JPH0635996A - Method and device for preparing three-dimensional shape model - Google Patents
Method and device for preparing three-dimensional shape modelInfo
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- JPH0635996A JPH0635996A JP4188130A JP18813092A JPH0635996A JP H0635996 A JPH0635996 A JP H0635996A JP 4188130 A JP4188130 A JP 4188130A JP 18813092 A JP18813092 A JP 18813092A JP H0635996 A JPH0635996 A JP H0635996A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、距離画像入力装置や距
離画像データベース（以下ＤＢ）より入力される距離デ
ータを利用してソリッドな３次元形状モデルを構築し、
キャラクタジェネレータ（以下ＣＧ）やキャドシステム
（以下ＣＡＤ）での使用等におけるプリ・モデラーとし
て利用することを目的とした３次元形状モデル作成方法
及びその装置に関するものである。すなわち、精度よく
３次元形状モデルを生成することは出来ないが、簡易な
３次元形状モデルを作成することを目的とする。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention constructs a solid three-dimensional shape model using distance data input from a distance image input device or a distance image database (DB).
The present invention relates to a three-dimensional shape model creating method and its device for use as a pre-modeler for use in a character generator (hereinafter CG) or CAD system (hereinafter CAD). That is, it is not possible to accurately generate a three-dimensional shape model, but it is intended to create a simple three-dimensional shape model.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、非接触による各種方式、例えば光
飛行時間測定法や三角測量に基づくレンジファインダな
どの３次元計測装置により距離データを入力し、得られ
た３次元データから３次元形状モデルを作成しようとし
た各種試みがなされている。これらの３次元計測装置を
利用した３次元形状モデル作成装置においては、入力す
る物体に関して、入力センサの方を向いて他の物体に隠
されていない点は正確に入力されるが、入力センサに対
し背（後）面部分及び隠されている点は距離データを入
力出来ないという欠点がある。2. Description of the Related Art Conventionally, distance data has been input by various non-contact methods, for example, a three-dimensional measuring device such as a range finder based on optical time-of-flight measurement method or triangulation, and a three-dimensional shape model is obtained from the obtained three-dimensional data. Various attempts have been made to create the. In a three-dimensional shape model creating device using these three-dimensional measuring devices, points of an input object that face the input sensor and are not hidden by other objects are accurately input, but On the other hand, the back (rear) surface portion and the hidden points have a drawback that distance data cannot be input.
【０００３】この欠点を解決すべく、従来では以下の方
法により３次元形状モデルを得ている。（１）センサを
固定して、物体を主軸回りに回転するのと同期して距離
画像を計測する。（２）センサを物体の回りに回転させ
るのと同期して距離画像を計測する。In order to solve this drawback, conventionally, a three-dimensional shape model is obtained by the following method. (1) A sensor is fixed and a range image is measured in synchronization with rotation of an object around a main axis. (2) The distance image is measured in synchronization with the rotation of the sensor around the object.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記こ
れらの方式では、物体あるいはセンサを回転させるため
の機構が必要であるし、また複数の距離画像の対応画素
を判定して３次元形状を再構築するのは容易なことでは
ない。本発明は、前記従来の欠点を除去し、一方向から
得られた距離画像を基にして未知の部分の形状データを
提供できる３次元形状モデル形成方法及びその装置を提
供する。However, these methods require a mechanism for rotating an object or a sensor, and determine corresponding pixels of a plurality of range images to reconstruct a three-dimensional shape. It's not easy to do. The present invention provides a three-dimensional shape model forming method and apparatus capable of eliminating the above-mentioned conventional defects and providing shape data of an unknown portion based on a range image obtained from one direction.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明の３次元形状モデル形成方法は、入力される
３次元距離画像から３次元形状モデルを作成する３次元
形状モデル作成方法であって、一方向の平行射影から得
られる３次元距離画像を入力する行程と、与えられた前
記距離画像に対して３次元空間上で対象物体の対称軸を
指定する行程と、与えられた前記距離画像と指定された
前記対称軸とに基づき前記方向から見て背面となる対象
物体の形状を推定して３次元形状モデルを構築する行程
とを備える。ここで、前記指定行程は、与えられた前記
距離画像を３つの２次元平面に投影して３面図を表示す
る行程と、該３面図を用いて対象物体の対称軸を指定す
る行程とを備える。In order to solve this problem, the three-dimensional shape model forming method of the present invention is a three-dimensional shape model creating method for creating a three-dimensional shape model from an input three-dimensional distance image. Then, the process of inputting a three-dimensional range image obtained from parallel projection in one direction, the process of specifying the symmetry axis of the target object in a three-dimensional space with respect to the given range image, and the given process And a step of constructing a three-dimensional shape model by estimating the shape of the target object which is the back surface when viewed from the direction based on the distance image and the specified symmetry axis. Here, the designated process includes a process of projecting the given distance image on three two-dimensional planes to display a three-view drawing, and a process of designating a symmetry axis of a target object using the three-view drawing. Equipped with.
【０００６】また、本発明の３次元形状モデル形成装置
は、入力される３次元距離画像を保持する保持手段と、
与えられた前記距離画像に対して３次元空間上で対象物
体の対称軸を指定する指定手段と、与えられた前記距離
画像と指定された前記対称軸とに基づき前記方向から見
て背面となる対象物体の形状を推定して３次元形状モデ
ルを構築するモデル形成手段とを備える。また、構築さ
れた３次元形状モデルを外部データファイルとして格納
する手段を更に備える。ここで、前記指定手段は３面図
を用いて対象物体の対称軸を指定する。また、得られた
前記３次元形状モデルにライティング，シェーディン
グ，投影変換等の処理を施して２次元平面に表示する表
示手段を更に備える。Further, the three-dimensional shape model forming apparatus of the present invention comprises a holding means for holding an input three-dimensional distance image,
It becomes a back surface when viewed from the direction based on the given distance image and the designated symmetry axis, and a designation means for designating a symmetry axis of the target object in the three-dimensional space with respect to the given distance image Model forming means for estimating the shape of the target object and constructing a three-dimensional shape model. Further, it further comprises means for storing the constructed three-dimensional shape model as an external data file. Here, the designation means designates the axis of symmetry of the target object using three views. Further, it further comprises display means for performing processing such as lighting, shading, and projection conversion on the obtained three-dimensional shape model and displaying it on a two-dimensional plane.
【０００７】[0007]
【作用】本発明では、軸対称な物体に対して、一方向か
らの距離計測画像に対してユーザがインタラクティブに
対称軸を指定して、既知の位置情報を利用してデータを
補間することにより未知の３次元形状モデルを構築し、
物体の全面に渡る３次元形状モデルが求まる。According to the present invention, the user interactively specifies the axis of symmetry for the distance measurement image from one direction with respect to the axially symmetric object and interpolates the data by using the known position information. Build an unknown 3D shape model,
A three-dimensional shape model over the entire surface of the object can be obtained.
【０００８】[0008]
【実施例】以下、添付図面に従って本発明による実施例
を詳細に説明する。図１は本実施例の３次元形状モデル
作成装置の構成を示すブロック図である。図において、
１は本実施例の処理手順を記憶するためのプログラム記
憶部、２は本装置での処理に必要な情報及び入出力デー
タを記憶するためのデータ記憶部、３はプログラム記憶
部１に記憶されている処理手順に従って処理を行うため
のＣＰＵである。４は本装置で得られた３次元形状モデ
ルを表示したり、ユーザからの指示をインタラクティブ
に表示するマルチウィンドウシステムを有する表示部で
ある。５はユーザからの指令を入力するポインティング
デバイスとしてのマウスである。６は入力部としてのキ
ーボード（ＫＢ）で、ユーザがプログラムを作成した
り、本装置に指令を入力するのに使用される。Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the three-dimensional shape model creating apparatus of this embodiment. In the figure,
Reference numeral 1 is a program storage unit for storing the processing procedure of the present embodiment, 2 is a data storage unit for storing information and input / output data necessary for processing in the present apparatus, and 3 is stored in the program storage unit 1. The CPU is a CPU for performing processing in accordance with the processing procedure. Reference numeral 4 denotes a display unit having a multi-window system for displaying a three-dimensional shape model obtained by this device and interactively displaying an instruction from the user. Reference numeral 5 is a mouse as a pointing device for inputting a command from the user. Reference numeral 6 denotes a keyboard (KB) as an input unit, which is used by a user to create a program or input a command to this apparatus.
【０００９】プログラム記憶部１に記憶されるプログラ
ムには、入力された距離画像を３次元表示する距離画像
表示プログラム１１と、表示された距離画像に対して、
回転の主軸を指定するための主軸指定・ユーザインター
フェース・プログラム１２と、前記距離画像及び主軸を
入力として背景（後）面を含めて３次元形状モデルを構
築する形状モデル構築プログラム１３と、得られた３次
元形状モデルに対してライティング，シェーディング等
を施しレンダリングを行う形状モデル表示プログラム１
４とが含まれる。The programs stored in the program storage unit 1 include a distance image display program 11 for three-dimensionally displaying an input distance image, and a distance image display program for the displayed distance image.
A main axis designation / user interface program 12 for designating a main axis of rotation, and a geometric model construction program 13 for constructing a three-dimensional geometric model including a background (rear) surface by inputting the distance image and the main axis are obtained. Shape model display program 1 that renders a 3D shape model by performing lighting, shading, etc.
4 and are included.
【００１０】データ記憶部２に記憶されるデータには、
距離計測センサや距離画像ＤＢより入力される距離画像
データ２１と、本実施例の処理により構築される３次元
形状データ２２とが含まれる。本実施例の処理手順を示
すアルゴリズムを記述する前に、簡単に言葉の定義を行
っておく。距離画像とは、距離計測センサにより測定さ
れた物体表面の各点と基準点との垂直距離（平行射影）
を与える画像である。本実施例のデータ形式としては、
（ｘ，ｙ）の正方２次元格子上の各点において距離（ｚ
値）が格納される。形状モデルは距離画像とは異なり、
３次元物体を頂点・辺等の幾何情報として表現するもの
であり、例えば、記述レベルの低いものから順に、ポリ
ゴン，２次曲面，自由曲面のモデルがある。The data stored in the data storage unit 2 includes
Distance image data 21 input from a distance measuring sensor or a distance image DB and three-dimensional shape data 22 constructed by the processing of this embodiment are included. Before describing the algorithm showing the processing procedure of this embodiment, terms will be briefly defined. A range image is the vertical distance (parallel projection) between each point on the object surface measured by the distance measurement sensor and the reference point.
Is an image that gives. The data format of this embodiment is
At each point on the square two-dimensional lattice of (x, y), the distance (z
Value) is stored. The shape model is different from the range image,
A three-dimensional object is represented as geometric information such as vertices and edges. For example, there are models of polygons, quadric surfaces, and free-form surfaces in descending order of description level.
【００１１】本実施例のアルゴリズムの概略のフローチ
ャートを図２を参考にして説明する。まず、ステップＳ
１０１においては、光飛行時間計測，三角測量等の距離
画像計測手法に基づいて物体を計測する３次元計測装置
（不図示）や距離画像ＤＢ（不図示）から上述の距離画
像形式のデータを得る。ただし、距離画像を計測する際
には上述の平行射影系の他に、中心投影や円筒投影型が
あり、本ステップにおいて１つの投影系（平行射影系）
の座標空間に変換し、以後の処理を統一化する。又、距
離がある一定値以上の点は背景とみなすために無限大と
し、物体部分とみなさないようにする。本実施例の特徴
はデータ取得後にあるので、上記処理は詳説しない。A schematic flowchart of the algorithm of this embodiment will be described with reference to FIG. First, step S
In 101, the above-mentioned distance image format data is obtained from a three-dimensional measuring device (not shown) or a distance image DB (not shown) that measures an object based on a distance image measuring method such as optical time-of-flight measurement or triangulation. . However, when measuring a range image, there are center projection and cylindrical projection types in addition to the above-mentioned parallel projection system, and one projection system (parallel projection system) is used in this step.
Convert to the coordinate space of and unify the subsequent processing. In addition, a point whose distance is equal to or greater than a certain value is assumed to be infinite in order to consider it as a background, and is not considered as an object part. Since the feature of this embodiment is that the data is acquired, the above processing will not be described in detail.
【００１２】ステップＳ１０２においては、得られた距
離画像は基本的に格子状構造であるから、図７に示すよ
うに格子形状の対角線を結んで距離データを３角形ポリ
ゴン列に変換し、ＰＨＩＧＳ等のグラフィックス・ライ
ブラリを用いて２次元平面に平行投影する。ステップＳ
１０３では、こうして３次元物体を２次元空間に表示し
た後に軸対称物体の主軸を決定するが、２次元空間にお
いては奥行き情報を正確に反映出来ないため、本実施例
では３面（上面，正面，側面）に平行投影した画像を用
いて主軸を決定する。この手法を図３を参考にして説明
する。In step S102, since the obtained range image is basically a lattice-like structure, as shown in FIG. 7, the diagonal lines of the lattice shape are connected to convert the distance data into a triangular polygon array, and PHIGS or the like. Parallel projection onto a two-dimensional plane using the graphics library of. Step S
In 103, the main axis of the axisymmetric object is determined after displaying the three-dimensional object in the two-dimensional space in this way, but since depth information cannot be accurately reflected in the two-dimensional space, three planes (top surface, front surface) are used in this embodiment. , Side surface) is used to determine the main axis. This method will be described with reference to FIG.
【００１３】図３は円筒形の物体をｚ方向の＋∞方向か
ら平行投影した際の３面図を示したものであり、３次元
座標系は右手座標系を採用している。主軸決定の一例と
して、まず３面図の上面図を利用してマウスで点４１と
点４２をクリックすることによりｘ，ｚの位置を特定す
る。こうして得られた２点は同様に、正面及び側面図に
おいて点４１′，４２′として反映される。FIG. 3 is a three-view drawing of a cylindrical object which is projected in parallel from the + ∞ direction of the z direction, and the three-dimensional coordinate system adopts the right-handed coordinate system. As an example of determining the principal axis, first, the x and z positions are specified by clicking the points 41 and 42 with the mouse using the top view of the three-view drawing. The two points thus obtained are likewise reflected as points 41 'and 42' in the front and side views.
【００１４】次のステップとして、ｙ座標に関しては、
まず正面図において点４１′を選択して実際の位置４
１″に引っぱる（マウス５でドラッグする）ことによっ
てｙ座標値を指定する。点４２′も同様に４２″へ引っ
ぱると、点４１″と点４２″を結ぶ直線が回転の主軸と
なる。この点の指定や引っぱりに関しては、ウィンドウ
システム上で、例えばポップアップ・メニュー(pop-up-
menu) によりモードを指定することで容易に実現可能で
ある。As the next step, regarding the y coordinate,
First, in the front view, point 41 'is selected and the actual position 4
The y-coordinate value is specified by pulling it to 1 "(dragging with the mouse 5). When the point 42 'is also pulled to 42", the straight line connecting the points 41 "and 42" becomes the main axis of rotation. To specify or pull this point, for example, in the window system, pop-up menu (pop-up-
It can be easily realized by specifying the mode with (menu).
【００１５】次のステップＳ１０５が、この主軸及び距
離データ情報から３次元形状モデルを構築する中心的な
ステップであり、そのアルゴリズムを図４を利用して詳
述する。ここで、本実施例のアルゴリズムで構築する３
次元形状はポリゴンモデルとし、そのデータ構造の一例
として簡略な立方体の例を図５に示す。ここで、図５の
（ａ）はデータ構造例を示し、（ｂ）は（ａ）のデータ
構造を立体形状として表わしたものである。ここで、ｘ
0，ｙ0，ｚ0は各軸と立方体の面との交点を表わしてい
る。The next step S105 is a central step for constructing a three-dimensional shape model from the main axis and distance data information, and its algorithm will be described in detail with reference to FIG. Here, 3 constructed by the algorithm of the present embodiment
A dimensional shape is a polygon model, and an example of a simple cube is shown in FIG. 5 as an example of its data structure. Here, FIG. 5A shows an example of the data structure, and FIG. 5B shows the data structure of FIG. 5A as a three-dimensional shape. Where x
0 , y 0 , and z 0 represent the intersections of each axis and the surface of the cube.
【００１６】本実施例のデータ構造は大きく２つの部分
に分けられる。図５の（ａ）の前半の部分は、ポリゴン
を構成する頂点情報を指定する部分で、必須なデータは
頂点座標の（Ｘ，Ｙ，Ｚ）値、例えば図５の（ａ）で
（-1.0,-1.0,-1.0）等とオプションの頂点における法線
ベクトル（Ｎｘ，Ｎｙ，Ｎｚ）値、例えば図５の（ａ）
で（-0.57735,-0.57735,-0.57735）等とである。後半の
部分は、位相情報である指定された頂点情報に対してポ
リゴンを構成する稜線の接続状態を示し、最初にポリゴ
ンを構成する稜線数ｎ（図５では四角形で４）、そして
後にポリゴンを構成するｎ個の頂点へのインデックス値
（前半の頂点座標に順に０〜ｎ−１のインデックスを付
し、ポリゴンを構成する頂点のインデックスを並べたも
の、例えば図５で（0,1,2,3 ）等であり、図５の立体形
状には点０，点１…点７として示されている）が続く。
尚、立方体の最終のデータ構造では、平面内の複数のポ
リゴンは合成され、ポリゴンは四角形となっている。図
５では簡略のために立方体を例としたが、図３の円柱等
の３次元形状モデルもデータ量が多くデータ構造が複雑
になるだけで同様に形成されることは明らかである。The data structure of this embodiment is roughly divided into two parts. The first half of (a) of FIG. 5 is a part for designating the vertex information that configures the polygon, and the essential data is the (X, Y, Z) values of the vertex coordinates, for example (-) in FIG. 1.0, -1.0, -1.0) etc. and the normal vector (Nx, Ny, Nz) values at the optional vertices, for example (a) in FIG.
And (-0.57735, -0.57735, -0.57735) and so on. The latter half shows the connection state of the ridge lines that form the polygon with respect to the specified vertex information that is the phase information. First, the number n of the ridge lines that form the polygon (4 in FIG. 5 is a quadrangle), and then the polygon is formed. Index values for the n vertices that make up (indexes 0 to n-1 are added in order to the coordinates of the first half of the vertices, and the indices of the vertices that make up the polygon are arranged, for example, (0, 1, 2 in FIG. , 3), etc., and the solid shape in FIG. 5 is followed by points 0, 1 ...
In the final data structure of the cube, a plurality of polygons in the plane are combined and the polygons are quadrangular. In FIG. 5, a cube is taken as an example for simplification, but it is obvious that the three-dimensional shape model such as the cylinder in FIG. 3 is formed in a similar manner only with a large amount of data and a complicated data structure.
【００１７】ステップＳ５０１において、得られた格子
状のセンサ側の距離画像（図６参照、本例は説明の簡略
化のために解像度を落としている）で黒丸を施した物体
部分の頂点情報を抽出した後、頂点の連結情報である位
相情報を構築する。基本的に本実施例のアルゴリズムで
作成するポリゴンは処理の容易性から三角形とする。位
相情報を構築する際には、図６にあるように走査線毎に
処理を行うが、それについては以下にもう少し詳しく述
べる。In step S501, the vertex information of the object portion marked with a black circle is obtained from the obtained distance image on the sensor side of the grid (see FIG. 6, resolution is reduced for simplification of description in this example). After the extraction, the topological information that is the connection information of the vertices is constructed. Basically, polygons created by the algorithm of this embodiment are triangles for ease of processing. When constructing the phase information, processing is performed for each scanning line as shown in FIG. 6, which will be described in more detail below.
【００１８】この走査はｙ方向にスキャンライン１，
２，…，ｎの方向に、ｘの小さい値から順に画素値をス
キャンして、以下の処理を実行する。ここで、第ｎスキ
ャンラインにおけるｘ方向ｐ画素目の値をスキャンして
稜線位相情報を構築する際の、アルゴリズムを疑似コー
ティングの形で図８に示す。図８において、２次元の
（ｐ，ｎ）画素における距離画素値(depth) を、ｄｅｐ
ｔｈ（ｐ，ｎ）とする。図８のアルゴリズムの手順を簡
略的に示したのが図７のフローチャートである。This scanning is performed in the y-direction by scanning line 1,
Pixel values are sequentially scanned in the direction of 2, ..., N from the smallest value of x, and the following processing is executed. Here, an algorithm for constructing the ridge line phase information by scanning the value of the pth pixel in the x direction in the nth scan line is shown in FIG. 8 in the form of pseudo coating. In FIG. 8, the distance pixel value (depth) in the two-dimensional (p, n) pixel is dep
Let th (p, n). The flow chart of FIG. 7 briefly shows the procedure of the algorithm of FIG.
【００１９】まず、ステップＳ８１で現在の注目画素が
物体上のものか否かが判定される。物体上の場合にはス
テップＳ８２，Ｓ８３に進んで、注目画素の左隣あるい
は右隣の画素が背景か否かがチエックされ、背景の場合
はステップＳ８４で注目画素を物体の輪郭として登録す
る。次に、ステップＳ８５では、注目画素を含む下，右
及び右下の４つの画素について、物体上なら“１”背景
なら“０”のフラグを立て、ステップＳ８６でフラグが
“１”である画素数に対応して、ポリゴン（本例では三
角形）を作成・登録する。まず、“１”が２個以下の場
合はポリゴン無しと判断して、ステップＳ８７では何も
登録しない。“１”が３個の場合はポリゴンが１つと判
断して、ステップＳ８８で“１”の３画素を頂点のイン
デックスとして登録する。“１”が４個の場合はポリゴ
ンが２つと判断して、ステップＳ８９で注目画素と下及
び右の画素を１つのポリゴン、右下，下及び右の画素を
１つのポリゴンとしてその頂点インデックスを登録す
る。尚、本例では画素単位の細密のポリゴンを考えた
が、精度に応じて粗いポリゴンとしてもよい。First, in step S81, it is determined whether or not the current pixel of interest is on the object. If it is on the object, the process proceeds to steps S82 and S83 to check whether the pixel on the left or right of the target pixel is the background. If it is the background, the target pixel is registered as the outline of the object in step S84. Next, in step S85, a flag of "1" is set for the lower, right, and lower right pixels including the pixel of interest on the object, and "0" is set for the background, and a pixel whose flag is "1" is set in step S86. Polygons (triangles in this example) are created and registered corresponding to the numbers. First, when the number of "1" is 2 or less, it is determined that there is no polygon, and nothing is registered in step S87. When there are three "1" s, it is determined that there is one polygon, and in step S88, the three pixels of "1" are registered as vertex indices. If there are four "1", it is determined that there are two polygons, and in step S89, the pixel of interest and the lower and right pixels are regarded as one polygon, and the lower right, lower and right pixels are regarded as one polygon, and their vertex indices are determined. register. In this example, a fine polygon in pixel units is considered, but a rough polygon may be used depending on accuracy.
【００２０】得られた位相情報はセンサ側からみた前面
の情報であり、ステップＳ５０３で後面の位置情報を測
定された距離画素値と主軸の情報より計算する。これは
主軸を決定する２点を（ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ）及び（ｘ
2 ，ｙ2 ，ｚ2 ）とし、既知の距離値を（ｘp ，ｙp ，
ｚp ）とすると、以下に示す数１のｔを解き、それを利
用して直線｛（ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1 ），（ｘ2 ，ｙ2 ，ｚ
2 ）｝と点（ｘp ，ｙp ，ｚp ）からこの直線に垂線を
引いた際に交わる点（ｘc ，ｙc ，ｚc ）＝｛x1+t(x2-
x1), y1+t(y2-y1), z1+t(z2-z1)｝を求め、（ｘc ，ｙc
，ｚc ）に関して（ｘp ，ｙp ，ｚp ）の対称点とな
る後面位置（２ｘc-ｘp ，２ｙc-ｙp ，２ｚc-ｚp ）を
算出し、ポリゴンの頂点情報として追加する。The obtained phase information is the information on the front surface viewed from the sensor side, and the position information on the rear surface is calculated from the measured distance pixel value and the main axis information in step S503. The two points that determine the principal axis are (x 1 , y 1 , z 1 ) and (x
2 , y 2 , z 2 ) and the known distance values are (x p , y p ,
z p ), the following t of Equation 1 is solved, and by using it, the straight line {(x 1 , y 1 , z 1 ), (x 2 , y 2 , z
2 )} and the point (x p , y p , z p ) intersecting this line when a perpendicular is drawn (x c , y c , z c ) = {x 1 + t (x 2-
x 1 ), y 1 + t (y 2 -y 1 ), z 1 + t (z 2 -z 1 )} is obtained, and (x c , y c
, Z c) with respect to (x p, y p, surface position after the point of symmetry of the z p) (2x c -x p , 2y c -y p, calculates 2z c -z p), as the vertex information of the polygon to add.
【００２１】[0021]
【数１】 ステップＳ５０４では、同時に背面の頂点と対応する前
面頂点のインデックス値から外周輪郭を形成する頂点の
インデックス列を内部的に格納し、ステップＳ５０３で
得られた位相情報を利用して後面の位相情報を作成す
る。また、後面の外周輪郭を形成する頂点のインデック
ス列である外周情報もステップＳ５０２と同様に格納し
ておく。[Equation 1] In step S504, the index sequence of the vertices forming the outer peripheral contour is stored internally from the index values of the front vertices corresponding to the back vertices at the same time, and the phase information of the rear face is obtained using the phase information obtained in step S503. create. Further, the outer circumference information, which is the index sequence of the vertices forming the outer circumference of the rear surface, is also stored as in step S502.
【００２２】次に、ステップＳ５０５で前面の外周と後
面の外周を接続するために、ダイナミック・プログラミ
ング法を用いて接続線により得られる三角形の面積を評
価関数として、それを最小コストとなるように前面及び
後面を接続する。その結果、接続により得られる三角形
をポリゴンモデルの情報に追加する。こうして、ソリッ
ドで軸対称な３次元物体の形状モデルを作成する。Next, in step S505, in order to connect the outer circumference of the front surface and the outer circumference of the rear surface, the area of the triangle obtained by the connecting line is used as an evaluation function using the dynamic programming method, and it is set to the minimum cost. Connect the front and back surfaces. As a result, the triangle obtained by the connection is added to the information of the polygon model. In this way, a solid, axially symmetric three-dimensional object shape model is created.
【００２３】最後にステップＳ１０６で、前記ステップ
Ｓ１０５で得られた３次元形状モデル（図５の（ａ）参
照）をインタプリットした後、グラフィックス・コマン
ドを発行して３次元形状を２次元平面に投影して立体形
状を確認する。本実施例のアルゴリズムにおいては、例
えばＰＨＩＧＳ等のグラフィックスライブラリを用いて
この機能を実現する。その際の３次元処理に特有な処理
として光源のライティング，シェーディング，隠線・隠
面消去，Ｄｅｐｔｈ Ｃｕｅ効果等があげられる。Finally, in step S106, after interpreting the three-dimensional shape model obtained in step S105 (see FIG. 5A), a graphics command is issued to convert the three-dimensional shape into a two-dimensional plane. Confirm the three-dimensional shape by projecting on. In the algorithm of this embodiment, this function is realized by using a graphics library such as PHIGS. As the processing peculiar to the three-dimensional processing at that time, lighting of a light source, shading, hidden line / hidden surface removal, depth Cue effect and the like can be mentioned.
【００２４】尚、本発明は、複数の機器から構成される
システムに適用しても、１つの機器から成る装置に適用
しても良い。また、本発明はシステム或は装置にプログ
ラムを供給することによって達成される場合にも適用で
きることは言うまでもない。The present invention may be applied to a system composed of a plurality of devices or an apparatus composed of a single device. Further, it goes without saying that the present invention can be applied to the case where it is achieved by supplying a program to a system or an apparatus.
【００２５】[0025]
【発明の効果】本発明により、一方向から得られた距離
画像を元にして未知の部分の形状データを提供できるた
め、ＣＡＤ等の高価なモデリングソフトがなくても３次
元形状を簡単に入力・再利用することが可能となる。According to the present invention, since the shape data of an unknown portion can be provided based on the range image obtained from one direction, the three-dimensional shape can be easily input without expensive modeling software such as CAD. -It can be reused.
【図１】本実施例の３次元形状モデル作成装置の基本構
成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the basic configuration of a three-dimensional geometric model creation device of this embodiment.
【図２】本実施例の基本アルゴリズムを示すフローチャ
ートである。FIG. 2 is a flowchart showing a basic algorithm of this embodiment.
【図３】主軸を３面図より決定する方法を示す図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing a method of determining a main axis from three views.
【図４】３次元モデル構築例のアルゴリズムを示すフロ
ーチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing an algorithm of a three-dimensional model construction example.
【図５】３次元形状（ポリゴン）モデルの記述例及び立
体形状を示す図である。5A and 5B are diagrams showing a description example and a three-dimensional shape of a three-dimensional shape (polygon) model.
【図６】計測された距離画像のスキャナ状態を示す図で
ある。FIG. 6 is a diagram showing a scanner state of measured distance images.
【図７】稜線の位相情報を計算するアルゴリズムを示す
フローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing an algorithm for calculating phase information of a ridge.
【図８】稜線の位相情報を計算するアルゴリズムの疑似
コーティングを示す図である。FIG. 8 is a diagram showing pseudo coating of an algorithm for calculating phase information of a ridge.
１…プログラム記憶部、２…データ記憶部、３…ＣＰ
Ｕ、４…表示部（ウィンドウシステム）、５…マウス、
６…ＫＢ（キーボード）、１１…距離画像表示プログラ
ム、１２…主軸指定Ｉ／Ｆプログラム、１３…３次元形
状モデル構築プログラム、１４…３次元形状モデル表示
プログラム、２１…画像データ、２２…３次元形状デー
タ1 ... Program storage unit, 2 ... Data storage unit, 3 ... CP
U, 4 ... Display (window system), 5 ... Mouse,
6 ... KB (keyboard), 11 ... Distance image display program, 12 ... Spindle designation I / F program, 13 ... 3D shape model construction program, 14 ... 3D shape model display program, 21 ... Image data, 22 ... 3D Shape data
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉崎 修 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Osamu Yoshizaki 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.
Claims (6)
状モデルを作成する３次元形状モデル作成方法であっ
て、 一方向の平行射影から得られる３次元距離画像を入力す
る行程と、 与えられた前記距離画像に対して３次元空間上で対象物
体の対称軸を指定する行程と、 与えられた前記距離画像と指定された前記対称軸とに基
づき前記方向から見て背面となる対象物体の形状を推定
して３次元形状モデルを構築する行程とを備えることを
特徴とする３次元形状モデル作成方法。1. A three-dimensional shape model creating method for creating a three-dimensional shape model from an input three-dimensional distance image, comprising the steps of inputting a three-dimensional distance image obtained from parallel projections in one direction. The process of designating the symmetry axis of the target object in the three-dimensional space with respect to the distance image, and the target object which is the back surface when viewed from the direction based on the given distance image and the designated symmetry axis. And a step of estimating a shape and constructing a three-dimensional shape model.
３面図を表示する行程と、 該３面図を用いて対象物体の対称軸を指定する行程とを
備えることを特徴とする請求項１記載の３次元形状モデ
ル作成方法。2. The designated step is a step of projecting the given distance image onto three two-dimensional planes to display a three-view drawing, and designating a symmetry axis of a target object using the three-view drawing. The method according to claim 1, further comprising: a step.
持手段と、 与えられた前記距離画像に対して３次元空間上で対象物
体の対称軸を指定する指定手段と、 与えられた前記距離画像と指定された前記対称軸とに基
づき前記方向から見て背面となる対象物体の形状を推定
して３次元形状モデルを構築するモデル形成手段とを備
えることを特徴とする３次元形状モデル作成装置。3. Holding means for holding an input three-dimensional distance image, specifying means for specifying a symmetry axis of a target object in a three-dimensional space with respect to the given distance image, and the given distance 3D shape model creation, comprising model forming means for estimating a shape of a target object which is a back surface when viewed from the direction based on the image and the specified symmetry axis, and constructing a 3D shape model. apparatus.
タファイルとして格納する手段を更に備えることを特徴
とする請求項３記載の３次元形状モデル作成装置。4. The three-dimensional shape model creating apparatus according to claim 3, further comprising means for storing the constructed three-dimensional shape model as an external data file.
の対称軸を指定することを特徴とする請求項３記載の３
次元形状モデル作成装置。5. The method according to claim 3, wherein the designating unit designates the axis of symmetry of the target object by using a three-view drawing.
Dimensional shape model creation device.
ィング，シェーディング，投影変換等の処理を施して２
次元平面に表示する表示手段を更に備えることを特徴と
する請求項３記載の３次元形状モデル作成装置。6. The obtained three-dimensional shape model is subjected to processing such as lighting, shading, projection conversion, etc.
The three-dimensional shape model creating apparatus according to claim 3, further comprising display means for displaying on a three-dimensional plane.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4188130A JPH0635996A (en) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | Method and device for preparing three-dimensional shape model |
| EP92113328A EP0526881B1 (en) | 1991-08-06 | 1992-08-05 | Three-dimensional model processing method, and apparatus therefor |
| DE69232403T DE69232403T2 (en) | 1991-08-06 | 1992-08-05 | Three-dimensional model processing method and device |
| US08/401,296 US5936628A (en) | 1991-08-06 | 1995-03-09 | Three-dimensional model processing method, and apparatus therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4188130A JPH0635996A (en) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | Method and device for preparing three-dimensional shape model |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0635996A true JPH0635996A (en) | 1994-02-10 |
Family
ID=16218257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4188130A Withdrawn JPH0635996A (en) | 1991-08-06 | 1992-07-15 | Method and device for preparing three-dimensional shape model |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0635996A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005114733A (en) * | 2003-10-07 | 2005-04-28 | Global Nuclear Fuel Americas Llc | Geometric constructs and methods in Monte Carlo modeling |
-
1992
- 1992-07-15 JP JP4188130A patent/JPH0635996A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005114733A (en) * | 2003-10-07 | 2005-04-28 | Global Nuclear Fuel Americas Llc | Geometric constructs and methods in Monte Carlo modeling |
| US7650265B2 (en) | 2003-10-07 | 2010-01-19 | Global Nuclear Fuel - Americas, Llc | Methods of using geometric constructs for neutronics modeling |
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