JP7331524B2 - 情報処理装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、情報処理装置及びプログラムに関する。

ボクセルにより形成された３次元モデルに対して、例えば３次元モデルの表面に形成されている部品を選択して修正作業を行いたい場合がある。３次元モデルの表面に形成されている部品をユーザに選択させる方法として、従来では、次の方法がある。

例えば、３次元モデルを画面に表示して、ユーザにボクセルを選択させると、その選択されたボクセルに隣接するボクセルにまで選択範囲を拡げることによって複数のボクセルが一度に選択されたことにする。この選択操作をユーザに繰り返し実行させることによって最終的に部品を構成するボクセルをユーザに指定させる。

また、３次元モデルを２次元で表示し、ドラッグ矩形選択やゴムバンド選択によって部品を構成するボクセルを囲ませるようにユーザに指定させることによって２次元の範囲で部品を構成するボクセルをユーザに指定させる方法がある。

特開２００２－３６６９３４号公報

一般的に、部品が相対的に大きい場合、選択回数が多くなる。後者の場合、部品の境目を正確に指定するには、多く選択し過ぎたボクセルを範囲から外したり、不足するボクセルを範囲に含めたりするなどの過不足の調節が必要となる。このように、部品の範囲をユーザに全て指定させるようにすると選択操作が何度も必要となり、部品の選択に手間がかかってしまう。

本発明は、選択したい部品に含まれるボクセルをユーザに全て指定させる場合に比して部品を容易に選択できるようにすることを目的とする。

本発明に係る情報処理装置は、３次元モデルに設けられている部品の中からユーザが選択したい部品に含まれるボクセルであって、前記３次元モデルの表面上のユーザにより選択されたボクセルを選択ボクセルとして受け付ける受付手段と、前記選択ボクセルから周囲に広がる方向に前記３次元モデルの表面上におけるボクセルの位置を順番に参照した場合において、各方向において前記３次元モデルの形状に所定の変化が最初に現れるボクセルの並びを当該方向における前記３次元モデルの形状の変化点とした場合、前記選択ボクセルから各方向において前記変化点が現れるまでに位置するボクセルを含むボクセルの集合を生成する生成手段と、前記ボクセルの集合を前記ユーザが選択したい部品として提示する提示手段と、を有することを特徴とする。

また、前記生成手段は、前記３次元モデルをいずれかの２次元方向に沿って切断することによって一ボクセルを厚みとする複数の層を形成し、前記選択ボクセル又は前記選択ボクセルを含まない層においては当該層の外周上に位置しかつ前記選択ボクセルに最も近い位置のボクセルを各層における基準ボクセルとした場合、各層において基準ボクセルの外周上の両方向それぞれにおいて基準ボクセルから離れる方向に並ぶボクセルの位置を順番に参照した結果、外周上の形状に所定の変化が最初に現れるボクセルの並びを前記３次元モデルの形状の変化点として抽出し、各層において基準ボクセルから外周上の各方向において抽出した前記変化点までの間に位置するボクセルを抽出し、各層において抽出したボクセルを統合することによって前記ボクセルの集合を生成することを特徴とする。

また、前記生成手段は、前記３次元モデルの表面上において、前記選択ボクセルから周囲に向かって広がる一方向線上に並ぶボクセルの位置を順番に参照した結果、前記３次元モデルの形状に所定の変化が最初に現れるボクセルの並びを当該方向における前記３次元モデルの形状の変化点として抽出する抽出処理を、前記選択ボクセルから周囲に向かって広がる全方向線上に対して実行し、前記選択ボクセルの全方向線上に対して抽出処理を実行したことにより抽出した前記変化点を連ねることによって前記ユーザが抽出したい部品の境目を形成し、前記選択ボクセルから前記境目が現れるまでに位置するボクセルを含むボクセルの集合を生成することを特徴とする。

また、前記生成手段は、前記受付手段が複数の選択ボクセルを受け付けた場合、前記選択ボクセル毎に形成したボクセルの集合を統合することによって前記ボクセルの集合を生成することを特徴とする。

また、前記３次元モデルの形状に前記所定の変化が現れると判定するための判定基準を、前記選択ボクセル毎に設定可能とすることを特徴とする。

また、前記生成手段は、前記３次元モデルがボクセルを用いない３次元モデルデータを変換することによって生成されている場合、当該３次元モデルデータを参照して前記ボクセルの集合を生成することを特徴とする。

また、前記３次元モデルデータは、ポリゴンの集合体で表現される３次元モデルデータであることを特徴とする。

また、前記３次元モデルデータは、フィーチャーに関する情報を含む３次元モデルデータであることを特徴とする。

また、前記生成手段は、前記３次元モデルの形状の変化点を形成するボクセルの並びを前記ボクセルの集合に含めるか否かを選択可能とすることを特徴とする。

また、前記ユーザが選択したい部品は、前記ボクセルの集合を表面とし、前記表面の内側に位置するボクセルにより内部構造が形成される部品であることを特徴とする。

また、前記所定の変化を規定するデータを変更するためのユーザインタフェース手段を有することを特徴とする。

また、前記生成手段が生成したボクセルの集合を編集するためのユーザインタフェース手段を有することを特徴とする。

本発明に係るプログラムは、コンピュータを、３次元モデルに設けられている部品の中からユーザが選択したい部品に含まれるボクセルであって、前記３次元モデルの表面上のユーザにより選択されたボクセルを選択ボクセルとして受け付ける受付手段、前記選択ボクセルから周囲に広がる方向に前記３次元モデルの表面上におけるボクセルの位置を順番に参照した場合において、各方向において前記３次元モデルの形状に所定の変化が最初に現れるボクセルの並びを当該方向における前記３次元モデルの形状の変化点とした場合、前記選択ボクセルから各方向において前記変化点が現れるまでに位置するボクセルを含むボクセルの集合を生成する生成手段、前記ボクセルの集合を前記ユーザが選択したい部品として提示する提示手段、として機能させる。

請求項１に記載の発明によれば、選択したい部品に含まれるボクセルをユーザに全て指定させる場合に比して部品を容易に選択することができる。

請求項２に記載の発明によれば、３次元モデルを層化するプロセスを経てユーザが選択したい部品を抽出することができる。

請求項３に記載の発明によれば、選択ボクセルの周囲に位置する変化点を抽出する処理を経てユーザが選択したい部品を抽出することができる。

請求項４に記載の発明によれば、１つの選択ボクセルを指定されたときにユーザが選択したい部品を抽出できない場合でも、複数の選択ボクセルを選択させることによってユーザが選択したい部品をより確実に抽出することができる。

請求項５に記載の発明によれば、選択ボクセルが位置する３次元モデルの形状に応じて判定基準を設定することができる。

請求項６に記載の発明によれば、ボクセルを用いない３次元モデルデータを参照してユーザが選択したい部品を抽出することができる。

請求項７に記載の発明によれば、ポリゴンに関するデータを参照してユーザが選択したい部品を抽出することができる。

請求項８に記載の発明によれば、フィーチャーに関する情報を参照してユーザが選択したい部品を抽出することができる。

請求項９に記載の発明によれば、ユーザが選択したい部品とそうでない部分との境目となるボクセルの並びをユーザが選択したい部品に含めるかどうかを選択することができる。

請求項１０に記載の発明によれば、３次元モデルの表面だけでなくその内部構造をも部品として抽出することができる。

請求項１１に記載の発明によれば、ユーザが選択したい部品の形状を調節することができる。

請求項１２に記載の発明によれば、ユーザが選択したい部品の形状をユーザに微調整させることができる。

請求項１３に記載の発明によれば、選択したい部品に含まれるボクセルをユーザに全て指定させる場合に比して部品を容易に選択することができる。

本発明に係る情報処理装置の一実施の形態を示したブロック構成図である。 実施の形態１における部品抽出処理を示すフローチャートである。 実施の形態１において画面表示された３次元モデルの概略図であり、ユーザがこれから選択する部品の部分のみを示す図である。 実施の形態１におけるボクセル集合生成処理を示すフローチャートである。 実施の形態１において３次元モデルをＹ－Ｚ平面方向で接続して形成された層を示す図である。 実施の形態１において選択部品抽出後に画面表示された３次元モデルの概略図であり、選択部品の部分のみを示す図である。 実施の形態２におけるボクセル集合生成処理を示すフローチャートである。

以下、図面に基づいて、本発明の好適な実施の形態について説明する。

実施の形態１．
本実施の形態において３次元モデルを取り扱う情報処理装置は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の従前から存在する汎用的なハードウェア構成で実現できる。すなわち、本実施の形態における情報処理装置は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等の記憶手段、マウスやキーボード等の入力手段、ディスプレイ等を表示手段、また必要によりネットワークインタフェース等の通信手段を有している。

図１は、本実施の形態における情報処理装置１０を示すブロック構成図である。本実施の形態における情報処理装置１０は、ユーザインタフェース（ＵＩ）部１１、部品選択処理部１２、パラメータ設定処理部１３、部品編集処理部１４、３次元モデル記憶部１５、選択部品情報記憶部１６及びパラメータ情報記憶部１７を有している。なお、本実施の形態の説明に用いない構成要素については図から省略している。

３次元モデル記憶部１５には、本実施の形態において取り扱う３次元モデルが記憶される。「３次元モデル」というのは、例えば３Ｄプリンタ等に立体物を形成させるためのモデルデータである。本実施の形態における３次元モデルは、立体物の基本要素であるボクセルでモデルを表現するためのモデルデータであり、例えば３Ｄプリント用データフォーマットであるＦＡＶ（ＦＡｂｒｉｃａｔａｂｌｅ Ｖｏｘｅｌ）に従って作成される。本実施の形態において「３次元モデル」と称する場合、データそのものを指す場合と、そのデータを画面に映し出している画像を指す場合とがある。

選択部品情報記憶部１６には、３次元モデルからユーザにより選択された部品に関する情報が記憶される。ＦＡＶに従って作成される３次元モデルでは、内部構造も設定できるが、本実施の形態においては、特に断らない限り、３次元モデルの表面に形成される部品に限定して説明する。また、３次元モデルの表面を形成するボクセルに限定して説明する。また、詳細は後述するように、本実施の形態では、３次元モデルの形状に所定の変化が現れると、その所定の変化が現れる３次元モデルの表面上のボクセルの並びを、ユーザが選択したい部品とそうでない部分との境目として抽出するが、パラメータ情報記憶部１７には、所定の変化が現れたと判定するための判定基準となるパラメータが記憶される。

ユーザインタフェース部１１は、ユーザが入力手段を用いて入力した情報を受け付ける受付部１１１と、部品選択処理部１２などの処理の結果、例えば処理により抽出したユーザが選択したい部品の表示制御を行う表示制御部１１２を有している。

部品選択処理部１２は、画面表示されている３次元モデルの表面上のユーザにより選択されたボクセル（以下、「選択ボクセル」と称する）を受付部１１１が受け付けると、３次元モデルの表面上において選択ボクセルから、前述したユーザが選択したい部品とそうでない部分との境目までの間に位置するボクセルによってボクセルの集合を生成する。この生成したボクセルの集合が、ユーザが選択したい部品に相当する。

なお、詳細は後述するように、本実施の形態に情報処理装置１０は、選択したい部品に含まれるボクセル（上記「選択ボクセル」）をユーザに１つ指定させるだけで、ユーザが選択したい部品全体を抽出できることを特徴としている。以降の説明では、選択ボクセルがユーザに選択されることによって部品選択処理部１２が３次元モデルの表面から抽出した部品を「選択部品」と称する。

パラメータ設定処理部１３は、ユーザ操作に応じて所定のパラメータ設定画面をユーザインタフェース部１１に表示させ、所定の変化を規定するデータ、すなわちパラメータの設定値をパラメータ設定画面からユーザに変更させるパラメータ設定機能を提供する。

３次元モデルの形状の変化が詳細であったり、複雑であったりする場合などを考慮すると、ユーザが選択したい部品と、部品選択処理部１２によって抽出されたボクセルの集合（つまり、選択部品）とが一致しない場合もあり得る。部品編集処理部１４は、ユーザ操作に応じて所定の編集画面をユーザインタフェース部１１に表示させ、この編集画面から部品選択処理部１２により生成されたボクセルの集合をユーザに編集させることで、選択部品の形状を微調整させる編集機能を提供する。

情報処理装置１０における各構成要素１１～１４は、情報処理装置１０を形成するコンピュータと、コンピュータに搭載されたＣＰＵで動作するプログラムとの協調動作により実現される。また、各記憶部１５～１７は、情報処理装置１０に搭載されたＨＤＤにて実現される。あるいは、ＲＡＭ又は外部にある記憶手段をネットワーク経由で利用してもよい。

また、本実施の形態で用いるプログラムは、３次元モデルを処理するアプリケーションにより構成され、通信手段により提供することはもちろん、ＣＤ－ＲＯＭやＵＳＢメモリ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して提供することも可能である。通信手段や記録媒体から提供されたプログラムはコンピュータにインストールされ、コンピュータのＣＰＵがプログラムを順次実行することで各種処理が実現される。

本実施の形態においては、表示されている３次元モデルの表面に形成されている部品のうちユーザが選択したい部品に含まれているボクセル（上記「選択ボクセル」）を１つユーザに指定させるだけで、３次元モデルの中からユーザが選択したい部品を自動的に抽出できるようにしたことを特徴としている。以下、本実施の形態における部品抽出処理について図２に示すフローチャートを用いて説明する。

ユーザによる所定の操作に応じて、表示制御部１１２は、モデル選択画面（図示せず）をディスプレイに表示させる。モデル選択画面には、３次元モデル記憶部１５に記憶されている３次元モデルの名称又は画像等の３次元モデルを識別可能な情報が表示される。受付部１１１がユーザにより選択された３次元モデルを受け付けると、表示制御部１１２は、選択された３次元モデルの画像をディスプレイに表示させる（ステップ１１０）。

図３は、画面表示された３次元モデルの概略図であり、ユーザがこれから選択する部品の部分近傍のみを便宜的に示している。図６には、後述する処理によって抽出された選択部品２３が示されているが、選択部品２３とそうでない部分２４との境目２５を線で示している。部品は、本体上や他の部品上に形成されるが、本実施の形態では、３次元モデルの本体から突き出た半円筒状の部分をユーザが選択したい部品として説明する。従って、以降の説明では、３次元モデルの選択部品２３でない部分２４を「本体」と称することにする。

ユーザは、図３に例示するように画面表示されている３次元モデル上の、選択したい部品に含まれている任意の位置のボクセルを選択する。受付部１１１がユーザにより選択されたボクセル（すなわち、選択ボクセル２１）を受け付けると（ステップ１２０）、部品選択処理部１２は、選択ボクセル２１の位置を基準に以下に説明する処理を実行することで、選択ボクセル２１を含むボクセルの集合を生成する（ステップ１３０）。以下、本実施の形態におけるボクセル集合生成処理について図４に示すフローチャートを用いて説明する。

まず、部品選択処理部１２は、３次元モデルをいずれかの２次元方向に沿って切断することによって一ボクセルを厚みとする複数の層を形成する（ステップ１３１）。なお、３次元モデルは、複数の大きさのボクセルを組み合わせて形成することは可能であるが、本実施の形態では、説明の便宜上、全てのボクセルの形状及び大きさは同じものとする。従って、一ボクセルを厚みとする複数の層を容易に形成できる。

図５は、３次元モデルをＹ－Ｚ平面方向に沿って切断したときの１つの層を示す図である。３次元モデルを層に切断すると、１つの層にのみ選択ボクセル２１が含まれることになる。つまり、他の層には、選択ボクセル２１が含まれないことになるため、後述する処理において基準とするボクセルが存在しなくなってしまう。そこで、部品選択処理部１２は、選択ボクセル２１の位置に基づき各層において基準ボクセル２２を設定する（ステップ１３２）。

選択ボクセル２１を含む層においては、選択ボクセル２１を基準ボクセル２２として設定する。選択ボクセル２１を含まない層においては、３次元モデルの表面を形成するボクセル、すなわち当該層の外周上に位置し、かつ選択ボクセル２１に最も近い位置のボクセルを各層における基準ボクセル２２として設定する。３次元モデルの形状にも依存するかもしれないが、図３に例示するように本体と部品とがＹ軸方向に並ぶ位置関係にある場合、選択ボクセル２１のＺ座標値と同値となるボクセルが各層において選択ボクセル２１に最も近い位置のボクセルとなり、基準ボクセル２２として選出される。

各層において基準ボクセル２２を設定すると、部品選択処理部１２は、各層において３次元モデルの表面上の形状の変化点を抽出する（ステップ１３３）。そのために、層の外周上において、基準ボクセル２２から図面上方に進む矢印Ａ方向と、図面下方に進む矢印Ｂ方向のそれぞれについて以下の処理を行う。なお、この例のようにＹ－Ｚ平面方向に沿って切断したことより形成される層の場合、外周上にあるボクセルのＸ座標値は全ての同値となる。矢印Ａ，Ｂ方向は、Ｙ，Ｚ軸に沿った方向である。

まず、部品選択処理部１２は、基準ボクセル２２から離れる矢印Ａ方向に並ぶボクセルの位置を順番に参照する。そして、外周上の形状に所定の変化が最初に現れるボクセルの並びを３次元モデルの形状の変化点（以下、単に「変化点」ともいう）として抽出する。所定の変化に関する詳細は後述するが、部品は本体から突出しているので、突出している位置にあるボクセルの位置を示すＺ座標値は、相対的に大きく変化する。部品選択処理部１２は、このようにしてボクセルの並びに大きな変化が現れる箇所を変化点として抽出する。

なお、形状の変化が現れるためには、単一のボクセルではなく、連続する複数のボクセルの並びによって形状の変化点は抽出されることになる。本実施の形態では、図５に示す「隅Ｒ－１」に所定の変化に該当する変化が最初に現れた箇所となる。「最初に現れた」というのは、層の外周上において「隅Ｒ－１」の先にある本体上にも所定の変化に該当する変化が現れる可能性があるので、基準ボクセル２２に最も近い箇所のみを変化点として抽出することを意味する。

部品選択処理部１２は、上記と同様に基準ボクセル２２から離れる矢印Ｂ方向に並ぶボクセルの位置を順番に参照する。そして、外周上の形状に所定の変化が最初に現れるボクセルの並び、図５においては「隅Ｒ－２」を３次元モデルの形状の変化点として抽出する。なお、図面下側を図面上側より先に処理してもよい。

部品選択処理部１２は、各層において基準ボクセル２２から矢印Ａ，Ｂ方向それぞれにおいて変化点を抽出すると、各層において基準ボクセル２２から抽出した各変化点までの間に位置するボクセル、すなわち基準ボクセル２２を挟む「隅Ｒ－１」と「隅Ｒ－２」との間に位置するボクセルを抽出する（ステップ１３４）。

ところで、図６に例示する選択部品２３の形状の場合、Ｙ－Ｚ平面方向に沿って切断して形成した層に対して変化点を抽出する処理を実行すると、Ｘ軸に沿う変化点（つまり、図５における「隅Ｒ－１」と「隅Ｒ－２」）は抽出できるものの、Ｚ軸に沿う変化点を正しく抽出することはできない。なお、「隅Ｒ－１」と「隅Ｒ－２」を区別する必要がない場合には「隅Ｒ」と総称する。「角Ｒ－１」と「角Ｒ－２」についても同様に「角Ｒ」と総称する。

この場合、部品選択処理部１２は、他の２次元方向に沿って切断して形成した層に対して変化点を抽出し、ボクセルを抽出する処理（ステップ１３３，１３４）を実行し、各２次元方向に切断した層から得た処理結果を統合するように処理する。図６に例示する選択部品２３の場合は、Ｘ－Ｙ平面方向に沿って３次元モデルを切断することで層を形成するのが望ましい。更に、Ｘ－Ｚ平面方向に沿って切断することで形成した層に対しても同様に処理してもよい。このように、部品の形状や本体と部品の位置関係にもよるが、いずれか１の２次元方向と限定せずに、２方向若しくは３方向（すなわち、全ての方向）に３次元モデルを切断して層を形成して、各２次元方向に切断して処理した結果を組み合わせて変化点を抽出するように処理してもよい。複数の２次元方向に切断して処理を行うことにより変化点を漏らすことなく抽出することが可能となる。

以上のようにして各層からボクセルを抽出すると、部品選択処理部１２は、各層において抽出したボクセルを統合することによってボクセルの集合を形成する（ステップ１３５）。３次元モデルの形状又は切断する２次元方向によっては、層から適切なボクセルを抽出できない可能性があるので、部品選択処理部１２は、各層から得たボクセルの抽出結果を参照して、例えば重複して得られたボクセルをボクセルの集合に含めるなどのボクセルを取捨選択する調整を行うようにしてもよい。

なお、本実施の形態においては、各層において基準ボクセル２２を挟む位置にある変化点を抽出した後、変化点の間に位置するボクセルを抽出し（ステップ１３３，１３４）、抽出したボクセルを統合することによってボクセルの集合を生成するようにしたが、３次元モデルを１又は複数の２次元方向に切断して変化点を抽出すると（ステップ１３３）、各層において抽出した形状の変化点を連ねることで本体２４と選択部品２３との境目２５を先に形成し（つまり、層の切断を解消して元の３次元モデルに戻す）、選択ボクセル２１と、選択ボクセル２１の周囲にある境目２５との間に位置するボクセルによってボクセルの集合を生成するように処理してもよい。なお、境目２５は、変化点を形成するボクセルの並びのうち選択ボクセル２１から最も遠いボクセルを連ねて形成される。

いずれの場合も、部品選択処理部１２は、ボクセル集合生成処理の結果として、選択ボクセル２１の周囲にある変化点（変化点が複数存在する場合には、最も近い位置にある変化点）を抽出し、選択ボクセル２１から周囲の各方向において変化点までの間に位置するボクセルを含むボクセルの集合を生成するということができる。

なお、本実施の形態では、境目２５を選択部品２３に含めているが、含めなくてもよい。境目２５を選択部品２３に含めない場合、変化点を形成するボクセルの並びと選択ボクセル２１側において隣接するボクセルが、境目２５を形成するボクセルとなる。境目２５を選択部品２３に含めるか否かは、部品選択処理部１２が自動的に決めてもよいし、ユーザに選択させるようにしてもよい。

図２に戻り、以上のようにしてボクセルの集合が生成されると、部品選択処理部１２は、ボクセルの集合（つまり、選択部品２３）を構成するボクセルを特定する情報等を含む選択部品情報を選択部品情報記憶部１６に登録する。そして、表示制御部１１２は、部品選択処理部１２からの指示に従い、ボクセルの集合を選択部品２３として画面に表示させることでユーザに提示する（ステップ１４０）。図６では、説明の便宜上、境目２５を線で示した状態で選択部品２３を示しているが、線で明示的に示さなくてもよい。この場合、選択部品２３と本体２４との表示色等の表示形態を異ならせることで、選択部品２３の位置及び範囲が明確となるよう提示する。

ここで、３次元モデルの形状に現れる所定の変化について、すなわちパラメータ情報記憶部１７に記憶されるパラメータについて説明する。

前述したように、部品選択処理部１２は、基準ボクセル２２から離れる方向に層の外周上のボクセルの位置を参照していき、外周上、すなわち３次元モデルの形状に所定の変化が最初に現れるボクセルの並びを３次元モデルの形状の変化点として抽出する。３次元モデルの表面に形成される部品というのは、３次元モデルの表面から突出していたり、凹んだりしている部位であり、３次元モデルの表面上のボクセルの位置が大きく変化している部分と考えられる。従って、部品選択処理部１２は、層の外周上のあるボクセル（例えば、「第１ボクセル」）とそのボクセルに隣接するボクセル（例えば、「第２ボクセル」）との位置関係に大きな変化が現れる場合、より詳細には第１及び第２の各ボクセルの中心位置や所定の角の位置の間の距離が所定の閾値以上になった場合に所定の変化が現れたと判断する。この閾値が上記パラメータの設定値に相当し、また所定の変化を規定するデータでもある。なお、ここでは、所定の変化としては、大きい変化を想定しているが、例えば、３次元モデルの曲面上のボクセルが選択ボクセルとして選択された場合、第１及び第２の各ボクセルの中心位置の距離が所定の閾値以上だったところが閾値を下回るようになった場合、つまり３次元モデルの形状が曲面から平面に近付くことを所定の変化が現れたと判断するようにしてもよい。また、この例では、第１ボクセル及び第２ボクセルという２つのボクセルの位置関係を例にして説明したが、ボクセルの並びを形成するボクセルの数等もパラメータとして設定する。ボクセルの並びが３以上と設定されている場合、ボクセル間毎に上記閾値を設定してもよい。また、複数の２次元方向に切断して層を形成する場合、所定の変化を検出するために設定するパラメータは、切断方向毎に設定してもよい。

所定の変化について、図５を用いて具体的に説明する。図５に示す層では、「隅Ｒ－１」と「隅Ｒ－２」が変化点として抽出されるが、所定の変化として抽出するための判定基準は同じなので、ここでは「隅Ｒ－１」を例にして説明する。厳密には、以下の記載した「高い」を「低い」に読み替える必要はある。

部品選択処理部１２は、基準ボクセル２２から矢印Ａ方向に、外周上に位置するボクセルの各位置を参照する。ここで、例えば隣接するボクセルがＺ軸方向に１段（すなわち、１ボクセル分）高い位置にあり、かつ１段高い位置関係が３ボクセル以上連続するという判定基準が設定されていたとする。そうすると、基準ボクセル２２からボクセル２６－１までの間に位置するボクセルには、判定基準に該当するボクセルの並びは存在しない。続くボクセル２６－１に隣接するボクセル２６－２はボクセル２６－１から１段高い位置にあり、ボクセル２６－２に隣接するボクセル２６－３はボクセル２６－２から１段高い位置にあり、更にボクセル２６－３に隣接するボクセル２６－４はボクセル２６－３から１段高い位置にあることから、このボクセルの並びは判定基準に合致する。そこで、このボクセル２６－１～２６－４のうち両端を除くボクセル２６－２～２６－３を変化点として抽出する。なお、最後の判定基準を満たしたボクセル２６－４のみを除外するようにしてもよい。また、ボクセル２６－１自体は、直前のボクセル２６－０に対して判定基準を満たしていないので、変化点を構成するボクセルの並びに最初から加えないようにしてもよい。

このようにして、「隅Ｒ－１」を構成するのは、ボクセル２６－２～２６－３となる。なお、「隅Ｒ－１」に隣接するボクセル２６－１は部品に含まれ、ボクセル２６－４は本体を構成するボクセル２６－Ｂの１つとなる。図５では、「隅Ｒ」を構成するボクセルにハッチングを施し、本体を構成するボクセル２６－Ｂをグレー色で示している。また、図５では、「角Ｒ」をドットパターンで示しているが、「角Ｒ」は上記判定基準を満たさないため所定の変化に該当しない。

なお、上記判定基準には、所定の変化が現れると判定するための条件が設定されるが、所定の変化と判定しないための条件、すなわち判定基準を満たすボクセルの並びでも所定の変化とみなさない例外的なボクセルの並びを定義してもよい。

ところで、部品選択処理部１２が生成するボクセルの集合、つまり選択部品２３は、ユーザが選択したい部品と一致するものとして説明した。但し、実際には一致しないという不具合が発生する場合も想定しうる。例えば、図３，５に例示する部品の形状の場合、角Ｒは変化点として抽出されることなく隅Ｒを最初に現れる変化点と抽出されるのが望ましい。ただ、パラメータの設定いかんでは、角Ｒが変化点と抽出される可能性もある。また、抽出されて欲しい隅Ｒが変化点として抽出されない可能性もある。そこで、本実施の形態では、パラメータの設定変更できる機能を設けている。

仮に、ユーザが所望する処理結果を得られなかった場合、つまりユーザが選択したい部品と選択部品２３とが一致しなかった場合、ユーザは、３次元モデルを取扱い可能なアプリケーションが提供するメイン画面のメニューバーやツールバーを操作することでパラメータ設定機能を呼び出す。パラメータ設定処理部１３は、このユーザ操作に応じて起動されると、表示制御部１１２に指示することで、所定の変化を規定するデータ、すなわちパラメータを変更するためのパラメータ設定画面（図示せず）を表示させる。そして、ユーザがパラメータの設定値を変更すると、部品選択処理部１２は、設定変更後のパラメータを用いて前述した部品抽出処理を再度実行する。このように、パラメータの設定をユーザに変更させることによって、図６に例示する処理結果が得られるようにする。

あるいは、選択ボクセル２１を複数箇所ユーザに指定させるようにしてもよい。この場合、受付部１１１は、複数の選択ボクセルを受け付けることになるが、部品選択処理部１２は、指定された選択ボクセル２１毎に前述した部品抽出処理を実行する。そして、実行結果を統合することによってボクセルの集合を得る。なお、ユーザは、複数の選択ボクセル２１をまとめて指定してもよいし、部品選択処理部１２による処理結果を参照して、選択ボクセル２１を追加するよう指定してもよい。

複数の選択ボクセルをユーザに指定させる場合、パラメータを選択ボクセル毎に設定できるようにしてもよい。例えば、３次元モデルの平面上の選択ボクセルと曲面上の選択ボクセルとでパラメータ値を変えるようにしてよい。

部品選択処理部１２が生成したボクセルの集合に含まれる不具合を解消する手段として、パラメータの設定を変更させること以外に、ボクセルの集合の構成自体を編集できるようにしてもよい。ユーザは、前述したアプリケーションが提供するメイン画面のメニューバーやツールバーを操作することで部品編集機能を呼び出す。部品編集処理部１４は、このユーザ操作に応じて起動されると、表示制御部１１２に指示することで、部品選択処理部１２が生成したボクセルの集合を編集するための編集画面を表示させる。編集画面には、処理対象の３次元モデルが表示されるが、３次元モデルを構成する各ボクセルは選択可能である。すなわち、ユーザがボクセルの追加を選択した後にボクセルを選択すると、部品編集処理部１４は、そのユーザ操作に応じてユーザにより選択されたボクセルをボクセルの集合を含める。また、その逆にユーザがボクセルの削除を選択した後にボクセルを選択すると、部品編集処理部１４は、そのユーザ操作に応じてユーザにより選択されたボクセルを既存のボクセルの集合から除外する。部品編集処理部１４は、以上のようにして部品選択処理部１２が生成したボクセルの集合を構成するボクセルをユーザに微調整させることができる。

また、本実施の形態では、３次元モデルの表面に注目して処理したことから、選択部品に相当するボクセルの集合は、３次元モデルの表面を形成するボクセルのみで構成される、つまり、厳密には３次元モデルの表面形状のみが選択部品２３として抽出していることになる。本実施の形態において取り扱う３次元モデルは、内部構造も形成されている。従って、部品選択処理部１２が生成したボクセルの集合は、ユーザが選択したい部品の表面であり、その表面の内側に位置するボクセルにより形成される内部構造もユーザが選択したい部品に含めるようにしてもよい。

ところで、本実施の形態では、説明の便宜上、全てのボクセルの大きさは同じものとし、一ボクセルを厚みとする複数の層を形成した。ただ、図６に例示するように境目２５を直線的とする部品は少なくない。この場合、複数のボクセルを厚みとする層を形成することを試みる。層の厚みを形成する複数のボクセルを連結して１つの仮想ボクセルとすると、１仮想ボクセルを厚みとする層を形成できる。このようにして形成した層に対して、前述したボクセル集合生成処理を実行してもよい。このように処理すると、処理対象とする層の数を削減できるので、処理負荷を軽減できる。ただ、部品の端部部分等境目２５が直線とならない部分に対応する層では、変化点を正確に抽出できない可能性が生じてくる。変化点を正確に抽出できなかった、あるいは正確に抽出できない可能性のある層などの処理不能な層に関しては、一仮想ボクセルを分解して元の一ボクセルを厚みとする層に戻してから、前述したボクセル集合生成処理を再度実行するようにしてもよい。なお、処理不能な層は、部品選択処理部１２が処理を実行した結果を参照して判断してもよいし、切断して形成した層の形状が隣接する層の形状と同じ又は類似する場合に連結するなどしてもよい。あるいは、仮想ボクセルを形成しないで処理させる範囲をユーザに予め指定させるようにしてもよい。

実施の形態２．
上記実施の形態１においては、３次元モデルを２次元方向に沿って切断することで層を形成するプロセスによって選択部品２３を抽出するようにした。本実施の形態では、実施の形態１と異なるプロセスによって選択部品２３を抽出する。以下、本実施の形態におけるボクセル集合生成処理について図７に示すフローチャートを用いて説明する。なお、本実施の形態における情報処理装置１０のハードウェア構成、機能ブロック構成、及び部品抽出処理におけるボクセル集合生成処理以外の処理については、実施の形態１と同じでよいので説明を省略する。

まず、部品選択処理部１２は、受付部１１１が受け付けた選択ボクセル２１から周囲に向かって広がる一方向線上に並ぶボクセルの位置を順番に参照していく。本実施の形態においても３次元モデルの表面を形成するボクセルのみに注目する。部品選択処理部１２は、一方向線上に所定の変化が最初に現れるボクセルの並びを３次元モデルの形状の変化点として抽出する抽出処理を実行する（ステップ１３６）。この一方向線上における変化点の抽出処理を、選択ボクセル２１の全周囲方向、つまり３６０度の全方向について実行するまで繰り返す（ステップ１３７でＮ）。全方向について抽出処理を実行すると（ステップ１３７でＹ）、部品選択処理部１２は、選択ボクセル２１の全方向線上に対して抽出処理を実行したことにより抽出した変化点を連ねることによって選択部品２３と本体２４との境目２５を形成する（ステップ１３８）。そして、部品選択処理部１２は、選択ボクセル２１から境目２５が現れるまでの間に位置するボクセルによってボクセルの集合を生成する（ステップ１３９）。

本実施の形態においては、選択ボクセル２１をただ１つ選択させればよいが、複数選択されても実施の形態１と同様に各選択ボクセル２１から得られたボクセルの集合を統合するなどして選択部品２３に相当するボクセルの集合を生成するようにしてもよい。

実施の形態３．
上記各実施の形態において取り扱う３次元モデルは、ボクセル構造を有しているが、この３次元モデルがボクセルを用いない３次元モデルデータを変換することによって生成されている場合、変換前の３次元モデルデータを参照してボクセルの集合を生成するようにしてもよい。ボクセル構造の３次元モデルは、立体形状のボクセルを並べた構造を有しているので、形状の変化の部分や程度が相対的にわかりにくいからである。

例えば、ＳＴＬ（Ｓｔｅｒｅｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）データは、３次元の立体形状を小さな三角形（一般に「ポリゴン」という）の集合体で表現される３次元モデルデータであるが、本実施の形態における３次元モデルがＳＴＬデータを変換して生成された場合、そのＳＴＬデータを参照する。ポリゴンメッシュ構造の３次元モデルは、ポリゴンの形状やポリゴン間の位置関係を参照すると、形状の変化の部分や程度がボクセル構造の３次元モデルに比してわかりやすい。

具体的には、部品選択処理部１２は、ＳＴＬデータに設定されているポリゴンの大きさ、辺の長さ、また隣接するポリゴンが成す角度等の変化から、選択部品と本体との境目を抽出し、ＳＴＬデータを変換して生成した３次元モデルにおいてその境目に対応するボクセルを特定することによって選択部品２３を構成するボクセルの集合を生成する。

また、３Ｄ－ＣＡＤで３Ｄ形状を作成することを「モデリング」というが、モデリング方式としてヒストリータイプのＣＡＤがある。ヒストリータイプのＣＡＤは、形状を作成した履歴が残るＣＡＤであり、単位形状の積み重ねで目的の３次元モデルの形状を作成する。この積み重ねる単位形状を「フィーチャー」というが、このモデリング方式による３次元モデルデータには、フィーチャーを積み重ねるなどの加工の履歴に関する履歴情報が含まれる。この加工の履歴自体をフィーチャーという場合もある。ユーザが選択したい部品を構成するフィーチャーを特定できれば、選択部品２３をより明確に抽出することが可能である。例えば、部品選択処理部１２は、変換前の３次元モデルデータに含まれる履歴情報を解析することによって、選択ボクセル２１に対応するフィーチャーが３次元モデルの本体に対して追加された円筒形状のフィーチャーであることを特定する。そして、部品選択処理部１２は、本体に対して円筒形状のフィーチャーが追加され、その円筒形状に角Ｒの形状のフィーチャーが追加され、更に隅Ｒの形状のフィーチャーが追加されるという履歴情報から、３次元モデルデータを変換して生成されたボクセル構造の３次元モデルにおいて、円筒形状、角Ｒ及び隅Ｒの各フィーチャーに対応するボクセルを抽出してボクセルの集合を生成する。

本実施の形態によれば、ボクセル構造を有する３次元モデルを変換する前の３次元モデルデータを参照してボクセルの集合を生成することができる。

１０ 情報処理装置、１１ ユーザインタフェース（ＵＩ）部、１２ 部品選択処理部、１３ パラメータ設定処理部、１４ 部品編集処理部、１５ ３次元モデル記憶部、１６ 選択部品情報記憶部、１７ パラメータ情報記憶部、１１１ 受付部、１１２ 表示制御部。

Claims (13)

1. ３次元モデルに設けられている部品の中からユーザが選択したい部品に含まれるボクセルであって、前記３次元モデルの表面上のユーザにより選択されたボクセルを選択ボクセルとして受け付ける受付手段と、
   前記選択ボクセルから周囲に広がる方向に前記３次元モデルの表面上におけるボクセルの位置を順番に参照した場合において、各方向において前記３次元モデルの形状に所定の変化が最初に現れるボクセルの並びを当該方向における前記３次元モデルの形状の変化点とした場合、前記選択ボクセルから各方向において前記変化点が現れるまでに位置するボクセルを含むボクセルの集合を生成する生成手段と、
   前記ボクセルの集合を前記ユーザが選択したい部品として提示する提示手段と、
   を有することを特徴とする情報処理装置。
2. 前記生成手段は、
   前記３次元モデルをいずれかの２次元方向に沿って切断することによって一ボクセルを厚みとする複数の層を形成し、
   前記選択ボクセル又は前記選択ボクセルを含まない層においては当該層の外周上に位置しかつ前記選択ボクセルに最も近い位置のボクセルを各層における基準ボクセルとした場合、各層において基準ボクセルの外周上の両方向それぞれにおいて基準ボクセルから離れる方向に並ぶボクセルの位置を順番に参照した結果、外周上の形状に所定の変化が最初に現れるボクセルの並びを前記３次元モデルの形状の変化点として抽出し、
   各層において基準ボクセルから外周上の各方向において抽出した前記変化点までの間に位置するボクセルを抽出し、
   各層において抽出したボクセルを統合することによって前記ボクセルの集合を生成する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記生成手段は、
   前記３次元モデルの表面上において、前記選択ボクセルから周囲に向かって広がる一方向線上に並ぶボクセルの位置を順番に参照した結果、前記３次元モデルの形状に所定の変化が最初に現れるボクセルの並びを当該方向における前記３次元モデルの形状の変化点として抽出する抽出処理を、前記選択ボクセルから周囲に向かって広がる全方向線上に対して実行し、
   前記選択ボクセルの全方向線上に対して抽出処理を実行したことにより抽出した前記変化点を連ねることによって前記ユーザが抽出したい部品の境目を形成し、
   前記選択ボクセルから前記境目が現れるまでに位置するボクセルを含むボクセルの集合を生成することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
4. 前記生成手段は、前記受付手段が複数の選択ボクセルを受け付けた場合、前記選択ボクセル毎に形成したボクセルの集合を統合することによって前記ボクセルの集合を生成することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
5. 前記３次元モデルの形状に前記所定の変化が現れると判定するための判定基準を、前記選択ボクセル毎に設定可能とすることを特徴とする請求項４に記載の情報処理装置。
6. 前記生成手段は、前記３次元モデルがボクセルを用いない３次元モデルデータを変換することによって生成されている場合、当該３次元モデルデータを参照して前記ボクセルの集合を生成することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
7. 前記３次元モデルデータは、ポリゴンの集合体で表現される３次元モデルデータであることを特徴とする請求項６に記載の情報処理装置。
8. 前記３次元モデルデータは、フィーチャーに関する情報を含む３次元モデルデータであることを特徴とする請求項６に記載の情報処理装置。
9. 前記生成手段は、前記３次元モデルの形状の変化点を形成するボクセルの並びを前記ボクセルの集合に含めるか否かを選択可能とすることを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
10. 前記ユーザが選択したい部品は、前記ボクセルの集合を表面とし、前記表面の内側に位置するボクセルにより内部構造が形成される部品であることを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
11. 前記所定の変化を規定するデータを変更するためのユーザインタフェース手段を有することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
12. 前記生成手段が生成したボクセルの集合を編集するためのユーザインタフェース手段を有することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
13. コンピュータを、
    ３次元モデルに設けられている部品の中からユーザが選択したい部品に含まれるボクセルであって、前記３次元モデルの表面上のユーザにより選択されたボクセルを選択ボクセルとして受け付ける受付手段、
    前記選択ボクセルから周囲に広がる方向に前記３次元モデルの表面上におけるボクセルの位置を順番に参照した場合において、各方向において前記３次元モデルの形状に所定の変化が最初に現れるボクセルの並びを当該方向における前記３次元モデルの形状の変化点とした場合、前記選択ボクセルから各方向において前記変化点が現れるまでに位置するボクセルを含むボクセルの集合を生成する生成手段、
    前記ボクセルの集合を前記ユーザが選択したい部品として提示する提示手段、
    として機能させるためのプログラム。

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