WO2007074912A1 - データ圧縮方法及び装置、データ復元方法及び装置ならびにプログラム - Google Patents

Abstract

解像度や精度を低下させずに、高い圧縮率で３次元データ１２０を圧縮するために、入力３次元データと、複数の物体から得られた基底３次元データ群とから、結合係数を計算し、当該結合係数を圧縮データ１３０として出力する。即ち、３次元データ１２０を対応点決定手段１０１に入力し、当該対応点決定手段１０１は、頂点の対応関係を決める基準となる参照３次元データ１１１の頂点に３次元データ１２０の頂点を対応付けた合成対象３次元データ１０３を作成する。係数計算手段１０２は、３次元データの合成に使用する基底３次元データ群１１２を結合して合成対象３次元データ１０３を合成するための結合係数を計算し、この計算した結合係数を３次元データ１２０の圧縮データ１３０として出力する。

Description

データ圧縮方法及び装置、 データ復元方法及び装置ならびにプログラム

技術分野: 明

本発明は 3次元形状データを圧縮する方法と装置に関し、 特に多数の 3次元物 体の形状またはそれと表面の色情報を、 全体書として少ないデータ容量に圧縮でき るデ一タ圧縮方法及び装置、 そのデータ,復元方法及び装置に関する。 背景技術：'

近年、 3次元物体の形状計測技術の進展により、 幾何学的でない複雑 · 自由形 状の物体の高精度な 3次元形状データが得られるようになり （例えば、 「顔用レン ジファインダ」 電子情報通信学会技術研究報告， vol. 99, No. 118， PRMU 99-223, pp. 35-42 (非特許文献 1 ) 参照）、 グラフィクス生成や画像認識、 ステムなど様々 な分野で 3次元形状データが活用されている。 .

立方体や円筒など幾何学形状の組み合わせでは記述できない、 例えば人体など 複雑な 3次元物体の形状は、通常、物体表面を細かく分割した 3角形や 4角形（ポ リゴン） の小平面の集合として表現され、 その各頂点の 3次元空間での座標値を 並べたデータで記述される.。 そして、 物体表面の色情報は、 各ポリゴンの頂点の 色として輝度値で表わされる。

典型的な 3 Dデータの表現の.一例として、 地球の表面に緯度と経度が決まって いるように、 物体表面に 2次元の座標系（u, v)を定義し、 その座標を適当な間隔で 量子化した地点をポリゴン頂点とし、 その 3次元座標と色 （r，g, b輝度値） をデー タとして記憶する方法がある。 この方法によれば、 一つの物体の 3次元形状と表 面の色情報は、 各画素が（X, y， z, r, g， b)の 6つの要素を持つ画像として考えること ができる。

3次元座標は輝度値よりも値域が広いため、 3次元データは同レベルの解像度 の輝度画像に比べて数倍のデータ量となる。 例えば 3 O cm X 3 O cmの表面積を 1 讓 間隔で量子化すると、 解像度 3 0 0 X 3 0 0 = 9万点の頂点データとなり、 X, y, zのそれぞれを 2バイ ト、 r, g, bのそれぞれを 1バイ トで記述しても 8 0 0キ 口バイ トを超えるデータ量となる。 すなわち、 多数の物体の 3次元データを利用 するシステムでは、 画像処理システム以上に、 記憶、 検索、 ネッ トワーク伝送な どの処理過程において、 データ量の大きさが問題となり、 データ量を圧縮する技 術が必要とされている。

ポリゴン表現された 3次元形状モデルのデータ量を削減するための従来の 3次 元形状データの圧縮装置の一例が、 W. J. Schroeder, J. A. Zarge, W. E. Lorensen, "Decimation of Triangle Meshes", Computer Graphics, 26, 2, 1992, Pages : 65 - 70 (非特許文献 2 ) に記載されている。 図 2 2に示すように、 この従来のデータ圧 縮装置 2 0 0 0は、 頂点選択手段 2 0 0 1と頂点削減手段 2 0 0 2とから構成さ れている。

このような構成を有する従来のデータ圧縮装置 2 0 0 0は、 次のように動作す る。

すなわち、 頂点選択手段 2 0 0 1において、 入力の 3次元データ 2 0 1 0中力 ， ら、 消去してしまっても誤差の大きくならないような頂点を選択し、 頂点削減手 段 2 0 0 2において、 前記選択された頂点を消去することで、 ポリゴン数を削減 しデータ量を小さくした 3次元データである圧縮データ 2 0 2 0を生成する。 非 特許文献 2に記載の技術では、 頂点選択手段 2 0 0 1において、 隣接したポリゴ ンの平均の位置にあるポリゴンからの距離が短い頂点を優先的に選択し、 頂点削 減手段 2 0 0 2において、 頂点を消去していく。 これを指定された間引き率に達 するまで繰り返す。 最終的に得られる圧縮データ 2 0 2 0は、 元のデータに比べ て頂点数が削減されており、 データ量が小さい。 同様な技術で、 削減するポリゴ ンの選択方法を改良する技術も多数あり、 その一例として特許第 3 3 4 1 5 4 9 号公報 （特許文献 1 ) に記載の技術などがある。 他方、 データ圧縮に関する技術ではないが、 3次元形状データを生成する技術 の一例；^ Volker Blanz, Thomas Vetter, A Morphable Model For The Synthes i s Of 3 D Faces", . SIGGRAPH 99 Conference Proceedings, Pages : 187-194 (非特許 文献 3 ) に記載されている。 この非特許文献 3では、 あらかじめ多数の顔の 3次 元データを集めて各データ間で対応点を決定して頂点データ化し、 主成分分析を 適用して 1 0 0個程度の基底データを計算し、記憶しておく。 1枚の顔の写真（2 次元画像）が与えられたとき、記憶されている基底データの組み合わせによって、 その 2次元画像で表現された顔と同じ顔の 3次元データを合成し、 出力する。 発明の開示：

発明が解決しようとする課題

第 1の問題点は、 データ圧縮率が低いことである。 その理由は、 ポリゴンを削 減する程度では高い圧縮率がそもそも期待できないためである。

第 2の問題点は、 ポリゴンを削減するため圧縮率を高めるに従って 3次元デー タの解像度が低下することである。 その理由は、 圧縮後のデータの解像度すなわ ちポリゴン数が、 元のデータのポリゴン数に対して圧縮率に比例して低下し、 復 元不可能であるためである。

第 3の問題点は、 記憶する 3次元データの数が多くても圧縮率を高くできない ことである。 その理由は、 個別の 3次元データを独立に同じ方法で圧縮している ためである。

第 4の問題点は、 3次元データの内容に応じた最適な圧縮率や再現精度を達成 できないことである。 その理由は、 任意の 3次元データを同じ方法で圧縮するた めである。

本発明の目的は、 3次元データの解像度 （ポリゴン数） を低下させずに高い圧 縮率 （データ容量を数百分の一以下に圧縮する） を実現できるデータ圧縮方法お よび装置を提供することにある。 特に、 多数の人物の顔の 3次元データなど、 類 似した多数の物体の 3次元データを効率的に圧縮し、 記憶、 伝送するためのデ一 タ圧縮方法および装置を提供することにある。 課題を解決するための手段

本発明の第 1のデータ圧縮装置は、 3次元データを入力し、 頂点の対応関係を 決める基準となる参照 3次元データの頂点に前記入力した 3次元データの頂点を 対応付けた合成対象 3次元データを作成する対応点決定手段と、 3次元データの 合成に使用する基底 3次元データ群を結合して前記合成対象 3次元データを合成 するための結合係数を計算し、 該計算した結合係数を前記入力した 3次元データ の圧縮データとして出力する係数計算手段とを備えることを特徴とする。

本発明の第 2のデータ圧縮装置は、 第 1のデータ圧縮装置において、 前記係数 計算手段で計算された結合係数および前記基底 3次元データ群から 3次元データ を復元し、 該復元した 3次元データと前記合成対象 3次元データとを比較し、 復 元精度が予め定められた精度に満たなレ、場合には、 新たな基底 3次元データを 3 次元データの合成に使用する基底 3次元データ群に追加する圧縮判定手段を備え ることを特徴とする。 、

本発明の第 3のデータ圧縮装置は、 第 1または第 2のデータ圧縮装置において、 前己合成対象 3次元データの合成に適した複数の基底 3次元データを、 3次元デ ータの合成に使用する基底 3次元データ群から選択する基底データ選択手段を備 えることを特徴とする。

本発明の第 4のデータ圧縮装置は、 第 2または第 3のデータ圧縮装置において、 前記圧縮データに、 前記結合係数に加えて、 結合に使用した基底 3次元データを 特定する選択情報を含ませることを特徴とする。

本発明の第 5のデータ圧縮装置は、 第 1のデータ圧縮装置において、 前記合成 対象 3次元データを複数の部分領域に分割する領域分割手段を備え、 前記係数計 算手段は、 同じ部分領域に分割された基底 3次元データ群を結合して前記合成対 象 3次元データを合成するための結合係数を部分領域ごとに計算し、 該計算した 部分領域ごとの結合係数を前記入力した 3次元データの圧縮データとして出力す ることを特徴とする。

本発明の第 6のデータ圧縮装置は、 第 1のデータ圧縮装置において、 前記合成 対象 3次元データを複数の部分領域に分割する領域分割手段と、 前記係数計算手 段で計算された結合係数および前記基底 3次元デ一タ群から 3次元データを復元 し、 該復元した 3次元データと前記合成対象 3次元データとを比較し、 復元精度 が予め定められた精度に満たない場合には、 前記合成対象 3次元データを前記領 域分割手段によって複数の部分領域に分割し、 同じ部分領域に分割された基底 3 次元データ群を結合して前記合成対象 3次元データを合成するための結合係数を 前記係数計算手段によって部分領域ごとに計算し、 該計算した部分領域ごとの結 合係数を前記入力した 3次元データの圧縮データとして出力する圧縮判定手段と を備えることを特徴とする。

本発明の第 7のデータ圧縮装置は、 第 5のデータ圧縮装置において、 前記圧縮 判定手段は、 部分領域に分割して圧縮しても全体の復元精度が予め定められた精 度に満たない場合には、 前記合成対象 3次元データをさらに細かい部分領域に分 割して部分領域ごとに結合係数を求める制御を行うことを特徴とする。

本発明の第 8のデータ圧縮装置は、 第 5、 第 6または第 7のデータ圧縮装置に おいて、 前記圧縮データに、 前記部分領域を特定する部分領域決定データを含ま せることを特徴とする。

本発明の第 9のデータ圧縮装置は、 第 1乃至第 8の何れかのデータ圧縮装置に おいて、 前記圧縮データを記憶する着脱自在な記憶装置を備えることを特徴とす る。

本発明の第 1のデータ復元装置は、 結合係数を含む圧縮データを入力し、 合成 に使用された複数の基底 3次元データを前記圧縮データに含まれる結合係数によ り結合して 3次元データを復元する 3次元データ復元手段を備えることを特徴と する。

本発明の第 2のデータ復元装置は、 合成に使用された基底 3次元データ群の選 択情報および結合係数を含む圧縮データを入力し、 前記選択情報に基づいて圧縮 対象 3次元データの合成に使用された基底 3次元データ群を予め定められた基底 3次元データ群から抽出する基底データ読出手段と、 該抽出された基底 3次元デ 一タ群を前記圧縮データに含まれる結合係数により結合して 3次元データを復元 する 3次元データ復元手段とを備えることを特徴とする。 本発明の第 3のデータ復元装置は、 合成に使用された基底 3次元データ群の部 分領域を特定する部分領域決定データおよび部分領域ごとの結合係数を含む圧縮 データを入力し、 前記部分領域決定データに基づいて圧縮対象 3次元データの合 成に使用された基底 3次元データ群の部分領域を予め定められた基底 3次元デー タ群から抽出する基底デ一ダ読出手段と、 該抽出された基底 3次元データ群を前 記圧縮データに含まれる部分領域ごとの結合係数により同じ部分領域ごとに結合 して 3次元データを復元する 3次元データ復元手段とを備えることを特徴とする。 本発明の第 4のデータ復元装置は、 第 1、 第 2または第 3のデータ復元装置に おいて、 前記圧縮データを記憶する着脱自在な記憶装置を備えることを特徴とす る。

本発明の圧縮復元システムは、 第 1乃至第 8の何れかのデータ圧縮装置および 第 1、 第 2または第 3のデ'ータ復元装置を有する圧縮復元装置と、 該圧縮復元装 置で生成された圧縮データを記憶する記憶装置とを備えたことを特徴とす.る。 本発明の第 1のデータ送信装置は、 第 1乃至第 8の何 かのデータ圧縮装置と、 該データ圧縮装置が使用する参照 3次元データおよび基底 3次元データ群を記憶 する記憶装置と、 前記データ圧縮装置で生成された圧縮データを送信するデータ 伝送手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の第 2のデータ送信装置は、 第 1のデータ送信装置において、 前記デー タ伝送手段は、 前記データ圧縮装置が前記基底 3次元データ群に追加した基底 3 次元データを圧縮データの送信先へ伝送することを特徴とする。

本発明の第 1のデータ受信装置は、第 1、第 2または第 3のデータ復元装置と、 該データ復元装置が使用する基底 3次元データ群を記憶する記憶装置と、 圧縮デ ータを受信し前記データ復元装置へ入力するデータ伝送手段とを備えたことを特 徴とする。

本発明の第 2のデータ受信装置は、 第 1のデータ受信装置において、 前記デー タ伝送手段は、 追加の基底 3次元データを受信したとき前記基底 3次元データ群 に追加することを特徴とする。

本発明のデータ伝送システムは、 第 1または第 2のデータ送信装置と第 1また は第 2のデータ受信装置とが通信路を通じて接続されたことを特徴とする。

本発明の第 1のデータ圧縮方法は、 a ) 対応点決定手段が、 3次元データを入 力し、 頂点の対応関係を決める基準となる参照 3次元データの頂点に前記入力し た 3次元デ一タの頂点を対応付けた合成対象 3次元データを作成するステツプ、 b ) 係数計算手段が、 3次元データの合成に使用する基底 3次元データ群を結合 して前記合成対象 3次元データを合成するための結合係数を計算し、 該計算した 結合係数を前記入力した 3次元データの圧縮データとして出力するステップ、 を 含むことを特徴とする。

本発明の第 2のデータ圧縮方法は、 第 1のデータ圧縮方法において、 c ) 圧縮 判定手段が、 前記ステップ bで計算された結合係数および前記基底 3次元データ 群から 3次元データを復元し、 該復元した 3次元データと前記合成対象 3次元デ 一タとを比較し、 復元精度が予め定められた精度に満たない場合には、 新たな基 底 3次元データを 3次元データの合成に使用する基底 3次元データ群に追加する ステップ、 を含むことを特徴とする。

本発明の第 3のデータ圧縮方法は、 第 1または第 2のデータ圧縮方法において、 d ) 基底データ選択手段が、 前記合成対象 3次元データの合成に適した複数の基 底 3次元データを、 3次元データの合成に使用する基底 3次元データ群から選択 するステップ、 を含むことを特徴とする。

本発明の第 4のデータ圧縮方法は、 第 2または第 3のデータ圧縮方法において、 前記圧縮データに、 前記結合係数に加えて、 結合に使用した基底 3次元データを 特定する選択情報を含ませることを特徴とする。 .

本発明の第 5のデータ圧縮方法は、 a ) 対応点決定手段が、 3次元データを入 力し、 頂点の対応関係を決める基準となる参照 3次元データの頂点に前記入力し た 3次元データの頂点を対応^ t.けた合成対象 3次元データを作成するステップ、 b ) 域分割手段が、 前記合成対象 3次元データを複数の部分領域に分割するス テツプ、 c ) 係数計算手段が、 3次元データの合成に使用する同じ部分領域に分 割された基底 3次元データ群を結合して前記合成対象 3次元データを合成するた めの結合係数を部分領域ごとに計算し、 該計算した部分領域ごとの結合係数を前 記入力した 3次元データの圧縮データとして出力するステップ、 を含むことを特 徴とする。

本発明の第 6のデータ圧縮方法は、 a ) 対応点決定手段が、 3次元データを入 力し、 頂点の対応関係を決める基準となる参照 3次元データの頂点に前記入力し た 3次元データの頂点を対応付けた合成対象 3次元データを作成するステップ、 b ) 係数計算手段が、 3次元データの合成に使用する基底 3次元データ群を結合 して前記合成対象 3次元データを合成するための結合係数を計算し、 該計算した 結合係数を前記入力した 3次元データの圧縮データとして出力するステップ、 c ) 圧縮判定手段が、 前記ステップ bで計算された結合係数および前記基底 3次元デ ータ群から 3次元データを復元し、 該復元した 3次元データと前記合成対象 3次 元データとを比較し、 復元精度が予め定められた精度に満たない場合には、 前記 合成対象 3次元データを 記領域分割手段によって複数の部分領域に分割し、 同 じ部分領域に分割された基底 3次元データ群を結合して前記合成対象 3次元デー タを合成するための結合係数を前記係数計算手段によって部分領域ごとに計算し、 該計算した部分領域ごとの結合係数を前記入力した 3次元データの圧縮データと して出力するステップ、 を含むことを特徴とする。

本発明の第 7のデータ圧縮方法は、 第 6のデータ圧縮方法において、 部分領域 に分割して圧縮しても全体の復元精度が予め定められた精度に満たない場合には 前記合成対象 3次元データをさらに細かい部分領域に分割して部分領域ごとに結 合係数を求めることを特徴とする。

本発明の第 8のデータ圧縮方法は、 第 5、 .第 6または第 7のデータ圧縮方法に おいて、 前記圧縮データに、 前記部分領域を特定する部分領域決定データを含ま せることを特徴とする。

本発明の第 9のデータ圧縮方法は、 第 1乃至第 8の何れかのデータ圧縮方法に おいて、 前記圧縮データを着脱自在な記憶装置に記憶することを特徴とする。

本発明の第 1のデータ復元方法は、 3次元データ復元手段が、 結合係数を含む 圧縮データを入力し、 合成に使用された複数の基底 3次元データを前記圧縮デー タに含まれる結合係数により結合して 3次元データを復元することを特徴とする。 本発明の第 2のデータ復元方法は、 a ) 基底データ読出手段が、 合成に使用さ れた基底 3次元データ群の選択情報および結合係数を含む圧縮データを入力し、 前記選択情報に基づいて圧縮対象 3次元データの合成に使用された基底 3次元デ 一タ群を予め定められた基底 3次元データ群から抽出するステップ、 3次元デー タ復元手段が、 前記抽出された基底 3次元データ群を前記圧縮データに含まれる 結合係数により結合して 3次元データを復元するステップ、 を含むことを特徴と する。

本発明の第 3のデータ復元方法は、 a ) 基底データ読出手段が、 合成に使用さ れた基底 3次元データ群の部分領域を特定する部分領域決定データおよび部分領 域ごとの結合係数を含む圧縮データを入力し、 前記部分領域決定データに基づい て圧縮対象 3次元データの合成に使用された基底 3次元データ群の部分領域を予 め定められた基底 3次元データ群から抽出するステップ、 b ) 3次元データ復元 手段が、 前記抽出された基底 3次元データ群を前記圧縮データに含まれる部分領 域ごとの結合係数により同じ部分領域ごとに結合して 3次元データを復元するス テツプ、 を含むことを特徴とする。

本発明の第 4のデータ復元方法は、 第 1、 第 2または第 3のデータ復元方法に おいて、 前記圧縮データを着脱自在な記憶装置から入力することを特徴とする。 本発明の圧縮復元方法は、 第 1乃至第 8の何れかのデータ圧縮方法で生成され た圧縮データを記憶装置に記憶し、 該記憶装置から読み出した圧縮データを第 1、 第 2または第 3のデータ復元方法で 3次元データに復元することを特徴とする。 本発明の第 1のデ―タ送信方法は、 第丄乃至第 8の何れかのデータ圧縮方法で 生成された圧縮データを、 データ伝送手段を通じて伝送することを特徴とする。 本発明の第 2のデータ送信方法は、 第 1のデータ送信方法において、 前記デ一 タ伝送手段は、 前記データ圧縮方法において前記基底 3次元データ群に追加され た基底 3次元データを圧縮データの送信先へ伝送することを特徴とする。

本発明の第丄のデータ受信方法は、 データ伝送手段で受信した圧縮データを第

1、 第 2または第 3のデータ復元方法により 3次元データに復元することを特徴 とする。 本発明の第 2のデータ受信方法は、 第 1のデータ受信方法において、 前記デー タ伝送手段は、 追加の基底 3次元データを受信したとき前記データ復元方法で使 用する基底 3次元データ群に追加することを特徴とする。

本発明のデータ伝送方法は、 第 1または第 2のデータ送信方法と第 1または第 2のデータ受信方法とを組み合わせたことを特徴とする。

本発明は、 入力された 3次元データを別の 3次元データによつて効率的に圧縮 する。 すなわち、 参照 3次元データを基準 、 入力された 3次元データと基底 3 次元デ一タ群との間で対応する頂点を決定し、 基底 3次元データ群のすべてまた は基底 3次元データ群中から選択した一部の基底 3次元データ群を線形結合する ことによって入力 3次元データと同じ 3次元データを合成するための結合係数を 計算し、 この結合係数を入力 3次元デ タの圧縮データとする。 またその復元時 は、 圧縮データが示す結合係数に従って、 合成に使用された基底 3次元データを 結合することによって元の 3次元データを復元する。

このように本発明では、 基底 3次元データ群を結合する結合係数のデータ量が 元の 3次元データのデータ量よりも遥かに少ないことを利用する。 非特許文献 3 とは異なり、 3次元データを入力とし、 この入力 3次元データを基底 3次元デー タ群の組み合わせによって合成するための結合係数を計算する。 結合係数を入力 3次元データの代替とすることにより、 3次元データの記憶や伝送に必要なデー ' タ量を圧縮する。 さらに、 結合係数の計算に用いる基底 3次元データ群は、 事前 に集めた複数の 3次元データから主成分分析によって計算した基底データであつ ても良いし、 3次元データそのものであっても良い。

発明の効果

第 1の効果は、 3次元データを極めて高い圧縮率で圧縮できることである。 そ の理由は、 数万〜数十万点に及ぶ頂点データである 3次元形状データを、 数百個 程度の結合係数から構成されるデータに圧縮でき、 データ容量を数百分の一以下 に圧縮することができるためである。

第 2の効果は、 圧縮された 3次元データの解像度が低下しないことである。 そ の理由は、 復元される 3次元データは合成に使用された基底 3次元データと同じ 解像度になり、 これらが元の 3次元データと同等以上に高解像度であれば解像度 が低下しないためである。

第 3の効果は、 特に、 大量の 3次元データを記憶するデータべ一スシステムな どにおいて、 新たに追加されるデータの記憶や伝送に必要となる記憶容量を大幅 に削減できることである。 その理由は、 新たなデータを追加記憶する際に、 既存 のデータを基底 3次元データに用いて新たなデータを結合係数に変換し、 この結 合係数を記憶すれば良いためである。

第 4の効果は、 入力 3次元データに応じて最適な基底データを選択して用いる 構成を採用すれば、 データ圧縮に必要な計算量や、 復号後のデータの精度劣化を 抑えられることである。

第 5の効果は、 圧縮後のデータが秘匿性を持つことにある。 その理由は、 結合 係数のみでは、 元の 3次元データが復元できないためである。 図面の簡単な説明：

図 1は本発明のデータ圧縮装置の第 1の実施の形態のプロック [¾である。

図 2は本発明のデータ圧縮'装置の第 1の実施の形態の処理例を示すフローチヤ ートである。

図 3は本発明のデータ復元装置の第 1の実施の形態のブロック図である。

図 4は本発明のデータ復元装置の第 1の実施の形態の処理例を示すフローチヤ 一トである。

図 5は本発明のデータ圧縮装置の第 2の実;^の形態のブロック図である。

図 6は本発明のデータ圧縮装置の第 2の実施の形態の処理例を示すフローチヤ ートである。

図 7は本発明のデータ圧縮装置の第 3の実施の形態のプロック図である。

図 8は本発明のデータ圧縮装置の第 3の実施の形態の処理例を示すフローチヤ ―トである。

図 9は本発明のデータ復元装置の第 2の実施の形態のプロック図である。

図 1 0は本発明のデータ復元装置の第 2の実施の形態の処理例を示すフローチ ャ一トである。

図 1 1は本発明のデータ圧縮装置の第 4の実施の形態のプロック図である。 図 1 2は本発明のデータ圧縮装置の第 4の実施の形態の処理例を示すフローチ ヤー卜である。

図 1 3は本発明のデータ圧縮装置の第 5の実施の形態のブロック図である。 図 1 4は本発明のデータ圧縮装置の第 5の実施の形態の処理例を示すフローチ ヤートである。

図 1 5は顔の 3次元データの分割方法の一例を示す図である。

図 1 6は顔の 3次元データの分割方法の他の例を示す図である。

図 1 7は顔の 3次元データの分割方法の別の例を示す図である。

図 1 8は本発明のデータ復元装置の第 3の実施の形態のブロック図である。 図 1 9は本発明のデータ復元装置の第 3の実施の形態の処理例を示すフローチ ヤートである。

図 2 0は本発明の圧縮復元システムの実施の形態のブロック図である。

図 2 1は本発明のデータ伝送システムの実施の形態のブロック図である。

図 2 2は従来のデータ圧 装置のブロック図である。 符号の説明

1 0 0…圧縮装置

1 0 1…対応点決定手段

1 0 2…係数計算手段

1 0 3…合成対象 3次元データ

1 1。…記憶装置

1 1 1…参照 3次元データ

1 1 2…基底 3次元データ群

1 2 0…入力 3次元データ

1 3 0…圧縮データ 発明を実施するための最良の形態：

次に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

『データ圧縮装置の第 1の実施の形態』

図 1を参照すると、 本発明のデータ圧縮装置の第 1の実施の形態は、 物体の形 状を表す 3次元データ 1 2 0を入力してその圧縮データ 1 3 0を出力する圧縮装 置 1 0 0と、 それに接続された記憶装置 1 1 0とで構成される。

記憶装置 1 1 0には、 参照 3次元データ 1 1 1と基底 3次元データ群 1 1 2と が予め記憶されている。 本発明は、 複数の 3次元データを線形結合して 3次元デ ータ 1 2 0を合成するための結合係数を 3次元データ 1 2 0の圧縮データとする ため、 合成に使用する複数の 3次元データと入力の 3次元データ 1 2 0は頂点が 対応付けられている必要がある。 記憶装置 1 1 0に記憶されている参照 3次元デ ータ 1 1 1は、 このよう 頂点の対応関係を決める基準となる 3次元データであ る。 また、 .基底 3次元データ群 1 1 2は、 合成に使用する複数の 3次元データに 相当する。 個々の基底 3次元データは、 参照 3次元データ 1 1 1の頂点に或る物 体の 3次元データの頂点を対応付けることにより生成された 3次元データそのも の、 或いは、 そのようにして'作成された多数の物体についての 3次元データから 主成分分析などの計算によって求めた基底データである。

圧縮装置 1 0 0は、 参照 3次元データ 1 1 1の頂点に入力の 3次元データ 1 2 0の頂点を対応付けた合成対象 3次元データ 1 0 3を作成する対応点決定手段 1 0 1と、 基底 3次元データ群 1 1 2に含まれる複数の基底 3次元データを結合し て合成対象 3次元データ 1 0 3を合成するための結合係数を計算し、 この計算し た結合係数を入力 3次元データ 1 2 0の圧縮データ 1 3 0として出力する係数計 算手段 1 0 2とを備えている。

図 2は本実施の形態のデータ圧縮装置の処理の流れを示す。 図 1に示すデータ 圧縮装置の処理動作を図 2をも参照して説明する。 まず、 圧縮装置 1 0 0の対応 点決定手段 1 0 1は、 3次元データ 1 2 0を入力すると共に記憶装置 1 1 0力 ら 参照 3次元データ 1 1 1を読み出し （ステップ S 1 0 1、 S 1 0 2 )、 参照 3次元 データ 1 1 1の頂点に 3次元データ 1 2 0の頂点を対応付けた合成対象 3次元デ ータ 103を作成する （ステップ S 103)。 次に、 係数計算手段 102は、 記憶 装置 1 10から基底 3次元データ群 1 1 2を読み出し （ステップ S 104)、 基底 3次元データ群を結合して合成対象 3次元データ 103を合成するための結合係 数を計算し （ステップ S 105)、 計算した結合係数を 3次元データ 1 20の圧縮 データ 1 30として出力する （ステップ S 106)。 .

以下、 本実施の形態にかかるデータ圧縮装置の動作をより詳細に説明する。 まず、 データ圧縮を行う対象の 3次元データ 1 20を入力する （ステップ S 1 01)。 対象となる 3次元データ 1 20は様々なものが可能であるが、 ここでは、 人の顔の 3次元データを圧縮する例をあげて説明する。 3次元データの入力には 様々な方法があるが、 一例として、 3次元計測装置で計測する方法がある。 これ には、 一例として、 非特許文献 3に記載の計測技術を用いた計測装置を使うこと もできる。 この技術によって得られた 3次元データは、 多数の計測ポイント （頂 点） について 3次元座標とテクスチャ （表面の色） 画像の輝度値を持つポリゴン データとなる。 ここでは一例として、 入力 3次元データ 1 20は 1 0万点の頂点 を持ち、 3次元座標の X y z値のそれぞれが 1 6ビット浮動小数点、 テクスチャ 輝度値の r g b値のそれぞれが 8ビット整数でそれぞれ表されているとする。 こ の場合、 入力 3次元データ 1 20のデータ量は 100000 X (3 X 2 + 3 X 1) バイ ト、 すなわち約 900キロバイ トになる。

次に、 頂点の対応関係を決める基準となる参照 3次元データ 1 1 1を記憶装置 1 10から読み出す （ステップ S 102)。 参照 3次元データ 1 1 1は、 或る特定 の人物の顔の 3次元データでも良いし、 基底, 3次元データ群 1 1 2で対象とした 複数の人物など、 複数の人物の顔の 3次元データの平均値であっても良い。 ここ では一例として、 参照 3次元データ 1 1 1は 9万点の頂点を持ち、 入力 3次元デ ータ 1 20と同じく、 単位が [mm] の 3次元座標が 3つの 1 6ビット浮動小数 点で表され、 テクスチャ輝度値が RGBの 3つの 8ビット整数の輝度値 （0力 ら 255) で表されているとする。 参照 3次元データ 1 1 1の i番目の頂点の 3次 元座標を （xri, yri, zri)、 テクスチャ輝度値を （rri， gri, bri) とすると、 参 照 3次元データ 1 1 1は 3次元形状とテクスチヤ画像それぞれが各頂点の座標値 および輝度値を並べた一つ.のべク トルデータとして以下のように表される。

Sr=[xrl, yrl, zrl, xr2, yr2, zr2, ■···, xr90000， yr90000, zr90000] ··■ (1) Tr=[rrl， grl,. brl, rr2, gr2, br2， ···， rr90000， gr90000, br90000] … （2) 次に、 参照 3次元データ 1 1 1の各頂点に対応する入力 3次元データ 120の 頂点を決定する （ステップ S 103)。 これには様々な方法が適用可能であるが、 一例として、 最も 3次元座標とテクスチャ輝度値の近い頂点を探索する方法を用 いることができる。 たとえば、 入力 3次元データ 1 20の； j番目の頂点の 3次元 座標を （xtj， ytj, ztj)、 テクスチャ輝度を （rtj， gtj, btj) とし、 次式のコス ト関数 Cを定義する。

C(i, j) = {(xri-xtj)²+ (yri-ytj)²+ (zri- ztj)²}+ w{ (rri-rt j)²+ (gri-gtj)²+ (bri-btj)²} … （3) 、

参照 3次元データ 1 1 1の i番目（i= 1 , ···, 9.0000)の頂点に対応する入 力 3次元データ 1 20の頂点は、 コス ト関数 C(i, j)を最小化する頂点 j を入力デ —タ 1 20の頂点の中から探すことで決定できる。 また、 Cの値が小さい複数の 頂点を集めて平均を取った頂点を対応点として定義するなどして、 精度を高める ことも可能である。 重み wには様々な値を用いることができるが、 一例として w = 1. 0としてもよレヽ。

対^点決定がなされた入力 3次元データである合成対象 3次元データ 103は、. 3次元形状データとテクスチャ画像データそれぞれが、 各頂点の座標値または輝 度値を並べた一つのベク トルデータとして表される。 すなわち、 参照 3次元デー タ.1 1 1の頂点 iに対応する入力 3次元データ 1 20の頂点を j (i)とすると、 合 成対象 3次元データの形状とテクスチャはそれぞれ次のべク トル St、 Ttで表され る。

St-[xrj(l), yrj(l), zrj(l), xr j (2) , yr j (2) , zr j (2) , ·■·, xrj (90000), yr j (90000) , zrj (90000)] … （4)

Tt=[rrj(l), grj(l), brj(l), rrj(2), gr j (2) , br j (2) , ···， rrj (90000), gr j (90000) , brj (90000)] … （5)

次に、 あらかじめ定めた十分な数の物体の 3次元データ群である基底 3次元デ ータ群 1 1 2を記憶装置 1 .1 0から読み出す （ステップ S 1 0 4 )。 基底 3次元デ —タ群 1 1 2は、 次の何れのタイプでも良い。 a ) 3次元データタイプ：基底 3 次元データ群 1 1 2を構成するすべての基底 3次元データが人物の顔の 3次元デ —タそのものを使用するタイプ。 b ) 基底データタイプ：基底 3次元データ群 1 1 2を構成するすべての基底 3次元データが、 集めた多数の人物の顔の 3次元デ —タから計算によって求めた基底データであるタイプ。 この一例としては、 非特 許文献 3に記載の技術のように、 平均 3次元データと主成分分析によって得られ た基底データとを用いる とができる。 c ) 混在タイプ：基底 3次元データ群 1 1 2を構成する一部の基底 3次元データが、 集めた多数の人物の顔の 3次元デー タから計算によって求めた基底データであり、 残りの基底 3次元データが人物の 顔の 3次元デ一タそのものであるタイプ。

何れのタイプにおいても、 基底 3次元データ群 1 1 2は、 ステップ S 1 0 4に おける対応点決定処理と同様の処理が既になされている。 ここでは、 基底 3次元 データ群 1 1 2は 3次元データタイプを使用するものとする。 基底 3次元データ 群 1 1 2は、 3次元形状とテクスチャがべク トルで表され、 参照 3次元データ 1 1 1の頂点 j に対応する頂点'を j (i)とすると、 k番目の基底 3次元データの 3次 元形状 S bkとテクスチャ Tbkはそれぞれ以下のように表される。

Sbk= [xbkj (1)， ybkj (1) , zbkj (1)， xbkj (2) , ybkj (2)， zbkj (2) , ·■· , xbkj (90000)， ybkj (90000) , zbkj (90000) ]

… （6 )

Tbk= [rbkj (1) , gbkj (1) , bbkj (1) , rbkj (2) , gbkj (2) , bbkj (2)， · · ·, rbkj (90000)， gbkj (90000) , bbkj (90000),]

… ( 7 )

基底 3次元データの数は多いほど圧縮されたデータから復元される 3次元デ一 タの精度は向上するが、 データ圧縮の計算量や記憶容量が増加する。 ここでは、 一例として 1 0 0人の人物の顔の 3次元データを事前に集めたものを使用する。 次に、 基底 3次元データ群 1 1 2を用いて合成対象 3次元データ 1 0 3を合成 するための係数を計算する （ステップ S 1 0 5 )。 n (一例として n = 1 0 0 ) 個 の基底 3次元データを用いる場合は、 次式の線形最小二乗法を用いて合成対象 3 次元データ 1 0 3の形状、 テクスチャを記述するそれぞれ n個の係数 {ask}， {a tk} (k = 1， ···、 1 0 0) を求める。

次に、 計算された係数データ {ask}, {atk}を入力 3次元データ 1 2 0の圧縮 データ 1 3 0として出力する （ステップ S 1 0 6)。 一例として、 係数データを 1 6ビット浮動小数点で求める場合、 係数データのデータ量は 2 X 1 0 0 X 2 = 4 0 0バイ トになる。

『データ復元装置の第 1の実施の形態』 .

次に、 図 1に示した第 1の実施の形態のデータ圧縮装置により生成された圧縮 データから元の 3次元データを復元するデータ復元装置の構成例について説明す る。

図 3を参照すると、 データ'復元装置の第 1の実施の形態は、 物体の形状を表す 3次元データの圧縮データ 2 2 0を入力して元の 3次元データを出力する復元装 置 2 0 0と、 それに接続された記憶装置 2 1 0とで構成される。

記憶装置 2 1 0には、 データ圧縮側の図 1の基底 3次元データ群 1 1 2と全く 同一の基底 3次元データ群 2 1 1が予め記憶されている。

復元装置 2 0 0は、 データ圧縮側の図 1の圧縮データ 1 3 0に相当する圧縮デ ータ 2 2 0を入力し、 基底 3次元データ群 2 1 1を圧縮データ 2 2 0で示される 結合係数により結合した 3次元データを生成して出力する 3次元データ復元手段 2 0 1を備えている。

図 4は本実施の形態のデータ復元装置の処理の流れを示す。 復元装置 2 0 0の 3次元データ復元手段 20.1は、 圧縮データ 220を入力すると共に記憶装置 2 1 ◦から基底 3次元データ群 2 1 1を読み出し （ステップ S 201、 S 202)、 基底 3次元データ群 2 1 1を圧縮データ 220が示す結合係数に従って結合して 3次元データを復元し出力する （ステップ S 203、 S 204)₀

圧縮データ 220を {ひ sk}， {atk} (k = 1 , ···、 .100)、 基底 3次元データ 群 21 1の 3次元形状とテクスチャを前記 （6)、 (7) 式で表される Sbk、 Tbkと すると、 復元される 3次元データの 3次元形状とテクスチャを表すべク トノレ St， と Tt' は次式で計算される。

100

^St = ^( sk^Sbk) (10)

K-l

次に、 図 1のデータ圧縮装置および図 3のデータ復元装置の効果について説明 する。

本実施の形態のデータ圧縮装置では、 基底 3次元データ群 1 1 2を用いて 3次 元データ 1 20を復元するための係数データを当該 3次元データ 1 20の圧縮デ ータとして生成するように構成されており、 係数データは 3次元データに比べて はるかにデータ量が小さいため、 高い圧縮率を実現できる。 ここで説明に用いた 例では、 入力 3次元データが 900キロバイ トであるのに対し、 係数データはわ ずか 400バイ トである。

また、 本実施の形態のデータ復元装置では、 復元される 3次元データ 230は 基底 3次元データ群 2 1 1の組み合わせで計算され、 頂点の数は基底 3次元デー タ群 2 1 1と同じになるように構成されているため、 きわめて高い圧縮率を達成 しているにもかかわらず、 データ圧縮、 復元による頂点数の減少による解像度の 低下が少ない。 一例としてここで説明した例では、 圧縮前の入力 3次元データは

1 0万頂点、 圧縮対象 3次元データは 9万頂点であるので、 復元される 3次元デ —タは 9万頂点である。 従来の技術で 1 0万頂点を 9万頂点に削減しだ場合、 デ —タ量は 1 0 %しか減らないが、 本発明ではそれよりはるかに高い圧縮率を実現 できる。

なお、 ここで説明に用いた、 入力 3次元データの頂点数、 基底 3次元データの 数、 参照 3次元データの頂点数、 形状データや輝度データの数やビッ ト数などの 数値はあくまで一例であり、 様々に変更可能であることはいうまでもない。 この 点は、 以下の異なる実施の形態の説明においても同様である。

『データ圧縮装置の第 2の実施の形態』

図 5を参照すると、データ圧縮装置の第 2の実施の形態は、圧縮装置 3 0 0が、 対応点決定手段 3 0 1および係数計算手段 3 0 2に加えて圧縮判定手段 3◦ 3を 備えている点で、 図 1の第 1の実施の形態にかかる.データ圧縮装置と相違する。 圧縮判定手段 3 0 3は、 係数計算手段 3 0 2で計算された結合係数および基底 3次元データ群 3 1 2から 3次元データを復元し、 この復元した 3次元データと 合成対象 3次元データ 3 0 4とを比較し、 復元精度が予め定められた精度に満た ない場合には、 合成対象 3次元データ 3 0 4を基底 3次元データ群 3 1 2に追加 した後、 係数計算手段 3 0 2に再計算を行わせ、 復元精度が予め定められた精度 を満たす場合には、 係数計算手段 3 0 2で計算された結合係数と合成に使用され た基底 3次元データ群 3 1 2'を特定する基底選択データとを圧縮データ 3 3 0と して出力する。

.入力 3次元データ 3 2 0、 参照 3次元データ 3 1 1および基底 3次元デ一タ群 3 1 2の各データは、 図 1の入力 3次元データ 1 2 0、 参照 3次元データ 1 1 1 および基底 3次元データ群 1 1 2と同じであり、 対応点決定手段 3 0 1および係 数計算手段 3 0 2は図 1の対応点決定手段 1 0 1および係数計算手段 1 0 2と機 能的に同じである。

図 6は本実施の形態のデータ圧縮装置の処理の流れを示す。 まず、 圧縮装置 3 0 0の対応点決定手段 3 0 1は、 3次元データ 3 2 0を入力すると共に記憶装置 3 1 0から参照 3次元データ 3 1 1を読み出し、 参照 3次元データ 3 1 1の頂点 に入力 3次元データ 320の頂点を対応付けた合成対象 3次元データ 304を作 成する （ステップ S 301〜S 303)。 次に、 係数計算手段 302は、 記憶装置 3 1 0から基底 3次元データ群 3 1 2を読み出し、 基底 3次元データ群 3 1 2を 結合して合成対象 3次元データ 304を合成するための結合係数を計算する （ス テツプ S 304、 S 305)。 ここまでは、 図 1の実施の形態のデータ圧縮装置と 同じ動作である。

次に、 圧縮判定手段 303は、 係数計算手段 302で計算された結合係数を {ひ sk}, {atk} (k= l， ··'、 100)、 合成に使用された基底 3次元データ群を式 (6) および式 （7) で示される Sbkおよび Tbk とすると、 前述した式 （10)、 (1 1) によって 3次元データ （St' と丁 ） を復元し、 この復元した 3次元デ —タと合成対象 3次元データ （St と Tt) 304との誤差を計算する （ステップ S 306)。 誤差の尺度としては様々な基準が考えられるが、 その一例として、 次 式で示されるような、 対応する頂点の間の 3次元座標の距離と輝度の誤差の重み 付き 2乗和の値 Eを誤差として用いることができる。

E= I St- St' I ² + we I Tt-Tt' I ² ■·· (1 2)

重み係数 weには様々な値を用いることができる力 一例として 1· 0とする。 テクスチャの再現精度を良くするように本発明を用いたい場合は、 より大きい値 を用いれば良い。

次に、 圧縮判定手段 303は、 誤差 Eの値が予め定められた閾値より小さいか どうかを判定する。 誤差が大きすぎる場合には （ステップ S 307で NO)、 合成 対象 3次元データ （St と Tt) 304を基底 3次元データ群 31 2に追加し （ス テツプ S 308)、 追加後の基底 3次元データ群 31 2に基づいて係数計算手段 3 02に結合係数の再計算を行わせる （ステップ S 304)。 他方、 誤差 Eが予め定 められた閾値より大きくない場合 （ステップ S 307で YE S：)、 係数計算手段 3 02で計算された結合係数と合成に使用された基底 3次元データ群 3 1 2を特定 するための基底選択データとを圧縮データ 330として出力する （ステップ S 3 09)。

ステップ S 308における基底 3次元データ群 3 1 2への新たな 3次元データ の追加は、 具体的には以下.のような方法で行われる。

a ) 方法 1

基底 3次元データ群 3 1 2を構成するすべての基底 3次元データが人物の顔の 3次元データそのものを使用する 3次元データタイプの場合、 新たな 3次元デー タを基底 3次元データ群 3 1 2の最後のデータとして追加する。.例えば、 基底 3 次元データ群 3 1 2に 1番から 1 0 0番まで番号付けされた 1 0 0個の 3次元デ ータがある場合、 新たな 3次元データを 1 0 1番目のデータとして追加する。 そ して、 元の 1 0 0個の 3次元データで十分な精度で復元できた場合には、 圧縮デ —タ 3 3 0には 1番から 1 0 0番までの基底 3次元データを選択するデータを含 め、 1個追加した 1 0 1個の 3次元データで十分な精度で復元できた場合には、 圧縮データ 3 3 0には 1番から 1 0 1 までの基底 3次元データを選択するデー タを含める。

b ) 方法 2

基底 3次元データ群 3 1 2を構成するすべての基底 3次元データが多数の人物 の顔の 3次元データから計算によって求め、 当該基底データを使用する基底デー タタイプの場合で、 以後も同'タイプを維持する場合には、 元の基底 3次元データ 群を計算したときの 3次元データ群に新たな 3次元データを加えて、 主成分分析 などの計算をやり直し、 新たな基底 3次元データ群を生成する。 この場合、 基底 3次元デ一ダ群が 1つ増えるので、 圧縮データ 3 3 0中にどの基底 3次元データ 群を使用したかを示すデータを基底選択データとして含ませる。 なお、 基底 3次 元データ群.を再計算する場合、 基底 3次元データの数は以前に比べて増やしても 良いし、 増やさなくても良..い。

c ) 方法 3

基底 3次元データ群 3 1 2を構成するすべての基底 3次元データが多数の人物 の顔の 3次元データから計算によって求めた基底データであり、 当該基底データ を使用する基底データタイプの場合で、 以後、 混在タイプに変更する場合、 ある いは、 既に混在タイプである場合、 方法 1と同様に、 新たな 3次元データそのも のを新たな基底 3次元データとして追加する。 この場合、 基底 3次元データが 1 つ増えるので、 圧縮データ 3 3 0中にどの基底 3次元データ群を使用したかを示 すデータを基底選択データとして含ませる。

方法 1〜3にはそれぞれ一長一短がある。 方法 1および方法 3は、 主成分分析 を行う計算時間がかからないという利点と、 基底に追加した 1個の 3次元データ のみを記憶し、 また後述するデータ伝送システムでは復元側に伝送するだけで済 む利点がある。 なお、 本実施の形態では、 入力 3次元データ 3 2 0から導出した 合成対象 3次元データ 3 0 4を新たな基底 3次元データとして追加しているが、 記憶装置 3 1 0に既に記憶されている 1以上の 3次元データを追加するようにし ても良く、 その場合には既に記憶されているので新たな記憶は必要なく、 また後 述するデータ伝送システムにおける復元側にも既に同じ 3次元データが記憶され ているならば伝送する必要もない。 しかし、 方法 1および方法 3は、 式 （1 0 )、 ( 1 1 ) による復元計算が方法 2より遅くなる欠点がある。

方法 2は、 式 （8 )、 （9 ) の計算が高速に行える利点があるが、 当然、 主成分 分析の計算に時間がかかる。 また、 基底をすベて計算し直すと、 すべての基底 （S bl〜S blOO) が変化してしまう。 式 （1 .0 )、 ( 1 1 ) による復号を行う場合、 係 数データを計算した時と同じ基底 3次元データが必要であるため、 これら 1 0 0 個をすベて追加して記憶しなければならず、 また、 後述するデータ伝送システム では復元側に伝送しなければならない。 このため、 基底データを記憶する容量が 膨大になるという欠点がある。

次に、 本実施の形態のデータ圧縮装置の効果について説明する。

本寒施の形態のデータ圧縮装置では、 多様な入力 3次元データを十分な精度で 記述できる基底 3次元データを予め用意しておくことが難しい場合にも、 システ ムを運用しながら必要に応じて基底 3次元データを追加するように構成されてお り、 予め用意した基底 3次元データが不十分なものであっても、 精度を低下させ ずにデータ圧縮を行うことが可能となる。

『データ圧縮装置の第 3の実施の形態』

図 7を参照すると、データ圧縮装置の第 3の実施の形態は、圧縮装置 4 0 0が、 対応点決定手段 4 0 1および係数計算手段 4 0 2に加えて基底データ選択手段 4 0 3を備えている点で、 図 1の第 1の実施の形態にかかるデータ圧縮装置と相違 する。

基底データ選択手段 4 0 3は、 対応点決定手段 4 0 1が生成した合成対象 3次 元データ 4 0 4の合成に適した複数の基底 3次元データを基底 3次元データ群 4 1 2から選択し、 係数計算手段 4 0 2に伝達する。 係数計算手段 4◦ 2は、 基底 データ選択手段 4 0 3により選択された複数の基底 3次元データを結合して合成 対象 3次元データ 4 0 4を合成するための結合係数を計算し、 この計算した結合 係数と合成に使用した複数の基底 3次元データを特定する基底選択データとを圧 縮データ 4 3 0として出力する。

入力 3次元データ 4 2 0、 参照 3次 ¾データ 4 1 1および基底 3次元データ群 4 1 2の各データは、 図 1の入力 3次元データ 1 2 0、 参照 3次元データ 1 1 1 および基底 3次元デ一タ群 1 1 2と同じであり、 対応点決定手段 4 0 1および係 数計算手段 4 0 2は図 1の対応点決定手段 1 0 1および係数計算手段 1 0 2と機 能的にほぼ同じである。

図 8は本実施の形態のデータ圧縮装置の処理の流れを示す。 まず、 図 7に示さ れた圧縮装置 4 0 0の対応点決定手段 4 0 1は、 3次元データ 4 2 0を入力する と共に記憶装置 4 1 ◦から参照 3次元データ 4 1 1を読み出し、 参照 3次元デ一 タ 4 1 1の頂点に 3次元データ 4 2 0の頂点を対応付けた合成対象 3次元データ 4 0 4を作成する （ステップ S 4 0 1〜S 4 0 3 )。 ここまでは、 図 1の実施の形 態のデータ圧縮装置と同じ動作である。

次に、 基底データ選択手段 4 0 3は、 記憶装置 4 1 0から基底 3次元データ群 4 1 2を読み出し、 その中から合成対象 3次元データ 4 0 4の合成に適した複数 の基底 3次元データを選択する （ステップ S 4 0 4 )。 具体的には、 基底 3次元デ —タ群 4 1 2に含まれる各基底 3次元データ （Sb Tbk) と合成対象 3次元デー タ （St、 Tt) の相関値 （類似度） R kを、 適当な重み wRを用いて、 次式により計 算する。 Rk=(Sbk-St)/(|Sbk| |St|)+wR{(Tbk-Tt)/(|Tbk| |Tt|)} ■·■ ( 1 3)

ただし、 「つ はベク トルの内積を表す。

そして基底データ選択手段 4 0 3は、相関値 Rkが大きい基底 3次元データを選 択する。選択方法の一例としては、相関値 Rkの大きい順に予め定められた数の基 底 3次元データを選択する方法や、相関値 Rkが予め定められた閾値より大きい基 底 3次元データを全て選択する方法など、 様々な方法を用いることができる。 こ こでは一例として、相関値 Rkの値の大きい順に、 上位 5 0個の基底 3次元データ を基底 3次元データ群 4 1 2から選択するものとする。 選択された 5 0個の基底 3次元データを、 それに付与された番号の小さい順に、 1 , 2, ···, 5 0番目の 基底 3次元データとし、 3次元形状とテクスチャをそれぞれベク トル {Sb Tbk} で奉す。 さらに、 基底 3次元データ群 4, 1 2の中からどのデータを選択したかを 表す基底選択データを生成する。 一例として、 基底 3次元データ群 4 1 2として 1 0 0個の基底 3次元データがある場合には、 1 0 0ビットのデータでどの基底 3次元データを選択したかを表すことができる。

ここで用いた相関値 （類似度） と基底 3次元データの選択方法はあくまで一例 であり、 このほかにも様々な方法が利用可能である。 他の方法の一例としては、 形状とテクスチャについて独立に相関値を計算し、 それぞれについて相関値の高 い 5 0個のデータを基底 3次元データとして選択する方法もある。 この場合、 形 状とテクスチャで異なる基底 3次元データが選択される場合があるので、 基底 3 次元データ群 4 1 2の中からどの基底 3次元データを選択したかを表す基底選択 データは、形状とテクスチャとで 2組になり、合計 2 0 0ビッ卜のデータになる。 次に、 係数計算手段 4 0 2は、 基底データ選択手段 4 0 3で選択された基底 3 次元データ群を用いて合成対象 3次元データ 4 0 4を合成するための結合係数 {asl, '■·, cts50, . atl, …， at50}を、 式 （8)、 (9) によって計算する （ス テツプ S 4 0 5 )。

次に、 係数計算手段 4 0 2は、 計算した係数データと合成に使用した基底 3次 元データ群を特定するリストである基底選択データとを圧縮データ 4 3 0として 出力する （ステップ S 4 0 6)。 次に、 本実施の形態のデータ圧縮装置の効果を説明する。

本実施の形態のデータ圧縮装置では、 入力された 3次元データ 4 2 0に対して、 最適な基底 3次元データを選択してデータ圧縮を行うように構成されているので、 使用する基底 3次元データ数を少なくすることができる。 特に、 ここで説明に用 いた例では、 基底データ選択手段 4 0 3によって基底 3次元データ数が 5 0個に 削減されているので、 1 0 0個の基底 3次元データを用いる場合に比べ係数のデ ータ量が 1ノ 2に削減される。 また、 係数計算の計算量もその分だけ減少し、 高 速な処理が可能となる。 ここで説明に用いた例では、 式 （8 )、 ( 9 ) によって計 算する結合係数の数が 1 2に削減されるため、 計算時間が約半分に短縮される。 さらに、 同じ数の基底 3次元データを使用する場合も、 復元される 3次元データ の精度を高くすることができる。 すなわち、 予め 5 0個だけの基底 3次元データ を用意して常にその 5 0個を使う場合に比べ、 1 0 0個のデータを用意して本実 施形態のよ'うに選択的に 5 0個を用いることにより、 式 （1 0 )、 ( 1 1 ) によつ て復元される 3次元データと入力 3次元データ 4 2 0の誤差を小さくすることが できる。

『データ復元装置の第 2の実施の形態』

次に、 図 5に示した第 2の実施の形態のデータ圧縮装置および図 7に示した第 3の実施の形態のデータ圧縮装置により生成された圧縮データから元の 3次元デ ータを復元するデータ復元装置の構成例について説明する。

図 9を参照すると、 データ復元装置の第 2の実施の形態は、 物体の形状を表す 3次元データの圧縮データ, 5 2 0を入力して元の 3次元データ 5 3 0を出力する 復元装置 5 0 0と、 それに接続された記憶装置 5 1 0とで構成される。

記憶装置 5 1 0には、 データ圧縮側の図 5の基底 3次元データ群 3 1 2或いは 図 7の基底 3次元データ群 4 1 2と全く同一の基底 3次元データ群 5 1 1が予め 記憶されている。

復元装置 5 0 0は、 データ圧縮側の図 5の圧縮データ 3 3 0或いは図 7の圧縮 データ 4 3 0に相当する圧縮データ 5 2 0を入力し、 この圧縮データ 5 2 0に含 まれる基底選択データに基づいて記憶装置 5 1 0から圧縮側で合成に使用された 基底 3次元データ群を読み出す基底データ読出手段 5 0 1と、 この読み出された 基底 3次元データ群を圧縮データ 5 2 0に含まれる結合係数により結合した 3次 元データ 5 3 0を出力する 3次元データ復元手段 5 0 2とを備えている。

図 1 0は本実施の形態のデータ復元装置の処理の流れを示す。 図 9に示された 復元装置 5 0 0の基底データ読出手段 5 0 1は、圧縮データ 5 2 0を受けると （ス テツプ S 5 0 1 )、 圧縮データ 5 2 0に含まれる基底選択データに基づいて記憶装 置 5 1 0の基底 3次元データ群 5 1 1の中から圧縮側で合成に使用された基底 3 次元データ群を読み出す （ステップ S 5 0 2 )。

次に、 3次元データ復元手段 5 0 2は、 基底データ読出手段 5 0 1により読み 出された基底 3次元データ群を、 前記の式 （1 0 )、 ( 1 1 ) によって、 圧縮デー タ 5 2 0に含まれる結合 、数に従って結合して 3次元データを復元し、 出力する (ステップ S 5 0 3、 S 5 0 4 )。

『データ圧縮装置の第 4の実施の形態』 .

図 1 1を参照すると、 データ圧縮装置の第 4の実施の形態は、 圧縮装置 6 0 0 が、 対応点決定手段 6 0 1および係数計算手段 6 0 3に加えて領域分割手段 6 0 2を備え、 記憶装置 6 1 0が参照 3次元データ 6 1 1および基底 3次元データ群 6 1 3に加えて部分領域決定データ 6 1 2を備えている点で、 図 1の第 1の実施 の形態にかかるデ一タ圧縮装置と相違する。

部分領域決定データ 6 1 2は、 入力 3次元.データ 6 2 0から対応点決定手段 6 0 1で作成された合成対象 3次元データ 6 0 4および合成に使用する基底 3次元 データ群 6 1 3をどのような部分領域に分割するかを定義している。 具体的には、 前記式（4 )および式（5 ) で示される合成対象 3次元データならびに前記式（6 ) および式 （7 ) で示される規定 3次元データの各頂点がどの部分領域に属するか を記述したテーブルで構成される。 幾つの部分領域に分割するか、 各部分領域を どの程度の大きさとするかは任意である。

領域分割手段 6 0 2は、 部分領域決定データ 6 1 2を参照して、 合成対象 3次 元データ 6 0 4および基底 3次元データ群 6 1 3中の個々の基底 3次元データを 同じ部分領域に分割し、 合成対象 3次元データ 6 0 4の各部分領域を係数計算手 段 6 0 3へ出力し、 基底 3次元データ群 6 1 3の各分割領域は記憶装置 6 1 0に 記憶する。 なお、 基底 3次元データ群 6 1 3が部分領域決定データ 6 1 2に基づ いて既に部分領域に分割されている場合には、 その分割処理は省略してよい。 係数計算手段 6 0 3は、 同じ部分領域に分割された基底 3次元データ群 6 1 3 を結合して合成対象 3次元データ 6 0 4を合成するための結合係数を部分領域ご とに計算し、 この計算した部分領域ごとの結合係数を 3次元データ 6 2 0の圧縮 データ 6 3 0として出力する。 このとき、 圧縮データ 6 3 0に、 部分領域決定デ ータ 6 1 2を含めるようにしてもよレ、。

図 1 2は本実施の形態のデータ圧縮装置の処理の流れを示す。 まず、 図 1 1に 示された圧縮装置 6 0 0の対応点決定手段 6 0 1は、 3次元データ 6 2 0を入力 すると共に、 記憶装置 6 1 0から参照 3次元データ 6 1 1を読み出し、 参照 3次 元データ 6 1 1の頂点に 3次元データ 6 2 0の頂点を対応付けた合成対象 3次元 データ 6 0 4を作成する （ステップ S 6 0 1〜S 6 0 3 )。 ここまでは、 図 1の実 施の形態のデータ圧縮装置と'同じ動作である。

次に、 領域分割手段 6 0 2は、 記憶装置 6 1 0から部分領域決定データ 6 1 2 および基底 3次元データ群 6 1 3を読み出し （ステップ S 6 0 4 )、 その部分領域 決定データ 6 1 2に従って、 合成対象 3次元データ 6 0 4および基底 3次元デー タ群 6 1 3を複数の部分領域に分割する （ステップ S 6 0 5 )。 合成対象 3次元デ ータ 6 0 4の p ( p = l、 · · ·、 m. mは部分領域の総数） とすると、 p番目の部 分領域は、 前記式 （4 ) および式 （5 ) から p番目の部分領域に属する頂点のデ ータを取り出して配列したベク トル Stp、 Ttpで定義され、 k番目の基底 3次元デ ータの p番目の部分領域は、 前記式 （6 ) および式 （7 ) から p番目の部分領域 に属する頂点のデータを取り出して配列したべク トル Sbkp、 Tbkpで定義される。 次に、 係数計算手段 6 0 3は、 各部分領域ごとに、 基底 3次元データ群 6 1 3 の部分領域を用いて合成対象 3次元データ 6 0 4の部分領域を合成するための結 合係数 { a skp}、 { a tkp}を前記式（8 )、式（9 ) と同様の式によって計算する （ス テツプ S 6 0 6 )。

次に、 係数計算手段 6 0 3は、 各部分領域ごとの結合係数と部分領域決定デー タ 6 1 2とを圧縮データ 6 3 0として出力する （ステップ S 6 0 7 )。

次に本実施の形態のデータ圧縮装置の効果を説明する。

本実施の形態のデータ圧縮装置では、 入力 3次元データ 6 2 0から導出した合 成対象 3次元データ 6 0 4と基底 3次元データ群 6 1 3とを同じ複数の部分領域 に分割し、 分割領域毎に、 基底 3次元データ群を結合して合成対象 3次元データ を合成するための結合係数を求めているため、 領域分割しない場合に比べて復元 精度の良い圧縮データを得ることができる。 その理由は、 各部分領域ごとに前記 式 （8 )、 式 （9 ) によって最適な結合係数が計算されるからである。

『データ圧縮装置の第 5の実施の形態』

図 1 3を参照すると、 データ圧縮装置の第 5の実施の形態は、 圧縮装置 7 0 0 が、 対応点決定手段 7 0 1、 領域分割手段 7 0 2および係数計算手段 7 0 3に加 えて圧縮判定手段 7 0 4を備えている点で、 図 1 1の第 4の実施の形態にかかる データ圧縮装置と相違する。

圧縮判定手段 7 0 4は、 係数計算手段 7 0 3で計算された各部分領域ごとの結 合係数および基底 3次元データ群 7 1 3の各部分領域から 3次元データを復元し、 この復元した 3次元データと合成対象 3次元データ 7 0 5とを比較し、 復元精度 が予め定められた精度に満たない場合には、 合成対象 3次元データ 7 0 5をさら に細かい部分領域に分割して部分領域ごとに結合係数を求める制御を行う。

入力 3次元データ 7 2 0.、 参照 3次元データ 7 1 1および基底 3次元データ群 7 1 3の各データは、 図 1 1の入力 3次元データ 6 2 0、 参照 3次元データ 6 1 1および基底 3次元データ群 6 1 3と同じであり、 対応点決定手段 7 0 1、 領域 分割手段 7 0 2および係数計算手段 7 0 3は図 1 1の対応点決定手段 6 0 1、 領 域分割手段 6 0 2および係数計算手段 6 0 3と機能的に同じである。

部分領域決定データ 7 1 2は、 入力 3次元データ 7 2 0から対応点決定手段 7 0 1で作成された合成対象 3次元データ 7 0 5および合成に使用する基底 3次元 データ群 71 3をどのような部分領域に分割するかを記述した分割定義を複数含 んでいる。 具体的には、 各分割定義は、 前記式 （4) および式 （5) で示される 合成対象 3次元データならびに前記式 （6) および式 （7) で示される規定 3次 元データの各頂点がどの部分領域に属するかを記述したテーブルを有する。 各々 の分割定義において、 幾つの部分領域に分割するか、.各部分領域をどの程度の大 きさとするかは任意である。 分割数が 1の分割定義は、 実質的に分割を行わない ことを示す。

図 14は本実施の形態のデータ圧縮装置の処理の流れを示す。 まず、 圧縮装置 700の対応点決定手段 701は、 3次元データ 720を入力すると共に記憶装 置 7 10から参照 3次元データ 71 1を読み出し、 参照 3次元データ 7 1 1の頂 点に入力 3次元データ 720の頂点を ¾；応付けた合成対象 3次元データ 705を 作成する （ステップ S 701〜S 703)。

次に、 領域分割手段 702は、 記憶装置 7 10から 1番最初に使用する部分領 域決定データ 7 1 2および基底 3次元データ群 7 1 3を読み出し （ステップ S 7 04)、 その部分領域決定データ 71 2に従って、 合成対象 3次元データ 705お よび基底 3次元データ群 71 3を複数の部分領域に分割する （ステップ S 705)。 合成対象 3次元データ 705の p (p = l、 ·'·、 m. mは部分領域の総数） 番目 の部分領域は、 前記式 （4) および式 （5) から p番目の部分領域に属する頂点 のデータを取り出して配列したベク トル Stp、 Ttpで定義され、 k番目の基底 3次 元データの p番目の部分領域は、 前記式 （6) および式 （7) から p番目の部分 領域に属する頂点のデータを取り出して配列したベタ トル Sbkp、 Tbkpで定義され る。

次に、 係数計算手段 703は、 各部分領域ごとに、 基底 3次元データ群 7 1 3 の部分領域を用いて合成対象 3次元データ Ί 05の部分領域を合成するための結 合係数 {askp}、 {atkp}を前記式（8)、式（9) と同様の式によって計算する （ス テツプ S 706)。

次に、 圧縮判定手段 704は、 係数計算手段 703で計算された各部分領域ご とに計算された結合係数 {askp}、 {atkp}と、 合成に使用された基底 3次元デー タ群の部分領域のべク トル Sbkp、 Tbkpとを用いて、 前述した式 （10)、 (1 1) と同様の式によって 3次元データの各部分領域を復元し、 この復元した各部分領 域の 3次元データ （Stp' と Ttp') と合成対象 3次元データの各部分領域の 3次 元データ （Stpと Ttp) との誤差を計算する （ステップ S 707)。 誤差の尺度と しては様々な基準が考えられるが、 その一例として、 次式で示されるような、 対 応する頂点の間の 3次元座標の距離と輝度の誤差の重み付き 2乗和の値 Eを誤差 として用いることができる。

E= ( I Stp- Stp' [ ² + we I Ttp— Ttp' ） M ■·· (1 2 ') ここで、 Mは分割領域に含まれる頂点の数である。 部分領域の数が 2以上の場 合、各部分領域ごとに式（ 1 2 ')で計算された値の合計値を最終的な誤差とする。， 重み係数 weには様々な値を用いることができるが、 一例として 1. 0とする。 テクスチャの再現精度を^くするように本発明を用いたい場合は、 より大きい値 を用いれば良い。

次に圧縮判定手段 704は、 誤差 Eの値が予め定められた閾値より小さいかど うかを判定する。 誤差が大きすぎる場合には （ステップ S 708で NO)、 領域分 割手段 705に制御を戻す。 領域分割手段 705は、 部分領域をさらに細かく分 割する部分領域決定データ 71 2を記憶装置 7 1 0から読み出し （ステップ S 7 09)、 ステップ S 705以降の処理を繰り返す。 これにより、 より細かな部分領 域ごとの結合係数が求められるので、 前回と同様に所望の復元精度が得られてい るかどうかの判定を行う。 より細かな部分領域への分割と結合係数の再計算は、 満足する誤差が得られるか、 それ以上細分害 ijする部分領域決定データがなくなる まで続けられる。

他方、 ステップ S 708において、 誤差 Eが予め定められた閾値より大きくな い場合、 圧縮判定手段 704は、 係数計算手段 302で計算された各部分領域ご との結合係数と部分領域決定データ 7 1 2とを圧縮データ 730として出力する (ステップ S 71 0)。

領域分割手段 702による部分領域への分割方法としては、 前述したように多 段階の細かい部分領域分割法を部分領域決定データ 7 1 2で予め定めておく方法 がある。 その一例として人の顔の場合を説明する。 まず、 第 1の部分領域分割法 としては、 全体を一つの部分領域とする （すなわち分割しない)。 第 2の部分領域 分割法としては、 図 1 5に示すように顔の上部と下部の 2つの領域に分割する。 第 3の部分領域分割法としては、 図 1 6に示すように 4領域に分割する。 さらに 第 4の部分領域分割法としては図 1 7に示すように 8領域に分割する。 このよう に予め多段階の部分領域分割法を部分領域決定データ 7 1 2で定義しておき、 ま ず、 第 1の部分領域分割法を用いて分割した部分領域についてその結合係数を算 出して誤差 Eを計算する。 この値が予め定めた閾値より大きい場合には、 第 2の 部分領域分割法を適用して分割した部分領域についてその結合係数を算出して誤 差 Eを計算する。 それでも誤差 Eの値が予め定めた閾値より大きい場合には、 第 3の部分領域、 第 4の部分領域、 というように領域^細かく分割して、 Eの値が 閾値以下になるか、 あらかじめ用意した最大の分割領域数になるまで処理を繰り 返す。 '

さらに別の分割方法として、 部分領域毎に計算される Eの値の大きい領域を細 かぐ分割していき、 あらかじめ定めた閾値より Eの値が小さくなったら分割をや めるという方法も採用できる。 その一例としては、 まず、 領域分割を行わない状 態を初期状態として、 圧縮と復元を行い、 誤差 Eを計算する。 次に、 Eの値が閾 値を超えている場合は、 頂点の X座標に基づいて、 平均値より大きい領域と小さ い領域に分割する。 ここで X座標値に基づいて分割するのはあくまで一例であり、 様々な方法が利用可能である。 分割された 2つの領域について、 再度、 圧縮、 復 元、 誤差 Eの計算を部分領域毎に行う。 それぞれの領域について Eを計算し、 も し何れかの部分領域で誤差 Eの値が閾値を超えていたら、 その領域をさらに分割 する。 一例として、 y座標がその領域の全頂点の y座標の平均値より大きいかど うかでさらに 2つに分割し、 全体で 3つの部分領域とする。 誤差 Eの値が閾値を 超えていなかった領域はこれで処理終了とし、 新たに分割された 2領域について、 再度、 圧縮、 復元、 誤差 Eの計算を行い、 閾値を超える場合にはさらに X座標あ るいは z座標の値で分割を行う。 全ての部分領域で誤差 Eの値が閾値を下回る力 あらかじめ決めた分割回数に達するまで、 処理を繰り返し行う。 このような方法 で、 復元誤差 Eが大きい領 を細かく分割していくことで、 より誤差の少ない圧 縮を効率的に行うことができる。

次に、 本実施の形態のデータ圧縮装置の効果について説明する。

本実施の形態のデータ圧縮装置では、 復元精度が予め定められた精度に満たな い場合には、 合成対象 3次元データをさらに細かい部分領域に分割して結合係数 を求める計算を繰り返すため、 復元精度を或る値以下に保証することができる。

『データ復元装置の第 3の実施の形態』

次に、 図 1 1に示した第 4の実施の形態のデータ圧縮装置および図 1 3に示し た第 5の実施の形態のデータ圧縮装置によ,り生成された圧縮データから元の 3次 元データを復元するデ一タ復元装置の構成例について説明する。

図 1 8を参照すると、 データ復元装置の第.3の実施の形態は、 物体の形状を表 す 3次元データの圧縮データ. 8 2 0を入力して元の 3次元データ 8 3 0を出力す る復元装置 8 0 0と、 それに接続された記憶装置 8 1 0とで構成される。

記憶装置 8 1 0には、 データ圧縮側の図 1 1の基底 3次元データ群 6 1 2或い は図 1 3の基底 3次元データ群 7 1 3と全く同一の基底 3次元データ群 8 1 1が 予め記憶されている。

復元装置 8 0 0は、 データ圧縮側の図 1 1の圧縮データ 6 3 0或いは図 1 3の 圧縮データ 7 3 0に相当する圧縮データ 8 2 0を入力し、 この圧縮データ 8 2 0 に含まれる部分領域決定データに基づいて、 圧縮側の合成に使用された基底 3次 元データ群の部分領域を基底 3次元データ群 8 1 1.から抽出する基底データ読出 手段 8 0 1と、 この抽出された基底 3次元データ群の部分領域を圧縮データ 8 2 0に含まれる部分領域ごとの結合係数により同じ部分領域ごとに結合して 3次元 データ 8 3 0を復元する 3次元データ復元手段 8 0 2とを備えている。

図 1 .9は本実施の形態のデータ復元装置の処理の流れを示す。 復元 置 8 0 0 の基底データ読出手段 8 0 1は、 圧縮データ 8 2 0を入力すると （ステップ S 8 0 1 )、 圧縮データ 8 2 0に含まれる部分領域決定データに従って、 基底 3次元デ ータ群 8 1 1の各基底 3次元データを複数の部分領域に分割し、 圧縮データ 8 2 0に含まれる各部分領域ごとの結合係数と共に 3次元データ復元手段 8 0 2へ出 力する （ステップ S 8 0 2 )。 なお、 部分決定データに従って分割ざれた基底 3次 元データ群が既に記憶装置 8 1 0に記憶されている場合には、 それらを記憶装置 8 1 0から読み出すだけでよい。

次に、 3次元データ復元手段 8 0 2は、 基底データ読出手段 8 0 1により抽出 された基底 3次元データ群を各部分領域ごとの結合係数により同じ部分領域ごと に結合して 3次元データを復元し、 出力する （ステップ S 8 0 3、 S 8 0 4 )。 な お、 結合した部分領域どうしの境界部分に対して、 平滑化処理を行うようにして ちょい。

『圧縮復元システムの実施の形態』 、

図 2 0を参照すると、 本発明にかかる圧縮.復元システムの一例は、 圧縮復元装 置 9 0 0とそれに接続された記憶装置 9 1 0および 9 2 0とで構成される。

圧縮復元装置 9 0 0は、 圧縮装置 9 0 1および復元装置 9 0 2を備えている。 記憶装置 9 1 0は、 参照 3次元データ 9 1 1および基底 3次元データ群 9 1 2を 記憶し、 記憶装置 9 2 0は圧縮データ 9 2 1を記憶する。

圧縮装置 9 0 1は、 物体の形状を表す 3次元データ 9 3 0を入力し、 記憶装置. 9 1 Qに記憶された参照 3次元データ 9 1 1および基底 3次元データ群 9 1 2を 使用して、 3次元データ 9 3 0の圧縮処理を行い、 その結果の圧縮データ 9 2 1 を記憶装置 9 2 0に記憶する。

復元装置 9 0 2は、 記憶装置 9 2 0から圧縮データ 9 2 1を読み出し、 記憶装 置 9 1 0に記憶された基底 3次元データ群 9 1 2を使用して、 圧縮データ 9 2 1 の復元処理を行い、 その結果の 3次元データ 9 4◦を出力する。

圧縮装置 9 0 1は、 図 1に示した圧縮装置 1 0 0を使用することができる。 こ の場合、 入力 3次元データ 9 3 0は入力 3次元データ 1 2 0に、 参照 3次元デ一 タ 9 1 1は参照 3次元データ 1 1 1に、 基底 3次元データ群 9 1 2は基底 3次元 データ群 1 1 2に、 圧縮データ 9 2 1は圧縮データ 1 3 0にそれぞれ対応する。 またこのとき、 復元装置 9 0 2は図 3に示した復元装置 2 0 0を使用することが できる。 このときの本実施の形態の圧縮復元システムの動作は、 図 2のステップ S 1 0 6における出力先が記憶装置 9 2 0になること、 図 4のステップ S 2 0 1 における入力元が記憶装置 9 2 0になることが相違するだけで、 その他の動作は 同じである。

また圧縮装置 9 0 1は、 図 5に示した圧縮装置 3. 0 0を使用することもできる。 この場合、 入力 3次元データ 9 3 0は入力 3次元データ 3 2 0に、 参照 3次元デ —タ 9 1 1は参照 3次元データ 3 1 1に、 基底 3次元データ群 9 1 2は基底 3次 元データ群 3 1 2に、 圧縮データ 9 2 1は圧縮データ 3 3 0にそれぞれ対応する。 またこのとき、 復元装置 9 0 2は図 9に示した復元装置 5 0 0を使用することが できる。 このときの本実施の形態の圧縮復元システムの動作は、 図 6のステップ S 3, 0 9における出力先が記憶装置 9 2, 0になるこ^:、 図 1 0のステップ S 5 0 1における入力元が記憶装置 9 2 0になることが相違するだけで、 その他の動作 は同じである。

また圧縮装置 9 0 1は、 図 7に示した圧縮装置 4 0 0を使用することもできる。 この場合、 入力 3次元データ 9 3 0は入力 3次元データ 4 2 0に、 参照 3次元デ ータ 9 1 1は参照 3次元データ 4 1 1に、 基底 3次元データ群 9 1 2は基底 3次 元データ群 4 1 2に、 圧縮データ 9 2 1は圧縮データ 4 3 0にそれぞれ対応する。 またこのとき、 復元装置 9 0 2は図 9に示した復元装置 5 0 0を使用することが できる。 このときの本実施の形態の圧縮復元システムの動作は、 図 8のステップ S 4 0 6における出力先が記憶装置 9 2 0になること、 図 1 0のステップ S 5 0 1における入力元が記憶装置 9 2 0になることが相違するだけで、 その他の動作 は同じである。

また圧縮装置 9 0 1は、 図 1 1に示した圧縮装置 6 0 0を使用することもでき る。 この場合、 入力 3次元データ 9 3 0は入力 3次元データ 6 2 0に、 参照 3次 元データ 9 1 1は参照 3次元データ 6 1 1に、 基底 3次元データ群 9 1 2は基底 3次元データ群 6 1 3に、 圧縮データ 9 2 1は圧縮データ 6 3 0にそれぞれ対応 し、 部分領域決定データ 6 1 2と同じデータが記憶装置 9 1 0に記憶される。 ま たこのとき、 復元装置 9 0 2は図 1 8に示した復元装置 8 0 0を使用することが できる。 このときの本実施の形態の圧縮復元システムの動作は、 図 1 2のステツ プ S 6 0 7における出力先が記憶装置 9 2 0になること、 図 9のステップ S 8 0 1における入力元が記憶装置 9 2 0になることが相違 1"るだけで、 その他の動作 は同じである。

また圧縮装置 9 0 1は、 図 1 3に示した圧縮装置 7 0 0を使用することもでき る。 この場合、 入力 3次元データ 9 3 0は入力 3次元データ 7 2 0に、 参照 3次 元データ 9 1 1は参照 3次元データ 7 1 1に、 基底 3次元データ群 9 1 2は基底 3次元データ群 7 1 3に、 圧縮データ 9 2 1は圧縮データ 7 3 0にそれぞれ対応 し、 部分領域決定データ Ί 1 2と同じデータが記憶装置 9 1 0に記憶される。 ま たこのとき、 復元装置 9 0 2は図 1 8に示した復元装置 8 0ひを使用することが できる。 このときの本実施の形態の圧縮復元システムの動作は、 図 1 4のステツ プ S 7 1 0における出力先が記憶装置 9 2 0.になること、 図 9のステップ S 8 0 1における入力元が記憶装置 9 2 0になることが相違するだけで、 その他の動作 は同じである。

圧縮データ 9 2 1を記憶する記憶装置 9 2 0は、 任意の記憶装置で実現するこ とが可能であるが、 一例として、 圧縮復元装置 9 0 0に対して着脱自在な可搬型 の読み書き可能な記憶装置で実現することができる。

次に本実施の形態の圧縮復元システムの効果を説明する。

本実施の形態では、 入力 3 元データ 9 3 0の代わりに、 基底 3次元データ群 9 1 2を用いて 3次元データを復元するための結合係数を含む圧縮データ 9 2 1 を記憶するように構成されており、 圧縮データ 9 2 1は 3次元データ 9 3 0に比 ベてはるがにデータ量が小さいため、 3次元データの記憶に必要な容量を大幅に 削減することができる。

また本実施の形態では、 記憶した 3次元データが必要になった場合、 圧縮デー タ 9 2 1から元の 3次元データを高い精度で復元することができる。

さらに記憶装置 9 2 0として、 可搬型の記憶装置を使用すれば、 圧縮データ 9 2 1を自由に持ち運ぶことができ、 その記憶装置 9 2 0を同様の構成を持つ別の 圧縮復元システムに装着して元の 3次元データを別の場所で復元するといった利 用形態も実現することができる。 このとき、 高い圧縮率が実現されているので、 少ない記憶容量の小型の記憶装置 9 2 0でも数多くの 3次元データの記憶が可能 である。 また、 .記憶装置 9 2 0には結合係数は記憶されているが、 基底 3次元デ 一タ群は記憶されていないので、 記憶装置 9 2 0が盗難にあつたとしても元の 3 次元データを復元することができない。 これにより、 データの秘匿性が確保でき る。

『データ伝送システムの実施の形態』

図 2 1を参照すると、 本発明にかかるデータ伝送システムの一例は、 データ送 信装置 1 0 0 0とデータ受信装置 1 1 0 0とが通信路 1 3 0 0を通じて接続され てい.る。 データ送信装置 1 0 0 0は、 物体の形状を表す 3次元データ 1 0 1 0を 入力し、 それを圧縮した圧縮データを含む伝送データ 1 2 0 0を通信路 1 3 0 0 を通じてデータ受信装置 1 1, 0 0 へ送信する機能を有し、 データ受信装置 1 1 0 0は、 伝送データ 1 2 0 0を受信し、 それに含まれる圧縮データから 3次元デー タ 1 1 1 0を復元して出力する機能を有する。

データ伝送装置 1 0 0 0は、 圧縮装置 1 0 2 0と記憶装置 1 0 3 0と伝送装置 1 0 4 0とを備える。 記憶装置 1 0 3 0には、 参照 3次元データ 1 0 3 1と基底 3次元データ群 1 0 3 2とが記憶される。 圧縮装置 1 0 2◦は、 3次元データ 1 0 1 0を入力し、 記憶装置 1 0 3 0に記憶された参照 3次元データ 1 0 3 1およ び基底 3次元データ群 1 0 3 2を使用して、 3次元データ 1 0 1 0の圧縮処理を 行い、 .その結果の圧縮データをデータ伝送手段 1 0 4 1に出力する。 伝送装置 1 0 4 0は、 庄縮装置 1 0 2 0から出力されるデータを指定された通信相手へ送信 するデータ伝送手段 1 0 4 1を有する。

データ受信装置 1 1 0 0は、 復元装置 1 1 2 0と記憶装置 1 1 3 0と伝送装置 1 1 4 .0とを備える。 記憶装置 1 1 3 0には、 基底 3次元データ群 1 1 3 1が記 憶される。 伝送装置 1 1 4 0は、.通信路 1 3 0 0から伝送データ 1 2 0 0を受信 し、 復元装置 1 1 2 0に入力するデータ伝送手段 1 1 4 1を有する。 復元装置 1 1 2 0は、 データ伝送手段 1 1 4 1から入力した伝送データ 1 2 0 0に含まれる 圧縮データの復元処理を記憶装置 1 1 3 0に記憶された基底 3次元データ群 1 1 3 1を使用して行い、 その結果の 3次元データ 1 1 1 0を出力する。

データ送信装置 1 0 0 0の圧縮装置 1 0 2 0は、 図 1に示した圧縮装置 1 0 0 を使用することができる。 この場合、 入力 3次元データ 1 0 1 0は入力 3次元デ ータ 1 2 0に、 参照 3次元データ 1 0 3 1は参照 3次元データ 1 1 1に、 基底 3 次元データ群 1 0 3 2は基底 3次元データ群 1 1 2に、 データ伝送手段 1 0 4 1 に出力される圧縮データは圧縮データ 1 3 0にそれぞれ対応する。 またこのとき、 データ受信装置 1 1 0 0の復元装置 1 1 2 0は図 3に示した復元装置 2 0 0を使 用することができる。 このときの本実施の形態のデータ伝送システムの動作は、 図 2のステップ S 1 0 6における出力先がデータ伝送手段 1 0 4 1になること、' データ伝送手段 1 0 4 1からデータ伝送手段 1 1 4 .1へ伝送データ 1 2 0 0を送 信する処理が介在すること、 図 4のステップ S 2 0 1における入力元がデータ伝 送手段 1 1''4 1になることが相違するだけで、 その他の動作は同じである。

またデータ送信装置 1 0 0 0の圧縮装置 1 0 2 0は、 図 5に示した圧縮装置 3 0 0を使用することもできる。 この場合、 入力 3次元データ 1 0 1 0は入力 3次 元データ 3 2 0に、 参照 3次元データ 1 0 3 1は参照 3次元データ 3 1 1に、 基 底 3次元データ群 1 0 3 2は基底 3次元データ群 3 1. 2に、 データ伝送手段 1 0 4 1に出力される圧縮データは圧縮データ 3 3 0にそれぞれ対応する。 またこの とき、 データ受信装置 1 1 0 0の復元装置 1 1 2 0は図 9に示した復元装置 5 0 0を使用することができる。 このときの本実施の形態の圧縮復元システムの動作 は、 図 6のステップ S 3 0 9における出力先がデ タ伝送手段 1 0 .4 1になるこ と、 データ伝送手段 1 0 4 1からデータ伝送手段 1 1 4 1へ伝送データ 1 2 0 0 を送信する処理が介在すること、 図 1 0のステップ S 5 0 1における入力元がデ ータ伝送手段 1 1 4 1になること、 圧縮装置 1 0 2 0内の圧縮判定手段 3 0 3が 基底 3.次元データ群 1 0 3 2に新たな基底 3次元データを追加した際に、 その追 加した基底 3次元データをデータ伝送手段 1 0 4 1により通信路 1 3 0 0を通じ てデータ伝送手段 1 1 4 1に送り、 データ伝送手段 1 1 .4 1が基底 3次元データ 群 1 1 3 1に追加することにより、 データ送信装置 1 0 0 0とデータ受信装置 1 1 0 0との間で基底 3次元データ群 1 0 3 2および 1 1 3 1の一致処理を行うこ とが相違するだけで、 その他の動作は同じである。

またデータ送信装置 1 0 0 0の圧縮装置 1 0 2 0は、 図 7に示した圧縮装置 4 0 0を使用することもできる。 この場合、 入力 3次元データ 1 0 1 0は入力 3次 元データ 4 2 0に、 参照 3次元データ 1 0 3 1は参照 3次元デ タ 4 1 1に、 基 底 3次元データ群 1 0 3 2は基底 3次元データ群 4 1 2に、 データ伝送手段 1 0 4 1に出力される圧縮データは圧縮データ 4 3 0にそれぞれ対応する。 またこの とき、 データ受信装置 1 1 0 0の復元装置 1 1 2 0は図 9に示した復元装置 5 0 0を使用することができる。 このときの本実施の形態の圧縮復元システムの動作 は、 図 8のステップ S 4 0 6における出力先がデータ伝送手段 1 0 4 1になるこ と、 データ伝送手段 1 0 4 1からデータ伝送手段 1 1 4 1 へ伝送データ 1 2 0 0 を送信する処理が介在すること、 図 1 0のステップ S 5 0 1における入力元がデ ータ伝送手段 1 1 4 1になることが相違するだけで、 その他の動作は同じである。 またデ一タ送信装置 1 0 0 0の圧縮装置 1 0 2 0は、 図 1 1に示した圧縮装置

6 0 0を使用することもできる。 この場合、 入力 3次元データ 1 0 1 0は入力 3 次元データ 6 2 0に、 参照 3次元データ 1 0 3 1は参照 3次元データ 6 1 1に、 基底 3次元データ群 1 0 3 2は基底 3次元データ群 6 .1 3に、 デ^ "タ伝送手段 1 . 0 4 1に出力される圧縮データは圧縮データ 6 3 0にそれぞれ対応し、 部分領域 決定データ 6 1 2と同じデータが記憶装置 1 0 3 0に記憶される。 またこのとき、 データ受信装置 1 1 0 0の復元装置 1 1 2 0は図 1 8に示した復元装置 8 0 0を 使用することができる。 このときの本実施の形態の圧縮復元システムの動作は、 図 1 2のステップ S 6 0 7における出力先がデータ伝送手段 1 0 4 1になること、 データ伝送手段 1 0 4 1からデータ伝送手段 1 1 4 1 へ伝送データ 1 2 0 0を送 信する処理が介在すること、 図 1 9のステップ S 8 0 1における入力元がデータ 伝送手段 1 1 4 1になることが相違するだけで、 その他の動作は同じである。

またデータ送信装置 1 0 0 0の圧縮装置 1 0 2 0は、 図 1 3に示した圧縮装置

7 0 0を使用することもできる。 この場合、 入力 3次元データ 1 0 1 0は入力 3 次元データ 7 2 0に、 参照 3次元データ 1 0 3 1は参照 3次元データ 7 1 1に、 基底 3次元データ群 1 0 3 2は基底 3次元データ群 7 1 3に、 データ伝送手段 1 0 4 1に出力される圧縮データは圧縮データ 7 3 0にそれぞれ対応し、 部分領域 決定データ 7 1 2と同じデータが記憶装置 1 0 3 0に記憶される。 またこのとき、 データ受信装置 1 1 0 0の復元装置 1 1 2 0は図 1 8に示した復元装置 8 0 0を 使用することができる。 このときの本実施の形態の圧縮復元システムの動作は、 図 1 4のステップ S 7 1 0における出力先がデータ伝送手段 1 0 4 1になること、 データ伝送手段 1 0 4 1.からデータ伝送手段.1 1 4 1へ伝送データ 1 2 0 0を送 信する処理が介在すること、 図 1 9のステップ S 8 0 1における入力元がデータ 伝送手段 1 1 4 1になることが相違するだけで、 その他の動作は同じである。

次に本実施の形態の圧縮復元システムの効果を説明する。

本実施の形態では、 入力 3次元データ. 1 0 1 0の代わりに遥かにデータ量が小 さい結合係数を含む圧縮データを伝送するた.め、 通信路 1 3 0 0を含む伝送系の 負荷を大幅に削減できる。

また、 大量の 3次元データを伝送する場合、 受信側に必要な基底 3次元データ 群のみを送信し、 大量の 3次元データについては結合係数を含む圧縮データを伝 送することによって、 全体のデータ伝送容量を削減することができる。 一例とし て、 1万個の 3次元データを伝送する場合において、 そのうち 1 0 0個の 3次元. データを基底 3次元データ群として用いる場合を説明する。 3次元データの頂点 数が 9万点で一つのデータ容量が 8 0 0 K B , 結合係数を含む 1つの圧縮データ の容量が 1 K Bになる場合は、 全てをそのまま伝送した場合は 8 G Bのデータ転 送が必要となる。 これに対して、 本実施の形態によれば、 まず、 適当に選んだ 1 0 0個のデータは、 そのまま伝送して受信側の記憶装置 1 1 3 0に記憶し、 残り の 9 9 0 0個の 3次元データについて、 圧縮を行って転送する。 すると、 転送デ 一タ量は （8 0 0 X I 0 0 + 1 X 9 9 0 0 ) K B =約 9 0 M Bとなり、 全体のデ ータ圧縮率はおよそ 9 0分の 1になる。

さらに、 本実施の形態では、 結合に使用した基底 3次元データ群を伝送しない 力 \ 伝送するにしても圧縮データとは別に伝送することにより、 結合係数を含む 圧縮データが伝送途中で盗聴されても元の 3次元デ一タを復元することができな い。 よって、 データ通信の.秘匿性が確保できる。

以上本発明の実施の形態について説明したが、 本発明は以上の例に限定されず、 その他各種の付加変更が可能である。 例えば、 形状データとテクスチャとを含む 3次元データを対象としたが、 テクスチャが含まれず形状データだけから構成さ れる 3次元データの圧縮、 復元に対しても適用可能である。 また、 圧縮判定手段 3 0 3と基底データ選択手段 4 0 3とを共に備えたデータ圧縮装置、 領域分割手 段 6 0 2と基底データ選択手段 4 0 3とを共に備えたデータ圧縮装置など、 前述 した実施の形態を組み合わせた実施の形態も考えられる。 さらに、 本発明のデー タ圧縮装置、 データ復元装置、 圧縮復元システム、 データ送信装置、 データ受信 装置、 データ伝送システムは、 その有する機能をハ一ドウエア.的に実現すること は勿論、 コンピュータとプログラムとで実現することができる。 プログラムは、 磁気デイスクや半導体メモリ等のコンピュータ可読記録媒体に記録されて提供さ れ、 コンピュータの立ち上げ時などにコンピュータに読み取られ、 そのコンビュ ータの動作を制御することにより、 そのコンピュータを前述した各実施の形態に おける圧縮装置 1 0 0、 復元装置 2 0 0、 圧縮装置 3 0 0、 圧縮装置 4 0 0、 復 元装置 5 0 0、 圧縮装置 6 0 0、 圧縮装置 7 0 0、 復元装置 8 0 0、 圧縮復元装 置 9 0 0、 データ送信装置 1 0 0 0、 データ受信装置 1 1 0 0およびデータ伝送 システムとして機能させる。

また、 本発明の原理は、 入力 3次元データと、 複数の物体に関する基底 3次元 データとの結合係数を計算し、 この結合係数を送受することにより、 高い圧縮率 を実現することにある。 このため、 入力 3次元データの比較すべき頂点が予め定 まっている場合には、 対応点決定手段及び参照 3次元データを不要にすることも 可能である。 産業上の利用可能十生

本発明によれば、 3次元デ一タのデータ量を削減して記憶するといった用途に 適用できる。 特に、 多数の 3次元データを蓄積するシステムにおいて、 データの 解像度 ·精度を低下させずに高い圧縮率を得ることができる。 また、 3次元デー タをネットワークなどにより他の記憶装置へ伝送する際の、 ネットワークの負荷 を低減するといつた用途にも適用可能である。

Claims

1 . 3次元データを入力し、 頂点の対応関係を決める基準となる参照 3次元 データの頂点に前記入力しだ 3次元データの頂点を対応付けた合成対象 3次元デ ータを作成する対応点決定手段と、

3次元データの合成に使用する基底 3次元データ群を結合して前記合成対象 3 青

次元データを合成するための結合係数を計算し、 該計算した結合係数を前記入力 した 3次元データの圧縮データとして出の力する係数計算手段とを備えることを特 徴とするデータ圧縮装置。 囲

2 . 前記係数計算手段で計算された結合係数および前記基底 3次元データ群 から 3次元データを復元し、.該復元した 3次元データと前記合成対象 3次元デー タとを比較し、 復元精度が予め定められた精度に満たない場合には、 新たな基底 3次元データを 3次元データの合成に使用する基底 3次元データ群に追加する圧 縮判定手段を備えることを特徴とする請求項 1記載のデータ圧縮装置。

3 . 前記合成対象 3次元データの合成に適した複数の基底 3次元データを、 3次元データの合成に使用する基底 3次元データ群から選択する基底デ一タ選択 手段を備えることを特徴とする請求項 1または 2記載のデータ圧縮装置。

4 . 前記圧縮データに、、 前記結合係数に加えて、 結合に使用した基底 3次元 データを特定する選択情報を含ませることを特徴とする請求項 2または 3記載の データ圧縮装置。 '

5 . 前記合成対象 3次元データを複数の部分領域に分割する領域分割手段を 備え、 前記係数計算手段は、 同じ部分領域に分割された基底 3次元データ群を結 合して前記合成対象 3次元データを合成するための結合係数を部分領域ごとに計 算し、 該計算した部分領域ごとの結合係数を前記入力した 3次元データの圧縮デ ータとして出力することを特徴とする請求項 1記載のデータ圧縮装置。

6 . 前記合成対象 3次元データを複数の部分領域に分割する領域分割手段と、 前記係数計算手段で計算ざれた結合係数および前記基底 3次元データ群から 3 次元データを復元し、 該復元した 3次元データと前記合成対象 3次元データとを 比較し、 復元精度が予め定められた精度に満たない場合には、 前記合成対象 3次 元データを前記領域分割手段によって複数の部分領域に分割し、 同じ部分領域に 分割された基底 3次元データ群を結合して前記合成対象 3次元データを合成する ための結合係数を前記係数計算手段によって部分領域ごとに計算し、 該計算した 部分領域ごとの結合係数を前記入力した..3次元データの圧縮データとして出力す る圧縮判定手段とを備えることを特徴とする請求項 1記載のデータ圧縮装置。

7 . 前記圧縮判定手段は、 部分領域に分割して圧縮しても全体の復元精度が 予め定められた精度に満たない場合には、 前記合成対象 3次元データをさらに細 かい部分領域に分割して部分領域ごとに結合係数を求める制御を行うことを特徴 とする請求項 5記載のデータ圧縮装置。

8 . 前記圧縮データに、 前記部分領域を特定する部分領域決定データを含ま せることを特徴とする請求項 5、 6または 7記載のデータ圧縮装置。

9 . 前記圧縮データを記憶する着脱自在な記憶装置を備えることを特徴とす る請求項 1乃至 8の何れか 1項に記載のデータ圧縮装置。

1 0 , 結合係数を含む圧縮データを入力し、 合成に使用された複数の基底 3 次元データを前記圧縮データに含まれる結合係数により結合して 3次元データを 復元する 3次元データ復元手段を備えることを特徴とするデータ復元装置。

1 1 . 合成に使用された基底 3次元データ群の選択情報および結合係数を含 む圧縮データを入力し、 前記選択情報に基づいて圧縮対象 3次元データの合成に 使用された基底 3次元データ群を予め定められた基底 3次元データ群から抽出す る基底データ読出手段と、

該抽出された基底 3次元データ群を前記圧縮データに含まれる結合係数により 結合して 3次元データを復元する 3次元データ復元手段とを備えることを特徴と するデータ復元装置。 .

1 2 . 合成に使用された基底 3次元データ群の部分領域を特定する部分領域 決定データおよび部分領域ごとの結合係数を含む圧縮データを入力し、 前記部分 領域決定データに基づいて圧縮対象 3次元データの合成に使用された基底 3次元 データ群の部分領域を予め定められた基底 3次元データ群から抽出する基底デー タ読出手段と、

該抽出された基底 3次元データ群を前記圧縮データに含まれる部分領域ごとの 結合係数により同じ部分領域ごとに結合して 3次元データを復元する 3次元デー タ復元手段とを備えることを特徴とするデータ復元装置。

1 3 . 前記圧縮データを記憶する着脱自在な記憶装置を備えることを特徴と する請求項 1 0、 1 1または 1 2記載のデータ復元装置。

1 4 . 請求項 1乃至 8の何れか 1項に記載されるデータ圧縮装置および請求 項 1 0、 1 1または 1 2に記載されるデータ復元装置を有する圧縮復元装置と、 該圧縮復元装置で生成された圧縮データを記憶する記憶装置とを備えたことを特 徴とする圧縮復元システム。

1 5 . 請求項 1乃至 8の何れか 1項に記載されるデータ圧縮装置と、 該デー タ圧縮装置が使用する参照 3次元データおよび基底 3 7 元データ群を記憶する記 憶装置と、 前記データ圧縮装置で生成された圧縮データを送信するデータ伝送手 段とを備えたことを特徴とするデータ送信装置。

1 6 . 前記データ伝送手段は、 前記データ圧縮装置が前記基底 3次元データ 群に追加した基底 3次元データを圧縮データの送信先へ伝送することを特徴とす る請求項 1 5記載のデータ送信装置。

1 7 . 請求項 1 0、 . 1 1または 1 2に記載されるデータ復元装置と、 該デー タ復元装置が使用する基底 3次元データ群を記憶する記憶装置と、 圧縮データを 受信し前記データ復元装置へ入力するデータ伝送手段とを備えたことを特徴とす るデータ受信装置。 -

1 8 . 前記データ伝送手段は、 追加の基底 3次元データを受信したとき前記 基底 3次元データ群に追加することを特徴とする請求項 1 7記載のデータ受信装 置。

1 9 . 請求項 1 5または 1 6に記載されるデータ送信装置と請求項 1 7また は 1 8に記載.されるデ一タ受信装置とが通信路を通じて接続されたことを特徴と するデータ伝送システム。

2 0 . a ) 対応点決定手段が、 3次元データを入力し、 頂点の対応関係を決 める基準となる参照 3次元データの頂点に前記入力した 3次元データの頂点を対 応付けた合成対象 3次元デ^"タを作成するステップ、

b ) 係数計算手段が、 3次元データの合成に使用する基底 3次元データ群を結 合して前記合成対象 3次元データを合成するための結合係数を計算し、 該計算し た結合.係数を前記入力した 3次元データの圧縮データとして出力するステップ、 を含むことを特徴とするデータ圧縮方法。

2 1 . c ) 圧縮判定手段が、 前記ステップ bで計算された結合係数および前 記基底 3次元データ群から 3次元データを復元し、 該復元した 3次元データと前 記合成対象 3次元データとを比較し、 復元精度が予め定められた精度に満たない 場合には、 新たな基底 3次元データを 3次元データの合成に使用する基底 3次元 データ群に追加するステップ、 を含むことを特徴とする請求項 2 0記載のデータ 圧縮方法。

2 2 . d ) 基底デーダ選択手段が、 前記合成対象 3次元データの合成に適し た複数の基底 3次元データを、 3次元データの合成に使用する基底 3次元データ 群から選択するステップ、 を含むことを特徴とする請求項 2 0または 2 1記載の データ圧縮方法。 、

2 3 . 前記圧縮データに、 前記結合係数に加えて、 結合に使用した基底 3次 元データを特定する選択情報を含ませることを特徴とする請求項 2 1または 2 2 記載のデータ圧縮方法。

2 4 . a ) 対応点決定手段が、 3次元データを入力し、 頂点の対応関係を決 める基準となる参照 3次元データの頂点に前記入力した 3次元データの頂点を対 応付けた合成対象 3次元データを作成するステップ、

b ) 領域分割手段が、 前記合成対象 3次元データを複数の部分領域に分割する ステップ、

c ) 係数計算手段が、 3次元データの合成に使用する同じ部分領域に分割され た基底 3次元データ群を結合して前記合成対象 3次元データを合成するための結 合係数を部分領域ごとに計算し、 該計算した部分領域ごとの結合係数を前記入力 した 3次元データの圧縮データとして出力するステップ、 を含むことを特徴とす るデータ圧縮方法。

2 5 . a ) 対応点決定手段が、 3次元データを入力し、 頂点の対応関係を決 める基準となる参照 3次元データの IS点に前記入力した 3次元データの頂点を対 応付けた合成対象 3次元データを作成するステップ、

b ) 係数計算手段が、 3次元データの合成に使用する基底 3次元データ群を結 合して前記合成対象 3次元データを合成するための結合係数を計算し、 該計算し た結合係数を前記入力した 3次元データの圧縮データとして出力するステップ、 c ) 圧縮判定手段が、 前記ステップ bで計算された結合係数および前記基底 3 次元データ群から 3次元データを復元し、 該復元した 3次元データと前記合成対 象 3次元データとを比較し、 復元精度が予め定められた精度に満たない場合には、 前記合成対象 3次元データを前記領域分割手段によつて複数の部分領域に分割し、 同じ部分領域に分割された基底 3次元データ群を結合して前記合成対象 3次元デ ータを合成するための結合係数を前記係数計算手段によって部分領域ごとに計算 し、 該計算した部分領域ごとの結合係数を前記入力した 3次元データの圧縮デー タとして出力するステップ、 を含むことを特徴とするデータ圧縮方法。

2 6 . 部分領域に分割して圧縮しても全体の復元精度が予め定められた精度 に満たない場合には、 前記合成対象 3次元データをさらに細かい部分領域に分割. して部分領域ごとに結合係数を求めることを特徴とする請求項 2 5記載のデータ 圧縮方法。

2 7 . 前記圧縮データに、 前記部分領域を特定する部分領域決定データを含 ませることを特徴とする請求項 2 4、 2 5または 2 6記載のデータ圧縮方法。

2 8 . 前記圧縮データを着脱自在な記憶装置に記憶することを特徴とする請 求項 2 0乃至 2 7の何れか 1項に記載のデータ圧縮方法。

2 9 . 3次元データ復元手段が、 結合係数を含む圧縮データを入力し、 合成 に使用された複数の基底 3次元データを前記圧縮データに含まれる結合係数によ り結合して 3次元データを復元することを特徴とするデータ復元方法。

3 0 . a ) .基底データ読出手段が、 合成に使用された基底 3次元データ群の 選択情報および結合係数を含む圧縮データを入力し、 前記選択情報に基づいて圧 縮対象 3次元データの合成に使用された基底 3次元データ群を予め定めれた基底 3次元データ群から抽出するステップ、

3次元データ復元手段が、 前記抽出された基底 3次元データ群を前記圧縮デー タに含まれる結合係数により結合して 3次元データを復元するステツプ、 を含む ことを特徴とするデータ復元方法。

3 1 . a ) 基底データ読出手段が、 合成に使用された基底 3次元データ群の 部分領域を特定する部分領域決定データおよび部分領域ごとの結合係数を含む圧 縮データを入力し、 前記部分領域決定データに基づいて圧縮対象 3次元データの 合成に使用された基底 3次元データ群の部分領域を予め定められた基底 3次元デ ータ群から抽出するステップ、

b ) 3次元データ復元手段が、 前記抽出された基底 3次元データ群を前記圧縮 データに含まれる部分領域ごとの結合係数により同じ部分領域ごとに結合して 3 次元データを復元するステップ、 を含むことを特徴とするデータ復元方法。 .

3 2 . 前記圧縮データを着脱自在な記憶装置から入力することを特徴とする 請求項 2 9、 3 0または 3 1記載のデータ復元方法。

3 3 . . 請求項 2 0乃至 2 7の何れか 1項に記載されるデータ圧縮方法で生成 された圧縮データを記憶装置に記憶し、 該記憶装置から読み出した圧縮データを 請求項.2 9、 3 0または 3 1に記載されるデータ復元方法で 3次元データに復元 することを特徴とする圧縮復元方法。

3 4 . 請求項 2 0乃至 2 7の何れか 1項に記載されるデータ圧縮方法で生成 された圧縮データを、 データ伝送手段を通じて伝送することを特徴とするデータ 送信方法。

3 5 . 前記データ伝送手段は、 前記データ圧縮方法において前記基底 3次元 データ群に追加された基底 3次元データを圧縮データの送信先へ伝送することを 特徴とする請求項 3 4言己載のデータ送信方法。.

3 6 . データ伝送手段で受信した圧縮データを請求項 2 9、 3 0または 3 1 に記載されるデータ復元方法により 3次 データに復元することを特徴とするデ —タ受信方法。

3 7 . '前記データ伝送手段は、 追加の基底 3次元データを受信したとき前記 データ復元方法で使用する基底 3次元データ群に追加することを特徴とする請求 項 3 6記載のデータ受信方法。

3 8 . 請求項 3 4または 3 5に記載されるデータ送信方法と請求項 3 6また. は 3 7に記載されるデータ受信方法とを組み合わせたことを特徴とするデータ伝 ' 送方法。

3 9 . 頂点の対応関係を決める基準となる参照 3次元データおよび 3次元デ 一タの合成に使用する基底 '3次元データ群を記憶する記憶装置を有するコンビュ ータを、 ：

3次元データを入力し、 前記参照 3次元データの頂点に前記入力した 3次元デ —タの頂点を対応付けた合成対象 3次元データを作成する対応点決定手段と、

3次元データの合成に使用する基底 3次元データ群を結合して前記合成対象 3 次元データを合成するための結合係数を計算し、 該計算した結合係数を前記入力 した 3次元データの圧縮データとして出力する係数計算手段として機能させるこ とを特徴とするデータ圧縮プログラム。

4 0 . 前記コンピュータを、 さらに、 前記係数計算手段で計算された結合係 数および前記基底 3次元データ群から 3次元データを復元し、 該復元した 3次元 データと前記合成対象 3次元データとを比較し、 復元精度が予め定められた精度 に満たない場合には、 新たな基底 3次元データを 3次元データの合成に使用する 基底 3次元データ群に追加する圧縮判定手段として機能させることを特徴とする 請求項 3 9記載のデータ圧縮プログラム。

4 1 . 前記コンピュータを、 さらに、 前記合成対象 3次元データの合成に適 した複数の基底 3次元データを、 3次元データの合成に使用する基底 3次元デ一 タ群から選択する基底データ選択手段として機能させることを特徴とする請求項 3 9または 4 0記載のデータ圧縮プログラム。

4 2 . 前記圧縮データに、 前記結合係数に加えて、 結合に使用した基底 3次 元データを特定する選択情報を含ませることを特徴とする請求項 4 0または 4 1 記載のデータ圧縮プログラム

4 3 . 前記コンピュータを、 さらに、 前記合成対象 3次元データを複数の部 分領域に分割する領域分割手段として機能させ、 かつ、 前記係数計算手段は、 同 じ部分領域に分割された基底 3次元データ群を結合して前記合成対象 3次元デー タを合成するための結合係数を部分領域ごとに計算し、 該計算した部分領域ごと の結合係数を前記入力した 3次元データの圧縮データとして出力することを特徴 とする請求項 3 9記載のデータ圧縮プログラム。

4 4 . 前記コンピュータを、. さらに、 前記合成対象 3次元データを複数の部 分領域に分割する領域分割手段と、 前記係数計算手段で計算された結合係数およ び前記基底 3次元データ群から 3次元データを復元し、 該復元した 3次元データ と前記合成対象 3次元データとを比較し、 復元精度が予め定められた精度に満た ない場合には、 前記合成対象 3次元データを前記領域分割手段によつて複数の部 分領域に分割し、 同じ部分領域に分割された基底 3次元データ群を結合して前記 合成対象 3次元データを合成するための結合係数を前記係数計算手段によって部 分領域ごとに計算し、 該計算した部分領域ごとの結合係数を前記入力した 3次元 データの圧縮データとして出力する圧縮判定手段として機能させることを特徴と する請求項 3 9記載のデータ圧縮プログラム。

4 5 . 前記圧縮判定手段は、 部分領域に分割して圧縮しても全体の復元精度 が予め定められた精度に満たない場合には,、 前記合成対象 3次元データをさらに 細かい部分領域に分割して部分領域ごとに結合係数を求める制御を行うことを特 徴とする請求項 4 4記載のデータ圧縮プログラム。

4 6 . 前記圧縮データに、 前記部分領域を特定する部分領域決定データを含 ませることを特徴とする請求項 4 3、 4 4または 4 5記載のデータ圧縮プロダラ ム。

4 7 . 前記圧縮データを着脱自在な記憶装置に記憶することを特徴とする請 求項 3 9乃至 4 6の何れか 1項に記載のデータ圧縮プログラム。

4 8 . 3次元データの合成に使用する基底 3次元データ群を記憶する記憶装 置を有するコンピュータを、

結合係数を含む圧縮データを入力し、 合成に使用された複数の基底 3次元デー タを前記圧縮データに含まれる結合係黎により結合して 3次元データを復元する 3次元データ復元手段として機能させることを特徴とするデータ復元プログラム。

4 9 . 3次元データの合成に使用する基底 3次元データ群を記憶する記憶装 置を有するコンピュータを、 合成に使用された基底 3.次元データ群の選択情報および結合係数を含む圧縮デ ータを入力し、 前記選択情報に基づいて圧縮対象 3次元データの合成に使用され た基底 3次元データ群を前記記憶装置から読み出す基底データ読出手段と、

^読み出された基底 3次元データ群を前記圧縮データに含まれる結合係数によ り結合して 3次元データを復元する 3次元データ復元手段として機能させるため のデータ復元プログラム。

5 0 . 3次元データの合成に使用する基底 3次元データ群を記憶する記憶装 置を有するコンピュータを、

合成に使用された基底 3次元データ群の部分領域を特定する部分領域決定デ一 タおよび部分領域ごとの結合係数を含む圧縮データを入力し、 前記部分領域決定 データに基づいて圧縮対象 3次元データの合成に使用された基底 3次元データ群 の部分領域を予め定められた基底 3次元データ群から抽出する基底データ読出手 段と、

該抽出された基底 3次元データ群を前記圧縮データに含まれる部分領域ごとの 結合係数により同じ部分領域ごとに結合して 3次元データを復元する 3次元デー タ復元手段として機能させるだめのデータ復元プログラム。

5 1 . 前記圧縮データを着脱自在な記憶装置から入力することを特徴とする 請求項 4 8、 4 9または 5 0記載のデータ復元プログラム。

5 2 . 請求項 3 9乃至 ·4 6の何れか 1項に記載されるデータ圧縮プログラム と請求項 4 8、 4 9または 5 0に記載されるデータ復元プログラムとを含む圧縮 復元フ。ログラム。

5 3 . 請求項 3 9乃至 4 6の何れか 1項に記載されるデータ圧縮プログラム と、 コンピュータを、 前記データ圧縮プログラムで生成された圧縮データを送信 するデータ伝送手段として機能させるプログラムとを含むデータ送信プログラム。

5 4 . 前記データ伝送手段は、 前記データ圧縮プログラムが基底 3次元デー タ群に追加した基底 3次元データを圧縮データの送信先へ伝送することを特徴と する請求項 5 3記載のデータ送信プログラム。

5 5 . 請求項 4 8、 4 9または 5 0に記載されるデータ復元プログラムと、 コンピュータを、 圧縮データを受信し前記データ復元プログラムへ入力するデー タ伝送手段として機能させるプログラムとを含むデータ受信プ口グラム。

5 6 . 前記データ伝送手段は、 追加の基底 3次元データを受信したとき記憶 装置に記憶された基底 3次元データ群に.追加することを特徴とする請求項 5 5記 载のデータ受信プログラム。

5 7 . 請求項 5 3または 5 4に記載されるデータ送信プログラムと請求項 5 5または 5 6に記載されるデータ受信プログラムとを含むデータ伝送プログラム。