JPH10240964A - 複数３次元形態の平均形態生成方法及びその装置 - Google Patents
複数３次元形態の平均形態生成方法及びその装置Info
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- JPH10240964A JPH10240964A JP9062491A JP6249197A JPH10240964A JP H10240964 A JPH10240964 A JP H10240964A JP 9062491 A JP9062491 A JP 9062491A JP 6249197 A JP6249197 A JP 6249197A JP H10240964 A JPH10240964 A JP H10240964A
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- A43D—MACHINES, TOOLS, EQUIPMENT OR METHODS FOR MANUFACTURING OR REPAIRING FOOTWEAR
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- A43D1/025—Foot-measuring devices comprising optical means, e.g. mirrors, photo-electric cells, for measuring or inspecting feet
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 多面体データとして計測された複数の３次元
形態をコンピュータで数値処理してそれらの平均形態を
算出し、その形態を実体化可能にする。 【解決手段】 装置は計算処理を行うコンピュータ１
と、形態の実体化処理を行う光造形装置２によって構成
される。計測した形態を、空間に設定した制御格子点を
移動させて形態を操作する手法（Free Form Deformatio
n 法）により目標形態に一致するように変形させ、この
ときの制御格子点の歪量から、両形態間の形態的な違い
の度合いを定量化する。平均を算出したい複数の形態で
相互に形態的な違いの度合いを計算し、中央値となる形
態を選定する。さらに中央値形態を他の形態に変形させ
るための制御格子点移動パターンを平均化し、その平均
制御格子点を中央値形態に適用させて変形することによ
り、平均形態を取得する。平均形態の数値データを光造
形装置によって実体化させ、平均形態を生成する。
形態をコンピュータで数値処理してそれらの平均形態を
算出し、その形態を実体化可能にする。 【解決手段】 装置は計算処理を行うコンピュータ１
と、形態の実体化処理を行う光造形装置２によって構成
される。計測した形態を、空間に設定した制御格子点を
移動させて形態を操作する手法（Free Form Deformatio
n 法）により目標形態に一致するように変形させ、この
ときの制御格子点の歪量から、両形態間の形態的な違い
の度合いを定量化する。平均を算出したい複数の形態で
相互に形態的な違いの度合いを計算し、中央値となる形
態を選定する。さらに中央値形態を他の形態に変形させ
るための制御格子点移動パターンを平均化し、その平均
制御格子点を中央値形態に適用させて変形することによ
り、平均形態を取得する。平均形態の数値データを光造
形装置によって実体化させ、平均形態を生成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータを利
用し、数値データとして記述された複数の３次元形態の
平均値となる形態を求めて実体化するところの平均形態
生成方法及びその装置に関するものである。
用し、数値データとして記述された複数の３次元形態の
平均値となる形態を求めて実体化するところの平均形態
生成方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】数値データとして記述された複数の３次
元形態を平均化する技術として、身体形態をＢスプライ
ン関数で記述し直してから平均化演算を行う方法論があ
る（岸本泰蔵、紅野進、黒川隆夫、篠崎彰大：衣服ＣＡ
Ｄのための人体３次元形状モデル、第２２回画像工学コ
ンファレンス、235-238(1991) ）。しかしながら、この
方法では形状計測装置でえられた形態の座標データをも
とに、形態をＢスプライン関数で記述し直す必要があ
る。これには、関数系で形態をうまく表現できるよう
に、形態の凹凸の大きさに応じて部分的にスプライン関
数の制御点数を増やすなどの工夫が必要であり、前処理
の手間が大きな問題であった。また、このようにして得
られた平均形態を実体化するための一貫した装置が存在
しなかった。
元形態を平均化する技術として、身体形態をＢスプライ
ン関数で記述し直してから平均化演算を行う方法論があ
る（岸本泰蔵、紅野進、黒川隆夫、篠崎彰大：衣服ＣＡ
Ｄのための人体３次元形状モデル、第２２回画像工学コ
ンファレンス、235-238(1991) ）。しかしながら、この
方法では形状計測装置でえられた形態の座標データをも
とに、形態をＢスプライン関数で記述し直す必要があ
る。これには、関数系で形態をうまく表現できるよう
に、形態の凹凸の大きさに応じて部分的にスプライン関
数の制御点数を増やすなどの工夫が必要であり、前処理
の手間が大きな問題であった。また、このようにして得
られた平均形態を実体化するための一貫した装置が存在
しなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の技術的課題
は、上記の二つの問題の解決、すなわち（１）形態デー
タを関数系で再記述することなく、計測したデータその
ものから平均形態を算出可能にし、（２）算出した平均
形態をそのまま実体化可能にすることにある。
は、上記の二つの問題の解決、すなわち（１）形態デー
タを関数系で再記述することなく、計測したデータその
ものから平均形態を算出可能にし、（２）算出した平均
形態をそのまま実体化可能にすることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の平均形態生成方法及びその装置は、自由形態
変形法を用いてコンピュータ内の複数の３次元形態デー
タを相互に変形する空間歪み関数を計算し、その空間歪
み関数を平均することによって複数の形態の平均値を導
出し、それを実体化するに際し、３次元形態データを関
数表現することなく、座標データのまま平均形態を導出
できるようにするものである。すなわち、本発明の平均
形態生成方法は、座標データと記述された複数の３次元
形態について、空間に設定した制御格子点を移動させて
形態を操作する自由形態変形法により変形させるときの
制御格子点の歪量から、形態的な違いの度合いを定量化
し、それらの中央値となる形態を他の形態に変形させる
ための制御格子点移動パターンを平均化し、その平均制
御格子点を中央値形態に適用して座標データのまま平均
形態を導出し、この平均形態の数値データに基づいて実
体化された平均形態を生成することを特徴とするもので
ある。
の本発明の平均形態生成方法及びその装置は、自由形態
変形法を用いてコンピュータ内の複数の３次元形態デー
タを相互に変形する空間歪み関数を計算し、その空間歪
み関数を平均することによって複数の形態の平均値を導
出し、それを実体化するに際し、３次元形態データを関
数表現することなく、座標データのまま平均形態を導出
できるようにするものである。すなわち、本発明の平均
形態生成方法は、座標データと記述された複数の３次元
形態について、空間に設定した制御格子点を移動させて
形態を操作する自由形態変形法により変形させるときの
制御格子点の歪量から、形態的な違いの度合いを定量化
し、それらの中央値となる形態を他の形態に変形させる
ための制御格子点移動パターンを平均化し、その平均制
御格子点を中央値形態に適用して座標データのまま平均
形態を導出し、この平均形態の数値データに基づいて実
体化された平均形態を生成することを特徴とするもので
ある。
【０００５】また、本発明の平均形態生成装置は、座標
データと記述された複数の３次元形態について、上記平
均形態を導出するコンピュータと、この平均形態の数値
データに基づいて実体化された平均形態を生成する実体
化のための装置とを備えることにより構成される。
データと記述された複数の３次元形態について、上記平
均形態を導出するコンピュータと、この平均形態の数値
データに基づいて実体化された平均形態を生成する実体
化のための装置とを備えることにより構成される。
【０００６】このような本発明の方法及び装置によれ
ば、複数の３次元形態データを代表する平均形態データ
を生成し、これを、例えば平均的な身体形態データの生
成に適用して、平均身体形態に適合する衣服や靴の設計
に利用することができ、それにより多くの人の形態に偏
りなく適合するような製品設計が可能となる。これを各
種技術分野における３次元平均形態データの生成に利用
できることはもちろんである。
ば、複数の３次元形態データを代表する平均形態データ
を生成し、これを、例えば平均的な身体形態データの生
成に適用して、平均身体形態に適合する衣服や靴の設計
に利用することができ、それにより多くの人の形態に偏
りなく適合するような製品設計が可能となる。これを各
種技術分野における３次元平均形態データの生成に利用
できることはもちろんである。
【０００７】
【発明の実施の形態】まず、本発明に係る平均形態生成
装置の概要について説明するに、図１は、本発明に係る
平均形態生成装置の基本的構成を示している。この装置
は、数値データ化された形態データから平均形態を計算
するコンピュータ１と、この平均形態を実体化する光造
形装置２から構成され、コンピュータ１には３次元形態
計測装置３からポリゴン形態データが入力され、光造形
装置２においては実体化した平均形態が生成される。上
記コンピュータ１においては、前記課題（１）を解決す
るため、Free FormDeformation 法（以下、ＦＦＤ法）
と呼ばれる自由形態変形法（T.W. Sederberg:Free-Form
Deformatin of Solid Geometric Models,Proceedings
of ACM SIGGRAPH'86 in Computers & Graphics,20-4,15
1-160(1986) ）を用いている。この方法は、図２の(a)
及び(b) に示すように、操作対象形態の周囲に制御格子
点１０を設定し、制御格子点１０の移動によって内部の
形態をなめらかに変形するものである。
装置の概要について説明するに、図１は、本発明に係る
平均形態生成装置の基本的構成を示している。この装置
は、数値データ化された形態データから平均形態を計算
するコンピュータ１と、この平均形態を実体化する光造
形装置２から構成され、コンピュータ１には３次元形態
計測装置３からポリゴン形態データが入力され、光造形
装置２においては実体化した平均形態が生成される。上
記コンピュータ１においては、前記課題（１）を解決す
るため、Free FormDeformation 法（以下、ＦＦＤ法）
と呼ばれる自由形態変形法（T.W. Sederberg:Free-Form
Deformatin of Solid Geometric Models,Proceedings
of ACM SIGGRAPH'86 in Computers & Graphics,20-4,15
1-160(1986) ）を用いている。この方法は、図２の(a)
及び(b) に示すように、操作対象形態の周囲に制御格子
点１０を設定し、制御格子点１０の移動によって内部の
形態をなめらかに変形するものである。
【０００８】また、このＦＦＤ法では、制御格子点に囲
まれた空間を、制御格子点の位置の区間多項式として記
述し直すため、内部の形態データそのものがスプライン
関数などで記述されている必要がない。本発明では、こ
のＦＦＤ法を用いて図３(a)の形態Ａ（標準的な足）を
同図(b) の目標形態Ｂ（扁平足）に変換する制御格子点
移動量を求めるようにしている。この移動量から、形態
ＡとＢの形態的隔たり（距離）を算出し、そして平均形
態を計算すべきデータ群のすべてのデータについて相互
の形態間距離を計算し、その中から中央値に相当する図
３(c) の形態を選定するものである。さらに、中央値形
態から他の形態へ変換するための制御格子点移動パター
ンを平均化し、それを中央値形態に適用し変形させるこ
とにより、平均形態を取得する。本発明の方法及び装置
では、さらにその形態を光造形法等を用いて実体化する
ことにより課題（２）の解決を図っている。
まれた空間を、制御格子点の位置の区間多項式として記
述し直すため、内部の形態データそのものがスプライン
関数などで記述されている必要がない。本発明では、こ
のＦＦＤ法を用いて図３(a)の形態Ａ（標準的な足）を
同図(b) の目標形態Ｂ（扁平足）に変換する制御格子点
移動量を求めるようにしている。この移動量から、形態
ＡとＢの形態的隔たり（距離）を算出し、そして平均形
態を計算すべきデータ群のすべてのデータについて相互
の形態間距離を計算し、その中から中央値に相当する図
３(c) の形態を選定するものである。さらに、中央値形
態から他の形態へ変換するための制御格子点移動パター
ンを平均化し、それを中央値形態に適用し変形させるこ
とにより、平均形態を取得する。本発明の方法及び装置
では、さらにその形態を光造形法等を用いて実体化する
ことにより課題（２）の解決を図っている。
【０００９】［形態Ａを形態Ｂに変形するための格子点
位置計算法］本発明における格子点位置の計算において
は、まず、ＦＦＤ法を用いて形態Ａを形態Ｂに変換する
ための制御格子点移動パターンを自動計算する。ここで
は、既存のＦＦＤ法を改良し、区間多項式として３次の
Ｂスプライン関数を用いている（特願平０６−２５１７
１７号参照）。このＢスプランによるＦＦＤ法を用いれ
ば、形態Ａのｍ個の離散座標点Ｐ(tj)（ｊ＝１〜ｍ）は
式（１）のように再定義される。ここで、Ｃi （ｉ＝１
〜ｎ）は形態Ａの回りに１次元方向に設定したｎ個の初
期制御格子点位置、Ｂi,4(tj) は式（２）のように定義
される３次（４階）のＢスプライン関数である。制御格
子点位置Ｃi を移動することによって、形態Ａの座標点
Ｐ(tj)を変化させることができる。なお、先に述べたよ
うに、形態ＡそのものがＢスプラインなどで記述されて
いる必要はなく、３次元形態計測装置３などで得られた
座標点に基づくポリゴンデータでよい。
位置計算法］本発明における格子点位置の計算において
は、まず、ＦＦＤ法を用いて形態Ａを形態Ｂに変換する
ための制御格子点移動パターンを自動計算する。ここで
は、既存のＦＦＤ法を改良し、区間多項式として３次の
Ｂスプライン関数を用いている（特願平０６−２５１７
１７号参照）。このＢスプランによるＦＦＤ法を用いれ
ば、形態Ａのｍ個の離散座標点Ｐ(tj)（ｊ＝１〜ｍ）は
式（１）のように再定義される。ここで、Ｃi （ｉ＝１
〜ｎ）は形態Ａの回りに１次元方向に設定したｎ個の初
期制御格子点位置、Ｂi,4(tj) は式（２）のように定義
される３次（４階）のＢスプライン関数である。制御格
子点位置Ｃi を移動することによって、形態Ａの座標点
Ｐ(tj)を変化させることができる。なお、先に述べたよ
うに、形態ＡそのものがＢスプラインなどで記述されて
いる必要はなく、３次元形態計測装置３などで得られた
座標点に基づくポリゴンデータでよい。
【００１０】
【数１】
【００１１】
【数２】
【００１２】格子点位置の計算に際しては、まず、形態
Ａの廻りに初期制御格子点を設定する。制御格子点数は
多いほど細かく形態を操作できるが、形態のデータ点数
に比べて極端に多い格子点を設定しても意味がない。基
本的に、以下の制約条件にしたがって決定することが望
まれる。 ・初期制御格子点の最大幅は、操作対象形態の最大幅の
１．１倍程度 ・初期制御格子点の各軸方向の間隔は一定 ・初期制御格子点の３軸方向の間隔ができるだけ等しく
なるようにする ・初期制御格子点数は、操作対象形態データ点数の１．
５倍程度
Ａの廻りに初期制御格子点を設定する。制御格子点数は
多いほど細かく形態を操作できるが、形態のデータ点数
に比べて極端に多い格子点を設定しても意味がない。基
本的に、以下の制約条件にしたがって決定することが望
まれる。 ・初期制御格子点の最大幅は、操作対象形態の最大幅の
１．１倍程度 ・初期制御格子点の各軸方向の間隔は一定 ・初期制御格子点の３軸方向の間隔ができるだけ等しく
なるようにする ・初期制御格子点数は、操作対象形態データ点数の１．
５倍程度
【００１３】ここで、初期制御格子点を適当に移動すれ
ば、形態Ａを別の形態Ｂに一致するように変形させるこ
とができる。変形後の形態Ａのデータ点座標をＰo(tj)
、形態Ｂのデータ点座標をＰt(tj) とすると、Ｐo(tj)
とＰt(tj) の差の総和の評価式（３）を最小にするよ
うに、制御格子点位置Ｃi を求めることができる。これ
は単純な連立方程式の問題となる。
ば、形態Ａを別の形態Ｂに一致するように変形させるこ
とができる。変形後の形態Ａのデータ点座標をＰo(tj)
、形態Ｂのデータ点座標をＰt(tj) とすると、Ｐo(tj)
とＰt(tj) の差の総和の評価式（３）を最小にするよ
うに、制御格子点位置Ｃi を求めることができる。これ
は単純な連立方程式の問題となる。
【００１４】
【数３】
【００１５】しかしながら、通常は制御格子点Ｃi （未
知数ｉ）の方が形態データ点Ｐ(tj)（方程式の数ｊ）よ
りも多いため、解が不定になり、解析的に求めることが
できない。そこで、本発明では、次の式（４）の評価関
数を導入し、この評価関数の値が最小になるような解を
非線形最適化手法（準ニュートン法）で算出するように
している。ここで、Ｃ(i,j,k) は制御点列を３次元に配
置したときのｉ，ｊ，ｋ番目の変形後の制御格子点位置
ベクトル、Ｄ(i,j,k) はｉ，ｊ，ｋ番目の初期制御格子
点位置ベクトル、Ｐo(r)は変形対象形態Ａのｒ番目のデ
ータ点座標位置ベクトル、Ｐt(r)は変形目標形態Ｂのデ
ータ点座標位置ベクトルである。
知数ｉ）の方が形態データ点Ｐ(tj)（方程式の数ｊ）よ
りも多いため、解が不定になり、解析的に求めることが
できない。そこで、本発明では、次の式（４）の評価関
数を導入し、この評価関数の値が最小になるような解を
非線形最適化手法（準ニュートン法）で算出するように
している。ここで、Ｃ(i,j,k) は制御点列を３次元に配
置したときのｉ，ｊ，ｋ番目の変形後の制御格子点位置
ベクトル、Ｄ(i,j,k) はｉ，ｊ，ｋ番目の初期制御格子
点位置ベクトル、Ｐo(r)は変形対象形態Ａのｒ番目のデ
ータ点座標位置ベクトル、Ｐt(r)は変形目標形態Ｂのデ
ータ点座標位置ベクトルである。
【００１６】
【数４】
【００１７】式（４）の第１項は制御格子点の移動の大
きさで、これが小さいと格子点はほとんど変形せず、変
形後の形態Ａは形態Ｂに一致しない。一方、式（４）の
第２項は、形態Ａのデータ点座標と形態Ｂのデータ点の
座標の差で、これが小さいほど変形結果が形態Ｂに一致
することになる。式（４）中のｗは重み係数で、これを
大きくすれば制御格子点を歪ませて形態をできるだけ一
致させるようになる。両者の線形和を最小にすると言う
ことは、できるだけ格子点を歪ませずに形態Ａを形態Ｂ
に一致させるような制御格子点移動パターンを求めるこ
とに相当する。これにより、図３の(c) に示すような形
態を一致させるための制御格子点移動パターンが計算さ
れる。
きさで、これが小さいと格子点はほとんど変形せず、変
形後の形態Ａは形態Ｂに一致しない。一方、式（４）の
第２項は、形態Ａのデータ点座標と形態Ｂのデータ点の
座標の差で、これが小さいほど変形結果が形態Ｂに一致
することになる。式（４）中のｗは重み係数で、これを
大きくすれば制御格子点を歪ませて形態をできるだけ一
致させるようになる。両者の線形和を最小にすると言う
ことは、できるだけ格子点を歪ませずに形態Ａを形態Ｂ
に一致させるような制御格子点移動パターンを求めるこ
とに相当する。これにより、図３の(c) に示すような形
態を一致させるための制御格子点移動パターンが計算さ
れる。
【００１８】［形態ＡとＢの形態的隔たりの定量化〜形
態間距離］算出した制御格子点移動量が大きいことは、
形態ＡをＢに一致させるために大きな空間の歪を必要と
していることであり、これは形態Ａと形態Ｂのかたちの
類似度が低い（隔たりが大きい）ことに相当する。した
がって、制御格子点の移動量から、２つの形態の間の距
離（形態間距離）を定量化することができる。具体的に
は、式（５）にしたがって制御格子点移動ベクトルのノ
ルムの総和Ｓとして距離を定義する。Ｑ個の形態データ
があれば、（Ｑ（Ｑ−１）／２）個の形態間距離を計算
できる。
態間距離］算出した制御格子点移動量が大きいことは、
形態ＡをＢに一致させるために大きな空間の歪を必要と
していることであり、これは形態Ａと形態Ｂのかたちの
類似度が低い（隔たりが大きい）ことに相当する。した
がって、制御格子点の移動量から、２つの形態の間の距
離（形態間距離）を定量化することができる。具体的に
は、式（５）にしたがって制御格子点移動ベクトルのノ
ルムの総和Ｓとして距離を定義する。Ｑ個の形態データ
があれば、（Ｑ（Ｑ−１）／２）個の形態間距離を計算
できる。
【００１９】
【数５】
【００２０】［メディアン形態（中央値）の選定］Ｑ個
の形態データから計算された（Ｑ（Ｑ−１）／２）個の
形態間距離にもとづいて、Ｑ個のデータの中央値に相当
する形態を選定するには、Ｑ個の形態について、それぞ
れ他の（Ｑ−１）個の形態との距離が計算されているこ
とが必要になるが、この（Ｑ−１）個の距離のばらつき
が最も小さい形態をメディアン形態（中央値）として選
定する。
の形態データから計算された（Ｑ（Ｑ−１）／２）個の
形態間距離にもとづいて、Ｑ個のデータの中央値に相当
する形態を選定するには、Ｑ個の形態について、それぞ
れ他の（Ｑ−１）個の形態との距離が計算されているこ
とが必要になるが、この（Ｑ−１）個の距離のばらつき
が最も小さい形態をメディアン形態（中央値）として選
定する。
【００２１】［平均形態の算出］メディアン形態を他の
形態に変換するための制御格子点移動パターンが（Ｑ−
１）個存在するが、これを平均し、図４のような平均的
な制御格子点移動パターンを取得する。これは、メディ
アン形態を平均形態に変換するための制御格子点移動パ
ターンに相当する。この制御格子点の移動パターンをＦ
ＦＤ法としてメディアン形態に適用することにより、メ
ディアン形態が微小変形し、平均形態となる。
形態に変換するための制御格子点移動パターンが（Ｑ−
１）個存在するが、これを平均し、図４のような平均的
な制御格子点移動パターンを取得する。これは、メディ
アン形態を平均形態に変換するための制御格子点移動パ
ターンに相当する。この制御格子点の移動パターンをＦ
ＦＤ法としてメディアン形態に適用することにより、メ
ディアン形態が微小変形し、平均形態となる。
【００２２】［平均形態の実体化］メディアン形態の形
態データをより高密度のものにし、それにメディアン形
態から平均形態への変換を適用すれば、高密度な平均形
態データを得ることができる。この高密度平均形態デー
タを可視的に実体化するには、それを断面データに変換
し、光造形法を利用して平均形態を実体化するのが望ま
しい。光造形法は、レーザ光を照射することで瞬間的に
硬化する樹脂を用いて、断面データのかたちにレーザ光
を照射し、断面データの積層としてコンピュータ内の形
態データを実体化する方法論である。これにより、コン
ピュータ内で計算した平均形態（実際には存在しない形
態）を、実体化することができる。なお、ここでは光造
形法を利用して平均形態を実体化する方法を示したが、
数値制御板を使った切削加工による方法など、他の方法
も利用できることは言うまでもない。
態データをより高密度のものにし、それにメディアン形
態から平均形態への変換を適用すれば、高密度な平均形
態データを得ることができる。この高密度平均形態デー
タを可視的に実体化するには、それを断面データに変換
し、光造形法を利用して平均形態を実体化するのが望ま
しい。光造形法は、レーザ光を照射することで瞬間的に
硬化する樹脂を用いて、断面データのかたちにレーザ光
を照射し、断面データの積層としてコンピュータ内の形
態データを実体化する方法論である。これにより、コン
ピュータ内で計算した平均形態（実際には存在しない形
態）を、実体化することができる。なお、ここでは光造
形法を利用して平均形態を実体化する方法を示したが、
数値制御板を使った切削加工による方法など、他の方法
も利用できることは言うまでもない。
【００２３】
【実施例】実施例として、１７例の成人女性足部形態の
平均形態を実体化した例を示す。これらの形態データ
は、立位状態で取得した足部の石膏型を、解剖学的特徴
点位置をもとにモデリングし（図５(a) ）、そのデータ
点を磁気方式の３次元位置センサで１点ずつ入力したも
のである。図では詳細に示していないが、一つの形態デ
ータは、１２点×１４断面の１６８点のデータ点からな
り、これらを接続してできる３１２個の三角形によって
構成される多面体形状データ（３１２ポリゴン）である
（図５(b) ）。初期制御格子点は、図６(a),(b) のよう
に長さ９×幅５×高さ５の２２５点とした。足形態の最
大幅の１．１倍程度の大きさで、制御格子点の総数はデ
ータ点総数の１．３倍程度である。本発明の制御格子点
自動計算手法によって、１７個の形態を相互に変換する
ための制御格子点移動パターンを総当り式に計算した。
この制御格子点移動パターンから、１７×１６／２＝１
３６個の形態間距離が計算される。それぞれの形態につ
いて、他の形態への距離の分散を計算し、分散が最も少
ない形態Ｃ（図７(a) ）をメディアン形態として選定し
た。このメディアン形態から、他の１６個の形態への変
形格子を平均することにより、平均変換格子パターンを
取得した。この制御格子点移動パターンを形態Ｃに適用
することにより、形態Ｃは微小変形を受け、図７(c) の
ような平均形態に変形される。平均形態の計算には、３
１２ポリゴンの粗い形態データを利用したが、形態Ｃに
ついてのみ精密な形態データを与えてやれば、これを変
形して精密な平均形態データを得ることができる。
平均形態を実体化した例を示す。これらの形態データ
は、立位状態で取得した足部の石膏型を、解剖学的特徴
点位置をもとにモデリングし（図５(a) ）、そのデータ
点を磁気方式の３次元位置センサで１点ずつ入力したも
のである。図では詳細に示していないが、一つの形態デ
ータは、１２点×１４断面の１６８点のデータ点からな
り、これらを接続してできる３１２個の三角形によって
構成される多面体形状データ（３１２ポリゴン）である
（図５(b) ）。初期制御格子点は、図６(a),(b) のよう
に長さ９×幅５×高さ５の２２５点とした。足形態の最
大幅の１．１倍程度の大きさで、制御格子点の総数はデ
ータ点総数の１．３倍程度である。本発明の制御格子点
自動計算手法によって、１７個の形態を相互に変換する
ための制御格子点移動パターンを総当り式に計算した。
この制御格子点移動パターンから、１７×１６／２＝１
３６個の形態間距離が計算される。それぞれの形態につ
いて、他の形態への距離の分散を計算し、分散が最も少
ない形態Ｃ（図７(a) ）をメディアン形態として選定し
た。このメディアン形態から、他の１６個の形態への変
形格子を平均することにより、平均変換格子パターンを
取得した。この制御格子点移動パターンを形態Ｃに適用
することにより、形態Ｃは微小変形を受け、図７(c) の
ような平均形態に変形される。平均形態の計算には、３
１２ポリゴンの粗い形態データを利用したが、形態Ｃに
ついてのみ精密な形態データを与えてやれば、これを変
形して精密な平均形態データを得ることができる。
【００２４】
【発明の効果】近年、３次元形態計測装置が普及し、比
較的簡便に形態を計測できるようになっている。これら
の形態データは、体にフィットする下着、衣服、靴の設
計などのアパレル関係だけでなく、発掘された土器形態
の分析、家畜の形態評価などにも利用されている。これ
らの業界では、収集した形態データを代表する「平均的
な」形態の算出が望まれているが、寸法などの１次元の
量と異なり、単純な加算、わり算だけでは平均化ができ
なかった。しかるに、上述した本発明の平均形態生成方
法及び装置によれば、形態計測装置で取得したポリゴン
データから平均形態を算出し、それを実体化することが
できるので、平均的な形態にマッチした下着や靴の設
計、あるいは特定の時代の土器の平均形態からその時代
の土器の持つ特徴の分析などが行えるようになる。
較的簡便に形態を計測できるようになっている。これら
の形態データは、体にフィットする下着、衣服、靴の設
計などのアパレル関係だけでなく、発掘された土器形態
の分析、家畜の形態評価などにも利用されている。これ
らの業界では、収集した形態データを代表する「平均的
な」形態の算出が望まれているが、寸法などの１次元の
量と異なり、単純な加算、わり算だけでは平均化ができ
なかった。しかるに、上述した本発明の平均形態生成方
法及び装置によれば、形態計測装置で取得したポリゴン
データから平均形態を算出し、それを実体化することが
できるので、平均的な形態にマッチした下着や靴の設
計、あるいは特定の時代の土器の平均形態からその時代
の土器の持つ特徴の分析などが行えるようになる。
【図１】本発明の平均形態生成装置の概念的構成図であ
る。
る。
【図２】(a) 及び(b) は、ＦＦＤ法による形態変形の態
様についての説明図である。
様についての説明図である。
【図３】(a) は形態Ａ（標準的な足）と初期制御格子点
を、(b) は目標形態Ｂ（扁平足）を、(c) は本発明によ
り自動的に計算された制御格子点移動パターンと、これ
によって変形された形態Ａについての説明図である。
を、(b) は目標形態Ｂ（扁平足）を、(c) は本発明によ
り自動的に計算された制御格子点移動パターンと、これ
によって変形された形態Ａについての説明図である。
【図４】メディアン形態から、平均形態への変換を示す
制御格子点移動パターンを示す説明図（(a) ：正面図、
(b) ：平面図、(c) ：側面図）である。
制御格子点移動パターンを示す説明図（(a) ：正面図、
(b) ：平面図、(c) ：側面図）である。
【図５】(a) は足部の形態を解剖学的な特徴点に基づい
てモデリングする方法の説明図であり、(b) は３１２ポ
リゴンからなる足形態データの説明図である。
てモデリングする方法の説明図であり、(b) は３１２ポ
リゴンからなる足形態データの説明図である。
【図６】ポリゴン（多面体）で記述された足部３次元形
態データと初期制御格子点位置を表す説明図である。
態データと初期制御格子点位置を表す説明図である。
【図７】(a) は１７例の足部形態から選定したメディア
ン形態（実在する足）、(b) はメディアン形態から平均
形態への変換のための制御格子点移動パターン、(c) は
生成した平均形態（実在しない足）の説明図である。
ン形態（実在する足）、(b) はメディアン形態から平均
形態への変換のための制御格子点移動パターン、(c) は
生成した平均形態（実在しない足）の説明図である。
１ コンピュータ ２ 光造形装置 ３ ３次元形態計測装置 １０ 制御格子点
Claims (2)
- 【請求項１】座標データと記述された複数の３次元形態
について、空間に設定した制御格子点を移動させて形態
を操作する自由形態変形法により変形させるときの制御
格子点の歪量から、形態的な違いの度合いを定量化し、
それらの中央値となる形態を他の形態に変形させるため
の制御格子点移動パターンを平均化し、その平均制御格
子点を中央値形態に適用して座標データのまま平均形態
を導出し、この平均形態の数値データに基づいて実体化
された平均形態を生成することを特徴とする複数３次元
形態の平均形態生成方法。 - 【請求項２】座標データと記述された複数の３次元形態
について、空間に設定した制御格子点を移動させて形態
を操作する自由形態変形法により変形させるときの制御
格子点の歪量から、形態的な違いの度合いを定量化し、
それらの中央値となる形態を他の形態に変形させるため
の制御格子点移動パターンを平均化し、その平均制御格
子点を中央値形態に適用して座標データのまま平均形態
を導出するコンピュータと、この平均形態の数値データ
に基づいて実体化された平均形態を生成する実体化のた
めの装置とを備えたことを特徴とする複数３次元形態の
平均形態生成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09062491A JP3106177B2 (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | 複数３次元形態の平均形態生成方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09062491A JP3106177B2 (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | 複数３次元形態の平均形態生成方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10240964A true JPH10240964A (ja) | 1998-09-11 |
| JP3106177B2 JP3106177B2 (ja) | 2000-11-06 |
Family
ID=13201705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09062491A Expired - Lifetime JP3106177B2 (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | 複数３次元形態の平均形態生成方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3106177B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001077910A1 (fr) * | 2000-04-07 | 2001-10-18 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Systeme permettant de fournir des informations relatives a l'adaptation d'un produit |
| EP1160732A2 (en) * | 2000-05-31 | 2001-12-05 | Agency Of Industrial Science And Technology | Virtual shape generation through free-form deformation |
| EP1345006A1 (en) * | 2000-11-15 | 2003-09-17 | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology | Footprint information distributing system |
| AT500234A1 (de) * | 2002-05-02 | 2005-11-15 | Vincze Markus Dr | Verarbeitung von tiefenbilddaten |
| JP2012525211A (ja) * | 2009-04-30 | 2012-10-22 | ナイキ インターナショナル リミテッド | 物品および物品の製造方法 |
| JP2014087685A (ja) * | 2009-04-30 | 2014-05-15 | Nike Internatl Ltd | 物品および物品の製造方法 |
| US9572402B2 (en) | 2007-10-23 | 2017-02-21 | Nike, Inc. | Articles and methods of manufacturing articles |
| US10010134B2 (en) | 2015-05-08 | 2018-07-03 | Under Armour, Inc. | Footwear with lattice midsole and compression insert |
| US10010133B2 (en) | 2015-05-08 | 2018-07-03 | Under Armour, Inc. | Midsole lattice with hollow tubes for footwear |
| US10039343B2 (en) | 2015-05-08 | 2018-08-07 | Under Armour, Inc. | Footwear including sole assembly |
| US10226098B2 (en) | 2013-03-14 | 2019-03-12 | Under Armour, Inc. | Method of making a zonal compression shoe |
| US10779614B2 (en) | 2017-06-21 | 2020-09-22 | Under Armour, Inc. | Cushioning for a sole structure of performance footwear |
-
1997
- 1997-02-28 JP JP09062491A patent/JP3106177B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (41)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001077910A1 (fr) * | 2000-04-07 | 2001-10-18 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Systeme permettant de fournir des informations relatives a l'adaptation d'un produit |
| JP4452845B2 (ja) * | 2000-04-07 | 2010-04-21 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 商品適合情報の提供システム |
| EP1160732A2 (en) * | 2000-05-31 | 2001-12-05 | Agency Of Industrial Science And Technology | Virtual shape generation through free-form deformation |
| EP1160732A3 (en) * | 2000-05-31 | 2003-04-16 | Agency Of Industrial Science And Technology | Virtual shape generation through free-form deformation |
| EP1345006A1 (en) * | 2000-11-15 | 2003-09-17 | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology | Footprint information distributing system |
| JPWO2002040941A1 (ja) * | 2000-11-15 | 2004-03-25 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 足形情報配信システム |
| EP1345006A4 (en) * | 2000-11-15 | 2006-05-31 | Nat Inst Of Advanced Ind Scien | BASIC INFORMATION DISTRIBUTION SYSTEM AREA |
| KR100734727B1 (ko) | 2000-11-15 | 2007-07-02 | 도꾸리쯔교세이호진 상교기쥬쯔 소고겡뀨죠 | 족형정보 배신 시스템 |
| JP4644862B2 (ja) * | 2000-11-15 | 2011-03-09 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | シューズ選定システム |
| AT500234A1 (de) * | 2002-05-02 | 2005-11-15 | Vincze Markus Dr | Verarbeitung von tiefenbilddaten |
| US9788604B2 (en) | 2007-10-23 | 2017-10-17 | Nike, Inc. | Articles and method of manufacture of articles |
| US9572402B2 (en) | 2007-10-23 | 2017-02-21 | Nike, Inc. | Articles and methods of manufacturing articles |
| US9788594B2 (en) | 2007-10-23 | 2017-10-17 | Nike, Inc. | Articles and methods of manufacture of articles |
| US9788603B2 (en) | 2007-10-23 | 2017-10-17 | Nike, Inc. | Articles and methods of manufacture of articles |
| US10681961B2 (en) | 2007-10-23 | 2020-06-16 | Nike, Inc. | Articles and methods of manufacture of articles |
| US9795181B2 (en) | 2007-10-23 | 2017-10-24 | Nike, Inc. | Articles and methods of manufacture of articles |
| US9883717B2 (en) | 2007-10-23 | 2018-02-06 | Nike, Inc. | Articles and methods of manufacture of articles |
| US12004592B2 (en) | 2007-10-23 | 2024-06-11 | Nike, Inc. | Articles and methods of manufacture of articles |
| US11224265B2 (en) | 2007-10-23 | 2022-01-18 | Nike, Inc. | Articles and methods of manufacture of articles |
| US10798995B2 (en) | 2007-10-23 | 2020-10-13 | Nike, Inc. | Articles and methods of manufacture of articles |
| JP2014087685A (ja) * | 2009-04-30 | 2014-05-15 | Nike Internatl Ltd | 物品および物品の製造方法 |
| JP2012525211A (ja) * | 2009-04-30 | 2012-10-22 | ナイキ インターナショナル リミテッド | 物品および物品の製造方法 |
| US10743610B2 (en) | 2013-03-14 | 2020-08-18 | Under Armour, Inc. | Shoe with lattice structure |
| US11425963B2 (en) | 2013-03-14 | 2022-08-30 | Under Armour, Inc. | Shoe with lattice structure |
| US10470519B2 (en) | 2013-03-14 | 2019-11-12 | Under Armour, Inc. | Shoe with lattice structure |
| US10470520B2 (en) | 2013-03-14 | 2019-11-12 | Under Armour, Inc. | Shoe with lattice structure |
| US10575586B2 (en) | 2013-03-14 | 2020-03-03 | Under Armour, Inc. | Shoe with lattice structure |
| US11547177B2 (en) | 2013-03-14 | 2023-01-10 | Under Armour, Inc. | Shoe with lattice structure |
| US10226098B2 (en) | 2013-03-14 | 2019-03-12 | Under Armour, Inc. | Method of making a zonal compression shoe |
| US10750820B2 (en) | 2015-05-08 | 2020-08-25 | Under Armour, Inc. | Midsole lattice with hollow tubes for footwear |
| US10104934B2 (en) | 2015-05-08 | 2018-10-23 | Under Armour, Inc. | Footwear including sole assembly |
| US10231511B2 (en) | 2015-05-08 | 2019-03-19 | Under Armour, Inc. | Interwoven lattice structure for cushioning member |
| US10039343B2 (en) | 2015-05-08 | 2018-08-07 | Under Armour, Inc. | Footwear including sole assembly |
| US10010133B2 (en) | 2015-05-08 | 2018-07-03 | Under Armour, Inc. | Midsole lattice with hollow tubes for footwear |
| US11369164B2 (en) | 2015-05-08 | 2022-06-28 | Under Armour, Inc. | Footwear including sole assembly |
| US10702012B2 (en) | 2015-05-08 | 2020-07-07 | Under Armour, Inc. | Footwear midsole with lattice structure formed between platforms |
| US11457693B2 (en) | 2015-05-08 | 2022-10-04 | Under Armour, Inc. | Footwear midsole with lattice structure formed between platforms |
| US10575587B2 (en) | 2015-05-08 | 2020-03-03 | Under Armour, Inc. | Footwear including sole assembly |
| US11986049B2 (en) | 2015-05-08 | 2024-05-21 | Under Armour, Inc. | Footwear midsole with lattice structure formed between platforms |
| US10010134B2 (en) | 2015-05-08 | 2018-07-03 | Under Armour, Inc. | Footwear with lattice midsole and compression insert |
| US10779614B2 (en) | 2017-06-21 | 2020-09-22 | Under Armour, Inc. | Cushioning for a sole structure of performance footwear |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3106177B2 (ja) | 2000-11-06 |
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