KR100647323B1

KR100647323B1 - 섭동 함수를 이용한 3차원 객체 처리 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100647323B1
Application number: KR1020050018125A
Authority: KR
Inventors: 김근호; 정석윤; 세르게이 브야트킨
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-09-03
Filing date: 2005-03-04
Publication date: 2006-11-23
Also published as: RU2004126667A; KR20060043410A; RU2276408C1

Abstract

섭동 함수를 이용한 3차원 객체 처리 장치 및 방법이 개시된다. 이 장치는 입력한 3차원 객체의 표면을 다수개의 베이스 다각형들로 단순화시키고, 단순화된 표면의 위치에 대한 정보와 단순화되기 이전의 표면의 위치에 대한 정보를 이용하여, 주어진 3차원 객체의 표면에 대한 정보를 표면 정보 맵으로서 생성하는 표면 정보 맵 생성부와, 표면 정보 맵에 의해 표현되는 다수개의 베이스 다각형들 각각의 표면을 다수개의 영역들로 분할하고, 분할된 영역들 각각에 대한 섭동 함수를 생성하는 섭동 함수 생성부와, 생성된 섭동 함수들에 의해 형성되는 객체와 입력한 3차원 객체간의 오차가 임계값보다 적은가를 검사하고, 검사된 결과를 제어 신호로서 출력하는 오차 검사부 및 제어 신호에 응답하여, 베이스 다각형들 각각에 대해 구해진 섭동 함수들의 계수들과 해당하는 베이스 다각형에 대한 정보를 매칭시켜 저장하는 저장부를 구비하고, 섭동 함수 생성부는 제어 신호에 응답하여, 표면 정보 맵에 의해 표현되는 객체의 표면을 이전보다 더욱 세부적으로 분할하는 것을 특징으로 한다.

Description

섭동 함수를 이용한 3차원 객체 처리 장치 및 방법{Apparatus and method for processing 3-dimesional object using perturbation function}

도 1은 본 발명에 의한 섭동 함수를 이용한 3차원 객체 처리 장치의 실시예의 블럭도이다.

도 2는 본 발명에 의한 섭동 함수를 이용한 3차원 객체 처리 방법의 실시예를 설명하기 위한 플로우차트이다.

도 3 (a) 및 (b)들은 단순화 과정을 설명하기 위한 도면들이다.

도 4 (a), (b) 및 (c)들은 표면 정보 맵을 설명하기 위한 도면들이다.

도 5 (a) 및 (b)는 내부 정점과 엣지 정점을 설명하기 위한 도면들이다.

도 6 (a) 및 (b)들은 도 4 (c)에 도시된 각 형태를 두 번 분할한 예를 나타내는 도면들이다.

도 7은 본 발명에 의한 섭동 함수를 이용한 3차원 객체 처리 장치의 다른 실시예의 블럭도이다.

도 8은 본 발명에 의한 섭동 함수를 이용한 3차원 객체 처리 방법의 다른 실시예를 설명하기 위한 플로우차트이다.

본 발명은 개인 휴대 정보 단말기(PDA:Personal Digital Assistant) 또는 핸드폰 등과 같은 영상 처리 장치에 관한 것으로서, 특히, 영상 처리에 있어서 3차원 객체를 갖는 영상을 처리하는 3차원 객체 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.

3차원 객체를 모델링하는 종래의 여러 가지의 방법들이 개시되어 있다.

이러한 종래의 방법들중 하나는 블러비 객체(Blobby objects) 표현 기법으로서, 'Blinn J.'에 의해 저술되고 "A generalization of algebraic surface drawing"이라는 제목을 갖는 논문 ACM Transactions on Graphics, vol. 1, No.3, 1982의 페이지 135-256쪽들에 개시되어 있다.

종래의 다른 방법은 메타볼 객체 표현(Metaballs object) 기법으로서, 'Nishimura H.', 'Hirai M.', 'Kawai T.', 'Kawata T.', 'Shirakawa I.' 및 'Omura K.'에 의해 저술되고 "Object modeling by distributed function and a method of image generation"라는 제목을 갖는 논문 Transactions of IECE of Japan, vol. J68-D, No. 4, 1985의 페이지 718-725쪽에 개시되어 있다.

종래의 또 다른 방법은 소프트 객체(Soft objects) 표현 기법으로서, 'Wyvill G.', 'McPheeters C.' 및 'Wyvill B.'에 의해 저술되고 "Data structure for soft objects"는 제목을 갖는 논문 The Visual Computer, vol. 2, No. 4, 1986의 페이지 227-234쪽들에 개시되어 있다.

전술한 종래의 블러비 객체 표현 기법, 메타볼 객체 표현 기법 및 소프트 객체 표현 기법들은 객체를 임플리시트(implicit) 함수로 표현하므로 컴퓨터 그래픽 의 쉐이프 모델링(shape modeling)에 적합하지 않은 문제점을 갖는다.

종래의 또 다른 방법은 콘볼루션 표면(Convolution Surfaces) 기법으로서, 'McCormack J' 및 'Sherstyuk A.'에 의해 저술되고 "Creating and rendering convolution surfaces"라는 제목을 갖는 논문 Computer Graphics Forum, vol. 17, No. 2, 1998의 페이지 113-120쪽에 개시되어 있다.

종래의 또 다른 방법은 그린 함수에 기반한 볼륨 스플라인(Volumn spline based on Green's fuction)기법으로서, 'Vasilenko VA'에 의해 저술되고 "Spline functions: theory, algorithms and programs"는 제목을 갖고 러시아어(Russian)로 Nauka, Novosibirsk에 의해 1983에 출간된 책에 개시되어 있다.

전술한 종래의 콘볼루션 표면 기법 및 볼륨 스플라인 기법에 의해 구현되는 시스템은 데이타의 구조가 컴팩트하지 않고 계산이 간단하지 않은 문제점을 갖는다.

종래의 또 다른 방법은 공간 패치(Spatial Patches) 기법으로서, 'Denis V. Ivanov' 및 'Yevgenity P. Kuzmin'에 의해 저술되고 "Representation of Real-life 3D Models by Spatial Patches"라는 제목을 갖는 논문에 개시되어 있다. 이러한 종래의 방법은 모델들에서 이웃하는 공간 패치들이 공간적으로 연결되어 있지 않기 때문에, 몇 개의 패치들이 중첩되는 곳에서 눈에 띌만한 아티팩트(artifact)를 발생시키는 문제점을 갖는다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 3차원 객체의 표면에 대한 데이타 를 섭동 함수를 이용하여 고 효율로 압축하는 3차원 객체 처리 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 섭동 함수를 이용하여 고 효율로 압축된 3차원 객체로부터 원래의 3차원 객체를 복원해내는 3차원 객체 처리 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 3차원 객체의 표면에 대한 데이타를 섭동 함수를 이용하여 고 효율로 압축하는 3차원 객체 처리 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 섭동 함수를 이용하여 고 효율로 압축된 3차원 객체로부터 원래의 3차원 객체를 복원해내는 3차원 객체 처리 방법을 제공하는 데 있다.

상기 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 3차원 객체 처리 장치는, 입력한 3차원 객체의 표면을 다수개의 베이스 다각형들로 단순화시키고, 상기 단순화된 표면의 위치에 대한 정보와 상기 단순화되기 이전의 표면의 위치에 대한 정보를 이용하여, 상기 주어진 3차원 객체의 표면에 대한 정보를 표면 정보 맵으로서 생성하는 표면 정보 맵 생성부와, 상기 표면 정보 맵에 의해 표현되는 상기 다수개의 베이스 다각형들 각각의 표면을 다수개의 영역들로 분할하고, 상기 분할된 영역들 각각에 대한 섭동 함수를 생성하는 섭동 함수 생성부와, 상기 생성된 섭동 함수들에 의해 형성되는 객체와 상기 입력한 3차원 객체간의 오차가 임계값보다 적은가를 검사하 고, 검사된 결과를 제어 신호로서 출력하는 오차 검사부 및 상기 제어 신호에 응답하여, 상기 베이스 다각형들 각각에 대해 구해진 상기 섭동 함수들의 계수들과 해당하는 베이스 다각형에 대한 정보를 매칭시켜 저장하는 저장부로 구성되고, 상기 섭동 함수 생성부는 상기 제어 신호에 응답하여, 상기 표면 정보 맵에 의해 표현되는 상기 객체의 표면을 이전보다 더욱 세부적으로 분할하는 것이 바람직하다.

상기 다른 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 3차원 객체 처리 장치는, 상기 매칭되어 저장된 결과들을 입력하고, 입력한 매칭된 결과들중에서 일부만을 선택하는 데이타 선택부와, 상기 데이타 선택부에서 선택된 결과를 이용하여 상기 베이스 다각형들에 대한 섭동 함수들과 상기 베이스 다각형들에 대한 정보를 복원하는 데이타 복원부 및 상기 베이스 다각형들에 대해 복원된 상기 섭동 함수들과 상기 베이스 다각형들에 대해 복원된 정보를 이용하여 상기 3차원 객체를 복원하고, 복원된 3차원 객체를 출력하는 객체 복원부를 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 또 다른 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 3차원 객체 처리 방법은 주어진 3차원 객체의 표면을 다수개의 베이스 다각형들로 단순화시키고, 상기 단순화된 표면의 위치에 대한 정보와 상기 단순화되기 이전의 표면의 위치에 대한 정보를 이용하여, 상기 주어진 3차원 객체의 표면에 대한 정보를 표면 정보 맵으로서 생성하는 단계와, 상기 표면 정보 맵에 의해 표현되는 상기 다수개의 베이스 다각형들 각각의 표면을 다수개의 영역들로 분할하고, 상기 분할된 영역들 각각에 대한 섭동 함수를 구하는 단계와, 상기 구해진 섭동 함수들에 의해 형성되는 객체와 상기 주어진 3차원 객체간의 오차를 구하는 단계와, 상기 오차가 임계값보다 적은가 를 판단하는 단계 및 상기 오차가 상기 임계값보다 적은 것으로 판단되면, 상기 베이스 다각형들 각각에 대해 구해진 상기 섭동 함수들의 계수들과 해당하는 베이스 다각형에 대한 정보를 매칭시켜 저장하는 단계를 구비하고, 상기 오차가 상기 임계값보다 적지 않은 것으로 판단되면, 상기 표면 정보 맵에 의해 표현되는 상기 객체의 표면을 이전보다 더욱 세부적으로 분할하는 것이 바람직하다.

상기 또 다른 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 3차원 객체 처리 방법은, 외부로부터 주어지는 상기 매칭되어 저장된 결과들중에서 일부만을 선택하는 단계와, 상기 선택된 결과를 이용하여 상기 베이스 다각형들에 대한 섭동 함수들과 상기 베이스 다각형들에 대한 정보를 복원하는 단계 및 상기 베이스 다각형들에 대해 복원된 상기 섭동 함수들과 상기 베이스 다각형들에 대해 복원된 정보를 이용하여 상기 3차원 객체를 복원하는 단계를 더 구비하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 의한 3차원 객체 처리 장치의 구성 및 동작과 그 장치에서 수행되는 3차원 객체 처리 방법을 첨부한 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 섭동 함수를 이용한 3차원 객체 처리 장치의 실시예의 블럭도로서, 편집부(10), 표면 정보 맵(map) 생성부(12), 섭동(perturbation) 함수 생성부(14), 오차 검사부(16) 및 저장부(18)로 구성된다.

도 2는 본 발명에 의한 섭동 함수를 이용한 3차원 객체 처리 방법의 실시예를 설명하기 위한 플로우차트로서, 데이타를 편집하는 단계(제30 단계), 편집된 결과를 압축하는 단계(제32 ~ 제38 단계들) 및 압축된 결과를 저장하는 단계(제40 단 계)로 이루어진다.

여기서, 3차원 객체를 처리한다는 것은 3차원 객체를 편집, 압축 및 복원하는 동작들중 적어도 하나를 의미한다.

먼저, 편집부(10)는 입력단자 IN1을 통해 3차원 기본 도형을 입력하거나 메쉬 데이타를 입력하고, 입력한 3차원 기본 도형이나 메쉬(mesh) 데이타를 편집하며, 편집된 결과를 3차원 객체로서 표면 정보 맵 생성부(12)로 출력한다(제30 단계). 예를 들어, 편집부(10)는 3차원 기본 도형이나 메쉬 데이타를 드래깅(dragging), 스케일링(scaling), 회전(rotating) 또는 이동(moving) 시켜 편집할 수 있다. 여기서, 입력단자 IN1을 통해 편집부(10)로 입력되는 3차원 기본 도형이란, 큐빅(cubic), 구(sphere) 및 타원체 등으로서 미리 설정될 수 있다. 또한, 메쉬 데이타란, 디자이너에 의해 미리 생성된 토끼, 총 등과 같은 이미지에 대한 데이타를 의미한다.

본 발명에 의하면, 편집부(10)는 메쉬 데이타를 입력단자 IN1을 통해 외부로부터 입력하는 대신에 입력단자 IN1을 통해 입력한 3차원 기본 도형을 편집하여 생성할 수도 있다.

제30 단계후에, 압축부(20)는 편집된 결과를 압축한다(제32 ~ 제38 단계들). 이를 위해, 압축부(20)는 표면 정보 맵 생성부(12), 섭동 함수 생성부(14) 및 오차 검사부(16)로 구성된다. 이 때, 모델링부(22)는 편집부(10)와 압축부(20)로 구현될 수 있다. 여기서, 모델링부(22)는 입력단자 IN1을 통해 입력한 3차원 기본 도형이나 메쉬 데이타를 모델링하는 역할을 수행한다.

먼저, 표면 정보 맵 생성부(12)는 편집부(10)로부터 입력한 3차원 객체의 표면을 다수개의 베이스 다각형(base polygon)들로 단순화시키고, 단순화된 표면의 위치에 대한 정보와 단순화되기 이전의 표면의 위치에 대한 정보를 이용하여, 주어진 3차원 객체의 표면에 대한 정보를 표면 정보 맵으로서 생성하고, 생성된 표면 정보 맵을 섭동 함수 생성부(14)로 출력한다(제32 단계). 여기서, 베이스 다각형이란, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 또는 팔각형 등의 선분으로 각을 이루는 평면 형태의 도형중 하나가 될 수 있다. 이 때, 표면 정보 맵은 거리 정보와 높이 정보를 포함한다. 거리 정보와 높이 정보에 대해서는 상세하게 후술된다.

본 발명에 의하면, 도 1에 도시된 3차원 객체 처리 장치는 편집부(10)를 마련하지 않을 수도 있다. 이 경우, 표면 정보 맵 생성부(12)는 3차원 객체를 입력단자 IN2를 통해 외부로부터 입력한다.

도 3 (a) 및 (b)들은 단순화 과정을 설명하기 위한 본 발명에 의한 도면으로서, 도 3 (a)는 단순화되지 않은 채 주어진 3차원 객체를 나타내고, 도 3 (b)는 단순화된 3차원 객체를 각각 나타낸다.

표면 정보 맵 생성부(12)는 주어진 도 3 (a)에 도시된 바와 같은 3차원 객체의 표면을 베이스 다각형 예를 들면 삼각형들로 단순화시킬 수 있다. 예컨대, 도 3 (a)에 도시된 3차원 객체의 표면을 이루는 삼각형의 개수가 69451개일 경우, 표면 정보 맵 생성부(12)는 도 3 (b)에 도시된 바와 같이, 3차원 객체의 표면을 이루는 삼각형의 개수를 100개로 줄여서, 도 3 (a)에 도시된 3차원 객체의 표면을 단순화시킬 수 있다.

표면 정보 맵 생성부(12)가 3차원 객체의 표면을 단순화시키는 여러 가지의 방법들이 종래에 개시되어 있다. 이러한 종래의 방법들중 하나가 'Paul S. Heckbert' 및 'Michael Garland'에 의해 저술되고 1999년 10월 25일 To appear, Journal of Computational Geometry;Theory and Applications으로 "Optimal Triangulation and Quadric-Based Surface Simplicaiton"라는 제목으로 발표된 논문에 개시되어 있다.

도 4 (a), (b) 및 (c)들은 표면 정보 맵을 설명하기 위한 본 발명에 의한 도면들로서, 도 4 (a)는 도 3 (a)에 도시된 3차원 객체의 표면 정보 맵을 나타내고, 도 4 (b)는 도 4 (a)에 도시된 표면 정보 맵에서 삼각형 모양의 베이스 다각형 패치(60)에 해당하는 표면 정보 맵을 나타내고, 도 4 (c)는 표면 정보 맵의 일 례를 나타낸다. 여기서, 패치란, 도 3 (b)에 도시된 단순화된 3차원 객체의 표면을 이루는 베이스 다각형들 각각을 의미한다.

3차원 객체의 표면을 단순화시킨 후에, 표면 정보 맵 생성부(12)는 도 3 (a)에 도시된 단순화되기 이전의 3차원 객체의 표면으로부터 도 3 (b)에 도시된 바와 같은 단순화된 3차원 객체의 표면을 감산하고, 감산된 결과를 도 3 (a)에 도시된 3차원 객체의 표면에 대한 정보를 갖는 표면 정보 맵으로서 결정할 수 있다.

이하, 표면 정보 맵에 대해 부연하면 다음과 같다.

섭동하는 형태의 표면이 검정색 점으로 표현된 내부 정점(inner vertex)(62)들과 흰색 점으로 표현된 에지 정점(edge vertex)(64)들로 구성된다고 하자. 어느 정점(v)에 이웃하는 정점들의 개수가 그 정점(v)를 포함하는 삼각형의 개수와 동일 하면 그 정점(v)를 내부 정점이라 하고, 그렇지 않을 경우 그 정점(v)을 에지 정점이라 정의한다.

도 5 (a) 및 (b)는 내부 정점과 엣지 정점을 설명하기 위한 본 발명의 실시예에 의한 도면들로서, 도 5 (a)는 내부 정점(v)을 나타내고, 도 5 (b)는 엣지 정점(v)을 나타낸다.

도 5 (a)를 참조하면, 정점(v)의 이웃하는 정점의 개수는 5개이고, 정점(v)을 포함하는 삼각형의 개수도 5개이므로, 정점(v)는 내부 정점에 해당한다. 그러나, 도 5 (b)를 참조하면, 정점(v)의 이웃하는 정점의 개수는 5개이지만, 정점(v)을 포함하는 삼각형의 개수는 4개이므로, 정점(v)는 엣지 정점에 해당한다.

이 때, 거리 정보는 각 내부 정점과 엣지 정점간의 거리에 대한 정보를 갖고, 높이 정보는 내부 및 엣지 정점들 각각과 베이스 다각형의 평평한 면간의 높이에 대한 정보를 갖는다.

제32 단계후에, 섭동 함수 생성부(14)는 표면 정보 맵 생성부(12)로부터 입력한 표면 정보 맵에 의해 표현되는 객체의 표면을 다수개의 영역들로 분할하고, 분할된 영역들 각각에 대한 섭동 함수를 생성한다(제34 단계). 여기서, 섭동 함수는 여러 가지의 다각형들중 한 가지의 형태를 표현할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 각 섭동 함수는 다음 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.

여기서, F(x,y,z)는 섭동 함수를 나타내고, A₁₁, A₂₂, A₃₃, A₁₂, A₁₃, A₂₃, A₁₄, A₂₄, A₃₄ 및 A₄₄는 섭동 함수의 계수들을 나타내고, x,y 및 z는 3차원 공간상의 축을 나타낸다. 섭동함수의 계수들이 어떤 값을 갖는가에 따라 섭동 함수가 표현내는 다각형의 형태가 결정될 수 있다. 예를 들어, {A₁₁, A₂₂, A₃₃, A₁₂, A₁₃, A₂₃, A₁₄, A₂₄, A₃₄, A₄₄}가 {-1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0}이면 섭동 함수는 포물선 모양을 나타내고, {-1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1}이면 섭동 함수는 쌍곡선 모양을 나타내고, {-1, -1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1}이면 섭동 함수는 원통 모양을 나타내고, {-1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}이면 섭동 함수는 사면(斜面) 모양을 나타내고, {0, -1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1}이면 섭동 함수는 층 모양을 나타내고, {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0}이면 섭동 함수는 평면 모양을 나타내고, {-1, -1, -1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1}이면 섭동 함수는 타원 모양을 나타내고, {-1, 1, -1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}이면 섭동 함수는 원뿔 모양을 나타내고, {-1, -1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0}이면 섭동 함수는 타원 포물선 모양을 나타내고, {-1, 1, -1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1}이면 섭동 함수는 단일 쌍곡선 모양을 나타내고, {-1, 1, -1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, -1}이면 섭동 함수는 이중 쌍곡선 모양을 나타내고, {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1}이면 섭동 함수는 삼각형 모양을 각각 나타낸다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 각 섭동 함수는 다음 수학식들 2 ~ 6과 같은 수식들중 하나로 표현될 수도 있다.

여기서, x,y 및 z는 3차원 공간상의 축을 나타내고, a, b 및 c는 각 축상에 임의값으로서 섭동 함수의 계수들을 나타낸다.

예를 들어, 섭동 함수가 수학식 2와 같이 표현될 경우, 섭동 함수는 점을 표현한다. 섭동 함수가 수학식 3과 같이 표현될 경우, 섭동 함수는 선을 표현한다. 섭동 함수가 수학식 4와 같이 표현될 경우, 섭동 함수는 한 쌍의 교차하는 면들(couple of crossing planes)을 표현한다. 섭동 함수가 수학식 5와 같이 표현될 경우, 섭동 함수는 한 쌍의 나란한 면들(couple of parallel planes)을 표현한다. 섭동 함수가 수학식 6과 같이 표현될 경우, 섭동 함수는 하나의 면(one real plane)을 표현한다.

표면 정보 맵이 도 4 (c)에 도시된 바와 같이, 4 가지의 형태들(80, 82, 84 및 86)을 가질 경우, 섭동 함수 생성부(14)는 표면 정보 맵의 각 형태(80, 82, 84 또는 86)를 다수개의 영역들로 분할할 수 있다. 예컨대, 섭동 함수에 의해 표현되는 기본 입체가 타원체(ellipsoid)일 경우, 즉, 분할된 각 영역이 타원체를 나타낼 경우, 섭동 함수 생성부(14)는 각 형태(80, 82, 84 또는 86)를 서로 다른 형태의 여러 개의 타원체들로 분할하고, 각 영역에 해당하는 각 타원체에 대한 섭동 함수를 생성할 수 있다. 여기서, 기본 입체는, 타원체 이외에도 입방체(cube) 또는 구(sphere) 등이 될 수 있다.

제34 단계후에, 오차 검사부(16)는 섭동 함수 생성부(14)에서 생성된 섭동 함수들에 의해 형성되는 객체와 편집부(10) 또는 입력단자 IN2를 통해 입력한 3차원 객체간의 오차를 구한다(제36 단계).

제36 단계후에, 오차 검사부(16)는 오차가 임계값보다 적은가를 검사하고, 검사된 결과를 제어 신호로서 저장부(18) 및 섭동 함수 생성부(14)로 각각 출력한다(제38 단계). 본 발명에 의하면, 임계값은 3차원 객체를 갖는 영상을 표현하는 영상 표시부(미도시)의 해상도나 크기에 따라 결정될 수 있다. 예컨대, 영상 표시 부의 해상도가 높거나 크기가 클 경우, 임계값은 되도록 적게 설정될 수 있다. 그러나, 영상 표시부의 해상도가 작거나 크기가 작을 경우, 임계값은 되도록 크게 설정될 수 있다.

만일, 제어 신호를 통해 오차가 임계값보다 적지 않은 것으로 인식되면, 섭동 함수 생성부(14)는 표면 정보 맵에 의해 표현되는 객체의 표면을 이전보다 더욱 세부적으로 분할한다(제34 단계).

도 6 (a) 및 (b)들은 도 4 (c)에 도시된 각 형태(80, 82, 84 또는 86)를 복수개의 영역들로 두 번 분할한 예를 나타내는 도면으로서, 도 6 (a)는 각 형태(80, 82, 84 또는 86)를 첫 번째로 분할한 결과를 나타내고, 도 6 (b)는 각 형태(80, 82, 84 또는 86)를 두 번째로 분할한 결과를 각각 나타낸다. 여기서, 도 6 (a) 및 (b)에 도시된 사각형들 각각은 여러 가지의 기본 입체들중 한 가지의 형태를 취한다.

도 4 (c), 도 6 (a) 및 (b)들을 참조하면, 형태들(80, 82, 84 및 86)은 영역들(100, 102, 104 및 106)로 각각 분할된 후 오차가 임계값보다 적지 않을 경우 영역들(120, 122, 124 및 126)으로 각각 다시 분할될 수 있다. 예컨대, 도 6 (a)는 제34 및 제36 단계들이 최초에 한 번 수행된 결과에 해당하고, 도 6 (b)는 제34 및 제36 단계들이 두 번째로 수행된 결과에 해당한다. 도 6 (b)에 도시된 영역들(120, 122, 124 및 126)은 도 6 (a)에 도시된 영역들(100, 102, 104 및 106)보다 더욱 세분화되었음을 알 수 있다.

그러나, 제어 신호를 통해 오차가 임계값보다 적은 것으로 인식되면, 저장부(18)는 베이스 다각형들 각각에 대해 구해지고 섭동 함수 생성부(14)로부터 입력한 섭동 함수들의 계수들과 그에 해당하는 베이스 다각형에 대한 정보를 매칭시키고, 매칭된 결과를 저장하고, 저장된 결과를 출력단자 OUT1을 통해 외부로 출력한다(제40 단계). 즉, 저장부(18)는 다음 수학식 7과 같이 매칭된 결과를 저장할 수 있다.

여기서, F(x,y,z)는 베이스 다각형들 각각에 대한 섭동 함수를 나타내고, R(x,y,z)는 섭동 함수[F(x,y,z)]에 해당하는 베이스 다각형에 대한 정보를 나타내고, F'(x,y,z)는 F(x,y,z)의 계수들과 R(x,y,z)를 결합한 결과를 나타낸다. 베이스 다각형에 대한 정보란, 베이스 다각형이 3차원 객체 표면상에서 어느 부분에 위치하는가에 대한 위치 정보를 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 다각형에 대한 정보는 섭동 함수 또는 좌표값으로 표현될 수도 있다.

도 7은 본 발명에 의한 섭동 함수를 이용한 3차원 객체 처리 장치의 다른 실시예의 블럭도로서, 데이타 선택부(200), 데이타 복원부(202) 및 객체 복원부(204)로 구성된다.

도 8은 본 발명에 의한 섭동 함수를 이용한 3차원 객체 처리 방법의 다른 실시예를 설명하기 위한 플로우차트로서, 데이타를 선택하는 단계(제220 단계) 및 선 택된 데이타를 이용하여 객체를 복원하는 단계(제222 및 제224 단계들)로 이루어진다.

도 1 및 도 2에 도시된 3차원 객체 처리 장치 및 방법은 3차원 객체를 압축하여 저장하는 역할을 수행하는 반면, 도 7 및 도 8에 도시된 3차원 객체 처리 장치 및 방법은 압축하여 저장된 데이타를 이용하여 3차원 객체를 복원하는 역할을 수행한다.

도 7에 도시된 데이타 선택부(200)는 매칭되어 저장부(18)에 저장된 데이타들을 입력단자 IN3을 통해 입력하고, 예컨대, 베이스 다각형들 각각에 대해 구해진 섭동 함수들의 계수들 및 이 계수들과 매칭된 베이스 다각형에 대한 정보들을 저장부(18)로부터 입력하고, 입력한 데이타들주에서 일부를 외부로부터 입력단자 IN4를 통해 입력한 시스템 정보에 응답하여 선택하고, 선택된 결과를 데이타 복원부(202)로 출력한다(제220 단계). 여기서, 시스템 정보란, 도 7에 도시된 3차원 영상 처리 장치를 포함하는 영상 표시부(미도시)의 해상도나 크기에 대한 정보일 수 있다. 예를 들어, 시스템 정보를 통해 영상 표시부의 해상도 또는/및 크기가 크다고 인식될 경우, 데이타 선택부(200)는 세밀한 표현을 위하여 되도록 많은 데이타들을 선택하여 출력한다. 그러나, 시스템 정보를 통해 영상 표시부의 해상도 또는/및 크기가 작다고 인식될 경우, 데이타 선택부(200)는 되도록 적은 데이타들을 선택하여 출력한다.

제220 단계를 수행한 후에, 데이타 복원부(202)는 데이타 선택부(200)에서 선택된 결과를 이용하여 베이스 다각형들에 대한 섭동 함수들과 베이스 다각형들에 대한 정보를 복원하고, 복원된 섭동 함수들과 베이스 다각형들에 대한 복원된 정보를 객체 복원부(204)로 출력한다(제222 단계).

제222 단계후에, 객체 복원부(204)는 베이스 다각형들에 대해 복원된 섭동 함수들과 베이스 다각형들에 대해 복원된 정보를 데이타 복원부(202)로부터 입력하고, 입력한 섭동 함수들과 복원된 정보를 이용하여 3차원 객체를 복원하며, 복원된 3차원 객체를 출력단자 OUT2를 통해 출력한다(제224 단계).

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 3차원 객체 처리 장치 및 방법은 3차원 객체의 모양에 무관하게 3차원 객체를 편집, 압축 및 저장할 수 있고, 함축(Implicit)모델링의 한계를 극복할 수 있고, 쉐이프(shape) 모델링에 적합하고, 3차원 객체에 표면의 데이타량을 고 효율로 압축하여 그 하드웨어의 구성을 컴팩트하도록 할 뿐만 아니라 간단히 구현될 수 있도록 하며, 영상 표시부(미도시)의 해상도나 크기에 적응하여 필요한 수 만큼 섭동 함수를 구하도록 할 수도 있고 섭동 함수를 필요한만큼만 독출할 수도 있도록 하여, 저장하거나 독출할 데이타의 량을 효율적으로 결정할 수 있는 효과를 갖는다.

Claims

입력한 3차원 객체의 표면을 다수개의 베이스 다각형들로 단순화시키고, 상기 단순화된 표면의 위치에 대한 정보와 상기 단순화되기 이전의 표면의 위치에 대한 정보를 이용하여, 상기 입력한 3차원 객체의 표면에 대한 정보를 표면 정보 맵으로서 생성하는 표면 정보 맵 생성부;

상기 표면 정보 맵에 의해 표현되는 상기 다수개의 베이스 다각형들 각각의 표면을 다수개의 영역들로 분할하고, 상기 분할된 영역들 각각에 대한 섭동 함수를 생성하는 섭동 함수 생성부;

상기 생성된 섭동 함수들에 의해 형성되는 객체와 상기 입력한 3차원 객체간의 오차가 임계값보다 적은가를 검사하고, 검사된 결과를 제어 신호로서 출력하는 오차 검사부; 및

상기 제어 신호에 응답하여, 상기 베이스 다각형들 각각에 대해 구해진 상기 섭동 함수들의 계수들과 해당하는 베이스 다각형에 대한 정보를 매칭시켜 저장하는 저장부를 구비하고,

상기 섭동 함수 생성부는 상기 제어 신호에 응답하여, 상기 표면 정보 맵에 의해 표현되는 상기 객체의 표면을 이전보다 더욱 세부적으로 분할하는 것을 특징으로 하는 3차원 객체 처리 장치.
제1 항에 있어서, 상기 3차원 객체 처리 장치는

설정된 3차원 기본 도형이나 메쉬 데이타를 편집하고, 편집된 결과를 상기 3차원 객체로서 상기 표면 정보 맵 생성부로 출력하는 편집부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 3차원 객체 처리 장치.
제1 항에 있어서, 상기 3차원 객체 처리 장치는

상기 매칭되어 저장된 결과들을 입력하고, 입력한 매칭된 결과들중에서 일부만을 선택하는 데이타 선택부;

상기 데이타 선택부에서 선택된 결과를 이용하여 상기 베이스 다각형들에 대한 섭동 함수들과 상기 베이스 다각형들에 대한 정보를 복원하는 데이타 복원부; 및

상기 베이스 다각형들에 대해 복원된 상기 섭동 함수들과 상기 베이스 다각형들에 대해 복원된 정보를 이용하여 상기 3차원 객체를 복원하고, 복원된 3차원 객체를 출력하는 객체 복원부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 3차원 객체 처리 장치.
제1 항에 있어서, 상기 베이스 다각형에 대한 정보는 섭동 함수 또는 좌표값으로 표현되는 것을 특징으로 하는 3차원 객체 처리 장치.
(a) 주어진 3차원 객체의 표면을 다수개의 베이스 다각형들로 단순화시키고, 상기 단순화된 표면의 위치에 대한 정보와 상기 단순화되기 이전의 표면의 위치에 대한 정보를 이용하여, 상기 주어진 3차원 객체의 표면에 대한 정보를 표면 정보 맵으로서 생성하는 단계;

(b) 상기 표면 정보 맵에 의해 표현되는 상기 다수개의 베이스 다각형들 각각의 표면을 다수개의 영역들로 분할하고, 상기 분할된 영역들 각각에 대한 섭동 함수를 구하는 단계;

(c) 상기 구해진 섭동 함수들에 의해 형성되는 객체와 상기 주어진 3차원 객체간의 오차를 구하는 단계;

(d) 상기 오차가 임계값보다 적은가를 판단하는 단계; 및

(e) 상기 오차가 상기 임계값보다 적은 것으로 판단되면, 상기 베이스 다각형들 각각에 대해 구해진 상기 섭동 함수들의 계수들과 해당하는 베이스 다각형에 대한 정보를 매칭시켜 저장하는 단계를 구비하고,

상기 (b) 단계는 상기 오차가 상기 임계값보다 적지 않은 것으로 판단되면, 상기 표면 정보 맵에 의해 표현되는 상기 객체의 표면을 이전보다 더욱 세부적으로 분할하는 것을 특징으로 하는 3차원 객체 처리 방법.
제5 항에 있어서, 상기 3차원 객체 처리 방법은

설정된 3차원 기본 도형이나 메쉬 데이타를 편집하는 단계를 더 구비하고,

상기 편집된 결과는 상기 주어진 3차원 객체에 해당하는 것을 특징으로 하는 3차원 객체 처리 방법.
제6 항에 있어서, 상기 메쉬 데이타는 상기 설정된 3차원 기본 도형을 편집하여 생성 가능한 것을 특징으로 하는 3차원 객체 처리 방법.
제6 항에 있어서, 상기 3차원 객체 처리 방법은

외부로부터 주어지는 상기 매칭되어 저장된 결과들중에서 일부만을 선택하는 단계;

상기 선택된 결과를 이용하여 상기 베이스 다각형들에 대한 섭동 함수들과 상기 베이스 다각형들에 대한 정보를 복원하는 단계; 및

상기 베이스 다각형들에 대해 복원된 상기 섭동 함수들과 상기 베이스 다각형들에 대해 복원된 정보를 이용하여 상기 3차원 객체를 복원하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 3차원 객체 처리 방법.
제6 항에 있어서, 상기 각 섭동 함수는 아래와 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 3차원 객체 처리 방법.

[여기서, F(x,y,z)는 상기 섭동 함수를 나타내고, A₁₁, A₂₂, A₃₃, A₁₂, A₁₃, A₂₃, A₁₄, A₂₄, A₃₄ 및 A₄₄는 상기 섭동 함수의 계수들을 나타내고, x,y 및 z는 3차원 공간상의 축을 나타낸다.)
제6 항에 있어서, 상기 각 섭동 함수는 아래의 수식들중 하나로 표현되는 것을 특징으로 하는 3차원 객체 처리 방법.

(여기서, x,y 및 z는 3차원 공간상의 축을 나타내고, a, b 및 c는 각 축상에 임의값을 나타낸다.)
제5 항에 있어서, 상기 베이스 다각형에 대한 정보는 섭동 함수 또는 좌표값으로 표현되는 것을 특징으로 하는 3차원 객체 처리 방법.