JP7187234B2 - 三次元形状作成装置、三次元形状作成方法および三次元形状作成プログラム - Google Patents
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Description
座標値取得部は、座標点群の中から、少なくとも1つの対象物の表面を形成する一つの平面に含まれる3つ以上の座標点の座標値を取得するように構成される。
交線算出部は、平面算出部により算出された複数の平面方程式に基づいて、平面算出部により平面方程式が算出された複数の平面が交わる交線の方程式である交線方程式を算出するように構成される。
閉合領域作成部は、平面算出部により平面方程式が算出された複数の平面のそれぞれについて、平面上に存在する複数の交線により囲まれる最大の領域を閉合領域として作成するように構成される。分割領域作成部は、閉合領域作成部により作成された閉合領域を、平面上に存在する複数の交線により分割して、複数の分割領域を作成するように構成される。
座標値取得手順は、座標点群の中から、少なくとも1つの対象物の表面を形成する一つの平面に含まれる3つ以上の座標点の座標値を取得する。
交線算出手順は、平面算出手順により算出された複数の平面方程式に基づいて、平面算出手順により平面方程式が算出された複数の平面が交わる交線の方程式である交線方程式を算出する。
本開示の三次元形状作成方法は、本開示の三次元形状作成装置にて実行される方法であり、当該方法を実行することで、本開示の三次元形状作成装置と同様の効果を得ることができる。
本開示の三次元形状作成プログラムによって制御されるコンピュータは、本開示の三次元形状作成装置の一部を構成することができ、本開示の三次元形状作成装置と同様の効果を得ることができる。
本実施形態の三次元形状作成装置1は、図1に示すように、表示部11と、操作入力部12と、データ記憶部13と、データ入出力部14と、制御部15とを備える。
操作入力部12は、図示しないキーボードおよびマウスを介して使用者が行った入力操作を特定するための入力操作情報を出力する。
データ入出力部14は、有線または無線で接続された外部機器との間でデータの入出力を行う。
ここで、未登録平面確認情報が入力されていない場合には、S100の処理を繰り返すことにより、未登録平面確認情報が入力されるまで待機する。そして、未登録平面確認情報が入力されると、S110にて、未登録平面確認情報に基づいて、未登録平面が残っているか否かを判断する。具体的には、平面作成処理において平面として登録されていないものが残っていることを未登録平面確認情報が示す場合には、未登録平面が残っていると判断する。一方、平面作成処理において平面として登録されていないものが残っていないことを未登録平面確認情報が示す場合には、未登録平面が残っていないと判断する。
次に、S50で実行される平面作成処理の手順を説明する。
平面の方程式は、式(1)で表される。
P2=(x2,y2,z2) ・・・(3)
P3=(x3,y3,z3) ・・・(4)
点P1、点P2および点P3を含む平面の法線ベクトルをnとする。点P1を始点とし、点P2を終点とするベクトルをV12とする。点P1を始点とし、点P3を終点とするベクトルをV13とする。
S230の処理が終了すると、図3に示すように、S240にて、視点座標値を入力する。視点座標値とは、平面を作成する際に使用した3つの座標点を直接目視することができる座標値である。視点座標値は、壁などの障害物に遮られないように設定される。例えば、図5に示すように、壁WL1,WL2,WL3に囲まれた点Paから、壁WL1の平面を作成する際に使用した3つの座標点Pu1,Pu2,Pu3を直接目視することができる。このため、点Paの座標値を視点座標値とすることができる。一方、壁WL1,WL2,WL3に囲まれた領域外に配置されている点Pbと座標点Pu1,Pu2,Pu3との間は壁WL2で遮られているため、点Pbから、座標点Pu1,Pu2,Pu3を直接目視することができない。このため、点Pbの座標値を視点座標値とすることができない。
交線・交点算出処理が実行されると、制御部15は、図6に示すように、まず、S310にて、登録された既存平面のうち、直近で方程式が算出された既存平面(以下、作成平面)と、未だ交差判定が行われていない既存平面の中から選択された1つの既存平面(選択平面)とが交差しているか否かを判断する。以下に、作成平面と選択平面との交差判定の方法を説明する。
そしてS320にて、S310における判定結果に基づいて、作成平面と選択平面とが交差しているか否かを判断する。ここで、作成平面と選択平面とが交差していない場合には、S380に移行する。一方、作成平面と選択平面とが交差している場合には、S330にて、作成平面と選択平面との交線の方程式を算出する。
方向ベクトルeは、作成平面Spの法線ベクトルと選択平面Ssの法線ベクトルとに対して垂直である。このため、方向ベクトルeは、上記2つの法線ベクトルの外積を用いて、式(15)で算出することができる。式(15)におけるベクトルnpは作成平面Spの法線ベクトルである。式(15)におけるベクトルnsは選択平面Ssの法線ベクトルである。
一方、方向ベクトルeのz成分が0である場合には、式(13),(14)においてy=0とすることにより、上記と同様にして、式(22),(23)に示すように、x,zを算出する。式(22),(23)におけるeyは、方向ベクトルeのy成分である。このため、方向ベクトルeのy成分が0でない場合には、ベクトルAの終点(すなわち、交線Li上の点)は、(x,0,z)と算出される。
また、方向ベクトルeのx成分が0である場合には、式(13),(14)においてx=0とすることにより、上記と同様にして、式(24),(25)に示すように、y,zを算出する。式(24),(25)におけるexは、方向ベクトルeのx成分である。このため、方向ベクトルeのx成分が0でない場合には、ベクトルAの終点(すなわち、交線Li上の点)は、(0,y,z)と算出される。
作成交線lの方程式を式(26)で表し、選択交線mの方程式を式(27)で表す。
式(26)におけるベクトルpは、三次元直交座標系における原点を始点とし、作成交線l上の点の位置を終点とするベクトルである。すなわち、ベクトルpは、終点の位置により、作成交線l上の点の位置を示す。式(26)におけるベクトルuは作成交線lの方向ベクトルである。式(26)におけるsは、媒介変数である。
そして、式(28),(29)に式(26),(27)を代入した式を解くことにより、式(30),(31)に示すように、作成交線lにおける最近傍点l(σ)のパラメータσと、作成交線mにおける最近傍点m(τ)のパラメータτとが得られる。なお、式(30),(31)におけるrとαはそれぞれ、式(32)と式(33)で表される。
なお、式(33)で示すαが1である場合には、式(30),(31)における右辺の分母が0になり、パラメータσ,τを求めることができない。αは、式(33)に示すように、作成交線lの方向ベクトルと選択交線mの方向ベクトルとの内積であるため、α=1は、作成交線lと選択交線mとが互いに平行であることを示す。すなわち、α=1である場合には、交点が存在しないと判断する。
境界設定処理が実行されると、制御部15は、図10に示すように、まず、S510にて、登録された既存平面のうち、今回の境界設定処理において選択されていない既存平面を1つ選択する。
また制御部15は、取得された座標値に基づいて、3つの座標点を含む平面の方程式で(以下、平面方程式)を算出する。
そして制御部15は、算出された複数の交線方程式に基づいて、交線方程式が算出された複数の交線が交わる交点の座標値を算出する。
このように三次元形状作成装置1は、交線方程式が算出された交線において、対象建築物の表面上に実際に存在していない部分を除外することができる。これにより、三次元形状作成装置1は、有効境界の設定が行われていない平面において有効境界の設定を行う場合に、平面上に存在する複数の交線のうち、既に無効にされた部分を除外して、複数の分割領域を作成することができる。すなわち、三次元形状作成装置1は、対象建築物の表面上に実際に存在していない線を用いて、分割領域を作成する頻度を低減することができる。このため、三次元形状作成装置1は、平面上に存在する複数の交線によって囲まれる領域(すなわち、分割領域)のうち、対象建築物の表面を形成する平面ではない領域が、対象建築物の表面を形成する平面であると特定されてしまう事態の発生を更に抑制することができる。
例えば上記実施形態では、3点の座標値が入力される形態を示したが、4点以上の座標値が入力されるようにしてもよい。
上記実施形態では、表示ソフトウェアのカメラポジションを表示ソフトウェアから自動的に取得して視点座標値として入力する形態を示した。しかし、座標点群データが測量機を利用して取得される場合には、測量機が設置された位置を視点座標値として手動で入力するようにするとよい。
Claims (4)
- 三次元座標で表される座標点の集合により少なくとも1つの対象物における表面の三次元形状を示す座標点群のデータから、前記少なくとも1つの対象物の三次元形状を作成する三次元形状作成装置であって、
前記座標点群の中から、前記少なくとも1つの対象物の表面を形成する一つの平面に含まれる3つ以上の前記座標点の座標値を取得するように構成された座標値取得部と、
前記座標値取得部により取得された前記座標値に基づいて、3つ以上の前記座標点を含む前記平面の方程式である平面方程式を算出するように構成された平面算出部と、
前記平面算出部により算出された複数の前記平面方程式に基づいて、前記平面算出部により前記平面方程式が算出された複数の前記平面が交わる交線の方程式である交線方程式を算出するように構成された交線算出部と、
前記交線算出部により算出された複数の前記交線方程式に基づいて、前記交線算出部により前記交線方程式が算出された複数の前記交線が交わる交点の座標値を算出するように構成された交点算出部と、
前記平面算出部により前記平面方程式が算出された複数の前記平面のそれぞれについて、前記平面上に存在する複数の前記交線により囲まれる最大の領域を閉合領域として作成するように構成された閉合領域作成部と、
前記閉合領域作成部により作成された前記閉合領域を、前記平面上に存在する複数の前記交線により分割して、複数の分割領域を作成するように構成された分割領域作成部と、
前記分割領域作成部により作成された複数の前記分割領域のうち、前記座標値取得部により取得された前記座標値に対応する前記座標点を含む前記分割領域を有効分割領域として設定するように構成された有効設定部と、
前記有効設定部により設定された1または複数の前記有効分割領域を囲む線を、有効境界として設定するように構成された境界設定部と
を備える三次元形状作成装置。 - 請求項1に記載の三次元形状作成装置であって、
前記交線算出部により前記交線方程式が算出された複数の前記交線のうち、前記境界設定部により前記有効境界に設定されなかった部分を無効に設定するように構成された無効設定部を備える三次元形状作成装置。 - 三次元座標で表される座標点の集合により少なくとも1つの対象物における表面の三次元形状を示す座標点群のデータから、前記少なくとも1つの対象物の三次元形状を作成する三次元形状作成方法であって、
コンピュータが、前記座標点群の中から、前記少なくとも1つの対象物の表面を形成する一つの平面に含まれる3つ以上の前記座標点の座標値を取得する座標値取得手順と、
コンピュータが、前記座標値取得手順により取得された前記座標値に基づいて、3つ以上の前記座標点を含む前記平面の方程式である平面方程式を算出する平面算出手順と、
コンピュータが、前記平面算出手順により算出された複数の前記平面方程式に基づいて、前記平面算出手順により前記平面方程式が算出された複数の前記平面が交わる交線の方程式である交線方程式を算出する交線算出手順と、
コンピュータが、前記交線算出手順により算出された複数の前記交線方程式に基づいて、前記交線算出手順により前記交線方程式が算出された複数の前記交線が交わる交点の座標値を算出する交点算出手順と、
コンピュータが、前記平面算出手順により前記平面方程式が算出された複数の前記平面のそれぞれについて、前記平面上に存在する複数の前記交線により囲まれる最大の領域を閉合領域として作成する閉合領域作成手順と、
コンピュータが、前記閉合領域作成手順により作成された前記閉合領域を、前記平面上に存在する複数の前記交線により分割して、複数の分割領域を作成する分割領域作成手順と、
コンピュータが、前記分割領域作成手順により作成された複数の前記分割領域のうち、前記座標値取得手順により取得された前記座標値に対応する前記座標点を含む前記分割領域を有効分割領域として設定する有効設定手順と、
コンピュータが、前記有効設定手順により設定された1または複数の前記有効分割領域を囲む線を、有効境界として設定する境界設定手順と
を備える三次元形状作成方法。 - 三次元座標で表される座標点の集合により少なくとも1つの対象物における表面の三次元形状を示す座標点群のデータから、前記少なくとも1つの対象物の三次元形状を作成するために、コンピュータを、
前記座標点群の中から、前記少なくとも1つの対象物の表面を形成する一つの平面に含まれる3つ以上の前記座標点の座標値を取得するように構成された座標値取得部、
前記座標値取得部により取得された前記座標値に基づいて、3つ以上の前記座標点を含む前記平面の方程式である平面方程式を算出するように構成された平面算出部、
前記平面算出部により算出された複数の前記平面方程式に基づいて、前記平面算出部により前記平面方程式が算出された複数の前記平面が交わる交線の方程式である交線方程式を算出するように構成された交線算出部、
前記交線算出部により算出された複数の前記交線方程式に基づいて、前記交線算出部により前記交線方程式が算出された複数の前記交線が交わる交点の座標値を算出するように構成された交点算出部、
前記平面算出部により前記平面方程式が算出された複数の前記平面のそれぞれについて、前記平面上に存在する複数の前記交線により囲まれる最大の領域を閉合領域として作成するように構成された閉合領域作成部、
前記閉合領域作成部により作成された前記閉合領域を、前記平面上に存在する複数の前記交線により分割して、複数の分割領域を作成するように構成された分割領域作成部、
前記分割領域作成部により作成された複数の前記分割領域のうち、前記座標値取得部により取得された前記座標値に対応する前記座標点を含む前記分割領域を有効分割領域として設定するように構成された有効設定部、及び、
前記有効設定部により設定された1または複数の前記有効分割領域を囲む線を、有効境界として設定するように構成された境界設定部
として機能させるための三次元形状作成プログラム。
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