JP7480547B2 - 情報処理装置、及び情報処理プログラム - Google Patents

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Description

本発明は、情報処理装置、及び情報処理プログラムに関する。
特許文献１には、コンピュータを用いて、外部データ取得手段（Ｓ１）により対象物（１）の形状データからなる外部データ（１２）を取得し、外部データ入力手段（Ａ）により前記外部データをコンピュータに入力し、形状データ分割手段（Ｂ）により前記外部データを八分木分割により境界平面が直交する立方体の形状セル（１３）に分割し、形状データを形状セル毎に記憶し、物理量分割手段（Ｃ）により対象物の物理量を物理量毎に別々の物理量セル（１３′）に八分木分割し、各物理量を物理量セル毎に記憶する、ことを特徴とする形状と物理量を統合したボリュームデータ生成方法が開示されている。
特許４２０８１９１号公報
近年、ＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）及びレーザスキャナ等で取得した三次元構造物の形状（以下、「三次元形状」という。）を、ボクセルを用いて表す技術が盛んに利用されている。
例えば、三次元構造物の性能を解析するために、三次元形状を表すボクセルデータの各々のボクセルに、位置及び符号付距離場（Ｓｉｎｇｅｄ Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｆｉｅｌｄ）等の三次元形状を示す情報（以下、「形状情報」という。）と、三次元構造物の物性、物理特性、及び解析値等のボクセルの位置に対応する属性を示す情報（以下、「属性情報」という。）と、を保持させることがある。
しかしながら、三次元形状を表すボクセルデータにおいて、形状変化が大きい等、形状情報における高解像度化が必要な箇所と、位置に応じた物理特性の変化が大きい等、属性情報における高解像度化が必要な箇所とが、一致するとは限らなかった。
そのため、形状情報及び属性情報を考慮した場合において、ボクセルに同一の解像度を設定した場合、データ量が膨大となる恐れがあった。
本発明は、形状情報及び属性情報を考慮した場合において、同一の解像度を設定した場合と比較して、データ量を低減できる情報処理装置、及び情報処理プログラムを提供することを目的とする。
第１の態様の情報処理装置は、プロセッサを有し、プロセッサは、三次元空間を複数のボクセルで表すボリュームデータであり、ボリュームデータは、ボクセルのうち、対象物の三次元形状を表す特性値を記憶する形状ボクセルからなる形状レイヤーと、対象物、又は対象物の周囲の属性値を記憶する属性ボクセルからなる属性レイヤーと、から構成され、属性レイヤーは、各々の属性に対応するレイヤーからなり、レイヤーは、複数の解像度のボクセルで構成されるボリュームデータを取得し、指定された属性、ボクセルの位置、及び解像度を受け付け、ボリュームデータの指定された属性に対応する属性レイヤーに、指定された位置に対応する指定された解像度のボクセルが存在しない場合、指定された属性レイヤーの指定された位置に対応する指定された解像度のボクセルの属性値を特定する。
第２の態様の情報処理装置は、第１の態様に係る情報処理装置において、複数の解像度のボクセルは、三次元空間を一定間隔に分割された最も低い解像度のボクセル、及びボクセルを再帰的に分割した解像度の高いボクセルである。
第３の態様の情報処理装置は、第２の態様に係る情報処理装置において、プロセッサは、解像度が高いボクセルの属性値に、解像度が低いボクセルが保持する属性値と、解像度が高いボクセルに付与される属性値と、の偏差を設定する。
第４の態様の情報処理装置は、第１の態様から第３の態様の何れか１つの態様に係る情報処理装置において、プロセッサは、指定された属性の属性レイヤーにおいて、指定された位置に対応するボクセルから属性値を導出して、指定された位置、及び指定された解像度に対応するボクセルの属性値を特定する。
第５の態様の情報処理装置は、第４の態様に係る情報処理装置において、属性値は、指定された位置に対応するボクセルにおいて、指定された解像度と同一のボクセル、指定された解像度より高いボクセル、及び指定された解像度より低いボクセルの少なくとも１つのボクセルに設定されている属性値を用いて、導出される。
第６の態様の情報処理装置は、第５の態様に係る情報処理装置において、プロセッサは、統計を用いて、代表値を導出する。
第７の態様の情報処理装置は、第１の態様から第６の態様の何れか１つの態様に係る情報処理装置において、プロセッサは、ボリュームデータを取得し、指定された属性、ボクセルの位置、及び解像度に対応する属性値を受け付け、指定された属性の属性レイヤーにおいて、指定された位置に対応するボクセルの解像度が、指定された解像度より低い場合、指定された位置に対応するボクセルを分割して、指定された解像度のボクセルを追加し、指定された位置、及び指定された解像度に対応するボクセルに属性値を設定する。
第８の態様の情報処理装置は、第７の態様に係る情報処理装置において、プロセッサは、指定された属性の属性レイヤーにおいて、指定された位置に対応するボクセルが指定された解像度より高い解像度のボクセルに分割されている場合、高い解像度のボクセルを削除するとともに、指定された位置、及び解像度のボクセルに属性値を設定する。
第９の態様の情報処理装置は、第１の態様から第８の態様に係る情報処理装置において、プロセッサは、属性レイヤーにおける属性値を形状レイヤーの対応する位置に反映して、表示する。
第１０の態様の情報処理プログラムは、コンピュータに、三次元空間を複数のボクセルで表すボリュームデータであり、ボリュームデータは、ボクセルのうち、対象物の三次元形状を表す特性値を記憶する形状ボクセルからなる形状レイヤーと、対象物、又は対象物の周囲の属性値を記憶する属性ボクセルからなる属性レイヤーと、から構成され、属性レイヤーは、各々の属性に対応するレイヤーからなり、レイヤーは、複数の解像度のボクセルで構成されるボリュームデータを取得し、指定された属性、ボクセルの位置、及び解像度を受け付け、ボリュームデータの指定された属性に対応する属性レイヤーに、指定された位置に対応する指定された解像度のボクセルが存在しない場合、指定された属性レイヤーの指定された位置に対応する指定された解像度のボクセルの属性値を特定することを実行させる。
第１の態様の情報処理装置及び第１３の態様の情報処理プログラムによれば、形状情報及び属性情報を考慮した場合において、同一の解像度を設定した場合と比較して、データ量を低減できる。
第２の態様の情報処理装置によれば、属性値、及び特性値の変化の大きさに応じたボクセルを設定することができる。
第３の態様の情報処理装置によれば、同一データ量の属性値を一律に設定する場合と比較して、よりデータ量を低減することができる。
第４の態様の情報処理装置によれば、ボクセルが有効な属性値を保持していない場合であっても属性値を特定することができる。
第５の態様の情報処理装置によれば、ボクセルに有効な属性値を保持していない場合において、設定されているボクセル、及び属性に応じた属性値を導出することができる。
第６の態様の情報処理装置によれば、属性に応じた属性値を導出することができる。
第７の態様の情報処理装置によれば、指定された位置に、指定された解像度のボクセルが存在しない場合においても、指定された位置、及び解像度のボクセルに属性値を設定することができる。
第８の態様の情報処理装置によれば、ユーザが意図した属性値を意図したボクセルに設定することができる。
第９の態様の情報処理装置によれば、属性レイヤー、及び形状レイヤーが保持する詳細なデータを同時に表示することができる。
本実施形態に係る三次元造形システムの一例を示す構成図である。 本実施形態に係る情報処理装置の一例を示す構成図である。 本実施形態に係る情報処理装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 本実施形態に係る解像度の説明に供するボクセルの一例を示す図である。 本実施形態に係るレイヤーの一例を示す図である。 本実施形態に係るボクセルで表された三次元形状の一例を示す図である。 本実施形態に係る三次元造形装置の一例を示す構成図である。 本実施形態に係る多分木を用いて表されたデータ構造の一例を示す図である。 本実施形態に係る属性値の導出の説明に供するデータ構造の一例を示す構成図である。 本実施形態に係る情報処理の一例を示すフローチャートである。 本実施形態に係る設定処理の一例を示すフローチャートである。 本実施形態に係る読出処理の一例を示すフローチャートである。
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態例を詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る三次元造形システム１の構成図である。図１に示すように、三次元造形システム１は、情報処理装置１０、及び三次元造形装置２００を備える。
次に、図２を参照して、本実施形態に係る情報処理装置１０の構成について説明する。図２は、本実施形態に係る情報処理装置１０の一例を示す構成図である。
情報処理装置１０は、例えば、パーソナルコンピュータ等で構成され、コントローラ１１を備える。コントローラ１１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１１Ａ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１１Ｂ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１１Ｃ、不揮発性メモリ１１Ｄ、及び入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）１１Ｅを備える。そして、ＣＰＵ１１Ａ、ＲＯＭ１１Ｂ、ＲＡＭ１１Ｃ、不揮発性メモリ１１Ｄ、及びＩ／Ｏ１１Ｅがバス１１Ｆを介して各々接続されている。なお、ＣＰＵ１１Ａは、プロセッサの一例である。
また、Ｉ／Ｏ１１Ｅには、操作部１２、表示部１３、通信部１４、及び記憶部１５が接続されている。
操作部１２は、例えばマウス及びキーボードを含んで構成される。
表示部１３は、例えば液晶ディスプレイ等で構成される。
通信部１４は、三次元造形装置２００等の外部装置とデータ通信を行うためのインターフェースである。
記憶部１５は、ハードディスク等の不揮発性の記憶装置で構成され、後述する情報処理プログラム、及び三次元形状データ等を記憶する。ＣＰＵ１１Ａは、記憶部１５に記憶された情報処理プログラムを読み込んで実行する。なお、本実施形態に係る三次元形状データは、ボクセルデータである形態について説明する。ここで、ボクセルデータは、ボリュームデータの一例である。
次に、図３を参照して、ＣＰＵ１１Ａの機能構成について説明する。図３は、本実施形態に係る情報処理装置１０の機能構成の一例を示すブロック図である。
図３に示すように、ＣＰＵ１１Ａは、機能的には、取得部２０、受付部２１、導出部２２、設定部２３、変換部２４、及び出力部２５を備える。
取得部２０は、三次元空間を複数のボクセルで表したボクセルデータを取得する。
受付部２１は、ユーザから指定された属性、指定されたボクセルの位置、指定された解像度、及び指定された属性値を受け付ける。ここで、本実施形態に係るボクセルデータは、三次元形状の位置に応じて、各々の大きさ（解像度）のボクセルが設定されている。例えば、三次元形状において、属性値等の変化が大きい箇所には、小さい（高解像度の）ボクセルを設定して、属性値等を詳細に記憶し、変化の小さい箇所には、大きい（低解像度の）ボクセルが設定されている。なお、以下では、指定された属性の属性レイヤー、指定されたボクセルの位置、及び指定されたボクセルの解像度に対応するボクセルを「指定されたボクセル」という。また、解像度の低いボクセルを「下位のボクセル」、解像度の高いボクセルを「上位のボクセル」という。
具体的には、図４に示すように、ボクセルデータに設定される最も解像度が低いボクセル３０の解像度をレベル０とし、ボクセル３０を６４分割したボクセル３１の解像度をレベル１、ボクセル３１をさらに６４分割したボクセル３２の解像度をレベル２とする。このように、ボクセルデータは、三次元空間を一定間隔で分割した解像度の低いボクセルと、解像度が低いボクセルを再帰的に分割した解像度の高いボクセルで構成される。また、ボクセルを再帰的に分割することで、変化の大きさに対応したボクセルが設定され、属性値等が保持される。
なお、本実施形態では、ボクセルを６４分割する形態について説明した。しかし、これに限定されない。ボクセルを８分割してもよいし、レベル０を２７分割、レベル１を６４分割に分割する等、解像度毎に分割数を変えてもよい。
導出部２２は、指定された属性の属性レイヤーにおいて、指定された位置に対応するボクセルから属性値を導出する。
なお、本実施形態に係る属性レイヤーは、属性毎に設定され、対象物、又は対象物の周囲の属性値を記憶するボクセル（以下、「属性ボクセル」という。）で構成されるレイヤーである。また、本実施形態に係るボクセルデータは、対象物の三次元形状を表す特性値を記憶するボクセル（以下、「形状ボクセル」という。）で構成される形状レイヤーと、属性レイヤーと、を保持している。
ここで、図５（ａ）、図５（ｂ）、及び図５（ｃ）を参照して、形状レイヤー、及び属性レイヤーについて説明する。図５（ａ）は、本実施形態に係る三次元形状３３の内部に空気が流れている状態を示す模式図であり、図５（ｂ）は、本実施形態に係る形状ボクセル３４で構成される形状レイヤーであり、図５（ｃ）は、本実施形態に係る属性ボクセル３５で構成される属性レイヤーである。
例えば、図５（ａ）に示すように、三次元形状３３の内部に空気が流れている場合、三次元形状３３の形状ボクセル３４、及び（空気の速度等を示す）属性ボクセル３５は、図５（ｂ）、及び図５（ｃ）に示すように設定される。形状ボクセル３４は、図５（ｂ）に示すように、三次元形状３３の形状に沿って設定されるのに対して、属性ボクセル３５は、図５（ｃ）に示すように、三次元形状３３の内部全体に設定される。この場合、１つのボクセルに特性値、及び属性値を設定した場合、特性値、及び属性値の管理が煩雑となり、さらに上述したボクセルの解像度を考慮した場合、ボクセルの管理が複雑となることがある。そこで、本実施形態では、図５（ｂ）に示す特性値が設定された形状ボクセル３４を管理する形状レイヤーと、図５（ｃ）に示す属性毎に、属性値が設定された属性ボクセル３５を管理する属性レイヤーと、のように管理する情報毎に分けて記憶する。これにより、形状、及び属性に応じて設定したボクセルの管理が容易となる。
なお、本実施形態に係る形状ボクセルが記憶する特性値は、符号付で距離値を管理する符号付距離場（ＳＤＦ）の値である。ＳＤＦは三次元形状の位置関係を表す公知の手法であり、ボクセルの重心等の予め定めた場所から、最も近いポリゴンまでの距離をボクセルの符号付距離場として設定する。この際、ＣＰＵ１１Ａは、距離を計測するための基準点となる予め定めた場所が三次元形状の内部に含まれる場合にはプラスの符号を算出した距離に設定し、三次元形状の内部に含まれない場合にはマイナスの符号を算出した距離に設定する。
設定部２３は、受付部２１が受け付けた属性値、又は導出部２２が導出した属性値を、指定された属性の属性レイヤーにおける指定された位置、及び指定された解像度のボクセルに設定する。
変換部２４は、ボクセルデータを予め定めた方法を用いて、ポリゴンメッシュデータに変換する。ここで、予め定めた方法とは、ボクセルデータをポリゴンメッシュデータに変換するための方法である。また、ポリゴンメッシュデータとは、三角形等の多角形（ポリゴン）を複数組み合わせてメッシュ状に三次元形状を表したデータである。本実施形態は、予め定めた方法の一例として、マーチングキューブ法を用いた場合について説明するが、これに限られるものではない。マーチングキューブ法では、２×２×２の隣接する８個のボクセルの集合におけるボクセルの有無のパターンに応じて予め定めた面を設定することによりポリゴンメッシュデータに変換する方法である。
出力部２５は、指定されたボクセルの属性値を出力する。また、出力部２５は、三次元造形装置２００にボクセルデータを出力する。
なお、本実施形態に係る出力部２５は、指定されたボクセルの属性値を出力する形態について説明する。しかし、これに限定されない。出力部２５は、三次元形状として、属性レイヤーを形状レイヤーに重畳して、表示部１３に出力してもよい。例えば、属性が温度である場合において、温度毎に表示する色を設定し、属性ボクセルが保持している温度に対応する色を、形状レイヤーの対応する位置に反映して表示してもよい。
次に、図６を参照して、ボクセル３６で表された三次元形状３７について説明する。図６は、本実施形態に係るボクセル３６で表された三次元形状３７の一例を示す図である。
図６に示すように、三次元形状３７は、複数のボクセル３６で構成される。ここで、ボクセル３６は、三次元形状３７の基本要素であり、例えば直方体が用いられるが、直方体に限らず、球又は円柱等を用いてもよい。ボクセル３６を積み上げることで所望の三次元形状３７が表現される。
三次元形状３７を造形する三次元造形法としては、例えば熱可塑性樹脂を溶かし積層させることで三次元形状３７を造形する熱溶解積層法（ＦＤＭ法：Ｆｕｓｅｄ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ）、粉末状の金属材料にレーザービームを照射し、焼結することで三次元形状３７を造形するレーザー焼結法（ＳＬＳ法：Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｌａｓｅｒ Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）等が適用されるが、他の三次元造形法を用いても良い。本実施形態では、レーザー焼結法を用いて三次元形状３７を造形する場合について説明する。
次に、情報処理装置１０から取得したボクセルデータを用いて三次元形状４０を造形する三次元造形装置について説明する。図７は、本実施の形態に係る三次元造形装置２００の構成の一例である。三次元造形装置２００は、レーザー焼結法により三次元形状４０を造形する装置である。
図７に示すように、三次元造形装置２００は、照射ヘッド２０１、照射ヘッド駆動部２０２、造形台２０３、造形台駆動部２０４、取得部２０５、及び制御部２０６を備える。なお、照射ヘッド２０１、照射ヘッド駆動部２０２、造形台２０３、及び造形台駆動部２０４は造形部の一例である。
照射ヘッド２０１は、三次元形状４０を造形するために、造形材４１にレーザーを照射するレーザー照射ヘッドである。
照射ヘッド２０１は、照射ヘッド駆動部２０２によって駆動され、ＸＹ平面上を二次元に走査される。
造形台２０３は、造形台駆動部２０４によって駆動され、ｚ軸方向に昇降される。
取得部２０５は、情報処理装置１０から取得したボクセルデータを取得する。
制御部２０６は、取得部２０５が取得したボクセルデータに従って、照射ヘッド２０１から造形台２０３に配置されている造形材４１にレーザーを照射すると共に、照射ヘッド駆動部２０２によって、レーザーを照射する位置を制御する。
また、制御部２０６は、各層の造形が終了する毎に、造形台駆動部２０４を駆動して造形台２０３を予め定めた積層間隔分降下させ、造形台２０３に造形材４１を充填する制御を行う。これにより、ボクセルデータに基づく三次元形状４０が造形される。
次に、本実施の形態に係る情報処理装置１０の作用を説明する前に、図８、及び図９を参照して、本実施形態に係るボクセルの属性値を導出、及び設定する手法について説明する。
まず、図８を参照して、ボクセルに設定されている属性値を読み出す手法について説明する。図８は、本実施形態に係る多分木を用いて表されたデータ構造の一例を示す図である。
図８に示すように、多分木は、ノード（節点）と、ノード間を結ぶエッジ（枝）と、で構成される。本実施形態に係るボクセルは、低解像度のボクセルを再帰的に分割することで高解像度のボクセルが設定されることから、ボクセルデータは、データ構造として、図８に示すように、多分木を用いて表さる。なお、本実施形態に係る多分木における１つのノードは、レイヤーにおける１つのボクセルに対応する。
一例として、図８に示すように、多分木は、レベル０である下位のノード５１を分割して、レベル１である上位のノード５２を設定し、ノード５２をさらに分割して、レベル２であるノード５３を設定して、構成されている。各々のノードは、ボクセル番号を用いて、属性レイヤーにおける各々のボクセルに関連付けられており、ボクセル番号は、ボクセルデータの設定範囲、ボクセルの分割数、属性、解像度、及びボクセルの位置（座標）によって、ボクセル番号は一意に決まる。例えば、ボクセル番号は、ボクセルデータにおけるボクセルの設定範囲が（９，９，９）である場合、位置（０，０，０）から（９，０，０）までに存在するボクセルにボクセル番号０から９が割り振られる。同様に、位置（０，１，０）から（９，１，０）までに存在するボクセルにボクセル番号１０から１９が割り振られる。このように、本実施形態に係るボクセルは、属性レイヤーにおいて、原点からｘ軸方向、ｙ軸方向、及びｚ軸方向の順番でボクセルにボクセル番号が割り振られている形態について説明する。
一例として、以下では、ボクセルデータにおけるボクセルの設定範囲が（ｎ０x，ｎ０y，ｎ０z）であり、レベル０のボクセルをレベル１のボクセルに分割する際のボクセル分割数が（ｎ１x，ｎ１y，ｎ１z）である場合について説明する。例えば、指定された解像度がレベル１であり、かつ指定された位置（座標）が（ｘ１，ｙ１，ｚ１）である場合、レベル１のボクセルのボクセル番号は、以下の式によって導出される。
ここで、ｘ０は、指定された位置に対応するレベル０のボクセルのｘ座標であり、ｙ０は、指定された位置に対応するレベル０のボクセルのｙ座標である。また、ｚ０は、指定された位置に対応するレベル０のボクセルのｚ座標である。また、Ｎ０は、指定された位置に対応するレベル０のボクセルのボクセル番号であり、ｘ１ｂは、特定したレベル０のボクセルを基準とした指定された位置に対応するレベル１のボクセルのｘ座標である。また、ｙ１ｂは、特定したレベル０のボクセルを基準とした指定された位置に対応するレベル１のボクセルのｙ座標である。また、ｚ１ｂは、特定したレベル０のボクセルを基準とした指定された位置に対応するレベル１のボクセルのｚ座標である。また、Ｎ１ｂは、指定された位置に対応するレベル１のボクセルのボクセル番号である。また、ｆｌｏｏｒは、除算後の実数以下の最大の整数を返す床関数であり、ｍｏｄは、除算による余りを返す剰余関数である。
したがって、上式の式（１）から式（３）を用いて、指定された位置に対応するレベル０のボクセルを特定し、式（４）を用いて、特定したレベル０のボクセルのボクセル番号を導出する。さらに式（５）から式（７）を用いて、特定したレベル０のボクセルの上位に存在し、かつ指定された位置に対応するレベル１のボクセルを特定し、式（８）式を用いて、特定したレベル１のボクセルのボクセル番号を導出する。したがって、式（１）から式（８）を用いることによって、レベル０、及びレベル１のボクセル番号が導出され、導出したレベル０、及びレベル１のボクセル番号を用いて指定されたボクセルの属性値が特定される。つまり、指定された属性、位置、及び解像度を用いることで、指定されたボクセルのノード、及び当該ノードが属する下位のノードが特定され、指定されたボクセル、及び指定されたボクセルが属する下位のボクセルの属性値が得られる。
次に、図９を参照して、指定された位置に対応するボクセルの解像度と、指定された解像度と、が一致しなかった場合について説明する。図９（ａ）は、指定された位置に対応するボクセルに、指定された解像度のボクセルが存在しない場合における属性値の設定の説明に供するデータ構造の一例を示す図である。図９（ｂ）は、指定された位置に対応するボクセルに、指定された解像度より高解像度であるボクセルが存在する場合における属性値の設定の説明に供するデータ構造の一例を示す図である。図９（ｃ）は、ボクセルが指定された場合における属性値の読み出しの説明に供するデータ構造の一例を示す図である。
まず、図９（ａ）を参照して、レベル２のボクセルに対応するノード５４が指定されたが、指定された位置には、低解像度であるレベル１のノード５５までしか存在しない場合について説明する。この場合において、情報処理装置１０は、レベル１のノード５５を分割して、レベル２のノード５４、及びノード５６を追加する。また、ノード５４には、指定された属性値を設定し、ノード５６には、ノード５５から取得した属性値を設定する。言い換えると、指定されたボクセルに対応するノード５４には、指定された属性値を設定し、分割して追加されたノード５６、かつ指定されたボクセルに対応するノード５４以外には、下位のノード５５から取得した属性値を設定する。
次に、図９（ｂ）を参照して、レベル１のボクセルに対応するノード５７が指定されたが、上位のノードであるレベル２のノード５８が存在する場合について説明する。この場合において、情報処理装置１０は、上位のノード５８を削除する。また、情報処理装置１０は、属性値が指定されている場合、指定されたボクセルに対応するノードに指定された属性値を設定する。
また、本実施形態では、指定されたボクセルに対応するノードより上位のノードが存在した場合、上位のノードを削除する形態について説明した。しかし、これに限定されない。上位のノードが存在する場合、上位のノードを削除せずに維持してもよいし、さらに、上位のノードを削除せずに、指定されたボクセルに対して指定された属性値を上位の各ノードに設定してもよい。
次に、図９（ｃ）を参照して、指定されたボクセルに対応するノードから属性値を読み出す場合について説明する。例えば、図９（ｃ）に示すように、属性値を保持するノード５９が指定された場合、情報処理装置１０は、ノード５９が保持する属性値を読み出し、読み出した値を出力する。また、属性値を保持しないノード６０が指定された場合、かつノード６０に上位のノード６１が存在する場合、情報処理装置１０は、上位のノード６１が保持する属性値を取得して代表値を導出し、ノード６０の属性値として、導出した代表値を出力する。また、指定された解像度のノード６２が存在せず、かつ下位のノード６０のみが存在するノード６２が指定された場合、情報処理装置１０は、下位のノード６０が保持する属性値を取得して、ノード６２の属性値として、取得した属性値を出力する。
したがって、指定されたボクセルに対応するノードが存在しない、又は属性値を保持していない場合であっても、属性値が読み出される。
なお、本実施形態では、指定された解像度のノード６２が存在せず、かつ下位のボクセルに対応するノード６０のみが存在するノード６２が指定された場合、下位のノード６０が保持する属性値を出力する形態について説明した。しかし、これに限定されない。例えば、ノード６２と同等の解像度であり、かつ、同一のノード６０に属するノード６１が存在する場合、ノード６１の属性値を取得して代表値を導出し、ノード６２の属性値として、導出した代表値を出力してもよい。
また、本実施形態では、指定されたボクセルに対応するノードおいて、同一のノードに属するノードから属性値を取得して、代表値を導出する形態について説明した。しかし、これに限定されない。指定されたボクセルの周辺に位置するボクセルから属性値を取得してもよい。例えば、レベル０のボクセルが指定された場合、当該ボクセルに隣接するボクセルに属するレベル０、レベル１、及びレベル２等のボクセルから属性値を取得して、代表値を導出してもよい。
また、本実施形態に係る代表値は、取得した属性値の平均値、最大値、最小値、合計値、及び中央値等、統計を用いて、導出される。また、属性値は、加重平均を用いて導出してもよい。例えば、指定されたボクセルから指定されたボクセルの周囲に位置するボクセルまでの距離と、周囲に位置するボクセルが保持する属性値と、を用いて導出してもよい。
次に、図１０から図１２を参照して、本実施形態に係る情報処理プログラムの作用について説明する。図１０は、本実施形態に係る情報処理の一例を示すフローチャートである。ＣＰＵ１１ＡがＲＯＭ１１Ｂ又は不揮発性メモリ１１Ｄから情報処理プログラムを読み出し、実行することによって、図１０に示す情報処理が実行される。図１０に示す情報処理は、例えば、ユーザから情報処理プログラムの実行指示が入力された場合、情報処理が実行される。
ステップＳ１０１において、ＣＰＵ１１Ａは、ボクセルデータを取得する。
ステップＳ１０２において、ＣＰＵ１１Ａは、指定された属性、ボクセルの位置、及びボクセルの解像度を取得する。
ステップＳ１０３において、ＣＰＵ１１Ａは、属性値を設定するか否かの判定を行う。属性値の設定を行う場合、（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１Ａは、ステップＳ１０４に移行する。一方、属性値の設定を行わない（属性値の読み出しを行う）場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、ＣＰＵ１１Ａは、ステップＳ１０５に移行する。
ステップＳ１０４において、ＣＰＵ１１Ａは、属性値の設定処理を行う。なお、設定処理の詳細については、後述する図１１において、詳細に説明する。
ステップＳ１０５において、ＣＰＵ１１Ａは、属性値の読出処理を行う。なお、読出処理の詳細については、後述する図１２において、詳細に説明する。
次に、図１１を参照して、本実施形態に係る設定処理プログラムの作用について説明する。図１１は、本実施形態に係る設定処理の一例を示すフローチャートである。ＣＰＵ１１ＡがＲＯＭ１１Ｂ又は不揮発性メモリ１１Ｄから設定処理プログラムを読み出し、実行することによって、図１１に示す設定処理が実行される。図１１に示す設定処理は、例えば、情報処理プログラムから設定処理プログラムの実行指示が入力された場合、設定処理が実行される。
ステップＳ２０１において、ＣＰＵ１１Ａは、指定されたボクセルが存在するか否かの判定を行う。指定されたボクセルがある場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１Ａは、ステップＳ２０２に移行する。一方、指定されたボクセルがない場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）、ＣＰＵ１１Ａは、ステップＳ２０４に移行する。
ステップＳ２０２において、ＣＰＵ１１Ａは、指定されたボクセルに上位のボクセルが存在するか否かの判定を行う。上位のボクセルが存在する場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１Ａは、ステップＳ２０３に移行する。一方、上位のボクセルが存在しない場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、ＣＰＵ１１Ａは、ステップＳ２０７に移行する。
ステップＳ２０３において、ＣＰＵ１１Ａは、指定されたボクセルが最上位になるように、上位のボクセルを削除する。
ステップＳ２０４において、ＣＰＵ１１Ａは、指定された位置に対応する下位のボクセルから属性値を取得する。
ステップＳ２０５において、ＣＰＵ１１Ａは、下位のボクセルを分割して、指定された解像度のボクセルを追加する。
ステップＳ２０６において、ＣＰＵ１１Ａは、分割して追加したボクセルに、下位のボクセルから取得した属性値を設定する。
ステップＳ２０７において、ＣＰＵ１１Ａは、指定された属性値を取得する。
ステップＳ２０８において、ＣＰＵ１１Ａは、指定されたボクセルに、指定された属性値を設定する。
次に、図１２を参照して、本実施形態に係る読出処理プログラムの作用について説明する。図１２は、本実施形態に係る読出処理の一例を示すフローチャートである。ＣＰＵ１１ＡがＲＯＭ１１Ｂ又は不揮発性メモリ１１Ｄから読出処理プログラムを読み出し、実行することによって、図１２に示す読出処理が実行される。図１２に示す読出処理は、例えば、情報処理プログラムから読出処理プログラムの実行指示が入力された場合、読出処理が実行される。
ステップＳ３０１において、ＣＰＵ１１Ａは、指定されたボクセルが存在するか否かの判定を行う。指定されたボクセルがある場合（ステップＳ３０１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１Ａは、ステップＳ３０４に移行する。一方、指定されたボクセルがない場合（ステップＳ３０１：ＮＯ）、ＣＰＵ１１Ａは、ステップＳ３０２に移行する。
ステップＳ３０２において、ＣＰＵ１１Ａは、指定された位置に対応する下位のボクセルから属性値を取得する。
ステップＳ３０３において、ＣＰＵ１１Ａは、取得した属性値を出力する。
ステップＳ３０４において、ＣＰＵ１１Ａは、指定されたボクセルに上位のボクセルが存在するか否かの判定を行う。上位のボクセルが存在する場合（ステップＳ３０４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１Ａは、ステップＳ３０５に移行する。一方、上位のボクセルが存在しない場合（ステップＳ３０４：ＮＯ）、ＣＰＵ１１Ａは、ステップＳ３０６に移行する。
ステップＳ３０５において、ＣＰＵ１１Ａは、指定されたボクセルに属性値が設定されているか否かの判定を行う。指定されたボクセルに属性値が設定されている場合（ステップＳ３０５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１Ａは、ステップＳ３０６に移行する。一方、指定されたボクセルに属性値が設定されていない場合（ステップＳ３０５：ＮＯ）、ＣＰＵ１１Ａは、ステップＳ３０７に移行する。
ステップＳ３０６において、ＣＰＵ１１Ａは、指定されたボクセルの属性値を取得する。
ステップＳ３０７において、ＣＰＵ１１Ａは、上位のボクセルから属性値を取得する。
ステップＳ３０８において、ＣＰＵ１１Ａは、取得した属性値を用いて、代表値を導出する。
ステップＳ３０９において、ＣＰＵ１１Ａは、導出した代表値を出力する。
以上説明したように、本実施形態によれば、形状レイヤー、及び属性レイヤーにおいて、各々のレイヤーの変化の大きさに応じた複数の解像度のボクセルが設定される。したがって、形状情報及び属性情報を考慮した場合において、同一の解像度を設定した場合と比較して、データ量が低減される。
なお、本実施形態では、各々のボクセル（ノード）が各々の属性値を保持している形態について説明した。しかし、これに限定されない。例えば、ボクセル（ノード）の属性値として、下位のボクセル（ノード）の属性値と、上位のボクセル（ノード）に設定される属性値と、の偏差を設定してもよい。この場合、レベル０の最下位のボクセル（ノード）は、属性値を保持し、レベル１以降の上位のボクセル（ノード）は、下位のボクセル（ノード）に付与されている属性値と、自身に付与される属性値と、の偏差を保持している。ボクセル（ノード）に偏差を設定することによって、付与される属性値の有効桁数が大きく、かつ局所的なばらつきが小さいほど、ボクセル（ノード）が保持するデータ量が低減される。
各実施形態を用いて本発明について説明したが、本発明は各実施形態に記載の範囲には限定されない。本発明の要旨を逸脱しない範囲で各実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、当該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
例えば、本実施形態では、情報処理装置１０と三次元形状データに基づいて三次元形状を造形する三次元造形装置２００とが別個の構成の場合について説明した。しかし、これに限定されない。三次元造形装置２００が情報処理装置１０の機能を備えた構成としてもよい。
なお、本実施形態において、プロセッサとは、広義的なプロセッサを指し、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の汎用的なプロセッサや、例えば ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、及びプログラマブル論理デバイス等の専用のプロセッサを含むものである。
また、上記各実施形態におけるプロセッサの動作は、１つのプロセッサによって成すのみでなく、物理的に離れた位置に存在する複数のプロセッサが協働して成すものであってもよい。また、プロセッサの各動作の順序は上記各実施形態において記載した順序のみに限定されるものではなく、適宜変更してもよい。
また、本実施形態では、属性値を特定する情報処理プログラムが記憶部１５にインストールされている形態を説明したが、これに限定されるものではない。本実施形態に係る情報処理プログラムを、コンピュータ読取可能な記憶媒体に記録した形態で提供してもよい。例えば、本発明に係る情報処理プログラムを、ＣＤ(Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ)－ＲＯＭ及びＤＶＤ(Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ)－ＲＯＭ等の光ディスクに記録した形態で提供してもよい。本発明に係る情報処理プログラムを、ＵＳＢ(Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ)メモリ及びメモリカード等の半導体メモリに記録した形態で提供してもよい。また、本実施形態に係る情報処理プログラムを、通信部１４に接続された通信回線を介して外部装置から取得するようにしてもよい。
１ 情報処理システム
１０ 情報処理装置
１１ コントローラ
１１Ａ ＣＰＵ
１１Ｂ ＲＯＭ
１１Ｃ ＲＡＭ
１１Ｄ 不揮発性メモリ
１１Ｅ 入出力インターフェース
１１Ｆ バス
１２ 操作部
１３ 表示部
１４ 通信部
１５ 記憶部
２０ 取得部
２１ 受付部
２２ 導出部
２３ 設定部
２４ 変換部
２５ 出力部
３０、３１、３２、３６ ボクセル
３３、３７、４０ 三次元形状
３４ 形状ボクセル
３５ 属性ボクセル
４１ 造形材
５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０、６１ ノード
２００ 三次元造形装置
２０１ 照射ヘッド
２０２ 照射ヘッド駆動部
２０３ 造形台
２０４ 造形台駆動部
２０５ 取得部
２０６ 制御部

Claims (8)

  1. プロセッサを有し、前記プロセッサは、
    三次元空間を複数のボクセルで表すボリュームデータであり、
    前記ボリュームデータは、前記ボクセルのうち、対象物の三次元形状を表す特性値を記憶する形状ボクセルからなる形状レイヤーと、前記対象物、又は前記対象物の周囲の属性値を記憶する属性ボクセルからなる属性レイヤーと、から構成され、
    前記属性レイヤーは、各々の属性に対応するレイヤーからなり、
    前記レイヤーは、複数の解像度のボクセルで構成される前記ボリュームデータを取得し、
    指定された前記属性、前記ボクセルの位置、及び前記解像度を受け付け、
    前記ボリュームデータの前記指定された属性に対応する前記属性レイヤーに、前記指定された位置に対応する前記指定された解像度の前記ボクセルが存在しない場合、前記指定された属性に対応する前記属性レイヤーの前記指定された位置に対応する前記指定された解像度の前記ボクセルの属性値を特定し、
    前記複数の解像度のボクセルは、三次元空間を一定間隔に分割された最も低い解像度のボクセル、及び前記ボクセルを再帰的に分割した解像度の高いボクセルであり、
    前記プロセッサは、解像度が高いボクセルの属性値に、解像度が低いボクセルが保持する属性値と、前記解像度が高いボクセルに付与される属性値と、の偏差を設定し、
    前記解像度が低いボクセルが保持する属性値、及び、設定された前記偏差から前記解像度が高いボクセルの属性値を導出する
    情報処理装置。
  2. 前記プロセッサは、前記指定された属性の前記属性レイヤーにおいて、前記指定された位置に対応する前記ボクセルから前記属性値を導出して、前記指定された位置、及び前記指定された解像度に対応する前記ボクセルの前記属性値を特定する請求項１に記載の情報処理装置。
  3. 前記属性値は、前記指定された位置に対応する前記ボクセルにおいて、前記指定された解像度と同一のボクセル、前記指定された解像度より高いボクセル、及び前記指定された解像度より低いボクセルの少なくとも１つのボクセルに設定されている前記属性値を用いて、導出される請求項２に記載の情報処理装置。
  4. 前記プロセッサは、前記指定された解像度と同一又は異なる解像度の複数のボクセルに設定されている前記属性値に関する統計を用いて、前記属性値を導出する請求項３に記載の情報処理装置。
  5. 前記プロセッサは、前記ボリュームデータを取得し、前記指定された属性、ボクセルの位置、及び解像度に対応する属性値を受け付け、前記指定された属性の前記属性レイヤーにおいて、前記指定された位置に対応する前記ボクセルの前記解像度が、前記指定された解像度より低い場合、前記指定された位置に対応するボクセルを分割して、前記指定された解像度のボクセルを追加し、前記指定された位置、及び前記指定された解像度に対応するボクセルに前記属性値を設定する請求項１から請求項４の何れか１項に記載の情報処理装置。
  6. 前記プロセッサは、前記指定された属性の前記属性レイヤーにおいて、前記指定された位置に対応する前記ボクセルが前記指定された解像度より高い解像度のボクセルに分割されている場合、前記高い解像度のボクセルを削除するとともに、前記指定された位置、及び解像度のボクセルに前記属性値を設定する請求項５に記載の情報処理装置。
  7. 前記プロセッサは、属性レイヤーにおける属性値を形状レイヤーの対応する位置に反映して、表示する請求項１から請求項６の何れか１項に記載の情報処理装置。
  8. コンピュータに、
    三次元空間を複数のボクセルで表すボリュームデータであり、
    前記ボリュームデータは、前記ボクセルのうち、対象物の三次元形状を表す特性値を記憶する形状ボクセルからなる形状レイヤーと、前記対象物、又は前記対象物の周囲の属性値を記憶する属性ボクセルからなる属性レイヤーと、から構成され、
    前記属性レイヤーは、各々の属性に対応するレイヤーからなり、
    前記レイヤーは、複数の解像度のボクセルで構成される前記ボリュームデータを取得し、
    指定された前記属性、前記ボクセルの位置、及び前記解像度を受け付け、
    前記ボリュームデータの前記指定された属性に対応する前記属性レイヤーに、前記指定された位置に対応する前記指定された解像度の前記ボクセルが存在しない場合、前記指定された属性に対応する前記属性レイヤーの前記指定された位置に対応する前記指定された解像度の前記ボクセルの属性値を特定し、
    前記複数の解像度のボクセルは、三次元空間を一定間隔に分割された最も低い解像度のボクセル、及び前記ボクセルを再帰的に分割した解像度の高いボクセルであり、
    解像度が高いボクセルの属性値に、解像度が低いボクセルが保持する属性値と、前記解像度が高いボクセルに付与される属性値と、の偏差を設定し、
    前記解像度が低いボクセルが保持する属性値、及び、設定された前記偏差から前記解像度が高いボクセルの属性値を導出する
    ことを実行させるための情報処理プログラム。
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