(57)【要約】      （修正有）【課題】２次元画像を作成することにより、軽い処理でパーツを識別できる画像処理を提供する。【解決手段】予め用意された３次元モデルについて、機器を構成する各パーツのパーツ形状をあらわすパーツ形状情報と、各パーツの組み付け状態を表す全体形状情報を少なくとも含む３次元モデル情報を記憶管理するモデルデータ管理手段と、前記３次元モデルを見込む視線方向と、拡大縮小率をあらわすズームパラメータを入力する入力手段と、前記モデルデータ管理手段から全体形状情報とパーツ形状情報を、前記入力手段から視線方向とズームパラメータを受け取り、全体画像情報、単体画像情報、境界情報、ハイライト付全体画像を作成する画像・境界データ作成処理手段を備え、前記３次元モデルの表示画像からパーツ選択する際の選択情報を作成するようにしたものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め用意された３次元モデルについて、機器を構成する各パーツのパーツ形状をあらわすパーツ形状情報と、各パーツの組み付け状態を表す全体形状情報を少なくとも含む３次元モデル情報を記憶管理するモデルデータ管理手段と、
前記３次元モデルを見込む視線方向と、拡大縮小率をあらわすズームパラメータを入力する入力手段と、
前記モデルデータ管理手段から全体形状情報とパーツ形状情報を、前記入力手段から視線方向とズームパラメータを受け取り、全体画像情報、単体画像情報、境界情報、ハイライト付全体画像を作成する画像・境界データ作成処理手段を備え、
前記３次元モデルの表示画像からパーツ選択する際の選択情報を作成することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記画像・境界データ作成処理手段は、
前記モデルデータ管理手段から全体形状情報を、前記入力手段から視線方向とズームパラメータを受け取り、全体画像情報と全体領域情報を作成する全体画像処理手段と、
前記モデルデータ管理部からパーツ形状情報を、入力手段から視線方向を受け取り、単体画像と単体領域情報を作成する単体画像処理手段と、
前記全体画像処理手段から全体領域情報を、前記単体画像処理手段から単体領域情報を受け取り、境界情報を作成する境界情報計算処理手段と、
前記モデルデータ管理部から全体形状情報とパーツ形状情報を、前記全体画像処理手段から全体領域情報を、前記入力手段から視線方向を受け取り、ハイライト付全体画像を作成するハイライト付全体画像作成処理手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記境界情報計算処理手段は、全体領域情報の矩形領域内でパーツの選択範囲を矩形で指定し、その矩形内に境界情報が内包されるものを選択対象とするとき、パーツの単体領域情報の矩形領域が全体領域情報の矩形領域と重なってはいるが、全体領域情報の矩形領域からはみ出てしまう場合でも、パーツを選択対象とすることを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記ハイライト付全体画像作成処理手段は、モデル形状全体を半透明でシェーディングするとともに、パーツ形状を半透明にせずシェーディングした画像を、視線方向から全体領域情報の範囲で表示することにより、パーツ形状がモデル形状全体の中で強調され、パーツがモデル形状全体に組付いた状態を識別することを可能とするハイライト付全体画像を作成する請求項２記載の画像処理装置。
【請求項５】
予め用意された３次元モデルについて、機器を構成する各パーツのパーツ形状をあらわすパーツ形状情報と、各パーツの組み付け状態を表す全体形状情報を少なくとも含む３次元モデル情報を記憶管理し、
前記３次元モデルを見込む視線方向と、拡大縮小率をあらわすズームパラメータを入力し、
全体形状情報、パーツ形状情報、視線方向、および、ズームパラメータを受け取り、全体画像情報、単体画像情報、境界情報、ハイライト付全体画像を作成し、前記３次元モデルの表示画像からパーツ選択する際の選択情報を作成することを特徴とする画像処理方法。
【請求項６】
コンピュータに導入されて実行されるプログラムであって、
予め用意された３次元モデルについて、機器を構成する各パーツのパーツ形状をあらわすパーツ形状情報と、各パーツの組み付け状態を表す全体形状情報を少なくとも含む３次元モデル情報を記憶管理するステップと、
前記３次元モデルを見込む視線方向と、拡大縮小率をあらわすズームパラメータを入力するステップと、
全体形状情報、パーツ形状情報、視線方向、および、ズームパラメータを受け取り、全体画像情報、単体画像情報、境界情報、ハイライト付全体画像を作成し、前記３次元モデルの表示画像からパーツ選択する際の選択情報を作成するステップとを備えたことを特徴とするプログラム。
【請求項７】
コンピュータシステムで読取可能な記憶媒体であって、
請求項６記載のプログラムを格納した記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元モデルにより構成されるパーツカタログ等において、パーツを選択する際に提供する情報を作成する画像処理装置および画像処理方法およびプログラムおよび記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピューターの性能向上とグラフィック処理技術の進歩により、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ）やＣＧ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ）を使って作成した３次元モデルの利用が急速に広がってきている。工業製品を製造する製造業においても、自社の製品モデルを表示した画像を作成し、パーツカタログやサービスマニュアルなどの画像を含んだコンテンツを電子媒体として利用することが可能になってきた。機械製品や電気製品など、多くの工業製品は複数のパーツから構成されており、製品モデルの画像を利用する際には、製品を構成するパーツを画像上で識別することが必要な場面も頻繁に生じる。
【０００３】
このような場合、従来は製品モデルを分解した画像を作成して、画像中の個々のパーツの傍らに連番などの文字による識別子を表示させ、パーツを画像上で識別するという手法などが取られてきた。しかし、このような手法では、パーツが組み付いた状態の製品のイメージを把握しづらく、また、このため、製品上のある特定の部分の周辺に組み付いているパーツを識別することが困難であった。
【０００４】
これに対し、特許文献１では、３次元の製品モデルの情報を読み込んだＣＡＤシステムにおいて、３次元上の閉空間を指定することで、指定された閉空間内に位置する製品モデルのパーツを抽出する方法を提示している。また、特許文献２では、３次元のモデルに対して、ある定めた幾何学的探索基準に当てはまる部品を不透明に表示し、それ以外の部品を半透明に表示することで、外部の部品に隠されて視認できない内部部品を選択する方法を提示している。
【特許文献１】特開平０９−１９０４５６
【特許文献２】特開２００６−３９８７２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来技術は、どちらも部品を抽出または選択する操作の対象が３次元形状に限定されており、一般の２次元画像上でのパーツ抽出を実現するものではなかった。
【０００６】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、工業製品などの３次元モデルにおいて、モデルを構成するパーツが組み付いた状態の製品のイメージを把握しつつ、製品上のある特定の領域に組み付いているパーツを識別するために、その領域に組付いているパーツを抽出するための情報、および、抽出されたパーツ単体の２次元画像とパーツが製品に組付いたときの２次元画像を作成することにより、モデルの３次元形状データを利用する場合に比べて、軽い処理でパーツを識別できるようにし、処理性能の低い計算機上でも十分実用に耐えられるようにする画像処理装置および画像処理方法およびプログラムおよび記憶媒体を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、予め用意された３次元モデルについて、機器を構成する各パーツのパーツ形状をあらわすパーツ形状情報と、各パーツの組み付け状態を表す全体形状情報を少なくとも含む３次元モデル情報を記憶管理するモデルデータ管理手段と、前記３次元モデルを見込む視線方向と、拡大縮小率をあらわすズームパラメータを入力する入力手段と、前記モデルデータ管理手段から全体形状情報とパーツ形状情報を、前記入力手段から視線方向とズームパラメータを受け取り、全体画像情報、単体画像情報、境界情報、ハイライト付全体画像を作成する画像・境界データ作成処理手段を備え、前記３次元モデルの表示画像からパーツ選択する際の選択情報を作成するようにした画像処理装置である。
【０００８】
また、前記画像・境界データ作成処理手段は、前記モデルデータ管理手段から全体形状情報を、前記入力手段から視線方向とズームパラメータを受け取り、全体画像情報と全体領域情報を作成する全体画像処理手段と、前記モデルデータ管理部からパーツ形状情報を、入力手段から視線方向を受け取り、単体画像と単体領域情報を作成する単体画像処理手段と、前記全体画像処理手段から全体領域情報を、前記単体画像処理手段から単体領域情報を受け取り、境界情報を作成する境界情報計算処理手段と、前記モデルデータ管理部から全体形状情報とパーツ形状情報を、前記全体画像処理手段から全体領域情報を、前記入力手段から視線方向を受け取り、ハイライト付全体画像を作成するハイライト付全体画像作成処理手段を備えているものである。
【０００９】
また、前記境界情報計算処理手段は、全体領域情報の矩形領域内でパーツの選択範囲を矩形で指定し、その矩形内に境界情報が内包されるものを選択対象とするとき、パーツの単体領域情報の矩形領域が全体領域情報の矩形領域と重なってはいるが、全体領域情報の矩形領域からはみ出てしまう場合でも、パーツを選択対象とするようにしたものである。
【００１０】
また、前記ハイライト付全体画像作成処理手段は、モデル形状全体を半透明でシェーディングするとともに、パーツ形状を半透明にせずシェーディングした画像を、視線方向から全体領域情報の範囲で表示することにより、パーツ形状がモデル形状全体の中で強調され、パーツがモデル形状全体に組付いた状態を識別することを可能とするハイライト付全体画像を作成するようにしたものである。
【００１１】
また、予め用意された３次元モデルについて、機器を構成する各パーツのパーツ形状をあらわすパーツ形状情報と、各パーツの組み付け状態を表す全体形状情報を少なくとも含む３次元モデル情報を記憶管理し、前記３次元モデルを見込む視線方向と、拡大縮小率をあらわすズームパラメータを入力し、全体形状情報、パーツ形状情報、視線方向、および、ズームパラメータを受け取り、全体画像情報、単体画像情報、境界情報、ハイライト付全体画像を作成し、前記３次元モデルの表示画像からパーツ選択する際の選択情報を作成することを特徴とする画像処理方法である。
【００１２】
また、コンピュータに導入されて実行されるプログラムであって、予め用意された３次元モデルについて、機器を構成する各パーツのパーツ形状をあらわすパーツ形状情報と、各パーツの組み付け状態を表す全体形状情報を少なくとも含む３次元モデル情報を記憶管理するステップと、前記３次元モデルを見込む視線方向と、拡大縮小率をあらわすズームパラメータを入力するステップと、全体形状情報、パーツ形状情報、視線方向、および、ズームパラメータを受け取り、全体画像情報、単体画像情報、境界情報、ハイライト付全体画像を作成し、前記３次元モデルの表示画像からパーツ選択する際の選択情報を作成するステップとを備えたものである。
【００１３】
また、コンピュータシステムで読取可能な記憶媒体であって、請求項６記載のプログラムを格納した記憶媒体である。
【発明の効果】
【００１４】
したがって、本発明によれば、パーツが組み付いた状態の３次元モデルにおいて、パーツが組み付いた状態のイメージを把握しつつ、ある特定の領域に組み付いているパーツを選択して識別するための情報を作成することができ、かつ、２次元画像を用いてパーツを選択および識別可能とする情報として作成することで、軽い処理でパーツを選択および識別できるようにし、処理性能の低い計算機上でも十分実用に耐えられるようにすることが可能となるという効果を得る。
【００１５】
また、パーツを選択および識別するための情報を、多数のパーツについて少ない入力操作で取得することが可能となるという効果も得る。
【００１６】
また、全体領域情報の矩形領域内でパーツの選択範囲を矩形で指定し、その矩形内に境界情報が内包されるものを選択対象とする場合において、パーツの単体領域情報の矩形領域が全体領域情報の矩形領域と重なってはいるが、全体領域情報の矩形領域からはみ出てしまうときでも、パーツを選択対象とすることが可能となるという効果も得る。
【００１７】
また、モデル形状全体を半透明でシェーディングし、パーツ形状を半透明にせずシェーディングした画像を、視線方向から全体領域情報の範囲で表示することにより、パーツ形状がモデル形状全体の中で強調され、パーツがモデル形状全体に組付いた状態を識別することが可能となるという効果も得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施例にかかるパーツカタログ自動生成システムを構成するためのデータ処理装置の一例を示している。
【００２０】
同図において、このデータ処理装置は、種々のデータ処理を実行するためのＣＰＵ（中央処理装置）１と、ＣＰＵ１のワークエリアを構成するとともに、種々のプログラムデータなどを記憶するメモリ２と、ユーザ操作によりこのデータ処理装置にデータを入出力するための入出力装置３と、外部装置との間でデータを入出力するための外部入出力装置４からなる。
【００２１】
また、これらのＣＰＵ１、メモリ２、入出力装置３、および、外部入出力装置４は、バス５を介して接続されており、バス５を介して、種々のデータのやりとりが行われる。
【００２２】
図２は、本実施例のソフトウェア構成の一例を示している。
【００２３】
同図において、モデルデータ管理部１１は、予め用意された３次元モデルについて、機器を構成する各パーツのパーツ形状をあらわすパーツ形状情報と、各パーツの組み付け状態を表す全体形状情報を少なくとも含む３次元モデル情報を記憶管理するものであり、全体形状情報ＳＦと、パーツ形状情報ＳＰを画像・境界データ作成処理部１２に渡す。
【００２４】
画像・境界データ作成処理部１２は、モデルデータ管理部から受け取った全体形状情報ＳＦと各パーツ形状情報ＳＰ、および、入出力装置３の入力装置３から受け取った視線方向ＰＥとズームパラメータＰＺから、全体画像ＩＺ、および、各パーツに対応したハイライト付全体画像ＩＨ、単体画像ＩＴ、境界情報ＩＫを作成し、画像・境界データ管理部１３に渡す。
【００２５】
ここで、視線方向は、３次元空間上の極座標αおよびβによって与えられる。このとき、３次元モデルのＸＹＺ直交座標系と、αとβとの関係を図３に示す。また、ズームパラメータは、０．０から１．０までの数値で与えられ、数値が大きい程、より拡大されたズーム画像となる。
【００２６】
また、全体画像は、指定されたズームパラメータで表示した３次元モデルの全体画像であり、ハイライト付全体画像は、指定されたズームパラメータで表示された３次元モデルの全体画像において、着目しているパーツ形状をハイライト表示（特定の表示属性で表示）させた画像であり、単体画像は、着目しているパーツ形状だけの画像であり、境界情報は、指定されたズームパラメータで表示された３次元モデルの全体画像内において、着目しているパーツが占める領域とそうでない領域との境となる線の情報である。
【００２７】
また、図４に示すように、画像・境界データ作成処理部１２は、全体画像処理部１２ａ、単体画像処理部１２ｂ、境界情報計算処理部１２ｃ、および、ハイライト付全体画像作成処理部１２ｄから構成される。また、同図は、１つの視線方向とズームパラメータにおける、パーツ１個のデータを作成する場合の、各処理部の間のデータの流れを示しており、複数のパーツに対しては、各パーツに対し、同じ処理が適用される。また、複数の視線方向およびズームパラメータに対しても、同様の処理が繰り返し実行される。
【００２８】
全体画像処理部１２ａは、視線方向ＰＥとズームパラメータＰＺを入力装置３から、全体形状情報ＳＦをモデルデータ管理部１１から受け取り、全体領域情報ＳＥを計算して境界情報計算処理部１２ｃに渡し、全体画像ＩＺを作成して画像・境界データ管理部１３に渡す。
【００２９】
ここで、全体領域情報ＳＥは、３次元モデル全体を視線方向に平行投影した場合の、投影平面上における表示領域を矩形で示すものである。この投影平面は、ビューアップベクトルの方向をＶ方向としたＸＹＺ直交座標系で表される。
【００３０】
ビューアップベクトルは、視線方向を目線としたときに、真上の方向を表すベクトルである（図５参照）。
【００３１】
このとき矩形は、この投影平面を表す座標系における、最小の座標値（Ｒｕｍｉｎ，Ｒｖｍｉｎ）と、最大の座標値（Ｒｕｍａｘ、Ｒｖｍａｘ）とで定義される矩形領域として、次の各式により計算する。
Ｒｕｍｉｎ＝Ａｕｍｉｎ＋ｔ（Ａｕｍａｘ−Ａｕｍｉｎ）／２
Ｒｖｍｉｎ＝Ａｖｍｉｎ＋ｔ（Ａｖｍａｘ−Ａｖｍｉｎ）／２
Ｒｕｍａｘ＝Ａｕｍａｘ−ｔ（Ａｕｍａｘ−Ａｕｍｉｎ）／２
Ｒｖｍａｘ＝Ａｖｍａｘ−ｔ（Ａｖｍａｘ−Ａｖｍｉｎ）／２
このとき、ｔはズームパラメータである。ＡｕｍｉｎとＡｖｍｉｎは、モデルの全体形状を表す各点を投影平面に射影したときの最小のＵ座標値とＶ座標値であり、ＡｕｍａｘとＡｖｍａｘは、最大のＵ座標値とＶ座標値である。
【００３２】
これにより、ズームパラメータが０．０の場合、モデル全体を投影平面に投影したときの形状を取り囲む矩形領域、つまり、全体形状に対してフィットさせた領域が全体領域となる。また、ズームパラメータが１．０に近くなればなるほど、矩形領域が狭くなり、矩形領域内の画像は拡大画像となる。
【００３３】
また、単体画像処理部１２ｂは、視線方向ＰＥを入力装置３から、パーツ形状情報ＳＰをモデルデータ管理部１１から受け取り、単体領域情報ＳＳを計算して境界情報計算処理部１２ｃに渡し、単体画像ＩＴを作成して画像・境界データ管理部１３に渡す。
【００３４】
ここで、単体領域情報ＳＳは、パーツを視線方向に全体画像処理部１２ａと同じ投影平面に平行投影した場合の、全体領域情報ＳＥの矩形内における、投影平面上のパーツの表示領域を矩形で示すものである。
【００３５】
このとき矩形は、この投影平面を表す座標系における、最小の座標値（Ｐｕｍｉｎ，Ｐｖｍｉｎ）と、最大の座標値（Ｐｕｍａｘ，Ｐｖｍａｘ）とで定義される。
【００３６】
また、ＰｕｍｉｎとＰｖｍｉｎは、パーツ形状の各点を投影平面に射影したときの最小のＵ座標値とＶ座標値であり、ＵｐｍａｘとＶｐｍａｘは、最大のＵ座標値とＶ座標値である。
【００３７】
境界情報計算処理部１２ｃは、全体領域情報ＳＥを全体画像処理部１２ａから、単体領域情報ＳＳを単体画像処理部１２ｂから受け取り、境界情報ＳＫを計算して画像・境界データ管理部１３に渡す。
【００３８】
ここで、境界情報ＳＫは、全体画像処理部１２ａと同じ投影平面上での座標値、（Ｂｕｍｉｎ，Ｂｖｍｉｎ）と（Ｂｕｍａｘ，Ｂｖｍａｘ）で定義される矩形領域である。
【００３９】
また、（Ｂｕｍｉｎ，Ｂｖｍｉｎ）は矩形の最小の座標値であり、（Ｂｕｍａｘ，Ｂｖｍａｘ）は矩形の最大の座標値である。それぞれ、次の値となる。
・Ｂｕｍｉｎ
Ｐｕｍｉｎ＜ＲｕｍｉｎのときＲｕｍｉｎ。そうでないときには、Ｐｕｍｉｎ。
・Ｂｖｍｉｎ
Ｐｖｍｉｎ＜ＲｖｍｉｎのときＲｖｍｉｎ。そうでないときには、Ｐｖｍｉｎ。
・Ｂｕｍａｘ
Ｐｕｍａｘ＞ＲｕｍａｘのときＲｕｍａｘ。そうでないときには、Ｐｕｍａｘ。
・Ｂｖｍａｘ
Ｐｕｍａｘ＞ＲｕｍａｘのときＲｕｍａｘ。そうでないときには、Ｐｕｍａｘ。
ただし、単体領域情報ＳＳと全体領域情報ＳＥに重なる部分が無い場合、境界情報は定義されず、空の境界情報が渡され、パーツは選択の対象とならない。
【００４０】
これにより、全体領域情報ＳＥの矩形領域内でパーツの選択範囲を矩形で指定し、その矩形内に境界情報ＳＫが内包されるものを選択対象とする場合において、パーツの単体領域情報ＳＳの矩形領域が全体領域情報ＳＥの矩形領域と重なってはいるが、全体領域情報ＳＥの矩形領域からはみ出てしまうときでも、選択対象とすることができる。
【００４１】
また、ハイライト付全体画像作成処理部１２ｄは、視線方向ＰＥを入力装置３から、全体領域情報ＳＥを全体画像処理部１２ａから、全体形状情報ＳＦとパーツ形状情報ＳＰをモデルデータ管理部１１から受け取り、ハイライト付全体画像ＩＨを作成して画像・境界データ管理部１３に渡す。
【００４２】
ここで、ハイライト付全体画像ＩＨは、モデル形状全体を半透明でシェーディングし、パーツ形状を半透明にせずシェーディングした画像を、視線方向から全体領域情報の範囲で表示した画像となる。これにより、パーツ形状がモデル形状全体の中で強調されるので、パーツがモデル形状全体に組付いた状態を識別することができる。
【００４３】
以上により、製品上のある特定の領域に組み付いているパーツを識別するための、その領域に組み付いているパーツを抽出するための情報、および、抽出されたパーツ単体の２次元画像とパーツが製品に組付いたときの２次元画像を作成することが可能となる。
【００４４】
図６は、本システムで作成したデータを用いてパーツカタログとして表示およびパーツ選択した例である。図６（ａ）は、全体画像を表示し、マウス等のポインティングデバイスで矩形領域を指定した例である。矩形ＦＦ１の枠内がマウスで指定した領域である。図６（ｂ）は、図６（ａ）で指定した枠内ＦＦ１で選択対象となるパーツのうちの１つの単体画像を表示した例である。図６（ｃ）は、図（ｂ）のパーツの境界情報の矩形範囲を矩形の枠ＦＦ２で示したものである。図６（ｄ）は、図６（ｂ）のパーツのハイライト付全体画像を表示した例である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施例にかかるパーツカタログ自動生成システムを構成するためのデータ処理装置の一例を示したブロック図。
【図２】本実施例のソフトウェア構成の一例を示したブロック図。
【図３】３次元モデルのＸＹＺ直交座標系と、極座標α，βとの関係を説明するための概略図。
【図４】画像・境界データ作成処理部１２の具体的構成例を示したブロック図。
【図５】ビューアップベクトルを説明するための概略図。
【図６】本システムで作成したデータを用いてパーツカタログとして表示およびパーツ選択した例を示した概略図。
【符号の説明】
【００４６】
１  ＣＰＵ
２  メモリ
３  入出力装置
１１  モデルデータ管理部
１２  画像・境界データ作成処理部
１２ａ  全体画像処理部
１２ｂ  単体画像処理部
１２ｃ  境界情報計算処理部
１２ｄ  ハイライト付全体画像作成処理部
１３  画像・境界データ管理部
【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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