JPH09138864A - 3次元形状データの生成方法及び処理装置 - Google Patents

3次元形状データの生成方法及び処理装置

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JPH09138864A
JPH09138864A JP7295110A JP29511095A JPH09138864A JP H09138864 A JPH09138864 A JP H09138864A JP 7295110 A JP7295110 A JP 7295110A JP 29511095 A JP29511095 A JP 29511095A JP H09138864 A JPH09138864 A JP H09138864A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】対象となる3次元形状モデルから利用者の意図
する特徴的なラインを保持した状態でデータ量の少ない
3次元形状データを生成することを目的とする。 【解決手段】3次元の形状モデルに対して、複数の縦線
と複数の横線とによって仮想的に形成される閉曲面を形
状モデルを内包するように配置し、縦線及び横線を、軸
に向かって形状モデルの表面に投影することによって、
形状モデルの表面に沿ったパラメトリック曲線群を生成
し、パラメトリック曲線群の制御点を移動させたとき
に、制御点の移動に対応するパラメトリック曲線群の部
分が形状モデルの表面に沿って移動するようにパラメト
リック曲線群を修正し、修正されたパラメトリック曲線
群を表すデータを、形状モデルの3次元形状データとす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、3次元形状モデル
からデータ量のより少ない3次元形状データを生成する
方法及びそのための処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】人体を含む各種の物体の形状を非接触で
且つ高速に測定する立体計測方法として、スリット光投
影法(一般に光切断法と呼称されている)に代表される
能動的ステレオ法が用いられている。これは、特定の検
出光を照射して物体を撮影し、三角測量の原理を適用し
て3次元画像(距離画像ともいう)を得るものである。
3次元画像は、物体の各点の3次元位置を示す画素の集
合である。スリット光投影法は、検出光として断面が直
線状のスリット光を用いるものである。
【0003】物体を複数の位置から撮影し、得られた複
数の3次元画像を適切に合成することにより、物体の全
体の3次元形状モデルを生成することができる。物体の
全体又は一部の3次元形状モデルは、CG(コンピュー
タグラフィックス)、CADなどに利用される。
【0004】上述の能動的ステレオ法によると、3次元
形状データとして、数万点乃至数十万点程度の多量のデ
ータが得られる。このようにデータ量が多量であると、
コンピュータ上での3次元形状データのハンドリングに
大きな負担をかけ、描画や演算に多くの時間がかかって
処理速度が低下する。
【0005】そこで、従来において、3次元形状モデル
のデータ量を削減するために種々の手法が用いられてい
る。例えば、隣接したポリゴンの平均のポリゴンからの
距離が短い頂点から順に、指定された間引き率に達する
まで、頂点を消去していく方法が提案されている(Deci
mation of Triangle Meshes,Computer Graphics, 26,
2, July 1992 )。このような方法によって、平面に近
い形状の部分のポリゴンがより大きくなり、結果として
形状が単純な部分の点の密度が小さく且つ複雑な形状の
部分の点の密度が大きくなるように、3次元形状データ
が間引かれる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、CGなどの
利用者は、対象とする物体の稜線などの特徴的なライン
上の点を残したいと考えることが多い。実際に、CGな
どでは、データの加工やアニメーションのために、物体
の形状を再現するための特徴的なラインに沿った点が必
要となる。しかし、上述した従来の方法では、必ずしも
利用者の意図した結果とならないのが実情である。
【0007】この問題の解決を図るために、例えば点接
触型の3次元計測器を用い、利用者が自分の意図したラ
インに沿って1点ずつ入力してゆく方法が考えられる。
しかしこの方法では、入力する点の数が数百乃至数千点
又はそれ以上に上るため、多大の労力と時間が必要とな
る。
【0008】本発明は、上述の問題に鑑みてなされたも
ので、対象となる3次元形状モデルから利用者の意図す
る特徴的なラインを保持した状態でデータ量の少ない3
次元形状データを生成する生成方法及びそのための処理
装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る方
法は、3次元の形状モデルに対して、複数の縦線と複数
の横線とによって仮想的に形成される閉曲面を前記形状
モデルを内包するように配置し、前記縦線及び前記横線
を前記形状モデルの表面に投影することによって、前記
形状モデルの表面に沿った曲線群を生成し、前記曲線群
を移動させることで、前記曲線群を修正し、修正された
曲線群を表すデータを、前記形状モデルの3次元形状デ
ータとする。
【0010】請求項2の発明に係る方法は、前記曲線群
としてパラメトリック曲線群を用いる。請求項3の発明
に係る方法は、前記曲線群としてスプライン曲線群を用
いる。
【0011】請求項4の発明に係る方法では、前記曲線
群の修正は、パラメトリック曲線群の制御点を移動させ
ることで、前記制御点の移動に対応する前記パラメトリ
ック曲線群の部分が前記形状モデルの表面に沿って移動
するように前記パラメトリック曲線群を修正する。
【0012】請求項5の発明に係る方法は、3次元の形
状モデルに対して、複数の縦線と複数の横線とによって
仮想的に形成される閉曲面を前記形状モデルを内包する
ように配置し、前記縦線及び前記横線を前記形状モデル
の表面に投影することによって、前記形状モデルの表面
に沿った曲線群を生成し、前記曲線群に対して縦線又は
横線を追加したときに、追加した縦線又は横線を前記形
状モデルの表面に沿って形成するとともに、追加した縦
線又は横線を含むように前記曲線群を修正し、修正され
た曲線群を表すデータを、前記形状モデルの3次元形状
データとする。
【0013】請求項6の発明に係る装置は、3次元の形
状モデルに対して、複数の縦線と複数の横線とによって
仮想的に形成される閉曲面を前記形状モデルを内包する
ように配置する手段と、前記縦線及び前記横線を前記形
状モデルの表面に投影することによって、前記形状モデ
ルの表面に沿った曲線群のデータを生成する手段と、前
記曲線群の移動を指示する手段と、前記曲線群の移動に
応じて、前記曲線群のデータを修正する手段と、を備え
て構成される。
【0014】パラメトリック曲線群として、2次、3
次、又はそれより高次のベジェ曲線、スプライン曲線
(B−スプライン曲線)、その他の曲線が用いられる。
閉曲面として、円筒状、円錐状、円錐台状、球状、その
他の形状の曲面が用いられる。球状の曲面を用いるとき
は、縦線及び横線を例えばその中心点に向かって投影す
る。パラメトリック曲線群は、形状モデルの特徴点を通
過するように、しかもできるだけ過密にならないように
設けられる。
【0015】パラメトリック曲線群の修正に当たって
は、制御点の移動、縦線又は横線の追加の他、縦線又は
横線の削除なども行われる。縦線又は横線の移動は制御
点の移動に含まれる。
【0016】生成した3次元形状データは、例えば、縦
線又は横線の別を示すデータ、何番目のパラメトリック
曲線の何番目のセグメントであるかを示すデータ、それ
ぞれのセグメントにおける端点についての座標及び連続
性のデータ、制御点についての座標のデータから構成さ
れる。
【0017】
【発明の実施の形態】図1は本発明に係る3次元形状デ
ータ処理装置1の構成を示すブロック図である。
【0018】3次元形状データ処理装置1は、データ処
理を担う処理装置10、画面HGを有したディスプレイ
20、メモリ(補助記憶装置)30、及び入力デバイス
40から構成されている。入力デバイス40には、キー
ボードとマウスなどのポインティングデバイスとが含ま
れる。処理装置10はデータ処理のためのプログラムや
データを格納したROM及びRAMを備えており、プロ
グラムの実行によって種々の機能が実現される。
【0019】すなわち、処理装置10には、閉曲面配置
部11、曲線データ生成部12、移動指示部13、修正
部14などの機能が実現されている。閉曲面配置部11
は、3次元形状モデルTM1,2に対して、複数の経線
BCMと複数の緯線BCPとによって仮想的に形成され
る閉曲面CCS1,2を、閉曲面CCS1,2の中心と
なる軸AX1の少なくとも一部が3次元形状モデルTM
1,2の内部に存在するような位置において、3次元形
状モデルTM1,2を内包するように配置する。
【0020】曲線データ生成部12は、経線BCM及び
緯線BCPを、軸AX1に向かって前記形状モデルの表
面に投影することによって、3次元形状モデルTM1,
2の表面に沿ったパラメトリック曲線群のデータを生成
する。
【0021】移動指示部13は、パラメトリック曲線群
の制御点の移動、経線又は緯線の移動、追加、削除を指
示する。修正部14は、パラメトリック曲線群の制御点
を移動させたときに、制御点の移動に対応するパラメト
リック曲線群の部分が3次元形状モデルTM1,2の表
面に沿って移動するようにパラメトリック曲線群のデー
タを修正する。
【0022】これら各部の機能は、以下に説明する式に
したがって処理を行うようにプログラムすることによっ
て実現される。このような3次元形状データ処理装置1
は、例えば所謂ワークステーション又はパーソナルコン
ピュータを用いて実現される。
【0023】3次元形状データ処理装置1には、スリッ
ト光投影法によって立体計測を行う3次元カメラで撮影
して得られた3次元形状データTD1、又は他のコンピ
ュータによって生成された3次元形状データTD1が入
力される。3次元形状データTD1は、物体の表面積に
対して点の密度の高いデータであり、データ量がかなり
多い。画面HGは、世界座標系の座標軸Wx,Wyを含
む平面に対して平行に配置され、3次元形状モデルTM
1及び後述する閉曲面CCS1は、この世界座標系にお
いて、画面HGに投影が可能な位置に配置される。な
お、3次元形状データTD1は、サーフェイスモデル、
ソリッドモデル、又はワイヤーフレームモデルのいずれ
であってもよい。3次元形状モデルTM1を3次元形状
データ処理装置1の内部で生成するようにしてもよい。
【0024】3次元形状データ処理装置1は、入力され
た3次元形状データTD1により定義される3次元形状
モデルTM1について、3次元形状データTD1よりも
データ量の少ない3次元形状データTD3を生成して出
力する。なお、入力された3次元形状データTDの出力
も可能である。出力される3次元形状データTD3は、
フロッピィディスクなどの媒体を介し、又は通信回線な
どを経由して他のコンピュータに供給される。以下に、
3次元形状データ処理装置1の処理動作及び操作につい
て詳しく説明する。
【0025】図2は3次元形状データ処理装置1の全体
的な処理動作及び操作を示すフローチャートである。図
2に示すように、ベジェ曲線のフィッティングを行った
後(#1)、制御点の移動(#2)、ライン単位での移
動(#3)、ラインの追加(#4)、又はラインの削除
(#5)を必要に応じて行う。3次元形状モデルTM1
に対応する点を確定した後(#6でイエス)、サーフェ
イスの生成を行う(#7)。なお、ラインとは、経線B
CM又は緯線BCPのことである。
【0026】次に、これらの各処理について詳しく説明
する。なお、ここではスプライン曲線として3次のベジ
ェ曲線を用いた例を説明するが、より高次のベジェ曲
線、又はベジェ曲線以外のスプライン曲線、又はスプラ
イン曲線以外のパラメトリック曲線を用いてもよい。ベ
ジェ曲線はスプライン曲線の一種であるので、ベジェ曲
線をスプライン曲線と記載することがある。
【0027】図3は図2のステップ#1のフィッティン
グ処理を示すフローチャート、図4は図2のステップ#
2の制御点の移動処理を示すフローチャート、図5は図
2のステップ#3のライン単位での移動処理を示すフロ
ーチャート、図6は図2のステップ#4のラインの追加
処理を示すフローチャート、図7は図2のステップ#5
のラインの削除処理を示すフローチャートである。
【0028】図3において、フィッティング処理では、
まず、入力された3次元形状データTD1による3次元
形状モデルTM1に対して、環状のm本の緯線(横線)
BCP1〜mと、直線状のn本の経線(縦線)BCM1
〜nとからなるベジェ曲線群BCG1を生成する(#1
1)。
【0029】図8はベジェ曲線群BCG1の生成から修
正までの処理過程を模式的に説明する図、図9は生成さ
れたベジェ曲線群BCG1を説明する図、図10は緯線
BCPの一部を拡大して示す図である。
【0030】図8(A)及び図9に示されるように、各
緯線BCP1〜mは、軸AX1に垂直で互いに等間隔に
並んだ複数の平面上にそれぞれ存在し、軸AX1を中心
として3次元形状モデルTM1を内包する円周又は多角
形を構成するn個のベジェセグメントBSGからなる。
各経線BCM1〜nは、軸AX1に平行であって、各緯
線BCP1〜mとそれぞれ交差し、それぞれ線分である
(m−1)個のベジェセグメントBSGからなる。各ベ
ジェセグメントBSGは、2つの端点を含む4つの制御
点を有する3次のベジェ曲線である。これらm×n個の
ベジェ曲線からなるベジェ曲線群BCG1によって、円
筒状の閉曲面CCS1が仮想的に形成される。
【0031】ベジェ曲線である緯線BCP及び経線BC
Mについてさらに詳しく説明する。i本目の緯線BCP
のj番目のベジェセグメントBSGを構成する制御点
を、
【0032】
【数1】
【0033】とすると、
【0034】
【数2】
【0035】である。このベジェセグメントBSG上の
任意の点は、次の(1)式で表される。
【0036】
【数3】
【0037】i本目の経線BCMのj番目のベジェセグ
メントBSGを構成する制御点を
【0038】
【数4】
【0039】とすると、
【0040】
【数5】
【0041】であり、また、
【0042】
【数6】
【0043】である。次に、軸AX1の調整を行う(#
12)。軸AX1の調整においては、3次元形状モデル
TM1又はベジェ曲線群BCG1を移動させ、ベジェ曲
線群BCG1により形成される閉曲面CCS1が3次元
形状モデルTM1を内包し、且つ軸AX1が3次元形状
モデルTM1の内部を、それもできるだけ中心を貫通す
るように配置する。軸AX1を移動させるには、軸AX
1の端点をポインティングデバイスでドラッグする。こ
れによって、端点は、画面HGの視線方向に垂直な平面
上をポインティングデバイスの移動量に応じた量だけ移
動する。なお、軸AX1は世界座標系の座標軸に対して
傾斜していてもよい。
【0044】次に、補助点の生成を行う(#13)。上
述の(1)式において、t= t0 , t1 , …tk ( 0<=
t<=1)とした点を、3次元形状モデルTM1のサーフェ
イス上へのフィッティングのための補助点として設定す
る。図10においては、各ベジェセグメントBSGに対
して4個の補助点t0 〜t4 が設定されている。
【0045】次に、補助点及び端点を3次元形状モデル
TM1上に投影する(#14)。このとき、各補助点及
び端点から軸AX1に下ろした垂線と3次元形状モデル
TM1のサーフェイス(ポリゴン)との交点が、投影さ
れた新しい補助点及び端点として求められる。
【0046】ある点P(a,b,c)を3次元形状モデ
ルTM1上に投影する方向ベクトルをv( d,e,f)
とすると、 (x−a)/d=(y−b)/e=(z−c)/f である。3次元形状モデルTM1上の1つの三角ポリゴ
ンの方程式を、 lx+my+nz=0 とすると、交点Q(x,y,z)は、 x=dt+a y=et+b z=ft+c である。ただし、 t=−( lp+mq+rn)/(al +bm+cn+d) …(2) 点Qが注目している三角ポリゴンの内部にあるかどうか
を次のようにして検証する。三角ポリゴンの頂点をAB
Cとすると、次の式、 △ABC=△QAB+△QBC+△QCA が成り立つときに点Qは三角ポリゴン上にあり、次の
式、 △ABC<△QAB+△QBC+△QCA が成り立つときは三角ポリゴンの外にあることになる。
そして、次の(3)式、
【0047】
【数7】
【0048】を用いて、点Qが注目している三角ポリゴ
ンの内部にあるかどうかを検証する。点Qが三角ポリゴ
ンの内部になければ、次の三角ポリゴンに注目し、以上
の手順を繰り返す。
【0049】次に、3次元形状モデルTM1上の補助点
pij(t0),…,pij(tk)から、3次元形状モデルT
M1上に沿ったベジェ曲線である緯線BCP1及び経線
BCMを求める(#15)。3次元形状モデルTM1上
のベジェ曲線をRij(t)とする。
【0050】
【数8】
【0051】但し、
【0052】
【数9】
【0053】ここで、jはベジェ曲線の基底関数であ
り、次の(8)(9)式で与えられる。
【0054】
【数10】
【0055】このとき、[B]は次の(10)式で求め
られる。
【0056】
【数11】
【0057】よって、次の(11)式が成り立つ。
【0058】
【数12】
【0059】qiについても同様に行うことによって、
対象となる3次元形状モデルTM1上に網を被せたよう
にベジェ曲線をフィットすることができる。隣り合った
ベジェ曲線Pi,j とPi,j+1 との接続部分でのC1連続
性が必要な場合には、上述の式に、
【0060】
【数13】
【0061】の拘束条件を加えればよい。
【0062】
【数14】
【0063】であるから、
【0064】
【数15】
【0065】が拘束条件となる。(2mー1)×n個の
すべてのベジェセグメントBSGについて、上述の演算
を施すことによって、図8(B)に示すように、3次元
形状モデルTM1の表面にフィットしたベジェ曲線群B
CG2を得ることができる。
【0066】この状態では、3次元形状モデルTM1
は、ベジェ曲線群BCG2によって表現されることとな
り、ベジェ曲線群BCG2を示すデータがその3次元形
状データTD2として利用できる。この3次元形状デー
タTD2は、経線BCM又は緯線BCPの別を示すデー
タ、何番目のベジェ曲線の何番目のベジェセグメントB
SGであるかを示すデータ、それぞれのベジェセグメン
トBSGにおける端点についての座標及び連続性のデー
タ、制御点についての座標のデータからなる。この3次
元形状データTD2のデータ量は、緯線BCP及び経線
BCMの本数、次数によるが、通常、3次元形状データ
TD1よりも大幅に少ない。
【0067】しかし、上述のフィッティング処理によっ
て得られた3次元形状データTD2では、3次元形状モ
デルTM1の特徴を十分に捕らえてないことがしばしば
である。そこで、3次元形状モデルTM1の特徴を十分
に捕らえるようにベジェ曲線群BCG2を修正する。ベ
ジェ曲線群BCG2の修正によって、3次元形状モデル
TM1の形状をできるだけ少ない本数のベジェ曲線で良
く表せるようにする。修正方法には、制御点の移動、ラ
イン単位での移動、ラインの追加、ラインの削除があ
る。これらの修正のための処理は、それぞれのモードを
指定した後に行われる。以下、順に説明する。
【0068】まず、制御点の移動処理について説明す
る。制御点の移動処理においては、画面HG上で選択し
た1つの制御点をカーソルによって指示し、カーソルを
所望の位置に移動させる。これによって、ベジェ曲線群
BCG2のうちの指定された制御点に関係する部分が、
3次元形状モデルTM1の表面に沿って移動する。以
下、詳細に説明する。
【0069】最初に、制御点を指定して移動する(#2
1)。制御点の移動は、制御点をマウスなどのポインテ
ィングデバイスでドラッグすることで行われる。制御点
の画面HG上での移動量を、世界座標系での移動量d
(Δx,Δy,Δz)に変換する。そして、指定した制
御点と、その両側に存在する制御点との合計3個の制御
点を同じ方向に同じ移動量dだけ移動させる。
【0070】すなわち、図12に示すように、指定され
た制御点が、
【0071】
【数16】
【0072】である場合には、次に示す3個の制御点、
【0073】
【数17】
【0074】を平行移動させるのである。次に、制御点
の移動によって変化した部分について、移動後の補助点
AUCを次の(13)式によって再計算する(#2
2)。
【0075】
【数18】
【0076】そして、図13及び図14に示すように、
再計算によって得られた補助点AUCを、3次元形状モ
デルTM1上に投影する(#23)。このときの投影方
向は、画面HGと垂直な方向とする。つまり、画面HG
の視線方向をステップ#14における方向ベクトルvと
する。例えば、正面図の場合はv=(0,0,−1)、
右側面図の場合はv=(−1,0,0)とする。
【0077】このように垂直方向に投影することによっ
て、投影の前後において利用者から見た制御点の位置が
同一となるので、移動後の位置を画面HG上で直接に指
示することができる。しかし、フィッティング処理時の
ように軸AX1の方向に投影することも可能である。そ
の場合には、3次元形状モデルTM1の表面の凹凸状態
に応じて、投影の前後において制御点の位置が変化し、
指示した位置からずれてしまうことがある。利用者は移
動後の位置を再調整する必要の生じる可能性がある。
【0078】次に、(4)〜(11)式を用いて、3次
元形状モデルTM1上に投影された補助点AUDを通る
ベジェ曲線を再計算する(#24)。他の制御点を移動
させる場合についても、上述と同様な処理を行う。
【0079】このように、制御点を移動させると、それ
にともなって結果的にベジェ曲線が3次元形状モデルT
M1上を移動する。したがって、制御点の移動を繰り返
すことによって、データ量を増やすことなく、3次元形
状モデルTM1の特徴を十分に捕らえるようにベジェ曲
線群BCG2を修正することができる。
【0080】次に、ライン単位の移動処理について説明
する。ライン単位の移動処理においては、画面HG上で
選択したベジェ曲線上の制御点以外の点をカーソルによ
って指示し、カーソルを所望の位置に移動させる。これ
によって、図15に示すように、ベジェ曲線群BCG2
のうちの指定されたベジェ曲線が、3次元形状モデルT
M1の表面に沿って移動する。以下、詳細に説明する。
【0081】ライン単位の移動は、緯線BCP又は経線
BCMのうちの1点をポインティングデバイスでドラッ
グすることによって行われる。図5において、まず、ド
ラッグ後にポインティングデバイスの指している点Ra
を、3次元形状モデルTM1上に投影し、移動後の3次
元形状モデルTM1上の点Rを求める(#31)。
【0082】i番目の経線BCMの移動のためにその経
線BCMのj番目のベジェセグメントBSGが指示され
たとすると、次の(14)式により構成されるベジェ曲
線が上述の点Rを通るようにtp を求める(#32)。
【0083】
【数19】
【0084】求めたtp を用いて、i番目の経線BCM
の総てのベジェセグメントBSGについて補助点を計算
する(#33)。
【0085】
【数20】
【0086】j=0,1,…,Mについて上の式を計算
する。
【0087】
【数21】
【0088】但し、
【0089】
【数22】
【0090】また、移動のために緯線BCPが指示され
た場合には、
【0091】
【数23】
【0092】但し、
【0093】
【数24】
【0094】j=0,1,…,Mについて上の式を計算
する。そして、補助点を3次元形状モデルTM1上に投
影し(#34)、ベジェ曲線を再計算する(#35)。
【0095】次に、ラインの追加処理について説明す
る。ラインの追加処理は、追加したいラインと交差する
ライン上の点をポインティングデバイスでクリックする
ことによって行われる。例えば、経線BCMを追加した
い場合には緯線BCP上の追加したい位置をクリック
し、緯線BCPを追加したい場合には経線BCM上の追
加したい位置をクリックする。
【0096】図6において、まず、クリックされたライ
ンqij上の点Rを求める(#41)。そして、
【0097】
【数25】
【0098】を満たすtpを求める(#42)。求めた
tpから制御点を計算する(#43)。
【0099】
【数26】
【0100】得られた制御点を用いて補助点を計算する
(#44)。
【0101】
【数27】
【0102】総てのiについて、1つのベジェセグメン
トBSG当たりK個の補助点を計算する。計算した補助
点を3次元形状モデルTM1上に投影する(#45)。
投影された補助点から、ステップ#15と同様にしてベ
ジェ曲線を求める(#46)。
【0103】挿入されたラインと交わるラインの補助点
を計算する(#47)。例えば、緯線BCPが挿入され
た場合にはそれと交わる経線BCMの補助点を計算す
る。
【0104】
【数28】
【0105】計算した補助点から、ステップ#15と同
様にしてベジェ曲線を計算する(#48)。次に、ライ
ンの削除処理について説明する。
【0106】ラインの削除処理は、削除したいライン上
の点をポインティングデバイスでクリックすることによ
って行われる。図7において、例えば、i番目の経線B
CMを削除したい場合には、まず、ポインティングデバ
イスでその経線BCMを指定する(#51)。
【0107】指定されたラインと交差するラインの補助
点を計算する(#52)。つまり、削除されるベジェ曲
線に接している、pj,i , pj,i-1 (j=0,1,…,
m)のベジェセグメントBSGの補助点をひとまとめに
して計算する。
【0108】
【数29】
【0109】但し、
【0110】
【数30】
【0111】i番目の経線BCMを削除する(#5
3)。ステップ#52で計算した補助点を3次元形状モ
デルTM1上に投影する(#54)。ステップ#15と
同様にしてベジェ曲線を再計算する(#55)。
【0112】このようにして、図8(C)に示すよう
に、修正されたベジェ曲線群BCG3が得られる。修正
されたベジェ曲線群BCG3を表すデータを、3次元形
状モデルTM1の3次元形状データTD3として出力す
る。3次元形状データTD3として、次で求められるサ
ーフェイスのデータを付加することができる。
【0113】次に、修正されたベジェ曲線群BCG3か
らサーフェイスを求める処理について説明する。i番目
とi+1番目の経線BCMと、j番目とj+1番目の緯
線BCPによって囲まれる部分に面を張るとする。
【0114】K×P個に分割したポリゴンを作るとする
と、ポリゴンの頂点は次の式によって得られる(K+
1)×(P+1)個の点になる。
【0115】
【数31】
【0116】但し、
【0117】
【数32】
【0118】qij(k,p)、qij (k+1 ,p)、q
ij (k+1 ,p+1 )、qij (k,p+1 )〔k=0,
1,…K、p=0,1,…P〕から構成されるK×P個
の四角形ポリゴンが求める面である。
【0119】総てのi,jについて以上の演算を行うこ
とによって、ポリゴンモデルを得ることができる。次
に、他の3次元形状モデルTM2を用いた場合の具体例
を説明する。
【0120】図16は他の3次元形状モデルTM2を内
包するようにベジェ曲線群BCG1aからなる閉曲面C
CS2を配置した状態を示す図、図17は3次元形状モ
デルTM2にフィッティング処理を行った後の状態を示
す図、図18は図17の一部を拡大して示す図、図19
は図18に示すベジェ曲線群BCG2aに対して制御点
の移動処理を行った後の状態を示す図である。
【0121】図16において、3次元形状モデルTM2
が世界座標系において若干傾斜して配置されているた
め、閉曲面CCS2の軸AX2もそれに応じて傾斜する
ように配置する。図17には、3次元形状モデルTM2
にフィッティングされたベジェ曲線群BCG2aが良く
示されている。しかし、図18にも示されているよう
に、例えば3次元形状モデルTM2の突出部分TM2a
をベジェ曲線群BCG2aが通過しておらず、このまま
では突出部分TM2aの形状が失われてしまう。
【0122】そこで、図19に示すように、制御点を移
動させ、ベジェ曲線が突出部分TM2aの近辺を通過す
るように修正する。突出部分TM2aを通過する経線B
CMや緯線BCPを追加してもよい。このようにして、
3次元形状モデルTM2の突出部分や稜線を経線BCM
や緯線BCPが通過するように、またその密度が高くな
るように修正する。
【0123】上述したように、3次元形状データ処理装
置1においては、スプライン曲線を用いて、スプライン
曲線を3次元形状モデルTM1,2の表面に接するよう
に拘束しながら、利用者が入力デバイス40を操作して
スプライン曲線の移動、追加、削除などを行うことによ
って、3次元形状モデルTM1,2の特徴的なラインを
保持した状態で、利用者が意図する3次元形状データT
D3を得ることができる。特徴的なライン上の点のデー
タがあるので、後の工程で加工がし易い。3次元形状デ
ータTD3は、元の3次元形状データTD1と比較し
て、点の数が大幅に減少してデータ量が大幅に少ない。
したがって、3次元形状データTD3に基づいて3次元
形状モデルを表示したり、表示した3次元形状モデルを
移動し又は回転する場合に、その処理が高速で行われ
る。また、3次元形状データ処理装置1においては、ス
プライン曲線群の修正において曲面を扱っていないので
高速の演算が行える。
【0124】ベジェ曲線群BCG1によって円筒状の閉
曲面CCS1を形成したが、円錐状、円錐台状、その他
の形状の閉曲面を形成するようにしてもよい。また、球
形の閉曲面を形成してもよい。その場合には、軸AX1
に向かって投影する代わりに中心点に向かって投影すれ
ばよい。
【0125】上述の3次元形状データ処理装置1におい
て、その全体又は各部の構成、処理内容、処理順序、操
作方法などは、本発明の主旨に沿って適宜変更すること
ができる。
【0126】
【発明の効果】請求項1乃至請求項6の発明によると、
対象となる3次元形状モデルから利用者の意図する特徴
的なラインを保持した状態でデータ量の少ない3次元形
状データを生成することができる。
【0127】請求項2乃至請求項4の発明によると、制
御点を移動させることによって利用者の意図する曲線を
容易に生成することができ、しかも移動後の曲線の式を
簡単に求めることができるので、そのための演算処理が
高速に行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る3次元形状データ処理装置の構成
を示すブロック図である。
【図2】3次元形状データ処理装置の全体的な処理動作
及び操作を示すフローチャートである。
【図3】図2のステップ#1のフィッティング処理を示
すフローチャートである。
【図4】図2のステップ#2の制御点の移動処理を示す
フローチャートである。
【図5】図2のステップ#3のライン単位での移動処理
を示すフローチャートである。
【図6】図2のステップ#4のラインの追加処理を示す
フローチャートである。
【図7】図2のステップ#5のラインの削除処理を示す
フローチャートである。
【図8】ベジェ曲線群の生成から修正までの処理過程を
模式的に説明する図である。
【図9】閉曲面を形成するベジェ曲線群を説明する図で
ある。
【図10】緯線の一部を拡大して示す図である。
【図11】フィッティングのために補助点を3次元形状
モデル上に投影する様子を示す図である。
【図12】制御点の移動処理の様子を示す図である。
【図13】補助点を3次元形状モデル上に投影する様子
を示す図である。
【図14】補助点を3次元形状モデル上に投影する様子
を示す図である。
【図15】経線の移動処理の様子を示す図である。
【図16】他の3次元形状モデルと閉曲面を配置した状
態を示す図である。
【図17】他の3次元形状モデルにフィッティング処理
を行った後の状態を示す図である。
【図18】図17の一部を拡大して示す図である。
【図19】制御点の移動処理を行った後の状態を示す図
である。
【符号の説明】
1 3次元形状データ処理装置 TM1,TM2 3次元形状モデル CCS1,2 閉曲面 BCM 経線(縦線) BCP 緯線(横線) BCG2 ベジェ曲線群(曲線群、パラメトリック曲線
群) BCG3 ベジェ曲線群(修正された曲線群) TD3 3次元形状データ 11 閉曲面配置部 12 曲線データ生成部 13 移動指示部 14 修正部
フロントページの続き (72)発明者 藤原 浩次 大阪府大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 坂川 佳子 大阪府大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 中川 佳子 大阪府吹田市豊津町41番7号 株式会社ア イ・コム内 (72)発明者 松浦 季里 大阪府大阪市東淀川区下新庄5−26−10− 305 株式会社七音社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】3次元の形状モデルに対して、複数の縦線
    と複数の横線とによって仮想的に形成される閉曲面を前
    記形状モデルを内包するように配置し、 前記縦線及び前記横線を前記形状モデルの表面に投影す
    ることによって、前記形状モデルの表面に沿った曲線群
    を生成し、 前記曲線群を移動させることで、前記曲線群を修正し、 修正された曲線群を表すデータを、前記形状モデルの3
    次元形状データとする、 ことを特徴とする3次元形状データの生成方法。
  2. 【請求項2】前記曲線群がパラメトリック曲線群である
    請求項1記載の3次元形状データの生成方法。
  3. 【請求項3】前記曲線群がスプライン曲線群である請求
    項1記載の3次元形状データの生成方法。
  4. 【請求項4】前記曲線群の修正は、パラメトリック曲線
    群の制御点を移動させることで、前記制御点の移動に対
    応する前記パラメトリック曲線群の部分が前記形状モデ
    ルの表面に沿って移動するように前記パラメトリック曲
    線群を修正する、 請求項2記載の3次元形状データの生成方法。
  5. 【請求項5】3次元の形状モデルに対して、複数の縦線
    と複数の横線とによって仮想的に形成される閉曲面を前
    記形状モデルを内包するように配置し、 前記縦線及び前記横線を前記形状モデルの表面に投影す
    ることによって、前記形状モデルの表面に沿った曲線群
    を生成し、 前記曲線群に対して縦線又は横線を追加したときに、追
    加した縦線又は横線を前記形状モデルの表面に沿って形
    成するとともに、追加した縦線又は横線を含むように前
    記曲線群を修正し、 修正された曲線群を表すデータを、前記形状モデルの3
    次元形状データとする、 ことを特徴とする3次元形状データの生成方法。
  6. 【請求項6】3次元の形状モデルに対して、複数の縦線
    と複数の横線とによって仮想的に形成される閉曲面を前
    記形状モデルを内包するように配置する手段と、 前記縦線及び前記横線を前記形状モデルの表面に投影す
    ることによって、前記形状モデルの表面に沿った曲線群
    のデータを生成する手段と、 前記曲線群の移動を指示する手段と、 前記曲線群の移動に応じて、前記曲線群のデータを修正
    する手段と、 を備えていることを特徴とする3次元形状データの処理
    装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002015310A (ja) * 2000-06-30 2002-01-18 Minolta Co Ltd 点群に面をフィッティングする方法およびモデリング装置
US6545676B1 (en) 1999-05-24 2003-04-08 Parametric Technology Corporation Method and system for creating a tessellated approximation of an outer envelope of a complex model
JP2010257460A (ja) * 2009-04-21 2010-11-11 Sony Computer Entertainment Inc コンピュータグラフィックスシステムにおける立方ベジェ制御点の生成
JP2011008816A (ja) * 2010-08-23 2011-01-13 Konica Minolta Holdings Inc 標準モデルの変形方法およびモデリング装置

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6950099B2 (en) * 2002-07-01 2005-09-27 Alias Systems Corp. Approximation of Catmull-Clark subdivision surfaces by Bezier patches
GB2406028A (en) * 2003-09-11 2005-03-16 Autodesk Canada Inc Tangent handle adjustment for Bezier curves
EP2600315B1 (en) * 2011-11-29 2019-04-10 Dassault Systèmes Creating a surface from a plurality of 3D curves
EP2930692A1 (en) 2014-04-10 2015-10-14 Dassault Systèmes Fitting sample points of 3D curves sketched by a user with an isovalue surface
EP2930691A1 (en) 2014-04-10 2015-10-14 Dassault Systèmes Fitting sample points with an isovalue surface
CN106570916A (zh) * 2016-10-25 2017-04-19 苏州科技大学 用于公路三维线形设计的ph曲线生成方法和装置
US10339669B2 (en) * 2017-08-22 2019-07-02 Here Global B.V. Method, apparatus, and system for a vertex-based evaluation of polygon similarity
US10922859B2 (en) * 2018-10-15 2021-02-16 Adobe Inc. Vector art object deformation techniques
US20240020935A1 (en) * 2022-07-15 2024-01-18 The Boeing Company Modeling system for 3d virtual model

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60200103A (ja) 1984-03-26 1985-10-09 Hitachi Ltd 光切断線抽出回路
US4643578A (en) 1985-03-04 1987-02-17 Robotic Vision Systems, Inc. Arrangement for scanned 3-D measurement
JPH0718692B2 (ja) 1989-06-16 1995-03-06 三菱電機株式会社 光切断法による物体の立体形状検知装置
JPH0512398A (ja) * 1990-12-28 1993-01-22 Mutoh Ind Ltd 画像編集方法および装置
US5581672A (en) * 1991-12-19 1996-12-03 Aerohydro, Inc. System of relational entities for object-oriented computer-aided geometric design
JP2614691B2 (ja) * 1992-01-23 1997-05-28 旭化成工業株式会社 型紙の組立形状視覚化方法および装置
JPH05266146A (ja) * 1992-03-19 1993-10-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 物体形状の表現装置
US5742291A (en) * 1995-05-09 1998-04-21 Synthonics Incorporated Method and apparatus for creation of three-dimensional wire frames

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6545676B1 (en) 1999-05-24 2003-04-08 Parametric Technology Corporation Method and system for creating a tessellated approximation of an outer envelope of a complex model
GB2354685B (en) * 1999-05-24 2003-06-18 Parametric Tech Corp A method and system for creating a tessellated approximation of an outer envelope of a complex model
JP2002015310A (ja) * 2000-06-30 2002-01-18 Minolta Co Ltd 点群に面をフィッティングする方法およびモデリング装置
JP2010257460A (ja) * 2009-04-21 2010-11-11 Sony Computer Entertainment Inc コンピュータグラフィックスシステムにおける立方ベジェ制御点の生成
JP2011008816A (ja) * 2010-08-23 2011-01-13 Konica Minolta Holdings Inc 標準モデルの変形方法およびモデリング装置

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