JPH09274668A - ３次元物体表面の再構成方法及び装置 - Google Patents
３次元物体表面の再構成方法及び装置Info
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- JPH09274668A JPH09274668A JP8085284A JP8528496A JPH09274668A JP H09274668 A JPH09274668 A JP H09274668A JP 8085284 A JP8085284 A JP 8085284A JP 8528496 A JP8528496 A JP 8528496A JP H09274668 A JPH09274668 A JP H09274668A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 対象物体の３次元情報から三角形パッチを用
いて三次元物体の表面を再構成する方法及び装置に関す
る。 【解決手段】 三角形パッチによる３次元物体表面の再
構成を行う場合において、円柱座標系に対応した円柱座
標初期三角網を生成する工程と、全周型距離画像から得
られる点群等の円柱座標系で表現された点群から１点ず
つを選び、円柱座標三角網の母点として逐次追加し、円
柱座標三角網を更新する工程と、円柱座標三角網を三角
形パッチデータに変換する工程とにより実現する。本発
明により、全周型距離画像から得られる点群のような、
円柱座標系で表現されている三次元空間中の点群に関し
ても、円柱座標三角網を生成し、三角形パッチデータに
変換することで、三次元表面の再構成が行なえるように
なった。
いて三次元物体の表面を再構成する方法及び装置に関す
る。 【解決手段】 三角形パッチによる３次元物体表面の再
構成を行う場合において、円柱座標系に対応した円柱座
標初期三角網を生成する工程と、全周型距離画像から得
られる点群等の円柱座標系で表現された点群から１点ず
つを選び、円柱座標三角網の母点として逐次追加し、円
柱座標三角網を更新する工程と、円柱座標三角網を三角
形パッチデータに変換する工程とにより実現する。本発
明により、全周型距離画像から得られる点群のような、
円柱座標系で表現されている三次元空間中の点群に関し
ても、円柱座標三角網を生成し、三角形パッチデータに
変換することで、三次元表面の再構成が行なえるように
なった。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、対象物体の三次元
計測値から、三角形パッチを用いて三次元物体表面を再
構成する方法に関する。
計測値から、三角形パッチを用いて三次元物体表面を再
構成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】二次元の多数の点群があるとき、それら
の点を頂点とする三角形を求める方法として、点群を母
点とするＤｅｌａｕｎａｙ三角網を生成する方法があっ
た。この方法のひとつとして、点群から点を既存のＤｌ
ｅｌａｕｎａｙ三角網に逐次追加していきＤｅｌａｕｎ
ａｙ三角網を更新していく方法があった。この方法を以
下に示す。
の点を頂点とする三角形を求める方法として、点群を母
点とするＤｅｌａｕｎａｙ三角網を生成する方法があっ
た。この方法のひとつとして、点群から点を既存のＤｌ
ｅｌａｕｎａｙ三角網に逐次追加していきＤｅｌａｕｎ
ａｙ三角網を更新していく方法があった。この方法を以
下に示す。
【０００３】図８（ａ）に示すようなＤｅｌａｕｎａｙ
三角網において、図８の（ｂ）のバツ印の点を指定した
場合、Ｄｅｌａｕｎａｙ三角網を構成する各要素三角形
について、この点がその三角形の外接円内に入るかを調
べ、外接円内にその点を含む三角形を見つける。これ
は、Ｄｅｌａｕｎａｙ三角網の要素三角形の３頂点をｐ
j＝（ｘj，ｙj），ｐk＝（ｘk，ｙk），ｐ＝（ｘl，
ｙl）とし、追加する点をｐ＝（ｘ，ｙ）とすると、行
列式
三角網において、図８の（ｂ）のバツ印の点を指定した
場合、Ｄｅｌａｕｎａｙ三角網を構成する各要素三角形
について、この点がその三角形の外接円内に入るかを調
べ、外接円内にその点を含む三角形を見つける。これ
は、Ｄｅｌａｕｎａｙ三角網の要素三角形の３頂点をｐ
j＝（ｘj，ｙj），ｐk＝（ｘk，ｙk），ｐ＝（ｘl，
ｙl）とし、追加する点をｐ＝（ｘ，ｙ）とすると、行
列式
【０００４】
【外１】 を考えたときＨ（ｐj，ｐk，ｐl，ｐ）＝０ のとき、
ｐは、ｐj，ｐk，ｐlを通る円上の点で、Ｈ（ｐj，
ｐk，ｐl，ｐ）＜０ のとき、ｐは、ｐj，ｐk，ｐlを
通る円内の点で、Ｈ（ｐj，ｐk，ｐl，ｐ）＞０ のと
き、ｐは、ｐj，ｐk，ｐlを通る円外の点となる。
ｐは、ｐj，ｐk，ｐlを通る円上の点で、Ｈ（ｐj，
ｐk，ｐl，ｐ）＜０ のとき、ｐは、ｐj，ｐk，ｐlを
通る円内の点で、Ｈ（ｐj，ｐk，ｐl，ｐ）＞０ のと
き、ｐは、ｐj，ｐk，ｐlを通る円外の点となる。
【０００５】これにより、追加する点が、三角形の外接
円内に入っているかの判定が行える。この判定をＤｅｌ
ａｕｎａｙ三角網の前要素三角形において行った後、図
８のｃに示す如く追加する点を外接円内部に含む三角形
をまとめて一つの領域とする。図８のｄに示す如くこの
領域内の三角形を一旦削除した後、指定した点を１頂点
とし、この領域の輪郭の隣接する２頂点とによって構成
される三角形を生成し、図８のｅ）に示す如く先の領域
に挿入する。以上により、点群から点を逐次追加してＤ
ｅｌａｕｎａｙ三角網を更新するという方法があった。
円内に入っているかの判定が行える。この判定をＤｅｌ
ａｕｎａｙ三角網の前要素三角形において行った後、図
８のｃに示す如く追加する点を外接円内部に含む三角形
をまとめて一つの領域とする。図８のｄに示す如くこの
領域内の三角形を一旦削除した後、指定した点を１頂点
とし、この領域の輪郭の隣接する２頂点とによって構成
される三角形を生成し、図８のｅ）に示す如く先の領域
に挿入する。以上により、点群から点を逐次追加してＤ
ｅｌａｕｎａｙ三角網を更新するという方法があった。
【０００６】ここで、この方法は既存のＤｅｌａｕｎａ
ｙ三角網が存在しないと点を追加していくことが不可能
であるので、初期状態として、Ｄｅｌａｕｎａｙ三角網
を与えておく必要がある。その方法として、ｎ個の逐次
追加する母点の座標を（ｘk，ｙk）｛ｋ＝１，２，
３，．．．，ｎ｝としたとき、すべての点をその内部に
含む領域｛（ｘ，ｙ）｜ｘmin ＜ｘ＜ｘmax，ｙmin ＜ｙ
＜ｙmax，ｘmin＜∀ｘk，ｘmax＞∀ｘk，ｙmin＜∀
ｙk，ｙmax＞∀ｙk，ｋ＝１，２，３，．．．，ｎ｝を
考える。その長方形領域の頂点Ｐ１（ｘmin，ｙmin），
（Ｐ２（ｘmin，ｙmax），Ｐ３（ｘmax，ｙmin），Ｐ４
（ｘmax，ｙmax）を用いて、図９に示す如くＰ１，Ｐ
２，Ｐ４を頂点とする三角形と、Ｐ１，Ｐ４，Ｐ３を頂
点とする三角形の２つの三角形を要素三角形とする初期
Ｄｅｌａｕｎａｙ三角網を生成しておくという方法があ
った。
ｙ三角網が存在しないと点を追加していくことが不可能
であるので、初期状態として、Ｄｅｌａｕｎａｙ三角網
を与えておく必要がある。その方法として、ｎ個の逐次
追加する母点の座標を（ｘk，ｙk）｛ｋ＝１，２，
３，．．．，ｎ｝としたとき、すべての点をその内部に
含む領域｛（ｘ，ｙ）｜ｘmin ＜ｘ＜ｘmax，ｙmin ＜ｙ
＜ｙmax，ｘmin＜∀ｘk，ｘmax＞∀ｘk，ｙmin＜∀
ｙk，ｙmax＞∀ｙk，ｋ＝１，２，３，．．．，ｎ｝を
考える。その長方形領域の頂点Ｐ１（ｘmin，ｙmin），
（Ｐ２（ｘmin，ｙmax），Ｐ３（ｘmax，ｙmin），Ｐ４
（ｘmax，ｙmax）を用いて、図９に示す如くＰ１，Ｐ
２，Ｐ４を頂点とする三角形と、Ｐ１，Ｐ４，Ｐ３を頂
点とする三角形の２つの三角形を要素三角形とする初期
Ｄｅｌａｕｎａｙ三角網を生成しておくという方法があ
った。
【０００７】この初期Ｄｅｌａｕｎａｙ三角網をもと
に、上記手法により母点を逐次追加しＤｅｌａｕｎａｙ
三角網を更新生成し、生成結果を三角形パッチデータに
変換する方法があった。
に、上記手法により母点を逐次追加しＤｅｌａｕｎａｙ
三角網を更新生成し、生成結果を三角形パッチデータに
変換する方法があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来技術のＤｅｌａｕ
ｎａｙ三角網は、二次元ユークリッド空間において、ユ
ークリッド距離を用いることによりＤｅｌａｕｎａｙ三
角網を更新していくものであった。その初期形状とし
て、図８のような初期Ｄｅｌａｕｎａｙ三角網を用いる
ものである。この手法は、三次元空間中の点群が、二次
元ユークリッド空間に束縛されて表現されているよう
な、射影型距離画像から得られる三次元点群、ステレオ
画像から得られる三次元点群などの場合に利用できる。
しかし、全周型距離画像のような、円柱座標系で表現さ
れている三次元空間中の点群には対応できないという問
題があった。ここで、円柱座標系の概念図を図１０に示
す。図１０の（ａ）に示すように三次元空間中の点を円
柱座標により表現できる。これにおいて、ｒがθ、ｈの
２変数関数であると考えた場合に、図１０のｂ）に示す
表現により円柱座標空間を表現できる。次に、全周型距
離画像の概念図を図１１に示す。このように、全周型距
離画像は横軸角度、縦軸高さで、ｒが不連続な（離散的
な）一価関数であるような円柱座標により表現できる数
値データである。
ｎａｙ三角網は、二次元ユークリッド空間において、ユ
ークリッド距離を用いることによりＤｅｌａｕｎａｙ三
角網を更新していくものであった。その初期形状とし
て、図８のような初期Ｄｅｌａｕｎａｙ三角網を用いる
ものである。この手法は、三次元空間中の点群が、二次
元ユークリッド空間に束縛されて表現されているよう
な、射影型距離画像から得られる三次元点群、ステレオ
画像から得られる三次元点群などの場合に利用できる。
しかし、全周型距離画像のような、円柱座標系で表現さ
れている三次元空間中の点群には対応できないという問
題があった。ここで、円柱座標系の概念図を図１０に示
す。図１０の（ａ）に示すように三次元空間中の点を円
柱座標により表現できる。これにおいて、ｒがθ、ｈの
２変数関数であると考えた場合に、図１０のｂ）に示す
表現により円柱座標空間を表現できる。次に、全周型距
離画像の概念図を図１１に示す。このように、全周型距
離画像は横軸角度、縦軸高さで、ｒが不連続な（離散的
な）一価関数であるような円柱座標により表現できる数
値データである。
【０００９】円柱座標は、図１０の（ｂ）に示すように
二次元平面により表現できる座標系であるが、この平面
はユークリッド座標系ではなく、縦軸はユークリッド空
間と同様であるが、横軸は〔０，２π〕の制限された空
間しかなく、しかも、０と２πで空間は繋がっている非
ユークリッド空間である。そのため、この平面における
点群に対しては従来方法は利用できないという問題があ
った。
二次元平面により表現できる座標系であるが、この平面
はユークリッド座標系ではなく、縦軸はユークリッド空
間と同様であるが、横軸は〔０，２π〕の制限された空
間しかなく、しかも、０と２πで空間は繋がっている非
ユークリッド空間である。そのため、この平面における
点群に対しては従来方法は利用できないという問題があ
った。
【００１０】
【課題を解決するための手段（及び作用）】物体などの
対象の三次元計測値から、三角形パッチを用いて三次元
物体表面を再構成する方法において、円柱座標系で表現
されている三次元空間中の点群には対応できないという
問題を解決するために、三角形パッチによる３物体表面
表面の再構成を行う場合において、円柱座標系に対応し
た円柱座標初期三角網を生成する手段と、全周型距離画
像から得られる点群などの円柱座標系で表現された点群
から１点ずつを選び、円柱座標三角網に母点として逐次
追加し円柱座標三角網を更新する手段と、円柱座標三角
網を三角形パッチデータに変換する手段とを設ける。
対象の三次元計測値から、三角形パッチを用いて三次元
物体表面を再構成する方法において、円柱座標系で表現
されている三次元空間中の点群には対応できないという
問題を解決するために、三角形パッチによる３物体表面
表面の再構成を行う場合において、円柱座標系に対応し
た円柱座標初期三角網を生成する手段と、全周型距離画
像から得られる点群などの円柱座標系で表現された点群
から１点ずつを選び、円柱座標三角網に母点として逐次
追加し円柱座標三角網を更新する手段と、円柱座標三角
網を三角形パッチデータに変換する手段とを設ける。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は、本実施例の処理の流れで
ある。図２は、基本的な構成を表すブロック図である。
ある。図２は、基本的な構成を表すブロック図である。
【００１２】図２において、１は記憶装置で、処理ユニ
ット３にて実行されるプログラムが記憶されている、例
えば図１に示す処理手順を実行する。
ット３にて実行されるプログラムが記憶されている、例
えば図１に示す処理手順を実行する。
【００１３】２は記憶装置で、データが記憶されてい
る。
る。
【００１４】３は処理ユニットで、記憶装置１のプログ
ラムを実行して、情報を処理する。
ラムを実行して、情報を処理する。
【００１５】４は、表示装置で、処理される情報、処理
された情報、及び命令等を表示する。
された情報、及び命令等を表示する。
【００１６】５は入出力部で、外部機器との情報のやり
取りをする。
取りをする。
【００１７】６はキーボードで、情報を入力する。
【００１８】７はマウスで、カーソルを移動させる。
【００１９】８はバスで、情報の伝達を行なう。
【００２０】上述の構成より成る実施例の作動を説明す
る。
る。
【００２１】全周型距離画像計測装置等の外部機器か
ら、物体などの対象を計測したり、全周型距離画像デー
タベースなどから全周型距離画像を入出力部５を介して
読み込むことによって、全周型距離画像をステップ５０
１にて記憶装置２に入力する。入力される全周型距離画
像は、図１１に示すように、図１０の（ｂ）の円柱座標
系平面で、ｒが不連続な一価関数であるような数値デー
タである。本発明では、この円柱座標系平面内で、円柱
座標系平面を考慮したＤｅｌａｕｎａｙ三角網を作成す
る。また、別に、ステップ５０２にて、円柱座標系平面
用の円柱座標初期Ｄｅｌａｕｎａｙ三角網を生成する。
これは、図３に示すような三角網である。
ら、物体などの対象を計測したり、全周型距離画像デー
タベースなどから全周型距離画像を入出力部５を介して
読み込むことによって、全周型距離画像をステップ５０
１にて記憶装置２に入力する。入力される全周型距離画
像は、図１１に示すように、図１０の（ｂ）の円柱座標
系平面で、ｒが不連続な一価関数であるような数値デー
タである。本発明では、この円柱座標系平面内で、円柱
座標系平面を考慮したＤｅｌａｕｎａｙ三角網を作成す
る。また、別に、ステップ５０２にて、円柱座標系平面
用の円柱座標初期Ｄｅｌａｕｎａｙ三角網を生成する。
これは、図３に示すような三角網である。
【００２２】ステップ５０１にて記憶装置２のエリアｄ
１に読み込まれた全周型距離画像から、三角形の母点と
なる点群を抽出する処理をステップ５０３にて行なう。
この抽出方法としては、画像中の特徴的な点を直接目視
することにより、表示装置４の画面上でマウスなどによ
り指定する方法などを用いることができる。また、各種
の特徴点抽出手法を利用することも可能である。例え
ば、本実施例では、ルーフエッジ、ジャンプエッジとい
うエッジ抽出を行なった後、エッジの端点を利用すると
いう方法をとっている。こうして得られた点群を追加す
る母点として記憶装置２に記憶しておく。次に、ステッ
プ５０４にて、ステップ５０２で生成しておいた円柱座
標初期Ｄｅｌａｕｎａｙ三角網をもとに、ステップ５０
３で得られている母点群の１母点の追加、円柱座標Ｄｅ
ｌａｕｎａｙ三角網の更新処理を処理ユニット３です
る。このステップ５０４の母点の追加、円柱座標Ｄｅｌ
ａｕｎａｙ三角網更新処理に関しては、図４に流れ図を
示し、後述する。ステップ５０４の母点の追加、円柱座
標Ｄｅｌａｕｎａｙ三角網更新処理を、ステップ５０５
にて全点が終了するまで繰り返す。そして、全点の追加
処理が終了すると、図１０の（ｂ）の円柱座標系平面に
よる表現から、図１０の（ａ）の三次元空間へと表現形
式を戻すことにより、三次元空間の位置表現となる。ス
テップ５０６にて、円柱座標Ｄｅｌａｕｎａｙ三角網を
三角形パッチデータに変換し、記憶装置２のエリアｄ２
に出力後、終了する。
１に読み込まれた全周型距離画像から、三角形の母点と
なる点群を抽出する処理をステップ５０３にて行なう。
この抽出方法としては、画像中の特徴的な点を直接目視
することにより、表示装置４の画面上でマウスなどによ
り指定する方法などを用いることができる。また、各種
の特徴点抽出手法を利用することも可能である。例え
ば、本実施例では、ルーフエッジ、ジャンプエッジとい
うエッジ抽出を行なった後、エッジの端点を利用すると
いう方法をとっている。こうして得られた点群を追加す
る母点として記憶装置２に記憶しておく。次に、ステッ
プ５０４にて、ステップ５０２で生成しておいた円柱座
標初期Ｄｅｌａｕｎａｙ三角網をもとに、ステップ５０
３で得られている母点群の１母点の追加、円柱座標Ｄｅ
ｌａｕｎａｙ三角網の更新処理を処理ユニット３です
る。このステップ５０４の母点の追加、円柱座標Ｄｅｌ
ａｕｎａｙ三角網更新処理に関しては、図４に流れ図を
示し、後述する。ステップ５０４の母点の追加、円柱座
標Ｄｅｌａｕｎａｙ三角網更新処理を、ステップ５０５
にて全点が終了するまで繰り返す。そして、全点の追加
処理が終了すると、図１０の（ｂ）の円柱座標系平面に
よる表現から、図１０の（ａ）の三次元空間へと表現形
式を戻すことにより、三次元空間の位置表現となる。ス
テップ５０６にて、円柱座標Ｄｅｌａｕｎａｙ三角網を
三角形パッチデータに変換し、記憶装置２のエリアｄ２
に出力後、終了する。
【００２３】次に、図４を用いて、母点の追加による円
柱座標Ｄｅｌａｕｎａｙ三角網の更新処理に関して説明
する。まず、今ある円柱座標Ｄｅｌａｕｎａｙ三角網の
要素三角形のうち、追加する母点位置の角度座標をφと
したときに、〔φ−π／２，φ＋π／２〕の領域を領域
Ａとし（図５の（ａ）のハッチング部分が領域Ａ、図６
の（ａ）に例を示す）、領域Ａに一部または全部が含ま
れる三角形を、ステップ８０１にて抽出する（図６の
（ｂ）が抽出結果例である）。このステップにおいて、
追加する母点位置の角度座標が、〔０，π／２〕または
〔３／２π，２π〕の範囲にある場合、以下の処理が必
要となる。母点位置の角度座標が、〔０，π／２〕の範
囲にある場合、〔φ−π／２，φ＋π／２〕の領域は、
０より小さい値の範囲をもつ領域となる。円柱座標系平
面は０と２πで繋がっている空間であり、０より小さい
値となった場合には、２πを加えた値とし、注目する領
域を〔０，φ＋π／２〕または〔φ＋３／２π，２π〕
とする（図５の（ｂ））。同様に、母点位置の角度座標
が、〔３／２π，２π〕の範囲にある場合には、〔φ−
π／２，φ＋π／２〕の領域は、２πより大きな値の範
囲を持つ領域となるため、その２πより大きな値となっ
た場合には、２πをひいた値とし、注目する領域を
〔０，φ−３／２π〕または〔φ−π／２，２π〕とす
る（図５の（ｃ））。
柱座標Ｄｅｌａｕｎａｙ三角網の更新処理に関して説明
する。まず、今ある円柱座標Ｄｅｌａｕｎａｙ三角網の
要素三角形のうち、追加する母点位置の角度座標をφと
したときに、〔φ−π／２，φ＋π／２〕の領域を領域
Ａとし（図５の（ａ）のハッチング部分が領域Ａ、図６
の（ａ）に例を示す）、領域Ａに一部または全部が含ま
れる三角形を、ステップ８０１にて抽出する（図６の
（ｂ）が抽出結果例である）。このステップにおいて、
追加する母点位置の角度座標が、〔０，π／２〕または
〔３／２π，２π〕の範囲にある場合、以下の処理が必
要となる。母点位置の角度座標が、〔０，π／２〕の範
囲にある場合、〔φ−π／２，φ＋π／２〕の領域は、
０より小さい値の範囲をもつ領域となる。円柱座標系平
面は０と２πで繋がっている空間であり、０より小さい
値となった場合には、２πを加えた値とし、注目する領
域を〔０，φ＋π／２〕または〔φ＋３／２π，２π〕
とする（図５の（ｂ））。同様に、母点位置の角度座標
が、〔３／２π，２π〕の範囲にある場合には、〔φ−
π／２，φ＋π／２〕の領域は、２πより大きな値の範
囲を持つ領域となるため、その２πより大きな値となっ
た場合には、２πをひいた値とし、注目する領域を
〔０，φ−３／２π〕または〔φ−π／２，２π〕とす
る（図５の（ｃ））。
【００２４】ステップ８０１によって選出されたこれら
の三角形について、以下のステップを施す。ステップ８
０２にて、円柱座標系平面内において、各三角形の外接
円を求め、その外接円に追加する点が入るかどうかを調
べる。外接円内部に含む三角形を一旦登録しておく（ス
テップ８０３）という処理を全ての三角形に対して行う
（ステップ８０４）。これらのステップ８０２〜８０４
は、図６の（ｃ）にあたる。ここで、ある点が三角形の
外接円内の点であるかどうかの判定を以下に説明する。
三角形の３頂点をｐj＝（φj，ｈj），ｐk＝（φk，
ｈk），ｐl＝（φl，ｈl）とする。追加する母点を点ｐ
＝（φ，ｈ）とする。行列式
の三角形について、以下のステップを施す。ステップ８
０２にて、円柱座標系平面内において、各三角形の外接
円を求め、その外接円に追加する点が入るかどうかを調
べる。外接円内部に含む三角形を一旦登録しておく（ス
テップ８０３）という処理を全ての三角形に対して行う
（ステップ８０４）。これらのステップ８０２〜８０４
は、図６の（ｃ）にあたる。ここで、ある点が三角形の
外接円内の点であるかどうかの判定を以下に説明する。
三角形の３頂点をｐj＝（φj，ｈj），ｐk＝（φk，
ｈk），ｐl＝（φl，ｈl）とする。追加する母点を点ｐ
＝（φ，ｈ）とする。行列式
【００２５】
【外２】 を考えると、Ｈ（ｐj，ｐk，ｐl，ｐ）＝０のとき、ｐ
は、ｐj，ｐk，ｐlを通る円上の点で、Ｈ（ｐj，ｐk，
ｐl，ｐ）＜０のとき、ｐは、ｐj，ｐk，ｐlを通る円内
の点で、Ｈ（ｐj，ｐk，ｐl，ｐ）＞０のとき、ｐは、
ｐj，ｐk，ｐlを通る円外の点となる。ことによって、
判定できる。ただし、図７の（ａ），（ｂ）に示すよう
に、領域Ａが円柱座標系平面空間の繋ぎ目である０と２
πをまたぐ位置にある場合、および、図７の（ｃ）、
（ｄ）に示すように、領域Ａは〔０，２π〕内の連続領
域であるが、ステップ８０１で選出された三角形が、０
と２πをまたぐ位置にある場合の、２つの場合に関して
は、点座標値をそのまま用いてこの式１に代入すること
はできない。
は、ｐj，ｐk，ｐlを通る円上の点で、Ｈ（ｐj，ｐk，
ｐl，ｐ）＜０のとき、ｐは、ｐj，ｐk，ｐlを通る円内
の点で、Ｈ（ｐj，ｐk，ｐl，ｐ）＞０のとき、ｐは、
ｐj，ｐk，ｐlを通る円外の点となる。ことによって、
判定できる。ただし、図７の（ａ），（ｂ）に示すよう
に、領域Ａが円柱座標系平面空間の繋ぎ目である０と２
πをまたぐ位置にある場合、および、図７の（ｃ）、
（ｄ）に示すように、領域Ａは〔０，２π〕内の連続領
域であるが、ステップ８０１で選出された三角形が、０
と２πをまたぐ位置にある場合の、２つの場合に関して
は、点座標値をそのまま用いてこの式１に代入すること
はできない。
【００２６】まず、領域Ａが円柱座標系平面空間の繋ぎ
目である０と２πをまたぐ位置にある場合について説明
する。その場合には、追加する母点位置の角度座標φ
が、０＜φ＜π／２の場合と、３／２π＜φ＜２πの場
合の２つの場合がある。０＜φ＜π／２の場合、領域Ａ
は〔０，φ＋π／２〕または〔φ＋３／２π，２π〕で
ある。〔φ＋３／２π，２π〕に全部または一部が含ま
れる三角形として抽出された三角形については、図７の
（ａ）のあるように、０以下の領域に仮想的に三角形を
移動し（頂点の座標の角度座標から２πひく）、式１を
用いて判定を行なう。図７の（ａ）の三角形ａの場合、
全頂点の角度座標から２πを引くことになり、三角形ｂ
の場合、２頂点の角度座標から２πひくことになる。次
に、３／２π＜φ＜２πのの場合、領域Ａは〔０，φ−
３／２π〕または〔φ−π／２，２π〕である。同様
に、〔０，φ−３／２π〕に全部または一部が含まれる
三角形として抽出された三角形については、図７の
（ｂ）にあるように、２π以上の領域に仮想的に三角形
を移動し（頂点の座標の角度座標に２πを加える）、式
１を用いて判定を行なう。図７の（ｂ）の三角形ｃの場
合、全頂点の角度座標に２πを加えることになり、三角
形ｄの場合、２頂点の角度座標に２π加えることにな
る。
目である０と２πをまたぐ位置にある場合について説明
する。その場合には、追加する母点位置の角度座標φ
が、０＜φ＜π／２の場合と、３／２π＜φ＜２πの場
合の２つの場合がある。０＜φ＜π／２の場合、領域Ａ
は〔０，φ＋π／２〕または〔φ＋３／２π，２π〕で
ある。〔φ＋３／２π，２π〕に全部または一部が含ま
れる三角形として抽出された三角形については、図７の
（ａ）のあるように、０以下の領域に仮想的に三角形を
移動し（頂点の座標の角度座標から２πひく）、式１を
用いて判定を行なう。図７の（ａ）の三角形ａの場合、
全頂点の角度座標から２πを引くことになり、三角形ｂ
の場合、２頂点の角度座標から２πひくことになる。次
に、３／２π＜φ＜２πのの場合、領域Ａは〔０，φ−
３／２π〕または〔φ−π／２，２π〕である。同様
に、〔０，φ−３／２π〕に全部または一部が含まれる
三角形として抽出された三角形については、図７の
（ｂ）にあるように、２π以上の領域に仮想的に三角形
を移動し（頂点の座標の角度座標に２πを加える）、式
１を用いて判定を行なう。図７の（ｂ）の三角形ｃの場
合、全頂点の角度座標に２πを加えることになり、三角
形ｄの場合、２頂点の角度座標に２π加えることにな
る。
【００２７】次に、領域Ａは〔０，２π〕内の連続領域
であるが、ステップ２０１で選出された三角形が、０と
２πをまたぐ位置にある場合について述べる。これも、
領域Ａが円柱座標系平面空間の繋ぎ目である０と２πを
またぐ位置にある場合について述べた上述の方法と同様
に、三角形の頂点の角度座標から２πをひくまたは２π
加える処理を施すことによって、途切れた三角形を、円
柱座標系の０，２πの連続性を考慮して接続し（その際
に０以下、２π以上の領域に三角形は移動する）、その
後、式１に代入する。
であるが、ステップ２０１で選出された三角形が、０と
２πをまたぐ位置にある場合について述べる。これも、
領域Ａが円柱座標系平面空間の繋ぎ目である０と２πを
またぐ位置にある場合について述べた上述の方法と同様
に、三角形の頂点の角度座標から２πをひくまたは２π
加える処理を施すことによって、途切れた三角形を、円
柱座標系の０，２πの連続性を考慮して接続し（その際
に０以下、２π以上の領域に三角形は移動する）、その
後、式１に代入する。
【００２８】これにより追加点を外接円内部に含む三角
形をすべて選び出したこととなり、これらを統合してひ
とつの多角形領域にする（ステップ８０５、図６の
（ｃ））。次に、この多角形領域中の三角形を一旦削除
し（ステップ８０６）、多角形領域の輪郭線の隣接する
２頂点と追加点とによってできる三角形を生成し、三角
形群を生成する（ステップ８０７）。その後、もとの円
柱座標Ｄｅｌａｕｎａｙ三角網の図中で上記多角形領域
の部分を三角形群に置き換えることによって、新しい円
柱座標Ｄｅｌａｕｎａｙ三角網となり（ステップ８０
８）、以上、ステップ８０１〜８０８にて円柱座標Ｄｅ
ｌａｕｎａｙ三角網を更新する。結果、図６の（ａ）の
ような円柱座標Ｄｅｌａｕｎａｙ三角網は、図６の
（ｄ）の円柱座標Ｄｅｌａｕｎａｙ三角網へと更新され
る。
形をすべて選び出したこととなり、これらを統合してひ
とつの多角形領域にする（ステップ８０５、図６の
（ｃ））。次に、この多角形領域中の三角形を一旦削除
し（ステップ８０６）、多角形領域の輪郭線の隣接する
２頂点と追加点とによってできる三角形を生成し、三角
形群を生成する（ステップ８０７）。その後、もとの円
柱座標Ｄｅｌａｕｎａｙ三角網の図中で上記多角形領域
の部分を三角形群に置き換えることによって、新しい円
柱座標Ｄｅｌａｕｎａｙ三角網となり（ステップ８０
８）、以上、ステップ８０１〜８０８にて円柱座標Ｄｅ
ｌａｕｎａｙ三角網を更新する。結果、図６の（ａ）の
ような円柱座標Ｄｅｌａｕｎａｙ三角網は、図６の
（ｄ）の円柱座標Ｄｅｌａｕｎａｙ三角網へと更新され
る。
【００２９】（他の実施例）接触型または非接触型三次
元デジタイザなどにより、物体などの表面の三次元計測
点群を用いると、三次元空間中の点群を入力できる。こ
のデータは、物体の一方向からの表面形状の計測点群で
あることは少なく、全周方向からの計測点であるので、
通常、二次元平面に射影し従来方法によりＤｅｌａｕｎ
ａｙ三角網を生成することはできない。そのため、それ
ら三次元空間中の計測点群を一旦円柱座標系に変換する
処理を施すことによって、上述の実施例と同様に本発明
方法を用いる。これにより、三角形パッチデータを生成
することができる。
元デジタイザなどにより、物体などの表面の三次元計測
点群を用いると、三次元空間中の点群を入力できる。こ
のデータは、物体の一方向からの表面形状の計測点群で
あることは少なく、全周方向からの計測点であるので、
通常、二次元平面に射影し従来方法によりＤｅｌａｕｎ
ａｙ三角網を生成することはできない。そのため、それ
ら三次元空間中の計測点群を一旦円柱座標系に変換する
処理を施すことによって、上述の実施例と同様に本発明
方法を用いる。これにより、三角形パッチデータを生成
することができる。
【００３０】
【発明の効果】本発明により、全周型距離画像から得ら
れる点群のような、円柱座標系で表現されている三次元
空間中の点群に関しても、円柱座標Ｄｅｌａｕｎａｙ三
角網を生成し、三角形パッチデータに変換することで、
三次元表面の再構成が行なえるようになった。
れる点群のような、円柱座標系で表現されている三次元
空間中の点群に関しても、円柱座標Ｄｅｌａｕｎａｙ三
角網を生成し、三角形パッチデータに変換することで、
三次元表面の再構成が行なえるようになった。
【図１】本実施例の三角形パッチ生成方法の全体の処理
の流れを示す流れ図である。
の流れを示す流れ図である。
【図２】本実施例の基本構成のブロック図である。
【図３】円柱座標初期三角網である。
【図４】図１中の母点の追加による三角網の更新処理の
流れ図である。
流れ図である。
【図５】円柱座標空間で、追加する母点に対して更新す
る三角形を抽出するための探索範囲を表す領域である。
る三角形を抽出するための探索範囲を表す領域である。
【図６】円柱座標Ｄｅｌａｕｎａｙ三角網に母点を追加
し更新する例の模式図である。
し更新する例の模式図である。
【図７】三角形の外接円判定を行なう際に、例外処理を
行なう三角形の処理方法の模式図である。
行なう三角形の処理方法の模式図である。
【図８】二次元の多数の点群から、三角網を生成する従
来方法のアルゴリズムを示す模式図である。
来方法のアルゴリズムを示す模式図である。
【図９】従来方法で三角網を生成する際に用いられる初
期三角網である。
期三角網である。
【図１０】円柱座標系の概念図である。
【図１１】全周型距離画像の概念図である。
１ 処理手順を記述したプログラムを格納しておくため
の記憶装置 ２ 処理されるデータである全周型距離画像、処理結果
データである三角形パッチデータを保存するための記憶
装置 ３ 処理を実行するＣＰＵ ４ 処理経過、結果を表示するためのウインドウシステ
ム ５ 全周型距離画像の外部機器からの入力、処理結果の
三角形パッチデータの外部機器への出力を行なうための
入出力部
の記憶装置 ２ 処理されるデータである全周型距離画像、処理結果
データである三角形パッチデータを保存するための記憶
装置 ３ 処理を実行するＣＰＵ ４ 処理経過、結果を表示するためのウインドウシステ
ム ５ 全周型距離画像の外部機器からの入力、処理結果の
三角形パッチデータの外部機器への出力を行なうための
入出力部
Claims (10)
- 【請求項１】 三角形パッチによる３次元物体表面の再
構成を行う場合において、円柱座標系に対応した円柱座
標初期三角網を生成する工程と、 全周型距離画像から得られる点群等の円柱座標系で表現
された点群から１点ずつを選び、円柱座標三角網の母点
として逐次追加し、円柱座標三角網を更新する工程と、 円柱座標三角網を三角形パッチデータに変換する工程と
を有する３次元物体表面の再構成方法。 - 【請求項２】 三角形パッチによる３物体表面表面の再
構成を行う場合において、 円柱座標系に対応した円柱座標初期三角網を生成する手
段と、全周型距離画像から得られる点群等の円柱座標系
で表現された点群から１点ずつを選び、円柱座標三角網
に母点として逐次追加し円柱座標三角網を更新する手段
と円柱座標三角網を三角形パッチデータに変換する手段
とを有する３次元物体表面の再構成装置。 - 【請求項３】 外部機器から入力される画像データベー
スを記憶する工程を有する請求項１に記載の３次元物体
表面の再構成方法。 - 【請求項４】 外部機器から入力される画像データベー
スを円柱座標系で表現された点群に変換する工程を有す
る請求項３に記載の３次元物体表面の再構成方法。 - 【請求項５】 外部機器から入力される画像データベー
スを記憶する記憶手段を有する請求項２に記載の３次元
物体表面の再構成装置。 - 【請求項６】 外部機器から入力される画像データベー
スを円柱座標系で表現された点群に変換する工程を有す
る請求項５に記載の３次元物体表面の再構成装置。 - 【請求項７】 全周型距離画像から得られる点群等の円
柱座標系で表現された点群から１点ずつを選ぶ為に、表
示装置の画面上でエリアを指定する工程を有する請求項
４に記載の３次元物体表面の再構成方法。 - 【請求項８】 画像から得られる点群等の円柱座標系で
表現された点群から１点ずつを選ぶ為に、表示装置の画
面上でエリアを指定する手段を有する請求項５に記載の
３次元物体表面の再構成装置。 - 【請求項９】 ３次元座標入力工程を有する請求項１に
記載の３次元物体表面の再構成方法。 - 【請求項１０】 ３次元座標入力装置を有する請求項２
に記載の３次元物体表面の再構成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8085284A JPH09274668A (ja) | 1996-04-08 | 1996-04-08 | ３次元物体表面の再構成方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8085284A JPH09274668A (ja) | 1996-04-08 | 1996-04-08 | ３次元物体表面の再構成方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09274668A true JPH09274668A (ja) | 1997-10-21 |
Family
ID=13854282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8085284A Withdrawn JPH09274668A (ja) | 1996-04-08 | 1996-04-08 | ３次元物体表面の再構成方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09274668A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104167020A (zh) * | 2014-08-19 | 2014-11-26 | 电子科技大学 | 基于约束Delaunay三角网的空间倒转曲面重建方法 |
| CN105783773A (zh) * | 2016-03-18 | 2016-07-20 | 河北科技大学 | 一种线结构光视觉传感器的数值标定方法 |
-
1996
- 1996-04-08 JP JP8085284A patent/JPH09274668A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104167020A (zh) * | 2014-08-19 | 2014-11-26 | 电子科技大学 | 基于约束Delaunay三角网的空间倒转曲面重建方法 |
| CN104167020B (zh) * | 2014-08-19 | 2017-02-22 | 电子科技大学 | 基于约束Delaunay三角网的空间倒转曲面重建方法 |
| CN105783773A (zh) * | 2016-03-18 | 2016-07-20 | 河北科技大学 | 一种线结构光视觉传感器的数值标定方法 |
| CN105783773B (zh) * | 2016-03-18 | 2019-05-10 | 河北科技大学 | 一种线结构光视觉传感器的数值标定方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030701 |