KR101430604B1

KR101430604B1 - 3차원 형상 데이터의 작성 방법, 3차원 형상 데이터의 작성 장치, 및 대응하는 컴퓨터-판독가능 기억 매체

Info

Publication number: KR101430604B1
Application number: KR1020127031032A
Authority: KR
Inventors: 요시노리 오가타; 이쿠지로 고젠
Original assignee: 도요타 지도샤（주）
Priority date: 2010-05-27
Filing date: 2011-05-25
Publication date: 2014-08-14
Also published as: US9214039B2; EP2577613A2; WO2011148250A3; KR20130026447A; CN102985950A; JP5004109B2; US20130147800A1; JP2011248628A; WO2011148250A2; WO2011148250A8

Abstract

본 3차원 형상 데이터의 작성 방법은, 디자이너 등에 의해 그려진 스케치의 화상 상에 특징점 및 특징축들을, 차량 스펙 박스 내의 소정의 점 및 소정의 축들과 대응시키고, 대응 오차가 최소인 조합들(점 대 점, 축 대 축, 및 점 대 축)을 선택하여 3차원 공간에서의 상기 스케치의 배치 위치 및 시점 방향을 결정한다(단계 S140). 그리고, 상기 스케치에 그려진 소정의 영역들의 복합면들은, 기본선 및 필릿 접합선으로부터 상기 스케치에 그려진 소정의 영역에서의 각각의 단면선을 형성하여, 상기 3차원 공간 내에 일괄로 형성되고(단계 S150), 상기 복합면들을 접합하기 위하여 상기 소정의 영역들의 상기 형성된 복합면들 중 인접한 것들 사이에 필릿 접합면이 형성된다(단계 S160).

Description

3차원 형상 데이터의 작성 방법, 3차원 형상 데이터의 작성 장치, 및 대응하는 컴퓨터-판독가능 기억 매체{METHOD FOR CREATING THREE-DIMENSIONAL SHAPE DATA, APPARATUS FOR CREATING THREE-DIMENSIONAL SHAPE DATA, AND CORRESPONDING COMPUTER-READABLE STORAGE MEDIUM}

본 발명은 디자이너 등이 작성한 3차원 물체의 스케치로부터 3차원 물체의 3차원 형상 데이터를 작성하기 위한 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 관한 것이고, 또한 3차원 형상 데이터의 작성 장치 및 컴퓨터-판독가능 기억 매체에 관한 것이다.

일본특허출원공보 제6-149943호(JP-A-6-149943), 일본특허출원공보 제2004-206262호(JP-A-2004-206262), 일본특허출원공보 제6-301751호(JP-A-6-301751), 및 일본특허출원공보 제10-269380호(JP-A-10-269380)에 개시된 바와 같이, 디자이너 등이 작성한 3차원 물체의 스케치로부터 3차원 물체의 3차원 형상 데이터를 작성하기 위한 각종 방법들이 제안되어 왔다. 예를 들어, JP-A-6-149943은 소정의 평면에서 물체가 절단되는 경우를 나타내는 단면선(들)이 그려져 있는 3차원 물체의 투시도(스케치)를 사용하여, 3차원 물체의 3차원 형상 데이터를 작성하는 방법을 개시하고 있되, 상기 3차원 형상 데이터는, 상기 투시도에 대한 상기 평면에 대응하는 소실점(disappearance point)으로부터, 직교좌표계의 3차원 공간 내에 있어서의 평면을 표현하는 평면 방정식을 획득하고, 상기 평면방정식에 의해 표현된 평면 상에 단면선(들)을 투영함으로써 작성된다.

또한, 예를 들어 JP-A-2004-206262에는, 손으로 기록한 2이상의 스케치들의 형태로 투시도들을 판독하고, 상기 스케치들로부터 얻어진 데이터를 처리하여 3차원 데이터를 작성하는 방법이 개시되어 있다.

상술된 종래 기술에 있어서는, 디자이너 등이 그리는 스케치가 수학적으로 부정확한 투시도일 지라도, 상기 투시도가 맞거나 정확하다는 전제 하에, 3개의 소실점들이 획득되어 시점(viewpoint) 위치 및 3차원 공간이 정의된다. 그리고, 이렇게 정의된 3차원 공간을 이용하면, (1) 2이상의 다른 시선 라인들의 스케치들로부터, 삼각측량법과 같은 방법으로 3차원 또는 입체 화상(stereoscopic image)을 합성하는 방법, (2) 투시도에서의 것과 유사한 3차원 형상이 검색되고, 뉴럴 네트워크(neural network) 등에 의해 상기 유사한 3차원 형상이 변형되어, 상기 투시도에 따라 3차원 또는 입체 화상을 작성하게 되는 방법, 또는 (3) CAD(Computer-Aided-Design) 방식으로 일면도를 인간이 작성하고, 예컨대 투시도의 선들과 합성하는 방법이 실시된다.

하지만, 디자이너 등이 작성하는 스케치는 정확한 직교좌표계를 따라 그려질 필요가 없기 때문에, 상기 좌표계는 종종 디자이너가 소유한 이미지에 의해 크게 왜곡(distorted)되기도 한다. 그러므로, 상술된 종래 기술에서와 같이 직교좌표계의 3차원 공간에 있어서 3차원 형상 데이터가 생성되는 경우에는, 3차원 형상 데이터가 디자이너에 의해 의도된 이미지를 적절하게 반영하지 못할 수도 있다.

상술된 종래 기술의 관점에서, 본원의 발명자들은, 일본특허 제4397372호(JP-B-4397372)에 개시되어 있는 바와 같이, 시점 위치를 결정하여 스케치의 3차원 물체를 3차원 형태로 변환하기 위하여, 앵글법(angle method)을 사용하여, 디자이너 등이 그리는 스케치에서의 2차원의 점들과 축들을 3차원 공간에 설정된 점들과 축들과 대응시킴으로써, 3차원 형상 데이터를 작성하는 방법을 제안하고 있다. 이러한 방식으로, 스케치에 표현된 디자이너의 컨셉트나 이미지를 적절하게 반영시키는 3차원 형상 데이터가 생성될 수 있다.

상기 시점 위치의 결정에 관하여, 일본특허출원공보 제2000-76453호(JP-A-2000-76453)는, 디자이너 등이 그린 정지 화상(스케치)이 검색되고, 이 검색된 정지 화상(스케치) 내의 직선들의 위치 관계에 의거하여 시점이 산출되거나 결정되는 방법을 개시하고 있다.

한편, JP-B-4397372에 개시된 방법에 따라 시점 위치의 결정에 관한 것으로서, 상기 앵글법(및 개시된 3점법)에 의해 얻어지는 해는 일반해가 아니고, 식들이 개별적으로 확장되거나 전개될 필요가 되는 특수해이다. 그러므로, 디자이너 등이 그린 스케치마다 식들을 공식화할 필요가 있음과 함께, 적절한 해가 얻어지는 지의 여부를 검토할 필요가 있어, 이들 태스크들을 달성하기 위하여 시간을 요하는 경우가 있게 된다.

또한, JP-B-4397372에 개시된 방법에 있어서는, 화상선(image lines)의 작성, 단면선(cross-section lines)의 생성, 공간선(spatial lines)의 생성, 및 곡면(curved surfaces)의 작성이 순차적으로 실시된다. 그러므로, 예를 들면 사용자가 동일한 선을 몇 번 선택(지시)할 필요가 있어, 작업성 효율(operational efficiency)을 개선할 여지가 있게 되는데, 즉 번잡한 조작성을 저감시키는 것이 바람직하다.

나아가, JP-B-4397372에 개시된 방법에 있어서는, 곡면의 작성을 위한 2면 필릿팅(filleting)(라운딩)이 단순히 기존의 CAD 기능을 이용하여 실시된다. 이 경우, 필릿부(fillet portion)가 원호로 형성된다면, 작성된 곡면에 곡률의 단차가 나타나므로, 고품질 곡면을 작성하는 것을 불가능하게 만든다. 이러한 곡률 단차의 발생을 회피하는 위해서는, 사용자가 필릿부의 시작선(beginning line)과 끝선(ending line)을 지시하고, 또한 스윕(sweep) 단면을 지시할 필요가 있어, 작업성 효율의 열화를 초래하게 된다.

본 발명은 디자이너 등의 의도나 이미지를 반영하는 3차원 형상 데이터를 작성하기 위한 3차원 형상 데이터의 작성 방법, 및 상기 3차원 형상 데이터의 작성 장치와 컴퓨터-판독가능 기억 매체를 제공한다.

본 발명의 제1형태에 따른 스케치 화상에 그려진 3차원 물체의 3차원 형상 데이터를 작성하기 위한 3차원 형상 데이터의 작성 방법은, 3차원 공간에 있어서, 상기 3차원 물체 상의 소정의 축들과 소정의 점들을 정의하는데 사용되는 스펙 박스(specs box)를 형성하기 위하여 필요한, 상기 3차원 물체의 각부의 치수 및 상기 3차원 물체를 구성하는 부품의 배치 위치들을 포함하는, 상기 스케치 화상에 그려진 상기 3차원 물체의 명세(specification)들을 입력하는 단계, 상기 스케치 화상을 화상 데이터로서 판독하는 단계, 2차원 좌표계 상의 좌표값들을 이용하여, 판독된 상기 화상 데이터에 포함된 선들을 표현하는 데이터를 생성하는 단계, 상기 스케치 화상에 그려진 상기 3차원 물체의 형상을 특징화하는 특징축(characteristic axis) 및 특징점(characteristic point)을 선택하는 단계, 선택된 상기 특징축 및 선택된 상기 특징점을 상기 명세들로부터 형성된 스펙 박스에 있어서의 소정의 축과 소정의 점을 대응시켜 얻어지는 조합들로부터 선택되는, 미리 설정된 구속 조건을 충족시키는 조합을 계산하고, 계산된 상기 조합을 이용하여, 상기 스케치 화상에 그려진 3차원 물체, 상기 스케치 화상의 시점, 및 상기 스펙 박스 가운데, 상기 3차원 공간에서의 위치 관계들을 결정하는 단계, 결정된 상기 위치 관계들에 의거하여, 상기 스케치 화상에 그려진 상기 3차원 물체의 소정의 영역(given region)에 있어서의 단면선을, 상기 3차원 공간에 맵핑(mapping)하여 상기 3차원 공간에서의 단면선을 형성하고, 상기 3차원 공간에서의 상기 단면선을 사용하여, 상기 3차원 공간에 있어서의 공간 곡선으로서, 상기 스케치 화상에 포함되어 데이터로 형성된 소정의 영역에 있어서의 특정선(specified line)을 형성하며, 상기 3차원 공간에서의 소정의 영역의 복합면(complex surface)을 형성하는 단계, 및 상기 소정의 영역의 형성된 복합면과 또다른 소정의 영역의 형성된 복합면 사이에 필릿 접합면(fillet joint surface)을 형성하고, 상기 소정의 영역의 형성된 복합면과 상기 또다른 소정의 영역의 형성된 복합면을 연속적으로 접합하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제1형태에 따른 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 있어서, 상기 특정선은 상기 3차원 물체의 외형선(contour)들로부터 선택된 캐릭터선(character line)일 수도 있다.

또한, 본 발명의 제1형태에 따른 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 있어서, 상기 미리 설정된 구속 조건은, 상기 스케치 화상 상의 소정의 점을 표현하는 스케치 점 좌표들이 3차원 좌표계 상의 대응하는 점의 좌표들과 일치하는 구속 조건, 상기 스케치 점 좌표들이 상기 3차원 좌표계 상의 대응하는 점의 좌표들로부터 얻어진 좌표들과 일치하는 구속 조건, 상기 시점 및 상기 스케치 화상 상의 소정의 축으로 형성된 평면과 상기 3차원 공간에서의 소정의 축이 서로 평행한 구속 조건, 및 2차원 스크린이 이미징되는(imagined) 경우, 상기 시점에 연결되는 상기 스케치 화상 상의 소정의 점이 상기 스크린 상으로 투영되는 한편, 상기 시점에 연결되는 상기 3차원 공간에서의 소정의 축이 상기 스크린 상으로 투영되고, 투영된 상기 소정의 점과 투영된 상기 소정의 축 사이의 거리가 최소화되는 구속 조건 중 적어도 하나로부터 선택될 수도 있다.

또한, 본 발명의 제1형태에 따른 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 있어서, 상기 스케치 화상에 그려진 3차원 물체, 상기 스케치 화상의 시점, 및 상기 스펙 박스 가운데, 상기 미리 설정된 구속 조건을 충족시키는 조합을 이용하여 결정되는, 상기 3차원 공간에서의 위치 관계들은, 오차들이 커지는 순서대로 목록화(listed)될 수도 있고, 사용자에게 제시될 수도 있다.

또한, 본 발명의 제1형태에 따른 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 있어서, 상기 스케치 화상에 그려진 상기 3차원 물체의 소정의 영역에서의 단면선은 상기 3차원 공간에 형성될 수도 있고, 형성된 상기 단면선으로부터 원호 부분을 제외한 기본선(basic line)이 생성될 수도 있고, 생성된 상기 기본선은, 상기 기본선과 소정의 기하학적 관계를 갖는 원호 및 곡률 가변의 접속선(connecting line)을 포함하여 이루어지는 필릿 접합선에 접합될 수도 있고, 상기 공간 곡선은 접합된 상기 기본선과 필릿 접합선을 이용하여 형성될 수도 있고, 상기 소정의 영역의 복합면은, 형성된 상기 공간 곡선, 상기 기본선 및 상기 필릿 접합선을 이용하여, 상기 3차원 공간에 형성될 수도 있다.

또한, 상술된 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 있어서, 형성된 상기 복합면의 형상은, 형성된 상기 공간 곡선의 왜곡을 교정(remedying)하고, 상기 스케치 화상에 그려진 상기 3차원 물체의 대칭성, 및 또다른 시점으로부터 볼 때 상기 스케치 화상에 그려진 3차원 물체 중 적어도 하나에 의거하여 형성된 상기 공간 곡선의 형상을 수정(correcting)함으로써, 수정될 수도 있다.

본 발명의 제1형태에 따른 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 있어서, 상기 필릿 접합면은, 상기 소정의 영역에 있어서의 형성된 상기 복합면의 기본선 및 상기 또다른 소정의 영역에 있어서의 형성된 상기 복합면의 기본선과 소정의 기하학적 관계를 갖는, 원호 및 곡률 가변의 접속선을 포함하여 이루어지는 필릿 접합선을 이용하여 형성될 수도 있다.

본 발명의 제2형태에 따른 컴퓨터 판독가능-기억 매체는, 본 발명의 제1형태에 따른 3차원 형상 데이터의 작성 방법을 수행하기 위한 컴퓨터-실행가능 명령어(computer-executable instruction)들을 기억한다.

본 발명의 제3형태에 따른 스케치 화상에 그려진 3차원 물체의 3차원 형상 데이터를 작성하는 3차원 형상 데이터의 작성 장치는, 3차원 공간에 있어서, 상기 3차원 물체 상의 소정의 축 및 소정의 점들을 정의하는데 사용되는 스펙 박스를 형성하기 위하여 필요한, 상기 3차원 물체의 각부의 치수 및 상기 3차원 물체를 구성하는 부품의 배치 위치들을 포함하는, 상기 스케치 화상에 사용자에 의해 그려진 상기 3차원 물체의 명세들을 접수하기 위한 입력 접수 수단, 상기 스케치 화상을 화상 데이터로서 판독하기 위한 판독 수단, 2차원 좌표계 상의 좌표값들을 이용하여, 판독된 상기 화상 데이터에 포함된 선들을 표현하는 데이터를 생성하기 위한 데이터 생성 수단, 상기 스케치 화상에 그려진 상기 3차원 물체의 형상을 특징화하는 특징축 및 특징점을 선택하기 위한 선택 수단, 선택된 상기 특징축 및 선택된 상기 특징점을 입력된 상기 명세들로부터 형성된 상기 스펙 박스에서의 상기 소정의 축 및 상기 소정의 점과 대응시켜 얻어지는 조합들로부터 선택되는 미리 설정된 구속 조건을 충족시키는 조합을 계산하기 위한, 그리고 계산된 상기 조합을 사용하여, 상기 스케치 화상에 그려진 3차원 물체, 상기 스케치 화상의 시점, 및 상기 스펙 박스 가운데, 상기 3차원 공간에서의 위치 관계들을 결정하기 위한 결정 수단, 결정된 상기 위치 관계에 의거하여, 상기 스케치 화상에 그려진 상기 3차원 물체의 소정의 영역에서의 단면선을, 상기 3차원 공간에 맵핑하여 상기 3차원 공간에 있어서의 단면선을 형성하고, 상기 3차원 공간에 있어서의 상기 단면선을 사용하여, 상기 3차원 공간에 있어서의 공간 곡선으로서, 상기 스케치 화상에 포함되어 데이터로 형성된 상기 소정의 영역에서의 특정선을 형성하며, 상기 3차원 공간에 상기 소정의 영역의 복합면을 형성하기 위한 형성 수단(creating means), 및 상기 소정의 영역의 형성된 상기 복합면과, 또다른 소정의 영역의 형성된 복합면 사이에 필릿 접합면을 형성하기 위한, 그리고 상기 소정의 영역의 형성된 상기 복합면 및 상기 또다른 소정의 영역의 형성된 상기 복합면을 연속적으로 접합시키기 위한 면 접합 수단(surface joining means)을 포함한다.

또한, 본 발명의 제3형태에 따른 3차원 형상 데이터의 작성 장치에 있어서, 상기 특정선은 상기 3차원 물체의 외형선들로부터 선택된 캐릭터선일 수도 있다.

또한, 본 발명의 제3형태에 따른 3차원 형상 데이터의 작성 장치에 있어서, 상기 미리 설정된 구속 조건은, 상기 스케치 화상 상의 소정의 점을 표현하는 스케치 점 좌표들이 3차원 좌표계 상의 대응하는 점의 좌표들과 일치하는 구속 조건, 상기 스케치 점 좌표들이 상기 3차원 좌표계 상의 대응하는 점의 좌표들로부터 얻어진 좌표들과 일치하는 구속 조건, 상기 시점 및 상기 스케치 화상 상의 소정의 축으로 형성된 평면과 상기 3차원 공간에서의 소정의 축이 서로 평행한 구속 조건, 및 2차원 스크린이 이미징되는 경우, 상기 시점에 연결되는 상기 스케치 화상 상의 소정의 점이 상기 스크린 상으로 투영되는 한편, 상기 시점에 연결되는 상기 3차원 공간에서의 소정의 축이 상기 스크린 상으로 투영되고, 투영된 상기 소정의 점과 투영된 상기 소정의 축 사이의 거리가 최소화되는 구속 조건 중 적어도 하나로부터 선택될 수도 있다.

또한, 본 발명의 제3형태에 따른 3차원 형상 데이터의 작성 장치에 있어서, 상기 결정 수단은, 상기 스케치 화상에 그려진 3차원 물체, 상기 스케치 화상의 시점, 및 상기 스펙 박스 가운데, 상기 미리 설정된 구속 조건을 충족시키는 조합을 이용하여 결정되는, 상기 3차원 공간에서의 위치 관계들은, 오차들이 커지는 순서대로 목록화하기 위한, 그리고 상기 위치 관계들을 사용자에게 제시하기 위한 제시 수단을 포함할 수도 있다.

본 발명의 제3형태에 따른 3차원 형상 데이터의 작성 장치에 있어서, 상기 형성 수단은, 상기 스케치 화상에 그려진 상기 3차원 물체의 소정의 영역에서의 단면선을 상기 3차원 공간에 형성하기 위한 단면선 형성 수단, 형성된 상기 단면선으로부터 원호 부분을 제외한 기본선을 생성하기 위한 기본선 생성 수단, 상기 기본선과 소정의 기하학적 관계를 갖는 원호 및 곡률 가변의 접속선을 포함하여 이루어지는 필릿 접합선에 생성된 상기 기본선을 접합시키기 위한 기본선 접합 수단, 접합된 상기 기본선과 필릿 접합선을 이용하여 상기 공간 곡선을 형성하기 위한 공간 곡선 형성 수단, 및 형성된 상기 공간 곡선, 상기 기본선 및 상기 필릿 접합선을 이용하여, 상기 소정의 영역의 복합면을 상기 3차원 공간에 형성하기 위한 복합면 형성 수단을 포함할 수도 있다.

상술된 3차원 형상 데이터 작성 장치에 있어서, 상기 형성 수단은, 상기 공간 곡선 형성 수단에 의해 형성된 상기 형성된 공간 곡선의 왜곡을 교정하고, 상기 스케치 화상에 그려진 상기 3차원 물체의 대칭성, 및 또다른 시점으로부터 볼 때 상기 스케치 화상에 그려진 상기 3차원 물체 중 적어도 하나에 의거하여 형성된 상기 공간 곡선의 형상을 수정함으로써, 상기 복합면 형성 수단에 의해 형성된 복합면의 형상을 수정하기 위한 형상 수정 수단을 포함할 수도 있다.

또한, 본 발명의 제3형태에 따른 3차원 형상 데이터 작성 장치에 있어서, 상기 면 접합 수단은, 상기 형성 수단에 의해 형성된 상기 소정의 영역에 있어서의 복합면의 기본선 및 상기 또다른 소정의 영역에 있어서의 형성된 상기 복합면의 기본선과 소정의 기하학적 관계를 갖는, 원호 및 곡률 가변의 접속선을 포함하여 이루어지는 필릿 접합선을 이용하여, 상기 필릿 접합면을 형성하기 위한 접합면 형성 수단을 포함할 수도 있다.

본 발명의 제1형태에 따른 3차원 형상 데이터 작성 방법, 본 발명의 제2형태의 컴퓨터-판독가능 기억 매체 및 본 발명의 제3형태의 3차원 형상 데이터 작성 장치에 따르면, 시점 위치가 결정되는 경우, 상기 스케치에 그려진 3차원 물체 상의 특징점 및 특징축들을 스펙 박스에서의 소정의 점들과 소정의 축들을 대응시키기 위한 일반해, 즉 점과 점, 축과 축 및 점과 축을 대응시키기 위한 일반해가 얻어질 수 있다; 그러므로, 최적인 시점 위치(바꿔 말하면, 스케치 화상에 그려진 3차원 물체, 스케치 화상의 시점, 및 스펙 박스 가운데 3차원 공간에서의 위치 관계)가 신뢰성을 가지고 극히 신속하게 결정될 수 있다. 또한, 상기 결정된 시점 위치(위치 관계)에 의거하여 상기 스케치 화상에 그려진 3차원 물체의 소정의 영역에 있어서의 단면선이 결정되어, 소정의 영역들의 복합면들이 일괄해서 생성될 수 있게 되고, 상기 소정의 영역들 중 인접한 것들의 복합면들이 연속적으로 또한 매끄럽게 결합될 수 있게 된다. 따라서, 효율성이 매우 높게 간략화된 조작들이 수행됨으로써, 심미성(aesthetic)이 고도로 높고, 매우 고품질의 곡면들을 포함하는 3차원 형상 데이터를 작성할 수 있게 된다.

디자이너 등의 사용자가 상기 스케치에 그린 3차원 물체(2차원)가 적절하게 3차원 형상 데이터에 반영되기 때문에, 상기 스케치에 있어서, 디자이너 등의 사용자에 의해 의도되거나 또는 이미징되는 바대로 3차원 형상 데이터를 정확하게 작성할 수 있게 된다. 따라서, 상기 작성된 3차원 형상 데이터를 그대로, 예를 들면 워킹 또는 가공 데이터(working or machining data)로서 사용함으로써, 3차원 제품이 신속하게 제조될 수 있어, 제품 개발 프로세스가 현저하게 단축될 수 있게 된다.

나아가, 상기 스케치에 그려진 2차원 화상이 극히 용이하게 그리고 정확하게 3차원 형태로 변환될 수 있다. 그러므로, 상기 스케치의 3차원 또는 입체 화상이 사진 배경 화상(photographic background image)과 자연히 합성될 수도 있고, 또는 2차원 애니메이션 캐릭터들이 3차원 형태로 용이하게 변환될 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 예시적인 실시예들의 특징, 장점, 그리고 기술적 및 산업적 현저성은, 동일한 부호들이 동일한 요소들을 나타내는 첨부 도면들을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법의 단계들을 예시한 플로우차트;
도 2는 본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법을 구현하는 컴퓨터의 기능블록도;
도 3은 본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 따라 입력된 명세 데이터에 의해 형성된 차량 스펙 박스의 개략도;
도 4는 본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 사용되는 스케치의 일례를 도시한 개략도;
도 5는 본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 있어서 상기 스케치의 화상 내에 정의된 2차원 좌표들을 도시한 개략도;
도 6은 본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 사용되는 3차원 좌표계들을 도시한 개략도;
도 7은 본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 있어서의 점 일치 조건(point matching condition)을 설명하는데 유용한 도면;
도 8은 본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 있어서의 축 일치 조건을 설명하는데 유용한 도면;
도 9는 본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 있어서의 점-대-축 일치 조건을 설명하는데 유용한 도면;
도 10은 도 9의 점-대-축 일치 조건 하에 스크린 좌표계에 있어서의 투영점(projected point) 및 투영선(projected line) 간의 관계를 나타내는 그래프;
도 11은 본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 있어서, 스케치 화상 상의 5점 및 5축 그리고 차량 스펙 박스에서의 5점 및 5축 간의 대응을 설명하는데 유용한 개략도;
도 12는 본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 따라 2D 선들이 생성되는 개략도;
도 13은 본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 따라 3D 단면선이 형성되는 개략도;
도 14는 본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 따라 3D 단면선이 2개의 세그먼트(segment)들로 분할되는 개략도;
도 15는 본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 있어서, 3D 단면선으로부터 기본선 부분과 원호 부분이 검출되는 개략도;
도 16은 본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 있어서, 3D 단면선의 기본선 부분에 근사한(approximated) 이차 곡선(quadratic curve)의 형상을 결정하는 제어점들을 설명하는데 유용한 개략도;
도 17은 본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 있어서, 3D 단면선의 기본선 부분에 근사한 이차 곡선의 형상을 결정하는 제어점들이 존재하거나 놓여 있는 범위를 설명하는데 유용한 개략도;
도 18은 본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 있어서, 3D 단면선의 기본선 부분에 근사한 이차 곡선의 형상을 결정하는 제어점들의 파라미터들을 설명하는데 유용한 개략도;
도 19는 본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 있어서, 기본선 부분들의 결정을 구체적으로 설명하는데 유용한 개략도;
도 20은 본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 있어서의 내접 패턴(internal contact pattern)의 디자인 필릿팅 처리(design filleting process)를 설명하는데 유용한 개략도;
도 21은 도 20의 일부분의 확대도로서, 내접 패턴의 디자인 필릿팅 처리를 설명하기 위한 개략도;
도 22는 본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 있어서의 외접 패턴(external contact pattern)의 디자인 필릿팅 처리를 설명하는데 유용한 개략도;
도 23은 도 22의 일부분의 확대도로서, 외접 패턴의 디자인 필릿팅 처리를 설명하기 위한 개략도;
도 24는 본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 있어서의 복합면들의 일괄 형성(batch creation)을 설명하는데 유용한 개략도; 및
도 25는 본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 있어서, 인접한 영역들이 디자인 필릿팅 처리에 의해 형성된 필릿 접합면들에 의해 접합되는 개략도이다.

이하, 본 발명의 일 실시예는 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 또한, 이하의 설명은 차량의 스케치에 관한 것이지만, 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터의 작성 방법은, 전기 기구, 철도 장비, 및 비행기 등과 같은 차량 이외의 각종 3차원 물체들의 스케치들에 적용가능하다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, "2차원" 및 "3차원"을 경우에 따라 "2D" 및 "3D"로 각각 줄여 쓸 수도 있다.

우선, 본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 따라 수행된 동작을 일반적으로 설명하기로 한다. 또한, 이하 본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법의 설명은, 본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 장치의 설명으로서의 역할을 할 것이다.

본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법은, (1) 스케치 화상을 스캐너에 의해 판독하고, 컴퓨터가 스케치 화상을 표현하는 데이터를 형성하기 위하여 상기 스케치의 화상 데이터를 판독하도록 하는 단계, (2) 스케치 상에 그려진 3차원 물체를 특징화하는 특징점 및 특징축들을, 컴퓨터 내에 정의된 3차원 공간에서의 소정의 점 및 소정의 축들과 대응시키는, 즉 점과 점, 축과 축 및 점과 축들을 각각 대응시켜 스케치의 3차원 공간 내에 있어서의 배치 위치 및 관찰 위치(시점)를 정의하게 되는 단계, (3) 스케치에 그려진 선(이하, "화상선"이라고도 함)들 중, 단면선(차량의 센터, 도어 등)들을 3차원 공간에 맵핑하고, 상기 스케치에 그려진 3차원 물체의 소정의 영역들을 표현하는 상기 3차원 공간에 있어서의 복합면들을 일괄해서 형성하는 단계, 및 (4) 소정의 영역들의 복합면들을 접합면들과 접합시키는 단계를 포함하여 이루어진다.

컴퓨터의 CPU는 본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법의 상술된 단계들 각각을 구현하기 위하여 메모리에 저장된 프로그램과 협동한다. 따라서, 본 실시예의 3차원 형상 데이터의 작성 방법을 실시하는데 컴퓨터가 사용되는 경우를 이하 설명하기로 한다. 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터의 작성 프로그램은, DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW, DVD-RAM, CD-ROM, CD-R, CD-RW, 또는 여타의 임의의 매체에 저장될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 스케치로부터 3차원 형상 데이터를 작성하는 방법을 예시하는 플로우차트이다. 본 명세서에 있어서, "스케치"란 용어는 정확한 투시도 표현을 의미하는 것이 아니라, 디자이너 등의 의도나 이미지를 표현하는 그림이나 드로잉을 말하는데, 여기서 비율과 각도들은 부분에 따라 상이할 수도 있고, 전반적인 구성이 부정확할 수도 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법을 실시하는 경우, 컴퓨터의 기능들을 도시한 기능블록도이다. 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법을 실시하는데 채택되는 컴퓨터는, 상기 스케치에 그려진 3차원 물체의 길이 등의 명세들을 입력하기 위한, 키보드 등의 형태의 기본 스펙 입력부(201), 스캐너 등을 사용하여 상기 스케치의 화상 데이터를 판독하는 스케치 판독부(202), 및 스캐너에 의해 판독된 스케치 화상이 표시되는 디스플레이 등의 화면표시부(203)를 포함한다.

나아가, 상기 컴퓨터는, 상기 화면표시부(203)에 표시된 화상에 2차원 좌표들을 정의하는 2차원 좌표 정의부(204), 스캐너에 의해 판독된 화상의 선들을 표현하는 데이터를 생성하는 화상선 데이터 생성부(205), 스캐너에 의해 판독된 화상의 3차원 공간에서의 배치 위치와, 스캐너에 의해 판독된 화상의 시점의 위치를 결정하는 배치 위치 및 시점 결정부(206), 3차원 공간 중에, 스캐너에 의해 판독된 화상에 대응하는 각각의 영역들의 복합면들을 집합적으로 형성하는 영역 일괄-형성부(207), 및 상기 형성된 각각의 영역들의 복합면들의 인접한 것들 사이에 필릿면들을 형성하여 상기 복합면들을 접합시키는 영역간면 접합부(inter-region surface joining unit; 208)를 포함한다.

상기 배치 위치 및 시점 결정부(206)는, 스캐너에 의해 판독된 화상 상에서 3차원 물체를 특징화하는 특징점 및 특징축들을 선택하는 선택부(209)를 포함한다. 또한, 상기 영역 일괄-형성부(207)는, 도어 단면선(SL 단면선) 및 센터 단면선(SW 단면선)을 형성하는 단면선 형성부(210), 상기 형성된 단면선을 2 이상의 세그먼트들로 분할하여 기본선들을 생성하는 기본선 생성부(211), 상기 생성된 기본선을 상기 기본선과 소정의 기하학적인 관계를 갖는 원호 및 곡률 가변의 접속선으로 이루어지는 필릿 접합선과 접합시키는 기본선 접합부(212), 기본선(들) 및 필릿 접합선(들)으로 이루어지는 단면선을 사용하여, 공간 곡선을 형성하는 공간 곡선 형성부(213), 영역을 형성하기 위하여, 상기 형성된 공간 곡선, 기본선(들) 및 필릿 접합선(들)로부터 복합면을 형성하는 복합면 형성부(214), 및 상기 형성된 복합면의 형상을 수정하는 형상 수정부(215)를 포함한다.

상기 영역간면 접합부(208)는, 형성된 영역의 복합면의 기본선과의 소정의 기하학적인 관계를 갖는 원호, 및 곡률 가변의 접속선으로 이루어지는 필릿 접합선을 사용하여, 필릿 접합면을 형성하는 접합면 형성부(216)를 포함한다. 이들 도 2에 도시된 각 부들의 기능들은 메모리에 저장된 프로그램을 실행하여 구현될 수도 있다.

우선, 도 1에서는, 차량의 기본 명세들이 정의된다(단계 S100). 여기서, 컴퓨터에 의해 수신되는 입력 데이터는, 3차원 물체의 소정의 스펙 데이터(본 실시예에서는, 차량의 특징점들에 대응하는 소정의 점들로 표현된 차량의 전장, 전폭 및 높이, 그리고 차륜들의 위치들에 관한 정보, 및 차량의 특징축들에 대응하는 소정의 축들로 표현된 범퍼선(bumper line) 및 로커패널선(rocker panel line))을 포함한다. 보다 구체적으로, 차량의 전장에 관한 데이터는, 차량의 특징점들로서 차량의 전단점(front end point) 및 후단점(rear end point)을 나타내는 좌표 데이터를 포함하여 이루어지고, 전폭에 관한 데이터는, 차량의 최대폭을 정의하는 전폭점(overall width point)들을 나타내는 좌표 데이터를 포함하여 이루어지는 한편, 높이에 관한 데이터는, 차량의 최대 높이를 정의하는 전고점(overall height point)들을 나타내는 좌표 데이터를 포함하여 이루어지고, 차륜 위치들의 정보에 관한 데이터는, 차량의 전륜중심점 및 후륜중심점을 나타내는 좌표 데이터를 포함하여 이루어진다. 상기 차량의 특징축으로서 차량의 범퍼선은, 예를 들면 차량의 전단부에 제공되는 범퍼의 차폭방향으로 연장하는 선(축)을 나타내는 선 데이터로 표현되며, 차량의 로커패널선은 차량의 로커패널부의 차량전후방향으로 연장하는 선(축)을 나타내는 선 데이터로 표현된다. 이와 같이 입력된 데이터의 이들 항목들에 의하면, 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 차량 사이즈 및 차량 형상을 결정하는 차량 스펙 박스가 3차원 공간에 형성된다.

본 실시예에 있어서는, 도 4에 나타나 있는 바와 같이, 차량을 비스듬하게 앞방향으로 위치한 점에서 본 차량이 스케치(이는 "쿼터뷰 스케치(quarter view sketch)"라고 함)에 그려지고, 3차원 형상 데이터는 상기 쿼터뷰 스케치를 의거하여 작성된다. 도 4에 도시된 쿼터뷰 스케치는, 본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 사용된 스케치의 일례이며, 또한 또다른 방향이나 또다른 점에서 본 물체의 스케치, 또는 2이상의 스케치들이 사용될 수도 있다.

상기 쿼터뷰 스케치의 화상 데이터는 스캐너 등에 의해 판독되고, 화상으로서 디스플레이 상에 표시된다(단계 S110). 여기서, 디스플레이 상의 스케치에 대응하는 화상은, 사용자가 마우스 등을 조작함으로써, 회전, 이동, 확대, 또는 감소(축소)될 수 있다.

그리고, 스캐너에 의해 입력된 스케치의 화상 데이터 내에 2차원 좌표들이 정의된다(단계 S120). 즉, 도 5에 나타나 있는 바와 같이, 스캐너에 의해 판독되고 데이터로서 입력된 스케치 화상에 대하여, 사용자가 입력한 소정의 파라미터들에 의거하여, 컴퓨터가 2차원 직교 좌표들을 정의한다.

그리고, 스캐너에 의해 입력된 스케치 화상의 선(화상선)들이 데이터로 변환된다(단계 S130). 보다 구체적으로, 상기 스케치의 각 화상선은, 2차원 직교 좌표계에 있어서의 좌표값들의 집합으로서 표현된다. 다시 말해, 좌표값들의 집합 형태의 데이터는 각각의 화상선을 정의한다. 상기 화상선들은, 단면선 및 외형선 등의 캐릭터선들을 포함한다. 상기 스케치의 화상선들을 데이터로 변환하는 것은, 기존의 CAD 시스템들에 통상적으로 제공되는 곡선 형성 기능을 사용하여 구현될 수 있다.

그리고, 스캐너에 의해 판독된 스케치 화상의 3차원 공간에서의 배치 위치와 상기 화상이 관찰되는 방향을 제공하는 시점을 결정하는 처리가 이루어진다(단계 S140). 상기 결정 처리는, 상기 스케치 화상 상에 있어서의 특징점 및 특징축들을, 상술된 단계 S100에서 입력된 3차원 공간 중의 소정의 점(특징점) 및 소정의 축(특징축)들과 대응시켜, 상기 스케치 화상의 3차원 공간에서의 배치 위치와 상기 화상의 관찰 방향을 제공하는 시점을 결정하는 것이다. 이하, 이러한 결정 처리를 상세하게 설명하기로 한다.

도 6에서, X₁, X₂, X₃은 전체 좌표계(이하, "3D 좌표계"라고 함)의 3축을 표시하고, (E₁, E₂, E₃)은 3D 좌표계에 있어서의 시점(카메라) E의 좌표들을 표시하는 한편, 상기 시점(카메라)으로부터 오른쪽방향으로 연장하는 축 a₁, 위쪽방향으로 연장하는 축 a₂, 및 a₁과 a₂의 외적(outer vector product)인 축 a₃을 구비한 좌표계는 카메라 좌표계로서 정의된다. 또한, 쿼터뷰 스케치에 있어서의 u₁-u₂ 좌표계는 스케치 좌표계로서 정의되고, F는 시점(카메라)으로부터 스케치까지의 거리(초점 거리)를 표시한다.

상술된 바와 같이 좌표계들과 거리 F가 정의된다면, 스케치 상의 소정의 점 U(u₁, u₂)는, 3D 좌표계에 있어서의 3D 좌표값들을 사용하여 하기 수학식 (1)로 표현된다.

상기 카메라 좌표계 a₁, a₂, a₃이 오일러 각 θ, φ, Ψ을 사용하여 표현된다면, 상기 시점을 일의하게(uniquely) 풀기(결정하기) 위하여, 상기 수학식 (1)에 있어서 미지수 7개에 대하여 7개의 식들이 필요하게 된다. 또한, 7개의 미지수들은, 시점(카메라)의 위치를 나타내는 좌표(E₁, E₂, E₃), 카메라 좌표계를 나타내는 오일러 각 θ, φ, Ψ, 및 시점(카메라)으로부터 스케치까지의 거리 F이다.

본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 있어서, 상기 7개의 미지수들은, 하기식 (2)로 표현된 함수 G₁의 값이 최소화되도록, 바꿔 말하면, 상기 7개의 미지수들이 미지수 7개들을 수반하는 최소값 문제로서 결정되도록 결정된다.

여기서, 상기 수학식 (2)의 우변에 있는 f_pp _{_n}은, 후술하는 바와 같이, 점 일치 조건에 관한 오차, 즉 스케치의 2차원 화상 상에 있어서의 소정의 점과 3차원 공간에 있어서의 소정의 점 간의 대응(correspondence)을 나타낸다. 또한, 상기 수학식 (2)의 우변에 있는 f_aa _{_n}은, 후술하는 바와 같이, 축 일치 조건에 관한 오차, 즉 스케치의 2차원 화상 상에 있어서의 소정의 축과 3차원 공간에 있어서의 소정의 축 간의 대응을 나타낸다. 또한, 상기 수학식 (2)의 우변에 있는 f_ap _{_n}은, 후술하는 바와 같이, 점-축 일치 조건에 관한 오차, 즉 스케치의 2차원 화상 상에 있어서의 소정의 점과 3차원 공간에 있어서의 소정의 축 간의 대응을 나타낸다. 나아가, 상기 수학식 (2)의 우변에 있는 w_pp _{_n}, w_aa _{_n}, w_ap _{_n}은, 상술된 바와 같이, 각각의 오차들에 관련된 무게 계수(weighting factor)들을 나타낸다.

상기 무게 계수들 w_pp _{_n}, w_aa _{_n}, w_ap _{_n}이, 상기 스케치의 2차원 화상 상에 있어서의 소정의 점들과 상기 3차원 공간에 있어서의 대응하는 소정의 점들, 상기 스케치의 2차원 화상 상에 있어서의 소정의 축과 상기 3차원 공간에 있어서의 대응하는 소정의 축들, 및 상기 스케치의 2차원 화상 상에 있어서의 소정의 점들과 상기 3차원 공간에 있어서의 대응하는 소정의 축들의 조합들 _mC₁으로부터, 각각의 오차들을 연산하기 위하여 추출된 또는 선택된 조합(항목)들과 관련되는 경우에는, 미리 설정된 중요도(importance)에 따라 무게의 크기들이 각각 결정된다. 다른 한편으로, 상기 무게 계수들 w_pp _{_n}, w_aa _{_n}, w_ap _{_n}이, 상기 조합들 _mC₁로부터, 각각의 오차들을 연산하기 위하여 추출되지 않거나 또는 선택되지 않는 조합(항목)들에 관련되는 경우에는, 상기 무게 계수들 w_pp _{_n}, w_aa _{_n}, w_ap _{_n}이 각각 "0"으로 설정된다.

다음으로, 상기 수학식 (2)에 있어서의 점 일치 조건에 관한 오차 f_pp _{_n}, 축 일치 조건에 관한 오차 f_aa _{_n}, 및 점-축 일치 조건에 관한 오차 f_ap _{_n}을 상세히 설명하기로 한다.

우선, 상기 점 일치 조건에 관한 오차 f_pp _{_n}을 설명하기로 한다. 상기 점 일치 조건에 관한 오차 f_pp _{_n}은, 상기 스케치의 2차원 화상 상에 있어서의 소정의 점이 상기 3차원 공간에 있어서의 소정의 점과 대응될 때에 발생하는 오차를 나타낸다. 그러므로, 상기 점 일치 조건에 관한 오차 f_pp _{_n}의 연산에 대해서는, 도 7에 나타나 있는 바와 같이, 소정의 시점과 3차원 공간에 있어서의 소정의 점이 서로 연결되고, 상기 소정의 점은 상기 스케치의 2차원 화상 위에 투영된다. 그리고, 오차 f_pp _{_n}, 즉 이렇게 투영된 소정의 점(투영점)과 상기 투영점에 대응하는 2차원 화상 상에 있는 소정의 점 간의 좌표들의 오차가 최소화되도록 시점이 조정됨으로써, 최적의 시점이 결정될 수 있게 된다.

이 경우, 상기 오차 f_pp _{_n}을 최소화하기 위하여 상기 시점이 조정될 때에는, 하기 2개의 구속 조건들이 충족될 필요가 있다. 즉, 상기 스케치의 2차원 화상 상의 소정의 점을 나타내는 스케치 점 좌표들이 3D 좌표계 상의 점 좌표들(이하, "3D 점 좌표들"이라고 함)과 일치하는 구속 조건, 및 상기 스케치 점 좌표가 3D 점 좌표들로부터 얻어지는 좌표들과 일치하는(바꿔 말하면, 상기 스케치 점 좌표들로 표현되는 점과 3D 점 좌표들로부터 얻어지는 좌표들로 표현되는 점 사이의 거리가 "0"과 같은) 구속 조건이 충족되어야 할 필요가 있다. 이들 조건들을 구체적으로 설명하기로 한다.

카메라 좌표계가 (a₁, a₂, a₃)로 표현되고, E는 시점의 좌표들을 나타내고, F는 초점 길이 또는 거리를 나타내며, (u₁, u₂)는 2차원 좌표계 상의 스케치 점 좌표들을 나타내고, (U₁, U₂)는 시-중심 원점(view-center origin point)의 이동량을 나타내며, X는 3D 점 좌표들을 나타내는 경우에는, 상기 수학식 (1)에 의거하여, 상기 스케치 점 좌표들이 3D 좌표계에 있어서의 3D 좌표값들로 표현되므로, 상기 스케치 점 좌표들이 3D 점 좌표들과 일치하는 구속 조건이 충족될 수 있게 된다.

스케치 점 좌표들로 표현된 점과 3D 점 좌표들로부터 얻어지는 좌표들로 표현된 점 사이의 거리가 "0"과 같다는 구속 조건으로부터, 상기 점 일치 조건에 관한 오차 f_{pp_n}은 하기 수학식 (4)로 표현된다.

상기 점 일치 조건 하에서는, 상술된 수학식 (3) 및 (4)가 구속식(구속 조건)들이다.

다음으로, 상기 축 일치 조건에 관한 오차 f_aa _{_n}을 설명하기로 한다. 상기 축 일치 조건에 관한 오차 f_aa _{_n}은, 상기 스케치의 2차원 화상 상에 있어서의 소정의 축이 상기 3차원 공간에 있어서의 소정의 축과 대응될 때에 발생하는 오차를 나타낸다. 그러므로, 상기 축 일치 조건에 관한 오차 f_aa _{_n}의 연산에 있어서는, 도 8에 나타나 있는 바와 같이, 소정의 시점과 상기 스케치의 2차원 화상 상에 있어서의 소정의 축으로 형성된 평면이 이미징된다. 그리고, 이렇게 형성된 평면의 법선 벡터와 상기 3차원 공간에 있어서의 소정의 축이 직교하도록 상기 시점이 조정되어, 최적의 시점이 결정될 수 있게 된다.

이 경우, 상기 형성된 평면의 법선 벡터와 상기 3차원 공간에 있어서의 소정의 축이 직교하도록, 즉 오차 f_aa _{_n}이 최소화되도록 상기 시점이 조정되는 경우, 기지인 스케치의 2차원 화상 상에 있어서의 소정의 축과 상기 시점으로 형성된 평면이, 기지인 3차원 공간에 있어서의 소정의 축과 평행하게 연장되는 구속 조건이 충족되어야 할 필요가 있다. 이러한 조건을 구체적으로 설명하기로 한다.

A_n이 3차원 공간에 있어서의 소정의 축을 나타내고, (a₁, a₂, a₃)은 카메라 좌표계의 축들을 나타내며, v는 카메라 좌표계를 나타내고, E는 시점의 좌표들을 나타내며, F는 초점 길이를 나타내고, 2차원 좌표계 상의 스케치 점 좌표는 (u₁, u₂)이며, 시-중심 원점의 이동량이 (U₁, U₂)로 표현되는 경우, 상기 스케치 좌표계에 있어서의 2차원 화상 상의 기지의 소정의 축은 하기 수학식 (5)로 표현된다.

상기 수학식 (5)로 표현된 기지의 소정의 축이 카메라 좌표계 v 상으로 투영된다면, 하기 수학식 (6)이 성립된다.

그리고, 상기 수학식 (6)으로 표현된 상기 투영된 기지의 소정의 축과 시점 E를 연결하여 형성되는 평면의 법선 방향 N = {N₁, N₂, N₃}은 하기 수학식 (7)로 표현된다.

상기 수학식 (7)로 표현된 평면과 기지인 3차원 공간에 있어서의 소정의 축이 서로 평행한 구속 조건을 만족시키기 위하여, 하기 수학식 (8)이 충족될 필요가 있다.

따라서, 상기 축 일치 조건에 관한 오차 f_aa _{_n}은 하기 수학식 (9)로 표현된다.

상기 축 일치 조건 하에서는, 상기 수학식 (9)가 구속식(구속 조건)이다.

다음으로, 상기 점-축 일치 조건에 관한 오차 f_ap _{_n}을 설명하기로 한다. 상기 점-축 일치 조건에 관한 오차 f_ap _{_n}은, 상기 스케치의 2차원 화상 상에 있어서의 소정의 점이 상기 3차원 공간에 있어서의 소정의 축과 대응될 때에 발생하는 오차를 나타낸다. 그러므로, 점-축 일치 조건에 관한 오차 f_ap _{_n}의 연산에 있어서는, 도 9에 나타나 있는 바와 같이, 2차원 스크린이 우선 이미징된다. 그리고, 어떤 시점이 스케치의 2차원 화상 상에 있어서의 소정의 점과 연결되고, 가상 스크린(imaginary screen) 상에 2차원 화상 상에 있어서의 소정의 점이 투영된다. 또한, 상기 시점이 3차원 공간에 있어서의 소정의 축(3D 축)과 연결되고, 상기 가상 스크린 상에 3차원 공간에 있어서의 소정의 축이 투영된다. 그리고, 상기 스크린 상에 투영된 소정의 점(투영점)과 상기 투영된 소정의 축(투영선) 사이의 거리, 즉 오차 f_ap _{_n}이 최소화되는 구속 조건을 충족시키기 위하여 상기 시점이 조정됨으로써, 최적의 시점이 결정될 수 있게 된다. 이하, 이러한 조건을 구체적으로 설명하기로 한다.

상기 카메라 좌표계가 (a₁, a₂, a₃)로 표현되고, E는 시점의 좌표들을 나타내며, F는 초점 길이를 나타내고, 상기 2차원 좌표계 상의 스케치 점 좌표들은 (u₁, u₂)이며, 상기 시-중심 원점의 이동량이 (U₁, U₂)로 표현되고, X는 3D 축의 시작점의 좌표들을 나타내며, 스크린 좌표계는 (ν₁, ν₂)로 표현되고, w₁ 및 w₂는 미리 설정된 무게 계수들을 나타내는 것으로 가정한다. 이 경우, 3D 축이 스크린 좌표계 상에 투영된다면, 상기 투영선은 하기 수학식 (10)으로 표현된다.

여기서, 상기 스크린 좌표계에 있어서의 투영점과 투영선은 도 10에 표시된 바와 같은 관계를 가진다. 따라서, 하기 수학식 (11)로 표현된 투영점과 투영선 간의 수직방향 성분 거리 g1과, 하기 수학식 (12)로 표현된 투영선을 따라 연장되는 성분의 거리 g2를 사용하면, 상기 점-축 일치 조건에 관한 오차 f_ap _{_n}은, 하기 수학식 (13)에 표시된 바와 같이, 이들 성분 거리들 g1 및 g2의 무게 합(weighted sum)으로 표현된다.

상기 점-축 일치 조건 하에서는, 상기 수학식 (13)이 구속식(구속 조건)이다.

따라서, 상기 수학식 (4), (9) 및 (13)으로 각각 표현된 점 일치 조건에 관한 오차 f_pp _{_n}, 축 일치 조건에 관한 오차 f_aa _{_n} 및 점-축 일치 조건에 관한 오차 f_ap _{_n}을 사용하여, 상술된 수학식 (2)의 함수 G₁을 채택함으로써, 최소값 문제로서 상술한 7개의 미지수가 결정되므로, 상기 쿼터뷰 스케치의 3차원 공간 상에서의 배치 위치와 그 시점이 극히 높은 정밀도로 결정될 수 있게 된다. 즉, 상기 수학식 (2)로 표현된 함수 G₁이 최소화되도록, 바꿔 말하면, 각각의 오차 f_pp _{_n}, f_aa _{_n} 및 f_ap _{_n}이 작아지거나 또는 최소화되도록, 7개의 미지수들이 결정된다면, 상술된 수학식 (1)을 따라 매우 높은 정밀도로 쿼터뷰 스케치의 3차원 공간에서의 배치 위치가 결정될 수 있게 되고, 최적의 시점이 매우 높은 정밀도로 결정될 수 있다.

복수 세트의 점과 점, 축과 축 및 점과 축들이 서로 대응되는 경우에도, 상기 수학식 (2)에 따라 최소값 문제로서 7개의 미지수가 결정될 수 있으므로; 확실하게 쿼터뷰 스케치의 3차원 공간에서의 배치 위치 및 최적의 시점이 결정될 수 있게 된다. 즉, 상기 수학식 (2)는 일반식으로서 취급될 수 있기 때문에, 복수 세트의 점과 점, 축과 축 및 점과 축들이 서로 대응되는 경우에도, 연산들이 솔루션에 수렴할 수 있게 된다. 그 결과, 상기 쿼터뷰 스케치의 3차원 공간에서의 배치 위치 및 최적의 시점이 신속하게 결정될 수 있게 된다.

도 1의 단계 S140에 있어서의 결정 처리에 대해서는, 디자이너 등이 그린 차량의 쿼터뷰 스케치가 차량 스펙 박스와 대응되고, 상기 쿼터뷰 스케치의 3차원 공간에서의 배치 위치 및 그 시점이 결정되는 일례를 구체적으로 설명하기로 한다. 또한, 본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 있어서는, 특징점 및 특징축들의 수가 여하한의 개수로 설정될 수도 있지만, 예를 들면, 상기 쿼터뷰 스케치 상의 5점 및 5축들이 차량 스펙 박스와 대응되는 경우를 설명하기로 한다.

상술된 바와 같이, 차량 스펙 박스를 설정하기 위해서는, 상술된 단계 S100에서, 소정의 점(특징점)들로서 차량의 전단점, 후단점, 전고점, 전폭점(들), 전륜중심점 및 후륜중심점이 입력되고, 소정의 축(특징축)들로서는 차량의 범퍼선 및 로커패널선이 입력된다. 이 경우, 차량 스펙 박스는 3차원 공간에 형성되기 때문에, 자연적으로 차량의 전후방향축(L축), 상하방향축(H축) 및 좌우방향축(W축)이 결정된다. 상기 차량의 전방에 시점을 둔 쿼터뷰 스케치 상의 5점 및 5축들이 상기 차량 스펙 박스의 각각의 점 및 축들과 대응되는 경우에는, 예를 들면 도 11에 나타나 있는 바와 같이, 상기 쿼터뷰 스케치에 그려진 전단점, 전고점, 전폭점, 전륜중심점 및 후륜중심점이 특징점으로서 선택되고, 범퍼선, 로커패널선, L축, H축 및W축은 특징축으로서 선택된다.

이들 점 및 축들의 선택에 있어서는, 상기 서술한 바와 같이, 스케치의 화상선들이 데이터에 의해 정의되기 때문에, 5점 및 5축들이 자동으로 선택될 수도 있고, 또는 사용자가 마우스 등을 조작하여 수동으로 5점 및 5축들이 선택될 수도 있다.

그리고, 높은 정밀도로 배치 위치 및 최적의 시점을 결정하기 위해서는, 상기 수학식 (3), (4), (9), (13)으로 표현된 4개의 구속식(구속 조건)들이 충족될 필요가 있다. 한편, 상기 쿼터뷰 스케치 상의 5점 및 5축들이 선택되는 경우에는, 상기 쿼터뷰 스케치 상의 특징점들을 상기 차량 스펙 박스에서의 특징점들과 대응시키기 위하여 구속식(상술된 수학식 (3), (4))들이 2개 있기 때문에, 10개(5점×2)의 연립방정식이 얻어지고, 상기 쿼터뷰 스케치 상의 특징축들을 상기 차량 스펙 박스에서의 특징축들과 대응시키기 위해서는 구속식(상기 수학식 (9))이 1개 있기 때문에, 5개(5점×1)의 연립방정식이 얻어진다. 또한, 상기 쿼터뷰 스케치 상의 특징점들을 상기 차량 스펙 박스에서의 특징축들과 대응시키기 위해서는 구속식(상기 수학식 (13))이 1개 있기 때문에, 5개(5점×1)의 연립방정식이 얻어진다. 즉, 5점 및 5축들이 선택되는 경우에는, 20개의 연립방정식이 얻어진다.

상기 서술한 바와 같이, 상기 수학식 (1)은 7개의 미지수를 가지고 있기 때문에, 상기 시점을 일의하게 풀거나 결정하기 위해서는, 적어도 7개의 연립방정식들이 요구된다. 본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 있어서는, 상기 수학식 (2)로 표현된 함수 G₁의 값이 최소화되도록 상술된 7개의 미지수들이 결정될 수도 있고, 바꿔 말하면, 미지수 7개를 수반하는 최소값 문제로서 결정될 수도 있다. 그러므로, 단지 7개의 연립방정식을 사용하여 미지수를 결정함으로써, 상기 수학식 (1)에 따라 상기 쿼터뷰 스케치의 3차원 공간에서의 배치 위치 및 시점이 결정되는 경우에 비해, 보다 정확하게 상기 쿼터뷰 스케치의 3차원 공간에서의 배치 위치가 결정될 수 있게 되고, 최적의 시점이 확실하게 결정될 수 있게 된다.

상기 서술한 바와 같이, 상기 수학식 (2)로 표현된 함수 G₁의 값이 최소화되도록 7개의 미지수를 결정하여, 바꿔 말하면, 미지수 7개를 수반하는 최소값 문제를 풀어, 정확한 배치 위치 및 최적의 시점이 얻어질 수 있고, 이렇게 결정된 배치 위치 및 최적의 시점은 디자이너 등의 의도나 이미지를 반드시 반영할 필요가 없게 된다. 즉, 디자이너 등이 그린 스케치는 부정확한 투시도이고, 만일 정확한 투시도인 경우에는, 디자이너 등의 의도나 이미지가 반영되지 못할 수도 있게 된다. 그러므로, 디자이너의 의도나 이미지를 적절하게 반영하는 것이 더욱 중요한 경우에는, 점 일치 조건에 관한 오차 f_pp _{_n}, 축 일치 조건에 관한 오차 f_aa _{_n}, 및 점-축 일치 조건에 관한 오차 f_ap _{_n}을 다소 크게 만드는 배치 위치 및 시점의 선택을 가능하게 하는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 수학식 (2)에 근거하는 하기 수학식 (14)로 표현된 함수 G₂가 사용되고, 모든 조합 _mC₁에 의해 결정된 7개의 미지수에 대해서, 함수 G₂의 값들이 증가하는 순서로 목록화되어 사용자에게 제시된다.

상기 수학식 (14)에 있어서는, 점 일치 조건에 관한 오차 f_pp _{_n}, 축 일치 조건에 관한 오차 f_aa _{_n}, 및 점-축 일치 조건에 관한 오차 f_ap _{_n}을 연산하기 위하여 추출되지 않거나 선택되지 않는 조합(항목)들에 대응되는 경우에도, 무게 계수들 w_pp _{_n}, w_aa _{_n}, w_{ap_n} 또는 상기 무게의 크기들이 각각 미리 설정된 중요도에 따라 결정된다. 이와 관련하여, 5점 및 5축들이 선택되는 경우에 얻어지는 모든 조합들은, ₂₀C₇ + ₂₀C₈ + ... + ₂₀C₂₀이다.

이렇게 디스플레이 상에 표시되어 디자이너 등에 제시된 함수 G₂의 값들의 리스트에 의하면, 디자이너의 의도나 이미지를 적절하게 반영하는 배치 위치 및 최적의 시점을 결정하기 위하여 시행 착오를 겪을 필요없이, 리스트 순서로 매우 용이하게 육안에 의해 원하는 배치 위치 및 최적의 시점을 디자이너 등이 선택할 수 있다.

일단 상기 쿼터뷰 스케치의 3차원 공간에서의 배치 위치 및 최적의 시점이 상기 방식으로 결정되면, 상기 쿼터뷰 스케치에 그려진 소정의 영역들의 복합면들이 일괄해서 형성되어, 소정의 영역들을 형성하게 된다(단계 S150). 본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 따라 소정의 영역들의 형성 처리는, (1) 상기 쿼터뷰 스케치에 그려진 2차원 화상 상에 각각의 영역을 표현하는 2D 선들, 보다 구체적으로는, 2개의 캐릭터선 및 상기 캐릭터선들 사이의 SL 단면선(센터 단면선) 또는 SW 단면선(도어 단면선)을 생성하는 단계, (2) 이렇게 생성된 2개의 캐릭터선 및 SL 단면선(센터 단면선) 또는 SW 단면선(도어 단면선)을 3차원 공간에 형성하는 단계, 및 (3) 3차원 공간 내에 형성된 캐릭터선들과 SL 단면선(센터 단면선) 또는 SW 단면선(도어 단면선)을 사용하여, 각각의 영역들의 복합면들을 일괄하여 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.

상기 2D 선들의 생성 단계에 있어서는, 판독되어 데이터로 변환된 상기 쿼터뷰 스케치의 2차원 화상 상에서, 소정의 영역(도 12에 있어서는 도어 영역)을 표현하거나 정의하는 2개의 캐릭터선이 자동으로 또는 수동으로 생성(선택)되고, 상기 생성(선택)된 2개의 캐릭터선들과 교차하여 상기 영역의 단면 형상을 표현하는 단면선(도 12에 있어서는 도어 단면선)이 자동으로 또는 수동으로 생성(선택)된다. 상술된 바와 같이, 컴퓨터 내부의 3차원 공간에서는, 상기 쿼터뷰 스케치의 배치 위치가 정확하게 결정되어 최적의 시점이 결정된다. 따라서, 상기 쿼터뷰 스케치에 그려진 2차원 화상 상에서 2D의 도어 단면선이 생성(선택)된다면, 도 13에 나타나 있는 바와 같이, 상기 단면선은 3차원 공간 내의 도어 단면 평면 상으로 시점에서 본 방향으로 투영되므로, 3차원 공간 내에 있어서의 단면선, 즉 3D 단면선이 자동으로 형성되게 된다.

상술된 도어 단면 평면은, 차량의 전후방향으로 본 차량의 외형선, 즉 차량의 전후방향에 수직한 면이다. 도 12 및 도 13에 있어서는 도어 단면선이 일례로 예시되어 있지만, 센터 단면선에 대응하는 3D 단면선도 실질적으로 동일한 방식으로 생성된다. 이 경우, 2D의 센터 단면선은 차량의 좌우방향에 수직한 센터 단면 평면에 대하여 시점에서 본 방향으로 투영되어, 3차원 공간 내에 있어서의 3D 단면선이 자동으로 형성된다.

본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 있어서, 일단 3D 단면선이 상기 방식으로 형성되면, 상기 생성(선택)된 2D의 캐릭터선들이 3D 선들로 변환되고, 고품질 곡면들이 일괄 형성되도록, 상기 형성된 3D 단면선들이 기본선 부분들과 원호 부분(필릿 구간)들로 분해된다. 이하, 3D 단면선들의 분해 처리에 대해서 상세하게 설명하기로 한다.

3D 단면선들의 분해 처리에 있어서는, 각각 형성된 3D 단면선이 단조로운 곡률(monotonous curvature)을 갖는 기본선 부분과 상기 기본선 부분에 연결된 원호 부분으로 자동 분해된다. 도 14에 나타나 있는 바와 같이, 상기 형성된 3D 단면선 상에 변곡점, 즉 곡률 반전 위치(curvature inversion position)가 존재하는 경우에는, 상기 변곡점에서 3D 단면선이 2개의 세그먼트들로 분할된다.

그리고, 상기 형성된 3D 단면선이 분할되는 3D 단면선 세그먼트들 각각에 대해서 기본선 부분과 원호 부분이 검출된다. 상기 원호 부분은, 3D 단면선 세그먼트의 최소 곡률 반경값을 사용하여 검출될 수도 있고, 또는 도 15에 나타나 있는 바와 같이, 여하한의 곡률 반경을 갖는 3D 단면선 세그먼트의 구간에 설정된 점들로부터의 오차(또는 편차)들이 최소화되는 원을 획득함으로써, 원호 구간으로서 검출될 수도 있다.

상기 방식으로 검출된 원호 부분(원호 구간)에 의하면, 상기 기본선 부분은, 상기 3D 단면선 세그먼트의 종점과 상기 원호 부분을 포함하여 인접한 기본선들을 접합시키는 필릿 구간 사이에 존재하는 부분으로서 정의된다. 상기 기본선 부분은, 단조로운 곡률을 갖는 선에 의해 근사화된 기본선을 포함한다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, 단조로운 곡률을 갖는 선의 일례로서 이차 곡선이 예시될 것이다.

상기 이차 곡선의 형상은, 도 16에 개략적으로 나타나 있는 바와 같이, 3개의 제어점들 CP1, CP2, CP3에 의해 결정된다. 이 경우, 상기 제어점 CP2는, 도 16에 나타나 있는 바와 같이, 그 직경이 상기 결정된 이차 곡선의 현을 2등분한 직선으로 제공되는 원(이하, "영역원(region circle)"이라고 함)의 범위 내에 있어야만 하고, 상기 제어점들 CP2 및 CP3은, 도 17에 나타나 있는 바와 같이, 상기 결정된 이차 곡선의 양단에서 접점들을 갖는 접선, 및 이차 곡선에 의해 포위되는 영역 내에 있어야만 한다.

이들 제어점들 CP1, CP2, CP3은, 이하에 나타내는 3개의 파라미터들을 결정하여 자동으로 결정되고; 그 결과, 이차 곡선, 즉 기본선 부분이 결정된다. 보다 구체적으로는, 도 18에 나타나 있는 바와 같이, 파라미터 a_p는, 제어점 CP2를 결정하기 위한 파라미터이고, 상기 3D 단면선 세그먼트(이하, "원선(original line)"이라고도 함)의 접선과 상술된 영역원(반원)의 교차점들 사이의 선이 내분되는 비를 나타낸다. 파라미터 b_p는, 제어점 CP3을 결정하기 위한 파라미터이고, 상기 원선에 있어서의 곡률 최소점으로부터 상기 원선의 법선 방향으로 측정된 점 CP까지의 거리를 나타낸다. 파라미터 c_p는, 제어점 CP1을 결정하기 위한 파라미터이고, 상기 원선의 종점(또는 곡률 반전 위치)으로부터 상기 선의 유효 범위까지의 거리 또는 현의 길이를 나타낸다.

그리고, 이렇게 결정된 제어점들 CP1, CP2, CP3에 의해 결정되는 이차 곡선을 사용하여 기본선 부분이 결정된다. 도 19를 참조하여, 2개의 기본선 부분이 결정되는 경우에 대하여 보다 구체적으로 설명하면, 파라미터(a_p, b_p, c_p)들은 가결정되므로(예를 들면, 초기값들로 설정됨), (a_p1, b_p1, c_p1) 및 (a_p2, b_p2, c_p2)가 설정되게 된다. 그 결과, 상기 원선의 양단으로부터 볼 때 제어점들 CP1, CP2, CP3 및 제어점들 CP1', CP2', CP3'이 결정되고, 이차 곡선 1(기본선 1에 상당함) 및 이차 곡선 2(기본선 2에 상당함)가 생성될 수 있다. 그리고, 이차 곡선들 간에 소정의 반경 R을 갖는 접원(osculating circle)(원호)이 이미징되고, 그들이 이러한 원(원호)와 접하게 될 때까지 이차 곡선 1 및 이차 곡선 2가 오프셋 또는 변위된다. 상기 가상 접원(원호)으로서, 상술한 바와 같이, 상기 원선의 원호 부분을 검출하기 위하여 얻어진 접원이 사용될 수도 있다. 그리고, 후술하는 디자인 필릿팅 처리와 유사하게, 각도들이 필릿 구간을 결정하는, 원호측 블러링 개시 위치(arc-side blurring start position)를 결정하는 각도 α 및 기본선측 블러링 개시 위치(basic-line-side blurring start position)를 결정하는 각도 β, 그리고 상기 기본선의 오프셋량 γ는, 상기 이차 곡선 1에 대해서 (α1, β1, γ1)로서 결정되고, 상기 이차 곡선 2에 대해서는 (α2, β2, γ2)로서 결정된다. 이러한 방식으로, 상기 원선은 기본선 부분(들), 후술하는 접속선 부분(들), 및 원호 부분(들)로 분할될 수 있다.

그리고, 상기 필릿 구간(접속선 부분 및 원호 부분)을 제외한 원선, 즉 기본선 부분들, 및 이차 곡선 1과 이차 곡선 2 사이의 오차들이 최소화되도록, 상기 제어점들 CP1, CP2, CP3을 결정하기 위한 파라미터(a_p1, b_p1, c_p1), 상기 제어점들 CP1', CP2', CP3'를 결정하기 위한 파라미터(a_p2, b_p2, c_p2), 및 상기 접원(원호)의 반경 R이 결정됨으로써, 2개의 기본선, 즉 기본선 1 및 기본선 2가 최종적으로 결정(생성)된다. 이와 관련하여, 상기 원선(기본선 부분들)과 상기 이차 곡선 1 및 이차 곡선 2 사이의 오차들은, 예를 들면 기본선 부분과 연관된 오차를 소정의 무게 계수 e와 승산하여 얻어진 값, 상기 접속선 부분과 연관된 오차를 소정의 무게 계수 f와 승산하여 얻어진 값, 및 상기 원호 부분과 연관된 오차를 소정의 무게 계수 g와 승산하여 얻어진 값의 합으로 계산될 수도 있다. 그리고, 상기 계산된 오차들이 최소화되는 조합을 산출함으로써, (a_p1, b_p1, c_p1, a_p2, b_p2, c_p2, R)이 결정될 수 있다. 이에 따라, 상기 원선의 기본선 부분(들)의 형상을 적절하게 반영하는 매끄러운 기본선(들)을 생성할 수 있게 된다.

일단 2개의 기본선들이 상술된 방식으로 작성되면, 본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 따라, 이들 기본선들이 디자인 필릿팅 처리에 의해 서로 접합된다. 이하, 상기 디자인 필릿팅 처리를 상세하게 설명하기로 한다.

기존에 알려져 있는 필릿팅 처리는, 예를 들면 기계 부품 등의 챔퍼링(chamfering) 또는 라운딩(rounding)을 목적으로 수행된다. 그러므로, 필릿들을 포함하는 3차원 형상 데이터가 디자이너 등이 그린 스케치로부터 작성되고, 예를 들면 형상 데이터 상에서 셰이딩 처리(shading processing)가 수행된다면, 필릿부들이 부자연스럽게 재현될 수도 있고, 디자이너의 의도나 이미지를 반영하지 못할 수도 있다. 보다 구체적으로는, 선들이 단지 원호에 의해 접합된다면, 상기 원호의 접속 부분에 곡률 단차가 발생할 수도 있고, 예를 들면 형광등의 반사선(reflection line)(하이라이트선(highlight line))들이 접혀버릴 수도 있다. 또한, 상기 선들 상의 원호의 시작점들을 선택하여 연속 조건 하에 형성된 자유-형태 곡선(free-form curve)에 의해 선들이 접합된다면, 디자이너 등이 의도하는 원호 부분 또는 부분들이 얻어지지 않을 수도 있다. 일반적인 연속 조건으로서 곡률 연속(소위, G2 연속)을 달성하기 위하여 상기 선들이 접합된다면, 시점 방향에 따라 상기 하이라이트선들이 접히거나 흐르거나(go off) 할 수도 있다. 따라서, 상술된 필릿팅 처리가 디자인이나 스타일링(styling)을 검토할 때에 필요한 심미적 외관을 중시하지 않게 된다.

따라서, 본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 따른 디자인 필릿팅 처리에 있어서는, 디자이너 등이 핸드 라이팅(hand writing)을 통해 스케치를 그릴 때에 행하는 필릿팅 기술(즉, 기본선으로부터 원(원호)까지의 영역에 걸쳐, 연속적으로 곡률이 변화되는 복수의 어프로치선(approach line)들을 그려 매끄러운 디자인 필릿을 행하는 기술)이 알고리즘으로 변환되는데, 이는 2개의 기본선들을 접합하는데 사용된다. 여기서, 상기 디자인 필릿팅 처리는, 2개의 기본선들에 대하여 원(원호)이 내접하는 내접 패턴, 및 2개의 기본선에 대하여 원(원호)이 외접하는 외접 패턴을 가진다.

상기 내접 패턴에 있어서는, 상기 서술한 바와 같이 결정(생성)된 2개의 기본선들, 즉 기본선 1, 기본선 2에 대하여 내접하는 소정의 내접원(원호)이 도 20에 나타나 있는 바와 같이 설정된다. 상기 기본선 1 및 기본선 2 상에서 디자인 필릿팅 처리가 유사하게 수행되기 때문에, 이하의 설명에 있어서는 기본선 1 상에서 수행되는 디자인 필릿팅 처리를 설명하기로 한다. 이렇게 설정된 내접원에 의하면, 접점 위치에서의 기본선 1의 곡률 반경과 상기 내접원의 곡률 반경 간의 차이(이는 "곡률 반경 단차"라고 함)가 계산된다.

그리고, 상기 계산된 곡률 반경 단차에 의거하여, 후술하는 바와 같이 결정되는 오프셋량 γ만큼, 상기 기본선 1이 곡률 반경의 방향 안쪽으로 오프셋된다. 그리고, 오프셋된 기본선 1(및 기본선 2)에 대하여, 소정의 내접원(원호)이 다시 설정된다. 후속해서, 상기 설정된 내접원(원호)의 중심과 상기 접점 위치를 연결하는 직선이 설정되고, 상기 직선을 참조하여, 후술하는 바와 같이 결정되는 개방각(opening angle) α 및 β가 결정된다. 그리고, 개방각 α에 대응하는 내접원(원호) 상의 점이 블러링 종점(blurring end point)으로 설정되고, 개방각 β에 대응하는 기본선 1 상의 점은 블러링 개시점(blurring start point)으로 설정되어 있다.

이하, 상술된 개방각 α, β, 및 오프셋량 γ에 대해서 설명하기로 한다. 도 21에 나타나 있는 바와 같이, 원호의 각도를 rAng로 표시하고, 원호의 반경을 Ar로 표시하며, 기본선의 곡률 반경을 cr로 표시한다. 또한, 미리 설정되는 정수들로서, 각도기준값 Ab, 각도계수 Ae, 및 이동기준값(movement reference value) Mb가 각각 소정의 값들로 설정된다.

이 경우, 원호측 블러링 개시 위치 결정 각도로서 결정되는 개방각 α는, 하기 수학식 (15)에 나타나 있는 바와 같이, 상기 각도기준값 Ab와 같게 되도록 실험적으로 결정된다.

또한, 기본선측 블러링 개시 위치 결정 각도로서의 개방각 β는, 예컨대 각도기준값 Ab, 각도계수 Ae, 원호 반경 Ar, 및 기본선의 곡률 반경 cr을 사용하여, 실험적으로 결정되는 하기 수학식 (16)에 의해 표현된다.

또한, 상기 오프셋량 γ는, 예컨대 상기 수학식 (15)에 따라 결정되는 개방각 α, 상기 수학식 (16)에 따라 결정되는 개방각 β, 이동기준값 Mb, 원호 반경 Ar, 원호 각도 rAng, 및 기본선의 곡률 반경 cr을 사용하여, 실험적으로 결정되는 하기 수학식 (17)에 의해 표현된다.

상기 수학식 (17)로부터 분명하게 나타나 있는 바와 같이, 상기 오프셋량 γ는 곡률 반경 단차에 의거하여 결정된다.

따라서, 상기 수학식 (15), (16)에 의거하여 개방각 α 및 개방각 β가 결정됨으로써, 도 20에 나타나 있는 바와 같이, 상기 내접원(원호) 상의 블러링 종점(원호측 블러링 개시 위치)과 상기 기본선 1 상의 블러링 개시점(기본선측 블러링 개시 위치)이 설정될 수 있다. 또한, 상기 수학식 (17)에 의거하여 오프셋량 γ이 결정됨으로써, 도 20에 나타나 있는 바와 같이, 기본선 1이 곡률 반경의 방향 안쪽으로 오프셋량 γ 만큼 오프셋될 수 있다. 즉, 기본선과 내접원(원호)은, 오프셋량 γ 만큼 서로 이격되는 기하학적인 관계를 가진다.

일단 내접원(원호) 상의 블러링 종점과 기본선 1 상의 블러링 개시점이 결정되면, 이들 점들을 연결하는 접속선이 생성된다. 이 경우, 상기 생성되는 접속선은 곡률 미분 연속(소위, G3 연속)을 충족시키는 곡선으로서 생성된다. 상기 G3 연속을 충족시키는 접속선이 생성되는 경우에는, 상기 접속선의 시작점과 종점의 접선 길이(tangent length)들을 적절하게 결정하는 것이 바람직하다. 이 경우, 적절한 접선 길이들을 산출하기 위해서는, 제어점들 간의 거리나 각도를 조정하여 상기 접선 길이가 산출될 수도 있고, 또는 G2 연속을 충족시키는 접선 길이가 사용될 수도 있으며, 또는 제어점들이나 현의 내적을 사용하여 접선 길이가 산출될 수도 있고, 또는 곡률 변화율의 변화량(4차 미분)을 사용하여 접선 길이가 산출될 수도 있다. 그리고, 최종 단계에서는, 기본선 1 및 기본선 2에 대하여 각각 설정되는 내접원 상의 2개의 블러링 종점들 간의 원호 구간, 및 기본선 1 및 기본선 2에 대하여 각각 생성되는 접속선들을 포함하여 이루어지는 필릿 접합선이 디자인 필릿팅 처리에서 형성된다.

다음으로, 외접 패턴을 설명하기로 한다. 상기 외접 패턴에 있어서는, 상술된 내접 패턴과 유사한 처리에 의해 접합선이 형성된다. 즉, 상기 외접 패턴에 있어서는, 도 22에 나타나 있는 바와 같이, 상술한 바와 같이 결정(생성)된 2개의 기본선들, 즉 기본선 1 및 기본선 2에 대하여 외접하는 소정의 외접원(원호)이 설정된다. 상기 기본선 1 및 기본선 2에 대하여 디자인 필릿팅 처리가 유사하게 수행되기 때문에, 이하의 설명에서는 기본선 1 상에서 수행되는 디자인 필릿팅 처리를 설명하기로 한다. 이렇게 설정된 외접원에 의하면, 접점 위치에 있어서의 기본선 1의 곡률 반경과 외접원의 곡률 반경 간의 차이, 즉 곡률 반경 단차가 계산된다.

그리고, 상기 계산된 곡률 반경 단차에 의거하여, 후술하는 바와 같이 결정되는 오프셋량 γ 만큼 곡률 반경의 방향 바깥쪽으로 기본선 1이 오프셋된다. 그리고, 오프셋된 기본선 1(및 기본선 2)에 대하여, 소정의 외접원(원호)이 다시 설정된다. 후속해서, 상기 설정한 외접원(원호)의 중심과 상기 접점 위치를 연결하는 직선이 설정되고, 상기 직선을 참조하여, 후술하는 바와 같이 개방각 α 및 β가 결정된다. 그리고, 개방각 α에 대응하는 외접원(원호) 상의 점이 블러링 종점으로서 설정되고, 개방각 β에 대응하는 기본선 1 상의 점은 블러링 개시점으로서 설정된다.

이하, 상술된 개방각 α, β, 및 오프셋량 γ에 대해서 설명하기로 한다. 상기 외접 패턴에 있어서는, 상기 서술한 내접 패턴에서와 같이, 도 23에 나타나 있는 바와 같이, 원호 각도를 rAng로 표시하고, 원호 반경을 Ar로 표현하며, 기본선의 곡률 반경을 cr로 표시한다. 또한, 미리 설정되는 정수들로서, 각도기준값 Ab, 각도계수 Ae 및 이동기준값 Mb가 각각 소정의 값들로 설정된다.

그리고, 외접 패턴에 있어서의 원호측 블러링 개시 위치 결정 각도로서 결정되는 개방각 α는, 예컨대 각도기준값 Ab, 각도계수 Ae, 원호 반경 Ar, 및 기본선의 곡률 반경 cr을 사용하여, 실험적으로 결정되는 하기 수학식 (18)로 표현된다.

또한, 기본선측 블러링 개시 위치 결정 각도로서의 개방각 β는, 예컨대 하기 수학식 (19)에 나타나 있는 바와 같이, 각도기준값 Ab와 같게 되도록 실험적으로 결정된다.

또한, 상기 외접 패턴에 있어서의 오프셋량 γ는, 상기 수학식 (17)에 따라 결정되는 내접 패턴에 있어서의 오프셋량 γ를 결정하는 경우에서와 같이, 예컨대 상기 수학식 (18)에 따라 결정되는 개방각 α, 상기 수학식 (19)에 따라 결정되는 개방각 β, 이동기준값 Mb, 원호 반경 Ar, 원호 각도 rAng, 및 기본선의 곡률 반경 cr을 사용하여, 실험적으로 결정되는 하기 수학식 (20)으로 표현된다.

상기 수학식 (20)으로부터도 분명하게 나타나 있는 바와 같이, 외접 패턴에 있어서도, 상기 오프셋량 γ는 곡률 반경 단차에 의거하여 결정된다.

따라서, 상기 수학식 (18), (19)에 의거하여 개방각 α 및 개방각 β가 결정됨으로써, 도 22에 나타나 있는 바와 같이, 외접원(원호) 상의 블러링 종점(원호측 블러링 개시 위치)과 기본선 1 상의 블러링 개시점(기본선측 블러링 개시 위치)이 설정될 수 있게 된다. 또한, 상기 수학식 (20)에 의거하여 오프셋량 γ가 결정됨으로써, 도 22에 나타나 있는 바와 같이, 기본선 1이 곡률 반경의 방향 바깥쪽으로 오프셋량 γ 만큼 오프셋되게 된다. 즉, 기본선과 외접원(원호)은, 오프셋량 γ 만큼 서로 이격되는 기하학적인 관계를 가진다.

일단 외접원(원호) 상의 블러링 종점과 상기 기본선 1 상의 블러링 개시점이 결정되면, 이들 점들을 연결하는 접속선이 생성된다. 이 경우, 외접 패턴에 있어서도, 상기 접속선은 곡률 미분 연속(소위, G3 연속)을 충족시키는 곡선으로서 생성된다. 그리고, 최종 단계에서는, 기본선 1 및 기본선 2에 대하여 각각 설정되는 외접원(원호) 상의 2개의 블러링 종점들 간의 원호 구간, 및 기본선 1 및 기본선 2에 대하여 각각 생성되는 접속선들을 포함하여 이루어지는 필릿 접합선이 디자인 필릿팅 처리에서 형성된다.

상기 서술한 바와 같이 기본선들과 접합선이 형성되는 경우, 필요에 따라, 상기 원선(즉, 3D 단면선)으로부터의 오차 또는 편차가 체크되고, 오차가 큰 경우에는, 상기 서술한 원호 검출 단계 및 후속 단계들이 반복 실시될 수 있다. 이러한 방식으로, 디자이너 등이 그린 스케치를 적절하게 반영하고, 기본선 및 접합선으로 이루어지는 최종적인 3D 단면선 세그먼트가 형성될 수 있다.

상술된 바와 같이 최종적인 3D 단면선 세그먼트들이 형성된다면, 상기 서술한 바와 같이 선택된 각각의 캐릭터선에 대응하는 3D 단면선 세그먼트가 결정되고, 이렇게 결정된 3D 단면선 세그먼트를 사용하여, 상기 캐릭터선을 나타내는 공간 곡선이 형성된다. 보다 구체적으로는, 상기 캐릭터선에 대응하는 3D 단면선 세그먼트가, SL 단면에 있는 경우에는, SW 단면의 방향으로 회전, 평행-이동, 또는 확대나 축소되고, SW 단면에 있는 경우에는, SL 단면의 방향으로 회전, 평행-이동, 또는 확대나 축소됨으로써, 스윕면(가상면)을 형성하게 되고, 상기 대응하는 캐릭터선이 상기 스윕면 상에서 시점 방향으로 투영되어, 공간 곡선 형태의 캐릭터선이 형성되게 된다. 이 경우, 상기 생성되는 공간 곡선(즉, 캐릭터선)은 평면 곡선으로서 형성되는 것이 바람직하기 때문에, 소정의 3개의 점들이 스윕면 상에 설정되어, 상기 공간 곡선이 평면 곡선으로 변환되는 것이 바람직하다.

그리고, 일단 캐릭터선들이 상기 방식으로 공간 곡선들로서 형성되면, 적어도 하나의 공간 곡선이 가이드선(guide line)으로서 사용되고, 상기 가이드선(들)의 방향으로, 도 24에 나타나 있는 바와 같이, 최종적인 3D 단면선 세그먼트들을 사용하는 복합면들이 일괄해서 형성되어, 각각의 영역을 형성하게 된다. 각각의 영역들의 복합면들이 일괄 형성되는 경우에는, 상기 서술한 바와 같이 얻어진 3D 좌표계에서 표현된 각각의 곡선 데이터가 사용되고, 미리 설정된 구속 조건(예를 들면, 상기 형성된 기본면들에 대한 연속성 조건(G0, G1, G2, G3), 접속 각도에 관한 구속, 통과 위치에 관한 구속, 필릿 접합면들에 대한 반경 및 연속성 조건(G1, G2, G3), 점진적인 변화들의 유무 등)들을 충족시키는, 3차원 물체의 각각의 영역들의 복합면들이 기존의 CAD 기능을 활용하여 일괄 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예로서 3차원 형상 데이터의 작성 방법에 있어서는, 자동으로 일괄 형성된 각각의 영역들의 복합면들의 형상들이 수정된다. 각각의 복합면의 형상 수정은, 예를 들면 투시도에서는 양호하게 보이지만, 3면도(three-view drawing)에서는 왜곡되거나 부자연스럽게 보이는 형상을 수정하는 작업이다. 상기 복합면들의 형상들은, 예컨대 2D 단면선 또는 단면선들의 형상을 수정하거나, 투시도의 방향을 결정하는 성분(좌표값, 접선값, 곡률 성분)들을 수정하거나, 기타 투영도들의 변화없이 각각의 투영에서의 입체의 기울기를 수정하거나, 차량의 대칭성을 이용하여 형상을 수정하거나, 또는 또다른 시점에서 그려진 스케치 화상이 보이는 방법에 의거하여 형상을 수정하는 등으로 수정될 수도 있다. 차량의 대칭성을 이용하여 복합면들의 형상들이 수정되는 경우, 또는 또다른 시점에서 그려진 스케치 화상이 보이는 방법 등에 의거하여 복합면들의 형상들이 수정되는 경우에는, 예컨대 캐릭터선이 투영되는 스윕면의 평면 라운드량(plane round amount)을 변경함으로써, 상기 형성된 각각의 영역들의 복합면들의 형상들이 적절하게 수정될 수 있다.

후속해서, 도 1의 상술된 단계 S150에서 형성된 소정의 영역들은, 상술한 디자인 필릿팅 처리를 사용하여, 형성된 필릿 접합면들에 의해 접합된다(단계 S160). 즉, 상기 접합 처리에 있어서, 형성된 소정의 영역들의 복합면들 중, 예를 들면 인접하는 2개의 복합면들을 형성하는 각각의 기본선 세트 간에, 도 25에 나타나 있는 바와 같이, 상술된 디자인 필릿팅 처리에 의해 필릿 접합선이 생성되고, 도 25에 나타나 있는 바와 같이, 이렇게 생성된 필릿 접합선들로부터 형성된 필릿 접합면들을 사용하여, 상기 복합면들이 서로 접합된다. 이러한 방식으로, 디자이너 등의 의도나 이미지를 반영하면서, 소정의 영역들이 서로 접합될 수 있다. 3차원 물체의 각각의 영역들의 복합면들은, 필릿 접합선들의 데이터를 사용하여, 미리 설정된 구속 조건(예를 들면, 복합면들에 있어서의 기본면에 대한 연속성 조건(G0, G1, G2, G3), 접속 각도에 관한 구속, 통과 위치에 관한 구속, 필릿 접합면들에 대한 반경 및 연속성 조건(G1, G2, G3), 점진적인 변화들의 유무 등)들을 충족시키면서, 기존의 CAD 기능을 통해 서로 접합될 수 있다.

나아가, 단계 S160에 있어서는, 기존의 CAD 기능을 사용하여, 3면 이상의 코너 필릿팅 처리가 실시된다. 그 결과, 디자이너 등이 작성한 쿼터뷰 스케치로부터, 최종적인 3차원 물체의 3차원 형상 데이터가 얻어진다.

이상의 설명으로부터 이해하는 바와 같이, 시점 위치가 결정되면, 상기 스케치에 그려진 3차원 물체 상의 특징점 및 특징축들이 차량 스펙 박스 상의 소정의 점 및 소정의 축들과 대응되고(즉, 점과 점, 점과 축 및 축과 축을 대응시키기 위한 일반해가 얻어짐); 그러므로 최적의 시점 위치(바꿔 말하면, 스케치 화상에 그려진 3차원 물체, 스케치의 화상의 시점, 및 차량 스펙 박스 가운데, 3차원 공간에서의 상대적인 위치 관계들)가 극히 신속하면서도 확실하게 결정될 수 있다. 또한, 상기 결정된 시점 위치(위치 관계들)에 의거하여, 상기 스케치의 화상에 그려진 3차원 물체의 소정의 영역들에 있어서의 3D 단면선들이 결정됨으로써, 소정의 영역들의 복합면들이 일괄 생성될 수 있고, 소정의 영역들 중 인접한 것들의 복합면들이 연속적으로 그리고 매끄럽게 서로 접합될 수 있게 된다. 따라서, 매우 높은 효율의 간략화된 작업들을 통하여, 간략화를 보장하는 심미성이 높은 대단히 고품질의 곡면들을 형성하기 위한 3차원 형상 데이터를 작성할 수 있게 된다.

디자이너 등이 스케치에 그린 3차원 물체(2차원)이 적절하게 3차원 형상 데이터에 반영되기 때문에, 상기 스케치에 있어서 디자이너 등에 의해 정확하게 의도되거나 이미징된 3차원 형상 데이터가 작성될 수 있다. 따라서, 상기 작성된 3차원 형상 데이터를 그대로, 예를 들면 워킹 또는 몰딩 데이터(NC 가공 데이터)로서 사용하여, 디자인된 입체(또는 3차원)물이 신속하게 제조될 수 있어, 제품 개발 프로세스가 현저하게 단축될 수 있게 된다.

본 발명의 3차원 형상 데이터의 작성 방법의 일 실시예에 있어서는, 2차원 물체의 이미지를 유지하면서도, 컴퓨터 그래픽(CG)에 의해 작성된 인공의 2차원 물체를 3차원 형태로 변환할 수 있게 된다. 그러므로, 사진 배경과 함께 인공의 2차원 물체가 자연스럽게 합성될 수 있어, 합성 사진을 만들 수 있게 된다.

본 발명의 3차원 형상 데이터의 작성 방법의 일 실시예에 있어서는, 스케치에 그려진 2차원의 화상이 극히 용이하면서도 정확하게 3차원 형태로 변환될 수 있으므로, 예를 들면 애니메이션 캐릭터도 용이하게 3차원 형태로 변환될 수 있다.

예시된 실시예의 3차원 형상 데이터 작성 방법에 있어서, 본 발명은 디자이너 등이 그리는 스케치에 적용되고, 상기 스케치 상에서의 2차원 이미지를 3차원 형태로 변환하는 방식을 설명하였다. 하지만, 예컨대 애니메이션 이미지(2D)를 3D 이미지로 변환하고, 상기 3D 이미지에 대해 원하는 방향으로의 모션을 제공하며, 상기 3D 이미지를 2D 형태로 변환하는 처리를 통하여, 2D 애니메이션 캐릭터의 작성을 용이하게 할 수도 있다. 이렇게 작성된 애니메이션 캐릭터는, 자동차 및 기타의 차량이나 탈것, 생명체, 기계 등으로부터 선택될 수도 있다.

본 발명에 따른 3차원 형상 데이터의 작성 방법은, 예를 들면 자동차 제조업체, 가전 제조업체, 및 기타 제조업체들의 디자이너들이 그린 스케치들로부터 3차원 물체들을 형성하는 작업, CF 제작, TV 제작, 및 영화 제작 업계들에 있어서의 스케치들로부터 3차원 물체들을 형성하는 작업, 및 애니메이션 제작 업계에 있어서의 스케치들로부터 3차원 물체들을 형성하는 작업에 적용될 수도 있다.

Claims

스케치 화상에 그려진 3차원 물체의 3차원 형상 데이터를 작성하기 위한 3차원 형상 데이터의 작성 방법으로서,
3차원 공간에 있어서, 상기 3차원 물체 상의 소정의 축들과 소정의 점들을 정의하는데 사용되는 스펙 박스를 형성하기 위하여 필요한, 상기 3차원 물체의 각부의 치수 및 상기 3차원 물체를 구성하는 부품의 배치 위치들을 포함하는, 상기 스케치 화상에 그려진 상기 3차원 물체의 명세(specification)들을 입력하는 단계(S100);
상기 스케치 화상을 화상 데이터로서 판독하는 단계(S110);
2차원 좌표계 상의 좌표값들을 이용하여, 판독된 상기 화상 데이터에 포함된 선들을 표현하는 데이터를 생성하는 단계(S120, S130);
상기 스케치 화상에 그려진 상기 3차원 물체의 형상을 특징화하는 특징축 및 특징점을 선택하는 단계(S140);
선택된 상기 특징축 및 선택된 상기 특징점을 상기 명세들로부터 형성된 스펙 박스에 있어서의 소정의 축 및 소정의 점과 각각 대응시켜 얻어지는 조합들로부터 선택되는, 미리 설정된 구속 조건을 충족시키는 조합을 계산하는 단계(S140);
계산된 상기 조합을 이용하여, 상기 스케치 화상에 그려진 3차원 물체, 상기 스케치 화상의 시점, 및 상기 스펙 박스 가운데, 상기 3차원 공간에서의 위치 관계들을 결정하는 단계(S140);
결정된 상기 위치 관계들에 의거하여, 상기 스케치 화상에 그려진 상기 3차원 물체의 소정의 영역에 있어서의 단면선을, 상기 3차원 공간에 맵핑하여 상기 3차원 공간에서의 단면선을 형성하고, 상기 3차원 공간에서의 상기 단면선을 사용하여, 상기 3차원 공간에 있어서의 공간 곡선으로서, 상기 스케치 화상에 포함되어 데이터로 형성된 소정의 영역에 있어서의 특정선을 형성하며, 상기 3차원 공간에서의 소정의 영역의 복합면을 형성하는 단계(S150); 및
상기 소정의 영역의 형성된 복합면과 또다른 소정의 영역의 형성된 복합면 사이에 필릿 접합면을 형성하고, 상기 소정의 영역의 형성된 복합면과 상기 또다른 소정의 영역의 형성된 복합면을 연속적으로 접합하는 단계(S160)를 포함하여 이루어지는 3차원 형상 데이터의 작성 방법.
제1항에 있어서,
상기 특정선은 상기 3차원 물체의 외형선들로부터 선택된 캐릭터선인 3차원 형상 데이터의 작성 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 미리 설정된 구속 조건은, 상기 스케치 화상 상의 소정의 점을 표현하는 스케치 점 좌표들이 3차원 좌표계 상의 대응하는 점의 좌표들과 일치하는 구속 조건, 상기 스케치 점 좌표들이 상기 3차원 좌표계 상의 대응하는 점의 좌표들로부터 얻어진 좌표들과 일치하는 구속 조건, 상기 시점 및 상기 스케치 화상 상의 소정의 축으로 형성된 평면과 상기 3차원 공간에서의 소정의 축이 서로 평행한 구속 조건, 및 2차원 스크린이 이미징되는 경우, 상기 시점에 연결되는 상기 스케치 화상 상의 소정의 점이 상기 스크린 상으로 투영되는 한편, 상기 시점에 연결되는 상기 3차원 공간에서의 소정의 축이 상기 스크린 상으로 투영되고, 투영된 상기 소정의 점과 투영된 상기 소정의 축 사이의 거리가 최소화되는 구속 조건 중 적어도 하나로부터 선택되는 3차원 형상 데이터의 작성 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 스케치 화상에 그려진 3차원 물체, 상기 스케치 화상의 시점, 및 상기 스펙 박스 가운데, 상기 미리 설정된 구속 조건을 충족시키는 조합을 이용하여 결정되는, 상기 3차원 공간에서의 위치 관계들은, 오차들이 커지는 순서대로 목록화되어, 사용자에게 제시되는 3차원 형상 데이터의 작성 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 스케치 화상에 그려진 상기 3차원 물체의 소정의 영역에서의 단면선은 상기 3차원 공간에 형성되고;
형성된 상기 단면선으로부터 원호 부분을 제외한 기본선이 생성되며;
생성된 상기 기본선은, 상기 기본선과 소정의 기하학적 관계를 갖는 원호 및 곡률 가변의 접속선을 포함하여 이루어지는 필릿 접합선에 접합되고;
상기 공간 곡선은 접합된 상기 기본선과 필릿 접합선을 이용하여 형성되며;
상기 소정의 영역의 복합면은, 형성된 상기 공간 곡선, 상기 기본선 및 상기 필릿 접합선을 이용하여, 상기 3차원 공간에 형성되는 3차원 형상 데이터의 작성 방법.
제5항에 있어서,
형성된 상기 복합면의 형상은, 형성된 상기 공간 곡선의 왜곡을 교정하고, 상기 스케치 화상에 그려진 상기 3차원 물체의 대칭성, 및 또다른 시점으로부터 볼 때 상기 스케치 화상에 그려진 3차원 물체 중 적어도 하나에 의거하여 형성된 상기 공간 곡선의 형상을 수정함으로써, 수정되는 3차원 형상 데이터의 작성 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 필릿 접합면은, 상기 소정의 영역에 있어서의 형성된 상기 복합면의 기본선 및 상기 또다른 소정의 영역에 있어서의 형성된 상기 복합면의 기본선과 소정의 기하학적 관계를 갖는, 원호 및 곡률 가변의 접속선을 포함하여 이루어지는 필릿 접합선을 이용하여 형성되는 3차원 형상 데이터의 작성 방법.
제1항 또는 제2항에 따른 3차원 형상 데이터의 작성 방법을 수행하기 위한 컴퓨터-실행가능 명령어들을 기억하는 컴퓨터-판독가능 기억 매체.
스케치 화상에 그려진 3차원 물체의 3차원 형상 데이터를 작성하는 3차원 형상 데이터의 작성 장치로서,
3차원 공간에 있어서, 상기 3차원 물체 상의 소정의 축 및 소정의 점들을 정의하는데 사용되는 스펙 박스를 형성하기 위하여 필요한, 상기 3차원 물체의 각부의 치수 및 상기 3차원 물체를 구성하는 부품의 배치 위치들을 포함하는, 상기 스케치 화상에 사용자에 의해 그려진 상기 3차원 물체의 명세들을 접수하기 위한 입력 접수 수단(201);
상기 스케치 화상을 화상 데이터로서 판독하기 위한 판독 수단(202);
2차원 좌표계 상의 좌표값들을 이용하여, 판독된 상기 화상 데이터에 포함된 선들을 표현하는 데이터를 생성하기 위한 데이터 생성 수단(205);
상기 스케치 화상에 그려진 상기 3차원 물체의 형상을 특징화하는 특징축 및 특징점을 선택하기 위한 선택 수단(209);
선택된 상기 특징축 및 선택된 상기 특징점을 입력된 상기 명세들로부터 형성된 상기 스펙 박스에서의 상기 소정의 축 및 상기 소정의 점과 대응시켜 얻어지는 조합들로부터 선택되는 미리 설정된 구속 조건을 충족시키는 조합을 계산하기 위한, 그리고 계산된 상기 조합을 사용하여, 상기 스케치 화상에 그려진 3차원 물체, 상기 스케치 화상의 시점, 및 상기 스펙 박스 가운데, 상기 3차원 공간에서의 위치 관계들을 결정하기 위한 결정 수단(206);
결정된 상기 위치 관계에 의거하여, 상기 스케치 화상에 그려진 상기 3차원 물체의 소정의 영역에서의 단면선을, 상기 3차원 공간에 맵핑하여 상기 3차원 공간에 있어서의 단면선을 형성하고, 상기 3차원 공간에 있어서의 상기 단면선을 사용하여, 상기 3차원 공간에 있어서의 공간 곡선으로서, 상기 스케치 화상에 포함되어 데이터로 형성된 상기 소정의 영역에서의 특정선을 형성하며, 상기 3차원 공간에 상기 소정의 영역의 복합면을 형성하기 위한 형성 수단(207); 및
상기 소정의 영역의 형성된 상기 복합면과, 또다른 소정의 영역의 형성된 복합면 사이에 필릿 접합면을 형성하기 위한, 그리고 상기 소정의 영역의 형성된 상기 복합면 및 상기 또다른 소정의 영역의 형성된 상기 복합면을 연속적으로 접합시키기 위한 면 접합 수단(208)을 포함하여 이루어지는 3차원 형상 데이터의 작성 장치.
제9항에 있어서,
상기 특정선은 상기 3차원 물체의 외형선들로부터 선택된 캐릭터선인 3차원 형상 데이터의 작성 장치.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 미리 설정된 구속 조건은, 상기 스케치 화상 상의 소정의 점을 표현하는 스케치 점 좌표들이 3차원 좌표계 상의 대응하는 점의 좌표들과 일치하는 구속 조건, 상기 스케치 점 좌표들이 상기 3차원 좌표계 상의 대응하는 점의 좌표들로부터 얻어진 좌표들과 일치하는 구속 조건, 상기 시점 및 상기 스케치 화상 상의 소정의 축으로 형성된 평면과 상기 3차원 공간에서의 소정의 축이 서로 평행한 구속 조건, 및 2차원 스크린이 이미징되는 경우, 상기 시점에 연결되는 상기 스케치 화상 상의 소정의 점이 상기 스크린 상으로 투영되는 한편, 상기 시점에 연결되는 상기 3차원 공간에서의 소정의 축이 상기 스크린 상으로 투영되고, 투영된 상기 소정의 점과 투영된 상기 소정의 축 사이의 거리가 최소화되는 구속 조건 중 적어도 하나로부터 선택되는 3차원 형상 데이터의 작성 장치.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 결정 수단(206)은, 상기 스케치 화상에 그려진 3차원 물체, 상기 스케치 화상의 시점, 및 상기 스펙 박스 가운데, 상기 미리 설정된 구속 조건을 충족시키는 조합을 이용하여 결정되는, 상기 3차원 공간에서의 위치 관계들은, 오차들이 커지는 순서대로 목록화하기 위한, 그리고 상기 위치 관계들을 사용자에게 제시하기 위한 제시 수단을 포함하여 이루어지는 3차원 형상 데이터의 작성 장치.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 형성 수단(207)은, 상기 스케치 화상에 그려진 상기 3차원 물체의 소정의 영역에서의 단면선을 상기 3차원 공간에 형성하기 위한 단면선 형성 수단(210), 형성된 상기 단면선으로부터 원호 부분을 제외한 기본선을 생성하기 위한 기본선 생성 수단(211), 상기 기본선과 소정의 기하학적 관계를 갖는 원호 및 곡률 가변의 접속선을 포함하여 이루어지는 필릿 접합선에 생성된 상기 기본선을 접합시키기 위한 기본선 접합 수단(212), 접합된 상기 기본선과 필릿 접합선을 이용하여 상기 공간 곡선을 형성하기 위한 공간 곡선 형성 수단(213), 및 형성된 상기 공간 곡선, 상기 기본선 및 상기 필릿 접합선을 이용하여, 상기 소정의 영역의 복합면을 상기 3차원 공간에 형성하기 위한 복합면 형성 수단(214)을 포함하여 이루어지는 3차원 형상 데이터의 작성 장치.
제13항에 있어서,
상기 형성 수단(207)은, 상기 공간 곡선 형성 수단(213)에 의해 형성된 상기 형성된 공간 곡선의 왜곡을 교정하고, 상기 스케치 화상에 그려진 상기 3차원 물체의 대칭성, 및 또다른 시점으로부터 볼 때 상기 스케치 화상에 그려진 상기 3차원 물체 중 적어도 하나에 의거하여 형성된 상기 공간 곡선의 형상을 수정함으로써, 상기 복합면 형성 수단(214)에 의해 형성된 복합면의 형상을 수정하기 위한 형상 수정 수단(215)을 포함하여 이루어지는 3차원 형상 데이터의 작성 장치.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 면 접합 수단(208)은, 상기 형성 수단(207)에 의해 형성된 상기 소정의 영역에 있어서의 복합면의 기본선 및 상기 또다른 소정의 영역에 있어서의 형성된 상기 복합면의 기본선과 소정의 기하학적 관계를 갖는, 원호 및 곡률 가변의 접속선을 포함하여 이루어지는 필릿 접합선을 이용하여, 상기 필릿 접합면을 형성하기 위한 접합면 형성 수단(216)을 포함하여 이루어지는 3차원 형상 데이터의 작성 장치.