JPH096828A - ３次元形状のデザイン方法およびデザイン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】比較的小容量のメモリ資源でも実用的な速度で
３次元形状のデザインが行なえるようにする。 【構成】対象物の３次元測定により求めた画像情報につ
いて、フレームメモリに規定した平面上の各点に高さ情
報を持たせた３次元データの中からアドレス指定により
所望の一部分のデザイン領域を切り出す（Ｓ１）。切り
出したデザイン領域の３次元データを３次元データメモ
リに格納した後（Ｓ２）、所定の変換を施して所定の形
状に修正することにより新たな３次元データを作成する
（Ｓ３）。さらに、３次元データを視覚化した図形を出
力する（Ｓ４）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、３次元データの一部分
を取り出して所定の形状に修正を施して得る画像処理技
術を用いた３次元形状のデザイン方法およびデザイン装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、コンピュータを用いて３次元の
画像情報を扱う場合に、画像内の各点の３次元座標を３
つ組として格納している。つまり、画像平面をＸＹ平面
とし、高さ方向をＺ方向とすれば、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の３
つ組の形で画像情報を記憶手段に格納することになる。
しかしながら、このような形で画像情報を扱うと、拡大
・縮小、回転などの加工を施す際に画像内のすべての点
について複雑な演算が必要になって、膨大な処理時間を
要することになる。また、この種の処理には記憶装置と
の間でデータの出し入れを頻繁に行なうことになるか
ら、処理の高速化のためにはハードディスクなどの記憶
装置を用いることはできず、大容量のメモリが必要にな
るという問題がある。

【０００３】そこで、単純な形状の小さい立体（一般に
は多面体）を多数個用いて３次元形状を持つ画像情報を
近似することが考えられており、この技術を適用すれ
ば、すべての３次元座標を３つ組として記憶手段に格納
する場合よりはデータ量を削減できる。しかしながら、
対象物の画像がきめの細かいテクスチャを持つような場
合には、近似する立体の個数が膨大になり、情報量を十
分に削減することができない。

【０００４】一方、木や石の表面のように不規則で複雑
な凹凸形状のテクスチャを表面に持つ３次元画像を作成
する際に、凹凸形状を上述のような小さい立体で粗く近
似した３次元のフレームモデルないしサーフェイスモデ
ルのモデルを作成し、実際の物体を撮像することによっ
て得た２次元画像のテクスチャを上記モデルの表面に貼
り付ける方法も知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来は、
３次元データから３次元形状のデザインをするだけであ
り、３次元データの一部分を取り出して所定の形状に修
正をするものではなく、たとえば、上記方法で作成され
た３次元データでは多面体を多用しているから、３次元
データにアフィン変換のような操作を加えようとする
と、操作を加える領域に各多面体のどの面が含まれてい
るかを判断し、各面に変換処理を施すことが必要になる
から、結果的に処理が複雑で時間がかかることになる。

【０００６】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、３次元データを多面体で近似するこ
となく３次元データから所望の一部分のみを取り出して
変換を施すことにより、比較的小容量のメモリ資源でも
実用的な速度で処理を行なうことができるようにした３
次元形状のデザイン方法およびデザイン装置を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、上
記目的の達成のために、画像情報で規定された平面上の
各点に高さ情報を持たせた３次元データの中から所望の
一部分のデザイン領域を切り出す第１の過程と、第１の
過程で切り出したデザイン領域の３次元データに所定の
変換を施して所定の形状に修正することにより新たな３
次元データを作成する第２の過程と、第２の過程で作成
した３次元データを視覚化した図形を出力する第３の過
程とを有する。

【０００８】請求項２の発明では、請求項１の発明にお
いて、第１の過程において前記平面内の所望の範囲を指
定することにより３次元データからデザイン領域を切り
出すようにしてある。請求項３の発明では、請求項１ま
たは請求項２の発明において、第２の過程における変換
を前記平面上でのアフィン変換としている。

【０００９】請求項４の発明では、請求項１または請求
項２の発明において、第１の過程で複数個のデザイン領
域を切り出し、第２の過程における変換を各デザイン領
域の少なくとも一部を一平面上で重複させるとともに、
各デザイン領域の高さ情報の荷重和を新たな高さ情報と
して用いる変換としている。請求項５の発明では、請求
項１または請求項２の発明において、第２の過程におけ
る変換を、所定範囲の空間周波数を持つ高さ成分を空間
フィルタにより抽出して新たな高さ情報に用いる変換と
している。

【００１０】請求項６の発明では、請求項１または請求
項２の発明において、第２の過程における変換を、デザ
イン領域の高さ成分を平滑化し、元の３次元データから
平滑化した高さ成分を減算した高さ成分を新たな３次元
データとして用いる変換としている。請求項７の発明で
は、請求項１または請求項２の発明において、第２の過
程における変換を、デザイン領域内に局所変形領域を設
定するとともに、局所変形領域の中心をガウス分布曲線
のピークとするガウス分布を設定し、このガウス分布曲
線をもとに演算した高さを局所変形領域内の新たな高さ
情報に用いる変換としている。

【００１１】請求項８の発明では、請求項１ないし請求
項７の発明において、第２の過程における変換後の高さ
情報に上限値と下限値とを設定し、変換後の高さ情報の
うち上限値を越える部分は上限値を採用し、下限値に満
たない部分は下限値を採用している。請求項９の発明で
は、請求項１または請求項２の発明において、第２の過
程における変換を、デザイン領域の高さ情報の最大値と
最小値とが、あらかじめ設定した高さ情報の上限値と下
限値とにそれぞれ一致するように、デザイン領域の高さ
情報の変化幅を拡大ないし縮小する変換としている。

【００１２】請求項１０の発明では、請求項１または請
求項２の発明において、第３の過程で視覚化した図形に
着色およびレイトレーシングを施す。請求項１１の発明
では、請求項１０の発明において、第３の過程でデザイ
ン対象の部材の色および反射率を設定し、視覚化した図
形に上記色で着色するとともに、上記反射率を用いてレ
イトレーシングを施す。

【００１３】請求項１２の発明では、請求項１または請
求項２の発明において、第１の過程で複数個のデザイン
領域を切り出すとともに各デザイン領域を境界線が密着
するように並べ、第２の過程における変換を、隣接する
デザイン領域間に形成される継ぎ目を含むように設定し
た連結領域の中で、互いに離れ隣接するデザイン領域に
それぞれ含まれる２点間を結ぶ線上の高さを、隣接する
デザイン領域の継ぎ目の近傍の高さとして採用する変換
としている。

【００１４】請求項１３の発明では、請求項１または請
求項２の発明において、第１の過程で複数個のデザイン
領域を切り出すとともに各デザイン領域を境界線が密着
するように並べ、第２の過程における変換を、隣接する
一方のデザイン領域における継ぎ目上の各点と、他方の
デザイン領域において継ぎ目から離れ上記各点にそれぞ
れ対応付けられた特定の点とを結ぶ直線上の高さを継ぎ
目の近傍の高さとして採用する変換としている。

【００１５】請求項１４の発明では、請求項１または請
求項２の発明において、第１の過程で複数個のデザイン
領域を切り出すとともに各デザイン領域を境界線が密着
するように並べ、第２の過程における変換を、隣接する
両デザイン領域においてそれぞれ継ぎ目から離れ互いに
対応付けられた特定の点間を結ぶ直線上の高さを継ぎ目
の近傍の高さとして採用する変換としている。

【００１６】請求項１５の発明では、請求項１または請
求項２の発明において、第１の過程で複数個のデザイン
領域を切り出すとともに各デザイン領域を境界線が密着
するように並べ、第２の過程における変換を、隣接する
一方のデザイン領域における継ぎ目上の各点と、他方の
デザイン領域において継ぎ目から離れ上記各点にそれぞ
れ対応付けられた特定の点とを結ぶ直線上の高さと上記
両点間の各点の高さとを加算して求めた高さを採用する
変換としている。

【００１７】請求項１６の発明では、請求項１または請
求項２の発明において、第１の過程で複数個のデザイン
領域を切り出すとともに各デザイン領域を境界線が密着
するように並べ、第２の過程における変換を、隣接する
両デザイン領域においてそれぞれ継ぎ目から離れ互いに
対応付けられた特定の点とを結ぶ直線上の高さと上記両
端間の各点の高さとを加算して求めた高さを採用する変
換としている。

【００１８】請求項１７の発明は、請求項１または請求
項２の発明において、第１の過程において複数個のデザ
イン領域を切り出すとともに各デザイン領域を並べ、第
２の過程における変換を、隣接する２つのデザイン領域
の高さの平均値を一致させるように一方のデザイン領域
にオフセット値を加算した後、各一方のデザイン領域か
ら各他方のデザイン領域への高さの変化をガウス分布曲
線に沿わせて両デザイン領域の境界付近の高さを連続さ
せる変換としている。

【００１９】請求項１８の発明は、３次元形状のデザイ
ン装置であって、３次元データを可視化して表示するデ
ィスプレイよりなる出力装置と、出力装置の画面上で可
視化されている３次元データのうち変換を施すべきデザ
イン領域を指定するとともに請求項２ないし請求項１７
のいずれかに記載の変換を指示する入力装置と、入力装
置により指定されたデザイン領域に対して指示された変
換を施すとともに変換結果を出力装置に視覚化して表示
させる画像処理装置とを備える。

【００２０】

【作用】請求項１の発明の方法によれば、３次元データ
を多面体で近似することなく３次元データから所望の一
部分のデザイン領域を切り出し、切り出したデザイン領
域に所定の変換を施して所定の形状に修正することによ
り新たな３次元データを作成することにより、３次元形
状を多面体で近似する場合に比較すると、変換処理の内
容が簡単になって処理量が大幅に低減する。このよう
に、処理が簡単になれば作業領域が低減するから、結果
的に比較的小容量のメモリ資源であっても高速な処理が
可能になる。

【００２１】請求項２の発明の方法は請求項１の望まし
い実施態様であり、平面内の所望の範囲を指定すること
によって３次元データからデザイン領域を切り出してい
るから、高さ情報を保存した状態でデザイン領域を指定
することができる。請求項３の発明の方法は、第１の過
程で切り出した形状に平面内でのアフィン変換を施して
いるから、簡単な処理ながらデザイン領域の３次元デー
タにバリエーションを与えることができる。

【００２２】請求項４の発明の方法では、複数のデザイ
ン領域の高さ情報に重み付けを行なった後に加算して求
めた高さ情報を新たな高さ情報として用いるから、複数
のデザイン領域の凹凸形状を重み付けの割合に応じて反
映させることができ、現実には存在しないようなテクス
チャを持つ複雑な凹凸形状を実現することが可能にな
る。

【００２３】請求項５の発明の方法では、デザイン領域
から所定範囲の空間周波数を持つ高さ成分を空間フィル
タを通して抽出するから、たとえば元の３次元データを
視覚化したときに表面が全体として緩やかな凹凸を有す
るような場合に、空間フィルタを通すことによって３次
元データから緩やかな凹凸となる低周波の空間周波数成
分を除去する処理が可能になる。その結果、高周波の空
間周波数成分のみを含む（つまり、細かい起伏からな
る）ような３次元データを作成することが可能になる。
このように、３次元データから所望の空間周波数を有す
る部分を取り出せば最終的に得られる３次元データにバ
リエーションを与えることができる。

【００２４】請求項６の発明の方法は、デザイン領域の
高さ成分を平滑化し、元の３次元データから平滑化した
高さ成分を減算することにより新たな３次元データを得
るのであって、実質的には元の３次元データから低周波
成分を除去したことになり、視覚化したときに緩やかな
うねりを持たず細かい起伏のみを有するような３次元デ
ータを得ることができる。

【００２５】請求項７の発明の方法によれば、デザイン
領域内に局所変形領域を設定し、局所変形領域の中心を
ガウス分布曲線のピークとするガウス分布を設定し、こ
のガウス分布曲線に沿った高さを局所変形領域内の新た
な高さ情報に用いるから、ガウス分布曲線の高さや半値
幅を適宜設定することによって、局所変形領域の周辺形
状と違和感なく連続させることができる。つまり、デザ
イン領域内の局所的に凹凸の変化が大きい部分を滑らか
にしたり、あるいは逆に凹凸を大きくすることができ３
次元データにバリエーションを与えることができる。

【００２６】請求項８の発明の方法は、デザイン領域に
ついて第２の過程における変換後の高さ情報に上限値と
下限値とを設定し、変換後の高さ情報のうち上限値を越
える部分は上限値を採用し、下限値に満たない部分は下
限値を用いることにより、最終的に視覚化される形態の
厚みを規定寸法内に収めることができる。たとえば、壁
パネルや天井パネルのような建築用板のデザインを行な
う場合であれば、強度上の要請から最小の厚み寸法が規
制され、また厚みが大きくなり過ぎないように最大の厚
み寸法が規制されるから、このような部材のデザインを
行なう際には上限値と下限値とを規定する請求項８の発
明の方法が有用である。

【００２７】請求項９の発明の方法によれば、デザイン
領域の高さ情報の最大値と最小値とが、あらかじめ設定
した高さ情報の上限値と下限値とにそれぞれ一致するよ
うに、デザイン領域の高さ情報の変化幅を所定倍率で拡
大ないし縮小するから、形状全体の凹凸を抑えて滑らか
にしたり、あるいは凹凸を大きくすることができ３次元
データにバリエーションを与えることができる。しか
も、請求項８の発明の方法と同様に、規定の寸法内に収
めることができる。

【００２８】請求項１０の発明の方法は、視覚化した図
形に着色およびレイトレーシングを施すから、最終的に
得られて視覚化された３次元データに物体の質感を与え
ることができ、デザイン結果の視認性が高くなる。とく
に、請求項１１の発明のように、デザイン対象の部材の
色で着色し、その反射率でレイトレーシングを施せば、
デザイン対象の部材の質感により一層近付けることがで
きる。

【００２９】請求項１２の発明の方法は、複数個のデザ
イン領域を境界線が密着するように並べる場合に、隣接
するデザイン領域間に形成される継ぎ目を含むように設
定した連結領域の中で、互いに離れ隣接するデザイン領
域にそれぞれ含まれる２点間を結ぶ線上の高さを、隣接
するデザイン領域の継ぎ目の近傍の高さとして採用する
ので、隣接するデザイン領域間の継ぎ目の近傍での段差
による不連続性を除去して継ぎ目で生じる段差を緩和す
ることができる。

【００３０】請求項１３ないし請求項１７の発明の方法
は、隣接するデザイン領域間の継ぎ目での不連続性を除
去する具体的方法であって、請求項１３、１４の方法で
は直線で近似し、請求項１５、１６の方法では元の形状
を保存したままで補正し、請求項１７の方法では隣接す
るデザイン領域間の高さ情報について元の形状を保存し
たままで一方のデザイン領域を補正し、次に継ぎ目を含
む連結領域でガウス分布に従って高さを変換し継ぎ目を
補正している。

【００３１】請求項１８の発明は、請求項２ないし請求
項１７に記載の変換方法を実現するデザイン装置であっ
て、上記変換方法を採用していることにより、各種部材
のデザインを短時間で行なうことができる。

【００３２】

【実施例】以下の実施例では、建築用板のような板材の
デザインを行なう場合について説明するが、必ずしも板
材に限定されるものではなく、３次元形状であれば他の
物品のデザインにも本発明の技術思想を適用することが
できる。 （実施例１）本実施例では、図２に示すように、表面に
凹凸形状を有した板材のような対象物１の表面の３次元
情報を立体形状計測部２により計測する。立体形状計測
部２には、２台のＴＶカメラを用いてステレオ法により
３次元情報を獲得するものや、スポット光ないしスリッ
ト光を対象物１の表面に投影し三角測量の原理を用いて
３次元情報を獲得するものなど周知のものを用いること
ができる。また、必ずしも非接触式のものではなくとも
針状のプローブを有した接触式のものであってもよい。
立体形状計測部２によって得た３次元の画像情報は、高
さデータファイル作成部３に設けたフレームメモリに格
納される。

【００３３】フレームメモリは、対象物１の高さ情報
（Ｚ方向の値）を各アドレスに格納し、各アドレスはＺ
方向に直交する面（つまり、ＸＹ平面）内での座標値に
対応付けられている。つまり、フレームメモリには対象
物１を撮像して得た画像情報を格納するから、各画素の
ＸＹ平面での座標値を整数値で表すことができ、アドレ
スとして用いることができる。ただし、フレームメモリ
の中で高さ情報を格納する領域はＸＹ平面の座標値が取
り得る領域と一致するとは限らないから、両領域を一致
させるためにオフセット値（ｘ，ｙ）を設定し、立体形
状計測部２によって得たＸＹ平面での座標値（Ｘ_n ，Ｙ
_n ）（ただし、ｎ＝１，２，３，……）にオフセット値
（ｘ，ｙ）を加算して、フレームメモリの中での領域を
シフトさせている。つまり、オフセット値（ｘ，ｙ）は
整数値であって、オフセット値（ｘ，ｙ）を加算するこ
とはＸ方向にｘ画素、Ｙ方向にｙ画素だけシフトさせた
ことと等価であるから、元の３次元情報の高さ（Ｚ_n ）
を元の座標（Ｘ_n ，Ｙ_n ）に対してオフセット値（ｘ，
ｙ）分だけシフトした画素に対応付けることになる。言
い換えると、フレームメモリではアドレス（Ｘ_n+x ，Ｙ
_n+y ）に高さ（Ｚ_n ）が格納されるのである。このこと
は、後述する高さデータ処理部４において規定されてい
る３次元空間に３次元データをマッピングしたことに相
当する。

【００３４】次に、上記３次元データを加工して新たな
３次元データを作成する方法を説明する。ここにおい
て、新たな３次元データを作成する処理はマイクロコン
ピュータを用いた高さデータ処理部４で行なわれ、高さ
データ処理部４には、後述の各種指示を行なう入力装置
および３次元データを画像として出力する出力装置が接
続される。入力装置には、キーボードのほか、マウスや
ペンタブレットのようなポインティングデバイスが用い
られ、出力装置にはＣＲＴのようなディスプレイのほ
か、必要に応じてプリンタが設けられる。また、高さデ
ータ処理部４において新たに作成された３次元データは
画像データベース５に格納される。

【００３５】図１に示すように、まず編集を加えようと
するデザイン領域を指定するために、フレームメモリの
アドレス（Ｘ_n+x ，Ｙ_n+y ）を指定する。ここに、デザ
イン領域は矩形状であって、一方の対角線の両端の座標
を指定することによってデザイン領域を指定する。すな
わち、ＸＹ平面上での座標値の範囲（フレームメモリの
アドレスの範囲）を指示する（Ｓ１）。もちろん、マス
ク等を用いて不定型の領域を指定することも可能であ
る。このようにして、元の３次元データから切り出した
デザイン領域の３次元データを、高さデータ処理部４に
設けた作業領域としての３次元データメモリに一旦格納
する（Ｓ２）。切り出し作業は、高さデータ処理部４に
設けた出力装置であるディスプレイの画面を見ながら入
力装置としてのキーボードやポインティングデバイスを
用いて、人手によって領域を選択することで行なう。次
に、切り出したデザイン領域に対して必要に応じて種々
の変換を施し（Ｓ３）、新たな３次元データを作成する
（Ｓ４）。この３次元データはディスプレイの画面上に
視覚化されて表示されるから、操作者はデザインを確認
することができる。また、視覚化された図形は必要に応
じてプリンタにも出力される。

【００３６】図１においてデザイン領域に施す変換は、
たとえば図３のような手順になる。すなわち、まずデザ
イン領域にアフィン変換を施す（Ｓ１）。アフィン変換
とは、切り出されたデザイン領域に対して３次元空間内
での平行移動、回転、拡大および縮小を自由に行なうこ
とを意味する。次に、新しく作成しようとする部材（た
とえば、建築用板などの板材）の寸法および形状を有し
た形状上にデザイン領域を配置する（Ｓ２）。また、配
置後の高さは、平面の高さとデザイン領域の高さを加算
して求めるのである（Ｓ３）。このように、ディスプレ
イに表示された元の３次元データの図形とアフィン変換
のような変換を施した３次元データの図形を見ながら、
所望の形状が得られるまでデザイン領域の切り出しや変
換を行なうことができる。

【００３７】ここにおいて、板材のデザインを行なう場
合であれば、上述のように所望の形状のデザイン領域が
得られると、デザインしようとする板材の寸法および形
状を有した画面上の設計領域の所望の位置にデザイン領
域を並べて貼り付ける。設計領域に貼り付けるデザイン
領域は、同一のものである必要はなく、必要に応じて各
種形状のデザイン領域を設計領域に貼り付けるように
し、デザイン領域で設計領域を埋めるのである。この概
念を図４に示す。図４では３次元データＰ₁ から切り出
したデザイン領域Ｅ₁ にアフィン変換による回転を行な
った結果のデザイン領域Ｅ₁ ′を設計領域Ｄに貼り付け
たり、３次元データＰ₂ を縮小したデザイン領域Ｅ₂ を
設計領域Ｄに張りつけたり、あるいはまた３次元データ
Ｐ₃ を編集せずにデザイン領域Ｅ₃ として用いて設計領
域Ｄに貼り付けたりした例を示している。ここで、デザ
イン領域Ｅ₁ ′，Ｅ₂ ，Ｅ₃ は互いに重なってもよい。
また、貼り付けるとはディスプレイの画面上で所望の領
域に移動させて表示することを意味している。

【００３８】（実施例２）本実施例は、複数のデザイン
領域を重ね合わせて用いることにより、さらに複雑な形
状の凹凸形状を持つ板材のデザインを可能とするもので
ある。すなわち、２個のデザイン領域を切り出し、各デ
ザイン領域の点をそれぞれ（Ｘ_a ，Ｙ_a ，Ｚ_a ），（Ｘ
_b ，Ｙ_b ，Ｚ_b ）とするときに、各デザイン領域のＸ座
標およびＹ座標の少なくとも一部を重複させるように設
計領域に配置する。このときＸ座標およびＹ座標の重複
する画素の高さＺ_a ，Ｚ_b について、それぞれ重み係数
を乗じた後に加算し（つまり荷重和を求め）、この値を
高さとするような３次元データを作成する。つまり、重
み係数をｋ，ｌとするときに、ｋ×Ｚ_a ＋ｌ×Ｚ_b を新
たな高さ情報とするのである。以後は実施例１と同様の
処理を行なえば、単独の対象物１からのみでは得られな
かった複雑な形状のデザインが可能になる。

【００３９】（実施例３）本実施例は、デザインを行な
う対象部材としての板材の高さ情報に上限値や下限値を
設定したものである。すなわち、フレームメモリに格納
された３次元データが図５（ａ）に示すような高さ情報
を持つものとするとき、高さ情報に上限値Ｔｕを設定し
上限値Ｔｕを超える箇所については上限値Ｔｕに揃える
ようにすれば、図５（ｂ）のように板材の表面に平坦部
を形成することができるから、このような板材を形成す
れば積み重ねて保管するのが容易になる。また、高さ情
報に下限値Ｔｌを設定し下限値Ｔｌに満たない箇所につ
いては下限値Ｔｌに揃えるようにすれば、板材の厚みを
一定値以上に保つことができ、所定値以上の強度に保つ
ことができる。

【００４０】上限値Ｔｕや下限値Ｔｌの設定には、３次
元データから図６のような高さ情報に関するヒストグラ
ムを作成し、ヒストグラムを参照して適宜の上限値Ｔ
ｕ、下限値Ｔｌを設定すれば、上述したように保管性や
強度についての設計が容易になるのである。他の処理に
ついては実施例１と同様である。 （実施例４）本実施例は、３次元データの高さ情報につ
いての空間周波数のうちの特定の周波数成分を抽出する
ことができる空間フィルタをフレームメモリの３次元デ
ータに適用することによって、各種の効果を加えること
ができるようにしたものである。とくに、図７（ａ）に
破線で示すように、３次元データを得るために用いる対
象物１の表面に比較的大きなうねりがある場合に、空間
フィルタとしてローカットフィルタを用いれば、図７
（ｂ）のように高さ情報からうねりを除去することがで
きる。つまり、板材とは異なる対象物１であって曲面上
に比較的細かい凹凸形状を有しているような対象物１か
ら、凹凸形状のみを抽出して板材に適用することが可能
になる。他の処理については実施例１と同様である。

【００４１】（実施例５）本実施例はデザイン領域の高
さ情報の平滑化を行ない、元の３次元データとの差をと
ることにより、実施例４と同様にうねりを除去するもの
である。すなわち、図７（ａ）に破線で示すように高さ
情報を得るために用いる対象物１の表面に比較的大きな
うねりがある場合に、図８（ａ）の高さについて、平滑
化処理をする点（Ｘｉ，Ｙｉ）を中心に図８（ｂ）のよ
うにＸＹ平面上にＰ点×Ｑ点の矩形の領域を設定し、領
域内の高さの平均値を（Ｘｉ，Ｙｉ）の値とする平滑化
処理を行ない、図８（ｃ）のように表面の小さな凹凸成
分のない３次元形状を得る。この処理は、３次元空間に
おける移動平均を求める処理であって、空間周波数の高
周波成分を除去することになる。次に元の３次元データ
と図８（ｃ）のように平滑化された３次元データとの高
さ情報の差を求めることにより、図８（ｄ）のようにう
ねりを除去することができる。つまり、板材とは異なる
対象物１であって曲面上に比較的細かい凹凸形状を有し
ているいるような対象物１から、凹凸形状のみを抽出す
ることができる。

【００４２】（実施例６）本実施例は３次元データを視
覚化した図形の局所的な形状を周辺の形状と違和感なく
連続させるものである。つまり、図９（ａ）に示すよう
に３次元データに不要な突起１１が生じており、この突
起１１を目立たなくしたい場合などに施す変換である。
この変換には、まず突起１１を含む局所変形領域Ｆを円
形に指定し、この局所変形領域Ｆの中心がガウス分布の
ピーク（１００％）、円周上が０％となるようなガウス
分布を作成し領域内の各高さを次式で表す。 ｈ’＝ｍ×（ｈ×ｇ）＋ｍｉｎ ただし、ｈ’は変換後の高さ、ｍはガウス分布の符号で
あり図示例では負。ｈは元の高さ、ｇは領域内の（Ｘ，
Ｙ）のガウス分布の値、ｍｉｎは領域内の最小値であ
る。この変換を施すと、図９（ｂ）のような形状にな
る。

【００４３】突起１１ではなく凹所であれば、凹み量を
減少させるためにｍを正に設定すればよい。また、同様
の変換をほぼ平坦な部分に施せば突起や凹みを作成する
ことも可能である。 （実施例７）本実施例は３次元データの高さの拡大や縮
小を行ない、凹凸の度合いを大きくして彫りの深い形状
へ変形したり、あるいは凹凸を小さくし平面に近い形状
へ変形させるものである。

【００４４】まず、図１１（ａ）のような３次元データ
から、図１１（ｂ）のように高さのヒストグラムを求
め、ディスプレイに表示する（図１０のＳ１）。このヒ
ストグラムの最大値と最小値を参考に人が変形後の最大
値（ｍａｘｂ）と最小値（ｍｉｎｂ）を入力する（図１
０のＳ２）。入力された最大値、最小値の範囲（つま
り、上限値と下限値）と元のデータの最大値（ｍａｘ
ａ）、最小値（ｍｉｎａ）の範囲の比ｋ＝（ｍａｘｂ−
ｍｉｎｂ）／（ｍａｘａ−ｍｉｎａ）を求め（Ｓ１
０）、その比を用いてデザイン領域の高さｈに次式を適
用して新たな高さｈ’を求める（Ｓ１１）。 ｈ’＝（ｈ−ｍｉｎａ）×ｋ＋ｍｉｎｂ このように高さの変化範囲を拡大ないし縮小して、規定
範囲内に収めることができる。

【００４５】（実施例８）上述した各実施例において、
変換後にディスプレイに表示する図形に対して、所望の
色を指定して着色し、またレイトレーシングを行なえ
ば、実物に近い質感でディスプレイに表示することがで
きる。すなわち、デザイン結果が視認しやすくなる。ま
た、着色の際にはデザインの対象部材の材料に相当する
色を指定し、またその部材の表面の反射率を用いてレイ
トレーシングを行なえば、より実物に近いイメージの質
感でディスプレイに表示することができ、視認性が一層
高くなる。

【００４６】（実施例１０）上記実施例では、立体形状
計測部２の視野内に対象物１の全体が収まるものと仮定
していたが、本実施例では視野内に対象物１の全体を収
めることができず立体形状計測部２を複数の箇所に移動
させて対象物１を部分領域ごとに計測して部分領域の計
測値を合成する場合や、上述のようにして明るさ画像を
編集したデザイン領域を設計領域に貼り付けた場合にお
いて、隣接する部分領域ないしデザイン領域の間で高さ
情報に生じる不連続性（段差）を除去する処理について
説明する。たとえば、図１２に示すように、デザイン領
域Ｅａ，Ｅｂの継ぎ目Ｇでは高さに段差が生じるから、
隣接する部分領域やデザイン領域の間の継ぎ目での高さ
の段差を除去して違和感を除くために以下のような処理
を行なう。

【００４７】いま、Ｘ方向において２個のデザイン領域
Ｅａ，Ｅｂが並べられ、隣接する２つのデザイン領域Ｅ
ａ，Ｅｂの継ぎ目Ｇの上の点の３次元座標がそれぞれ
（Ｘ_a，Ｙ_a ，Ｚ_a ），（Ｘ_b ，Ｙ_b ，Ｚ_b ）であるも
のとする（ただし、Ｘ_a ＝Ｘ_b，Ｙ_a ＝Ｙ_b ，Ｚ_a ＞Ｚ
_b ）。また、図１３（ａ）のように、隣接する２個のデ
ザイン領域Ｅａ，Ｅｂについては高さに段差があるが、
各デザイン領域Ｅａ，Ｅｂ内では高さの変化が比較的少
ないものとする。このとき、図１３（ｂ）のように、一
方のデザイン領域Ｅａについては継ぎ目Ｇの上の点（Ｘ
_a ，Ｙ_a ，Ｚ_a ）をそのまま採用し、他方のデザイン領
域Ｅｂについては継ぎ目Ｇとは異なる所定位置の点（こ
こでは、継ぎ目Ｇの隣の点（Ｘ_b+1 ，Ｙ_b ，Ｚ_b ））と
上記一方のデザイン領域Ｅａの継ぎ目Ｇの上の点
（Ｘ_a ，Ｙ_a ，Ｚ_a ）とを結び、この直線上の高さを両
デザイン領域Ｅａ，Ｅｂの継ぎ目Ｇの近傍の高さとして
採用する。こうすれば高さの段差が緩和される。また、
図１３（ｃ）に示すように、両デザイン領域Ｅａ，Ｅｂ
について継ぎ目Ｇから離れた点（Ｘ_a-1 ，Ｙ_a ，
Ｚ_a ），（Ｘ_b+1 ，Ｙ_b ，Ｚ_b ）を結ぶようにすれば段
差が一層緩和される。ここにおいて、デザイン領域Ｅ
ａ，Ｅｂの隣接する２点間は出力装置としてのディスプ
レイ上では複数画素分の距離を有している。両デザイン
領域Ｅａ，Ｅｂについて、図１４（ａ）のように、高さ
情報が比較的大きく変動しているときには、図１４
（ｂ）に示すように、一方のデザイン領域Ｅａについて
は継ぎ目Ｇの上の点（Ｘ_a ，Ｙ_a ，Ｚ_a ）を採用し、他
方のデザイン領域Ｅｂについては継ぎ目ＧからＸ方向に
ｐ画素だけ離れた点（Ｘ_b+p ，Ｙ _b ，Ｚ_b ）と上記点
（Ｘ_a ，Ｙ_a ，Ｚ_a ）との間を結ぶようにし、このとき
高さ情報の変化傾向は保存する。つまり、点（Ｘ_b+p ，
Ｙ_b ，Ｚ_b ）と点（Ｘ_a ，Ｙ _a ，Ｚ_a ）との間の各点の
元の高さがＺ_i であるとき（ただし、ｉ＝０，１，…
…，ｐ）、各点を（Ｘ_b+i ，Ｙ_b ，Ｚ_i ＋（ｐ−ｉ）
（Ｚ_a −Ｚ_b ）／ｐ）に置き換えるのである。この手法
によれば、元のデザイン領域Ｅｂでの高さ情報の変化傾
向を保存しながらも段差を緩和することができる。ま
た、図１４（ｃ）に示すように、両デザイン領域Ｅａ，
Ｅｂについてともに継ぎ目Ｇの上の点を利用せず、継ぎ
目Ｇの上では高さの中間点（Ｘ_a ，Ｙ_a ，（Ｚ_a −
Ｚ_b ）／２）を通るようにし、各デザイン領域Ｅａ，Ｅ
ｂについて継ぎ目ＧからＸ方向にｐ点ないしｑ点だけ離
れた点（Ｘ_b+p ，Ｙ_b ，Ｚ_b ），（Ｘ_a-q ，Ｙ_a ，
Ｚ_a ）を結ぶのである。したがって、元のデザイン領域
Ｅａ，Ｅｂでの両点（Ｘ_b+p ，Ｙ_b ，Ｚ_b），
（Ｘ_a-q ，Ｙ_a ，Ｚ_a ）の間の点の高さがＺ_i であると
き（ただし、ｉ＝−ｑ，……，−１，０，１，……，
ｐ）、各点をｉ＜０のときには（Ｘ_a+i ，Ｙ_a，Ｚ_i −
ｉ（Ｚ_a −Ｚ_b ）／２ｑ）とし、ｉ≧０のときには（Ｘ
_b+i ，Ｙ_b ，Ｚ _i ＋（ｐ−ｉ）（Ｚ_a −Ｚ_b ）／２ｐ）
とするのである。

【００４８】また、図１５（ａ）のように継ぎ目Ｇの付
近で２つのデザイン領域Ｅａ，Ｅｂの一部が重複する場
合には、２つのデザイン領域Ｅａ，Ｅｂ間で、継ぎ目Ｇ
の一方のデザイン領域Ｅａの高さＺ_a の平均値ＡＶ１と
もう一方のデザイン領域Ｅｂの高さＺ_b の平均値ＡＶ２
とが等しくなるようにオフセットを加算し、図１５
（ｂ）のような形状を求める。次に、図１５（ｃ）に示
すように、実施例７と同様の方法で互いの最大値と最小
値が同じになるように最大値と最小値との範囲が狭い方
の要素を拡大する。最後に継ぎ目Ｇのつながりを滑らか
にするために合成率を設定する。図１５（ｄ）に示され
た継ぎ目Ｇを含む結合領域内でデザイン領域Ｅａ側の合
成率Ｇ１は図１５（ｄ）のように継ぎ目付近で合成率が
１００％からなだらかに減少し０％になるように設定さ
れており、この範囲外のデザイン領域Ｅａ側では合成率
が１００％、デザイン領域Ｅｂ側では０％となってる。
継ぎ目Ｇ付近でなだらかに変化している部分はガウス分
布曲線となるように設定してある。同様に合成率Ｇ２を
設定する。この合成率Ｇ１、Ｇ２を用い、各デザイン領
域Ｅａ，Ｅｂの高さを合成する。変換後の高さｈ’はデ
ザイン領域Ｅａ側の高さをｈ１、デザイン領域Ｅｂ側の
高さをｈ２とすると、次式で求めることができる。 ｈ’＝ｈ１×Ｇ１＋ｈ２×Ｇ２ 上記説明において、デザイン領域を部分領域と読み代え
れば部分領域であっても同様に処理することができ、継
ぎ目が目立たないようにして連結することができる。他
の処理については実施例１と同様である。

【００４９】

【発明の効果】請求項１の発明は、３次元データを多面
体で近似することなく３次元データから所望の一部分の
デザイン領域を切り出し、切り出したデザイン領域に所
定の変換を施して所定の形状に修正することにより新た
な３次元データを作成するので、３次元形状を多面体で
近似する場合に比較すると、変換処理の内容が簡単にな
って処理量が大幅に低減し、処理が簡単になることによ
り作業領域が低減するから、結果的に比較的小容量のメ
モリ資源であっても高速な処理が可能になるという効果
を奏する。

【００５０】請求項２の発明は、平面内の所望の範囲を
指定することによって３次元データからデザイン領域を
切り出しているから、高さ情報を保存した状態でデザイ
ン領域を指定することができるという利点がある。請求
項３の発明は、第１の過程で切り出した形状に平面内で
のアフィン変換を施しているから、簡単な処理ながらデ
ザイン領域の３次元データにバリエーションを与えるこ
とができるという利点がある。

【００５１】請求項４の発明は、複数のデザイン領域の
高さ情報に重み付けを行なった後に加算して求めた高さ
情報を新たな高さ情報として用いるから、複数のデザイ
ン領域の凹凸形状を重み付けの割合に応じて反映させる
ことができ、現実には存在しないようなテクスチャを持
つ複雑な凹凸形状を実現することが可能になるという利
点を有する。

【００５２】請求項５の発明は、デザイン領域から所定
範囲の空間周波数を持つ高さ成分を空間フィルタを通し
て抽出するから、たとえば元の３次元データを視覚化し
たときに表面が全体として緩やかな凹凸を有するような
場合に、空間フィルタを通すことによって３次元データ
から緩やかな凹凸となる低周波の空間周波数成分を除去
する処理が可能になる。その結果、高周波の空間周波数
成分のみを含む（つまり、細かい起伏からなる）ような
３次元データを作成することが可能になる。このよう
に、３次元データから所望の空間周波数を有する部分を
取り出せば最終的に得られる３次元データにバリエーシ
ョンを与えることができるという利点がある。

【００５３】請求項６の発明は、デザイン領域の高さ成
分を平滑化し、元の３次元データから平滑化した高さ成
分を減算することにより新たな３次元データを得るの
で、元の３次元データから低周波成分を除去したことに
なり、視覚化したときに緩やかなうねりを持たず細かい
起伏のみを有するような３次元データを得ることができ
るという利点がある。

【００５４】請求項７の発明は、デザイン領域内に局所
変形領域を設定し、局所変形領域の中心をガウス分布曲
線のピークとするガウス分布を設定し、このガウス分布
曲線に沿った高さを局所変形領域内の新たな高さ情報に
用いるから、ガウス分布曲線の高さや半値幅を適宜設定
することによって、局所変形領域の周辺形状と違和感な
く連続させることができる。つまり、デザイン領域内の
局所的に凹凸の変化が大きい部分を滑らかにしたり、あ
るいは逆に凹凸を大きくすることができ３次元データに
バリエーションを与えることができるという利点があ
る。

【００５５】請求項８の発明は、デザイン領域について
第２の過程における変換後の高さ情報に上限値と下限値
とを設定し、変換後の高さ情報のうち上限値を越える部
分は上限値を採用し、下限値に満たない部分は下限値を
用いるので、最終的に視覚化される形態の厚みを規定寸
法内に収めることができるという効果がある。請求項９
の発明の方法によれば、デザイン領域の高さ情報の最大
値と最小値とが、あらかじめ設定した高さ情報の上限値
と下限値とにそれぞれ一致するように、デザイン領域の
高さ情報の変化幅を所定倍率で拡大ないし縮小するか
ら、形状全体の凹凸を抑えて滑らかにしたり、あるいは
凹凸を大きくすることができ３次元データにバリエーシ
ョンを与えることができる。

【００５６】請求項８、９の発明は、壁パネルや天井パ
ネルのような建築用板のデザインを行なう場合であっ
て、強度上の要請から最小の厚み寸法が規制され、また
厚みが大きくなり過ぎないように最大の厚み寸法が規制
されるような場合にとくに有用である。請求項１０の発
明は、視覚化した図形に着色およびレイトレーシングを
施すから、最終的に得られて視覚化された３次元データ
に物体の質感を与えることができ、デザイン結果の視認
性が高くなるという利点がある。とくに、請求項１１の
発明のように、デザイン対象の部材の色で着色し、その
反射率でレイトレーシングを施せば、デザイン対象の部
材の質感により一層近付けることができる。

【００５７】請求項１２の発明は、複数個のデザイン領
域を境界線が密着するように並べる場合に、隣接するデ
ザイン領域間に形成される継ぎ目を含むように設定した
連結領域の中で、互いに離れ隣接するデザイン領域にそ
れぞれ含まれる２点間を結ぶ線上の高さを、隣接するデ
ザイン領域の継ぎ目の近傍の高さとして採用するので、
隣接するデザイン領域間の継ぎ目の近傍での段差による
不連続性を除去して継ぎ目で生じる段差を緩和すること
ができるという利点がある。

【００５８】請求項１３ないし請求項１７の発明の方法
は、隣接するデザイン領域間の継ぎ目での不連続性を除
去する具体的方法であって、請求項１３、１４の方法で
は直線で近似し、請求項１５、１６の方法では元の形状
を保存したままで補正し、請求項１７の方法では隣接す
るデザイン領域間の高さ情報について元の形状を保存し
たままで一方のデザイン領域を補正し、次に継ぎ目を含
む連結領域でガウス分布に従って高さを変換し継ぎ目を
補正している。

【００５９】請求項１８の発明は、請求項２ないし請求
項１７に記載の変換方法を実現するデザイン装置であっ
て、上記変換方法を採用していることにより、各種部材
のデザインを短時間で行なうことができるという利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の動作説明図である。

【図２】実施例１のブロック図である。

【図３】実施例１のアフィン変換を行なった場合の動作
説明図である。

【図４】実施例１の処理の概念説明図である。

【図５】実施例３の概念説明図である。

【図６】実施例３において上、下限値を設定する方法の
説明図である。

【図７】実施例４の概念説明図である。

【図８】実施例５の概念説明図である。

【図９】実施例６の概念説明図である。

【図１０】実施例７の動作説明図である。

【図１１】実施例７の概念説明図である。

【図１２】実施例１０の継ぎ目での段差の概念説明図で
ある。

【図１３】実施例１０の継ぎ目での処理手順を示す動作
説明図である。

【図１４】実施例１０の他の処理手順を説明する図であ
る。

【図１５】実施例１０のガウス分布による継ぎ目補正の
概念説明図である。

【符号の説明】

１ 対象物 ２ 立体形状計測部 ３ 高さデータファイル作成部 ４ 高さデータ処理部 ５ 画像データベース

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成７年８月２１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４４】まず、図１１（ａ）のような３次元データ
から、図１１（ｃ）のように高さのヒストグラムを求
め、ディスプレイに表示する（図１０のＳ１）。このヒ
ストグラムの最大値と最小値を参考に人が変形後の最大
値（ｍａｘｂ）と最小値（ｍｉｎｂ）を入力する（図１
０のＳ２）。入力された最大値、最小値の範囲（つま
り、上限値と下限値）と元のデータの最大値（ｍａｘ
ａ）、最小値（ｍｉｎａ）の範囲の比ｋ＝（ｍａｘｂ−
ｍｉｎｂ）／（ｍａｘａ−ｍｉｎａ）を求め（Ｓ１
０）、その比を用いてデザイン領域の高さｈに次式を適
用して新たな高さｈ’を求める（Ｓ１１）。 ｈ’＝（ｈ−ｍｉｎａ）×ｋ＋ｍｉｎｂ このように高さの変化範囲を拡大ないし縮小して、規定
範囲内に収めることができる。このようにして求めた高
さｈ’の一例を図１１（ｂ）に示す。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４７】いま、Ｘ方向において２個のデザイン領域
Ｅａ，Ｅｂが並べられ、隣接する２つのデザイン領域Ｅ
ａ，Ｅｂの継ぎ目Ｇの上の点の３次元座標がそれぞれ
（Ｘ_a，Ｙ_a ，Ｚ_a ），（Ｘ_b ，Ｙ_b ，Ｚ_b ）であるも
のとする（ただし、Ｘ_a ＝Ｘ_b，Ｙ_a ＝Ｙ_b ，Ｚ_a ＞Ｚ
_b ）。また、図１３（ａ）のように、隣接する２個のデ
ザイン領域Ｅａ，Ｅｂについては高さに段差があるが、
各デザイン領域Ｅａ，Ｅｂ内では高さの変化が比較的少
ないものとする。このとき、図１３（ｂ）のように、一
方のデザイン領域Ｅａについては継ぎ目Ｇの上の点（Ｘ
_a ，Ｙ_a ，Ｚ_a ）をそのまま採用し、他方のデザイン領
域Ｅｂについては継ぎ目Ｇとは異なる所定位置の点（こ
こでは、継ぎ目Ｇの隣の点（Ｘ_b+1 ，Ｙ_b ，Ｚ_b ））と
上記一方のデザイン領域Ｅａの継ぎ目Ｇの上の点
（Ｘ_a ，Ｙ_a ，Ｚ_a ）とを結び、この直線上の高さを両
デザイン領域Ｅａ，Ｅｂの継ぎ目Ｇの近傍の高さとして
採用する。こうすれば高さの段差が緩和される。また、
図１３（ｃ）に示すように、両デザイン領域Ｅａ，Ｅｂ
について継ぎ目Ｇから離れた点（Ｘ_a-1 ，Ｙ_a ，
Ｚ_a ），（Ｘ_b+1 ，Ｙ_b ，Ｚ_b ）を結ぶようにすれば段
差が一層緩和される。ここにおいて、デザイン領域Ｅ
ａ，Ｅｂの隣接する２点間は出力装置としてのディスプ
レイ上では複数画素分の距離を有している。両デザイン
領域Ｅａ，Ｅｂについて、図１４（ａ）のように、高さ
情報が比較的大きく変動しているときには、図１４
（ｂ）に示すように、一方のデザイン領域Ｅａについて
は継ぎ目Ｇの上の点（Ｘ_a ，Ｙ_a ，Ｚ_a ）を採用し、他
方のデザイン領域Ｅｂについては継ぎ目ＧからＸ方向に
ｐ画素だけ離れた点（Ｘ_b+p ，Ｙ _b ，Ｚ_b ）と上記点
（Ｘ_a ，Ｙ_a ，Ｚ_a ）との間を結ぶようにし、このとき
高さ情報の変化傾向は保存する。つまり、点（Ｘ_b+p ，
Ｙ_b ，Ｚ_b ）と点（Ｘ_a ，Ｙ _a ，Ｚ_a ）との間の各点の
元の高さがＺ_i であるとき（ただし、ｉ＝０，１，…
…，ｐ）、各点を（Ｘ_b+i ，Ｙ_b ，Ｚ_i ＋（ｐ−ｉ）
（Ｚ_a −Ｚ_b ）／ｐ）に置き換えるのである。この手法
によれば、元のデザイン領域Ｅｂでの高さ情報の変化傾
向を保存しながらも段差を緩和することができる。ま
た、図１４（ｃ）に示すように、両デザイン領域Ｅａ，
Ｅｂについてともに継ぎ目Ｇの上の点を利用せず、継ぎ
目Ｇの上では高さの中間点（Ｘ_a ，Ｙ_a ，（Ｚ_a ＋
Ｚ_b ）／２）を通るようにし、各デザイン領域Ｅａ，Ｅ
ｂについて継ぎ目ＧからＸ方向にｐ点ないしｑ点だけ離
れた点（Ｘ_b+p ，Ｙ_b ，Ｚ_b ），（Ｘ_a-q ，Ｙ_a ，
Ｚ_a ）を結ぶのである。したがって、元のデザイン領域
Ｅａ，Ｅｂでの両点（Ｘ_b+p ，Ｙ_b ，Ｚ_b），
（Ｘ_a-q ，Ｙ_a ，Ｚ_a ）の間の点の高さがＺ_i であると
き（ただし、ｉ＝−ｑ，……，−１，０，１，……，
ｐ）、各点をｉ＜０のときには（Ｘ_a+i ，Ｙ_a，Ｚ_i −
ｉ（Ｚ_a −Ｚ_b ）／２ｑ）とし、ｉ≧０のときには（Ｘ
_b+i ，Ｙ_b ，Ｚ _i ＋（ｐ−ｉ）（Ｚ_a −Ｚ_b ）／２ｐ）
とするのである。

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図９

【補正方法】変更

【補正内容】

【図９】

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像情報で規定された平面上の各点に高
   さ情報を持たせた３次元データの中から所望の一部分の
   デザイン領域を切り出す第１の過程と、第１の過程で切
   り出したデザイン領域の３次元データに所定の変換を施
   して所定の形状に修正することにより新たな３次元デー
   タを作成する第２の過程と、第２の過程で作成した３次
   元データを視覚化した図形を出力する第３の過程とを有
   することを特徴とする３次元形状のデザイン方法。
2. 【請求項２】 第１の過程において前記平面内の所望の
   範囲を指定することにより３次元データからデザイン領
   域を切り出すことを特徴とする請求項１記載の３次元形
   状のデザイン方法。
3. 【請求項３】 第２の過程における変換は前記平面上で
   のアフィン変換であることを特徴とする請求項１または
   請求項２記載の３次元形状のデザイン方法。
4. 【請求項４】 第１の過程において複数個のデザイン領
   域を切り出し、第２の過程における変換は各デザイン領
   域の少なくとも一部を一平面上で重複させるとともに、
   各デザイン領域の高さ情報の荷重和を新たな高さ情報と
   して用いる変換であることを特徴とする請求項１または
   請求項２記載の３次元形状のデザイン方法。
5. 【請求項５】 第２の過程における変換は、所定範囲の
   空間周波数を持つ高さ成分を空間フィルタにより抽出し
   て新たな高さ情報に用いる変換であることを特徴とする
   請求項１または請求項２記載の３次元形状のデザイン方
   法。
6. 【請求項６】 第２の過程における変換は、デザイン領
   域の高さ成分を平滑化し、元の３次元データから平滑化
   した高さ成分を減算した高さ成分を新たな３次元データ
   として用いる変換であることを特徴とする請求項１また
   は請求項２記載の３次元形状のデザイン方法。
7. 【請求項７】 第２の過程における変換は、デザイン領
   域内に局所変形領域を設定するとともに、局所変形領域
   の中心をガウス分布曲線のピークとするガウス分布を設
   定し、このガウス分布曲線をもとに演算した高さを局所
   変形領域内の新たな高さ情報に用いる変換であることを
   特徴とする請求項１または請求項２記載の３次元形状の
   デザイン方法。
8. 【請求項８】 第２の過程における変換後の高さ情報に
   上限値と下限値とを設定し、変換後の高さ情報のうち上
   限値を越える部分は上限値を採用し、下限値に満たない
   部分は下限値を採用することを特徴とする請求項１ない
   し請求項７記載の３次元形状のデザイン方法。
9. 【請求項９】 第２の過程における変換は、デザイン領
   域の高さ情報の最大値と最小値とが、あらかじめ設定し
   た高さ情報の上限値と下限値とにそれぞれ一致するよう
   に、デザイン領域の高さ情報の変化幅を拡大ないし縮小
   する変換であることを特徴とする請求項１または請求項
   ２記載の３次元形状のデザイン方法。
10. 【請求項１０】 第３の過程では、視覚化した図形に着
    色およびレイトレーシングを施すことを特徴とする請求
    項１または請求項２記載の３次元形状のデザイン方法。
11. 【請求項１１】 第３の過程では、デザイン対象の部材
    の色および反射率を設定し、視覚化した図形に上記色で
    着色するとともに、上記反射率を用いてレイトレーシン
    グを施すことを特徴とする請求項１０記載の３次元形状
    のデザイン方法。
12. 【請求項１２】 第１の過程において複数個のデザイン
    領域を切り出すとともに各デザイン領域を境界線が密着
    するように並べ、第２の過程における変換は、隣接する
    デザイン領域間に形成される継ぎ目を含むように設定し
    た連結領域の中で、互いに離れ隣接するデザイン領域に
    それぞれ含まれる２点間を結ぶ線上の高さを、隣接する
    デザイン領域の継ぎ目の近傍の高さとして採用する変換
    であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の
    ３次元形状のデザイン方法。
13. 【請求項１３】 第１の過程において複数個のデザイン
    領域を切り出すとともに各デザイン領域を境界線が密着
    するように並べ、第２の過程における変換は、隣接する
    一方のデザイン領域における継ぎ目上の各点と、他方の
    デザイン領域において継ぎ目から離れ上記各点にそれぞ
    れ対応付けられた特定の点とを結ぶ直線上の高さを継ぎ
    目の近傍の高さとして採用する変換であることを特徴と
    する請求項１または請求項２記載の３次元形状のデザイ
    ン方法。
14. 【請求項１４】 第１の過程において複数個のデザイン
    領域を切り出すとともに各デザイン領域を境界線が密着
    するように並べ、第２の過程における変換は、隣接する
    両デザイン領域においてそれぞれ継ぎ目から離れ互いに
    対応付けられた特定の点間を結ぶ直線上の高さを継ぎ目
    の近傍の高さとして採用する変換であることを特徴とす
    る請求項１または請求項２記載の３次元形状のデザイン
    方法。
15. 【請求項１５】 第１の過程において複数個のデザイン
    領域を切り出すとともに各デザイン領域を境界線が密着
    するように並べ、第２の過程における変換は、隣接する
    一方のデザイン領域における継ぎ目上の各点と、他方の
    デザイン領域において継ぎ目から離れ上記各点にそれぞ
    れ対応付けられた特定の点とを結ぶ直線上の高さと上記
    両点間の各点の高さとを加算して求めた高さを採用する
    変換であることを特徴とする請求項１または請求項２記
    載の３次元形状のデザイン方法。
16. 【請求項１６】 第１の過程において複数個のデザイン
    領域を切り出すとともに各デザイン領域を境界線が密着
    するように並べ、第２の過程における変換は、隣接する
    両デザイン領域においてそれぞれ継ぎ目から離れ互いに
    対応付けられた特定の点とを結ぶ直線上の高さと上記両
    端間の各点の高さとを加算して求めた高さを採用する変
    換であることを特徴とする請求項１または請求項２記載
    の３次元形状のデザイン方法。
17. 【請求項１７】 第１の過程において複数個のデザイン
    領域を切り出すとともに各デザイン領域を並べ、第２の
    過程における変換は、隣接する２つのデザイン領域の高
    さの平均値を一致させるように一方のデザイン領域にオ
    フセット値を加算した後、各一方のデザイン領域から各
    他方のデザイン領域への高さの変化をガウス分布曲線に
    沿わせて両デザイン領域の境界付近の高さを連続させる
    変換であることを特徴とする請求項１または請求項２記
    載の３次元形状のデザイン方法。
18. 【請求項１８】 ３次元データを可視化して表示するデ
    ィスプレイよりなる出力装置と、出力装置の画面上で可
    視化されている３次元データのうち変換を施すべきデザ
    イン領域を指定するとともに請求項３ないし請求項１７
    のいずれかに記載の変換を指示する入力装置と、入力装
    置により指定されたデザイン領域に対して指示された変
    換を施すとともに変換結果を出力装置に視覚化して表示
    させる画像処理装置とを備えることを特徴とする３次元
    形状のデザイン装置。