KR20080069714A - 3차원 형상 데이터 생성방법, 3차원 형상 데이터 생성장치및 3차원 형상 데이터 생성 프로그램 - Google Patents

3차원 형상 데이터 생성방법, 3차원 형상 데이터 생성장치및 3차원 형상 데이터 생성 프로그램 Download PDF

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KR20080069714A
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도요다 지도샤 가부시끼가이샤
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Abstract

관찰점 방향 및 3차원 공간으로의 스케치된 이미지의 배치 위치는 각도법 또는 3점법을 이용하여 결정되고(S140, S150), 상기 스케치된 이미지로 그려진 차량의 도어단면선과 중앙단면선의 단면선들이 결정되어(S160), 상기 획득한 단면선과 중앙단면선을 토대로, 3차원 공간에서의 차량의 공간 곡면이 결정되고(S170), 왜곡이 보정되며(S180), 곡면이 생성된다(S190).

Description

3차원 형상 데이터 생성방법, 3차원 형상 데이터 생성장치 및 3차원 형상 데이터 생성 프로그램{METHOD FOR GENERATING THREE-DIMENSIONAL SHAPE DATA, APPARATUS FOR GENERATING THREE-DIMENSIONAL SHAPE DATA, AND THREE-DIMENSIONAL SHAPE DATA GENERATING PROGRAM}
본 발명은 디자이너 등이 제작한 3차원 객체의 스케치로부터 3차원 객체의 3차원 형상 데이터 생성방법, 3차원 형상 데이터 생성장치 및 3차원 형상 데이터 생성 프로그램에 관한 것이다.
디자이너 등이 손으로 그린 스케치로부터 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 여러 방법들이 개시되어 있다. 예를 들어, 일본특허출원공보 제JP-A-6-149943호에는, 객체를 사전설정된 평면으로 절단하여 단면선들이 그려지는 3차원 객체의 사시도(스케치)로부터 3차원 형상 데이터를 생성하고, 상기 사시도에 대하여 평탄면 상의 소실점(vanishing points)으로부터 직교좌표계의 3차원 공간에서 평탄면을 나타내는 평탄면 방정식을 결정한 다음, 상기 단면선을 상기 평탄면 방정식으로 표현된 평탄면 상으로 투영시키기 위한 방법이 개시되어 있다.
나아가, 일본특허출원공보 제JP-A-2004-206262호에는, 손으로 그린 복수의 스케치들로 형성된 사시도를 판독하여 3차원 데이터를 생성하고, 데이터 처리를 수 행하기 위한 방법이 개시되어 있다.
이들 예시에서는, 디자이너 등이 그린 스케치가 수학적으로 부정확한 원근법을 가지더라도, 상기 원근법이 정확하다는 가정 하에 3개의 소실점들이 결정되어, 관찰점 위치와 3차원 공간이 정의된다. 따라서, 이러한 방식으로 정의된 3차원 공간을 이용하면, (1) 복수의 상이한 관찰선 방향(시각)으로부터의 스케치들로부터 삼각측량을 이용하여 고형체(solid body)를 합성하는 방법, (2) 원근법에 유사한 3차원 형상 데이터를 탐색하여 고형체를 생성하고, 신경망 등을 이용하여 유사한 3차원 형상 데이터를 변형시켜 상기 원근법을 조정하는 방법 및 (3) CAD(computer-aided design)법을 이용하여 작성된 싱글뷰(single view)를 가지고 원근선들을 합성하는 방법이 있다. 예컨대, 일본특허출원공보 제JP-A-6-149943호, 일본특허출원공보 제JP-A-2004-206262호 및 일본특허출원공보 제JP-A-6-301751호와 일본특허출원공보 제JP-A-10-269380호에도 기술되어 있다.
디자이너 등이 작성한 스케치는 정확한 직교좌표계에 따라 그려지지 않는다. 이러한 이유로, 스케치의 좌표계는 전반적으로 디자이너 등의 이미지에 따라 왜곡되곤 한다. 그러므로, 상술된 바와 같이, 3차원 형상 데이터가 직교좌표계에서 3차원 공간에 생성된다면, 디자이너 등의 의도가 3차원 형상 데이터에 반영되지 못하는 경우들이 있다.
즉, 상술된 관련 기술에서는, 디자이너가 작성한 스케치가 수학적으로 부정확한 원근법을 가진다. 하지만, 관련 기술에 있어서는, 스케치가 정확한 원근법을 갖는 표현이라는 가정 하에, 상기 스케치가 3차원 공간에서 보여지는 경우에 대해 최적의 원근법으로 스케치하여 3차원 형상 데이터가 생성된다. 하지만, 상기 스케치는 정확한 원근법으로 표현되지 못한다. 이러한 이유로, 상술된 관련 기술에서는, 스케치로 표현되는 디자이너의 이미지와 컨셉을 반영하지 못한다는 3차원 형상 데이터의 문제점이 발생하게 된다.
상술된 관련 기술에서는, 좌표계의 정의에 관하여 3소실점법이 이용되지만, 스케치에는 소실점이 없기 때문에, 3소실점법이 이용된다면, 스케치와 3차원 형상 데이터간에 큰 오차가 발생한다. 이러한 이유로, 단일 스케치로부터 3차원 형상 데이터를 얻을 수 없게 되는 문제점이 있다.
또한, 스케치의 선들로 표현된 구조는 입체(solid) 구성의 개념이 없기 때문에, 스케치로 본 고형체가 3차원 형상 데이터로 형성될 수 없는 경우의 문제점이 있다. 또한, 스케치로부터 3차원 형상 데이터를 생성하는 방법의 작업 흐름은 디자인 작업과 구분되기 때문에, 스케치된 디자인의 평가가 진행됨에 따라 3차원 형상 데이터를 보정 및 변형할 수 없다는 문제점도 있다.
본 발명은 디자이너의 의도와 이미지를 반영하는 3차원 형상 데이터를 생성할 수 있는 3차원 형상 데이터 생성방법, 3차원 형상 데이터 생성장치 및 3차원 형상 데이터 생성 프로그램을 제공한다.
본 발명의 제1실시형태는 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 스케치된 이미지의 명세(specification)를 입력하는 단계; 상기 스케치된 이미지를 이미지 데이터로 판독하는 단계; 상기 판독된 이미지에 포함된 선들로부터 2차원 좌표의 데이터를 생성하는 단계; 상기 스케치된 이미지에 설정된 사전설정된 값과 컴퓨터에 정의된 3차원 공간에서의 사전설정된 값을 상호 연관시키고, 상기 스케치된 이미지의 3차원 공간 내의 배치 위치와 상기 이미지에 대한 관찰점 위치를 결정하여, 상기 입력된 명세를 충족시키는 단계; 상기 배치 위치와 상기 관찰점 위치를 토대로, 상기 스케치된 이미지의 단면선을 상기 3차원 공간으로 매핑시켜, 상기 3차원 공간에 단면 외형선(cross-sectional outer contour line)을 생성하는 단계; 상기 3차원 공간의 단면 외형선을 이용하여, 데이터가 생성되는 상기 스케치된 이미지에 포함된 선을 상기 3차원 공간에서의 공간 곡선으로 생성하는 단계; 상기 생성된 공간 곡선의 왜곡을 보정하는 단계; 및 상기 생성된 공간 곡선을 토대로 곡면을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제1실시형태에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법에 있어서, 상기 결정하는 단계는 상기 스케치된 이미지와 상기 3차원 공간 각각에 설정된 좌표축이 상호 연관되는 각도법(angle method), 또는 상기 스케치된 이미지와 상기 3차원 공간 각각에 설정된 세 점이 상호 연관되는 3점법(three-point method) 가운데 한 가지 방법에 의해 실시될 수도 있다.
본 발명의 제1실시형태에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법에 있어서, 공간 곡선을 생성하는 것은 단면 외형선을 이동시켜 가상면을 생성하고, 상기 스케치된 이미지에 포함된 선을 관찰점 방향으로부터 가상면 상으로 투영하는 것을 포함한다.
본 발명의 제2실시형태는 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 스케치된 이미지의 명세를 입력하는 입력유닛; 상기 스케치된 이미지를 이미지 데이터로 판독하는 판독유닛; 상기 판독된 이미지에 포함된 선들로부터 2차원 좌표의 데이터를 생성하는 데이터생성유닛; 상기 입력된 명세를 충족시키기 위하여, 상기 스케치된 이미지에 설정된 사전설정된 값과 컴퓨터에 정의된 3차원 공간에서의 사전설정된 값을 상호 연관시키고, 상기 스케치된 이미지의 3차원 공간 내의 배치 위치와 상기 이미지에 대한 관찰점 위치를 결정하는 결정유닛; 상기 배치 위치와 상기 관찰점 위치를 토대로, 상기 스케치된 이미지의 단면선을 상기 3차원 공간으로 매핑시켜, 상기 3차원 공간에 단면 외형선을 생성하는 단면생성유닛; 상기 3차원 공간의 단면 외형선을 이용하여, 데이터가 생성되는 상기 스케치된 이미지에 포함된 선을 상기 3차원 공간에서의 공간 곡선으로 생성하는 공간곡선생성유닛; 상기 생성된 공간 곡선의 왜곡을 보정하는 왜곡보정유닛; 및 상기 생성된 공간 곡선을 토대로 곡면을 생성하는 곡면생성유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2실시형태에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 장치에 있어서, 상기 결정유닛은 상기 스케치된 이미지와 상기 3차원 공간 각각이 상호 연관되는 각도법 및 상기 스케치된 이미지와 상기 3차원 공간 각각에 설정된 세 점이 상호 연관되는 3점법 가운데 한 가지 방법을 이용하여 결정하는 처리를 실행한다.
본 발명의 제2실시형태에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 장치에 있어서, 상기 공간곡선생성유닛은 상기 단면 외형선을 이동시켜 가상면을 생성하는 가상면생성유닛 및 상기 스케치된 이미지에 포함된 선을 상기 관찰점 방향으로부터 상기 가상면 상으로 투영시켜 공간 곡선을 생성하는 투영장치(projector)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제3실시형태는 컴퓨터에 의해 실행되는 3차원 형상 데이터 생성 프로그램에 관한 것이다. 상기 프로그램은 스케치된 이미지의 명세를 입력하는 입력함수; 상기 스케치된 이미지를 이미지 데이터로 판독하는 판독함수; 상기 판독된 이미지에 포함된 선들로부터 2차원 좌표의 데이터를 생성하는 데이터생성함수; 상기 스케치된 이미지에 설정된 사전설정된 값과 컴퓨터에 정의된 3차원 공간에서의 사전설정된 값을 상호 연관시키고, 상기 스케치된 이미지의 3차원 공간 내의 배치 위치와 상기 이미지에 대한 관찰점 위치를 결정하여, 상기 입력된 명세를 충족시키는 결정함수; 상기 배치 위치와 상기 관찰점 위치를 토대로, 상기 스케치된 이미지의 단면선을 상기 3차원 공간으로 매핑시켜, 상기 3차원 공간에 단면 외형선을 생성하는 단면생성함수; 상기 3차원 공간의 단면 외형선을 이용하여, 데이터가 생성되는 상기 스케치된 이미지에 포함된 선을 상기 3차원 공간에서의 공간 곡선으로 생성하는 공간곡선생성함수; 상기 생성된 공간 곡선의 왜곡을 보정하는 왜곡보정함수; 및 상기 생성된 공간 곡선을 토대로 곡면을 생성하는 곡면생성함수를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제3실시형태에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 프로그램에 있어서, 상기 결정함수는 상기 스케치된 이미지와 상기 3차원 공간 각각에 설정된 좌표축이 상호 연관되는 각도법, 및 상기 스케치된 이미지와 상기 3차원 공간 각각에 설정된 세 점이 상호 연관되는 3점법 가운데 한 가지 방법을 이용하여 구현될 수도 있다.
본 발명의 제3실시형태에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 프로그램에 있어서, 상기 공간곡선생성함수는 상기 단면 외형선을 이동시켜 가상면을 생성하기 위한 가상면생성함수, 및 상기 스케치된 이미지에 포함된 선을 상기 관찰점 방향으로부터 상기 가상면 상으로 투영시켜 공간 곡선을 생성하기 위한 투영함수를 포함한다.
본 발명의 상술된 실시형태들에 따르면, 복수의 스케치된 이미지들 보다는 오히려 단 하나의 스케치된 이미지로부터 3차원 형상을 형성하기 위해 필요한 3차원 형상 데이터를 얻는 것이 가능하다.
또한, 상술된 실시형태들에 따르면, 3차원 형상 데이터는 스케치된 이미지의 단면선들을 이용하여 얻어지기 때문에, 상기 스케치의 이미지가 3차원 형상 데이터에 반영되고, 디자이너 등의 의도와 이미지에 따라 3차원 형상 데이터를 생성할 수 있게 된다.
또한, 상술된 실시형태들에 따르면, 제작될 차량의 명세가 정의되고, 이들 명세에 맞게 제작되는 스케치의 이미지가 3차원 형상 데이터로 변형되기 때문에, 상기 명세들과 생성된 3차원 형상 데이터가 정확히 일치하고, 매력적인 디자인의 구현을 가능하게 하는 명세들을 제안할 수 있게 된다.
또한, 상술된 실시형태들에 따르면, 3차원 형상 데이터가 스케치의 이미지로부터 생성될 수도 있기 때문에, 3차원 스케치의 이미지를 배경사진 이미지로 자연스럽게 합성할 수도 있게 된다. 상술된 실시형태들에 따르면, 2차원 이미지를 3차원 이미지로 변형할 수 있도 있고, 애니메이션 캐릭터를 3차원 형태로 손쉽게 변형할 수도 있다.
이러한 방식으로, 본 발명의 상술된 실시형태들에 따르면, 종래의 CAD 기술로 가능한 것보다 빠른 속도와 높은 정확성을 가지고 디자인 스케치를 3차원 형태로 변형하는 것이 가능하다. 상술된 실시형태들에 따르면, 컴퓨터 내에 정의된 3차원 공간 안에서 원근법을 탐색하는 관찰점의 정확성을 높일 수 있게 되므로, 컴퓨터그래픽으로 생성된 원근법적인 관찰점 위치와 실제 차량 이미지의 관찰점 위치를 정확하게 수립하고, 이들 이미지들을 용이하게 합성할 수 있게 된다.
본 발명의 상기 목적과 기타 목적, 특징 및 장점들은, 동일한 부호들이 동일한 요소들을 표현하는 데 이용되는 첨부 도면들을 참조하여 후술하는 실시예들의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 일 실시예의 동작 흐름도;
도 2는 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법을 구현하는 컴퓨터의 기능블럭도;
도 3은 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예에 사용된 스케치의 일 예시의 간략도;
도 4는 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예의 스케치의 이미지 안에서 2차원 좌표의 정의를 나타낸 간략도;
도 5는 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예의 2축법(two-axis method)의 동작을 나타낸 간략도;
도 6은 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예의 3축법(three-axis method)의 동작을 나타낸 간략도;
도 7은 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예의 고정 3점법(fixed three-point method)의 동작을 나타낸 간략도;
도 8은 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예의 가변 3점법(varying three-point method)의 동작을 나타낸 간략도;
도 9는 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예의 2축법의 알고리즘에서의 값들의 정의를 도시한 도면;
도 10은 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예의 2축법의 알고리즘에 사용된 변수들의 네임 테이블;
도 11은 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예의 제약 조건 테이블;
도 12는 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예의 3축법의 스케치에 정의된 한 점과 3개의 축을 도시한 간략도;
도 13은 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예의 3축법의 입력 항목과 출력 항목들을 도시한 테이블;
도 14는 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예의 3축법의 개념도;
도 15는 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예의 가변 3점법의 스케치에 정의된 3개의 점들을 도시한 개념도;
도 16은 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예의 가변 3점법의 입력 항목과 출력 항목들을 도시한 테이블;
도 17은 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예의 가변 3점법의 개념도;
도 18은 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예의 SL 단면외형선과 SW 단면외형선을 생성하는 동작의 간략도;
도 19는 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예의 공간 곡선을 생성하는 동작의 간략도; 및
도 20은 본 발명에 따른 3차원 형상 데이터를 생성하기 위한 방법의 실시예의 고형체 왜곡을 보정하는 동작의 간략도이다.
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.
Figure 112008046453699-PCT00001
상기 벡터는 정규화되기 때문에, 다음과 같은 수학식이 유도된다.
Figure 112008046453699-PCT00002
상기 수학식들로부터, 수학식 2가 유도된다.
Figure 112008046453699-PCT00003
상기 벡터 방향이 충분(significant)하다면, 다음과 같은 수학식 3이 추가된다.
Figure 112008046453699-PCT00004
도 11에 도시된 제약 조건 (b)로부터, Wtan과 유사한 Ltan이 수학식 4, 수학식 5 및 수학식 6에 의해 표현될 수 있다.
Figure 112008046453699-PCT00005
Figure 112008046453699-PCT00006
Figure 112008046453699-PCT00007
도 11에 도시된 제약 조건 (c)로부터, 다음과 같은 수학식 7이 수립된다.
Figure 112008046453699-PCT00008
도 11에 도시된 제약 조건 (d)로부터, 다음과 같은 수학식 8이 수립된다.
Figure 112008046453699-PCT00009
상기 벡터
Figure 112008046453699-PCT00010
및
Figure 112008046453699-PCT00011
로 형성된 각도는
Figure 112008046453699-PCT00012
이기 때문에,
다음과 같은 수학식이 수립된다.
Figure 112008046453699-PCT00013
상기 수학식 1 및 수학식 4로부터, 다음과 같은 수학식 9가 유도된다.
Figure 112008046453699-PCT00014
P0와 P1간의 거리가 d라는 공지된 조건 때문에, 다음과 같은 수학식이 수립된다.
Figure 112008046453699-PCT00015
수학식 7 및 수학식 8로부터, 다음과 같은 수학식 10이 유도된다.
Figure 112008046453699-PCT00016
상기에서, 다음과 같은 조건 (11)이 추가된다.
Figure 112008046453699-PCT00017
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.
Figure 112008046453699-PCT00018
Ltan 및
Figure 112008046453699-PCT00019
으로 형성된 각도가
Figure 112008046453699-PCT00020
라고 공지된 조건 때문에,
다음과 같은 수학식이 수립된다.
Figure 112008046453699-PCT00021
수학식 4, 수학식 7 및 수학식 8로부터, 다음과 같은 수학식 13을 얻는다.
Figure 112008046453699-PCT00022
Wtan 및
Figure 112008046453699-PCT00023
로 형성된 각도가
Figure 112008046453699-PCT00024
이라는 공지된 조건들로부터, 다음과 같은 수학식이 수립된다.
Figure 112008046453699-PCT00025
수학식 1, 수학식 7 및 수학식 8로부터, 다음과 같은 수학식 14를 얻는다.
Figure 112008046453699-PCT00026
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
Figure 112008046453699-PCT00027
라고 하자.
또한, 관찰점 E 및 스크린축 X로 정의된 무한 평면을 Sx라고 하고, 스크린축 X의 방향 벡터를
Figure 112008046453699-PCT00028
라고 하자.
이것이 행해지면, 무한 평면 Sx에 대한 법선 Nx의 방향 벡터, 즉
Figure 112008046453699-PCT00029
가 다음의 수학식에 의해 결정된다.
Figure 112008046453699-PCT00030
무한 평면 Sx에서는, 벡터
Figure 112008046453699-PCT00031
에 수직인 방향 벡터
Figure 112008046453699-PCT00032
가 다음과 같은 수학식에 의해 결정된다.
Figure 112008046453699-PCT00033
관찰점 E에서 볼 때, 스크린축 X와 동일한 방향을 향하도록 회전이 적절하게 행해진다. 이것이 행해지면, 3D 축 X 방향 벡터
Figure 112008046453699-PCT00034
가 다음과 같이 표현된다.
Figure 112008046453699-PCT00035
직선 방향이 중요(significant)하게 된다면,
Figure 112008046453699-PCT00036
무한 평면 Sx과 동일한 방식으로, 관찰점 E와 스크린축 Y에 의해 정의된 무한 평면 SY에 대한 법선 NY의 방향 벡터
Figure 112008046453699-PCT00037
및 관찰점 E와 스크린축 Y에 의해 정의된 무한 평면 SY에 대한 법선 NY의 방향 벡터
Figure 112008046453699-PCT00038
가 결정된다. 이것이 행해지면, 3D 축 X, Y 및 Z가 상호 직교되기 때문에, 상기 3D 축 Y의 방향 벡터
Figure 112008046453699-PCT00039
는
Figure 112008046453699-PCT00040
이고, 동일한 방식으로, 3D 축 Z의 방향 벡터
Figure 112008046453699-PCT00041
는
Figure 112008046453699-PCT00042
이다.
부가적으로,
Figure 112008046453699-PCT00043
으로부터, 다음과 같은 수학식이 수립된다.
Figure 112008046453699-PCT00044
상기에서는,
Figure 112008046453699-PCT00045
상기 3D 축 X가 벡터
Figure 112008046453699-PCT00046
와 중첩되지 않고,
Figure 112008046453699-PCT00047
라는 조건으로부터,
양 변을
Figure 112008046453699-PCT00048
로 나눈다면,
Figure 112008046453699-PCT00049
을 얻는다.
이것을 풀면, 조건
Figure 112008046453699-PCT00050
및 축 Y와 축 Z 방향의 부호로부터,
Figure 112008046453699-PCT00051
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
Figure 112008046453699-PCT00052
이고, 회전 이전의 방향 벡터가
Figure 112008046453699-PCT00053
이면,
상기 회전 행렬 R은
Figure 112008046453699-PCT00054
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
Figure 112008046453699-PCT00055
이라고 하자.
만일 3D 점 P0이
Figure 112008046453699-PCT00056
로부터 위치
Figure 112008046453699-PCT00057
에 있다면,
관찰점과 점 P0간의 거리 k 및 스케일(좌표계들간의 상대 거리)이
Figure 112008046453699-PCT00058
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.
Figure 112008046453699-PCT00059
2차원 좌표가 (u, v)이고, 3차원 좌표가 (x, y, z) 라면, 2차원 좌표와 3차원 좌표간의 대응 관계는 다음과 같이 표현되는 데, 여기서 s는 상수이다.
Figure 112008046453699-PCT00060
상기 수학식이 재배열된다면, 다음을 얻는다.
Figure 112008046453699-PCT00061
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.
Figure 112008046453699-PCT00062
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
Figure 112008046453699-PCT00063
라고 한다면, 상기 방향 벡터
Figure 112008046453699-PCT00064
를
Figure 112008046453699-PCT00065
에 직교한다고 하자.
무한 평면 S1에 대한 법선 N1의 방향 벡터를 다음과 같다고 하자.
Figure 112008046453699-PCT00066
이로부터, 직선 3D Lw1의 방향 벡터
Figure 112008046453699-PCT00067
는 다음과 같이 표현된다.
Figure 112008046453699-PCT00068
상기 3D 직선 Lw1의 방향 벡터
Figure 112008046453699-PCT00069
가 스크린 상으로 투영될 때의 방향은 상기 방향 벡터
Figure 112008046453699-PCT00070
의 시작점과 끝점의 위치에 의해 결정되기 때문에, 각도를 제한하는 것이 가능하지 않다. 따라서,
Figure 112008046453699-PCT00071
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.
Figure 112008046453699-PCT00072
이러한 조건 하에, 3D 직선 Lw2의 방향 벡터
Figure 112008046453699-PCT00073
은 무한 평면 S2 상에 있기 때문에, 다음과 같은 수학식이 수립된다.
Figure 112008046453699-PCT00074
상기 3D 직선 Lw2의 방향 벡터
Figure 112008046453699-PCT00075
가 스크린 상으로 투영될 때의 방향은 상기 방향 벡터
Figure 112008046453699-PCT00076
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
Figure 112008046453699-PCT00077
이고, 회전 이전의 방향 벡터가
Figure 112008046453699-PCT00078
이면,
상기 회전 행렬 R은
Figure 112008046453699-PCT00079
이다.
이것은 3D 점 P0에서 P2까지의 거리에 대한 3D 점 P0에서 P1까지의 거리의 비를 이용하여 변수
Figure 112008046453699-PCT00080
을 포함하기 때문에, 상기 변수
Figure 112008046453699-PCT00081
및 회전 행렬 R이 독자적으로 수립된다. 상기 3D 점 P0에서 P1까지의 방향 벡터가
Figure 112008046453699-PCT00082
이고, 상기 3D 점 P0에서 P2까지의 방향 벡터가
Figure 112008046453699-PCT00083
이며, 스크린 상의 시작점 E에서 점 P0로 지나는 방향 벡터가
Figure 112008046453699-PCT00084
이면, 다음과 같은 수학식이 수립된다.
Figure 112008046453699-PCT00085
하지만,
Figure 112008046453699-PCT00086
의 방향은,
Figure 112008046453699-PCT00087
이 되도록 반전(reversed)된다.
또한,
Figure 112008046453699-PCT00088
은 가능하지 않다.
3D 점 P0가
Figure 112008046453699-PCT00089
로부터
Figure 112008046453699-PCT00090
에 위치한다면,
Figure 112008046453699-PCT00091
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.

Claims (33)

  1. 3차원 형상 데이터 생성방법에 있어서,
    스케치된 이미지의 명세를 입력하는 단계;
    상기 스케치된 이미지를 이미지 데이터로 판독하는 단계;
    상기 판독된 이미지에 포함된 선들로부터 2차원 좌표의 데이터를 생성하는 단계;
    상기 스케치된 이미지에 설정된 사전설정된 값과 컴퓨터에 정의된 3차원 공간에서의 사전설정된 값을 상호 연관시키고, 상기 스케치된 이미지의 3차원 공간 내의 배치 위치와 상기 이미지에 대한 관찰점 위치를 결정하여, 상기 입력된 명세를 충족시키는 단계;
    상기 배치 위치와 상기 관찰점 위치를 토대로, 상기 스케치된 이미지의 단면선을 상기 3차원 공간으로 매핑시켜, 상기 3차원 공간에 단면 외형선을 생성하는 단계;
    상기 3차원 공간의 단면 외형선을 이용하여, 데이터가 생성되는 상기 스케치된 이미지에 포함된 선을 상기 3차원 공간에서의 공간 곡선으로 생성하는 단계;
    상기 생성된 공간 곡선의 왜곡을 보정하는 단계; 및
    상기 생성된 공간 곡선을 토대로 곡면을 생성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 데이터 생성방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상호 연관시켜 결정하는 단계는,
    상기 스케치된 이미지와 상기 3차원 공간 각각에 설정된 좌표축이 상호 연관되는 각도법; 또는
    상기 스케치된 이미지와 상기 3차원 공간 각각에 설정된 세 점이 상호 연관되는 3점법 가운데 한 가지를 이용하여 실행되는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 데이터 생성방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 각도법은 2축법 또는 3축법인 것을 특징으로 하는 3차원 형상 데이터 생성방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 3점법은 고정 3점법 또는 가변 3점법인 것을 특징으로 하는 3차원 형상 데이터 생성방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 3차원 공간에 공간 곡선을 생성하는 단계는,
    상기 단면 외형선을 이동시켜 가상면을 생성하는 단계; 및
    상기 스케치된 이미지에 포함된 선을 상기 관찰점 방향으로부터 상기 가상면 상으로 투영시켜 공간 곡선을 생성하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 데이터 생성방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스케치된 이미지는 쿼터뷰(quarter view) 스케치인 것을 특징으로 하는 3차원 형상 데이터 생성방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 2차원 좌표의 데이터를 생성하는 단계는,
    상기 판독된 이미지 데이터를 스크린 상에 디스플레이하는 단계; 및
    상기 판독된 이미지 데이터에 2차원 좌표를 정의하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 데이터 생성방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 스케치된 이미지는 단 한 장(only one sheet)인 것을 특징으로 하는 3차원 형상 데이터 생성방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 3차원 공간의 단면 외형선은, 상기 스케치된 이미지의 3차원 공간에 중심선을 포함하는 제1단면외형선 및 상기 스케치된 이미지의 3차원 공간의 상기 중 심선에 직교하는 제2단면외형선을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 데이터 생성방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 스케치된 이미지는 차량을 묘사하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 데이터 생성방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 명세는 차량의 기본 명세를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 데이터 생성방법.
  12. 3차원 형상 데이터 생성장치에 있어서,
    스케치된 이미지의 명세를 입력하는 입력유닛;
    상기 스케치된 이미지를 이미지 데이터로 판독하는 판독유닛;
    상기 판독된 이미지에 포함된 선들로부터 2차원 좌표의 데이터를 생성하는 데이터생성유닛;
    상기 입력된 명세를 충족시키기 위하여, 상기 스케치된 이미지에 설정된 사전설정된 값과 컴퓨터에 정의된 3차원 공간에서의 사전설정된 값을 상호 연관시키고, 상기 스케치된 이미지의 3차원 공간 내의 배치 위치와 상기 이미지에 대한 관찰점 위치를 결정하는 결정유닛;
    상기 배치 위치와 상기 관찰점 위치를 토대로, 상기 스케치된 이미지의 단면선을 상기 3차원 공간으로 매핑시켜, 상기 3차원 공간에 단면 외형선을 생성하는 단면생성유닛;
    상기 3차원 공간의 단면 외형선을 이용하여, 데이터가 생성되는 상기 스케치된 이미지에 포함된 선을 상기 3차원 공간에서의 공간 곡선으로 생성하는 공간곡선생성유닛;
    상기 생성된 공간 곡선의 왜곡을 보정하는 왜곡보정유닛; 및
    상기 생성된 공간 곡선을 토대로 곡면을 생성하는 곡면생성유닛을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 데이터 생성장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 결정유닛에 의해 실행되는 공정은,
    상기 스케치된 이미지와 상기 3차원 공간의 각각에 설정된 좌표축이 상호 연관되는 각도법; 또는
    상기 스케치된 이미지와 상기 3차원 공간의 각각에 설정된 세 점이 상호 연관되는 3점법 가운데 한 가지인 것을 특징으로 하는 3차원 형상 데이터 생성장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 각도법은 2축법 또는 3축법인 것을 특징으로 하는 3차원 형상 데이터 생성장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 3점법은 고정 3점법 또는 가변 3점법인 것을 특징으로 하는 3차원 형상 데이터 생성장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 공간곡선생성유닛은,
    상기 단면 외형선을 이동시켜 가상면을 생성하는 가상면생성유닛; 및
    상기 스케치된 이미지에 포함된 선을 상기 관찰점 방향으로부터 상기 가상면 상으로 투영시켜 공간 곡선을 생성하는 투영장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 데이터 생성장치.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 스케치된 이미지는 쿼터뷰 스케치인 것을 특징으로 하는 3차원 형상 데이터 생성장치.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 데이터생성유닛은,
    상기 판독된 이미지 데이터를 스크린 상에 디스플레이하는 스크린디스플레이유닛; 및
    상기 판독된 이미지 데이터에 2차원 좌표를 정의하는 2차원좌표정의유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 데이터 생성장치.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 스케치된 이미지는 단 한 장(only one sheet)인 것을 특징으로 하는 3차원 형상 데이터 생성장치.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 3차원 공간의 단면 외형선은, 상기 스케치된 이미지의 3차원 공간에 중심선을 포함하는 제1단면외형선 및 상기 스케치된 이미지의 3차원 공간의 상기 중심선에 직교하는 제2단면외형선을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 데이터 생성장치.
  21. 제12항에 있어서,
    상기 스케치된 이미지는 차량을 묘사하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 데이터 생성장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 명세는 차량의 기본 명세를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 형상 데이터 생성장치.
  23. 3차원 형상 데이터를 생성하기 위하여, 데이터처리장치 상에서 실행가능한 컴퓨터프로그램을 저장하는 컴퓨터판독가능매체에 있어서,
    상기 컴퓨터프로그램은,
    스케치된 이미지의 명세를 입력하고;
    상기 스케치된 이미지를 이미지 데이터로 판독하고;
    상기 판독된 이미지에 포함된 선들로부터 2차원 좌표의 데이터를 생성하고;
    상기 스케치된 이미지에 설정된 사전설정된 값과 컴퓨터에 정의된 3차원 공간에서의 사전설정된 값을 상호 연관시키고, 상기 스케치된 이미지의 3차원 공간 내의 배치 위치와 상기 이미지에 대한 관찰점 위치를 결정하여, 상기 입력된 명세를 충족시키고;
    상기 배치 위치와 상기 관찰점 위치를 토대로, 상기 스케치된 이미지의 단면선을 상기 3차원 공간으로 매핑시켜, 상기 3차원 공간에 단면 외형선을 생성하고;
    상기 3차원 공간의 단면 외형선을 이용하여, 데이터가 생성되는 상기 스케치된 이미지에 포함된 선을 상기 3차원 공간에서의 공간 곡선으로 생성하고;
    상기 생성된 공간 곡선의 왜곡을 보정하고; 및
    상기 생성된 공간 곡선을 토대로 곡면을 생성하기 위한 명령어들을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컴퓨터판독가능매체.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 배치 위치를 결정하기 위한 명령어는,
    상기 스케치된 이미지와 상기 3차원 공간 각각에 설정된 좌표축이 상호 연관되는 각도법; 및
    상기 스케치된 이미지와 상기 3차원 공간 각각에 설정된 세 점이 상호 연관되는 3점법 가운데 한 가지 방법에 따라 배치 위치를 결정하기 위한 명령어를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터판독가능매체.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 각도법은 2축법 또는 3축법인 것을 특징으로 하는 컴퓨터판독가능매체.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 3점법은 고정 3점법 또는 가변 3점법인 것을 특징으로 하는 컴퓨터판독가능매체.
  27. 제23항에 있어서,
    상기 공간 곡면을 생성하기 위한 명령어는,
    상기 단면 외형선을 이동시켜 가상면을 생성하고; 및
    상기 스케치된 이미지에 포함된 선을 상기 관찰점 방향으로부터 상기 가상면 상으로 투영시켜 공간 곡선을 생성하기 위한 명령어를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컴퓨터판독가능매체.
  28. 제23항에 있어서,
    상기 스케치된 이미지는 쿼터뷰 스케치인 것을 특징으로 하는 컴퓨터판독가능매체.
  29. 제23항에 있어서,
    상기 2차원 좌표의 데이터를 생성하기 위한 명령어는,
    상기 판독된 이미지 데이터를 스크린 상에 디스플레이하고; 및
    상기 판독된 이미지 데이터에 2차원 좌표를 정의하기 위한 명령어를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컴퓨터판독가능매체.
  30. 제23항에 있어서,
    상기 스케치된 이미지는 단 한 장(only one sheet)인 것을 특징으로 하는 컴퓨터판독가능매체.
  31. 제23항에 있어서,
    상기 3차원 공간의 단면 외형선은, 상기 스케치된 이미지의 3차원 공간에 중심선을 포함하는 제1단면외형선 및 상기 스케치된 이미지의 3차원 공간의 상기 중심선에 직교하는 제2단면외형선을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터판독가능매체.
  32. 제23항에 있어서,
    상기 스케치된 이미지는 차량을 묘사하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터판독가능매체.
  33. 제23항에 있어서,
    상기 명세는 차량의 기본 명세를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컴퓨터판독가능매체.
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