JP7393818B2 - ３ｄスキャンデータ基盤の遺物図面生成装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、遺物図面化技術に係り、より詳細には、遺物の３Ｄスキャンデータに基づいて大きさ、形状及び表面を分析し、視覚化してデジタル図面データを生成する３Ｄスキャンデータ基盤の遺物図面生成装置及び方法に関する。

文化財（以下、「遺物」という）は、祖先が作って使用していた様々な種類の物品が現在に発見又は発掘されたものであり、祖先が生活していた環境、文化などを推測できる歴史的価値のある非常に貴重なものである。

このような遺物は現在まで残っている個数と種類が比較的少ないため、その歴史的価値と貴重性及び希少性は時間が経つにつれてさらに高く評価されるのが一般的であり、祖先の生き方と知恵と経験などを類推し、必要な研究と学習などを進めるためには当該遺物の保存、復元、再生などが比較的重要であり、遺物の保存と復元のためには、第１に外部形状と各部分の寸法の確認、そして確認結果を記録する図面化作業が非常に重要である。

すなわち、遺物の歴史的、文化的、芸術的、宗教的価値はもとより、その希少性のため、本物の遺物の毀損を最小化しながら保存、復元、研究、展示などを推進するために複製ができなければならず、複製のためには外部形状と各部分の寸法を確認（測量）して図面化する作業が必須である。

貴重で希少性のある遺物を図面化するための従来技術の一実施例は、遺物を特定のテーブルに多様な方式で整列及び固定設置した後、肉眼で観測して屈曲度が含まれる外部形状を直接手で描きながら図面化し、キャリパスとディバイダなどの多様な計測ツールを利用して各部分の厚さと長さの寸法をそれぞれ測定した後、図面に当該外形、寸法、断面をそれぞれ記載する方式である。

このような従来の技術は、一部分が破損して完全でない遺物を整列することが難しく、図面化作業者の熟練度などによる遺物の図面化において正確度と時間、そして精度などに比較的大きな差がある。

従って、熟練していない普通の作業者でも遺物の外形と各部分の寸法に対する測量と図面化を比較的正確かつ精密に作業し、容易に進める技術を開発する必要がある。

また、立体的な遺物の原形を保存し、破損せずに整列した状態で設置して、各部の厚さと寸法を含む全体的な外部形状と各部分の寸法を非熟練者が容易かつ迅速に測量し、形状を図面化し、図面化過程における必要な部分の形状などを手作業で直接補強できる技術を開発する必要がある。

韓国登録特許第１０－１２９６１２９号公報 韓国登録特許第１０－１９６８９９１号公報

本発明の一実施例は、遺物の３Ｄスキャンデータに基づいて大きさ、形状及び表面を分析し、視覚化することによりデジタル図面データを生成する３Ｄスキャンデータ基盤の遺物図面生成装置及び方法を提供する。

本発明の一実施例は、遺物の３Ｄスキャンデータに対してシェーディング（ｓｈａｄｉｎｇ）演算を行うことにより形状情報及び表面の凹凸情報を明確に示すことができる３Ｄスキャンデータ基盤の遺物図面生成装置及び方法を提供する。

本発明の一実施例は、Ｘ線レンダリングにより遺物にある透孔領域の輪郭線を正確に検出して遺物図面化性能を向上させる３Ｄスキャンデータ基盤の遺物図面生成装置及び方法を提供する。

本発明の一実施例による３Ｄスキャンデータ基盤の遺物図面生成装置は、本物の遺物の３Ｄスキャンにより３Ｄデータを取得する３Ｄスキャン部と、使用者が定義した視点ベクトルと切断面を基準にして前記３Ｄデータに対する領域分割を行う領域分割部と、前記３Ｄデータに対して分割された領域情報に基づいて２Ｄ遺物映像を取得し、外郭線（輪郭線）及び断面線を検出するライン検出部と、前記３Ｄデータに対して指定された位置での厚さと長さの値を寸法値として測定する寸法測定部と、前記３Ｄデータに対して検出された前記外郭線または前記断面線を整合し、指定された位置の形状と厚さと長さを変形及び調整して前記本物の遺物の図面を生成する図面生成部と、を含む。

前記３Ｄスキャン部は、スキャナにより前記本物の遺物を３Ｄスキャン撮影した後、３Ｄモデリングを行って前記３Ｄデータを取得し、前記３Ｄデータを使用者が設定した平面または水平線上に当該床面が一致した状態で位置するように縦または横回転させて整列する。

前記３Ｄスキャン部は、整列時に－１８０°から１８０°まで回転角度を調節し、±０．１°、±１°、±５°、±９０°単位で回転角度を選択する。

前記領域分割部は、使用者が定義した視点ベクトルと切断面を基準にして前記３Ｄデータを立体領域又は平面領域に分割する。

前記ライン検出部は、前記３Ｄデータに対して指定された中心線位置における２Ｄ ＳＶＧ外郭線及び断面線を検出する。

前記図面生成部は、前記３Ｄデータに対するシェーディング演算を行って遺物表面の凸凹情報を分析し、遺物図面に適用させて視覚化して提供する。

前記図面生成部は、前記３ＤデータをＸ線レンダリングしてビュー（ｖｉｅ）方向を基準に見えない内部透孔傾きを算出して透孔を可視化する。

実施例のうち、３Ｄスキャンデータ基盤の遺物図面生成方法は、本物の遺物の３Ｄスキャンを行って３Ｄデータを取得し、取得した前記３Ｄデータを回転させて整列する３Ｄスキャン段階と、視点ベクトルと切断面を使用して整列された前記３Ｄデータに対する遺物領域分割を行って図面化作業に必要な立面と断面を得る領域分割段階と、ＳＶＧフォーマット変換により前記３Ｄデータに対する指定された中心線での２Ｄ外郭線イメージ及び２Ｄ断面線イメージを検出するライン検出段階と、前記３Ｄデータに対する指定された位置での高さ、幅、厚さを寸法値として測定する寸法測定段階と、前記３Ｄデータに対する指定された中心線を基準に検出した２Ｄの外枠線イメージと２Ｄ断面線イメージを整合して遺物図面を生成する図面生成段階と、を含む。

本発明は以下の効果を有する。ただし、特定の実施例が以下の効果を全部含むとか、以下の効果のみを含むという意味ではないので、本発明の技術の権利範囲はこれにより制限されるものと理解されてはならない。

本発明の一実施例による３Ｄスキャンデータ基盤の遺物図面生成装置及び方法は、遺物の３Ｄスキャンデータに基づいて大きさ、形状及び表面を分析し、視覚化してデジタル図面データを生成することができる。

本発明の一実施例による３Ｄスキャンデータ基盤の遺物図面生成装置及び方法は、遺物の３Ｄスキャンデータに対してシェーディング（ｓｈａｄｉｎｇ）演算を行うことにより形状情報及び表面の凹凸情報を明確に示すことができる。

本発明の一実施例による３Ｄスキャンデータ基盤の遺物図面生成装置及び方法は、Ｘ線レンダリングにより遺物にある透孔領域の輪郭線を正確に検出して遺物図面化性能を向上させることができる。

従って、本発明による３Ｄスキャンデータ基盤の遺物図面生成装置及び方法は、一般的な作業者が希少性のある貴重な遺物を破損または損傷させずに３Ｄスキャンし、スキャンされたイメージを自由に移動させて整列し、遺物の全体の外形的輪郭と必要な各部分の大きさ、厚さ、断面の寸法を非常に正確かつ精密に測定し図面化することにより遺物の形態を正確に確認し、記録保存し、破損された遺物の場合は元の状態で正確に復元することができる。

本発明による遺物図面生成システムを説明する図である。 図１の遺物図面生成装置のシステム構成を説明する図である。 図１の遺物図面生成装置の機能的な構成を説明する図である。 本発明による遺物図面生成装置において本物の遺物の図面化の過程を説明するフローチャートである。 本発明による遺物の図面化過程の一実施例を示す図である。 本発明による３Ｄデータ整列過程の一実施例を示す画面状態図である。 本発明による３Ｄデータライン検出過程の一実施例を示す画面状態図である。 本発明による３ＤデータＸ線レンダリング過程の一実施例を示す画面状態図である。 本発明による３Ｄデータから検出されたラインの整合過程の一実施例を示す画面状態図である。

本発明に関する説明は、構造的ないし機能的説明のための実施例に過ぎないので、本発明の請求範囲は本明細書で説明する実施例により限定されない。すなわち、実施例は多様な変更が可能であり、様々な形態を有することができるので、本発明の請求範囲は技術的思想を実現できる均等物を含む。また、本明細書で提示した目的又は効果は、特定の実施例がこれを全て含むとか、そのような効果のみを含むという意味ではないので、本発明の請求範囲は、これにより限定されない。

一方、本明細書において述べる用語の意味は以下のように理解されるべきである。

「第１」、「第２」などの用語は、１つの構成要素を他の構成要素から区別するためのものであり、これらの用語により請求範囲は限定されない。例えば、第１構成要素は第２構成要素と命名されてもよく、同様に、第２構成要素も第１構成要素と命名されてもよい。

ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いると記載された場合、その他の構成要素に直接的に連結されるか、中間に他の構成要素が存在することもある。それに対して、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いると記載した場合は、中間に他の構成要素が存在しないものと理解されるべきである。一方、構成要素間の関係を説明する他の表現、すなわち、「～間に」と「すぐ～間に」又は「～に隣接する」と「～に直接隣接する」なども同様に解釈されるべきである。

単数の表現は、文脈上明らかに異なる意味を持たない限り複数の表現を含み、「含む」又は「有する」などの用語は、実施された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品、又はこれらを組み合わせたものが存在することを指定するものであり、１つ又はそれ以上の異なる特徴や数字、段階、動作、構成要素、部分品、又はこれらを組み合わせたものの存在又は付加可能性を予め排除するものではない。

各段階において識別符号（例えば、ａ、ｂ、ｃなど）は、説明の便宜のために用いられるものであり、段階番号は各段階の順序を説明するものではなく、各段階は文脈上明らかに特定の順序を記載しない限り、明記された順序とは異なる順に行われてもよい。すなわち、各段階は、明記された順序と同様に行われるか、実質的に同時に行われるか、反対の順序で行われることもある。

本明細書で使用する全ての用語は、特に定義しない限り、本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者により一般的に理解されるものと同一の意味を有する。一般的に用いられる辞書に定義されている用語は、関連する記載の文脈上で有する意味と一致するものと解釈され、本明細書において明白に定義しない限り、理想的又は過度に形式的な意味を有すると解釈されない。

図１は、本発明による遺物図面生成システムを説明する図である。

図１を参照すると、遺物図面生成システム１００は、本物の遺物１１０、スキャナ１３０、遺物図面生成装置１５０及びデータベース１７０を含む。

本物の遺物１１０は図面対象物であり、土器や瓦、碑石、磁器などの各種の発掘遺物が含まれ、必ずこれに限定されるものではなく、図面化を必要とする様々な遺構と遺物が含まれる。

スキャナ１３０は、本物の遺物１１０を３Ｄでスキャンしてスキャンデータを取得する。スキャナ１３０は、３Ｄスキャン方式を適用して本物の遺物１１０に接触せずに外部で３Ｄ形状情報を取得することができる。スキャナ１３０は、遺物図面生成装置１５０とネットワークを介して接続され、図１と異なり、遺物図面生成装置１５０に含まれて実現されてもよい、この場合、スキャナ１３０は、 遺物図面生成装置１５０を構成する３Ｄスキャン部３１０の役割を行う。

遺物図面生成装置１５０は、本物の遺物１１０の３Ｄスキャンにより取得した３Ｄデータを図面化できるコンピュータ又はプログラムに該当するサーバで実現されてもよい。遺物図面生成装置１５０は、３Ｄスキャンデータから整列されたデータを取得した後、３Ｄ深さに基づいて遺物領域を分割し、分割された領域情報に基づいて２Ｄ射影により２次元遺物映像を取得した後、輪郭線検出により図面を生成する。遺物図面生成装置１５０は、スキャナ１３０に有線ネットワークまたはブルートゥース（登録商標）、ワイファイ（登録商標）（ＷｉＦｉ、登録商標）などの無線ネットワークで接続され、ネットワークを介してスキャナ１３０と通信を行う。

データベース１７０は、遺物図面生成装置１５０の動作過程で必要な多様な情報を格納する格納装置に該当する。例えば、データベース１７０は、３Ｄスキャンデータから遺物の高さ、幅、厚さなどを計測するための計測ツール（Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｔｏｏｌ）としてＡｄｏｂｅ（登録商標） Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｏｒなどの各種プログラムを格納し、必ずしもこれに限定されるものではなく、遺物図面生成装置１５０が本物の遺物１１０を図面化する過程で多様な形態で収集または加工された情報を格納することができる。

図２は、図１の遺物図面生成装置のシステム構成を説明する図である。

図２を参照すると、遺物図面生成装置１５０は、プロセッサ２１０、メモリ２３０、使用者入出力部２５０及びネットワーク入出力部２７０を含んで実現されてもよい。

プロセッサ２１０は、遺物図面生成装置１５０が動作する過程での各段階を処理するプロシージャを実行し、その過程の全般において読み取られるか作成されるメモリ２３０を管理し、メモリ２３０にある揮発性メモリと非揮発性メモリ間の同期時間をスケジュールする。プロセッサ２１０は、遺物図面生成装置１５０の動作全般を制御し、メモリ２３０、使用者入出力部２５０及びネットワーク入出力部２７０と電気的に接続されることにより、これらの間のデータの流れを制御する。プロセッサ２１０は、遺物図面生成装置１５０のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）で実現されてもよい。

メモリ２３０は、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）またはＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）のような非揮発性メモリで実現されて遺物図面生成装置１５０に必要なデータ全般の格納に使用される補助記憶装置を含み、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）のような揮発性メモリで実現された主記憶装置を含む。

使用者入出力部２５０は、使用者入力を受信するための環境及び使用者に特定情報を出力するための環境を含む。例えば、使用者入出力部２５０は、タッチパッド、タッチスクリーン、スクリーンキーボード又はポインティング装置のようなアダプタを含む入力装置及びモニタ又はタッチスクリーンのようなアダプタを含む出力装置を含む。一実施例において、使用者入出力部２５０は遠隔接続により接続されるコンピューティング装置に該当し、その場合、遺物図面生成装置１５０は独立的なサーバとして動作できる。

ネットワーク入出力部２７０は、ネットワークを介して外部装置又はシステムと接続するための環境を含み、例えば、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＭＡＮ（Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）及びＶＡＮ（Ｖａｌｕｅ Ａｄｄｅｄ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの通信のためのアダプタを含む。

図３は、図１の遺物図面生成装置の機能的構成を説明する図である。

図３を参照すると、遺物図面生成装置１５０は、３Ｄスキャン部３１０、領域分割部３３０、ライン検出部３５０、寸法測定部３７０、図面生成部３９０及び制御部（図示せず）を含む。

３Ｄスキャン部３１０は本物の遺物１１０の３Ｄスキャンにより３Ｄスキャンデータを取得する。３Ｄスキャン部３１０はスキャナ１３０により本物の遺物１１０を３Ｄスキャンして３Ｄスキャンデータを取得する。

３Ｄスキャンは、３Ｄスキャナを利用してレーザーや白色光を対象物に投射して対象物の形状情報を取得し、デジタル情報に転換する一連の過程を意味し得る。

一実施例において、３Ｄスキャン部３１０は３Ｄスキャン方式を適用して本物の遺物１１０に接触せずに外部から形状情報を取得することができる。３Ｄスキャン部３１０はスキャナ１３０により定角（ｒｉｇｈｔ－ａｎｇｌｅ）及び定ショット（ｆｕｌｌ－ｓｈｏｔ）撮影を行って歪曲現象を防止し、有効データ区間が存在するようにスキャンする。ここで、３Ｄスキャン部３１０は、一方向一回スキャンでデータが確保できない場合、スキャナ１３０の位置を変更しながら多重スキャンを行い、このとき、データ整合のためにオーバーラップ区間が存在するようにスキャンすることができる。３Ｄスキャン部３１０は、それぞれのスキャンデータを３Ｄモデリングして３Ｄ遺物スキャンデータを生成する。例えば、３Ｄスキャン部３１０は、ポイントクラウド（Ｐｏｉｎｔ Ｃｌｏｕｌｄ）データからなるスキャンデータを面で再構成して視覚的に立体感を形成するようにモデリングして３次元遺物スキャンデータを取得することができる。

一実施例において、３Ｄスキャン部３１０は３Ｄスキャンデータを様々な角度で横回転（Ｒｏｔａｔｉｏｎ）及び縦回転（Ｔｒａｓｌａｔｉｏｎ）させて正しく整列されたデータを取得することができる。例えば、３Ｄスキャン部３１０は本物の遺物１１０が横になっているか傾いている任意の状態で３Ｄスキャンされたデータを、使用者が設定した平面または水平線上に該当床面が一致した状態で位置するように３Ｄスキャンデータを角度調節して回転させて整列することができる。ここで、３Ｄスキャン部３１０は整列時に－１８０°～１８０°まで回転角度調節が可能であり、０．１°、１°、５°、９０°単位で回転角度選択が可能である。

領域分割部３３０は３Ｄデータに対する領域分割を行って遺物領域を分割する。一実施例において、領域分割部３３０は、使用者が定義した視点ベクトルと切断面を基準にして３Ｄデータを複数の領域に分割する。例えば、領域分割部３３０は３Ｄデータを前面部、断面部、背面部の３領域に分割する。領域分割部３３０は、使用者が定義した視点ベクトルが任意の軸上に存在し、視点ベクトルに垂直である切断面が存在するとき、切断面の座標を０とすると、座標が０より大きい集合は前面部、座標が０である集合は断面部、座標が０より小さい集合は背面部となり得る。各分割領域は立体領域（前面部、後面部）あるいは平面領域（断面部）となる。

ライン検出部３５０は、分割された領域情報に基づいて２Ｄ遺物映像を取得し、ライン検出アルゴリズムを利用して外郭線（輪郭線）及び断面線を検出する。一実施例において、ライン検出部３５０は３Ｄデータに対してｓｔｌ２ｓｖｇ、ｓｖｇ２ｐｎｇのフォーマット変換により２Ｄ遺物映像を取得する。ライン検出部３５０は、３Ｄデータに対して指定された中心線位置での２Ｄ ＳＶＧ外郭線（輪郭線）を検出することができる。ここで、中心線はバウンダリボックスともいう。

ＳＶＧは拡張可能なベクトルグラフ（Ｓｃａｌａｂｌｅ Ｖｅｃｔｏｒ Ｇｒａｐｈｉｃ）を意味し、イメージの各画素を数式で表現する方式であり、当該イメージを無限に拡大する場合にも拡大したイメージに損傷が発生しないと知られており、一般的であるものであるので、これ以上の具体的な説明は省略する。

また、ライン検出部３５０は、３Ｄデータに対して指定された中心線位置での２Ｄ断面線または切断面線を検出することができる。

寸法測定部３７０は、３Ｄデータに対して指定された位置での厚さと長さの値を寸法値として測定する。一実施例において、寸法測定部３７０は、３Ｄデータに対してＡｄｏｂｅ Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｏｒツール（ｔｏｏｌ）を活用して遺物の大きさを自動測定して器高（高さ）、幅の数値を確認する。寸法測定部３７０は２Ｄ遺物映像に対して２地点を指定して数値を確認できるため、遺物の客観的な数値情報を把握することができる。

図面生成部３９０は、３Ｄデータに対して指定された位置の形状と厚さと長さを変形させて調整して本物の遺物１１０の図面を生成する。すなわち、図面生成部３９０は３Ｄデータ、２Ｄ外郭線及び断面線データによる遺物の外観、曲線、屈曲度、直線、直線度、レンダリング、線の太さ、面の質感、形状、色などを調整して変形することができる。一実施例において、図面生成部３９０は、３Ｄデータを中心線が指定した位置での検出された２Ｄ外郭線又は断面線と整合して図面化することができる。

一実施例において、図面生成部３９０は、３Ｄデータに対するシェーディング演算を行って表面分析を行い、遺物図面に適用して視覚化する。ここで、図面生成部３９０はシェーダー（Ｓｈａｄｅｒ）プログラムを使用して３Ｄデータを表面分析することができる。

シェーダー（Ｓｈａｄｅｒ）は、３Ｄコンピュータグラフィックにおいて様々な視覚的効果（位置、色、テクスチャ、照明など）を計算して最終的に画面に出力するピクセルの位置と色を計算する関数である。

図面生成部３９０は、１次シェーディング演算により３Ｄデータから表面の傾斜に関する情報であるグラディエントマップを計算でき、グラディエントマップを介して曲率（Ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）を算出した後、曲率に基づいて２次シェーディング演算を行って表面の凸凹程度に関する情報であるグレイマップ（Ｇｒａｙ Ｍａｐ）を計算することができる。

図面生成部３９０はグレイマップに基づいて本物の遺物１１０の図面化に適用して遺物表面の微細な変化を表現することができる。

一実施例において、図面生成部３９０は、３Ｄデータの内部製作痕や内部透孔などの正面から見えない情報をＸ線レンダリングにより表現できる。図面生成部３９０は平面ビュー（Ｔｏｐ Ｖｉｅｗ）方向を基準に中心横軸の情報を削除してイメージ重畳による可視化妨害を防止することができる。

制御部（図示せず）は、遺物図面生成装置１５０の全体的な動作を制御し、３Ｄスキャン部３１０、領域分割部３３０、ライン検出部３５０、寸法測定部３７０及び図面生成部３９０間の制御の流れ又はデータ流れを管理する。

図４は、本発明による遺物図面生成装置において本物の遺物の図面化の過程を説明するフローチャートである。

図４を参照すると、遺物図面生成装置１５０は３Ｄスキャン部３１０により本物の遺物１１０の３Ｄスキャンを行って３Ｄスキャンデータを取得し、取得した３Ｄスキャンデータを回転させて整列する（段階Ｓ４１０）。遺物図面生成装置１５０は領域分割部３３０により視点ベクトルと切断面を使用して整列された３Ｄデータに対する遺物領域分割を行う（段階Ｓ４３０）。領域分割部３３０は、３Ｄデータを前面部、断面部、背面部の３領域に分割して図面化作業に必要な立面と断面を得ることができる。

また、遺物図面生成装置１５０はライン検出部３５０により外郭線及び断面線を抽出する（段階Ｓ４５０）。ライン検出部３５０は３Ｄデータに対する指定された中心線での２Ｄ ＳＶＧ外郭線及び断面線を抽出する。ライン検出部３５０は３Ｄスキャンデータからラインを直接抽出できる。抽出されたラインはベクトルタイプのデータであるＳＶＧフォーマットで格納されて精度の低下なしに容易にＡｄｏｂｅ Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｏｒにおいて活用できる。遺物図面生成装置１５０は寸法測定部３７０により３Ｄデータに対する指定位置での高さ、幅、厚さを寸法値として測定する（段階Ｓ４７０）。

また、遺物図面生成装置１５０は図面生成部３９０により３Ｄデータに対する指定された中心線を基準に検出した２Ｄ外郭線イメージと指定された中心線を基準に検出された２Ｄ断面線イメージを整合して遺物図面を生成する（段階Ｓ４９０）。

図５は、本発明による遺物の図面化過程の一実施例を示す図である。

図５を参照すると、遺物図面生成装置１５０は（ａ）３Ｄスキャン段階、（ｂ）実測段階、（ｃ）ファイルフォーマットエクスポート段階、（ｄ）製図段階の４段階でデジタル図面作業を行うことができる。

図５の（ａ）の３Ｄスキャン段階は、スキャナ１３０を使って本物の遺物１１０を所定時間３Ｄスキャン撮影する。ここで、スキャナ１３０は高精度レーザースキャナが使用してもよく、本物の遺物１１０の器形に応じて他のスキャン方式を活用してもよい。遺物図面生成装置１５０は３Ｄスキャン撮影の後、スキャンデータを併合（Ｍｅｒｇｅ）して３Ｄデータを取得できる。

図５の（ｂ）の実測段階は、実際の方眼紙の上に遺物を配置するように、同一の環境で３Ｄデータを回転させて整列することができる。遺物図面生成装置１５０は実際の測点、ボディ、キャリパスを使用して立面と断面を描くように整列された３Ｄデータからライン（Ｌｉｎｅ）データを取得できる。遺物図面生成装置１５０は内部製作痕や内部透孔などの正面から見えない情報に対してレンダリングにより表現できる。

図５の（ｃ）ファイルフォーマットエクスポート（Ｅｘｐｏｒｔ Ｆｉｌｅ Ｆｏｒｍａｔ）段階は、ＳＶＧファイルのラインデータ（ベクトルデータ）とＪＰＧファイルの高解像度３Ｄ遺物イメージデータをドラッグ－アンド－ドロップ（ｄｒａｇ－ａｎｄ－ｄｒｏｐ）方式でイラストレータまたはキャドなどのプログラムに送って該当プログラムにおいて実行するようにする。

図５の（ｄ）の製図段階は、使用者がイラストレータまたはキャドなどのプログラム内において内線や製作痕などを描いた後、製図作業を終えて遺物図面を完成する。

図６は、本発明による３Ｄデータ整列過程の一実施例を示す画面状態図である。

図６を参照すると、遺物図面生成装置１５０は遺物の図面化過程で３Ｄスキャンデータを回転させて整列する過程を行う。整列過程は、方眼紙に遺物を配置して床面に接するようにする行為に該当すると言える。

図６において、遺物図面生成装置１５０は実行画面の下段部に設けられるスクロールバー（Ｓｃｒｏｌｌ Ｂａｒ）６１０、実行画面の右側に設けられる角度ボタン（Ａｎｇｌｅ Ｂｕｔｔｏｎ）６２０、及び使用者定義ボタン６３０を使って３Ｄデータを回転させることができる。ここで、スクロールバー６１０は－１８０°～１８０°まで回転角度調節が可能であり、角度ボタン（Ａｎｇｌｅ Ｂｕｔｔｏｎ）６２０は±０．１°、±１°、±５°、±９０°で回転角度選択が可能であり、使用者定義ボタン６３０は使用者が希望する角度入力が可能である。遺物図面生成装置１５０は、使用者が設定した回転角度によってまたは自動で３Ｄデータを回転させて遺物のイメージを床面に整列させることができる。

図７は、本発明による３Ｄデータライン検出過程の一実施例を示す画面状態図である。

図７を参照すると、遺物図面生成装置１５０は遺物の図面化過程で床面に整列された３Ｄデータから外郭線及び断面線などのラインを検出する過程を行う。ライン検出過程は、整列された３Ｄデータ基準に切断面を選択して選択した切断面位置の２Ｄラインデータ（ベクトルデータ）を検出する。遺物図面生成装置１５０は上面、前面、右側面などにおいて回転軸を調節してラインデータを生成することができる。

図７において、（ａ）は上面において回転軸を調節した場合のラインデータ検出であり、（ｂ）は前面において回転軸を調節した場合のラインデータ検出であり、（ｃ）は右側面において回転軸を調節した場合のラインデータ検出である。

図８は、本発明による３ＤデータＸ線レンダリング過程の一実施例を示す画面状態図である。

図８を参照すると、遺物図面生成装置１５０は遺物の図面化過程でＸ線レンダリングにより３Ｄデータに対するビュー（ｖｉｅｗ）方向を基準に見えない内部透孔傾きを算出して透孔を可視化することができる。

図９は、本発明による３Ｄデータから検出されたラインの整合過程の一実施例を示す画面状態図である。

図９の（ａ）を参照すると、遺物図面生成装置１５０は、指定された中心線を基準に検出された２Ｄ外郭線イメージと指定された中心線基準に検出された２Ｄ断面線イメージを整合した画像を生成（検出）することができる。

図９の（ｂ）を参照すると、遺物図面生成装置１５０は、指定された位置の中心線を基準に検出された２Ｄ外郭線イメージと断面線イメージの基準となる中心線位置を調整してそれぞれ非対称形状の外郭線イメージと断面線イメージに整合することができる。ここで、外郭線画像と断面線画像を検出するそれぞれの中心線位置は多様に変形され、検出された当該画像を整合することができる。

中心線を基準に検出される外郭線イメージと断面線イメージは左側または右側のいずれか一方であり、図９の（ｂ）のように外郭線イメージを左側に配置し、断面線イメージを右側に配置してもよく、その反対形状のイメージになってもよい。

一実施例による３Ｄスキャンデータ基盤の遺物図面生成装置及び方法は、３Ｄ遺物スキャンデータに基づいて図面化イメージを生成するか、高杯の透孔内部を精密かつ正確に観察することができる。

前述においては、本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、当該技術分野の熟練した当業者は、下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から外れない範囲内で本発明を多様に修正及び変更できることが理解できる。

１００ 遺物図面生成システム
１１０ 本物の遺物
１３０ スキャナ
１５０ 遺物図面生成装置
１７０ データベース
２１０ プロセッサ
２３０ メモリ
２５０ 使用者入出力部
２７０ ネットワーク入出力部
３１０ ３Ｄスキャン部
３３０ 領域分割部
３５０ ライン検出部
３７０ 寸法測定部
３９０ 図面生成部
６１０ スクロールバー
６２０ 角度ボタン
６３０ 使用者定義ボタン

Claims (5)

1. 本物の遺物の３Ｄスキャンにより３Ｄデータを取得する３Ｄスキャン部と、
   使用者が定義した視点ベクトルと切断面を基準にして前記３Ｄデータに対する領域分割を行う領域分割部と、
   前記３Ｄデータに対して分割された領域情報に基づいて２Ｄ遺物映像を取得し、外郭線（輪郭線）及び断面線を検出するライン検出部と、
   前記３Ｄデータに対して指定された位置での厚さと長さの値を寸法値として測定する寸法測定部と、
   前記３Ｄデータに対して検出された前記外郭線または前記断面線を整合し、指定された位置の形状と厚さと長さを変形させて調整して、前記本物の遺物の図面を生成する図面生成部と、を含み、
   前記３Ｄスキャン部は、
   前記３Ｄデータを様々な角度で横回転（Ｒｏｔａｔｉｏｎ）及び縦回転（Ｔｒａｓｌａｔｉｏｎ）させて整列し、
   整列時に－１８０°から１８０°まで回転角度を調節し、±０．１°、±１°、±５°、±９０°単位で回転角度選択し、
   前記領域分割部は
   前記視点ベクトルに垂直な前記切断面の座標に応じて前記３Ｄデータを前面部、断面部、背面部の３つの領域に分割し、立体領域（前面部、背面部）または平面領域（断面部）に分割し、
   前記図面生成部は、
   一次シェーディング演算により、前記３Ｄデータから表面の傾斜に関する情報であるグラディエントマップを計算し、前記グラディエントマップを介して曲率（Ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）を算出した後、前記曲率に基づいて２次シェーディング演算を行って表面の凹凸の程度に関する情報であるグレーマップ（Ｇｒａｙ Ｍａｐ）を計算し、前記グレーマップに基づいて前記遺物の図面に適用して、前記遺物の表面の微細な変化を視覚化して提供することを特徴とする３Ｄスキャンデータ基盤の遺物図面生成装置。
2. 前記３Ｄスキャン部は、
   スキャナにより前記本物の遺物を３Ｄスキャン撮影した後、３Ｄモデリングを行って前記３Ｄデータを取得し、前記３Ｄデータを使用者が設定した平面または水平線上に床面が一致した状態に位置するように横または縦回転させて整列することを特徴とする請求項１に記載の３Ｄスキャンデータ基盤の遺物図面生成装置。
3. 前記ライン検出部は、
   前記３Ｄデータに対して指定された中心線位置での２Ｄ ＳＶＧ外郭線及び断面線を検出することを特徴とする請求項１に記載の３Ｄスキャンデータ基盤の遺物図面生成装置。
4. 前記図面生成部は、
   前記３ＤデータをＸ線レンダリングしてビュー（ｖｉｅｗ）方向を基準に見えない内部透孔傾きを算出して透孔を可視化することを特徴とする請求項１に記載の３Ｄスキャンデータ基盤の遺物図面生成装置。
5. 本物の遺物の３Ｄスキャンを行って３Ｄデータを取得し、取得した前記３Ｄデータを回転させて整列する３Ｄスキャン段階と、
   視点ベクトルと切断面を使用して整列された前記３Ｄデータに対する遺物領域分割を行って図面化作業に必要な立面と断面を得る領域分割段階と、
   ＳＶＧフォーマット変換により前記３Ｄデータに対する指定された中心線での２Ｄ外枠線イメージ及び２Ｄ断面線イメージを検出するライン検出段階と、
   前記３Ｄデータに対する指定された位置での高さ、幅、厚さを寸法値として測定する寸法測定段階と、
   前記３Ｄデータに対する指定された中心線を基準に検出した２Ｄ外枠線イメージと２Ｄ断面線イメージを整合して遺物図面を生成する図面生成段階と、を含み、
   前記３Ｄスキャン段階は、
   ３Ｄスキャンデータを様々な角度で横回転（Ｒｏｔａｔｉｏｎ）及び縦回転（Ｔｒａｓｌａｔｉｏｎ）させて整列し、
   整列時に－１８０°から１８０°まで回転角度を調節し、±０．１°、±１°、±５°、±９０°単位で回転角度選択し、
   前記領域分割段階は
   前記視点ベクトルに垂直な前記切断面の座標に応じて前記３Ｄデータを前面部、断面部、背面部の３つの領域に分割し、立体領域（前面部、背面部）または平面領域（断面部）に分割し、
   前記図面生成段階は、
   一次シェーディング演算により、前記３Ｄデータから表面の傾斜に関する情報であるグラディエントマップを計算し、前記グラディエントマップを介して曲率（Ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）を算出した後、前記曲率に基づいて２次シェーディング演算を行って表面の凹凸の程度に関する情報であるグレーマップ（Ｇｒａｙ Ｍａｐ）を計算し、前記グレーマップに基づいて前記遺物図面に適用して、前記遺物の表面の微細な変化を視覚化して提供することを特徴とする３Ｄスキャンデータ基盤の遺物図面生成方法。
   

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