JPH0654497B2 - Shape shaping method - Google Patents

Shape shaping method

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JPH0654497B2
JPH0654497B2 JP60236873A JP23687385A JPH0654497B2 JP H0654497 B2 JPH0654497 B2 JP H0654497B2 JP 60236873 A JP60236873 A JP 60236873A JP 23687385 A JP23687385 A JP 23687385A JP H0654497 B2 JPH0654497 B2 JP H0654497B2
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deformation
vector
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degree
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章男 大場
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Description

【発明の詳細な説明】 以下の順序で本発明を説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described in the following order.

A産業上の利用分野 B発明の概要 C従来の技術 D発明が解決しようとする問題点 E問題点を解決するための手段(第1図〜第3図、第7
図) F作用(第1図〜第3図、第7図) G実施例(第1図〜第7図) H発明の効果 A産業上の利用分野 本発明は整形形状表示装置に関し、例えば整形手術や、
自動車、電気製品のボデイの設計などをする際に使用し
て好適なものである。
A Industrial Field B Outline of the Invention C Prior Art D Problems to be Solved by the Invention E Means for Solving Problems (FIGS. 1 to 3 and 7)
Fig.) F action (Figs. 1 to 3 and 7) G embodiment (Figs. 1 to 7) H Effect of the invention A Industrial field of application The present invention relates to a shaped display device, for example, shaping Surgery
It is suitable for use when designing bodies for automobiles and electric products.

B発明の概要 本発明は、整形対象の外形形状を作成する整形形状作成
方法において、整形対象の部分的な変形量を、当該整形
対象の変形部分の動き易さを表す自由度制限パラメータ
によつて変形量を修正することにより、整形対象の特徴
に適応した整形形状を作成できるようにしたものであ
る。
B Outline of the Invention In the shaping shape creating method for creating an outer shape of a shaping target, the present invention determines a partial deformation amount of the shaping target by a degree-of-freedom limiting parameter that represents the ease of movement of the deformation portion of the shaping target. Then, by correcting the amount of deformation, it is possible to create a shaped shape adapted to the feature to be shaped.

C従来の技術 例えば整形手術を行う場合、患者の希望は、「鼻を少し
高く」、「目をぱっちり」、「女優の某のように」とい
うように、、曖昧であることが多い。また整形後の顔に
ついては、患者に対して具体的に画像として提示できる
ような手段がないために、医師及び患者は共に整形後の
顔をイメージとして想像するしか方法はなかつた。従つ
て整形後の顔について、医師及び患者間に争いが生ずる
ような結果になることがあつた。
C Conventional Technology For example, when performing plastic surgery, the patient's wishes are often ambiguous, such as "slightly elevated nose", "sightly eyes", "like an actress". Further, since there is no means for specifically presenting the face after shaping to the patient as an image, both the doctor and the patient can only imagine the face after shaping as an image. Therefore, the face after the shaping may result in a dispute between the doctor and the patient.

特に顔ないし体の整形をしようとする場合、表皮部分の
整形形状は、表皮部分が覆つている内部構造体としての
骨との関係によつては、無理な整形をすれば、表皮が引
きつつたり、骨を削らなければならないような結果にな
るおそれがあり、このような結果を整形手術開始前に予
測して、整形後の表皮部分の整形形状をリアルタイムで
目視確認できるような表示装置があれば、整形手術をト
ラブルなく行うことができると考えられる。
Especially when trying to reshape the face or body, the shape of the epidermis should be adjusted according to the relationship with the bone as the internal structure covered by the epidermis. There is a possibility that the result may be that bones must be shaved, and such a result can be predicted before the start of plastic surgery, and there is a display device that can visually confirm the shape of the epidermis after plastic surgery in real time. If so, it is considered that plastic surgery can be performed without trouble.

また自動車や電気製品などにおいて内部構造体の周りを
覆うボデイの形状を設計しようとする場合、当該ボデイ
の形状は、ボデイが固定される内部構造体の構造によつ
て制限を受け、かかる制限を無視してボデイの形状を設
計しようとしても、実用上使用に耐え得るようなボデイ
を設計することは不可能であり、このような結果になる
前に、予め設計された設計形状を目視確認できるような
表示装置があれば、ボデイの外形形状を設計する際に有
効な手段となると考えられる。
In addition, when designing the shape of the body that covers the inner structure in automobiles, electric appliances, etc., the shape of the body is limited by the structure of the inner structure to which the body is fixed. Even if you ignore it and try to design the body shape, it is impossible to design a body that can withstand practical use, and you can visually confirm the predesigned design shape before such a result is obtained. Such a display device is considered to be an effective means when designing the outer shape of the body.

D発明が解決しようとする問題点 本発明は以上の点を考慮してなされたもので、内部構造
体の周りを覆う表皮部分、ボデイ等の表面部分の外形形
状を、内部構造体の制限を考慮して整形表示できるよう
にすることにより、当該表面部分の整形後の形状を具体
的に提示し得るような整形形状表示装置を提供しようと
するものである。
D. Problems to be Solved by the Invention The present invention has been made in consideration of the above points, and limits the outer shape of the surface portion such as the skin portion and the body covering the inner structure to limit the inner structure. An object of the present invention is to provide a shaped shape display device capable of specifically presenting the shape of the surface portion after shaping by making it possible to perform shaped display.

E問題点を解決するための手段 かかる問題点を解決するため本発明においては、整形対
象7を表示する画像を原面SOR上の座標で表し、原面
SOR上の画像に対して、作用点CP を含む所定の
変形領域VCFを指定し、この変形領域VCF内の各点
における相対的な変形率を表すベクトル場関数Fを決
め、変形領域VCFの作用点CP における変形量及
び方向を表す変形ベクトルV を指定し、変形ベクト
ルV 及びベクトル場関数Fを乗算することによつ
て変形領域VCF内の曲面の変形量を表す位置ベクトル
を得、変形量を表す位置ベクトルUを、整形対象
7の各位置部分の動き易さを表す自由度制限パラメータ
、J……Jによつて修正し、修正後の変形量を
表す位置ベクトルによつて変形前の面を表す位置ベクト
ルPi-1 を変形することによつて、原面SOR上の画
像の変形後の曲面を表す位置ベクトルP を得るよう
にする。
E Means for Solving the Problem In order to solve the problem, in the present invention, the image displaying the shaping target 7 is represented by the coordinates on the original surface SOR, and the action point is applied to the image on the original surface SOR. A predetermined deformation area VCF including CP i * is specified, a vector field function F i representing the relative deformation rate at each point in this deformation area VCF is determined, and the deformation amount at the action point CP i * of the deformation area VCF is determined. And a deformation vector V i * representing the direction and multiplying the deformation vector V i * and the vector field function F i to obtain a position vector U * representing the deformation amount of the curved surface in the deformation region VCF, and The position vector U * representing the amount is modified by the degree-of-freedom restriction parameters J 0 , J 1 ... J m representing the ease of movement of each position portion of the shaping target 7, and the position vector representing the modified amount after modification. Strange by Yotsute to deform the position vector P i-1 * representing a front surface, so as to obtain the position vector P i * representative of a curved surface after deformation of the image of the original plane SOR.

F作用 整形対象7を表す画像を原面SOR上に表して、所定の
変形領域VCFを指定し、変形領域VCF内の各点につ
いてベクトル場関数Fと、変形ベクトルV との乗
算値によつて当該変形領域VCF内の曲面の変形量を表
す位置ベクトルUを得る。
F action An image representing the shaping object 7 is displayed on the original surface SOR, a predetermined deformation region VCF is designated, and a multiplication value of the vector field function F i and the deformation vector V i * is set for each point in the deformation region VCF. Thus, the position vector U * representing the deformation amount of the curved surface in the deformation region VCF is obtained.

この位置ベクトルUに対して、整形対象7の表面部分
の特徴を表す自由度制限パラメータJ、J……J
によつて修正すれば、変形量を整形対象の特性に適応し
たように修正することができる。
With respect to this position vector U * , the degree-of-freedom limiting parameters J 0 , J 1 ... J m representing the characteristics of the surface portion of the shaping target 7.
The correction amount can be corrected so as to be adapted to the characteristic of the shaping target.

従つて実用上整形できないような整形形状(内部構造体
例えば骨の内側にまで表面部分例えば顔の表皮部分を削
り落とすような形状)を表示装置3上に表示するような
おそれを有効に回避し得、かくして効率的かつ実情に即
した整形形状を作成することができるような整形形状作
成装置を実現し得る。
Therefore, it is possible to effectively avoid the possibility of displaying on the display device 3 a shaping shape that cannot be shaped practically (a shape that scrapes off the surface portion, for example, the skin portion of the face to the inside of the bone). As a result, it is possible to realize a shaped shape creating apparatus that can efficiently create a shaped shape that matches actual conditions.

G実施例 以下図面について本発明を人間の顔を整形する場合に適
用した実施例を詳述する。
G Example An example in which the present invention is applied to shaping a human face will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図において、1は全体として整形形状作成装置を示
し、曲面演算装置2における処理結果を、例えば陰極線
管(CRT)構成の表示装置3の表示面DSP上に表示
する。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a shaping device as a whole, which displays the processing result in the curved surface computing device 2 on a display surface DSP of a display device 3 having a cathode ray tube (CRT) configuration, for example.

曲面演算装置2は、画像変換装置4及びこれを制御する
画像データ処理制御装置5とを有し、テレビジョンカメ
ラ6によつて整形手術をしようとする患者7の顔を正面
から写したビデオ入力信号VDINを画像変換装置4に入
力する。画像変換装置4はビデオ入力信号VDINをデイ
ジタル信号に変換して2次元平面上に写し出された平面
的な画像データに変換して画像変換装置4内に設けられ
た曲面データメモリ12に格納するようになされてい
る。
The curved surface calculation device 2 includes an image conversion device 4 and an image data processing control device 5 for controlling the image conversion device 4, and a video input of a face of a patient 7 who is going to undergo plastic surgery with a television camera 6 from the front. The signal VD IN is input to the image conversion device 4. The image conversion device 4 converts the video input signal VD IN into a digital signal, converts it into planar image data projected on a two-dimensional plane, and stores it in the curved surface data memory 12 provided in the image conversion device 4. It is done like this.

一方画像データ処理制御装置5には、パラメータ入力手
段としてトラツクボール8、複数のレバー9、マウス1
0が接続され、トラツクボール8によつて変形後の形状
を見る視点を設定し、またレバー9によつて変形領域及
び変形ベクトルに関するパラメータを入力し、さらにマ
ウス10によつて作用点の位置を表示装置3の表示面D
SP上にカーソル14を表示することによつて指定でき
るようになされている。
On the other hand, the image data processing control device 5 includes a track ball 8, a plurality of levers 9 and a mouse 1 as parameter input means.
0 is connected, the viewpoint for viewing the deformed shape is set by the track ball 8, the parameters related to the deformation area and the deformation vector are input by the lever 9, and the position of the action point is set by the mouse 10. Display surface D of display device 3
It can be designated by displaying the cursor 14 on the SP.

これに加えて画像データ処理制御装置5には断層撮影装
置(computer tomogram:CT)から、患者7の顔の頭
骨の立体形状を表す内部構造データINDが供給され
る。
In addition to this, the image data processing control device 5 is supplied with internal structure data IND representing the three-dimensional shape of the skull of the face of the patient 7 from a tomography device (computer tomogram: CT).

画像変換装置4は画像データ処理制御装置5から供給さ
れる変形制御データDEFに基づいて、この変形制御デ
ータDEFが変形を指示していないときには、テレビジ
ョンカメラ6によつて撮像した患者7の顔の正面画像
を、第2図に示すように、xy座標で表される原面SO
Rに張りつけてそのまま表示装置3に表示させるように
なされている。
The image conversion device 4 is based on the deformation control data DEF supplied from the image data processing control device 5, and when the deformation control data DEF does not instruct deformation, the face of the patient 7 imaged by the television camera 6 is taken. As shown in FIG. 2, a front image of the original surface SO is represented by xy coordinates.
It is arranged to be stuck to R and displayed on the display device 3 as it is.

画像データ処理制御装置5は、パラメータ入力手段によ
つて入力されたパラメータに基づいて原面SORの座標
(X,Y)に作用点CP を表す位置ベクトルを
指定し、作用点CP を含む変形領域VCFの範囲に
限つて変形演算を実行する。その演算の結果、第3図に
示すように、表示装置3の表示面DSP上に、任意に決
めた視点位置から変形後の立体曲面を見たと同様の変換
画面SCHを表示することができる。かかる変形領域V
CF内における曲面の変形は次式 P = J(Pi-1 、J、J……J) ……(1) で表される変換式を用いて演算される。
The image data processing control device 5 specifies the position vector representing the action point CP i * at the coordinates (X i , Y i ) of the original surface SOR based on the parameter input by the parameter input means, and the action point CP The deformation operation is executed only within the range of the deformation region VCF including i * . As a result of the calculation, as shown in FIG. 3, on the display surface DSP of the display device 3, it is possible to display a conversion screen SCH similar to that when the deformed three-dimensional curved surface is viewed from an arbitrarily determined viewpoint position. Such deformation area V
The deformation of the curved surface in the CF is calculated by using the conversion equation represented by the following equation: P i * = J * (P i−1 * , J 0 , J 1 ... J m ) ... (1).

(1)式においてP は3次元空間に形成される変形
後の曲面の各点を表す位置ベクトルで、この位置ベクト
ルP は変形前の原面SOR上にある対応する点の位
置ベクトルPi-1 と、当該変形前の位置ベクトルPi-1
からの変形量ベクトルUと、自由度制限パラメータ
、J……Jを変数として決定される自由度制限
関数ベクトルJによつて表される。
In equation (1), P i * is a position vector representing each point on the curved surface formed in the three-dimensional space after deformation, and this position vector P i * is the position of the corresponding point on the original surface SOR before deformation. The vector P i-1 * and the position vector P i-1 before the transformation
It is represented by a deformation amount vector U * from * and a degree-of-freedom limiting function vector J * determined by using the degree-of-freedom limiting parameters J 0 , J 1 ... J m as variables.

ここで変形量ベクトルUは次式 U=V *F(Pi-1 、CPi*) ……(2) で示すように、ベクトル場関数F(Pi-1 、CP
)に対して変形ベクトルV を乗算して得られる位
置ベクトルで表される。変形ベクトルV は、変形処
理前の原面SORにおいて、作用点CP が指定され
たとき、当該作用点CP において原面SORに対し
て与えるべき変形の方向及び大きさをベクトル量で表し
たもので、これにより原面SORの作用点CP は、
変形ベクトルV だけ持ち上げられるような変形を受
けることになる。
Here deformation amount vector U * the following formula U * = V i * * F i (P i-1 *, CP i *) , as shown by ... (2), the vector field function F i (P i-1 * , CP i
It is represented by a position vector obtained by multiplying * ) by the deformation vector V i * . The deformation vector V i * is a vector indicating the direction and magnitude of deformation to be given to the original surface SOR at the point of action CP i * when the point of action CP i * is specified in the original surface SOR before the deformation process. The point of action CP i * of the original surface SOR is
The deformation is such that it can be lifted by the deformation vector V i * .

またベクトル場関数F(Pi-1 、CP )は、作
用点CP を含んで決められる変形領域VCF(その
大きなパラメータを設定入力することにより指定でき
る)の各点Pi-1 に対して、相対的にどの程度の変形
を与えるかを決める相対的な変形率の分布を表してい
る。この相対的な変形率の分布は、変形領域VCFの内
部にのみ値をもち、かつ周辺部に行くと「0になる」、
又は「0に収束する」ようなスカラー量の分布をもつ。
Further, the vector field function F i (P i-1 * , CP i * ) has each point P i of the deformation region VCF (which can be designated by setting and inputting a large parameter thereof) determined by including the action point CP i *. It shows the distribution of relative deformation rate that determines how much deformation is given to -1 * . This relative distribution of the deformation ratio has a value only inside the deformation region VCF, and becomes “0” in the peripheral portion,
Or, it has a distribution of scalar quantities that “converges to 0”.

従つて、変形量ベクトルUは、変形領域VCFの各点
における変形量を表す位置ベクトルでなり、その方向は
変形ベクトルV と平行な方向をもち、かつ大きさは
変形ベクトルV の大きさと、ベクトル場関数F
(Pi-1 、CP )によつて表される相対的な変
形率の分布の乗算値(スカラ量)をもつ、かくして変形
領域VCFの曲面の変形は、作用点CP において変
形ベクトルV の方向及び大きさで生じ、この作用点
CP から周辺部に行くに従つて変形ベクトルV
の方向に、かつベクトル場関数Fの変形率の変化に対
応して変化する大きさで生じる。
Accordance connexion, deformation amount vector U * is made at a position vector indicating the amount of deformation at each point in the deformation region VCF, that direction has a direction parallel to the deformation vector V i *, and the magnitude of deformation vectors V i * And the vector field function F
i (P i-1 * , CP i * ) has a multiplication value (scalar amount) of the distribution of the relative deformation rates expressed by i (P i-1 * , CP i * ) and thus the deformation of the curved surface of the deformation region VCF is the action point CP i *. in a variation vector V i * of the resulting in direction and magnitude, follow connexion deformation vectors V i to go to the periphery of the action point CP i * *
, And with a magnitude that changes in response to changes in the deformation rate of the vector field function F i .

ここで、ベクトル場関数F(Pi-1 、CP )と
して例えばガウス分布関数のように中心点から外側に行
くに従つて対称的に徐々に0に収束するような関数が割
り当てられた場合には、変形量ベクトルUは作用点C
においてベクトルV の方向の最大値をもち、
かつ作用点CP から外周部に行くに従つて変形ベク
トルV の方向をもち、かつ大きさが次第に0に収束
して行くような変形曲面Pi*が得られることになる。
Here, as the vector field function F i (P i-1 * , CP i * ), a function such as a Gaussian distribution function that symmetrically gradually converges to 0 as going outward from the center point is assigned. If the deformation amount vector U * is
Has a maximum value in the direction of the vector V i * at P i * ,
In addition, a deformation surface P i * having a direction of the deformation vector V i * as it goes from the point of action CP i * to the outer periphery and having a size gradually converging to 0 is obtained.

また、(1)式において自由度制限パラメータJ、J
……Jは、曲面上の各点ごとに設定し得るパラメー
タで、例えば3次元空間について、次式 で表されるように、3つのパラメータJ、J、J
を用いて自由度制限関数ベクトルJを決めることがで
きる。
Further, in the equation (1), the degree-of-freedom limiting parameters J 0 , J
1 ... J m is a parameter that can be set for each point on the curved surface. The three parameters J 0 , J 1 , J 2
Can be used to determine the degree-of-freedom function vector J * .

(3)式においてJ及びJは、自由度制限関数ベク
トルJのうち、原面SOR上のx及びy座標に沿う方
向の成分を示すと共に、Jは原面SORと直交する高
さ方向の座標軸zに沿う方向の成分を表している。
In the equation (3), J x and J y represent components of the degree-of-freedom function vector J * in the directions along the x and y coordinates on the original surface SOR, and J z is a height orthogonal to the original surface SOR. The components in the direction along the vertical coordinate axis z are shown.

同様にしてPx(i-1)、Py(i-1)、Pz(i-1)は、変形しよ
うとする曲面上の各点を表す位置ベクトルPi-1
x、y、z軸に沿う方向の成分を表す。また、U、U
、Uは、(1)式の変形量ベクトルUのx、y、
z軸に沿う方向の成分を表す。
Similarly, P x (i-1) , P y (i-1) , and P z (i-1) are x, y of the position vector P i-1 * representing each point on the curved surface to be deformed. , And the component in the direction along the z-axis. Also, U x , U
y and U z are x, y, and x of the deformation amount vector U * in the equation (1).
It represents a component in the direction along the z-axis.

(3)式から明らかなように、自由度制限関数ベクトル
のx方向の成分Jは、次式 J=Px(i-1)+U*J……(4) で表されるように、自由度制限パラメータJをx方向
の変形量Uに乗算した項をもつている。このとき自由
度制限パラメータJは、変形領域VCF内の各点にお
けるx方向への動き難さを例えば数値0〜1によつて表
している。例えば人の顔の場合表面部分のうち、脂肪分
が少ない部分は、多い部分より動き難くなるので、比較
的小さい値に設定される。また骨に接続されている位置
から遠い表面部分は、近い表面部分より動き易いので、
自由度制限パラメータJの値は比較的大きくなる。さ
らに例えば瞳は各人固有の位置にあり、整形手術によつ
て動かすことができるものではないので、瞳部分におけ
る自由度制限パラメータJの値は0になる。
As is clear from the equation (3), the component J x in the x direction of the degree-of-freedom restriction function vector J * is expressed by the following equation J x = P x (i-1) + U x * J 0 (4) As described above, it has a term obtained by multiplying the degree of freedom limiting parameter J 0 by the deformation amount U x in the x direction. At this time, the degree-of-freedom restriction parameter J 0 represents the difficulty of movement in the x direction at each point in the deformation region VCF by, for example, numerical values 0 to 1. For example, in the case of a person's face, a portion with a small amount of fat in the surface portion is more difficult to move than a portion with a large amount of fat, so a relatively small value is set. Also, since the surface part far from the position connected to the bone is easier to move than the near surface part,
The value of the degree-of-freedom limiting parameter J 0 becomes relatively large. Further, for example, since the pupil is located at a position unique to each person and cannot be moved by plastic surgery, the value of the degree-of-freedom limiting parameter J 0 in the pupil portion becomes 0.

このようにして(4)式で表される自由度制限関数ベク
トルJのx成分は、変形しようとする曲面上の、x方
向の位置Px(i-1)の点において、変形量ベクトルU
x方向成分Uに対して自由度制限パラメータJを乗
算した値を加算するいわゆる漸化式で表されることにな
る。
In this way, the x component of the degree-of-freedom limiting function vector J * represented by the equation (4) is the deformation amount vector at the point P x (i-1) in the x direction on the curved surface to be deformed. This is expressed by a so-called recurrence formula in which a value obtained by multiplying the x-direction component U x of U * by the degree-of-freedom limiting parameter J 0 is added.

また(3)式の自由度制限関数ベクトルJのy方向成
分Jは、次式 J=Py(i-1)+U*J……(5) によつて表される。この(5)式は、(4)式について
上述した内容を、y軸方向に適用したと全く同様の内容
を表しており、変形しようとする曲面Pi-1 のy方向
成分Py(i-1)に対して、変形量ベクトルUにy方向の
自由度制限パラメータJを乗算した値を加算する漸化
式で表される。ここで自由度制限パラメータJは、変
形演算をしたとき、y方向への動き易さを値0〜1によ
つて表すものである。
Further, the y-direction component J y of the degree-of-freedom limiting function vector J * in the equation (3) is expressed by the following equation J y = P y (i−1) + U y * J 1 (5). The expression (5) expresses exactly the same content as the above-mentioned content applied to the expression (4) in the y-axis direction, and the y-direction component P y (of the curved surface P i-1 * to be deformed P y ( i-1) is represented by a recurrence formula in which a value obtained by multiplying the deformation amount vector U y by the freedom degree limiting parameter J 1 in the y direction is added. Here, the degree-of-freedom restriction parameter J 1 represents the ease of movement in the y direction by the values 0 to 1 when the deformation calculation is performed.

さらに(3)式の自由度制限関数ベクトルJのz方向
の成分Jは、z方向の自由度制限パラメータJを基
準にして、変形後の曲面の高さPz(i-1)+Uが Pz(i-1)+U>J……(6) のように自由度制限パラメータJより大きい場合に
は、次式 J=Pz(i-1)+U……(7) で表されるように、変形前のz方向の位置から、変形量
ベクトルUのz方向成分を加算した位置に変形させる
ようになされている。
Further, the z-direction component J z of the degree-of-freedom limiting function vector J * in equation (3) is based on the degree-of-freedom limiting parameter J 2 in the z-direction, and the height P z (i-1) of the curved surface after deformation is given. When + U z is larger than the degree-of-freedom parameter J 2 like P z (i-1) + U z > J 2 (6), the following equation J z = P z (i-1) + U z ... As expressed by (7), the position in the z direction before the deformation is changed to a position in which the z direction component of the deformation amount vector U * is added.

これに対して変形演算後の位置Pz(i-1)+Uが Pz(i-1)+U≦J……(8) のように自由度制限パラメータJと等しいか又は小さ
い場合には、自由度制限関数ベクトルJのz成分J
を、 J=J……(9) で表されるように、z方向の最小値Jに固定する。
On the other hand, the position P z (i-1) + U z after the transformation operation is equal to or smaller than the degree-of-freedom parameter J 2 like P z (i-1) + U z ≦ J 2 (8) In this case, the z component J z of the degree of freedom limiting function vector J *
Is fixed to the minimum value J 2 in the z direction as represented by J z = J 2 (9).

ここで自由度制限パラメータJは、断層撮影装置15
から得られた内部構造データINDに基づいて、当該位
置における頭骨の高さ位置(z方向の位置)を表してい
る。従つて(6)式の演算結果が得られた場合には、当
該変形位置における変形操作を、骨の外側で行う条件に
あることを意味している。
Here, the degree-of-freedom restriction parameter J 2 is the tomography apparatus 15
Based on the internal structure data IND obtained from, the height position of the skull at that position (position in the z direction) is represented. Therefore, when the calculation result of the expression (6) is obtained, it means that the deforming operation at the deforming position is under the condition of being performed outside the bone.

これに対して演算結果が(8)式の条件を満足するよう
な値になつたときには、当該変形操作を、骨より低い位
置(換言すれば骨の内側)において行なわなければなら
ないことを意味している。このような条件で整形をしよ
うとすれば、骨を削らなければならないことになり、実
用上整形手術を実施し得ない条件にあると言い得、従つ
てこのような条件下においては、z方向の自由度制限関
数ベクトルJの値を骨の位置Jにより低い位置には
行かないように、制限するようにする。
On the other hand, when the calculation result has a value satisfying the condition of Expression (8), it means that the deforming operation must be performed at a position lower than the bone (in other words, inside the bone). ing. If an attempt is made in such a condition, the bone must be shaved, and it can be said that there is a condition in which a plastic surgery cannot be practically carried out. Therefore, under such a condition, in the z direction. The value of the degree-of-freedom restriction function vector J * of is restricted so as not to go to a lower position in the bone position J 2 .

このようにしてパラメータ入力手段を構成するトラツク
ボール8、レバー9、マウス10を操作することによつ
て、(2)式に基づいて変形量ベクトルUが求めら
れ、このx、y、z方向成分がそれぞれ(3)式に基づ
いて自由度制限パラメータJ、J、Jの条件の下
に変形前の位置ベクトルPx(i-1)、Py(i-1)、Pz(i-1)
と加算されて変形後の位置ベクトルJのx、y、z方
向成分J、J、Jが求められる。かかる変形演算
はパラメータ入力手段が変形操作される度に(3)式に
よつて表される漸化式を演算することによつて、変形前
の位置ベクトルPi-1 に基づいて変形曲面P を表
す位置ベクトルJが繰り返し漸化的に演算されて行
く。
By operating the track ball 8, the lever 9 and the mouse 10 which constitute the parameter input means in this manner, the deformation amount vector U * is obtained based on the equation (2), and the deformation amount vector U * is obtained in the x, y and z directions. The components are position vectors P x (i-1) , P y (i-1) , P z before deformation under the conditions of the degree-of-freedom limiting parameters J 0 , J 1 , J 2 based on the equation (3), respectively. (i-1)
Is added to obtain the x-, y-, and z-direction components J x , J y , and J z of the transformed position vector J * . The deformation calculation is performed by calculating the recurrence formula represented by the formula (3) every time the parameter input means is deformed, so as to calculate the deformation surface based on the position vector P i-1 * before the deformation. The position vector J * representing P i * is repeatedly calculated recursively.

かかる漸化的な演算がN回繰り返された結果、最終的な
変形曲面P を表す位置ベクトルは変形開始前の原面
SORの点P を表す位置ベクトルに対して、N回の
変形演算(i=1〜N)によつて順次得られた変形量の
総和(すなわちトータル変形量)を加算した自由度制限
関数ベクトルJとして求められる。
As a result of repeating this recurrence operation N times, the position vector representing the final deformed surface P N * is N times the position vector representing the point P 0 * of the original surface SOR before the start of deformation. It is obtained as a degree-of-freedom limiting function vector J * obtained by adding the sum total of the deformation amounts (that is, the total deformation amount) sequentially obtained by the deformation calculation (i = 1 to N).

そこでオペレータはテレビジヨンカメラ6によつて表示
装置3の表示画面DSP上に原面SORとして表示され
た患者の顔を見ながら、整形したい部分を作用点CP
及びこれを囲む変形領域VCFを指定すると共に、変
形ベクトルV を指定することによつて、変形前の曲
面Pi-1 から変形させたい部分及びその変形態様をオ
ペレータの判断に基づいて任意に指定できる。
Then, the operator looks at the patient's face displayed as the original surface SOR on the display screen DSP of the display device 3 by the television camera 6, and the portion to be shaped is applied to the action point CP i.
By designating * and the deformation region VCF surrounding it, and designating the deformation vector V i * , the portion to be deformed from the pre-deformation curved surface P i-1 * and its deformation mode are determined based on the operator's judgment. Can be specified arbitrarily.

そして、ベクトル場関数F及び変形ベクトルV
決めるパラメータを指定し直すことによつて、変形領域
VCFの大きさ、変形曲面の変形率分布、変形の方向
を、同様にオペレータの判断に基づいて任意に設定し直
すことができることになる。
Then, by re-specifying the parameters that determine the vector field function F i and the deformation vector V i * , the size of the deformation region VCF, the deformation rate distribution of the deformation curved surface, and the deformation direction can be similarly determined by the operator. It will be possible to reconfigure based on this.

このようにしてオペレータは、1回の変形操作を実行す
るごとに、変形前の曲面に対して所望の位置に、所望の
方向に、所望の大きさをもつ変形を加えるような操作を
漸化的に積み重ねることができる。かくするにつき
(3)式について上述したように、顔の内部構造となる
骨の形状に基づいて、表皮部分の動き易さの条件や、整
形が不可能な範囲への制限の条件を満足させながら、実
際に手術が可能な実効的な曲面の作成操作を行なうこと
ができる。
In this way, the operator recursively performs an operation of applying a deformation having a desired size in a desired position, in a desired position, with respect to the curved surface before the deformation every time the deformation operation is executed once. Can be stacked as desired. As described above, as described above with respect to the expression (3), based on the shape of the bone as the internal structure of the face, the condition of the ease of movement of the epidermis and the condition of the restriction to the range in which shaping is impossible are satisfied. However, it is possible to carry out an operation of creating an effective curved surface that allows actual surgery.

第1図の整形形状作成装置1の曲面演算装置2は、
(1)式〜(9)式について上述した曲面作成方法によ
つて原面SOR上の各点の座標位置を、3次元空間の点
を表す位置ベクトルP に変換させるような変形制御
データDEFを画像データ処理制御装置5において発生
し、この変形制御データDEFによつて画像変換装置4
を変換制御する。これにより画像変換装置4は、変形制
御データDEFによつて表される自由曲面上に、テレビ
ジヨンカメラ6によつて入力されたビデオ入力信号VD
INを張り付ける(これをマツピングと呼ぶ)ような画像
変換処理を実行する。
The curved surface calculation device 2 of the shaping shape creation device 1 of FIG.
Deformation control data for converting the coordinate position of each point on the original surface SOR into the position vector P i * representing the point in the three-dimensional space by the curved surface creating method described above with respect to the expressions (1) to (9). DEF is generated in the image data processing control device 5, and the image conversion device 4 is generated by the transformation control data DEF.
Control conversion. As a result, the image conversion device 4 causes the video input signal VD input by the television camera 6 on the free-form surface represented by the deformation control data DEF.
Perform image conversion processing such as pasting IN (this is called mapping).

ここで画像変換装置4としては、特開昭58-19975号公報
に開示のものを適用し得、次の手段で、入力ビデオ信号
VDINを自由曲面上にマツピング処理する。
Here, as the image conversion apparatus 4, the one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 58-19975 can be applied, and the input video signal VD IN is mapped on the free curved surface by the following means.

すなわち先ず入力ビデオ信号VDINが表されるxy座標
上の原面SORを必要に応じた大きさの領域に分割し、
各分割領域の代表点について変形制御データDEFに基
づく変形演算を実行することによつて、自由曲面上に座
標変換する。
That is, first, the original surface SOR on the xy coordinates where the input video signal VD IN is represented is divided into regions of a size as necessary,
By performing a transformation operation based on the transformation control data DEF on the representative points of each divided area, the coordinates are transformed on the free-form surface.

かくして、変形制御データDEFに対応する自由曲面上
に代表点による変換画像が形成されるが、画像変換装置
4は続いて当該変換後の各代表点を中心として、周囲に
ある4つの代表点から、当該中心の代表点を含む所定の
大きさの平行四辺形領域を形成し、この平行四辺形領域
内に含まれる各画素に対して、当該中心の代表点がもつ
ている画像情報に基づいて補間演算を実行する。この補
間演算は、平行四辺形内における各画素の位置に応じて
例えば線形演算を実行することにより求められる。
Thus, the converted image based on the representative points is formed on the free-form surface corresponding to the deformation control data DEF, but the image conversion device 4 continues from the four representative points around the center of each converted representative point. , Forming a parallelogram area of a predetermined size including the representative point of the center, based on the image information of the representative point of the center for each pixel included in the parallelogram area Perform interpolation calculation. This interpolation calculation is obtained by executing, for example, a linear calculation according to the position of each pixel in the parallelogram.

このようにしてビデオ入力信号VDINを表してなる原面
の画像データを、代表点によつて画像変換処理すると共
に、変換後の代表点に基づいて補間演算処理することに
よつて、変換画像に変換するようにしたことにより、画
像変換装置4の変換換処理は実用上リアルタイムでなし
得る。
In this way, the original image data representing the video input signal VD IN is subjected to image conversion processing using the representative points, and interpolation calculation processing is performed based on the converted representative points to obtain the converted image. By doing so, the conversion conversion process of the image conversion device 4 can be performed in real time in practical use.

かくして変形制御データDEFを、パラメータ入力手段
によつて繰り返し変更することによつて、自由曲面を繰
り返し変形操作すれば、画像変換装置4はこれをリアル
タイムで演算して表示装置3の表示画面上にその都度変
形後の自由曲面上に原面SORに表されている画像を張
り付けた内容をもつ変形後の画像を、その都度表示する
ことができ、かくしてインターラクテイブに画像の変形
操作をなし得ることになる。
Thus, if the free-form surface is repeatedly deformed by repeatedly changing the deformation control data DEF by the parameter input means, the image conversion device 4 calculates it in real time and displays it on the display screen of the display device 3. It is possible to display the transformed image each time, which has the content in which the image represented by the original surface SOR is pasted on the transformed free-form surface, and thus it is possible to interactively transform the image. It will be.

この実施例の場合画像データ処理制御装置5は、ベクト
ル場関数V としてガウス分布関数を用いると共に、
変形領域VCFとして円又は楕円形状の領域を指定し得
るようになされている。
In the case of this embodiment, the image data processing control device 5 uses a Gaussian distribution function as the vector field function V i * , and
A circular or elliptical area can be designated as the deformation area VCF.

このときベクトル場関数Fは次式 で表されるように、xy平面上の作用点CP
(X、Y)を中心として、x方向及びy方向の
半径がα及びβの楕円(α≠β)又は円(α
=β)について、第4図に示すように、x方向及びy
方向にガウス分布関数を呈するようになる(第4図の場
合はx方向のみについて示す)。
At this time, the vector field function F i is As represented by, the action point CP on the xy plane
An ellipse (α i ≠ β i ) or a circle (α i ) whose radii in the x and y directions are α i and β i centered on i * (X i , Y i ).
= Β i ), as shown in FIG.
A Gaussian distribution function is exhibited in the direction (in the case of FIG. 4, only the x direction is shown).

従つて変形量ベクトルUは、次式 で表されることになる。Therefore, the deformation vector U * is Will be represented by

このようにするとき、オペレータは、ベクトル場関数F
について、作用点CP のパラメータを座標
(X、Y)に設定し、また変形領域VCFのパラメ
ータとしてx方向及びy方向の半径α及びβを設定
すると共に、変形ベクトルV のパラメータを設定す
る。かくしてオペレータは、作用点CP (X、Y
)を中心として、半径α及びβの円又は楕円の変
形領域VCFについて、作用点CP (X、Y
に立てられた変形ベクトルV の方向に、変形ベクト
ルV を中心にして周辺部に行くに従つてガウス分布
曲線を描くように変形率がなめらかに0に収束して行く
ような変形曲面を得ることができる。
In doing so, the operator is the vector field function F
For i , the parameter of the action point CP i * is set to the coordinates (X i , Y i ), and the radius α i and β i in the x direction and the y direction are set as the parameters of the deformation region VCF, and the deformation vector V is set. Set the i * parameter. Thus, the operator can apply the action point CP i * (X i , Y
i ) as a center, with respect to a circular or elliptical deformation region VCF having radii α i and β i , the action points CP i * (X i , Y i )
Deformation such that the deformation rate smoothly converges to 0 so that a Gaussian distribution curve is drawn along the periphery of the deformation vector V i * in the direction of the deformation vector V i * set at A curved surface can be obtained.

かくして変形前の曲面Pi-1 のうち、原面SOR上の
作用点CP を中心とした局所的な領域VCFについ
て、変形ベクトルV の方向にガウス分布関数で示さ
れるようななめらかな自由曲面を呈するような変形曲面
を得ることができる。かくして人の顔面と同様に
柔らかさをもつた顔の画像を表してなる顔画像を作成す
ることができる。
Thus, of the curved surface P i-1 * before deformation, a local region VCF centered on the action point CP i * on the original surface SOR is represented by a Gaussian distribution function in the direction of the deformation vector V i *. It is possible to obtain a deformed surface P i * that exhibits a smooth free-form surface. In this way, it is possible to create a face image that represents an image of a face that is as soft as a human face.

実際上オペレータは、パラメータ入力手段のうちマウス
10を用いて、原面SORが表されているxy平面上の
作用点CP を設定するためのパラメータX、Y
を入力し、これにより、(10)式及び(11)式にお
いて作用点CP の座標(X、Y)を指定する。
このとき作用点CP は、表示装置3の表示画面上に
映し出されたカーソル14によつて表示される。
In practice, the operator uses the mouse 10 of the parameter input means to set the parameters X i and Y i for setting the action point CP i * on the xy plane where the original surface SOR is represented.
And the coordinates (X i , Y i ) of the action point CP i * are specified in the expressions (10) and (11).
At this time, the action point CP i * is displayed by the cursor 14 displayed on the display screen of the display device 3.

またオペレータはレバー9を用いて変形領域VCFの大
きさを決めるためのパラメータα及びβを設定する
と共に、変形ベクトルV の方向及び高さについての
パラメータを設定する。
Further, the operator uses the lever 9 to set the parameters α i and β i for determining the size of the deformation region VCF, and also the parameters for the direction and height of the deformation vector V i * .

さらにオペレータはトラツクボール8を用いて、曲面に
対する視点位置を設定、かくして表示装置3上に表示す
る立体曲面の向きを必要に応じて任意に変更できる。
Further, the operator can use the track ball 8 to set the viewpoint position with respect to the curved surface, and thus arbitrarily change the orientation of the three-dimensional curved surface displayed on the display device 3.

このようなオペレータの入力操作に対して、曲面演算装
置2は第5図に示す処理手順を実行することによつて、
ビデオ入力信号VDINの画像変換処理を実行する。
In response to such an operator's input operation, the curved surface computing device 2 executes the processing procedure shown in FIG.
Image conversion processing of the video input signal VD IN is executed.

すなわち画像データ処理制御装置5に設けられている中
央処理ユニツト(CPU)は、ステツプSP1において
当該処理手順をスタートした後、ステツプSP2におい
て原面SORを表す位置ベクトルP を、曲面演算装
置2に設けられている曲面データメモリ12(第6図
(A))に設定する。ここで曲面データメモリ12に入
力される画像データは、テレビジヨンカメラ6によつて
撮像された患者の顔の正面画像を表す。
That is, the central processing unit (CPU) provided in the image data processing control device 5 starts the processing procedure in step SP1 and then, in step SP2, sets the position vector P 0 * representing the original surface SOR to the curved surface calculation device 2 It is set in the curved surface data memory 12 (FIG. 6 (A)) provided in. Here, the image data input to the curved surface data memory 12 represents a front image of the patient's face taken by the television camera 6.

続いてCPUは、次のステツプSP3に移つて、オペレ
ータによつてレバー9及びマウス10を用いて設定され
たパラメータα、β、X、Y、V を入力す
る。
Subsequently, the CPU proceeds to the next step SP3 to input the parameters α i , β i , X i , Y i and V i * set by the operator using the lever 9 and the mouse 10.

画像データ処理制御装置5のCPUは、次のステツプS
P4においてオペレータによつてトラツクボール8から
入力される視点位置データを取り込んだ後、ステツプS
P5に移る。このステツプSP5は、(3)式において
上述した演算を実行する。ここで変形前の位置ベクトル
i-1 (x、y)は曲面データメモリ12に設定され
ているものを用い、また各パラメータα、β
、Y、V はステツプSP3において設定され
たものを用いる。
The CPU of the image data processing control device 5 executes the next step S
At P4, after the viewpoint position data input from the track ball 8 by the operator is fetched, step S
Move to P5. This step SP5 executes the calculation described above in the equation (3). Here, the position vector P i-1 * (x, y) before transformation uses the one set in the curved surface data memory 12, and each parameter α i , β i ,
As X i , Y i , and V i * , those set in step SP3 are used.

これに加えて自由度制限パラメータJ、J、J
は、自由度制限パラメータメモリ13に予め格納され
たデータを用いる。ここで自由度制限パラメータメモリ
13へのデータの格納は、予め断層撮影装置15から得
られる内部構造データINDに基づいて、画像データ処
理制御装置5において、患者の正面画像の各座標位置に
おけるx、y、z方向の自由度制限パラメータJ、J
、Jを演算により求めて自由度制限パラメータメモ
リ13に格納しておくようにする。
In addition to this, the degree-of-freedom limiting parameters J 0 , J 1 , J
2 uses data stored in advance in the degree-of-freedom limiting parameter memory 13. Here, the storage of data in the degree-of-freedom limiting parameter memory 13 is based on the internal structure data IND obtained from the tomography apparatus 15 in advance in the image data processing control device 5 at x at each coordinate position of the front image of the patient. Degree of freedom limit parameters J 0 , J in the y and z directions
1 and J 2 are calculated and stored in the degree-of-freedom parameter memory 13.

続いて画像データ処理制御装置5のCPUは、ステツプ
SP6において、ステツプSP5で演算された変形後の
位置ベクトルP によつて表される曲面を画像変換装
置4において形成させて表示装置3に表示させる。
Subsequently, in step SP6, the CPU of the image data processing control device 5 causes the image conversion device 4 to form a curved surface represented by the modified position vector P i * calculated in step SP5, and causes the display device 3 to perform the formation. Display it.

この状態において、画像データ処理制御装置5のCPU
は曲面P の表示を継続させることにより、次のステ
ツプSP7においてオペレータが表示装置3の表示を見
ながら変形の程度がオペレータの要求に適応したもので
あるか否かを確認させる。その後画像データ処理制御装
置5のCPUは、次のステツプSP8に移つてオペレー
タが確認信号を入力したか否かの判断をする。
In this state, the CPU of the image data processing control device 5
By continuing to display the curved surface P i * , at the next step SP7, the operator confirms whether or not the degree of deformation is adapted to the operator's request while observing the display on the display device 3. After that, the CPU of the image data processing control device 5 moves to the next step SP8 and determines whether or not the operator inputs the confirmation signal.

ここで否定結果が得られると、画像データ処理制御装置
5のCPUは、上述のステツプSP3に戻つて新たなパ
ラメータの設定を待ち受ける状態に戻る。
If a negative result is obtained here, the CPU of the image data processing control device 5 returns to the above-mentioned step SP3 and returns to the state of waiting for the setting of new parameters.

このときオペレータは、ステツプSP3、SP4におい
て、新たなパラメータの設定をし直すことにより、ステ
ツプSP5、SP6において変形演算式の演算をし直し
た後、その演算結果に基づく画像を表示装置3に表示さ
せ、ステツプSP8において再度オペレータに対して変
形が要求通りであるか否かの判断をさせる。
At this time, the operator resets the new parameters in steps SP3 and SP4, recalculates the modified arithmetic expression in steps SP5 and SP6, and then displays an image based on the calculation result on the display device 3. Then, in step SP8, the operator is again made to judge whether or not the deformation is as requested.

かくして画像データ処理制御装置5のCPUは、ステツ
プSP3−SP4−SP5−SP6−SP7−SP8−
SP3のループLOOP1によつて、オペレータが自分
の要求に合う変形ができるまで繰り返し作用点CP
の位置、変形領域VCFの大きさ、変形ベクトルV
の方向及び高さを設定し直すことができる。
In this way, the CPU of the image data processing control device 5 executes the steps SP3-SP4-SP5-SP6-SP7-SP8-.
By the loop LOOP1 of SP3, the point of action CP i * is repeatedly applied until the operator can make a deformation that meets his or her demand .
Position, the size of the deformation region VCF, the deformation vector V i *
The direction and height of can be reset.

やがてオペレータが自分の設定操作に満足して設定終了
信号を画像データ処理制御装置5に入力すると、そのC
PUは、次のステツプSP9に移つて設定されたデータ
α、β、X、Y、V を画像データ処理制御
装置5内に設けられたコマンドリストメモリ(第6図
(B))11の第1回目の設定操作に対応するパラメー
タメモリエリアN=1に格納した後、ステツプSP10
に移つて操作回数iに+1加算をした後(i=2にな
る)、ステツプSP11に戻る。
Eventually, when the operator is satisfied with his / her setting operation and inputs a setting end signal to the image data processing control device 5, the C
The PU moves to the next step SP9 and sets the data α i , β i , X i , Y i , and V i * set in the command list memory (see FIG. 6 (B )) 11 is stored in the parameter memory area N = 1 corresponding to the first setting operation, and then step SP10
Then, the number of operations i is incremented by 1 (i = 2), and the process returns to step SP11.

このステツプSP11は、オペレータが変形操作を終了
したか否かを確認するステツプで、オペレータからの操
作終了指令が入力されていないとき、画像データ処理制
御装置5のCPUは、ステツプSP11において否定結
果を得ることにより、ループLOOP2を通つて上述の
ステツプSP3に戻つて、オペレータによる第2回目の
変形操作(N=2)を待ち受ける状態になる。
This step SP11 is a step for confirming whether or not the operator has finished the deformation operation. When the operation end command is not input from the operator, the CPU of the image data processing control device 5 gives a negative result in step SP11. As a result, the loop LOOP2 is passed to return to the above-described step SP3, and the operator waits for the second deformation operation (N = 2) by the operator.

この状態において、オペレータは新たな意図の下に第1
回目の画面の変形操作によつて作成した曲面に対して、
第2回目の曲面の変形操作をし得る。かくして第1回目
の変形操作によつて変形した作用点CP とは異なる
作用点CP について、オペレータは再度、自分の要
求に合う変形操作を実行し得る。
In this state, the operator can
For the curved surface created by the second screen deformation operation,
The second curved surface deformation operation can be performed. Thus, with respect to the point of action CP 2 * different from the point of action CP 1 * deformed by the first deformation operation, the operator can again execute the deformation operation that meets his request.

この第2回目の変形操作において、画像データ処理制御
装置5は、ステツプSP3において取り込まれたパラメ
ータデータに基づいて、ステツプSP4において設定さ
れた視点位置から見た変形画像をステツプSP5におい
て演算し、ステツプSP6において表示装置3上に表示
した後、ステツプSP9において入力されたパラメータ
データをコマンドリストメモリ11に格納する一連の変
形操作を実行する。
In the second modification operation, the image data processing control device 5 calculates, in step SP5, a modified image viewed from the viewpoint position set in step SP4 based on the parameter data fetched in step SP3, and proceeds to step SP5. After being displayed on the display device 3 at SP6, a series of transformation operations for storing the parameter data input at step SP9 in the command list memory 11 are executed.

以下同様にして画像データ処理制御装置5のCPUは、
オペレータが新たな変形操作をするごとに上述の変形処
理及びその処理結果の表示装置3への表示を実行した
後、パラメータデータをコマンドリストメモリ11に格
納する操作を繰り返す。
Similarly, the CPU of the image data processing control device 5
Each time the operator performs a new deformation operation, the above deformation processing and the display of the processing result on the display device 3 are executed, and then the operation of storing the parameter data in the command list memory 11 is repeated.

やがてオペレータが全ての変形処理を終了すると、画像
データ処理制御装置5はこれに応じてステツプSP11
において肯定結果を得ることによつてステツプSP12
に移つて当該プログラムを終了する。
When the operator finishes all the deformation processes, the image data processing control device 5 responds accordingly to step SP11.
To obtain a positive result in step SP12
Then, the program ends.

従つて第1図の構成の整形形状表示装置1によれば、医
師は患者の顔を表示装置3に表示させながら、整形手術
をすべき部分を必要に応じて変形領域VCFとして特定
して、手術しようとする変形量に相当する変形量ベクト
ルUを表すパラメータをパラメータ入力手段によつて
入力することにより、変形後の画像(すなわち整形後の
顔)を表示装置3上に表示させることができ、かくして
表示装置3に表示された整形後の顔を患者に見せながら
整形手術の内容を相談しながら決めることができる。
Therefore, according to the orthopedic shape display device 1 having the configuration shown in FIG. 1, while displaying the face of the patient on the display device 3, the doctor specifies the portion to be subjected to orthopedic surgery as the deformation region VCF as necessary, By inputting the parameter representing the deformation amount vector U * corresponding to the deformation amount to be operated by the parameter input means, the deformed image (that is, the face after shaping) can be displayed on the display device 3. Therefore, it is possible to make a decision while consulting the contents of the plastic surgery while showing the patient the face after the plastic surgery displayed on the display device 3.

かくするにつき、画像データ処理制御装置5において実
行される変形演算処理は、自由度制限パラメータJ
、Jを含んだ変換式に基づいて実行されることに
より、人間の顔の特性として、表皮部分に対して内部構
造を構成する骨との関係で、顔の表面部分の動き易さに
制限があること、及びこれより深い位置に整形手術を施
すことができないことなどの条件を加味した実用上有効
な整形画像を作成することができる。
Thus, the deformation calculation process executed in the image data processing control device 5 is performed by the freedom degree limiting parameter J 0 ,
By being executed on the basis of a conversion formula including J 1 and J 2 , the easiness of movement of the surface portion of the face as a characteristic of the human face, in relation to the bone forming the internal structure with respect to the epidermis portion. It is possible to create a practically effective orthopedic image in which conditions such as that there is a limit to the above and that the orthopedic surgery cannot be performed at a position deeper than this are effective.

なお上述の実施例においては、ベクトル場関数Fとし
てガウス分布関数を用いた場合について述べたが、ベク
トル場関数Fはこれに限らず種々のものを適用し得
る。
Incidentally, in the aforementioned embodiment, it has dealt with the case of using a Gaussian distribution function as a vector field function F i, may apply various ones not limited to this vector field function F i.

また上述の実施例においては、本発明を人の顔を整形す
る際の整形後の画像を得る場合に適用した実施例を述べ
たが、これに限らず体を整形する場合にも同様にして本
発明を適用し得る。
Further, in the above-described embodiment, the embodiment was described in which the present invention was applied to the case of obtaining a post-shaping image when shaping a human face, but the present invention is not limited to this and the same applies to the case of shaping a body. The present invention can be applied.

さらに本発明は人の顔又は人体の整形に限らず、第7図
に示すように、例えば自動車や電気製品の外装部材(こ
れをボデイと呼ぶ)を設計する場合にも有効に適用し得
る。
Furthermore, the present invention is not limited to the shaping of a human face or human body, but can be effectively applied to the case of designing an exterior member (which is called a body) of an automobile or an electric product as shown in FIG.

自動車や電気製品においては、第7図に示すように、例
えば台車でなる内部構造体21の周囲を覆うようにボデ
イ22を設けることにより、外観形状の特徴を出すよう
な工夫がされている。実際上ボデイ22はその一部22
A及び22Bにおいて内部構造体21に固定されてお
り、その固定部22A及び22B間の中間部分22Cを
内部構造体21から浮かせた状態に維持することによ
り、当該中間部分22Cの外形形状を必要に応じて変形
することによつて外観上の特徴を作り出すことができ
る。
In automobiles and electric appliances, as shown in FIG. 7, a body 22 is provided so as to cover the inner structure 21 formed of, for example, a dolly, so that a feature of the external shape is provided. Actually, body 22 is part 22
It is fixed to the internal structure 21 at A and 22B, and by maintaining the intermediate portion 22C between the fixing portions 22A and 22B in a state of being floated from the internal structure 21, the outer shape of the intermediate portion 22C is required. Appearance characteristics can be created by deforming accordingly.

ところがかかる中間部分22Cは、円線Xで示すよう
に、固定部22Aに近いほど動き易さの自由度が小さく
なり、固定部22A及び22Bから離れるに従つて動き
易さの自由度が大きくなる。
However, as shown by the circle X, the intermediate portion 22C has a smaller degree of freedom of movement as it gets closer to the fixed portion 22A, and has a greater degree of freedom of movement as it moves away from the fixed portions 22A and 22B. .

なお、第7図において円線Xはその半径によつて変形し
得る許容範囲を表しており、これにより半径が大きけれ
ば大きいほど自由度があることを表すものとする。
It should be noted that in FIG. 7, the circle line X represents an allowable range in which it can be deformed depending on its radius, and thus, the larger the radius is, the more freedom there is.

従つて第1図の整形形状表示装置1を用いて第7図に示
すような自動車、電気製品などのボデイを設計しようと
する場合、第1図の断層撮影装置15から得られる内部
構造データINDに代えて、内部構造体21についての
内部構造データINDを入力するようにし、これにより
円線Xで表されるような動き易さのデータに基づいて自
由度制限パラメータJ、J、Jを作成するように
すれば、実用上内部構造体21の構造に適合する範囲で
ボデイ22の形状を設計することができる。
Therefore, when designing a body such as an automobile or an electric product as shown in FIG. 7 by using the shaping display device 1 of FIG. 1, the internal structure data IND obtained from the tomography device 15 of FIG. Instead of inputting the internal structure data IND for the internal structure 21, the degree-of-freedom parameters J 0 , J 1 , J are calculated based on the data of the ease of movement represented by the circle X. if to create a 2, it is possible to design the shape of the body 22 in a range compatible with the structure of the practical internal structure 21.

例えば第7図の場合、ボデイ22の中間部分22Cのう
ち、固定部22A及び22Bから遠い部分の円線Xの半
径はかなり大きいが、この部分には内部構造体21の突
起部分21Aが突出しているから、これに当接するよう
な形状にボデイ22を変形することは実用上有効ではな
い。この点について第1図の画像データ処理制御装置5
は、自由度制限パラメータメモリ13に格納された自由
度制限パラメータJ、J、Jを用いて変形演算を
実行することにより、当該内部構造体との関係において
受ける制限を加味してボデイの変形演算を実行できるこ
とにより、実用上有効かつ効率的な変形処理ができるこ
とになる。
For example, in the case of FIG. 7, the radius of the circle X in the portion of the intermediate portion 22C of the body 22 far from the fixing portions 22A and 22B is quite large, but the protruding portion 21A of the internal structure 21 projects into this portion. Therefore, it is not practically effective to deform the body 22 into a shape that abuts against it. Regarding this point, the image data processing control device 5 of FIG.
Executes a transformation operation using the degree-of-freedom limiting parameters J 0 , J 1 , and J 2 stored in the degree-of-freedom limiting parameter memory 13 to add the limitation imposed in relation to the internal structure to the body. By being able to execute the transformation operation of, the transformation processing that is practically effective and efficient can be performed.

H発明の効果 以上のように本発明によれば、パラメータ入力手段によ
つてパラメータを設定入力するだけの簡易の操作によつ
て、整形後の形状を表示可視することができるが、かく
するにつき特に本発明によれば、自由度制限パラメータ
、J、Jを含んで変形演算を実行するようにし
たことにより、有効な整形形状を作成し得る整形形状表
示装置を容易に得ることができる。
H As described above, according to the present invention, the shape after shaping can be displayed and visualized by a simple operation of setting and inputting parameters by the parameter input means. In particular, according to the present invention, since the deformation calculation is executed by including the degree-of-freedom limiting parameters J 0 , J 1 , and J 2 , it is possible to easily obtain a shaped shape display device capable of creating an effective shaped shape. You can

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明による整形形状表示装置の一実施例を示
すブロック図、第2図はその原面SORの説明に供する
略線図、第3図は表示装置3上の表示を示す略線図、第
4図は画像データ処理制御装置5における演算に用いら
れるベクトル場関数Fの説明に供する略線図、第5図
は画像データ処理制御装置5の曲面変形処理手順を示す
フローチヤート、第6図は曲面演算装置2に設けられて
いるメモリを示す略線図、第7図は本発明の他の実施例
を示す略線図である。 1……整形形状作成装置、2……曲面演算装置、3……
表示装置、4……画像変換装置、5……画像データ処理
制御装置、6……テレビジヨンカメラ、7……患者の頭
部、8……トラツクボール、9……レバー、10……マ
ウス、15……断層撮影装置、21……内部構造体、2
2……ボデイ。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a shaped display device according to the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram used for explaining the original surface SOR, and FIG. 3 is a schematic line showing a display on the display device 3. 4 and 5 are schematic diagrams for explaining the vector field function F i used for the calculation in the image data processing control device 5, and FIG. 5 is a flow chart showing the curved surface deformation processing procedure of the image data processing control device 5. FIG. 6 is a schematic diagram showing a memory provided in the curved surface calculation device 2, and FIG. 7 is a schematic diagram showing another embodiment of the present invention. 1 ... Shaping shape creation device, 2 ... curved surface calculation device, 3 ...
Display device, 4 ... Image conversion device, 5 ... Image data processing control device, 6 ... Television camera, 7 ... Patient's head, 8 ... Track ball, 9 ... Lever, 10 ... Mouse, 15 ... tomography device, 21 ... internal structure, 2
2 ... Body.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】整形対象を表示する画像を原面上の座標で
表し、 上記原面上の画像に対して、作用点を含む所定の変形領
域を指定し、上記変形領域内の各点における相対的な変
形率を表すベクトル場関数Fを決め、 上記変形領域の上記作用点における変形量及び方向を表
す変形ベクトルV を指定し、 上記変形ベクトルV 及び上記ベクトル場関数F
乗算することによつて上記変形領域内の曲面の変形量を
表す位置ベクトルUを得、 上記変形量を表す位置ベクトルUを、上記整形対象の
各位置部分の動き易さを表す自由度制限パラメータによ
つて修正し、 当該修正後の変形量を表す位置ベクトルによつて変形前
の面を表す位置ベクトルPi-1 を変形することによつ
て、上記原面上の画像の変形後の曲面を表す位置ベクト
ルP を得る。 ことを特徴とする整形形状作成方法。
1. An image displaying a shaping object is represented by coordinates on an original surface, a predetermined deformation area including an action point is designated for the image on the original surface, and each point in the deformation area is designated. A vector field function F i representing a relative deformation rate is determined, a deformation vector V i * representing a deformation amount and a direction at the action point of the deformation region is specified, and the deformation vector V i * and the vector field function F i are specified. i give the position vector U * representing the amount of deformation of the curved surface of O connexion the deformation area to multiplying the position vector U * representing the deformation amount represents the ease of movement of the located portion of the shaping object The image on the original surface is modified by modifying the position vector P i-1 * representing the surface before modification by the position vector representing the modified amount after modification by the degree of freedom restriction parameter. Position vector representing the curved surface after deformation of Get Le P i *. A method for creating a shaped shape characterized by the above.
【請求項2】上記自由度制限パラメータは上記変形ベク
トルV と直交するx及びy方向への動き易さを表す
第1及び第2のパラメータJ及びJを有し、上記変
形量を表す位置ベクトルUのx及びy方向成分U
びUにそれぞれ上記パラメータJ及びJを乗算し
て上記修正後の変形量のx及びy方向成分を得るように
してなる特許請求の範囲第1項に記載の整形形状作成方
法。
2. The degree-of-freedom limiting parameter has first and second parameters J 0 and J 1 which represent the ease of movement in the x and y directions orthogonal to the deformation vector V i * , and the deformation amount. Claim : 1. The x- and y-direction components U x and U y of the position vector U * representing the above are multiplied by the parameters J 0 and J 1 , respectively, to obtain the x- and y-direction components of the modified deformation amount. The method for creating a shaped shape according to the first item of the range.
【請求項3】上記自由度制限パラメータは上記整形対象
の内部構造体の位置を表す第3のパラメータJを有
し、上記変形量を表す位置ベクトルUによつて上記変
形前の面を表す位置ベクトルPi-1 を変形したとき、
当該変形後のz方向の位置が上記第3のパラメータJ
より小さい値であれば、上記変形後の曲面を表す位置ベ
クトルP のz方向成分を所定値に固定するようにし
てなる特許請求の範囲第1項に記載の整形形状作成方
法。
3. The degree-of-freedom limiting parameter has a third parameter J 2 representing the position of the internal structure to be shaped, and a position vector U * representing the amount of deformation determines the surface before deformation. When the represented position vector P i-1 * is transformed,
The position in the z direction after the deformation is the third parameter J 2
The shaped shape creating method according to claim 1, wherein if the value is smaller, the z-direction component of the position vector P i * representing the deformed curved surface is fixed to a predetermined value.
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