(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリゴン表現形式の３次元形状モデルに対するテクスチャマッピングのためのテクスチャ編集システムであって、
前記３次元形状モデルを構成する複数のポリゴンについて、当該ポリゴン毎に複数のテクスチャのいずれかを対応づけるテクスチャ指定の状態を、前記ポリゴン毎に当該ポリゴンの位置を図式化した画像とテクスチャを表す画像とをそれぞれ表示して対応づける表形式によって一括して表示する一覧表示手段と、
指示操作に応じて、前記ポリゴン毎のテクスチャ指定状態を更新する編集手段と、
前記編集手段によって更新されたポリゴン毎のテクスチャ指定状態を表すマッピング指定データを外部へ出力するデータ出力手段と、を有した
ことを特徴とするテクスチャ編集システム。
【請求項２】
複数の実写画像を合成して前記テクスチャを生成する機能を有する
請求項１記載のテクスチャ編集システム。
【請求項３】
前記テクスチャ指定状態に対応したテクスチャマッピングの結果を表示するモニタ表示手段を有した
請求項１又は請求項２記載のテクスチャ編集システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３次元コンピュータグラフィックスにおけるテクスチャマッピングのためのテクスチャ編集システムに関する。
【０００２】
３次元コンピュータグラフィックス（３Ｄ−ＣＧ）は、実在する物体又は架空の物体をその３次元形状モデルに基づいて画面上に立体的に表示する技術であり、任意の視点から見た物体をリアルタイムで表示できるので、景観シミュレーションやプレゼンテーションなどに応用されている。テクスチャマッピングは、材質感をもつ写実的な画像を生成するために、写真やデザイン画などの２次元ラスタ画像（テクスチャ）を３次元形状モデルの表面に貼り付ける手法である。
【０００３】
【従来の技術】
３次元形状モデルに対するテクスチャの貼り付けの向き、レンダリングにおける明るさ、といった種々のテクスチャマッピング条件の指定が可能なＣＧソフトウェアが商品化されている。テクスチャマッピング条件の指定作業を容易にするＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ  Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）も実現されている。また、マッピングのための演算処理を効率化するため、３次元形状モデルの展開図を作成し、展開図とテクスチャとを位置決めする手法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来においてＧＵＩが支援するテクスチャマッピングの形態は、例えば、コーヒーカップの３次元形状モデルにおける外周面に図柄を貼り付けたり、恐竜の形状モデルに皮膚模様を貼り付けたりするというように、３次元形状モデルの全体又は一部に１つのテクスチャを貼り付けるものであった。つまり、１つの３次元形状モデルに対して互いに異なる複数のテクスチャを貼り付けるテクスチャマッピングの指定作業を容易化するＧＵＩはなかった。
【０００５】
複数のテクスチャを貼り付ける場合としては、材質の異なる面を有した物体のＣＧデータを生成する場合、物体の実写画像をテクスチャとして用いる場合などがある。物体の全体に実写画像を貼り付けるには、少なくとも物体の正面側から撮影した実写画像と背面側から撮影した実写画像とが必要である。
【０００６】
なお、３次元形状モデル上の隣接する複数の面に対するテクスチャマッピングに際して、３次元形状モデルの展開図を作成することにより、マッピング対象の各面とテクスチャとの関係を一括表示するようにしたＣＧシステムが知られている（特開平６−１７６１２９号）。ただし、このシステムにおけるテクスチャは１つである。
【０００７】
本発明は、１つの３次元形状モデルに対して互いに異なる複数のテクスチャを貼り付けるテクスチャマッピングの指定作業を容易化することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のシステムは、ポリゴン表現形式の３次元形状モデルに対するテクスチャマッピングのためのテクスチャ編集システムであって、前記３次元形状モデルを構成する複数のポリゴンについて、当該ポリゴン毎に複数のテクスチャのいずれかを対応づけるテクスチャ指定の状態を、前記ポリゴン毎に当該ポリゴンの位置を図式化した画像とテクスチャを表す画像とをそれぞれ表示して対応づける表形式によって一括して表示する一覧表示手段と、指示操作に応じて、前記ポリゴン毎のテクスチャ指定状態を更新する編集手段と、前記編集手段によって更新されたポリゴン毎のテクスチャ指定状態を表すマッピング指定データを外部へ出力するデータ出力手段とを有する。
【０００９】
請求項２の発明のシステムは、複数の実写画像を合成して前記テクスチャを生成する機能を有する。
【００１０】
請求項３の発明のシステムは、前記テクスチャ指定状態に対応したテクスチャマッピングの結果を表示するモニタ表示手段を有する。
３次元形状モデルを構成する複数のポリゴンのそれぞれに対して互いに異なるテクスチャをマッピングする場合に、各ポリゴンのテクスチャ指定状態が一括に表示される。テクスチャ編集システムのオペレータは、各ポリゴンのテクスチャ指定状態を一覧することができ、３次元形状モデルの全体のテクスチャ配置を把握しながら新たにテクスチャを指定したり指定を変更したりすることができる。適宜にテクスチャマッピングの結果を見て編集の良否を確認することもできる。
【００１１】
各ポリゴンと３次元形状モデルとの位置関係を図式化して表示することにより、文字による表示に比べてオペレータが位置関係を直観的に把握することができる。表形式によれば、ポリゴンが多い場合であっても各ポリゴンに対するテクスチャ指定状態を整然と表示できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１はテクスチャ編集に利用するハードウェアの一例を示す図である。本明細書におけるテクスチャ編集とは、１つの３次元形状モデルに貼り付けるテクスチャを指定するとともに、複数のテクスチャを貼り付ける場合において各テクスチャとそれらを貼り付ける３次元形状モデルの面との対応関係を指定する作業を意味する。
【００１３】
対話形式のテクスチャ編集には、マンマシンインタフェースを備えたコンピュータシステムＣＳが必要である。図示のコンピュータシステムＣＳは、グラフィック用回路デバイスを内蔵したコンピュータ１０、キーボード２１、マウス２２、ディスプレイ３０、ハードディスクに代表される媒体を備えた補助メモリ装置４０、及び２次元画像を入力するためのイメージリーダ５０から構成されている。ＣＰＵ１０には、テクスチャ編集システム１の機能を実現するためのソフトウェアが組み込まれている。マウス２２に代えてトラックボールなどの他のポインティングデバイスを用いてもよい。イメージリーダ５０に代えてビデオカメラを用いて物体の画像情報をＣＰＵ１０に入力してもよい。光ディスクなどの記憶媒体から画像をＣＰＵ１０に供給することも可能である。
【００１４】
図２はテクスチャ編集システム１の機能ブロック図である。
テクスチャ編集システム１は、補助メモリ装置４０から３次元形状モデルを読み出す形状データ入力部１１、イメージリーダ５０又は補助メモリ装置４０から２次元画像データを取り込むテクスチャ入力部１１、３次元形状モデルと複数のテクスチャとを対応づける編集部１３、編集状態を表示する表示部１４、及び編集の結果を示すマッピング指定データＤ１３の出力制御を担うデータ出力部１５を有している。マッピング指定データＤ１３の出力とは、メモリ装置４０への格納、又は他のシステム（例えばグラフィックシステム）への転送を意味する。
【００１５】
編集部１３は、オペレータの編集操作に応じた処理を行う手動編集部１３１と、２次元画像からテクスチャを抽出する機能を有した自動編集部１３２とから構成されている。表示部１４は、３次元形状モデルを構成する複数のポリゴンのそれぞれについてのテクスチャ指定状態を一括して表示する一覧表示部１４１と、テクスチャ指定状態に対応したテクスチャマッピングの結果を表示するモニタ表示部１４２とを有している。一覧表示部１４１は、３次元形状モデルにおける各ポリゴンの位置を図式化して表示する形状表示部１４１Ａと、テクスチャを表す画像を表示するテクスチャ表示部１４１Ｂとから構成されている。
【００１６】
図３はテクスチャ編集の手順を示すフローチャートである。
コンピュータ１０は、補助メモリ装置４０から３次元形状データを取り込み、３次元形状モデルを表示する（＃１、＃２）。続いて、イメージリーダ５０又は補助メモリ装置４０から読み込んだ複数の２次元画像を表す情報（内容を示す文字列、又はイメージ）をテクスチャの選択肢として表示する（＃３）。
【００１７】
テクスチャ編集システム１のユーザー（オペレータ）は、編集モードを指定する（＃４）。手動編集モードにおいて、コンピュータ１０は、ユーザーの指示操作に応じて、３次元形状モデルを構成する各ポリゴンについてのテクスチャ指定状態を更新する（＃５）。自動編集モードにおいて、コンピュータ１０は、例えば実写画像を解析してテクスチャを生成し、各ポリゴンに生成したテクスチャを対応づける（＃９）。
【００１８】
手動又は自動の編集の過程で、適時にその時点のテクスチャ指定状態に対応したテクスチャマッピングの結果が表示される（＃６）。ユーザーは、テクスチャマッピングの結果を確認した上で、編集の続行又は終了を指示する（＃７）。編集終了の指示があると、コンピュータ１０は、編集の結果（複数のテクスチャとそれらを貼り付けるポリゴンとの対応関係）を示すマッピング指定データを出力して処理を終える。
【００１９】
以下、複数のテクスチャを貼り付ける場合のテクスチャ編集の操作手順を具体的に説明する。
図４は操作手順の一例を示す図である。
【００２０】
ユーザーがテクスチャ編集システム１を起動すると、ディスプレイ３０の画面（スクリーン）ＳＣ内に、テクスチャ指定状態を表形式で表示するためのウインドウｗ１が設けられる〔図４（Ａ）〕。マッピング対象の３次元形状モデルが補助メモリ装置４０から読み込まれると、ウインドウｗ１には、３次元形状モデルを構成する複数のポリゴンのそれぞれのモデル上の位置を図式化した画像ｇ１〜５が並べて表示される。図４の例では、３次元形状モデルは三角柱のワイヤーフレームモデルであり、合計５つのポリゴンから構成されている。
【００２１】
画像ｇ１は三角柱の上面に相当するポリゴンを示し、画像ｇ２は底面に相当するポリゴンを示している。画像ｇ３〜５は三角柱の側面に相当するポリゴンを示している。３次元形状モデルの立体構造の理解を容易にするため、いわゆる隠れ面に対応したポリゴンには紗（図では斜線）が施され、他のポリゴンは塗りつぶされている。
【００２２】
ウインドウｗ１は２段５列の計１０個の枡領域に区画されており、５個の画像ｇ１〜５は上段の５個の枡領域に１つずつ配置されている。図４（Ａ）の段階では、下段の５個の枡領域は空白である。これは、５つのポリゴンに対するテクスチャ指定状態が初期状態であることを意味する。
【００２３】
ここで、例えば画像ｇ３が示すポリゴンに貼り付けるテクスチャを指定するものとする。ユーザーは、画像ｇ３の下側の枡領域をマウス２２で指定する。そうすると、図４（Ａ）のように、指定された枡領域が強調表示されるとともに、画面ＳＣ内に、テクスチャの選択肢を文字列で表示するためのウインドウｗ２が設けられる。ユーザーは、必要に応じてウインドウｗ２の表示内容をスクロールし、所望のテクスチャをマウス２２で指定する。この指示操作に呼応して、画像ｇ３の下側の枡領域には、ユーザーの指定したテクスチャを示す画像ｇ１３が表示される〔図４（Ｂ）〕。この時点で、画像ｇ３の示すポリゴンに対して、画像ｇ１３の示すテクスチャが指定されたことになる。なお、画像ｇ１３の輪郭が四角形のラスタ画像であり、テクスチャマッピングに際して画像ｇ１３の４隅がポリゴンの各頂点に投影されることになる。
【００２４】
図４（Ｂ）の状態において、ユーザーは、画像ｇ１３に対して左右反転・上下反転・回転・消去といった編集処理を加えることができる。また、ドラッギング操作によって画像ｇ１３を下段の他の枡領域に複写し、他のポリゴンに対しても、画像ｇ１３の示すテクスチャを指定してもよい。
【００２５】
以降において、ユーザーは必要に応じて、画像ｇ３に対するテクスチャの指定と同様の手順で、他の画像ｇ１，ｇ２，ｇ４，ｇ５に対してテクスチャを指定する。図４（Ｃ）では、画像ｇ１に対して画像ｇ１１が指定されている。画像ｇ１の示すポリゴン（三角柱の上面）は三角形であるが、画像ｇ１１の輪郭は四角形である。この場合には、画像ｇ１１の内のマッピング部分を示す三角の枠線ｆが画像ｇ１１と重ねて表示される。
【００２６】
図５はモニタ画像ｇｍの表示例を示す図である。
ユーザーは、編集途中において、適宜に編集の適否を確認することができる。モニタ指示操作に呼応して、画面ＳＣには第３のウインドウｗ３が設けられ、ウインドウｗ３にその時点のテクスチャ指定状態に対応したテクスチャマッピングの結果を示すモニタ画像ｇｍが表示される。モニタ画像ｇｍの視点は可変である。ユーザーはモニタ画像ｇｍによって編集の適否を判断し、必要に応じてテクスチャ指定状態を修正する。
【００２７】
図６は自動編集の一例を示す図、図７は実写画像と物体との関係を示す図である。
ここでは、図７（Ａ）に示す実在する略直方体の建物Ｏが、３Ｄ−ＣＧによる表示対象の物体である。建物Ｏの３次元形状モデルに対して、図７（Ｃ）及び（Ｄ）に示す２つの実写画像Ｇ１，Ｇ２を利用して写実的なテクスチャマッピングを行う場合を想定する。実写画像Ｇ１は、図７（Ｂ）に斜線を付した横長の面Ｓ１に向かって右側の位置ＶＰ１から建物Ｏを撮影した写真であり、面Ｓ１の一部及び面Ｓ２の全体の外観情報を有する。実写画像Ｇ２は面Ｓ１に向かって左側の位置ＶＰ２から建物Ｏを撮影した写真であり、面Ｓ１の一部及び面Ｓ３の全体〔図７（Ｄ）参照）の外観情報を有する。面Ｓ１における図７（Ｂ）中の２本の破線の間の部分Ｓ１ａの外観は、実写画像Ｇ１，Ｇ２の両方に写っている。
【００２８】
図６において、画面ＳＣ内には４段の枡領域マトリクスからなるウインドウｗ１ｂが設けられている。最上段（第１段）には、建物Ｏの３次元形状モデルを構成する６つのポリゴンのそれぞれのモデル上の位置を図式化した画像ｇ２１〜２６が並べて表示されている。画像ｇ２１〜２６は、１つのポリゴンを強調した３次元形状モデルの画面ＳＣへの投影像である。
【００２９】
ウインドウｗ１ｂの最下段（第４段）の枡領域は、画像ｇ２１〜２６が示すポリゴンに貼り付けるテクスチャｇ３３，ｇ３４の表示領域である。他の２段（第２段及び第３段）の枡領域は、テクスチャの選択肢などの参考画像の表示領域である。第２段の左端の枡領域には実写画像Ｇ２が表示され、第３段の左端の枡領域には実写画像Ｇ１が表示されている。
【００３０】
自動編集部１３２（図２参照）は、実写画像Ｇ１，Ｇ２を解析し、３次元形状モデルの各ポリゴンに適合する部分を実写画像Ｇ１，Ｇ２から抽出する。そして、抽出した部分画像を真正面から見た状態の画像（標準テクスチャ）に変換し、該当するポリゴンに対応づける。なお、部分画像の抽出には、３次元形状モデルと実写画像Ｇ１，Ｇ２との対応を示す情報が用いられる。実写画像Ｇ１，Ｇ２に基づいて３次元形状モデルを生成する場合には、モデルデータに必要な対応情報が含まれる。
【００３１】
図６の例では、実写画像Ｇ２から抽出された面Ｓ３のテクスチャを示す画像ｇ３２が、画像ｇ２２に対応づけて第２及び第４段に表示されている。実写画像Ｇ２から抽出された面Ｓ１のテクスチャを示す画像ｇ３３Ａが、画像ｇ２３に対応づけて第２段に表示されている。画像ｇ３３Ａにおいて、面Ｓ１の内の実写画像Ｇ２で欠けている部分は塗りつぶされている。一方、実写画像Ｇ１から抽出された面Ｓ２のテクスチャを示す画像ｇ３４は、画像ｇ２４に対応づけて第３及び第４段に表示されている。実写画像Ｇ１から抽出された面Ｓ１のテクスチャを示す画像ｇ３３Ｂは、画像ｇ２３に対応づけて第３段に表示されている。画像ｇ３３Ｂにおいても、実写の欠損部分は塗りつぶされている。
【００３２】
本実施形態の自動編集部１３２は、複数の画像を合成して１つのテクスチャを生成する機能を有している。すなわち、ウインドウｗ１ｂの第４段には、画像ｇ２３の示すポリゴンに貼り付けるテクスチャとして、画像ｇ３３Ａと画像ｇ３３Ｂとを画素単位のパターニングマッチングによって合成した画像ｇ３３が表示されている。
【００３３】
上述の実施形態において、テクスチャの選択肢を文字列ではなく、ラスタ画像の形式で一覧表示してもよい。各ポリゴンに対するテクスチャ指定状態をユーザーが一覧できるものであれば、表形式以外の形式でテクスチャ指定状態を表示してもよい。上面、底面、左側面というように各ポリゴンを文字列で表現することも可能である。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、１つの３次元形状モデルに対して互いに異なる複数のテクスチャを貼り付けるテクスチャマッピングの指定作業を容易化することができる。また、ポリゴンと３次元形状モデルとの関係、及びテクスチャ指定状態をユーザーが視覚的に認識することができ、操作性が向上する。
【００３５】
請求項２または請求項３の発明によれば、テクスチャ編集の実用性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】テクスチャ編集に利用するハードウェアの一例を示す図である。
【図２】テクスチャ編集システムの機能ブロック図である。
【図３】テクスチャ編集の手順を示すフローチャートである。
【図４】操作手順の一例を示す図である。
【図５】モニタ画像の表示例を示す図である。
【図６】自動編集の一例を示す図である。
【図７】実写画像と物体との関係を示す図である。
【符号の説明】
１  テクスチャ編集システム
１３  編集部（編集手段）
１５  データ出力部（データ出力手段）
１４１  一覧表示部（一覧表示手段）
１４２  モニタ表示部（モニタ表示手段）
ｇ１〜５  画像（ポリゴンの位置を図式化した画像）
ｇ２１〜２６画像（ポリゴンの位置を図式化した画像）
ｇ１１，ｇ１３  画像（テクスチャを表す画像）
ｇ３２〜３３  画像（テクスチャを表す画像）
ｇｍ  モニタ画像（テクスチャマッピングの結果）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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