JP6634769B2 - ボクセル処理方法、ボクセル処理プログラム及び情報処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、ボクセル処理方法、ボクセル処理プログラム及び情報処理装置に関する。

コンピュータ技術を活用して製品の設計、製造や工程設計の事前検討の支援を行う技術の一例として、ＣＡＥ（Computer Aided Engineering）が知られている。ＣＡＥ分野では、ハードウェアの高性能化に伴って、大規模な解析モデルに対し、シミュレーションなどの計算を高並列で行うニーズが高まりつつある。

特表２００２−５２９８２５号公報

しかしながら、上記の技術では、解析結果を出力する際の処理負荷が増大する場合がある。

すなわち、解析モデルの大規模化が進むと、解析モデルに適用されるメッシュのサイズも細かくなる。このようにメッシュのサイズが細かくなるほどメッシュにより解析モデルが分割される要素の数も増大する。例えば、解析モデルがボクセル要素へメッシュ分割される場合、上記のシミュレーションの解析結果は、数百億規模の格子ごとに計算されることになる。このように膨大な数の格子が持つ値をコンピュータ上で描画させる場合、解析結果を出力する際の処理負荷が増大する。

１つの側面では、本発明は、解析結果を出力する際の処理負荷を低減させることができるボクセル処理方法、ボクセル処理プログラム及び情報処理装置を提供することを目的とする。

一態様では、複数のボクセルと、前記複数のボクセルの各々に対応づけられた物理値とを取得し、取得した前記複数のボクセルの内、対応づけられた物理値が近似性を有し、かつ、連続する複数のボクセルを特定し、特定した前記連続する複数のボクセルを１つの新たなボクセルに統合し、統合した該１つの新たなボクセルに対して前記連続する複数のボクセルの各々に対応づけられた物理値の代表値を割り当てる、処理をコンピュータが実行する。

解析結果を出力する際の処理負荷を低減させることができる。

図１は、実施例１に係るＣＡＥ解析システムの構成例を示す図である。 図２は、実施例１に係るサーバ装置の機能的構成の一例を示すブロック図である。 図３は、点データの一例を示す図である。 図４は、面データの一例を示す図である。 図５は、ボクセルの模式図の一例を示す図である。 図６は、解析結果データの一例を示す図である。 図７は、フラグ設定の遷移の一例を示す図である。 図８は、フラグ設定の遷移の一例を示す図である。 図９は、フラグ設定の遷移の一例を示す図である。 図１０は、面データの一例を示す図である。 図１１は、表示用解析結果データの一例を示す図である。 図１２は、面データの他の一例を示す図である。 図１３は、表示用解析結果データの他の一例を示す図である。 図１４は、実施例１に係るボクセル処理の手順を示すフローチャートである。 図１５は、実施例１及び実施例２に係るボクセル処理プログラムを実行するコンピュータのハードウェア構成例を示す図である。

以下に添付図面を参照して本願に係るボクセル処理方法、ボクセル処理プログラム及び情報処理装置について説明する。なお、この実施例は開示の技術を限定するものではない。そして、各実施例は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。

［システム構成］
図１は、実施例１に係るＣＡＥ解析システムの構成例を示す図である。図１に示すＣＡＥ解析システム１は、３Ｄモデルがメッシュ分割された解析モデルに設定される境界条件にしたがって当該解析モデルのシミュレーションを実行し、その解析結果を出力するＣＡＥ解析サービスを提供するものである。

かかるＣＡＥ解析システム１は、ＣＡＥ解析ソフトに含まれる一連のソフトウェア、いわゆるプリプロセッサ、ソルバ、ポストプロセッサのうち、ポストプロセッサへ与える出力用のボクセルデータを生成する場面で有効な処理を実現する。すなわち、ＣＡＥ解析サービスの一環として、ボクセルごとに解析値が対応付けられたボクセルデータを出力する場合に、互いが近似性を有し、かつ隣接するボクセルを統合すると共に各ボクセルの解析値の代表値を統合後のボクセルへ割り当てることで、一側面として、レンダリング等の表示に用いられるデータ量を低減し、もって解析結果を出力する際の処理負荷を低減させるボクセル処理サービスを提供する。

図１に示すように、ＣＡＥ解析システム１には、サーバ装置１０と、クライアント端末３０Ａ〜３０Ｃとが収容される。なお、図１には、３つのクライアント端末が収容される場合を図示したが、サーバ装置１０が収容するクライアント端末の数は、図示の例に限定されず、任意の数のクライアント端末を収容できる。なお、以下では、クライアント３０Ａ〜３０Ｃの各装置を区別なく総称する場合には、「クライアント端末３０」と記載する場合がある。

これらサーバ装置１０及びクライアント端末３０の間は、ネットワーク５を介して相互に通信可能に接続される。かかるネットワーク５には、有線または無線を問わず、一例として、インターネット（Internet）を始め、ＬＡＮ（Local Area Network）やＶＰＮ（Virtual Private Network）などの任意の種類の通信網を採用できる。

サーバ装置１０は、クライアント端末３０に上記のＣＡＥ解析サービスを提供するコンピュータである。

一実施形態として、サーバ装置１０は、パッケージソフトウェア又はオンラインソフトウェアとして、上記のＣＡＥ解析サービスを実現するＣＡＥ解析ソフト、いわゆるＣＡＥツールを所望のコンピュータにインストールさせることによって実装できる。ここで、上記のボクセル処理サービスは、ポストプロセッサに含まれる１つのコンポーネントとして実現されることとしてもよいし、ポストプロセッサに参照されるライブラリとして実現されることとしてもかまわない。例えば、サーバ装置１０は、上記のＣＡＥ解析サービスを提供するＷｅｂサーバとして実装することとしてもよいし、アウトソーシングによって上記のＣＡＥ解析サービスを提供するクラウドとして実装することとしてもかまわない。

なお、図１には、あくまで一例として、上記のＣＡＥ解析ソフトをサーバ装置１０に実行させる場合を例示したが、上記のＣＡＥ解析ソフトに含まれるソフトウェアのうちその一部、例えばプリプロセッサやポストプロセッサなどのソフトウェアは、クライアント端末３０に実行させることとしてもかまわない。

クライアント端末３０は、サーバ装置１０から上記のＣＡＥ解析サービスの提供を受けるコンピュータである。

一実施形態として、クライアント端末３０には、パーソナルコンピュータを採用できる。クライアント端末３０には、上記のパーソナルコンピュータなどの据置き型の端末のみならず、各種の携帯端末装置をクライアント端末３０として採用することもできる。例えば、携帯端末装置の一例として、スマートフォン、携帯電話機やＰＨＳ（Personal Handyphone System）などの移動体通信端末、さらには、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）などのスレート端末などがその範疇に含まれる。

なお、図１には、あくまで一例として、上記のＣＡＥ解析サービスを提供するクライアントサーバシステムを例示したが、後述するように、上記のＣＡＥ解析サービスに対応するＣＡＥ解析処理がスタンドアローンで実行されることとしてもかまわない。

［サーバ装置１０の構成］
図２は、実施例１に係るサーバ装置１０の機能的構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、サーバ装置１０は、通信Ｉ／Ｆ（interface）部１１と、記憶部１３と、制御部１５とを有する。

図１には、上記のボクセル処理サービスに対応する処理を実現する処理部及び処理部が参照または登録を行うデータが図示されているが、これらは上記のボクセル処理サービスを実現する上で最小限の処理部及びデータが示されているに過ぎない。すなわち、サーバ装置１０は、上記のボクセル処理サービスに対応する処理以外にも、プリプロセッサ、ソルバやポストプロセッサなどにより仮想的に実現される処理部及び処理部が参照または登録を行うデータを有することとしてもかまわない。さらに、サーバ装置１０は、図１に示した機能部以外にも既知のコンピュータが標準装備する各種の機能部、例えば各種の入力デバイスや音声出力デバイスなどを有することとしてもかまわない。

通信Ｉ／Ｆ部１１は、他の装置、例えばクライアント端末３０との間で通信制御を行うインタフェースである。

一実施形態として、上記の通信Ｉ／Ｆ部１１には、ＬＡＮカードなどのネットワークインタフェースカードを採用できる。例えば、通信Ｉ／Ｆ部１１は、クライアント端末３０から解析結果の閲覧要求を受信したり、あるいは上記の閲覧要求に対応する解析結果の表示用データをクライアント端末３０へ送信したりする。

記憶部１３は、制御部１５で実行されるＯＳ（Operating System）を始め、上記のＣＡＥ解析ソフトあるいはプリプロセッサなどの各種プログラムに用いられるデータを記憶する記憶デバイスである。

一実施形態として、記憶部１３は、サーバ装置１０における主記憶装置として実装される。例えば、記憶部１３には、各種の半導体メモリ素子、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やフラッシュメモリを採用できる。また、記憶部１３は、補助記憶装置として実装することもできる。この場合、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、光ディスクやＳＳＤ（Solid State Drive）などを採用できる。

記憶部１３は、制御部１５で実行されるプログラムに用いられるデータの一例として、ボクセルデータ１３ａと、解析結果データ１３ｂと、統合ボクセルデータ１３ｃと、表示用解析結果データ１３ｄとを記憶する。これらボクセルデータ１３ａ、解析結果データ１３ｂ、統合ボクセルデータ１３ｃ及び表示用解析結果データ１３ｄ以外にも、他の電子データ、例えば解析モデルが生成される元のＣＡＤデータや解析モデルに設定される境界条件データなども併せて記憶することもできる。なお、ボクセルデータ１３ａ及び解析結果データ１３ｂ以外の統合ボクセルデータ１３ｃ及び表示用解析結果データ１３ｄは、制御部１５による処理を経て生成される中間データであるので、制御部１５の説明で併せて説明することとする。

ボクセルデータ１３ａは、解析モデルがボクセル単位へメッシュ分割されたデータである。

一実施形態として、ボクセルデータ１３ａは、３Ｄモデルを含む３Ｄデータがプリプロセッサにより取り込まれることにより生成される。具体的には、プリプロセッサは、３Ｄデータが取り込まれた場合、メッシュ分割により得る解析モデルの要素の形状や３Ｄモデルを分割するメッシュのサイズなどの設定を参照する。そして、プリプロセッサは、要素の形状やメッシュのサイズなどの設定にしたがって３Ｄモデルをメッシュ分割する。かかるメッシュ分割によって、例えば、３Ｄモデルがボクセル単位に分割される結果、ボクセル、ボクセルの集合が解析モデルを表すボクセルデータ１３ａとして得られる。なお、以下では、メッシュ分割によりボクセルデータが生成される場合を例示するが、３Ｄモデルが４面体要素や６面体要素などの要素にメッシュ分割されることとしてもよく、これら４面体要素や６面体要素へメッシュ分割された解析モデルのデータにも同様の解析結果の出力処理が適用できる。

ここで、ボクセルデータ１３ａには、要素であるボクセルの頂点、いわゆる節点が規定された点データ１３ａａおよび要素の面が規定された面データ１３ａｂが含まれる。このうち、点データには、節点を識別する識別情報、例えば点ＩＤ（IDentification）ごとに当該節点のＸ座標、Ｙ座標及びＺ座標が対応付けられたデータを採用できる。また、面データには、ボクセルの面を識別する識別情報、例えば面ＩＤごとに当該面に含まれる節点が持つ点ＩＤが対応付けられたデータを採用できる。

図３は、点データ１３ａａの一例を示す図である。図４は、面データ１３ａｂの一例を示す図である。図３には、ボクセルデータ１３ａに含まれる節点のうち節点ＩＤ「１」〜節点ＩＤ「３６」の３６個の節点が抜粋して示されている。これらの３６個の節点は、図３に示されたＸ座標の値およびＹ座標の値以外にＺ座標の値も実際には有するが、説明の便宜上、ＸＹ平面に絞って説明を行う観点から、Ｚ座標の値の図示が省略されている。図４には、図３に示した節点によりＸＹ平面上で規定される２５個のボクセルの面が図示されている。

これら図３に示す点データ１３ａａ及び図４に示す面データ１３ａｂのボクセルデータ１３ａがレンダリングされる場合、ＸＹ平面の表示は図５に示す通りに実現されることになる。図５は、ボクセルの模式図の一例を示す図である。図５に示す格子は、ボクセルを指し、各ボクセルの内部には、ボクセルＩＤが示されている。また、図５に示す黒丸は、節点を指し、各節点の内部には、反転表示により節点ＩＤが示されている。例えば、ボクセルＩＤ「１」で識別されるボクセルは、ＸＹ平面上に節点ＩＤ「１」、「２」、「７」及び「８」の４つの節点を持つ。このうち、節点ＩＤ「２」及び「８」の２つの節点は、ボクセルＩＤ「２」で識別されるボクセルと共有されると共に、節点ＩＤ「７」及び「８」の２つの節点は、ボクセルＩＤ「６」で識別されるボクセルと共有される。これは、ボクセルＩＤ「１」のボクセルがボクセルＩＤ「２」のボクセル及びボクセルＩＤ「６」のボクセルと隣接していることを意味する。このように、一側面として、節点が共有されるか否かにより互いのボクセルが隣接するか否かをコンピュータに認識させることができる。

解析結果データ１３ｂは、解析モデルのシミュレーションの実行結果を表すデータである。

一実施形態として、解析結果データ１３ｂは、ソルバと呼ばれるソフトウェアが上記のボクセルセータ１３ａと共に解析モデルに設定された境界条件を取り込むことにより、解析モデルのシミュレーションの計算がボクセルごとに実行された結果として得られる。かかる解析結果データ１３ｂには、ボクセルごとに当該ボクセルの物理値、例えば解析結果が対応付けられたデータを採用できる。なお、ここで言う解析は、構造解析や流体解析を始め、任意の種類の解析であってよく、解析結果として得られる物理値も任意の種類の物理値が任意の個数にわたって得ることができる。

図６は、解析結果データ１３ｂの一例を示す図である。図６には、図３及び図４に示したボクセルデータ１３ａにより規定されるボクセルごとに流体解析等の結果として得られた温度Ｔおよび速度Ｖなどの物理値が対応付けられた解析結果データが例示されている。これら温度Ｔおよび速度Ｖなどの物理値は、一例として、各ボクセルを代表する座標位置、例えばボクセルの中心の座標と対応付けられる。ここで、図６には、ある時間ｔの解析結果を抜粋して示したが、実際には解析結果は時系列データとして得ることができるのは言うまでもない。

制御部１５は、各種のプログラムや制御データを格納する内部メモリを有し、これらによって種々の処理を実行するものである。

一実施形態として、制御部１５は、中央処理装置、いわゆるＣＰＵ（Central Processing Unit）として実装される。なお、制御部１５は、必ずしも中央処理装置として実装されずともよく、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）として実装されることとしてもよい。また、制御部１５は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などのハードワイヤードロジックによっても実現できる。

制御部１５は、各種のプログラム、例えばプリプロセッサを実行することによって下記の処理部を仮想的に実現する。例えば、制御部１５は、図２に示すように、取得部１５ａと、特定部１５ｂと、統合部１５ｃと、割当部１５ｄと、出力部１５ｅとを有する。

取得部１５ａは、解析結果データ１３ｂを取得する処理部である。

一実施形態として、取得部１５ａは、クライアント端末３０から解析結果の閲覧要求を受け付けた場合、記憶部１３に記憶された解析結果データ１３ｂのうち当該閲覧要求で指定された解析モデルの解析結果データを取得する。このとき、クライアント端末３０から受け付けた閲覧要求が解析結果の時系列データである場合、各フレームに対応する解析結果データが取得される。

特定部１５ｂは、解析結果データ１３ｂに含まれる複数のボクセルの内、対応づけられた物理値が近似性を有し、かつ、連続する複数のボクセルを特定する処理部である。

一実施形態として、特定部１５ｂは、取得部１５ａにより取得された解析結果データに含まれるボクセルのうちボクセルを１つ選択する。例えば、特定部１５ｂは、ボクセルＩＤの値が小さい順、すなわち昇順にボクセルを選択する。以下では、ボクセルデータに含まれるボクセルの中から選択されたボクセルのことを「注目ボクセル」と記載する。その上で、特定部１５ｂは、注目ボクセルが持つ物理値と、注目ボクセルに隣接するボクセルが持つ物理値とを比較する。

ここで言う「隣接」とは、注目ボクセルが持つボクセルＩＤよりも大きく、かつ注目ボクセルが持つ節点を共有するボクセルを指す。例えば、ボクセルＩＤがＸＹ平面上の左上から順にボクセルをラスタースキャンすることにより採番される場合、注目ボクセルよりも右側または下側に隣接するボクセルが物理値の比較対象とされる。以下では、注目ボクセルに隣接するボクセルのことを「隣接ボクセル」と記載する場合がある。

ここで、特定部１５ｂは、注目ボクセルが持つ物理値と、隣接ボクセルが持つ物理値との差、例えば絶対値が所定の閾値以内であるか否かを判定する。かかる閾値には、注目ボクセルと隣接ボクセルが互いに近似性を有する判断できる範囲でゼロ以上の任意の値を設定することができる。例えば、解析結果の詳細を再現したい場合には、ゼロもしくはゼロに近い値を設定することができる一方で、解析結果の概略を再現すればよい場合には、互いの物理値が同一のカテゴリに分類される範疇の値を設定すればよい。なお、当然のことながら、上記の閾値は、物理値の種類によっても変更できるのは言うまでもない。

その上で、特定部１５ｂは、互いの物理値の差が閾値以内である隣接ボクセルに対し、互いが近似性を有するボクセル同士をグループ化する近似フラグであって注目ボクセルが持つ近似フラグと同一の番号の近似フラグを付与する。このとき、例えば、注目ボクセルに近似フラグが未採番である場合には、昇順または降順等の一定の規則にしたがって近似フラグが新規に採番された上で近似フラグが注目ボクセル及び隣接ボクセルへ付与される。一方、当該ボクセルが注目ボクセルとして選択されるまでの過程で当該注目ボクセルに近似フラグが付与されている場合には、既に付与されている近似フラグを当該注目ボクセルの近似フラグとして引き継いで当該近似フラグが隣接ボクセルに付与される。なお、隣接ボクセルに近似フラグが付与されていない場合、または、隣接ボクセルに近似フラグが既に設定されている場合のいずれの場合でも、当該注目ボクセルが持つ近似フラグと同一の番号の近似フラグが隣接ボクセルへ上書き設定される。

その後、特定部１５ｂは、未選択のボクセルがなくなるまで注目ボクセルの物理値との差が閾値以内である隣接ボクセルに注目ボクセルが持つ近似フラグと同一の近似フラグを付与する処理を繰り返し実行する。このように設定される近似フラグによって、互いの物理値が近似性を有し、かつ隣接するボクセルが特定される。

統合部１５ｃは、複数のボクセルを１つのボクセルに統合する処理部である。

一実施形態として、統合部１５ｃは、特定部１５ｂにより全てのボクセルが選択された後、同一の近似フラグが付与されたボクセルを１つのボクセルへ統合する。例えば、統合部１５ｃは、記憶部１３に記憶されたボクセルデータ１３ａのうち解析結果の閲覧要求で指定された解析モデルに対応するボクセルデータを参照して、同一の近似フラグが付与されたボクセルごとに、各ボクセルの節点が持つ節点ＩＤのうち互いが重複しない節点ＩＤを抜粋して抽出する。そして、統合部１５ｃは、先に抽出された節点ＩＤにより頂点が規定される新たなボクセルに対し、上記の面データ１３ａｂで付与されていたボクセルＩＤとは独立して新たな統合ボクセルＩＤを付与した上で対応付ける。このように同一の近似フラグが付与されたボクセルを新たなボクセルへ統合することにより、表示用にボクセルが統合された面データ１３ｃｂを上記の面データ１３ａｂとは別に生成する。一方、点データ１３ａａは、そのまま引き継いで点データ１３ｃａとして用いることもできるし、点データ１３ａａに含まれる節点ＩＤのうち面データ１３ａｂに含まれない節点ＩＤを削除して点データ１３ｃａを生成することもできる。このように統合部１５ｃによる処理により、面データ１３ｃｂ及び点データ１３ｃａを含む統合ボクセルデータ１３ｃが得られる。以下では、同一の近似フラグが付与されたボクセルが１つに統合されたボクセルのことを「統合ボクセル」と記載する場合がある。

割当部１５ｄは、統合ボクセルに統合前のボクセルが持つ物理値の代表値を割り当てる処理部である。

一実施形態として、割当部１５ｄは、統合ボクセルが生成される度に、統合ボクセルへ統合される前の各ボクセルが持つ物理値に所定の統計処理を実行する。例えば、割当部１５ｄは、各ボクセルが持つ物理値の相加平均を算出したり、加重平均を算出したり、中央値を抽出したり、最頻値を抽出したりすることができる。その上で、割当部１５ｄは、統合ボクセルＩＤに上記の統計処理に得られた代表値を割り当てる。これによって、表示用に統合された統合ボクセルＩＤごとに統合前の各ボクセルが持つ物理値の代表値が対応付けられた表示用の解析結果データ１３ｄが得られる。

出力部１５ｅは、クライアント端末３０へのデータの出力制御を実行する処理部である。

一実施形態として、出力部１５ｅは、統合部１５ｃによる処理で得られた統合ボクセルデータ１３ｃ及び割当部１５ｄによる処理で得られた表示用解析結果データ１３ｄをクライアント端末３０へ出力する。これらの出力を受けたクライアント端末３０では、ポストプロセッサ等の処理を通じて、次のような表示を実現できる。例えば、クライアント端末３０は、統合ボクセルデータ１３ｃに含まれる点データ１３ｃａ及び面データ１３ｃｂにより表示用に統合されたボクセルを表示させる。これと共に、クライアント端末３０は、表示用解析結果データ１３ｄに含まれる各統合ボクセルが持つ物理値のうち最大値および最小値を特定する。続いて、クライアント端末３０は、最小値に第１の色を割り当てると共に最大値に第１の色とは異なる第２の色を割り当てることにより物理値に対応する表示色のレンジを設定する。その上で、クライアント端末３０は、統合ボクセルごとに統合ボクセルの物理値がレンジの中で対応する表示色を設定して当該統合ボクセルの物理値を色により表示させる。なお、ここでは、解析結果のレンダリングがクライアント端末３０で実行される場合を例示したが、サーバ装置１０上で動作するポストプロセッサがレンダリングを実行してイメージデータをクライアント端末３０へ送信することもできる。

［具体例］
図７〜図１３を用いて、ボクセル処理方法に関する具体例を説明する。図７〜図９は、フラグ設定の遷移の一例を示す図である。図７〜図９は、一例として、図３に示した点データ１３ａａ及び図４に示した面データ１３ａｂを含むボクセルデータ１３ａ及び図６に示した解析結果データ１３ｂが取得された場合に実行されるフラグ設定の遷移が例示されている。さらに、図７には、ボクセルＩＤ「１」〜「２５」の２５個のボクセルが示されると共に、各ボクセルの内部には当該ボクセルが持つ物理値、例えば図６に示した物理値のうち「温度Ｔ」が示されている。なお、ここでは、近似性を判定する閾値の一例として、「１」が採用される場合を想定して以下の説明を行う。

図７の上段に示すように、ボクセルＩＤ「１」のボクセルが注目ボクセルとして選択された場合、ボクセルＩＤ「２」のボクセルと、ボクセルＩＤ「６」のボクセルとが隣接ボクセルとなる。図７の上段には、注目ボクセルが塗りつぶしで示されると共に、隣接ボクセルが右肩上がりの斜線の塗りつぶしで示されている。これらボクセルＩＤ「１」の注目ボクセルとボクセルＩＤ「２」の隣接ボクセルとの間で温度Ｔの差が「１」であるので、ボクセルＩＤ「２」の隣接ボクセルは注目ボクセルと近似性を有する。一方、ボクセルＩＤ「１」の注目ボクセルとボクセルＩＤ「６」の隣接ボクセルとの間で温度Ｔの差は「１３」であるので、ボクセルＩＤ「６」の隣接ボクセルは注目ボクセルと近似性を有さない。この場合、図７の中段に示す通り、ボクセルＩＤ「２」の隣接ボクセルには、ボクセルＩＤ「１」の注目ボクセルが持つ近似フラグ「Ｆ１」と同一の近似フラグが付与される。なお、ここでは、注目ボクセルの右下に存在するボクセルを隣接ボクセルとしない場合を例示したが、斜め方向のボクセルを隣接ボクセルとしてもかまわない。

図７の下段に示すように、ボクセルＩＤ「２」のボクセルが注目ボクセルとして選択された場合、その右側に存在するボクセルＩＤ「３」のボクセルとボクセルＩＤ「７」のボクセルとが隣接ボクセルとなる。これらボクセルＩＤ「２」の注目ボクセルとボクセルＩＤ「３」の隣接ボクセルとの間で温度Ｔの差が「３」であり、また、ボクセルＩＤ「２」の注目ボクセルとボクセルＩＤ「７」の隣接ボクセルとの間で温度Ｔの差は「７」であるので、ボクセルＩＤ「３」及びボクセルＩＤ「７」の隣接ボクセルはいずれも注目ボクセルと近似性を有さない。この場合、図８の上段に示す通り、ボクセルＩＤ「３」及びボクセルＩＤ「７」の隣接ボクセルには、ボクセルＩＤ「２」の注目ボクセルが持つ近似フラグ「Ｆ１」と同一の近似フラグは付与されない。

その後、ボクセルＩＤ「２０」のボクセルが注目ボクセルとして選択された段階では、近似フラグの設定状況は図８の下段に示す通りとなる。すなわち、ボクセルＩＤ「１」及びボクセルＩＤ「２」に近似フラグ「Ｆ１」が設定される。さらに、ボクセルＩＤ「３」及びボクセルＩＤ「４」に近似フラグ「Ｆ２」が設定される。さらに、ボクセルＩＤ「８」〜ボクセルＩＤ「１０」に近似フラグ「Ｆ３」が設定される。さらに、ボクセルＩＤ「１１」、ボクセルＩＤ「１６」〜ボクセルＩＤ「２０」及びボクセルＩＤ「２３」〜ボクセルＩＤ「２４」に近似フラグ「Ｆ４」が設定される。

このように近似フラグ「Ｆ４」が設定されたボクセルのうち、ボクセルＩＤ「２３」のボクセルには、ボクセルＩＤ「２２」が注目ボクセルとして選択された段階でボクセルＩＤ「２２」に付与された近似フラグ「Ｆ６」が上書きされる。さらに、ボクセルＩＤ「２４」のボクセルにも、ボクセルＩＤ「２３」が注目ボクセルとして選択された段階でボクセルＩＤ「２３」に付与された近似フラグ「Ｆ６」が上書きされる。その後、ボクセルＩＤ「１」〜ボクセルＩＤ「２５」の全てのボクセルが注目ボクセルとして選択された後には、近似フラグの設定状況は図９の上段に示す通りとなる。

このように付与された近似フラグごとに同一の近似フラグを持つ複数のボクセルが１つのボクセルに統合される。図１０は、面データ１３ｃｂの一例を示す図である。例えば、近似フラグ「Ｆ１」が設定されたボクセルＩＤ「１」及びボクセルＩＤ「２」は、１つのボクセルに統合される。すなわち、ボクセルＩＤ「１」のボクセル及びボクセルＩＤ「２」のボクセルが持つ節点のうち互いの節点ＩＤが重複する節点ＩＤ「２」及び節点ＩＤ「８」の２つの節点が削除されると共に節点ＩＤが重複しない節点ＩＤ「１」、節点ＩＤ「３」、節点ＩＤ「７」及び節点ＩＤ「９」の４つの節点が抽出されることにより、図１０に示す統合ボクセルＩＤ「１」で識別される統合ボクセルが新たに生成される。

同様にして、近似フラグ「Ｆ２」が設定されたボクセルＩＤ「３」及びボクセルＩＤ「４」の２つのボクセルは、図１０に示す統合ボクセルＩＤ「２」で識別される統合ボクセルへ統合される。さらに、近似フラグ「Ｆ３」が設定されたボクセルＩＤ「８」〜ボクセルＩＤ「１０」の３つのボクセルは、図１０に示す統合ボクセルＩＤ「６」で識別される統合ボクセルへ統合される。さらに、近似フラグ「Ｆ４」が設定されたボクセルＩＤ「１１」、ボクセルＩＤ「１６」〜ボクセルＩＤ「２０」の６つのボクセルは、図１０に示す統合ボクセルＩＤ「７」で識別される統合ボクセルへ統合される。さらに、近似フラグ「Ｆ５」が設定されたボクセルＩＤ「１３」〜ボクセルＩＤ「１５」の３つのボクセルは、図１０に示す統合ボクセルＩＤ「９」で識別される統合ボクセルへ統合される。さらに、近似フラグ「Ｆ６」が設定されたボクセルＩＤ「２１」〜ボクセルＩＤ「２５」の５つのボクセルは、図１０に示す統合ボクセルＩＤ「１０」で識別される統合ボクセルへ統合される。

このようにＸＹ平面に絞って見れば、上記のボクセルデータ１３ａの面データ１３ａｂが２５個のレコードにより構築されていたが、統合ボクセルデータ１３ｃの面データ１３ｃｂでは、レコードの数を１０個まで低減できる。

さらに、統合ボクセルの生成に連動して、図９の下段に示す通り、統合ボクセルＩＤに統合前の各ボクセルが持つ物理値の代表値が割り当てられる。図１１は、表示用解析結果データ１３ｄの一例を示す図である。ここでは、あくまで一例として、各ボクセルの物理値の相加平均値が代表値とされる場合を例示する。例えば、統合ボクセルＩＤ「１」の統合ボクセルの場合、すなわち近似フラグ「Ｆ１」を持つボクセルの統合が行われた場合、ボクセルＩＤ「１」のボクセルが持つ物理値「１０２」とボクセルＩＤ「２」のボクセルが持つ物理値「１０３」とを平均することにより得られた代表値「１０２．５」が図１１に示す統合ボクセルＩＤ「１」の統合ボクセルへ割り当てられる。

同様に、統合ボクセルＩＤ「２」の統合ボクセルの場合、すなわち近似フラグ「Ｆ２」を持つボクセルの統合が行われた場合、ボクセルＩＤ「３」及びボクセルＩＤ「４」が持つ物理値の代表値「１０５．５」が図１１に示す統合ボクセルＩＤ「２」の統合ボクセルへ割り当てられる。さらに、統合ボクセルＩＤ「６」の統合ボクセルの場合、すなわち近似フラグ「Ｆ３」を持つボクセルの統合が行われた場合、ボクセルＩＤ「８」〜ボクセルＩＤ「１０」が持つ物理値の代表値「１０９」が図１１に示す統合ボクセルＩＤ「６」の統合ボクセルへ割り当てられる。さらに、統合ボクセルＩＤ「７」の統合ボクセルの場合、近似フラグ「Ｆ４」を持つボクセルの統合が行われた場合、ボクセルＩＤ「１１」、ボクセルＩＤ「１６」〜ボクセルＩＤ「２０」が持つ物理値の代表値「１２０．８」が図１１に示す統合ボクセルＩＤ「７」の統合ボクセルへ割り当てられる。さらに、統合ボクセルＩＤ「９」の統合ボクセルの場合、近似フラグ「Ｆ５」を持つボクセルの統合が行われた場合、ボクセルＩＤ「１３」〜ボクセルＩＤ「１５」が持つ物理値の代表値「１１７．３」が図１１に示す統合ボクセルＩＤ「９」の統合ボクセルへ割り当てられる。さらに、統合ボクセルＩＤ「１０」の統合ボクセルの場合、近似フラグ「Ｆ６」を持つボクセルの統合が行われた場合、ボクセルＩＤ「２１」〜ボクセルＩＤ「２５」が持つ物理値の代表値「１２２」が図１１に示す統合ボクセルＩＤ「１０」の統合ボクセルへ割り当てられる。

このように、上記の解析結果データ１３ｂが２５個のレコードを含んで構成されていたが、表示用解析結果データ１３ｄでは、レコードの数を１０個まで低減できる。

以上のように、ボクセルデータ１３ａが表示用に簡略化された統合ボクセルデータ１３ｃ及び解析結果データ１３ｂが表示用に簡略化された表示用解析結果データ１３ｄを解析結果の表示に使用させることにより、表示、例えばポストプロセッサにより実行されるレンダリング等で用いられるデータ量を低減できる結果、解析結果を出力する際の処理負荷並びに処理時間を低減させることができる。

また、ここまでは、温度Ｔに関するボクセル処理について説明したが、速度Ｖに関しても同様のボクセル処理を実行する事により、図１２に示す統合ボクセルデータ１３ｃの面データ１３ｃｂ及び図１３に示す表示用解析結果データ１３ｄを得ることができる。速度Ｖの方が温度Ｔよりも隣接するボクセルの間で物理値の近似性が高い。図１２は、面データ１３ｃｂの他の一例を示す図である。図１３は、表示用解析結果データ１３ｄの他の一例を示す図である。このような速度Ｖに関するボクセル処理が行われた場合、上記のボクセルデータ１３ａの面データ１３ａｂでは２５個であったレコードの数が、図１２に示す通り、統合ボクセルデータ１３ｃの面データ１３ｃｂでは５個まで低減される。さらに、上記の解析結果データ１３ｂでは２５個であったレコードの数が、図１３に示す通り、解析結果データ１３ｄでは５個まで低減される。このように隣接するボクセルの物理値の近似性が高まるほどより大きくデータ量を削減できる。

［処理の流れ］
図１４は、実施例１に係るボクセル処理の手順を示すフローチャートである。この処理は、あくまで一例として、クライアント端末３０から解析結果の閲覧要求を受け付けた場合に開始される。

図１４に示すように、取得部１５ａは、記憶部１３に記憶された解析結果データ１３ｂのうちクライアント端末３０により閲覧要求で指定された解析モデルの解析結果データを取得する（ステップＳ１０１）。

続いて、特定部１５ｂは、ステップＳ１０１で取得された解析結果データに含まれるボクセルのうちボクセルを１つ選択する（ステップＳ１０２）。その上で、特定部１５ｂは、ステップＳ１０２で選択された注目ボクセルが持つ物理値と、注目ボクセルに隣接する隣接ボクセルが持つ物理値とを比較する（ステップＳ１０３）。

ここで、注目ボクセル及び隣接ボクセルの物理値の差が閾値以内である場合、すなわち注目ボクセルと隣接ボクセルが近似性を有する場合（ステップＳ１０４Ｙｅｓ）、特定部１５ｂは、次のような処理を実行する。すなわち、特定部１５ｂは、互いの物理値の差が閾値以内である隣接ボクセルに対し、注目ボクセルが持つ近似フラグと同一の番号の近似フラグを付与する（ステップＳ１０５）。なお、注目ボクセルと隣接ボクセルが近似性を有さない場合（ステップＳ１０４Ｎｏ）、ステップＳ１０５の処理を飛ばし、ステップＳ１０６の処理へ移行する。

その後、未選択のボクセルがなくなるまで（ステップＳ１０６Ｎｏ）、上記のステップＳ１０２〜ステップＳ１０５までの処理が繰り返し実行される。

そして、未選択のボクセルがなくなると（ステップＳ１０６Ｙｅｓ）、統合部１５ｃは、ステップＳ１０５で同一の近似フラグが付与されたボクセルを１つのボクセルへ統合する（ステップＳ１０７）。これによって、表示用にボクセルが統合された面データ１３ｃｂ及び点データ１３ｃａを含む統合ボクセルデータ１３ｃが得られる。

これと共に、割当部１５ｄは、ステップＳ１０７で統合が行われる統合ボクセルに統合前の各ボクセルが持つ物理値の代表値を割り当てる（ステップＳ１０８）。これによって、表示用に統合された統合ボクセルＩＤごとに統合前の各ボクセルが持つ物理値の代表値が対応付けられた表示用解析結果データ１３ｄが得られる。

その後、出力部１５ｅは、ステップＳ１０７の処理で得られた統合ボクセルデータ１３ｃ及びステップＳ１０８の処理で得られた表示用解析結果データ１３ｄをクライアント端末３０へ出力し（ステップＳ１０９）、処理を終了する。

［効果の一側面］
上述してきたように、本実施例に係るサーバ装置１０は、ボクセルごとに解析値が対応付けられたボクセルデータを出力する場合に、互いが近似性を有し、かつ隣接するボクセルを統合すると共に各ボクセルの解析値の代表値を統合後のボクセルへ割り当てる。この結果、一側面として、レンダリング等の表示に用いられるデータ量を低減できる。したがって、本実施例に係るサーバ装置１０によれば、解析結果を出力する際の処理負荷を低減させることが可能になる。

さて、これまで開示の装置に関する実施例について説明したが、本発明は上述した実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。そこで、以下では、本発明に含まれる他の実施例を説明する。

［スタンドアローン］
上記の実施例１では、クライアントサーバシステムを構築することによって上記のＣＡＥ解析サービスを提供する場合を例示したが、必ずしもクライアントサーバシステムが構築されずともかまわない。例えば、クライアント端末３０に図１４に示したボクセル処理を始めとする各種処理をスタンドアローンで実行させることもできる。この場合、図１４に示したボクセル処理を始めとする各種処理を実現するＣＡＥ解析ソフトやプリプロセッサなどのアプリケーションプログラムをプリインストールしたり、ネットワークや記録媒体を介してインストールさせればよい。すなわち、制御部１５内の各処理部と同様の処理を実行する処理部をクライアント端末３０に実装することとすればよい。この場合、クライアント端末３０が有する記憶部にボクセルデータ１３ａ及び解析結果データ１３ｂを予め記憶させておくことができる。

［分散および統合］
また、図示した各装置の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されておらずともよい。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。例えば、取得部１５ａ、特定部１５ｂ、統合部１５ｃ、割当部１５ｄ又は出力部１５ｅをサーバ装置１０の外部装置としてネットワーク経由で接続するようにしてもよい。また、取得部１５ａ、特定部１５ｂ、統合部１５ｃ、割当部１５ｄ又は出力部１５ｅを別の装置がそれぞれ有し、ネットワーク接続されて協働することで、上記のサーバ装置１０の機能を実現するようにしてもよい。また、記憶部１３に記憶されるボクセルデータ１３ａや解析結果データ１３ｂの全部または一部を別の装置がそれぞれ有し、ネットワーク接続されて協働することで、上記のサーバ装置１０の機能を実現するようにしてもかまわない。

［ボクセル処理プログラム］
また、上記の実施例で説明した各種の処理は、予め用意されたプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することによって実現することができる。そこで、以下では、図１５を用いて、上記の実施例と同様の機能を有するボクセル処理プログラムを実行するコンピュータの一例について説明する。

図１５は、実施例１及び実施例２に係るボクセル処理プログラムを実行するコンピュータのハードウェア構成例を示す図である。図１５に示すように、コンピュータ１００は、操作部１１０ａと、スピーカ１１０ｂと、カメラ１１０ｃと、ディスプレイ１２０と、通信部１３０とを有する。さらに、このコンピュータ１００は、ＣＰＵ１５０と、ＲＯＭ１６０と、ＨＤＤ１７０と、ＲＡＭ１８０とを有する。これら１１０〜１８０の各部はバス１４０を介して接続される。

ＨＤＤ１７０には、図１５に示すように、上記の実施例１で示した取得部１５ａ、特定部１５ｂ、統合部１５ｃ、割当部１５ｄ及び出力部１５ｅと同様の機能を発揮するボクセル処理プログラム１７０ａが記憶される。このボクセル処理プログラム１７０ａは、図２に示した取得部１５ａ、特定部１５ｂ、統合部１５ｃ、割当部１５ｄ及び出力部１５ｅの各構成要素と同様、統合又は分離してもかまわない。すなわち、ＨＤＤ１７０には、必ずしも上記の実施例１で示した全てのデータが格納されずともよく、処理に用いるデータがＨＤＤ１７０に格納されればよい。

このような環境の下、ＣＰＵ１５０は、ＨＤＤ１７０からボクセル処理プログラム１７０ａを読み出した上でＲＡＭ１８０へ展開する。この結果、ボクセル処理プログラム１７０ａは、図１５に示すように、ボクセル処理プロセス１８０ａとして機能する。このボクセル処理プロセス１８０ａは、ＲＡＭ１８０が有する記憶領域のうちボクセル処理プロセス１８０ａに割り当てられた領域にＨＤＤ１７０から読み出した各種データを展開し、この展開した各種データを用いて各種の処理を実行する。例えば、ボクセル処理プロセス１８０ａが実行する処理の一例として、図１４に示す処理などが含まれる。なお、ＣＰＵ１５０では、必ずしも上記の実施例１で示した全ての処理部が動作せずともよく、実行対象とする処理に対応する処理部が仮想的に実現されればよい。

なお、上記のボクセル処理プログラム１７０ａは、必ずしも最初からＨＤＤ１７０やＲＯＭ１６０に記憶されておらずともかまわない。例えば、コンピュータ１００に挿入されるフレキシブルディスク、いわゆるＦＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカードなどの「可搬用の物理媒体」にボクセル処理プログラム１７０ａを記憶させる。そして、コンピュータ１００がこれらの可搬用の物理媒体からボクセル処理プログラム１７０ａを取得して実行するようにしてもよい。また、公衆回線、インターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮなどを介してコンピュータ１００に接続される他のコンピュータまたはサーバ装置などにボクセル処理プログラム１７０ａを記憶させておき、コンピュータ１００がこれらからボクセル処理プログラム１７０ａを取得して実行するようにしてもよい。

１ ＣＡＥ解析システム
５ ネットワーク
１０ サーバ装置
１１ 通信Ｉ／Ｆ部
１３ 記憶部
１３ａ ボクセルデータ
１３ｂ 解析結果データ
１３ｃ 統合ボクセルデータ
１３ｄ 表示用解析結果データ
１５ 制御部
１５ａ 取得部
１５ｂ 特定部
１５ｃ 統合部
１５ｄ 割当部
１５ｅ 出力部
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ クライアント端末

Claims (3)

1. 複数のボクセルと、前記複数のボクセルの各々に対応づけられた物理値とを取得し、
   前記複数のボクセルに含まれるボクセルごとに、前記ボクセルに隣接する隣接ボクセルのうち前記ボクセルとの間で物理値の差が所定の閾値以内である隣接ボクセルに前記ボクセルが有する識別情報と同一の識別情報の近似フラグを設定する処理を繰り返し、
   同一の識別情報の近似フラグが設定されたボクセルを１つの新たなボクセルに統合し、
   統合した該１つの新たなボクセルに対して前記同一の識別情報の近似フラグが設定されたボクセルの各々に対応づけられた物理値の代表値を割り当て、
   前記新たなボクセルごとに割り当てられた物理値の代表値のうち最小値に第１の色を割り当てると共に最大値に第１の色とは異なる第２の色を割り当てることにより物理値に対応する表示色のレンジを設定して前記新たなボクセルの物理値の代表値を色により表示させる、
   処理をコンピュータが実行することを特徴とするボクセル処理方法。
2. 複数のボクセルと、前記複数のボクセルの各々に対応づけられた物理値とを取得し、
   前記複数のボクセルに含まれるボクセルごとに、前記ボクセルに隣接する隣接ボクセルのうち前記ボクセルとの間で物理値の差が所定の閾値以内である隣接ボクセルに前記ボクセルが有する識別情報と同一の識別情報の近似フラグを設定する処理を繰り返し、
   同一の識別情報の近似フラグが設定されたボクセルを１つの新たなボクセルに統合し、
   統合した該１つの新たなボクセルに対して前記同一の識別情報の近似フラグが設定されたボクセルの各々に対応づけられた物理値の代表値を割り当て、
   前記新たなボクセルごとに割り当てられた物理値の代表値のうち最小値に第１の色を割り当てると共に最大値に第１の色とは異なる第２の色を割り当てることにより物理値に対応する表示色のレンジを設定して前記新たなボクセルの物理値の代表値を色により表示させる、
   処理をコンピュータに実行させることを特徴とするボクセル処理プログラム。
3. 複数のボクセルと、前記複数のボクセルの各々に対応づけられた物理値とを取得する取得部と、
   前記複数のボクセルに含まれるボクセルごとに、前記ボクセルに隣接する隣接ボクセルのうち前記ボクセルとの間で物理値の差が所定の閾値以内である隣接ボクセルに前記ボクセルが有する識別情報と同一の識別情報の近似フラグを設定する処理を繰り返す特定部と、
   同一の識別情報の近似フラグが設定されたボクセルを１つの新たなボクセルに統合する統合部と、
   統合した該１つの新たなボクセルに対して前記同一の識別情報の近似フラグが設定されたボクセルの各々に対応づけられた物理値の代表値を割り当てる割当部と、
   前記新たなボクセルごとに割り当てられた物理値の代表値のうち最小値に第１の色を割り当てると共に最大値に第１の色とは異なる第２の色を割り当てることにより物理値に対応する表示色のレンジを設定して前記新たなボクセルの物理値の代表値を色により表示させる表示制御部と、
   を有することを特徴とする情報処理装置。

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