이하, 본 발명의 예시적인 실시예들을 도 1을 기초로 하여 그리고 도 2를 참조하여 설명하기로 한다. 본 발명의 후술하는 설명은 차량(100)의 스케치에 관한 것이지만, 본 발명의 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법은 전기 제품, 철도 장비, 항공기 등과 같은 다양한 비차량용 3차원 객체에 적용될 수도 있다. 후술하는 설명에서는, 3차원과 2차원을 3D와 2D로 줄여서 나타내기도 한다.
우선, 본 발명의 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 일 실시예의 동작을 설명하기로 한다. 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 설명은 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터 생성장치 및 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터 생성 프로그램의 설명으로서의 역할도 한다.
본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 일 실시예는, (1) 차량(100)의 기본적인 명세(총높이, 총폭, 타이어배치정보)를 입력하는 공정, (2) 스케치의 스캐너 이미지 데이터에 의해 판독하는 공정, (3) 스케치된 이미지를 데이터로 변환하기 위해 스케치된 이미지 데이터를 컴퓨터로 판독하는 공정, (4) 상기 스케치의 2축/2점, 3축/1점/1거리, 3점, 또는 3점/2축을 컴퓨터에 정의된 2축/2점, 3축/1점/1거리, 3점 또는 3점/2축과 각각 연관시켜, 상기 스케치의 3차원 공간 안에서의 배치 및 관측 위치를 정의하는 공정, (5) 스케치로 그린 선(스케치선)들 가운데, 단면선(중앙, 도어 등)을 3차원 공간으로 매핑시키는 공정, (6) 스케치로 그린 선들 가운데, 단면선이 아닌 선들을 3차원 공간의 고형체(solid body)로 변환시키는 공정, (7) 3차원 공간에서, 고정된 원근법 및 투영을 유지하면서 생성된 형상을 변형시켜, 3가지 시각으로 관측할 때 왜곡이 없게 되도록 하는 공정, 및 (8) 획득한 3차원 공간의 선들을 이용하여 면들을 생성하는 공정을 구비한다.
3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예의 다양한 공정들은 컴퓨터의 CPU와 메모리에 저장된 프로그램간의 상호동작에 의해 구현될 수도 있다. 그러므로, 본 발명의 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법은 컴퓨터에서 구현되고 있는 것으로 후술된다. 본 발명의 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 프로그램은 DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW, DVD-RAM, CD-ROM, CD-R 또는 CD-RW 등과 같은 임의의 매체에 저장될 수도 있다.
도 1은 스케치로부터 3차원 형상 데이터를 생성하는 본 발명의 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다. 본 발명에 있어서, "스케치"란 용어는 디자이너의 의도와 이미지를 나타내는 그림을 말하는 것으로 이해될 것이며, 이는 상이한 비율과 각도를 가지면서 원근법의 부정확한 표현을 가질 수도 있고, 부정확한 입체 구성을 가질 수도 있다.
도 2는 컴퓨터를 이용하여 본 발명의 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법을 구현할 때의 기능블럭도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 컴퓨터를 이용하여 본 발명의 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법을 구현할 때, 상기 컴퓨터는 예컨대 스케치되는 객체의 길이와 같은 명세들을 입력할 목적으로 키보드 등으로 형성된 기본입력장치(201), 스캐너 등을 이용하여 스케치의 이미지 데이터를 판독하는 스케치판독장치(202) 및 스캐너로 판독되는 스케치 등의 이미지를 디스플레이하는 디스플레이와 같은 스크린디스플레이장치(203)를 구비한다.
부가적으로, 상기 컴퓨터는 스크린디스플레이장치(203) 상에 디스플레이되는 이미지에 2차원 좌표를 정의하는 2차원좌표정의유닛(204), 스캐너에 의해 판독되는 이미지로부터 데이터를 생성하는 이미지라인데이터생성장치(205), 스캐너에 의해 판독되는 이미지의 3차원 공간에서의 배치 위치와 상기 스캐너에 의해 판독되는 이미지의 관찰점 위치를 결정하는 배치위치및관찰점결정유닛(206), 상기 3차원 공간에서 도어단면외형선(SL 단면외형선)과 중앙단면외형선(SW 단면외형선)을 생성하는 SL단면및SW단면생성유닛(207), 생성된 단면외형선으로부터 공간 곡선을 생성하는 공간곡선생성유닛(208), 측면, 정면 및 최상면의 3 방향으로부터의 왜곡을 보정하 는 왜곡보정유닛(209) 및 생성된 곡선을 토대로 곡면을 생성하는 곡면생성유닛(210)을 구비한다.
상기 공간곡선생성유닛(208)은 최소로(minimally), 가상면을 생성하고 도어단면외형선(SL 단면외형선)과 중앙단면외형선(SW 단면외형선) 중 하나를 회전, 평행 이동 또는 확대/축소하여 가상면을 생성하게 되는 가상면생성유닛(211) 및 공간 곡선을 생성하기 위하여 관찰점으로부터 가상 곡면 상으로 스케치의 선을 투영하는 투영유닛(212)을 구비한다. 메모리에 저장된 프로그램은 도 2에 도시된 상기 유닛들의 기능들을 구현할 수도 있다.
우선, 컴퓨터로 입력되는 입력 데이터는 3차원 객체의 주어진 데이터(본 실시예에서는, 총길이, 총폭, 높이 및 차량의 타이어 배치 위치를 포함하는 타이어배치정보)를 포함한다(S100). 차량 크기는 이들 데이터에 의해 수립된다. 본 실시예에서, 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 기초인 스케치는 좌전방으로부터 소정 각도의 위치에서 볼 때 차량을 나타내는 스케치(이하, 쿼터뷰(quarter view) 스케치라고 함)이다(도 3 참조). 도 3은 본 발명의 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 상기 실시예에 사용된 스케치의 일 례의 간략도이다.
상기 쿼터뷰 스케치의 이미지 데이터는 스캐너 등에 의해 판독되고(S110), 이미지로서 디스플레이 상에 디스플레이된다(S115). 스케치에 대응하는 디스플레이 상의 이미지는 예컨대 마우스를 이용하여 사용자가 회전, 이동, 확대 또는 축소시킬 수 있다.
다음으로, 사용자는 스캐닝된 스케치의 이미지 데이터에서의 2차원 좌표를 정의한다(S120). 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 스캐너에 의해 판독되고 데이터로서 입력되는 스케치에 대하여, 상기 컴퓨터는 사용자에 의해 입력되는 사전설정된 파라미터들을 토대로 2차원 좌표계를 정의한다. 도 4는 본 발명의 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예의 스케치의 이미지에서의 2차원 좌표계의 정의를 나타낸 간략도이다.
다음으로, 스캐닝된 스케치의 선(이미지 라인)이 데이터로 변환된다(S130). 즉, 스케치의 이미지 라인들은 각각 2차원 좌표계의 좌표값 세트로서 표현된다. 상기 이미지 라인은 단면선과 외형선과 같은 캐릭터 라인을 포함한다. 상기 스케치의 이미지 라인은 이들 좌표값 세트로부터의 데이터에 의해 정의된다. 상기 스케치의 이미지 라인의 데이터 생성은 현존하는 CAD 시스템이 보통 가지는 곡선생성함수를 이용하여 실행될 수 있다.
다음으로, 3차원 공간에서 스캐너에 의해 판독되는 상기 스케치의 이미지의 배치 위치 및 관측 방향이 될 소실점이 결정된다(S140). 상기 결정 처리는 스케치로 그려진 점들과 벡터들을 3차원 공간에서의 점들과 벡터들과 연관시킨다.
상기 결정 처리는 각도법 또는 3점법에 의해 수행된다(S150). 상기 각도법은, 정의된 좌표축들을 토대로, 3차원 공간에서의 스케치의 이미지의 배치 위치와 상기 이미지의 관측 방향이 될 관찰점을 결정하기 위한 처리를 수행하는 방법이다. 상기 3점법은 스케치에서의 3점과 3차원 공간에서의 3점을 정의하기 위하여 처리를 수행하고, 이들 3점을 토대로 상기 이미지의 관측 방향이 될 관찰점과 상기 스케치의 이미지의 배치 위치를 결정하는 방법이다.
상기 각도법은 2축법(도 5 참조) 및 3축법(도 6 참조)을 포함한다. 상기 3점법은 고정 3점법(도 7 참조)과 가변 3점법(도 8 참조)을 포함한다. 이들 결정 처리 타입은 아래에 순서대로 기술될 것이다. 도 5는 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예의 2축법의 간략도이고, 도 6은 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예의 3축법의 동작을 나타낸 간략도이며, 도 7은 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예의 고정 3점법의 동작을 나타낸 간략도이고, 도 8은 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예의 가변 3점법의 동작을 나타낸 간략도이다.
상기 각도법의 2축법은 상기 스케치의 두 좌표축과 두 점들을 3차원 공간에서의 두 좌표축과 두 점들과 연관시키는 공정이다. 이러한 공정을 통해 직교 공간이 두 축에 의해 수립되고, 원점(origin point)이 한 점에 수립되며, 두 점들간에 거리가 수립된다.
상기 2축법은 도 9, 도 10 및 도 11을 참조하여 후술한다. 도 9는 2축법 알고리즘의 값들을 정의하는 도면이고, 도 10은 2축법 알고리즘에 사용되는 변수들의 네임 테이블이며, 도 11은 2축법 알고리즘에 사용되는 제약 조건 테이블이다.
우선, 방향 벡터 Wtan는 도 11에 도시된 제약 조건 (a)에 의해 아래의 수학식 1로 표현된다.
상기 벡터는 정규화되기 때문에, 다음과 같은 수학식이 유도된다.
상기 수학식들로부터, 수학식 2가 유도된다.
상기 벡터 방향이 충분(significant)하다면, 다음과 같은 수학식 3이 추가된다.
도 11에 도시된 제약 조건 (b)로부터, Wtan과 유사한 Ltan이 수학식 4, 수학식 5 및 수학식 6에 의해 표현될 수 있다.
도 11에 도시된 제약 조건 (c)로부터, 다음과 같은 수학식 7이 수립된다.
도 11에 도시된 제약 조건 (d)로부터, 다음과 같은 수학식 8이 수립된다.
상기 벡터
및
로 형성된 각도는
이기 때문에,
다음과 같은 수학식이 수립된다.
상기 수학식 1 및 수학식 4로부터, 다음과 같은 수학식 9가 유도된다.
P0와 P1간의 거리가 d라는 공지된 조건 때문에, 다음과 같은 수학식이 수립된다.
수학식 7 및 수학식 8로부터, 다음과 같은 수학식 10이 유도된다.
상기에서, 다음과 같은 조건 (11)이 추가된다.
QV 스크린 상의 p0 및 p2가 3D P0 및 P2 보다 관찰점 Ep에 더욱 가깝다는 것을 고려한다면, 다음과 같은 제약 조건 (12)가 추가될 수 있다.
Ltan 및
으로 형성된 각도가
라고 공지된 조건 때문에,
다음과 같은 수학식이 수립된다.
수학식 4, 수학식 7 및 수학식 8로부터, 다음과 같은 수학식 13을 얻는다.
Wtan 및
로 형성된 각도가
이라는 공지된 조건들로부터, 다음과 같은 수학식이 수립된다.
수학식 1, 수학식 7 및 수학식 8로부터, 다음과 같은 수학식 14를 얻는다.
상기로부터, 6개의 변수 s, t, k1, k2, k3 및 k4에 관하여, 6개의 수학식 2, 수학식 5, 수학식 9, 수학식 10, 수학식 13 및 수학식 14가 수립된다. 그러므로, 6개의 변수에 대하여 풀 수 있게 된다. 이렇게 함으로써, 관찰점과 점 P0 및 P1의 상대 위치를 식별할 수 있게 된다. 첨언하면, 3D에서 QV(quarter view sketch)로의 변환을 수행하는 데 사용되는 변환 행렬 A를 계산할 수 있게 된다.
이하, 상기 각도법의 3축법을 설명한다. 상기 각도법의 3축법(도 6)은 상기 스케치에서의 3좌표축, 1점 및 일 축의 1거리를 3차원 공간에서의 3좌표축, 1점 및 일 축의 1거리와 연관시킨다. 이러한 결정 방법에 의하면, 직교 공간이 3축에 의해 수립되고, 원점이 1점에 의해 수립되며, 거리가 1평면에 의해 수립된다(1축 거리).
이하, 3축법을 도 12, 도 13 및 도 14를 참조하여 설명한다. 도 12는 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예의 3축법에서 스케치에 정의된 3축과 1점을 도시한 간략도이고, 도 13은 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예의 3축법에서의 입력 항목과 출력 항목을 도시한 테이블이며, 도 14는 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예의 3축법을 나타낸 간략도이다.
도 13에 도시된 예시에 있어서, 스크린점 P0, 3개의 직교 스크린축, 스크린선 1, 3D 점 P0, 3개의 3D 직교축, 3D 점 P1, 및 관찰각이 입력 항목이고, 3D-QV 변환 행렬이 출력 항목이다. 도 13에서, 스크린점 P0, 3개의 직교 스크린축 및 스크린선 1은 스캐너에 의해 판독되는 스케치의 점, 축 및 선이고, 3D 점 P0, 3개의 3D 직교축 및 3D 점 P1은 컴퓨터에 정의된 점, 축 및 선이다.
3축법에 대한 입력 조건은, (스케치된 이미지 내의) 스크린 상에 표시된 점 P0, 축 X, 축 Y 및 축 Z가 각각 (3차원 공간 내의) 3D 항목과 중첩되고, 상기 스크린 상에 표시된 선 Ls1(도 13)이 3D 점 P1에 의해 중첩된다는 것이다. 이들 입력 조건들은 사용자가 스크린 상에 점 또는 선을 입력할 때 충족되어야만 하는 조건들 이다.
이하, 3축법의 알고리즘을 도 14를 참조하여 설명하기로 한다. 우선, 관찰점 E로부터 스크린 상의 점 P0을 통과하는 벡터를
라고 하자.
또한, 관찰점 E 및 스크린축 X로 정의된 무한 평면을 Sx라고 하고, 스크린축 X의 방향 벡터를
라고 하자.
이것이 행해지면, 무한 평면 Sx에 대한 법선 Nx의 방향 벡터, 즉
가 다음의 수학식에 의해 결정된다.
무한 평면 Sx에서는, 벡터
에 수직인 방향 벡터
가 다음과 같은 수학식에 의해 결정된다.
관찰점 E에서 볼 때, 스크린축 X와 동일한 방향을 향하도록 회전이 적절하게 행해진다. 이것이 행해지면, 3D 축 X 방향 벡터
가 다음과 같이 표현된다.
직선 방향이 중요(significant)하게 된다면,
무한 평면 Sx과 동일한 방식으로, 관찰점 E와 스크린축 Y에 의해 정의된 무한 평면 SY에 대한 법선 NY의 방향 벡터
및 관찰점 E와 스크린축 Y에 의해 정의된 무한 평면 SY에 대한 법선 NY의 방향 벡터
가 결정된다. 이것이 행해지면, 3D 축 X, Y 및 Z가 상호 직교되기 때문에, 상기 3D 축 Y의 방향 벡터
는
이고, 동일한 방식으로, 3D 축 Z의 방향 벡터
는
이다.
부가적으로,
으로부터, 다음과 같은 수학식이 수립된다.
상기에서는,
상기 3D 축 X가 벡터
와 중첩되지 않고,
라는 조건으로부터,
양 변을
로 나눈다면,
을 얻는다.
이것을 풀면, 조건
및 축 Y와 축 Z 방향의 부호로부터,
가 결정된다.
주어진 회전 행렬 R(3,3)에 대하여, 두 비평행 벡터의 회전 전후의 방향 벡터를 알고 있다면, 상기 회전 행렬은 독자적으로 수립된다.
만일 회전 이후의 방향 벡터가
이고, 회전 이전의 방향 벡터가
이면,
상기 회전 행렬 R은
이다.
이것을 이용하여, 회전 행렬 R이 결정된다. 다음으로, 무한 평면 S1은 스크린 상의 직선 Ls1 및 관찰점 E에 의해 정의되는 무한 평면이다. 상기 무한 평면 S1에 대한 법선 N1의 방향 벡터를
이라고 하자.
만일 3D 점 P0이
로부터 위치
에 있다면,
관찰점과 점 P0간의 거리 k 및 스케일(좌표계들간의 상대 거리)이
로부터 결정된다.
이하, 상기 3점법의 고정 3점법을 설명한다. 상기 고정 3점법(도 7)은 스케치 내의 3점과 3차원 공간 내의 3점간의 대응(correspondence)을 이룬다. 상기 스케치 내의 3점은 차량 좌표의 원점 P0, 차량 전단점(점 P1) 및 총폭단점(total width end point; P2)에 고정된다. 이러한 공정은 스캐너에 의해 판독되는 스케치에 대하여 3차원 공간의 좌표 및 관찰점 위치를 형성한다.
이하, 상기 고정 3점법의 알고리즘을 설명한다. 일반적으로, 2차원 좌표계의 점과 3차원 좌표계의 점간의 대응이 다음과 같은 투영 행렬로 표현된다.
2차원 좌표가 (u, v)이고, 3차원 좌표가 (x, y, z) 라면, 2차원 좌표와 3차원 좌표간의 대응 관계는 다음과 같이 표현되는 데, 여기서 s는 상수이다.
상기 수학식이 재배열된다면, 다음을 얻는다.
상기에는 11개의 미지수가 있다. 즉, 2차원 좌표의 점과 3차원 좌표의 점간의 6점 이상의 대응이 있는 경우에 투영 행렬이 이루어지고, 2차원 좌표의 점과 3차원 좌표의 점간의 대응을 이룰 수 있게 된다. 또한, 수학식 (a)는 다음과 같이 재배열될 수 있다.
상기에서, f는 초점거리이고, R은 방향각과 앙각을 나타내는 회전 행렬이며, tx, ty 및 tz는 평행이동행렬이다. 초점거리가 결정된다면, 회전 행렬 및 평행이동 행렬의 5가지 미지수가 있게 되고, 2차원 좌표의 점과 3차원 좌표의 점간의 3점 이상의 대응이 있다면, 투영 행렬이 이루어지며, 2차원 좌표의 점과 3차원 좌표의 점간의 대응을 이룰 수 있게 된다. 중앙 단면을 강조하는 원근법을 설정하는 방법은 상기 3점예 뿐만 아니라, 각종 기타 방법들을 포함한다.
이하, 상기 3점법의 가변 3점법을 설명한다. 상기 가변 3점법(도 8)은 스케치 내의 3점과 3차원 공간 내의 3점간의 대응을 이룬다. 상기 스케치 내의 3점은 차량 좌표의 원점 P0, 범퍼라인 상의 점(점 P1) 및 록커라인(수평라인) 상의 점(P2)이다. 이러한 공정은 스캐너에 의해 판독되는 스케치에 대하여 3차원 공간의 좌표 및 관찰점 위치를 형성한다.
이하, 상기 가변 3점법을 도 15, 도 16 및 도 17을 참조하여 설명하기로 한다. 도 15는 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예의 가변 3점법에서의 스케치 내에 정의된 3점을 도시한 개념도이고, 도 16은 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예의 가변 3점법에서의 입력 항목과 출력 항목을 도시한 테이블이며, 도 17은 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예의 가변 3점법을 도시한 개념도이다.
이하, 가변 3점법의 알고리즘을 설명한다. 무한 평면 S1은 스크린 상의 직선 Ls1 및 관찰점 E에 의해 수립된 무한 평면이다. 무한 평면 S2도 이와 유사하다. 무한 평면 S1에서 스크린 상의 직선 Ls1의 방향 벡터를
라고 한다면, 상기 방향 벡터
를
에 직교한다고 하자.
무한 평면 S1에 대한 법선 N1의 방향 벡터를 다음과 같다고 하자.
이로부터, 직선 3D Lw1의 방향 벡터
는 다음과 같이 표현된다.
상기 3D 직선 Lw1의 방향 벡터
가 스크린 상으로 투영될 때의 방향은 상기 방향 벡터
의 시작점과 끝점의 위치에 의해 결정되기 때문에, 각도를 제한하는 것이 가능하지 않다. 따라서,
를 얻게 된다.
상기 무한 평면 S2는 스크린 상의 직선 Ls2 및 시작점 E에 의해 이루어진다. 상기 무한 평면에 대한 법선 N2가 동시에 이루어진다. N2의 방향 벡터를 다음과 같다고 하자.
이러한 조건 하에, 3D 직선 Lw2의 방향 벡터
은 무한 평면 S2 상에 있기 때문에, 다음과 같은 수학식이 수립된다.
상기 3D 직선 Lw2의 방향 벡터
가 스크린 상으로 투영될 때의 방향은 상기 방향 벡터
의 시작점과 끝점의 위치에 의해 결정되기 때문에, 각도를 제한하는 것이 가능하지 않다. 따라서, 회전 행렬이 다음과 같은 방법으로 결정되고, 상기 결정은 P0에서 P1로 향하는 벡터와 P0에서 P2로 향하는 벡터가 점 P0으로부터 무한 평면 S1 및 무한 평면 S2와 교차하는 지의 여부에 의해 이루어진다.
주어진 회전 행렬 R(3, 3)에 대하여, 2가지 비평행 벡터의 회전 전후의 방향 벡터를 안다면, 상기 회전 행렬이 독자적으로 이루어진다.
만일 회전 이후의 방향 벡터가
이고, 회전 이전의 방향 벡터가
이면,
상기 회전 행렬 R은
이다.
이것은 3D 점 P0에서 P2까지의 거리에 대한 3D 점 P0에서 P1까지의 거리의 비를 이용하여 변수
을 포함하기 때문에, 상기 변수
및 회전 행렬 R이 독자적으로 수립된다. 상기 3D 점 P0에서 P1까지의 방향 벡터가
이고, 상기 3D 점 P0에서 P2까지의 방향 벡터가
이며, 스크린 상의 시작점 E에서 점 P0로 지나는 방향 벡터가
이면, 다음과 같은 수학식이 수립된다.
하지만,
의 방향은,
이 되도록 반전(reversed)된다.
또한,
은 가능하지 않다.
3D 점 P0가
로부터
에 위치한다면,
을 얻고,
이로부터 시작점과 P0간의 거리 및 스케일(좌표계들간의 상대 거리)이 결정된다. 상기는 각종 알고리즘의 설명이다.
다음으로, 도 18에 도시된 바와 같이, SL 단면 외형선(중앙 단면 외형선) 및 SW 단면 외형선(도어 단면 외형선)이 3차원 공간에 생성된다(S160). 도 18은 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예의 SL 단면 외형선과 SW 단면 외형선을 생성하는 동작을 나타낸 간략도이다.
구체적으로는, 스케치 내의 직교좌표계에 대응하는 직교좌표계가 컴퓨터의 3차원 공간 내에 생성되기 때문에, 중앙 단면선 및 도어 단면선이 3차원 공간에 수립된다. 상기 스케치 내의 중앙 단면선(SW 단면선) 및 도어 단면선(SL 단면선)은 관찰점 방향으로부터 3차원 공간의 각각의 단면 평면들 각각으로 투영되어, 상기 3차원 공간 내의 단면 외형선들을 생성하게 된다. 이 경우, 상기 중앙 단면은 3차원 형상 데이터 생성의 목표인 3차원 객체의 중앙선을 포함하는 평면이고, 본 실시예에서는 이것이 길이방향으로 연장되는 차량의 중앙선을 포함하는 평면이다. 상기 도어 단면은 차량의 길이방향에서 볼 때, 차량의 외형선을 포함하는 평면, 즉 차량의 길이방향으로 연장되거나 또는 차량의 길이방향으로 중앙축에 수직인 평면이다.
다음으로, 도 19에 도시된 바와 같이, 공간 곡선이 생성된다(S170). 도 19는 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예의 공간 곡선을 생성하는 동작의 개념도이다. 구체적으로, 3차원 공간에 생성되는 단면 외형선은 SW 단면 외형선을 SL 단면의 방향으로 회전, 평행이동 또는 확장이나 수축시킴으로써, 그리고 SL 단면 외형선을 SW 단면의 방향으로 회전, 평행이동 또는 확장이나 수축시킴으로써 이동곡면(swept surface)을 생성한 다음, 스케치에서 차량의 형상을 보여주는 캐릭터선이 관찰점으로부터 이동곡면 상으로 투영되어, 공간 곡선을 생성하게 된다.
다음으로, 도 20에 도시된 바와 같이, 고형체 왜곡의 보정이 실행된다(S180). 도 20은 본 발명의 3차원 형상을 생성하기 위한 방법에 따라 고형체 왜곡을 보정하는 동작을 나타낸 간략도이다. 고형체 왜곡의 보정은, 적절한 원근법을 갖도록 나타나지만, 3차원으로 볼 때 자연스럽지 않게 나타나거나 실제로는 왜곡된형상을 보정한다. 상기 고형체 왜곡의 보정은 원근법 고정 보정(perspective fixing correction)과 전체 형상 변경(overall shape changing)으로 나뉘어진다.
원근법 고정 보정은 투시 방향을 수립하는 성분들(좌표값, 탄젠트선 및 곡률 성분)을 보정한다. 즉, 선단점이 선 L1 상에서 이동되고 탄젠트선단이 선 L2 상에서 이동된다면, 원근법이 고정되면서 형상의 보정이 수행될 수도 있다.
전체 형상 변경은 여타의 투영에 있어서 고형체의 외관을 변경하지 않으면서도 각각의 투영 시에 고형체의 기울기를 보정한다. 즉, 이미지(2001)에 도시된 바와 같이, 차량의 측면에서 볼 때 외관을 변경하지 않고도 상기 차량 상방에서 볼 때 왜곡되는 선의 왜곡이 이미지(2002)에 도시된 바와 같이 제거된다. 이와 유사하게, 이미지(2003)에 도시된 바와 같이 상기 차량 상방에서 볼 때 목표선과 일치하지 않거나 왜곡되는 회전선의 왜곡은 이미지(2004)에 도시된 바와 같이 목표선에 대해 왜곡된다.
다음 단계(S190)에서는, 3차원 객체의 다양한 곡면들이 현존하는 CAD 기능을 이용하여 상술된 단계들로부터 획득한 3차원 좌표로 표현된 곡선 데이터로부터 생성된다. 그 결과, 3차원 객체의 3차원 형상 데이터를 디자이너가 그린 스케치로부터 획득할 수도 있다.
이러한 방식으로 3차원 공간의 관찰점이 스케치의 단일 시트로부터 결정될 수도 있고, SL 단면 외형선과 SW 단면 외형선을 스위핑하여 공간 곡선을 생성한 다음 곡면을 생성하게 되며, 본 발명의 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법에 따라 단일 스케치가 충분하다.
본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법은 또한 스케치를 그린 디자이너의 의도와 이미지와 일치하는 3차원 본체를 생성한다. 부가적으로, 본 발명의 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예에 따르면, 3차원 공간이 총길이, 총폭 등과 같은 차량 명세에 의해 정의되기 때문에, 상기 명세에 부합하는 3차원 본체를 생성할 수 있게 된다. 명세에 부합하기 위해서는, 고형체가 관찰 방향에 따라 왜곡을 가질 수도 있기 때문에, 왜곡을 유발하지 않는 명세를 연구하여, 스케치를 평가하는 매력적인 디자인을 구현하는 명세를 제안할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예에 있어서, 예컨대 컴퓨터그래픽에 의해 2차원 객체가 생성되더라도 2차원 이미지로부터 3차원 이미지를 생성할 수 있기 때문에, 예를 들어 포토그래픽 배경을 인공 2차원 객체와 자연스럽게 합성할 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예에서는, 애니메이션 캐릭터를 3차원 형태로 용이하게 변환시킬 수도 있다.
본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예에서는, 디자이너가 작성한 스케치에 주어진 예시가 적용된 경우에도, 상기 방법은 3차원 애니메이션 캐릭터를 생성할 수 있게 된다. 이는 3D로 변환된 애니메이션 캐릭터의 거동 변화에 의해 애니메이션을 생성한 다음, 상기 거동 변화를 갖는 애니메이션 캐릭터를 2D 형태로 변환하는 것을 용이하게 한다. 이러한 애니메이션 캐릭터는 또 한 차량이나 기타 수송 기관, 생물체 또는 기계 등일 수도 있다. 부가적으로는, 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 일 실시예가 포토그래핑 조건이 알려지지 않은 포토 이미지의 관찰점을 용이하게 포지셔닝하기 때문에, 컴퓨터그래픽을 실제 포토그래프와 용이하게 합성할 수 있다.
본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 일 실시예는 자동차 제조업자, 소비자 전자제품 제조업자 및 스케치로부터 고형체를 생성하는 기타 제조업자들에 의한 고형체의 생성에 적용될 수도 있고, 상용 필름 생산, TV 생산 및 영화 생산 산업에서 스케치로부터 고형체를 생성하는 업무 뿐만 아니라, 애니메이션 생산을 위해 스케치로부터 고형체를 생성하는 업무에도 적용될 수 있다.
따라서, 본 명세서에 개시된 본 발명의 실시예는 모든 실시형태에 있어서 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 기술적 범위는 청구범위에 의해 한정되므로, 상기 청구범위의 기술적 사상과 균등론의 범위 내에 있는 모든 변형들을 본 명세서에 포함하고자 하는 의도를 가지고 있다.