brainstem surface mesh model created by the apparatus of the first embodiment, and (b) an example of a brain and brainstem surface mesh model created by the apparatus of the second embodiment. 第3実施形態に係る表面メッシュモデル生成装置での節点niの投影方法を説明する図である。It is a figure explaining the projection method of the node ni in the surface mesh model production | generation apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態に係る表面メッシュモデル生成装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the surface mesh model production | generation apparatus which concerns on 3rd Embodiment. (a)第1実施形態の装置で作成した脳の表面メッシュモデルの一例と、(b)第3実施形態の装置で作成した脳の表面メッシュモデルの一例である。(A) An example of a brain surface mesh model created by the apparatus of the first embodiment, and (b) an example of a brain surface mesh model created by the apparatus of the third embodiment. 第4実施形態に係る表面メッシュモデル生成装置での節点niの投影方法を説明する図である。It is a figure explaining the projection method of the node ni in the surface mesh model production | generation apparatus which concerns on 4th Embodiment.

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
[第1実施形態]
本発明の基本的形態である、第1実施形態に係る表面メッシュモデル生成装置100は、CPU2と、ROM3、RAM4および外部記憶装置5などの記憶装置を有するコンピュータからなり、RAM4にコンピュータプログラムが適宜読み込まれてCPU2で実行されることで実現されている。表面メッシュモデル生成装置100は、データの入出力のためのインタフェース6を有し、インタフェース6から物体データ181が入力されて、この物体データ181で特定される適宜な物体の表面に境界要素法の計算で用いる表面メッシュモデル(三角形の表面メッシュからなる3次元モデルのデータ)を生成する装置である。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
[First Embodiment]
A surface mesh model generation apparatus 100 according to the first embodiment, which is a basic form of the present invention, includes a computer having a CPU 2 and storage devices such as a ROM 3, a RAM 4, and an external storage device 5. A computer program is appropriately stored in the RAM 4. This is realized by being read and executed by the CPU 2. The surface mesh model generation apparatus 100 has an interface 6 for inputting / outputting data. When the object data 181 is input from the interface 6, the boundary element method is applied to the surface of an appropriate object specified by the object data 181. This is a device for generating a surface mesh model (data of a three-dimensional model composed of a triangular surface mesh) used in calculation.

一例として、本実施形態においては、物体データ181は、BMIで用いる頭皮、頭蓋骨、脳などの頭部組織のデータを例に挙げ、これらのデータは、MRIにより得られたMRIデータ189から生成する。MRIデータ189は、頭部の各水平断面における、各点の水分量がコントラスト(明度)として現れる画像データで、各水平断面において、画素位置およびコントラストに基づいて、各画素が頭皮、頭蓋骨、脳などのいずれの頭部組織に相当するか特定することができる。そこで、各画素位置に、いずれの頭部組織に属するかを属性データidとして付与していくと、水平断面の各画素について座標と頭部組織の属性データidを有するデータが得られ、この属性データidを付与したデータを積層すれば、x,y,zの3次元の各座標位置において頭部組織の属性データidを付与した物体データ181が得られる。すなわち、物体データ181は、各点riが、ri=[x,y,z,id]の内容を有したデータである。そして、物体データ181は、この点riの集合である点群{ri}からなるデータである。   As an example, in the present embodiment, the object data 181 is exemplified by data of head tissues such as the scalp, skull, and brain used in BMI, and these data are generated from MRI data 189 obtained by MRI. . The MRI data 189 is image data in which the water content at each point appears as contrast (brightness) in each horizontal section of the head, and in each horizontal section, each pixel has a scalp, skull, brain based on the pixel position and contrast. It can be specified which head tissue corresponds to. Therefore, by assigning to each pixel position which head tissue it belongs to as attribute data id, data having coordinates and head tissue attribute data id is obtained for each pixel of the horizontal section. If the data to which the data id is assigned is stacked, the object data 181 to which the attribute data id of the head tissue is given at the three-dimensional coordinate positions of x, y, and z is obtained. That is, the object data 181 is data in which each point ri has the content of ri = [x, y, z, id]. The object data 181 is data including a point group {ri} that is a set of the points ri.

第1実施形態に係る表面メッシュモデル生成装置100は、球体メッシュモデルから1回の投影で表面メッシュモデルを生成する装置である。この投影の概略を説明すると、図2に示すように、球体メッシュモデルである投影基準モデル183の中心Oを物体表面181Aの内側に位置させ、投影基準モデル183の各節点niを物体表面181Aに投影して投影点piを決定し、この投影点piを節点として表面メッシュモデルを生成するものである。本実施形態および以下の実施形態においては、図2に示したように、物体の外側に投影基準モデル183(球面メッシュモデル)が位置するようにして投影を行う場合を説明するが、投影基準モデル183(球面メッシュモデル)は、物体表面181Aの内側にあってもよい。   The surface mesh model generation apparatus 100 according to the first embodiment is an apparatus that generates a surface mesh model from a spherical mesh model by a single projection. The outline of this projection will be described. As shown in FIG. 2, the center O of the projection reference model 183 that is a spherical mesh model is positioned inside the object surface 181A, and each node ni of the projection reference model 183 is placed on the object surface 181A. Projection points pi are determined by projection, and a surface mesh model is generated using the projection points pi as nodes. In the present embodiment and the following embodiments, as shown in FIG. 2, a description will be given of a case where projection is performed such that the projection reference model 183 (spherical mesh model) is positioned outside the object. 183 (spherical mesh model) may be inside the object surface 181A.

図3に示すように、表面メッシュモデル生成装置100は、投影ベクトル算出手段110、投影点決定手段130、データ生成手段150および記憶装置180を備えている。   As shown in FIG. 3, the surface mesh model generation device 100 includes a projection vector calculation unit 110, a projection point determination unit 130, a data generation unit 150, and a storage device 180.

記憶装置180は、前記した点群{ri}からなる物体データ181と、球体メッシュモデル182と、投影基準モデル183とを記憶している。球体メッシュモデル182は、一例を図4に示すように、球体表面に節点を規則的に配列した表面メッシュモデルであり、例えば、正20面体の表面メッシュモデルの各表面メッシュ(3角形)の1辺を2等分や3等分して新たな点を得て、この点を球面に投影することで新たな節点を増やしていくことで容易に生成することができる。本実施形態においては、球体メッシュモデル182は、既に作成したデータを記憶装置180に記憶してあることとするが、表面メッシュモデル生成装置100が、球体メッシュモデル182を計算し、記憶装置180に記憶させる公知の球体メッシュ生成手段を備えていてもよい。投影基準モデル183は、表面メッシュモデルの生成前にはデフォルト値として球体メッシュモデル182が記憶されている。   The storage device 180 stores object data 181 including the above point group {ri}, a spherical mesh model 182 and a projection reference model 183. As shown in FIG. 4, the spherical mesh model 182 is a surface mesh model in which nodes are regularly arranged on the surface of the sphere. For example, 1 of each surface mesh (triangle) of the regular icosahedron surface mesh model. It can be easily generated by dividing a side into two or three equal parts to obtain a new point and projecting this point onto a spherical surface to increase the number of new nodes. In this embodiment, the spherical mesh model 182 has already created data stored in the storage device 180, but the surface mesh model generation device 100 calculates the spherical mesh model 182 and stores it in the storage device 180. You may provide the well-known spherical mesh production | generation means to memorize | store. As the projection reference model 183, a spherical mesh model 182 is stored as a default value before the generation of the surface mesh model.

投影ベクトル算出手段110は、物体データ181で特定される物体表面181Aの内部に投影基準モデル183の中心Oを位置させた状態で、投影基準モデル183の各節点niを通り、かつ、当該節点niの位置の投影基準モデル183に略直交する投影ベクトルViを算出する手段である。このために、投影ベクトル算出手段110は、単位法線ベクトル算出手段111と、ベクトル和算出手段112とを有している。   The projection vector calculation means 110 passes through each node ni of the projection reference model 183 while the center O of the projection reference model 183 is located inside the object surface 181A specified by the object data 181, and the node ni. Is a means for calculating a projection vector Vi substantially orthogonal to the projection reference model 183 at the position. For this purpose, the projection vector calculation unit 110 includes a unit normal vector calculation unit 111 and a vector sum calculation unit 112.

単位法線ベクトル算出手段111は、各節点niを構成要素として含む複数の表面メッシュの単位法線ベクトルを算出する手段である。具体的には、図5(a)に示すように、一つの節点niは、4〜6個程度の表面メッシュMEiに属しており、図5(a)では、この表面メッシュMEiを例えばME1〜ME5とする。つまり、各表面メッシュME1〜ME5は、節点niを構成要素として有している。各表面メッシュME1〜ME5は、節点niの他に2つの節点を構成要素として有し、3つの節点により特定される平面の単位法線ベクトルnv1〜nv5を公知の計算方法で算出することができる。   The unit normal vector calculation unit 111 is a unit that calculates unit normal vectors of a plurality of surface meshes including each node ni as a constituent element. Specifically, as shown in FIG. 5A, one node ni belongs to about 4 to 6 surface meshes MEi. In FIG. 5A, the surface mesh MEi is, for example, ME1 to ME1. Let it be ME5. That is, each surface mesh ME1-ME5 has the node ni as a component. Each of the surface meshes ME1 to ME5 has two nodes as components in addition to the node ni, and unit normal vectors nv1 to nv5 of the plane specified by the three nodes can be calculated by a known calculation method. .

ベクトル和算出手段112は、単位法線ベクトル算出手段111が算出した複数の単位法線ベクトルnviの和または平均を算出することで、各節点niの投影ベクトルViを算出する手段である。本実施形態では、特に、節点niにおける投影基準モデル183の表面にほぼ直交する方向ベクトルを得るため、ベクトル和算出手段112は、単位法線ベクトルnviに、当該単位法線ベクトルnviに対応する表面メッシュMEiの面積を重みとして乗じて複数の単位法線ベクトルnviの平均を算出する構成とする。これにより、図5(b)に示すように、投影ベクトルViを算出することができる。   The vector sum calculation means 112 is a means for calculating the projection vector Vi of each node ni by calculating the sum or average of a plurality of unit normal vectors nvi calculated by the unit normal vector calculation means 111. In the present embodiment, in particular, in order to obtain a direction vector substantially orthogonal to the surface of the projection reference model 183 at the node ni, the vector sum calculation unit 112 sets the surface corresponding to the unit normal vector nvi as the unit normal vector nvi. The average of a plurality of unit normal vectors nvi is calculated by multiplying the area of the mesh MEi as a weight. Thereby, the projection vector Vi can be calculated as shown in FIG.

投影点決定手段130は、体データ181が有する点群{ri}のうち、物体表面181Aに相当し、かつ、各投影ベクトルViに最も近い点riを選択し当該点riから投影点piを決定する手段である。具体的には、投影点決定手段130は、特定の属性の物体表面181Aに対する節点niの投影点piを決定するときに、次の条件
(1)点riの属性データidが特定の値であること
(2)投影ベクトルViと各点riとの距離diが所定値εの範囲内であること
を判定し、
(1)および(2)を満たす点群{ri}の中で節点niまでの距離が最大または最小の点riを選択し当該点riから投影点piを決定する手段である。ここでは、一例として、距離が最小の点riを選択することとする。
Projection point determination unit 130, among the group points with the object body data 181 {ri}, corresponds to the object surface 181A, and the projection points pi closest point ri from the selected the point ri in the projection vector Vi It is a means to determine. Specifically, when the projection point determining unit 130 determines the projection point pi of the node ni for the object surface 181A having a specific attribute, the attribute data id of the next condition (1) point ri is a specific value. (2) It is determined that the distance di between the projection vector Vi and each point ri is within the range of the predetermined value ε,
This is means for selecting the point ri having the maximum or minimum distance to the node ni from the point group {ri} satisfying (1) and (2) and determining the projection point pi from the point ri. Here, as an example, the point ri having the smallest distance is selected.

投影点piの決定について、図6を参照しながらより詳しく説明する。図6においては、簡単に示すため、物体データ181および投影基準モデル183を2次元断面により表示している。図6に示すように、物体データ181は、格子点状に並んでおり、各点riが属性データidを有している。図では、属性データidの値の違いをマークの違いとして表している。一例として、属性データidの値が1の点riは、頭皮であり、属性データidの値が2の点riは、頭蓋骨であり、属性データidの値が3の点riは、脳であるとする。そして、ここでは、頭皮の外側表面の表面メッシュモデルを生成することとし、表面メッシュモデル生成装置100には、生成すべき組織の属性データidとして1(頭皮)が入力されたとする。   The determination of the projection point pi will be described in more detail with reference to FIG. In FIG. 6, for the sake of simplicity, the object data 181 and the projection reference model 183 are displayed in a two-dimensional section. As shown in FIG. 6, the object data 181 is arranged in a lattice point shape, and each point ri has attribute data id. In the figure, the difference in the value of the attribute data id is represented as a difference in marks. As an example, a point ri having an attribute data id value of 1 is a scalp, a point ri having an attribute data id value of 2 is a skull, and a point ri having an attribute data id value of 3 is a brain. And Here, it is assumed that a surface mesh model of the outer surface of the scalp is generated, and 1 (scalp) is input to the surface mesh model generation apparatus 100 as attribute data id of the tissue to be generated.

このとき、まず、(1)の条件を満たすため、投影点決定手段130は、各点riについて属性データidの値を判定して、属性データidが1の点riのみに絞り込む。次に、(2)の条件を満たすため、絞り込まれた点riについて、投影ベクトルViとの距離diを計算し、この距離diが所定値ε以下の点riのみを選択する。例えば、点riを投影ベクトルViに下ろした足の点を点qiとし、点qiを原点からのベクトル、節点niを原点からのベクトル、点riを原点からのベクトル、(A,B)をベクトルAとベクトルBの内積とすれば、
のようにして点qiが算出でき、点qiと点riの距離diは、
であるから、これによりdiが所定値ε以下であるか否かを判定することができる。
At this time, first, in order to satisfy the condition (1), the projection point determination unit 130 determines the value of the attribute data id for each point ri and narrows down to only the points ri having the attribute data id of 1. Next, in order to satisfy the condition of (2), the distance di with the projection vector Vi is calculated for the narrowed point ri, and only the point ri whose distance di is equal to or less than a predetermined value ε is selected. For example, a point of the foot where the point ri is lowered to the projection vector Vi is a point qi, the point qi is a vector from the origin, a node ni is a vector from the origin, a point ri is a vector from the origin, and (A, B) is a vector If the inner product of A and vector B,
The point q i can be calculated as follows, and the distance di between the point q i and the point ri is
Therefore, it is possible to determine whether di is equal to or smaller than a predetermined value ε.

この2つの条件(1)、(2)により絞り込まれた点riについて、節点niからの距離が最小の点riを選択する。そして、この点riに対応する点qiを、投影点piとする。この手順を簡略化するため、絞り込まれた点riに対応する各点qiと節点niの距離を計算し、この距離が最小の点qiを投影点piと決定してもよい。   For the points ri narrowed down by these two conditions (1) and (2), the point ri having the smallest distance from the node ni is selected. A point qi corresponding to this point ri is set as a projection point pi. In order to simplify this procedure, the distance between each point qi corresponding to the narrowed point ri and the node ni may be calculated, and the point qi having the smallest distance may be determined as the projection point pi.

データ生成手段150は、投影点決定手段130で決定した投影点piを節点として表面メッシュモデルのデータを生成する手段である。具体的には、表面メッシュモデルは、各節点の空間座標と、どの節点とどの節点を繋ぐかを特定したデータからなるので、投影点piのデータに、投影基準モデル183が有していた節点niと節点niの組合せのデータを組み合わせる(適用する)ことで、表面メッシュモデルのデータを生成する。   The data generation means 150 is means for generating surface mesh model data with the projection point pi determined by the projection point determination means 130 as a node. Specifically, since the surface mesh model is composed of data specifying the spatial coordinates of each node and which node is connected to which node, the node that the projection reference model 183 had in the data of the projection point pi By combining (applying) the combination data of ni and node ni, data of the surface mesh model is generated.

以上のように構成された表面メッシュモデル生成装置100の動作(表面メッシュモデルの生成方法)について、図7のフローチャートを参照しながら説明する
表面メッシュモデル生成装置100は、記憶装置180に物体データ181および投影基準モデル183が記憶された状態で、コンピュータプログラムが実行され、属性データidが入力された上で、次の各ステップが実行される。
The operation (surface mesh model generation method) of the surface mesh model generation apparatus 100 configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG. 7. The surface mesh model generation apparatus 100 stores object data 181 in the storage device 180. The computer program is executed in a state where the projection reference model 183 is stored, the attribute data id is input, and the following steps are executed.

まず、投影ベクトル算出手段110により、物体データ181で特定される物体表面181Aの内部に、投影基準モデル183の中心Oを位置させた状態で、投影基準モデル183の各節点niを通り、かつ、当該節点niの位置の投影基準モデル183に略直交する投影ベクトルViを算出する(S10、投影ベクトル算出ステップ)。このステップでは、前記したように、投影基準モデル183に略直交する投影ベクトルViを算出するために、単位法線ベクトル算出手段111により、各節点niを構成要素とする節点niの周囲の表面メッシュの単位法線ベクトルnviを算出し、ベクトル和算出手段112により、これらの周囲の表面メッシュの面積を重みとして乗じて単位法線ベクトルnviの重み付け算術平均を算出する。これにより、各節点niでの投影ベクトルViが決定される。   First, the projection vector calculation means 110 passes through each node ni of the projection reference model 183 with the center O of the projection reference model 183 located inside the object surface 181A specified by the object data 181, and A projection vector Vi substantially orthogonal to the projection reference model 183 at the position of the node ni is calculated (S10, projection vector calculation step). In this step, as described above, in order to calculate the projection vector Vi that is substantially orthogonal to the projection reference model 183, the unit normal vector calculation unit 111 uses the surface mesh around each node ni as a constituent element. The unit normal vector nvi is calculated, and the vector sum calculation means 112 multiplies the area of the surrounding surface meshes as weights to calculate the weighted arithmetic average of the unit normal vector nvi. Thereby, the projection vector Vi at each node ni is determined.

次に、投影点決定手段130により、点群{ri}の各点riについて、入力された属性データidと一致するかを判定し、一致する点riのみに絞り込んだ点群{ri}のデータを生成する(S20、投影点決定ステップ)。   Next, the projection point determination unit 130 determines whether or not each point ri in the point group {ri} matches the input attribute data id, and data of the point group {ri} narrowed down to only the matching point ri. (S20, projection point determination step).

そして、投影点決定手段130は、点riと投影ベクトルViの距離diを計算する(S30、投影点決定ステップ)。さらに、投影点決定手段130は、di<εを満たす点riの中で、節点niから最も近い点riを選択する(S40、投影点決定ステップ)。そして、投影点決定手段130は、この選択した点riから投影点piを決定する(S50、投影点決定ステップ)。具体的には、選択した点riから投影ベクトルViに下ろした足の点qiを投影点piとする。   Then, the projection point determination unit 130 calculates the distance di between the point ri and the projection vector Vi (S30, projection point determination step). Furthermore, the projection point determination means 130 selects the point ri closest to the node ni among the points ri satisfying di <ε (S40, projection point determination step). Then, the projection point determination means 130 determines a projection point pi from the selected point ri (S50, projection point determination step). Specifically, the foot point qi lowered from the selected point ri to the projection vector Vi is set as the projection point pi.

次に、投影点決定手段130は、すべての節点niについて投影点piの決定が終了したか否かを判定し、終了していない場合には(S60,No)、ステップS30に戻って他の節点niについての投影点piを決定し、終了している場合には(S60,Yes)、ステップS70に進む。   Next, the projection point determination means 130 determines whether or not the determination of the projection points pi has been completed for all the nodes ni, and if not (S60, No), returns to step S30 to return to another When the projection point pi for the node ni is determined and the projection point pi is completed (S60, Yes), the process proceeds to step S70.

ステップS70において、データ生成手段150は、投影点決定手段130が決定した投影点piを節点として表面メッシュモデルのデータを生成する(S70、データ生成ステップ)。   In step S70, the data generation unit 150 generates data of the surface mesh model with the projection point pi determined by the projection point determination unit 130 as a node (S70, data generation step).

以上のようにして、本実施形態の表面メッシュモデル生成装置100によれば、点群{ri}のデータからなる物体表面181Aに、球体メッシュモデルの節点niを直接投影して、少ない計算で、大きさおよび形状が揃った表面メッシュからなる表面メッシュモデルを生成することができる。すなわち、従来のように、点群のデータから、大きさおよび形状が不揃いな表面メッシュからなる仮の表面メッシュモデルを作成する作業をすることなく、球体メッシュモデルの節点niの物体表面181Aに対応する点を投影点pi(表面メッシュモデルの節点)として決定するので、効率的に表面メッシュモデルを生成することができる。   As described above, according to the surface mesh model generation apparatus 100 of the present embodiment, the node ni of the sphere mesh model is directly projected onto the object surface 181A composed of the data of the point group {ri}, and with a small calculation, A surface mesh model composed of a surface mesh of uniform size and shape can be generated. That is, it corresponds to the object surface 181A of the node ni of the spherical mesh model without creating a temporary surface mesh model composed of a surface mesh with irregular sizes and shapes from point cloud data as in the past. Since the point to be determined is determined as the projection point pi (node of the surface mesh model), the surface mesh model can be generated efficiently.

そして、従来の方法では、頭部の表面メッシュモデルを膨らませた後に投影し、この投影後に頭部形状の逆変換を行っていたことから、図8(a)に示すように、表面メッシュの三角形の形状が正三角形から遠い形状の部位が多かったが、本発明の装置および方法によれば、図8(b)に示すように、正三角形に近い、比較的均一な表面メッシュの形状および大きさで、表面メッシュモデルを生成することができる。   Then, in the conventional method, the head surface mesh model is projected after being inflated, and the head shape is inversely transformed after the projection, so as shown in FIG. However, according to the apparatus and method of the present invention, as shown in FIG. 8 (b), the shape and size of a relatively uniform surface mesh that is close to an equilateral triangle. Now, a surface mesh model can be generated.

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態においては、第1実施形態と異なる部分を中心に説明し、同じ部分については、図面に同じ符号を付して適宜説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the description will focus on the parts different from the first embodiment, and the same parts will be denoted by the same reference numerals in the drawings, and the description thereof will be omitted as appropriate.

第2実施形態においては、球体メッシュモデルから複数回の投影を行うことにより、徐々に目的とする物体表面181Aの形状にモデルを近づける手法を利用した装置について説明する。この投影の概略を説明すると、図9に示すように、球体メッシュモデル182である投影基準モデル183から、物体表面181Aよりも手前側の面に投影基準モデル183の節点niを移動させ、この移動により得た新たな節点ni′からなる表面メッシュモデルを新たな投影基準モデル183として、次の投影を行って次の節点ni″へ移動させる。このようにして節点niを複数回、物体表面181Aに向けて移動させて得られた節点ni″から、最終的に物体表面181Aに投影点piを算出する。このような手法により、球体から徐々に物体表面181Aに向けて投影をするので、投影方向が、球面に垂直な方向から、物体表面181Aに垂直な方向へ向けて徐々に変化し、これにより物体表面181Aに凹部や凸部があった場合でも、局部的に崩れた表面メッシュができないようにしようとするものである。   In the second embodiment, a description will be given of an apparatus using a method of gradually bringing a model closer to the shape of a target object surface 181A by performing a plurality of projections from a spherical mesh model. The outline of this projection will be described. As shown in FIG. 9, the node ni of the projection reference model 183 is moved from the projection reference model 183 which is a spherical mesh model 182 to a surface in front of the object surface 181A. As a new projection reference model 183, the surface mesh model composed of the new node ni ′ obtained by the above is used to perform the next projection and move to the next node ni ″. In this way, the node ni is moved a plurality of times to the object surface 181A. Finally, the projection point pi is calculated on the object surface 181A from the node ni ″ obtained by moving the lens toward. By such a method, the projection is gradually performed from the sphere toward the object surface 181A. Therefore, the projection direction gradually changes from the direction perpendicular to the spherical surface to the direction perpendicular to the object surface 181A. Even when the surface 181 </ b> A has a concave portion or a convex portion, the surface mesh that is locally collapsed is prevented.

具体的に、第2実施形態に係る表面メッシュモデル生成装置200は、図10に示すように、第1実施形態に係る表面メッシュモデル生成装置100に加えて、更新投影基準モデル生成手段120とスムージング手段140を備えている。   Specifically, as shown in FIG. 10, the surface mesh model generation device 200 according to the second embodiment includes an updated projection reference model generation unit 120 and a smoothing in addition to the surface mesh model generation device 100 according to the first embodiment. Means 140 are provided.

更新投影基準モデル生成手段120は、投影点決定手段130が決定した投影点piと投影前の節点niを結ぶ線分(図11における符号L1を参照)を所定割合で分割する当該線分上の点を、新たな節点ni(ni′)として、新たな投影基準モデル183を生成する手段である。具体的には、更新投影基準モデル生成手段120は、図11に示すように、節点niから新たな節点ni′を求めるに際し、節点niと投影点piの距離Dniの所定割合の距離Dni′を求め、投影点piからこの距離Dni′の点を選択して、新たな節点ni′とする。このときの所定割合の値は特に限定されず、90%や70%など、適宜な値を選択することができる。各節点niから新たな節点ni′をそれぞれ求め、得られた節点の集合{ni′}を節点とする新たな投影基準モデル183を生成する。   The updated projection reference model generation unit 120 divides a line segment connecting the projection point pi determined by the projection point determination unit 130 and the node ni before projection (see reference numeral L1 in FIG. 11) at a predetermined ratio. This is a means for generating a new projection reference model 183 with the point as a new node ni (ni ′). Specifically, as shown in FIG. 11, the updated projection reference model generation unit 120 obtains a distance Dni ′ that is a predetermined ratio of the distance Dni between the node ni and the projection point pi when obtaining a new node ni ′ from the node ni. Then, the point of this distance Dni ′ is selected from the projection point pi and is set as a new node ni ′. The value of the predetermined ratio at this time is not particularly limited, and an appropriate value such as 90% or 70% can be selected. A new node ni ′ is obtained from each node ni, and a new projection reference model 183 having the obtained node set {ni ′} as nodes is generated.

そして、本実施形態においては、投影点決定手段130は、最初の投影基準モデル183に基づく投影ベクトルViによる投影点piの決定と、更新投影基準モデル生成手段120により生成された投影基準モデル183に基づく投影ベクトルViによる投影点piの決定とを計2回以上実行して、データ生成手段150が用いる最終的な投影点piを決定する。   In the present embodiment, the projection point determination unit 130 determines the projection point pi based on the projection vector Vi based on the first projection reference model 183 and the projection reference model 183 generated by the updated projection reference model generation unit 120. The final projection point pi used by the data generation unit 150 is determined by executing the determination of the projection point pi by the projection vector Vi based on it twice or more in total.

スムージング手段140は、更新投影基準モデル生成手段120により生成された新たな投影基準モデル183に対し、凹凸を緩和させるスムージング処理を行う手段である。このようなスムージング処理は、従来、複数の手法が知られており、本発明において、いずれの手法を用いるかは特に限定されない。このスムージング処理は、更新された投影基準モデル183に局部的な凹凸があると、隣接する節点niの投影ベクトルVi同士がかなり異なる方向を向くことがあるため、節点niの位置の違いによる投影ベクトルViの向きの変化を緩やかにするためのものである。いずれのスムージング手法を用いる場合においても、投影基準モデル183の凹凸が緩和されるのに伴い、表面メッシュの形状も若干均一化される。本実施形態においては、従来知られているスムージング処理の中でも、λ−μスムージングの手法を用いるのが望ましい。この手法は、表面メッシュの凹凸をノイズと考え、ある周波数成分のノイズをフィルタにより除去するものである。具体的には、下記の計算式および条件によりスムージングを行うことができる。
The smoothing unit 140 is a unit that performs a smoothing process that reduces unevenness on the new projection reference model 183 generated by the updated projection reference model generation unit 120. Conventionally, a plurality of methods are known for such smoothing processing, and which method is used in the present invention is not particularly limited. In this smoothing process, if there is local unevenness in the updated projection reference model 183, the projection vectors Vi of the adjacent nodes ni may face in different directions. This is to moderate the change in the direction of Vi. In any of the smoothing methods, the shape of the surface mesh is slightly uniformed as the unevenness of the projection reference model 183 is relaxed. In the present embodiment, it is desirable to use the λ-μ smoothing technique among the conventionally known smoothing processes. In this method, the unevenness of the surface mesh is considered as noise, and noise of a certain frequency component is removed by a filter. Specifically, smoothing can be performed according to the following formula and conditions.

ここで、v は、i番目の節点座標ベクトルであり、nはスムージング回数のカウンタである。また、wijは、任意の重み関数である。この重み関数wijは、一例として、次式のように与えることができる。
Here, v i n is the i-th node coordinate vector, and n is a counter for the number of smoothing times. W ij is an arbitrary weight function. This weight function w ij can be given by the following equation as an example.

この計算式で用いるパラメータの一例としては、下記の値を用いることができる。
pb=0.1
f(1)=−f(2)
λ=0.6314
μ=−0.67395
As an example of the parameters used in this calculation formula, the following values can be used.
k pb = 0.1
f (1) = − f (2)
λ = 0.6314
μ = −0.67395

スムージング処理の他の手法としては、ラプラスフィルタを用いたスムージング処理がある。これは、ある点iに接するN個の点群(j=1〜N)があるときに、
xi=(x1+x2+・・・+xN)/N
により新たな点xiを得る手法である。
As another method of the smoothing process, there is a smoothing process using a Laplace filter. This is because when there are N point groups (j = 1 to N) in contact with a certain point i,
xi = (x1 + x2 +... + xN) / N
Thus, a new point xi is obtained.

以上のような表面メッシュモデル生成装置200による表面メッシュモデルの生成方法について図12を参照しながら説明する。表面メッシュモデル生成装置200では、実行の際のパラメータとして、投影回数が入力される。図12に示すように、第1実施形態と同様にして、ステップS10〜ステップS60までを行い、ステップS60の判定において、すべての節点niについて投影点piの決定が終了したら(S60,Yes)、λ−μスムージングによるスムージング処理を行う(S63)。そして、投影回数cが上限値か否かを判定し、上限値になっていなければ(S65,No)、cをインクリメントして(S67)、ステップS30からの処理を繰り返す。一方、投影回数cが上限値になっていれば(S65,Yes)、最終的な投影点piが得られたということなので、ステップS70へ進んで表面メッシュモデルを作成する。   A method of generating a surface mesh model by the surface mesh model generation apparatus 200 as described above will be described with reference to FIG. In the surface mesh model generation device 200, the number of projections is input as a parameter for execution. As shown in FIG. 12, Steps S10 to S60 are performed in the same manner as in the first embodiment. When the determination of the projection points pi is completed for all the nodes ni in the determination in Step S60 (S60, Yes), Smoothing processing by λ-μ smoothing is performed (S63). Then, it is determined whether or not the number of times of projection c is the upper limit value. If the upper limit value is not reached (S65, No), c is incremented (S67), and the processing from step S30 is repeated. On the other hand, if the number of times of projection c is the upper limit value (S65, Yes), it means that the final projection point pi has been obtained, so the process proceeds to step S70 to create a surface mesh model.

以上のような動作により、表面メッシュモデル生成装置200によれば、物体表面181Aに局部的な凹凸がある場合であっても、正三角形に近い比較的均一な形状および大きさの表面メッシュからなる表面メッシュモデルを生成することができる。   By the operation as described above, according to the surface mesh model generation device 200, even when the object surface 181A has local unevenness, the surface mesh model generation device 200 is composed of a surface mesh having a relatively uniform shape and size close to an equilateral triangle. A surface mesh model can be generated.

図13は、第2実施形態の表面メッシュモデル生成装置200により脳および脳幹の表面メッシュモデルを生成した例であり、球体メッシュモデルからの投影およびスムージングを4回繰り返した後、最後に物体表面181Aに節点niを投影することで得た表面メッシュモデルである。図14(a)に示すように、脳幹のような、局部的な凸形状の部分は、第1実施形態の表面メッシュモデル生成装置100では、表面メッシュが正三角形からかなり崩れた形状となってしまうが、図14(b)に示すように、第2実施形態の表面メッシュモデル生成装置200では、比較的、正三角形に近い形状の表面メッシュからなるモデルを生成することができる。   FIG. 13 shows an example in which the surface mesh model of the brain and brainstem is generated by the surface mesh model generation apparatus 200 of the second embodiment. After projecting and smoothing from the spherical mesh model four times, the object surface 181A is finally obtained. This is a surface mesh model obtained by projecting a node ni on the surface. As shown in FIG. 14A, a locally convex portion such as a brain stem has a shape in which the surface mesh is considerably broken from an equilateral triangle in the surface mesh model generation device 100 of the first embodiment. However, as shown in FIG. 14B, the surface mesh model generation apparatus 200 according to the second embodiment can generate a model composed of a surface mesh having a shape relatively close to an equilateral triangle.

[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態においては、第1実施形態と異なる部分を中心に説明し、同じ部分については、図面に同じ符号を付して適宜説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the description will focus on parts that are different from the first embodiment, and the same parts are denoted by the same reference numerals in the drawings, and the description thereof is omitted as appropriate.

第3実施形態においては、球体メッシュモデルから1回のみの投影を行うが、物体表面181Aに凹部や凸部があったとしても、第1実施形態よりも、改善された形状の表面メッシュにより表面メッシュモデルを生成しようとするものである。この投影の概略を説明すると、図15に示すように、物体表面181Aが、最も球体から外れた形状部分については、所定範囲(距離がA1以内)について、球体メッシュモデル182から、基準投影ベクトルVDと平行な方向を投影ベクトルViとし、それよりさらに外側の所定範囲(距離がA1〜A2)では、基準投影ベクトルVDと球体メッシュモデルに略直交するベクトルとの合成により投影ベクトルViを算出するようにしている。   In the third embodiment, the projection is performed only once from the spherical mesh model. Even if the object surface 181A has a concave portion or a convex portion, the surface mesh is improved by the surface mesh having an improved shape compared to the first embodiment. An attempt is made to generate a mesh model. The outline of this projection will be described. As shown in FIG. 15, with respect to a shape portion where the object surface 181A is farthest from the sphere, the reference projection vector VD is obtained from the sphere mesh model 182 for a predetermined range (distance is within A1). The projection vector Vi is a direction parallel to the projection vector Vi, and the projection vector Vi is calculated by combining the reference projection vector VD and a vector substantially orthogonal to the spherical mesh model in a predetermined range (distance is A1 to A2) further outside. I have to.

具体的に、第3実施形態に係る表面メッシュモデル生成装置300では、図16に示すように、第1実施形態の表面メッシュモデル生成装置100の構成に加えて、基準投影ベクトル算出手段115を備えている。   Specifically, the surface mesh model generation apparatus 300 according to the third embodiment includes a reference projection vector calculation unit 115 in addition to the configuration of the surface mesh model generation apparatus 100 of the first embodiment, as shown in FIG. ing.

基準投影ベクトル算出手段115は、投影点決定手段130による投影点piの決定後、節点niと、当該節点niに対応する投影点piの距離を計算し、最も当該距離が大きいまたは小さい節点niを選択するとともに、当該選択した節点niを通り、かつ、当該節点niの位置の投影基準モデル183に略直交するベクトルを基準投影ベクトルVDとして算出する手段である。本実施形態では、計算した距離が最も大きい節点niを選択することとする。   After determining the projection point pi by the projection point determination unit 130, the reference projection vector calculation unit 115 calculates the distance between the node ni and the projection point pi corresponding to the node ni, and determines the node ni having the largest or smallest distance. A means for selecting and calculating a reference projection vector VD that is a vector that passes through the selected node ni and is substantially orthogonal to the projection reference model 183 at the position of the node ni. In the present embodiment, the node ni having the largest calculated distance is selected.

そして、本実施形態において、投影ベクトル算出手段110は、基準投影ベクトル算出手段115が算出した基準投影ベクトルVDから第1の所定距離A1の範囲内にある節点niに対応する投影ベクトルViを、基準投影ベクトルVDと平行にして再度設定する。また、投影ベクトル算出手段110は、基準投影ベクトル算出手段115が算出した基準投影ベクトルVDから第1の所定距離A1の範囲外で、かつ、第1の所定距離A1より大きい第2の所定距離A2の範囲内にある節点niに対応する投影ベクトルViを、各節点niを通り、かつ、当該節点niの位置の投影基準モデル183に略直交するベクトルと、前記基準投影ベクトルVDとの合成により算出するように構成されている。   In the present embodiment, the projection vector calculation unit 110 calculates the projection vector Vi corresponding to the node ni within the first predetermined distance A1 from the reference projection vector VD calculated by the reference projection vector calculation unit 115 as a reference. It is set again in parallel with the projection vector VD. Further, the projection vector calculation unit 110 is outside the first predetermined distance A1 from the reference projection vector VD calculated by the reference projection vector calculation unit 115, and is a second predetermined distance A2 that is larger than the first predetermined distance A1. A projection vector Vi corresponding to a node ni within the range of is calculated by combining the reference projection vector VD with a vector passing through each node ni and substantially orthogonal to the projection reference model 183 at the position of the node ni. Is configured to do.

さらに、本実施形態において、投影点決定手段130は、投影ベクトル算出手段110により再度設定された投影ベクトルViに基づいてデータ生成手段150が用いる最終的な投影点piを決定する。   Further, in the present embodiment, the projection point determination unit 130 determines the final projection point pi used by the data generation unit 150 based on the projection vector Vi set again by the projection vector calculation unit 110.

このような構成により、図15に示すように、球体メッシュモデル182の各節点niから、一度、第1実施形態と同様の投影をした後、物体表面181Aまでの距離を計算し、この距離が最も大きい点Fを選択し、点Fに対応する節点niから点Fに向かうベクトルを基準投影ベクトルVDとする。そして、この基準投影ベクトルVDから第1の所定距離A1以内にある節点niに対しては、投影ベクトルViを基準投影ベクトルVDと平行にし、基準投影ベクトルVDから第1の所定距離A1より遠く第2の所定距離A2以内の節点niに対しては、基準投影ベクトルVDと、当該節点niにおける球体メッシュモデル182に略直交するベクトルとの合成により投影ベクトルViを算出する。この合成は、図15においては、単純な平均として示しているが、基準投影ベクトルVDから遠ざかるほど基準投影ベクトルVDの重みを小さくし、節点niにおける球体メッシュモデル182に略直交するベクトルの重みを大きくして、重み付け平均(または和)で2つのベクトルを合成するのが望ましい。これにより、投影ベクトルViの算出手法が切り替わる位置での投影ベクトルViの向きの急変を避けることができる。   With such a configuration, as shown in FIG. 15, after the projection similar to that in the first embodiment is performed once from each node ni of the spherical mesh model 182, the distance to the object surface 181A is calculated. The largest point F is selected, and a vector from the node ni corresponding to the point F toward the point F is set as a reference projection vector VD. For the node ni that is within the first predetermined distance A1 from the reference projection vector VD, the projection vector Vi is parallel to the reference projection vector VD, and is farther from the reference projection vector VD than the first predetermined distance A1. For a node ni within a predetermined distance A2 of 2, a projection vector Vi is calculated by combining the reference projection vector VD and a vector substantially orthogonal to the spherical mesh model 182 at the node ni. This synthesis is shown as a simple average in FIG. 15, but the weight of the reference projection vector VD is reduced as the distance from the reference projection vector VD increases, and the weight of the vector substantially orthogonal to the spherical mesh model 182 at the node ni is set. It is desirable to increase and combine the two vectors with a weighted average (or sum). Thereby, it is possible to avoid a sudden change in the direction of the projection vector Vi at a position where the calculation method of the projection vector Vi is switched.

以上のような構成の表面メッシュモデル生成装置300によれば、凹部などがある物体表面181Aであっても1回の投影で比較的均一な大きさおよび形状の表面メッシュからなる表面メッシュモデルを生成することができる。例えば、図17(a)は、第1実施形態の表面メッシュモデル生成装置100により、脳の表面の表面メッシュモデルを生成したものを、下側から見たものであるが、脳の下側面の窪みの部分は、非常に小さいメッシュや、形が正三角形から崩れた表面メッシュが生成されている。しかし、図17(b)に示すように、本実施形態の表面メッシュモデル生成装置300によれば、脳の下側面も、比較的正三角形に近い、均一な大きさおよび形状の表面メッシュにより表面メッシュモデルを生成することができる。   According to the surface mesh model generation apparatus 300 configured as described above, a surface mesh model composed of a surface mesh having a relatively uniform size and shape can be generated by a single projection even on an object surface 181A having a recess or the like. can do. For example, FIG. 17A shows a surface mesh model of the surface of the brain generated by the surface mesh model generation device 100 according to the first embodiment as viewed from below. In the hollow portion, a very small mesh or a surface mesh whose shape is broken from an equilateral triangle is generated. However, as shown in FIG. 17B, according to the surface mesh model generation device 300 of the present embodiment, the lower surface of the brain is also surfaced by a surface mesh having a uniform size and shape that is relatively close to an equilateral triangle. A mesh model can be generated.

[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態においては、第1実施形態と異なる部分を中心に説明し、同じ部分については、図面に同じ符号を付して適宜説明を省略する。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the description will focus on parts that are different from the first embodiment, and the same parts are denoted by the same reference numerals in the drawings, and the description thereof is omitted as appropriate.

第4実施形態に係る表面メッシュモデル生成装置は、物体データ181が、点群{ri}のデータとして物体表面181Aに相当する点群{ri}のデータのみを含む場合であり、投影点piの取得を簡素化できる。そのため、第4実施形態では、この投影の点についてのみ説明する。   In the surface mesh model generation device according to the fourth embodiment, the object data 181 includes only data of the point group {ri} corresponding to the object surface 181A as the data of the point group {ri}, and the projection point pi Acquisition can be simplified. Therefore, in the fourth embodiment, only this projection point will be described.

ここで、物体データ181は、図18に示すように、例えば、第1実施形態の図6において、id=2だけの点riだけで、かつ、最も外側の点riだけの集合からなっているとする。図6におけるid=2以外の点は、例えば、id=0など、物体でないことを示すデータを持たせればよい。このような物体データ181を前提として、第4実施形態の表面メッシュモデル生成装置は、投影点決定手段130が、投影ベクトルViと各点riの距離diを計算し、最も近い点riから投影点piを決定する。
このように、点群{ri}が、そもそも物体の表面のみを示すようになっている場合には、投影ベクトルViからの距離が最も近い点riを選択して、この点riに基づいて投影点piを決定することで、簡易に表面メッシュモデルを生成することができる。
Here, as shown in FIG. 18, for example, the object data 181 includes a set of only the point ri having id = 2 and only the outermost point ri in FIG. 6 of the first embodiment. And Points other than id = 2 in FIG. 6 may have data indicating that the object is not an object, for example, id = 0. On the premise of such object data 181, in the surface mesh model generation device of the fourth embodiment, the projection point determination means 130 calculates the distance di between the projection vector Vi and each point ri, and the projection point from the closest point ri. Determine pi.
In this way, when the point group {ri} shows only the surface of the object in the first place, the point ri having the closest distance from the projection vector Vi is selected and projected based on this point ri. By determining the point pi, a surface mesh model can be easily generated.

以上に本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前記した実施形態に限定されることなく、適宜変形して実施することができる。
例えば、ベクトル和算出手段112は、重み付け平均を求めるのではなく、重みを付けない単なる平均を求めて投影ベクトルViを算出してもよいし、単なる和を求めて投影ベクトルViを算出してもよい。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified and implemented.
For example, the vector sum calculation unit 112 may calculate a projection vector Vi by calculating a simple average without weighting instead of calculating a weighted average, or may calculate a projection vector Vi by calculating a simple sum. Good.

前記実施形態では、節点niの投影により選択された点riから投影点piを決定するに際し、点riから投影ベクトルViに下ろした足の点qiを投影点piとしたが、選択された点ri自体を投影点piとしてもよい。   In the embodiment, when determining the projection point pi from the point ri selected by the projection of the node ni, the foot point qi lowered from the point ri to the projection vector Vi is set as the projection point pi. However, the selected point ri It may be the projection point pi itself.

前記実施形態では、節点niの投影により点riを選択する際に、節点niから最も近い点を選択する場合を説明したが、最も遠い点を選択してもよい。この場合、例えば、第1実施形態の図6で、属性データidが1の組織を選択するならば、頭皮の内側の表面に対応する表面メッシュモデルが生成されることになる。   In the above-described embodiment, the case where the closest point from the node ni is selected when the point ri is selected by the projection of the node ni has been described. However, the farthest point may be selected. In this case, for example, if a tissue with attribute data id 1 is selected in FIG. 6 of the first embodiment, a surface mesh model corresponding to the inner surface of the scalp is generated.

第3実施形態においては、球体メッシュモデルの節点niから最も遠い点Fを選択して基準投影ベクトルVDを決定していたが、球体メッシュモデルの節点niから最も近い点を選択して基準投影ベクトルVDを決定してもよい。   In the third embodiment, the reference projection vector VD is determined by selecting the point F farthest from the node ni of the sphere mesh model. However, the reference projection vector VD is selected by selecting the point closest to the node ni of the sphere mesh model. VD may be determined.

前記実施形態では、一例として人体の組織の表面の表面メッシュモデルを生成する場合について説明したが、他の物体の表面の表面メッシュモデルを生成することもできる。   In the above embodiment, the case where the surface mesh model of the surface of the human tissue is generated as an example has been described. However, the surface mesh model of the surface of another object can also be generated.

100 表面メッシュモデル生成装置
110 投影ベクトル算出手段
111 単位法線ベクトル算出手段
112 ベクトル和算出手段
115 基準投影ベクトル算出手段
120 更新投影基準モデル生成手段
130 投影点決定手段
140 スムージング手段
150 データ生成手段
180 記憶装置
181 物体データ
181A 物体表面
182 球体メッシュモデル
183 投影基準モデル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Surface mesh model production | generation apparatus 110 Projection vector calculation means 111 Unit normal vector calculation means 112 Vector sum calculation means 115 Reference projection vector calculation means 120 Update projection reference model generation means 130 Projection point determination means 140 Smoothing means 150 Data generation means 180 Storage Device 181 Object data 181A Object surface 182 Spherical mesh model 183 Projection reference model

Claims (13)

境界要素法の計算で用いる表面メッシュモデルのデータを生成する表面メッシュモデル生成装置であって、
物体の表面を特定可能な点群{ri}のデータからなる物体データと、表面メッシュが略球面状に配列された球体メッシュモデルからなる投影基準モデルとを記憶する記憶装置と、
前記物体データで特定される物体表面の内部に前記投影基準モデルの中心を位置させた状態で、前記投影基準モデルの各節点niを通り、かつ、当該節点niの位置の前記投影基準モデルに略直交する投影ベクトルViを算出する投影ベクトル算出手段と、
前記物体データが有する点群{ri}のうち、前記物体の表面に相当し、かつ、各投影ベクトルViに最も近い点riを選択し当該点riから投影点piを決定する投影点決定手段と、
前記投影点決定手段が決定した投影点piと前記節点niを結ぶ線分を所定割合で分割する当該線分上の点を、新たな節点niとして、新たな投影基準モデルを生成する更新投影基準モデル生成手段と、
前記投影点決定手段で決定した投影点piを節点として表面メッシュモデルのデータを生成するデータ生成手段とを備え
前記投影点決定手段は、最初の投影基準モデルに基づく投影ベクトルViによる投影点piの決定と、前記更新投影基準モデル生成手段により生成された投影基準モデルに基づく投影ベクトルViによる投影点piの決定とを計2回以上実行して、前記データ生成手段が用いる最終的な投影点piを決定することを特徴とする表面メッシュモデル生成装置。
A surface mesh model generation device that generates data of a surface mesh model used in the calculation of the boundary element method,
A storage device for storing object data composed of data of a point group {ri} capable of specifying the surface of the object, and a projection reference model composed of a spherical mesh model in which surface meshes are arranged in a substantially spherical shape;
In a state where the center of the projection reference model is located inside the object surface specified by the object data, the projection reference model passes through each node ni of the projection reference model and is approximately the projection reference model at the position of the node ni. Projection vector calculating means for calculating orthogonal projection vectors Vi;
Among point group {ri} to the object data has corresponds to the surface of the object, and a projection point determining means for determining a projected point pi closest point ri from the selected the point ri in the projection vector Vi ,
An updated projection reference for generating a new projection reference model, with a point on the line segment dividing the line segment connecting the projection point pi determined by the projection point determination means and the node ni at a predetermined ratio as a new node ni. Model generation means;
Data generating means for generating data of the surface mesh model with the projection point pi determined by the projection point determining means as a node ;
The projection point determination means determines the projection point pi from the projection vector Vi based on the first projection reference model, and determines the projection point pi from the projection vector Vi based on the projection reference model generated by the updated projection reference model generation means. And a final mesh point pi used by the data generation means is determined twice or more in total .
境界要素法の計算で用いる表面メッシュモデルのデータを生成する表面メッシュモデル生成装置であって、
物体の表面を特定可能な点群{ri}のデータからなる物体データと、表面メッシュが略球面状に配列された球体メッシュモデルからなる投影基準モデルとを記憶する記憶装置と、
前記物体データで特定される物体表面の内部に前記投影基準モデルの中心を位置させた状態で、前記投影基準モデルの各節点niを通り、かつ、当該節点niの位置の前記投影基準モデルに略直交する投影ベクトルViを算出する投影ベクトル算出手段と、
前記物体データが有する点群{ri}のうち、前記物体の表面に相当し、かつ、各投影ベクトルViに最も近い点riを選択し当該点riから投影点piを決定する投影点決定手段と、
前記投影点決定手段による投影点piの決定後、節点niと、当該節点niに対応する投影点piの距離を計算し、最も当該距離が大きいまたは小さい節点niを選択するとともに、当該選択した節点niを通り、かつ、当該節点niの位置の前記投影基準モデルに略直交するベクトルを基準投影ベクトルVDとして算出する基準投影ベクトル算出手段と、
前記投影点決定手段で決定した投影点piを節点として表面メッシュモデルのデータを生成するデータ生成手段とを備え
前記投影ベクトル算出手段は、前記基準投影ベクトル算出手段が算出した基準投影ベクトルVDから第1の所定距離の範囲内にある節点niに対応する投影ベクトルViを、前記基準投影ベクトルVDと平行にして再度設定し、
前記投影点決定手段は、前記投影ベクトル算出手段により再度設定された投影ベクトルViに基づいて前記データ生成手段が用いる最終的な投影点piを決定することを特徴とする表面メッシュモデル生成装置。
A surface mesh model generation device that generates data of a surface mesh model used in the calculation of the boundary element method,
A storage device for storing object data composed of data of a point group {ri} capable of specifying the surface of the object, and a projection reference model composed of a spherical mesh model in which surface meshes are arranged in a substantially spherical shape;
In a state where the center of the projection reference model is located inside the object surface specified by the object data, the projection reference model passes through each node ni of the projection reference model and is approximately the projection reference model at the position of the node ni. Projection vector calculating means for calculating orthogonal projection vectors Vi;
Among point group {ri} to the object data has corresponds to the surface of the object, and a projection point determining means for determining a projected point pi closest point ri from the selected the point ri in the projection vector Vi ,
After the projection point pi is determined by the projection point determination means, the distance between the node ni and the projection point pi corresponding to the node ni is calculated, the node ni having the largest or smallest distance is selected, and the selected node reference projection vector calculation means for calculating a vector passing through ni and substantially orthogonal to the projection reference model at the position of the node ni as a reference projection vector VD;
Data generating means for generating data of the surface mesh model with the projection point pi determined by the projection point determining means as a node ;
The projection vector calculation means makes a projection vector Vi corresponding to a node ni within a first predetermined distance from the reference projection vector VD calculated by the reference projection vector calculation means parallel to the reference projection vector VD. Set it again,
The surface mesh model generation apparatus, wherein the projection point determination means determines a final projection point pi used by the data generation means based on the projection vector Vi set again by the projection vector calculation means .
前記投影ベクトル算出手段は、前記基準投影ベクトル算出手段が算出した基準投影ベクトルVDから第1の所定距離の範囲外で、かつ、第1の所定距離より大きい第2の所定距離の範囲内にある節点niに対応する投影ベクトルViを、各節点niを通り、かつ、当該節点niの位置の前記投影基準モデルに略直交するベクトルと、前記基準投影ベクトルVDとの合成により算出することを特徴とする請求項2に記載の表面メッシュモデル生成装置。 The projection vector calculation means is outside the first predetermined distance range and within the second predetermined distance range greater than the first predetermined distance from the reference projection vector VD calculated by the reference projection vector calculation means. A projection vector Vi corresponding to the node ni is calculated by combining the reference projection vector VD with a vector passing through each node ni and substantially orthogonal to the projection reference model at the position of the node ni. The surface mesh model generation apparatus according to claim 2 . 前記物体データは、点群{ri}のデータとして、前記物体を構成する複数の点riの空間座標と、当該各点riの属性である属性データidとを含み、
前記投影点決定手段は、
特定の属性の物体表面に対する節点niの投影点piを決定するときに、次の条件
(1)点riの属性データidが特定の値であること
(2)投影ベクトルViと各点riとの距離が所定値εの範囲内であること
を判定し、
(1)および(2)を満たす点群{ri}の中で節点niまでの距離が最大または最小の点riを選択し当該点riから投影点piを決定することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の表面メッシュモデル生成装置。
The object data includes, as data of a point group {ri}, spatial coordinates of a plurality of points ri constituting the object, and attribute data id that is an attribute of each point ri,
The projection point determining means includes
When determining the projection point pi of the node ni on the object surface with a specific attribute, the following condition (1) The attribute data id of the point ri is a specific value (2) The projection vector Vi and each point ri Determine that the distance is within the range of the predetermined value ε,
The point ri having the maximum or minimum distance to the node ni in the point group {ri} satisfying (1) and (2) is selected, and the projection point pi is determined from the point ri. The surface mesh model production | generation apparatus of any one of Claim 3 .
前記物体データは、点群{ri}のデータとして前記物体の表面に相当する点群{ri}のデータのみを含み、
前記投影点決定手段は、前記投影ベクトルViと各点riの距離を計算し、最も近い点riから投影点piを決定することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の表面メッシュモデル生成装置。
The object data includes only data of a point group {ri} corresponding to the surface of the object as data of the point group {ri},
The projection point determining means, the distance of the projection vector Vi and each point ri calculated from claim 1, wherein the determining the projection point pi closest point ri in any one of claims 3 The surface mesh model generation device described.
前記投影ベクトル算出手段は、
各節点niを構成要素として含む複数の表面メッシュの単位法線ベクトルを算出する単位法線ベクトル算出手段と、
前記単位法線ベクトル算出手段が算出した複数の前記単位法線ベクトルの和または平均を算出することで、前記各節点niの投影ベクトルViを算出するベクトル和算出手段とを備えることを特徴とする請求項1から請求項のいずれか1項に記載の表面メッシュモデル生成装置。
The projection vector calculating means includes
Unit normal vector calculating means for calculating unit normal vectors of a plurality of surface meshes including each node ni as a component;
A vector sum calculating unit for calculating a projection vector Vi of each node ni by calculating a sum or an average of the plurality of unit normal vectors calculated by the unit normal vector calculating unit. The surface mesh model production | generation apparatus of any one of Claims 1-5 .
前記ベクトル和算出手段は、前記単位法線ベクトルに、当該単位法線ベクトルに対応する表面メッシュの面積を重みとして乗じて複数の単位法線ベクトルの平均を算出することを特徴とする請求項に記載の表面メッシュモデル生成装置。 The vector sum calculation means, the unit normal vector, claim 6, characterized in that for calculating the average of a plurality of unit normal vector is multiplied by the area of the surface mesh corresponding to the unit normal vector as the weight The surface mesh model production | generation apparatus as described in. 前記更新投影基準モデル生成手段により生成された投影基準モデルに対し、凹凸を緩和させるスムージング処理を行うスムージング手段をさらに備えることを特徴とする請求項に記載の表面メッシュモデル生成装置。 The surface mesh model generation apparatus according to claim 1 , further comprising a smoothing unit that performs a smoothing process for reducing unevenness on the projection reference model generated by the updated projection reference model generation unit. 前記球体メッシュモデルを計算し、前記記憶装置に記憶させる球体メッシュ生成手段をさらに備えることを特徴とする請求項1から請求項のいずれか1項に記載の表面メッシュモデル生成装置。 The surface mesh model generation device according to any one of claims 1 to 8 , further comprising a sphere mesh generation unit that calculates the sphere mesh model and stores the sphere mesh model in the storage device. 記憶装置に物体の表面を特定可能な点群{ri}のデータからなる物体データおよび表面メッシュが略球面状に配列された球体メッシュモデルからなる投影基準モデルが記憶されたコンピュータを用いて構築された表面メッシュモデル生成装置により境界要素法の計算で用いる表面メッシュモデルのデータを生成する表面メッシュモデル生成方法であって、
前記コンピュータが備える投影ベクトル算出手段が、前記物体データで特定される物体表面の内部に、前記投影基準モデルの中心を位置させた状態で、前記投影基準モデルの各節点niを通り、かつ、当該節点niの位置の前記投影基準モデルに略直交する投影ベクトルViを算出するステップと、
前記コンピュータが備える投影点決定手段が、前記物体データが有する点群{ri}のうち、前記物体の表面に相当し、かつ、各投影ベクトルViに最も近い点riを選択し当該点riから投影点piを決定するステップと、
前記コンピュータが備える更新投影基準モデル生成手段が、前記投影点決定手段が決定した投影点piと前記節点niを結ぶ線分を所定割合で分割する当該線分上の点を、新たな節点niとして、新たな投影基準モデルを生成するステップと、
前記コンピュータが備えるデータ生成手段が、前記投影点決定手段で決定した投影点piを節点として表面メッシュのデータを生成するステップとを有し、
前記投影点決定手段は、最初の投影基準モデルに基づく投影ベクトルViによる投影点piの決定と、前記更新投影基準モデル生成手段により生成された投影基準モデルに基づく投影ベクトルViによる投影点piの決定とを計2回以上実行して、前記データ生成手段が用いる最終的な投影点piを決定することを特徴とする表面メッシュモデル生成方法。
The storage device is constructed using a computer in which object data composed of point group {ri} data capable of specifying the surface of an object and a projection reference model composed of a spherical mesh model in which surface meshes are arranged in a substantially spherical shape are stored. A surface mesh model generation method for generating data of a surface mesh model used in the calculation of the boundary element method by a surface mesh model generation device ,
The projection vector calculation means included in the computer passes through each node ni of the projection reference model in a state where the center of the projection reference model is located inside the object surface specified by the object data, and and Luz step to calculate the projection vector Vi substantially perpendicular to the projection reference model position of the node ni,
The projection point determining means provided in the computer selects a point ri corresponding to the surface of the object and closest to each projection vector Vi from the point group {ri} of the object data, and projects from the point ri. and Luz steps to determine the point pi,
The updated projection reference model generation unit included in the computer sets a point on the line segment dividing the line segment connecting the projection point pi determined by the projection point determination unit and the node ni at a predetermined ratio as a new node ni. Generating a new projection reference model;
Data generating means included in the computer, and a Luz step generates data of a surface mesh projection points pi determined in the projection point determining means as the nodal point,
The projection point determination means determines the projection point pi from the projection vector Vi based on the first projection reference model, and determines the projection point pi from the projection vector Vi based on the projection reference model generated by the updated projection reference model generation means. And a final mesh point pi used by the data generation means is determined two or more times in total .
記憶装置に物体の表面を特定可能な点群{ri}のデータからなる物体データおよび表面メッシュが略球面状に配列された球体メッシュモデルからなる投影基準モデルが記憶されたコンピュータを用いて構築された表面メッシュモデル生成装置により境界要素法の計算で用いる表面メッシュモデルのデータを生成する表面メッシュモデル生成方法であって、
前記コンピュータが備える投影ベクトル算出手段が、前記物体データで特定される物体表面の内部に、前記投影基準モデルの中心を位置させた状態で、前記投影基準モデルの各節点niを通り、かつ、当該節点niの位置の前記投影基準モデルに略直交する投影ベクトルViを算出するステップと、
前記コンピュータが備える投影点決定手段が、前記物体データが有する点群{ri}のうち、前記物体の表面に相当し、かつ、各投影ベクトルViに最も近い点riを選択し当該点riから投影点piを決定するステップと、
前記コンピュータが備える基準投影ベクトル算出手段が、前記投影点決定手段による投影点piの決定後、節点niと、当該節点niに対応する投影点piの距離を計算し、最も当該距離が大きいまたは小さい節点niを選択するとともに、当該選択した節点niを通り、かつ、当該節点niの位置の前記投影基準モデルに略直交するベクトルを基準投影ベクトルVDとして算出するステップと、
前記コンピュータが備えるデータ生成手段が、前記投影点決定ステップで決定した投影点piを節点として表面メッシュのデータを生成するステップとを有し、
前記投影ベクトル算出手段は、前記基準投影ベクトル算出手段が算出した基準投影ベクトルVDから第1の所定距離の範囲内にある節点niに対応する投影ベクトルViを、前記基準投影ベクトルVDと平行にして再度設定し、
前記投影点決定手段は、前記投影ベクトル算出手段により再度設定された投影ベクトルViに基づいて前記データ生成手段が用いる最終的な投影点piを決定することを特徴とする表面メッシュモデル生成方法。
The storage device is constructed using a computer in which object data composed of point group {ri} data capable of specifying the surface of an object and a projection reference model composed of a spherical mesh model in which surface meshes are arranged in a substantially spherical shape are stored. A surface mesh model generation method for generating data of a surface mesh model used in the calculation of the boundary element method by a surface mesh model generation device ,
The projection vector calculation means included in the computer passes through each node ni of the projection reference model in a state where the center of the projection reference model is located inside the object surface specified by the object data, and and Luz step to calculate the projection vector Vi substantially perpendicular to the projection reference model position of the node ni,
The projection point determining means provided in the computer selects a point ri corresponding to the surface of the object and closest to each projection vector Vi from the point group {ri} of the object data, and projects from the point ri. and Luz steps to determine the point pi,
After the projection point pi is determined by the projection point determination unit, the reference projection vector calculation unit included in the computer calculates the distance between the node ni and the projection point pi corresponding to the node ni, and the distance is the largest or smallest. Selecting a node ni and calculating as a reference projection vector VD a vector that passes through the selected node ni and is substantially orthogonal to the projection reference model at the position of the node ni;
Data generating means included in the computer, and a Luz step generates data of a surface mesh projection points pi determined in the projection point determining step as nodes,
The projection vector calculation means makes a projection vector Vi corresponding to a node ni within a first predetermined distance from the reference projection vector VD calculated by the reference projection vector calculation means parallel to the reference projection vector VD. Set it again,
The surface mesh model generation method, wherein the projection point determination means determines a final projection point pi used by the data generation means based on the projection vector Vi set again by the projection vector calculation means .
記憶装置に物体の表面を特定可能な点群{ri}のデータからなる物体データおよび表面メッシュが略球面状に配列された球体メッシュモデルからなる投影基準モデルが記憶されたコンピュータにおいて境界要素法の計算で用いる表面メッシュモデルのデータを生成するコンピュータプログラムであって、コンピュータを、
前記物体データで特定される物体表面の内部に前記投影基準モデルの中心を位置させた状態で、前記投影基準モデルの各節点niを通り、かつ、当該節点niの位置の前記投影基準モデルに略直交する投影ベクトルViを算出する投影ベクトル算出手段、
前記物体データが有する点群{ri}のうち、前記物体の表面に相当し、かつ、各投影ベクトルViに最も近い点riを選択し当該点riから投影点piを決定する投影点決定手段、
前記投影点決定手段が決定した投影点piと前記節点niを結ぶ線分を所定割合で分割する当該線分上の点を、新たな節点niとして、新たな投影基準モデルを生成する更新投影基準モデル生成手段、
前記投影点決定手段で決定した投影点piを節点として表面メッシュモデルのデータを生成するデータ生成手段として機能させ、
さらに、前記投影点決定手段を、
最初の投影基準モデルに基づく投影ベクトルViによる投影点piの決定と、前記更新投影基準モデル生成手段により生成された投影基準モデルに基づく投影ベクトルViによる投影点piの決定とを計2回以上実行して、前記データ生成手段が用いる最終的な投影点piを決定するように機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
In the computer in which the object data consisting of data of point groups {ri} capable of specifying the surface of the object and the projection reference model consisting of the spherical mesh model in which the surface meshes are arranged in a substantially spherical shape are stored in the storage device A computer program for generating data of a surface mesh model used in calculation, comprising:
In a state where the center of the projection reference model is located inside the object surface specified by the object data, the projection reference model passes through each node ni of the projection reference model and is approximately the projection reference model at the position of the node ni. Projection vector calculation means for calculating orthogonal projection vectors Vi;
Wherein one of the points {ri} having the object data corresponds to the surface of the object, and the projection point determining means for determining a projected point pi closest point ri from the selected the point ri in the projection vector Vi,
An updated projection reference for generating a new projection reference model, with a point on the line segment dividing the line segment connecting the projection point pi determined by the projection point determination means and the node ni at a predetermined ratio as a new node ni. Model generation means,
Function as data generation means for generating surface mesh model data with the projection point pi determined by the projection point determination means as a node ;
Further, the projection point determining means
The determination of the projection point pi based on the projection vector Vi based on the first projection reference model and the determination of the projection point pi based on the projection vector Vi based on the projection reference model generated by the updated projection reference model generation unit are executed twice or more in total. Then , the computer program is made to function so as to determine a final projection point pi used by the data generation means .
記憶装置に物体の表面を特定可能な点群{ri}のデータからなる物体データおよび表面メッシュが略球面状に配列された球体メッシュモデルからなる投影基準モデルが記憶されたコンピュータにおいて境界要素法の計算で用いる表面メッシュモデルのデータを生成するコンピュータプログラムであって、コンピュータを、
前記物体データで特定される物体表面の内部に前記投影基準モデルの中心を位置させた状態で、前記投影基準モデルの各節点niを通り、かつ、当該節点niの位置の前記投影基準モデルに略直交する投影ベクトルViを算出する投影ベクトル算出手段、
前記物体データが有する点群{ri}のうち、前記物体の表面に相当し、かつ、各投影ベクトルViに最も近い点riを選択し当該点riから投影点piを決定する投影点決定手段、
前記投影点決定手段による投影点piの決定後、節点niと、当該節点niに対応する投影点piの距離を計算し、最も当該距離が大きいまたは小さい節点niを選択するとともに、当該選択した節点niを通り、かつ、当該節点niの位置の前記投影基準モデルに略直交するベクトルを基準投影ベクトルVDとして算出する基準投影ベクトル算出手段、
前記投影点決定手段で決定した投影点piを節点として表面メッシュモデルのデータを生成するデータ生成手段として機能させ、
さらに、
前記投影ベクトル算出手段を、前記基準投影ベクトル算出手段が算出した基準投影ベクトルVDから第1の所定距離の範囲内にある節点niに対応する投影ベクトルViを、前記基準投影ベクトルVDと平行にして再度設定するように機能させ、
前記投影点決定手段を、前記投影ベクトル算出手段により再度設定された投影ベクトルViに基づいて前記データ生成手段が用いる最終的な投影点piを決定するように機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
In the computer in which the object data consisting of data of point groups {ri} capable of specifying the surface of the object and the projection reference model consisting of the spherical mesh model in which the surface meshes are arranged in a substantially spherical shape are stored in the storage device A computer program for generating data of a surface mesh model used in calculation, comprising:
In a state where the center of the projection reference model is located inside the object surface specified by the object data, the projection reference model passes through each node ni of the projection reference model and is approximately the projection reference model at the position of the node ni. Projection vector calculation means for calculating orthogonal projection vectors Vi;
Wherein one of the points {ri} having the object data corresponds to the surface of the object, and the projection point determining means for determining a projected point pi closest point ri from the selected the point ri in the projection vector Vi,
After the projection point pi is determined by the projection point determination means, the distance between the node ni and the projection point pi corresponding to the node ni is calculated, the node ni having the largest or smallest distance is selected, and the selected node reference projection vector calculation means for calculating a vector that passes through ni and is substantially orthogonal to the projection reference model at the position of the node ni as a reference projection vector VD;
Function as data generation means for generating surface mesh model data with the projection point pi determined by the projection point determination means as a node ;
further,
The projection vector calculation means makes the projection vector Vi corresponding to the node ni within the first predetermined distance from the reference projection vector VD calculated by the reference projection vector calculation means parallel to the reference projection vector VD. To make it work again,
A computer program for causing the projection point determination means to function so as to determine a final projection point pi used by the data generation means based on the projection vector Vi set again by the projection vector calculation means .
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