JPH07182542A - ３次元画像生成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シーンと部品のデータを容易に管理でき、種
類を頻繁に変更する物体とシーンの、３次元データと２
次的データを容易に管理可能とする。 【構成】 物体の３次元形状データの作成と、物体にテ
クスチャを設定する物体データ編集部101と、物体デー
タ編集部101で作成された物体を配置して、視点位置や
光源データを設定するシーンデータ編集部102と、作成
された形状データ等のデータに基づいて３次元画像を生
成する画像生成部103と、物体データ編集部101で作成さ
れた３次元形状データ等のデータと、物体の名前等の２
次的データを管理する定型物体データ管理部104と、シ
ーンデータ編集部102で作成されたシーンに配置されて
いる物体と位置データ等のデータと、シーンの名前等の
２次的データを管理する定型シーンデータ管理部105と
を備えた構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は建築物や工業製品などの
デザインやプレゼンテーション用の３次元画像を生成す
るための３次元画像生成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータ能力の向上により、
コンピュータグラフィックスの応用分野が広がってい
る。特に建築物や工業製品などのデザインやプレゼンテ
ーション用の３次元画像を生成したいというニーズが増
加している。

【０００３】以下図面を参照しながら、上述した従来の
３次元画像生成装置の一例について説明する。図９に従
来の３次元画像生成装置の構成のブロック図を示す。従
来の３次元画像生成装置は、物体データ編集部と、シー
ンデータ編集部と、画像生成部と、物体制御部と、シー
ン制御部から構成されている。

【０００４】以上のように構成された３次元画像生成装
置の動作を図９から図１３を用いて説明する。図１０
は、物体とシーンに関するデータを管理するためにユー
ザが作成するディレクトリ構造の一例を示す。物体とシ
ーンを種類毎にわけてディレクトリ1001、1002、1003を
作成しその下に個々の物体やシーンのデータファイル10
04、1005、1006、1007、1008、1009をおく。図１１、図
１２、図１３は、物体とシーンのファイル構造の一例を
示す。

【０００５】図中1101は、台所のシーンファイル1006、
1007の構造を示す。シーン名、キッチンの種類の２次的
データ以外に、シーンに配置されている物体のファイル
名、シーン内の物体の配置位置、シーンに配置されてい
る光源のファイル名、シーン内の光源の配置位置、シー
ンの視点位置、視野角、視線方向などのデータ、レイト
レーシング、ラジオシティなどのレンダリング方法の指
定を格納する。

【０００６】1201は、光源ファイル1008、1009の構造を
示す。光源の減衰特性と配光特性のデータを格納する。
1301は、机の物体ファイル1004の構造を示す。物体名、
引出しの有無、素材、作成年月日の２次的データ以外
に、物体の３次元形状データ、拡散反射、鏡面反射など
の光学属性値、テクスチャファイル名、テクスチャのマ
ッピング関数を格納する。1302は、いすの物体ファイル
1005の構造を示す。物体名、背もたれの形、作成年月
日、素材の２次的データ以外に、物体の３次元形状デー
タ、拡散反射、鏡面反射などの光学属性値、テクスチャ
ファイル名、テクスチャのマッピング関数を格納する。

【０００７】ユーザは、物体制御部９０４を通して物体
の３次元形状、光学特性、テクスチャ、マッピング関数
を設定する。設定されたデータは物体データ編集部９０
１に蓄積される。物体データ編集部９０１は蓄積された
データを画像生成部９０３に送る。画像生成部９０３は
送られたデータを解釈して、物体の３次元画像を生成す
る。ユーザは生成された３次元画像を確認しながら対話
的に物体を作成する。ユーザは物体新規登録時に物体制
御部９０４から図１０のファイル名を指定する。物体デ
ータ編集部９０１は蓄積されたデータを物体ファイル構
造1301、1302に変換してファイルに格納する。

【０００８】シーンを新規作成する時には、配置したい
物体のファイル名を図１０に示すディレクトリ構造から
ユーザが探し出す。指定した物体ファイル1004、1005の
データをシーン編集部９０２は読みだし、シーン中に物
体を配置していく。シーンの視点位置、レンダリング方
法などをシーン制御部９０５を通してシーンデータ編集
部９０２に設定する。シーンデータ編集部９０２は蓄積
されたデータを画像生成部９０３におくる。画像生成部
９０３は送られたデータを解釈してシーンの３次元画像
を生成する。ユーザは生成された３次元画像を確認しな
がら対話的にシーンを作成する。ユーザがシーン作成
後、ユーザが指定した図１０のシーンファイルにシーン
編集部９０２は格納する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来の構成では、ユーザが物体とシーンのデータを
格納するディレクトリ構造を管理しなければならず、物
体やシーンの数が多くなれば、ファイルの数が膨大にな
り、ファイル名でしか区別できないので管理しきれな
い。また、シーン作成時に物体を検索する際に、机、い
すなどの種類で検索する時にはディレクトリ構造に従っ
て捜し出せば良いが、作成年月日や素材などで検索した
い時には、階層にまたがって一つ一つ探し出さなければ
ならない。

【００１０】さらに、初めから登録する物体とシーンを
すべて予想して種類により分類し、分類の数だけのファ
イル構造を設計し、物体データ編集部とシーンデータ編
集部と制御部を作成しなければならない。また、登録す
る物体、シーンの種類が変化する毎に、物体データ編集
部とシーンデータ編集部と制御部の修正を行なわなけれ
ばならない。よって新しい種類の物体を次々に登録する
デザインのような分野においては、設計時にすべての物
体の種類を想定するのが困難であり、分類変更時の修正
作業量が大きいという問題点を有していた。

【００１１】本発明はかかる点に鑑み、シーンと部品の
データを容易に管理可能で、また、種類を頻繁に変更す
る物体とシーンの、３次元データと２次的データを容易
に管理できる３次元画像生成装置を提供することを目的
とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達す
るため、物体の３次元形状データの作成と、物体に反射
率などの光学特性と、質感を表現するテクスチャを設定
する物体データ編集部と、前記物体データ編集部で作成
された物体を配置して、シーンデータを設定するシーン
データ編集部と、前記物体データ編集部と前記シーンデ
ータ編集部で作成された物体データとシーンデータに基
づいて、画像生成アルゴリズムで３次元画像を生成する
画像生成部と、前記物体データ編集部で作成された物体
データと物体の２次的データとを管理する定型物体デー
タ管理部と、前記シーンデータ編集部で作成されたシー
ンに配置されている物体とシーンデータとシーンの２次
的データとを管理する定型シーンデータ管理部と、前記
物体データ編集部と前記シーンデータ編集部と前記定型
物体データ管理部と前記定型シーンデータ管理部とを一
つの装置として制御する制御装置とを備えた構成であ
る。

【００１３】また、本発明の３次元画像生成装置に用い
る制御装置は、物体データ編集部インタフェースと、シ
ーンデータ編集部インターフェースと、定型物体データ
管理部インターフェースと、定型シーンデータ管理部イ
ンターフェースと、ユーザインタフェースという構成を
備えたものである。

【００１４】また、本発明の３次元画像生成装置は、さ
らに、物体を種類により分類した時に、同分類の物体が
もつ特有の属性を管理する物体分類管理部と、シーンを
種類により分類した時に、同分類のシーンがもつ特有の
属性を管理するシーン分類管理部と、分類に属する物体
がもつ特有の属性の実現値データを管理する非定型物体
データ管理部と、分類に属するシーンがもつ特有の属性
の実現値データを管理する非定型シーンデータ管理部と
を備えたものである。

【００１５】

【作用】本発明は上記した構成により、物体とシーンの
数が多くなっても容易に管理、再利用できる。また、定
型物体データ管理部、定型シーンデータ管理部、物体分
類管理部、シーン分類管理部、非定型物体データ管理
部、非定型シーンデータ管理部、制御装置の修正作業を
行なうことなくユーザが容易に物体、シーンの種類を変
更することができる。

【００１６】

【実施例】以下本発明の一実施例の３次元画像生成装置
について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明
の第１の実施例における３次元画像生成装置の構成を示
すものである。

【００１７】図１において、１０１は物体データ編集
部、１０２はシーンデータ編集部、１０３は画像生成
部、１０４は定型物体データ管理部、１０５は定型シー
ンデータ管理部、１０６は物体データ編集部インタフェ
ース、１０７はシーンデータ編集部インタフェース、１
０８は定型物体データ管理部インタフェース、１０９は
定型シーンデータ管理部インタフェース、１１０はユー
ザインタフェース、１１１は制御装置である。

【００１８】以上のように構成された３次元画像生成装
置の動作について、以下図１、図３〜図６を用いて説明
する。図３は３次元画像生成装置で作成する物体とシー
ンを種類ごとに分類した階層ツリー図である。３０１、
３０２、３０３は、物体の分類の名前と属性名であり、
３０４、３０５は分類に属する物体の属性値である。分
類”机”３０２と分類”いす”３０３は分類”物体”３
０１と親子関係にあるので親分類”物体”３０１の属性
を継承する。３０６、３０７、３０８、３０９は、シー
ンの分類の名前と属性名であり、３１０は分類に属する
シーンの属性値である。分類”台所”３０７と分類”居
間”３０８と分類”子供部屋”３０９は分類”シーン”
３０６と親子関係にあるので親分類”シーン”３０６の
属性を継承する。

【００１９】図４は図３で示す物体とシーンのデータを
定型物体データ管理部１０４と、定型シーンデータ管理
部１０５が管理するための、表形式のデータ構造の１例
である。定型物体データ管理部１０４がもつ物体共通カ
タログ表４０１に、物体がもつ属性の値を格納する。定
型シーンデータ管理部１０５がもつシーン共通カタログ
表４０２に、シーンがもつ属性の値を格納する。ここで
は、３次元形状データ・光学特性データ・テクスチャデ
ータ・マッピング関数を３次元データファイルで管理す
る。また、シーンに配置されている物体とその配置位置
・シーンに配置されている光源とその配置位置・シーン
の視点位置データ・レンダリング方法をシーンデータフ
ァイルで管理する。

【００２０】図５は物体を新規登録するときの操作画面
図、図６は物体を検索するときの操作画面図である。ユ
ーザは、制御装置１１１を通して物体の３次元形状、光
学特性などを設定する。設定されたデータは物体データ
編集部１０１に蓄積される。物体データ編集部１０１は
蓄積されたデータを画像生成部１０３に送る。画像生成
部１０３は送られたデータを解釈して、物体の３次元画
像５２を生成する。ユーザは生成された３次元画像５２
を確認しながら対話的に物体を作成する。

【００２１】ユーザは物体作成後、新規登録したい分類
名３０２を制御装置１１１から指定すると、制御装置１
１１は物体共通カタログ表４０１の物体がもつ２次的デ
ータの属性名を５１のように表示する。ユーザは名称・
作成年月日・素材などの２次的データを入力する。定型
物体データ管理部１０４は入力された２次的データを物
体共通カタログ表４０１に格納する。そして、物体デー
タ編集部１０１は蓄積された物体の形状、テクスチャ、
光学特性の３次元データを定型物体データ管理部１０４
が決定したファイル名で格納して、定型物体データ管理
部１０４は物体共通カタログ表４０１にファイル名を登
録する。

【００２２】ユーザはシーン作成時に配置したい物体の
分類名３０２を制御装置１１１から指定すると、制御装
置１１１は物体共通カタログ表４０１の物体がもつ２次
的データの属性名を６１のように表示する。ユーザは名
称・作成年月日・素材に関する検索条件を６２のように
入力する。定型物体データ管理部１０４は入力された条
件に適合する物体を共通物体カタログ表４０１から検索
し、２次的データは６３のように表示し、物体の３次元
データのファイル名をシーンデータ編集部１０２に返
す。

【００２３】シーンデータ編集部１０２は３次元データ
を画像生成部１０３に送る。送られた３次元データを解
釈して画像生成部１０３はスキャンライン法またはレイ
トレーシング法またはラジオシティ法などの画像生成ア
ルゴリズムで物体の３次元画像６４を表示する。物体の
場合と同様に、シーンを新規登録する場合には、分類名
３０７を制御装置１１１から指定すると、制御装置１１
１はシーン共通カタログ表４０２のシーンがもつ２次的
データの属性名を表示する。ユーザは名称・作成年月日
などの２次的データを入力する。定型シーンデータ管理
部１０５は入力された２次的データをシーン共通カタロ
グ表４０２に格納する。

【００２４】そして、シーンデータ編集部１０２は蓄積
された、配置した物体とその位置、視点位置、レンダリ
ング方法、光源データなどの３次元データを定型シーン
データ管理部１０５が決定したファイル名でセーブし、
定型シーンデータ管理部１０５はファイル名を共通シー
ンデータカタログ表４０２に登録する。

【００２５】登録したシーンを再利用する場合には、物
体の場合と同様に、ユーザは制御装置１１１から名称・
作成年月日に関する検索条件を入力する。物体データ編
集部インタフェース１０６、シーンデータ編集部インタ
フェース１０７、定型物体データ管理部インタフェース
１０８、定型シーンデータ管理部インタフェース１０９
はそれぞれユーザインタフェース１１０と物体データ編
集部１０１、ユーザインタフェース１１０とシーンデー
タ編集部１０７、ユーザインタフェース１１０と定型物
体データ管理部１０４、ユーザインタフェース１１０と
定型シーンデータ管理部１０５間での上述したような情
報のやりとりを媒介することにより処理が進められる。

【００２６】ユーザインタフェース１１０は、ユーザか
らのコマンド、データ入力を解釈して、物体データ編集
部インタフェース１０６、シーンデータ編集部インタフ
ェース１０７、定型物体データ管理部インタフェース１
０８、定型シーンデータ管理部インタフェース１０９を
通じて物体データ編集部１０１、シーンデータ編集部１
０２、定型物体データ管理部１０４、定型シーンデータ
管理部１０５とを制御し、その結果を表示する。

【００２７】以上のように本実施例によれば、物体とシ
ーンのディレクトリ構造をユーザが管理する必要がな
く、物体数やシーン数が多くなったり、検索したい項目
が異なっても、検索条件を入力するという一貫した操作
環境で容易に呼び出すことができる。

【００２８】また、物体データ編集部インタフェース
と、シーンデータ編集部インタフェースと、定型物体デ
ータ管理部インタフェースと、定型シーンデータ管理部
インタフェースと、ユーザインタフェースとを備えるこ
とにより、３次元画像生成装置の制御装置を実現するこ
とができる。

【００２９】以下、本発明の第２の実施例について図面
を参照しながら説明する。図２は本発明の第２の実施例
の３次元画像生成装置のブロック図である。

【００３０】図２において、２０１は物体データ編集
部、２０２はシーンデータ編集部、２０３は画像生成
部、２０４は定型物体データ管理部、２０５は定型シー
ンデータ管理部、２０６は制御装置、２０７は物体分類
管理部、２０８は非定型物体データ管理部、２０９は非
定型シーンデータ管理部、２１０はシーン分類管理部で
ある。

【００３１】以上のように構成された３次元画像生成装
置の動作について、以下、図４、図７、図８を用いて説
明する。図７は３次元画像生成装置で作成する物体とシ
ーンを種類ごとに分類した階層ツリー図である。

【００３２】図７において、分類”机”７０２は分類”
物体”７０１のもつ属性以外に”天板の形”と”引出し
の有無”という特有の属性をもち、分類”いす”７０３
は、分類”物体”７０１のもつ属性以外に”脚”と”回
転の有無”という特有の属性をもつ。

【００３３】分類”台所”７０７は、分類”シーン”７
０６のもつ属性以外に”種類”という特有の属性をも
ち、分類”居間”７０８は、分類”シーン”７０６のも
つ属性以外に”壁の色”という特有の属性をもつ。

【００３４】図８は、図７で示した物体とシーンのデー
タを管理するために、物体分類管理部２０７、非定型物
体データ管理部２０８、シーン分類管理部２１０、非定
型シーンデータ管理部２０９の表形式のデータ構造の１
例である。物体分類管理部２０７がもつ物体分類管理表
８０１には、物体の分類毎の特有の属性の名前を格納す
る。

【００３５】非定型物体データ管理部２０８がもつ非定
型物体データ管理表８０２には、物体がもつ分類毎の特
有の属性の値を格納する。シーン分類管理部２１０がも
つシーン分類管理表８０３には、シーンの分類毎の特有
の属性の名前を格納する。非定型シーンデータ管理部２
０９がもつ非定型シーンデータ管理表８０４には、シー
ンがもつ分類毎の特有の属性の値を格納する。

【００３６】物体の分類を増加したり、既に存在する分
類の属性を増やす時には、分類物体管理表８０１に分類
名と、共通の属性以外の特有の属性名を登録する。シー
ンの分類を増加したり、既に存在する分類の属性を増や
す時には、分類シーン管理表８０３に分類名と、共通の
属性以外の特有の属性名を登録する。

【００３７】物体を登録する時には、物体共通カタログ
表４０１に物体共通の属性の値を、分類特有の属性の値
を非定型物体データ管理表８０２に格納する。シーンを
登録する時には、シーン共通カタログ表４０２にシーン
共通の属性の値を、分類特有の属性の値を非定型シーン
データ管理表８０４に格納する。

【００３８】以上のように第２の実施例によれば、物体
を種類により分類した時に、同分類の物体がもつ特有の
属性を管理する物体分類管理部と、シーンを種類により
分類した時に、同分類のシーンがもつ特有の属性を管理
するシーン分類管理部と、分類に属する物体がもつ特有
の属性の実現値データを管理する非定型物体データ管理
部と、分類に属するシーンがもつ特有の属性の実現値デ
ータを管理する非定型シーンデータ管理部とをさらに備
えることにより、定型データ物体管理部、分類物体管理
部、非定型物体データ管理部、定型シーンデータ管理
部、分類シーン管理部、非定型シーンデータ管理部、制
御装置の修正作業なしでユーザが容易に新しい種類の物
体またはシーンを次々に登録することができる。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、検索条件
を入力するという一貫した操作環境で物体数やシーン数
が多くなっても容易に呼び出すことができるので、３次
元画像生成装置のモデリング環境の操作性、作業効率を
向上することができる。

【００４０】また、さらに、物体を種類により分類した
時に、同分類の物体がもつ特有の属性を管理する物体分
類管理部と、シーンを種類により分類した時に、同分類
のシーンがもつ特有の属性を管理するシーン分類管理部
と、分類に属する物体がもつ特有の属性の実現値データ
を管理する非定型物体データ管理部と、分類に属するシ
ーンがもつ特有の属性の実現値データを管理する非定型
シーンデータ管理部とを備えることにより、定型データ
物体管理部、分類物体管理部、非定型物体データ管理
部、定型シーンデータ管理部、分類シーン管理部、非定
型シーンデータ管理部、制御装置の修正作業なしでユー
ザが容易に新しい種類の物体またはシーンを次々に登録
することができるので、３次元画像生成装置のモデリン
グ環境の拡張性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の３次元画像生成装置の
ブロック図

【図２】本発明の第２の実施例の３次元画像生成装置の
ブロック図

【図３】第１の実施例の生成したい物体とシーンを分類
した階層ツリー図

【図４】第１の実施例の定型物体データ管理部と定型シ
ーンデータ管理部のデータ構造図

【図５】第１の実施例の物体新規登録時の操作画面図

【図６】第１の実施例の物体検索時の操作画面図

【図７】第２の実施例の生成したい物体とシーンを分類
した階層ツリー図

【図８】第２の実施例の非定型物体データ管理部と非定
型シーンデータ管理部と物体分類管理部とシーン分類管
理部のデータ構造図

【図９】従来の３次元画像生成装置のブロック図

【図１０】従来例の物体とシーンのデータを管理するデ
ィレクトリ構造図

【図１１】従来例のシーンファイル構造図

【図１２】従来例の光源ファイル構造図

【図１３】従来例の物体ファイル構造図

【符号の説明】

５１ ２次的データ表示部 ５２ ３次元画像表示部 ６１ ２次的データ属性名表示部 ６２ ２次的データ検索条件入力部 ６３ ２次的データ表示部 ６４ ３次元画像表示部 １０１ 物体データ編集部 １０２ シーンデータ編集部 １０３ 画像生成部 １０４ 定型物体データ管理部 １０５ 定型シーンデータ管理部 １０６ 物体データ編集部インタフェース １０７ シーンデータ編集部インタフェース １０８ 定型物体データ管理部インタフェース １０９ 定型シーンデータ管理部インタフェース １１０ ユーザインタフェース １１１ 制御装置 ２０１ 物体データ編集部 ２０２ シーンデータ編集部 ２０３ 画像生成部 ２０４ 定型物体データ管理部 ２０５ 定型シーンデータ管理部 ２０６ 制御装置 ２０７ 物体分類管理部 ２０８ 非定型物体データ管理部 ２０９ 非定型シーンデータ管理部 ２１０ シーン分類管理部 ３０１、３０２、３０３ 分類名と属性 ３０４ 机Aの属性値 ３０５ 机abcの属性値 ３０６、３０７、３０８、３０９ 分類名と属性 ３１０ 山田さん宅Aの属性値 ４０１ 物体共通カタログ表 ４０２ シーン共通カタログ表 ７０１、７０２、７０３ 分類名と属性 ７０４ 机Aの属性値 ７０５ 机abcの属性値 ７０６、７０７、７０８ 分類名と属性 ７０９ 林さん宅の属性値 ７１０ yamamotoの属性値 ８０１ 物体分類管理表 ８０２ 非定型物体データ管理表 ８０３ シーン分類管理表 ８０４ 非定型シーンデータ管理表

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】物体の３次元形状データの作成と、物体に
   反射率などの光学特性と、質感を表現するテクスチャを
   設定する物体データ編集部と、 前記物体データ編集部で作成された物体を配置して、視
   点位置や光源データを設定するシーンデータ編集部と、 前記物体データ編集部と前記シーンデータ編集部で作成
   された形状データ・光学特性データ・テクスチャデータ
   ・マッピングデータ・物体配置データ・視点データ・光
   源データに基づいて、画像生成アルゴリズムで３次元画
   像を生成する画像生成部と、 前記物体データ編集部で作成された３次元形状データ・
   光学特性データ・テクスチャデータ・マッピング関数
   と、物体の２次的データを管理する定型物体データ管理
   部と、 前記シーンデータ編集部で作成されたシーンに配置され
   ている物体と位置データ・視点データ・光源データと、
   シーンの２次的データを管理する定型シーンデータ管理
   部と、 前記物体データ編集部と前記シーンデータ編集部と前記
   定型物体データ管理部と前記定型シーンデータ管理部と
   を一つの装置として制御する制御装置とを備えた構成の
   ３次元画像生成装置。
2. 【請求項２】制御装置は、物体データ編集部インタフェ
   ースと、シーンデータ編集部インタフェースと、定型物
   体データ管理部インタフェースと、定型シーンデータ管
   理部インタフェースと、ユーザインタフェースとから構
   成されている請求項１記載の３次元画像生成装置。
3. 【請求項３】物体を種類により分類した時に、同分類の
   物体がもつ特有の属性を管理する物体分類管理部と、シ
   ーンを種類により分類した時に、同分類のシーンがもつ
   特有の属性を管理するシーン分類管理部と、分類に属す
   る物体がもつ特有の属性の実現値データを管理する非定
   型物体データ管理部と、分類に属するシーンがもつ特有
   の属性の実現値データを管理する非定型シーンデータ管
   理部とを備えた請求項１記載の３次元画像生成装置。
4. 【請求項４】物体の２次的データは、名前と素材と作成
   年月日などのデータである請求項１記載の３次元画像生
   成装置。
5. 【請求項５】シーンの２次的データは、名前と種類と作
   成年月日などのデータである請求項１記載の３次元画像
   生成装置。