(57)【要約】　　　（修正有）【課題】３次元モデルのデータ量を低減してコンパクト化し且つ３次元モデルの特徴的な部分を保持すること。【解決手段】テクスチャ画像がマッピングされた３次元モデルの編集装置であって、３次元モデルＭＬ上の領域に対応して存在するテクスチャ画像上の特定領域ＴＲを指定する手段と、テクスチャ画像に対し、特定領域ＴＲと、特定領域以外の領域であって３次元モデル上の領域に対応して存在する特定外領域ＴＳとについて、解像度が互いに異なるように解像度を変換する手段と、解像度が変換された全てのテクスチャ画像ＦＧＳについて、それらを１つまたは複数の新たなテクスチャ画像ＦＴＳとして統合する画像統合手段と、統合されたテクスチャ画像ＦＴＳと３次元モデルとの対応テーブルＴＢ２を更新する手段とを有してなる。【選択図】　　　図５
2004054572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テクスチャ画像がマッピングされた３次元モデルの編集方法であって、
前記３次元モデル上の特定領域を指定するステップと、
前記３次元モデル上の特定領域とそれ以外の領域とで前記テクスチャ画像の解像度が互いに異なるように、前記３次元モデルへのマッピングをやり直すステップと、
を有することを特徴とする３次元モデルの編集方法。
【請求項２】
テクスチャ画像がマッピングされた３次元モデルの編集装置であって、
前記３次元モデル上の特定領域を指定する手段と、
前記３次元モデル上の特定領域とそれ以外の領域とで前記テクスチャ画像の解像度が互いに異なるように、前記３次元モデルへのマッピングをやり直す手段と、
を有することを特徴とする３次元モデルの編集装置。
【請求項３】
テクスチャ画像がマッピングされた３次元モデルの編集装置であって、
前記３次元モデル上の領域に対応して存在する前記テクスチャ画像上の特定領域を指定する手段と、
前記テクスチャ画像に対し、前記特定領域と、前記特定領域以外の領域であって前記３次元モデル上の領域に対応して存在する特定外領域とについて、解像度が互いに異なるように解像度を変換する手段と、
解像度が変換された全てのテクスチャ画像について、それらを１つまたは複数の新たなテクスチャ画像として統合する画像統合手段と、
統合されたテクスチャ画像と前記３次元モデルとの対応を更新する手段と、
を有してなることを特徴とする３次元モデルの編集装置。
【請求項４】
テクスチャ画像がマッピングされた３次元モデルの編集に用いられるコンピュータプログラムであって、
前記３次元モデル上の特定領域を指定するステップと、
前記３次元モデル上の特定領域とそれ以外の領域とで前記テクスチャ画像の解像度が互いに異なるように、前記３次元モデルへのマッピングをやり直すステップと、
をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３次元モデルの編集方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年において、非接触型の３次元形状入力装置が、ＣＧや工業デザインの分野でしばしば用いられる。３次元形状入力装置は、レーザやパターン光を対象物（物体）に照射し、対象物の表面で反射した光をセンサで捉えることにより、対象物の３次元形状を密にサンプリングし、３次元形状データを生成することができる。また、３次元形状の計測とともに対象物の全周の画像を撮影し、その画像を３次元形状データにテクスチャとして貼りつけることにより、対象物についてのリアルな３次元モデルが得られる。
【０００３】
さて、このようにして得られた３次元モデルは、通常、そのデータ量が多い。したがって、３次元モデルをワークステーションまたはパーソナルコンピュータの内部で取り扱う場合にはそれほど問題はないが、３次元モデルをｗｅｂなどのネットワーク上にのせた場合には、転送に多大な時間を要するため取り扱いが難しい。しかも、ネットワーク用の端末として用いられるＰＤＡや携帯電話機では、メモリ容量も処理能力も小さいため、３次元モデルをそのまま扱うことは現実的ではない。
【０００４】
従来においては、３次元モデルを目的に応じた適当な比率で縮小し、これによってデータ量を削減し、処理の容易化を計っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上に述べたように、従来においては３次元モデルを一定の比率で縮小するので、３次元モデルに貼りつけられた画像もそれに応じて小さくなる。そのため、例えば対象物が人物または人の頭部である場合には、目や眉毛などの画像が潰れてしまって表情などの顔の特徴が分からなくなってしまう。
【０００６】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、３次元モデルのデータ量を低減してコンパクト化し且つ３次元モデルの特徴的な部分を保持することのできる３次元モデルの編集装置および装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る方法では、テクスチャ画像がマッピングされた３次元モデルの編集方法であって、前記３次元モデル上の特定領域を指定するステップと、前記３次元モデル上の特定領域とそれ以外の領域とで前記テクスチャ画像の解像度が互いに異なるように、前記３次元モデルへのマッピングをやり直すステップとを有する。
【０００８】
本発明に係る装置では、前記３次元モデル上の特定領域を指定する手段と、前記３次元モデル上の特定領域とそれ以外の領域とで前記テクスチャ画像の解像度が互いに異なるように、前記３次元モデルへのマッピングをやり直す手段とを有する。
【０００９】
また、本発明に係る装置では、前記３次元モデル上の領域に対応して存在する前記テクスチャ画像上の特定領域を指定する手段と、前記テクスチャ画像に対し、前記特定領域と、前記特定領域以外の領域であって前記３次元モデル上の領域に対応して存在する特定外領域とについて、解像度が互いに異なるように解像度を変換する手段と、解像度が変換された全てのテクスチャ画像について、それらを１つまたは複数の新たなテクスチャ画像として統合する画像統合手段と、統合されたテクスチャ画像と前記３次元モデルとの対応を更新する手段とを有してなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態に係る３次元モデルの編集装置１のブロック図である。
【００１１】
図１において、編集装置１は、装置本体１０、磁気ディスク装置１１、媒体ドライブ装置１２、ディスプレイ装置１３、キーボード１４、およびマウス１５などからなる。
【００１２】
装置本体１０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ビデオＲＡＭ、入出力ポート、各種コントローラ、各種インタフェースなどからなる。ＲＡＭおよびＲＯＭなどに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することにより、以下に説明する種々の機能が実現される。
【００１３】
磁気ディスク装置１１には、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）　、３次元モデル（３次元形状モデル）ＭＬを生成しまたはテクスチャマッピングを行うためのモデリングプログラムＰＲ、その他のプログラム、入力されまたは生成された３次元データ（３次元形状データ）ＤＴ、画像（２次元画像データ）ＦＴ、生成された３次元モデルＭＬ、その他のデータなどが格納されている。なお、３次元モデルＭＬには、通常の３次元モデルおよびそれを縮小した３次元モデルを含むが、特に縮小した３次元モデルを指す場合には「３次元モデルＭＬＳ」または「縮小３次元モデルＭＬＳ」と記載することがある。画像ＦＴについても同様であり、特に３次元モデルＭＬＳのための縮小された画像を指す場合には「画像ＦＴＳ」または「縮小画像ＦＴＳ」と記載することがある。これらのプログラムおよびデータは、適時、装置本体１０のＲＡＭにローディングされる。
【００１４】
なお、モデリングプログラムＰＲには、初期化処理、特定領域指定処理、解像度変換処理、画像統合処理、対応更新処理、およびその他の処理のためのプログラムが含まれる。
【００１５】
媒体ドライブ装置１２は、ＣＤ−ＲＯＭ（ＣＤ）、フロッピィディスクＦＤ、光磁気ディスク、コンパクトフラッシュ（登録商標）などの半導体メモリＨＭ、その他の記録媒体にアクセスし、データまたはプログラムの読み書きを行う。記録媒体の種類に応じて適切なドライブ装置が用いられる。上に述べたモデリングプログラムＰＲは、これら記録媒体からインストールすることも可能である。３次元データＤＴおよび画像ＦＴなども記録媒体を介して入力することが可能である。
【００１６】
ディスプレイ装置１３の表示面ＨＧには、上に述べた種々のデータ、３次元データＤＴ、画像ＦＴ、モデリングプログラムＰＲによる処理過程の画像、生成された３次元モデルＭＬ、例えば図２に示す３次元モデルＭＬ１、その他の画像またはデータが表示される。
【００１７】
キーボード１４およびマウス１５は、ディスプレイ装置１３に表示された画像ＦＴおよび３次元データＤＴに対して、ユーザが種々の指定を行うために用いられる他、装置本体１０に種々のデータを入力しまたは指令を与えるために用いられる。
【００１８】
装置本体１０には、対象物をその周囲の種々の位置から撮影して画像ＦＴを得るためのデジタルカメラを接続することが可能である。また、対象物を撮影してその３次元データＤＴを入力するための３次元計測装置を接続することも可能である。このような３次元計測装置は、例えば光切断法によって対象物の３次元データＤＴを非接触で計測する。また、３次元計測装置から、３次元データＤＴではなく、３次元データＤＴを生成するための元となるデータを出力し、装置本体１０によって３次元データＤＴを演算によって求めるようにしてもよい。
【００１９】
なお、デジタルカメラで得られた画像ＦＴ上の各画素の座標と、３次元計測によって得られた３次元データＤＴに基づくポリゴンメッシュＰＭ上の各頂点の位置情報との対応がとれるようになっている。そのために、デジタルカメラおよび３次元計測装置には、その位置および姿勢を検出して位置姿勢情報を出力する位置姿勢センサが設けられる。また、３次元計測装置それ自体によって、３次元データＤＴと画像ＦＴとを取得することも可能である。その場合には、３次元計測装置の内部パラメータによって、３次元データＤＴと画像ＦＴとの位置関係が規定され、または射影行列が生成される。
【００２０】
図２は編集装置１で生成される３次元モデルＭＬ１の例を示す図、図３は３次元モデルＭＬ１を構成するデータの例を示す図、図４は３次元モデルＭＬ１のテーブルＴＢ１の内容の例を示す図である。
【００２１】
図２に示す３次元モデルＭＬ１は、対象物Ｑがキャラクター人形についてのものである。３次元モデルＭＬ１は、対象物Ｑを３次元計測装置で計測し、これにより得た３次元データＤＴに、同じく３次元計測装置で撮影した対象物Ｑの画像ＦＴをマッピングしたものである。
【００２２】
図３に示すように、３次元モデルＭＬ１は、３次元モデルＭＬ１の構成を示すテーブルＴＢ１、および３次元モデルＭＬ１にマッピングされている全ての画像ＦＴ１〜４からなる。テーブルＴＢ１は、３次元モデルＭＬ１のポリゴンの構成を示す頂点およびその座標値、各ポリゴンに貼りつけられる画像ＦＴのＩＤ（テクスチャＩＤ）、その画像ＦＴにおいて該当する部分の座標値などを示す。
【００２３】
３次元モデルＭＬ１は、その表面が、顔、手、胴、背、足…などのように複数の領域に区画されている。
図４において、例えば顔の領域では、その領域の１つのポリゴンは３つの頂点（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３　）から構成され、そのポリゴンは、テクスチャＩＤで指定される画像ＦＴ１がテクスチャ画像として用いられ、その画像ＦＴ１内の３つの座標点（ｘ１１，　ｙ１１　）（ｘ１２，　ｙ１２　）（ｘ１３，　ｙ１３　）で囲まれる部分が実際に貼りつけられる。このようにして顔の領域の全てのポリゴンの構成およびそこに貼りつけられる画像が定義されている。同様に、他の領域、つまり手、胴などについてもそれぞれのポリゴンの構成および画像が定義されている。
【００２４】
このような３次元モデルＭＬ１はデータ量が多いので、データ量を低減するために、３次元モデルＭＬ１を縮小する。次に、３次元モデルＭＬ１の縮小のための編集処理について説明する。
【００２５】
図５は３次元モデルＭＬ１の編集方法を説明するための図、図６は３次元モデルＭＬ上で特定領域ＴＲを指定する方法を説明する図、図７は画像ＦＴ上で特定領域ＴＲを指定する方法を説明する図、図８は特定領域ＴＲ以外の領域の画像ＦＧ２の生成方法を説明する図、図９は縮小３次元モデルＭＬＳのテーブルＴＢ２の内容の例を示す図、図１０は編集処理を示すフローチャートである。
【００２６】
図５を用いて説明すると、まず、第１段階では、縮小された新たな画像ＦＴＳの生成の準備のために、３次元モデルＭＬに対して特定領域ＴＲを指定する。この場合に、特定領域ＴＲとして、表面の画像が高周波成分からなる領域、つまり細かく変化する画像からなる領域、または文字領域などが指定される。しかしこれらに限られる訳ではない。
【００２７】
本実施形態においては、特定領域ＴＲとして、３次元モデルＭＬの顔領域を指定する。特定領域ＴＲの指定は、手動または自動で行われる。手動で特定領域ＴＲを指定する場合に、３次元モデルＭＬ上で指定してもよく、２次元の画像ＦＴ上で指定してもよい。
【００２８】
すなわち、図６に示す例では、３次元モデルＭＬ上において、顔領域が特定領域ＴＲとして指定される。ここでは、特定領域ＴＲとして指定したい範囲に含まれるポリゴンを選択する。つまり、例えば、特定領域ＴＲ内のポリゴンを１つづつピックアップする。ピックアップされたポリゴンの集合が、指定された特定領域ＴＲとなる。
【００２９】
図７に示す例では、画像ＦＴ上において、顔領域が特定領域ＴＲに対応する領域ＴＲＦとして指定される。ここでの領域ＴＲＦは矩形となっている。その領域ＴＲＦの画像を３次元モデルＭＬ上に投影し、投影された領域ＴＲＦ内に含まれる３次元モデルＭＬ上のポリゴンをピックアップする。このようにしてピックアップされたポリゴンの集合が特定領域ＴＲとなる。
【００３０】
その他、３次元モデルＭＬ上または画像ＦＴ上での特定領域ＴＲの指定のために、従来公知の種々の技術を用いることができる。
そして、特定領域ＴＲとして選択されたポリゴンについて、それらのポリゴンに貼りつけられまたは割り当てられている画像ＦＴを、ある投影面、例えば平面または円筒面などに投影する。これによって新たな画像ＦＧ１を生成する。生成された画像ＦＧ１が特定領域ＴＲのためのテクスチャ画像（画像ＦＧＳ１）の元となる。
【００３１】
次に、特定領域ＴＲ以外の領域である特定外領域ＴＳを指定する。ここでは、特定領域ＴＲとして選択されなかったポリゴンをピックアップする。特定領域ＴＲ以外のポリゴンの集合が、指定された特定外領域ＴＳとなる。
【００３２】
そして、図８に示すように、特定外領域ＴＳとして選択されたポリゴンについて、それらのポリゴンを元の画像ＦＴ上に投影する。投影された元の画像ＦＴ上において、同一の画像ＭＹの上で互いに隣り合って連続しているポリゴンＰＧを抽出する。抽出されたポリゴンＰＧを含む矩形の範囲を、画像ＦＧ２として切り出す。
【００３３】
このようにして、特定領域ＴＲについての画像ＦＧ１、特定外領域ＴＳについての画像ＦＧ２，３…を得る。これらの処理に際してテーブルＴＢ１が参照される。
【００３４】
次に、第２段階では、これらの画像ＦＧ１，２，３…に対して解像度変換を行い、縮小された新たな画像ＦＧＳ１，２，３…を生成する。
その解像度変換の際に、特定領域ＴＲの画像ＦＧ１と特定外領域ＴＳの画像ＦＧ２，３…とでは、解像度変換の割合が異なる。
【００３５】
つまり、特定領域ＴＲの画像ＦＧ１については、余り解像度を低下させることなく変換を行う。場合によっては解像度変換の割合を１とする、つまり同じ解像度とする。このようにして余り解像度を落とすことなく変換された画像ＦＧＳ１は、縮小画像ＦＴＳの所定の領域に配置される。ここでいう縮小画像ＦＴＳは、縮小画像ＦＴＳの生成のためのメモリ領域である。
【００３６】
また、特定外領域ＴＳの画像ＦＧ２，３…については、画像ＦＧ１の場合よりも大きい割合で解像度を低下させるような変換を行う。このようにして解像度が低下するように変換された画像ＦＧＳ２，３…は、縮小画像ＦＴＳの所定の領域に並べて配置される。
【００３７】
なお、特定領域ＴＲの画像ＦＧＳ１と、特定外領域ＴＳの画像ＦＧＳ２，３…とで、解像度変換の割合の比率は、例えば、１対２、１対３、１対４などとする。これによって、画像ＦＧＳ１の解像度は、他の画像ＦＧＳ２，３…の解像度に比べて、２倍、３倍、または４倍となる。
【００３８】
３次元モデルＭＬの全てのポリゴンＰＧについてこのような処理を行い、変換された全ての画像ＦＧＳ１，２，３…を配置することによって、縮小画像ＦＴＳを生成する。
【００３９】
このような縮小画像ＦＴＳの生成の過程において、縮小画像ＦＴＳ上の位置座標と３次元モデルＭＬのポリゴンＰＧとの対応付けが行われる。そのような新たな対応付けによって、テーブルＴＢ２が更新される。つまり、テーブルＴＢ２には、３次元モデルＭＬの全てのポリゴンＰＧに対して、各ポリゴンＰＧに貼りつけられる縮小画像ＦＴＳ上の部分の座標位置が設定されている。
【００４０】
図９に示すテーブルＴＢ２で分かるように、３次元モデルＭＬの全てのポリゴンＰＧに対して、縮小画像ＦＴＳのみがテクスチャ画像として用いられる。そして、各ポリゴンＰＧに対して、縮小画像ＦＴＳ内の３つの座標点で囲まれる部分が貼りつけられる。このようにして、３次元モデルＭＬと縮小画像ＦＴＳとが対応付けられ、縮小３次元モデルＭＬＳが生成される。なお、図９に示す座標値と図４に示す座標値とは異なったものである。
【００４１】
図１０において、編集処理では、特定領域ＴＲを指定し（＃１１）、特定領域ＴＲについて投影を行い、新たな画像ＦＧを生成する（＃１２）。特定外領域ＴＳについても投影を行い、新たな画像ＦＧを生成する（＃１３）。特定領域ＴＲの画像ＦＧ１と特定外領域ＴＳの画像ＦＧ２，３…とで解像度変換の割合が異なるようにして解像度変換を行う（＃１４）。解像度変換したそれぞれの画像ＦＧＳを、縮小画像ＦＴＳの領域の所定の位置に配置し、これによって縮小画像ＦＴＳを生成する（＃１５）。生成した縮小画像ＦＴＳは、３次元モデルＭＬまたは縮小３次元モデルＭＬＳとの対応付けがなされている。
【００４２】
これらの処理は、モデリングプログラムＰＲによる初期化処理、特定領域指定処理、解像度変換処理、画像統合処理、または対応更新処理などによって実現される。
【００４３】
このように、３次元モデルＭＬ上の特定領域ＴＲとそれ以外の領域である特定外領域ＴＳとで、テクスチャ画像の解像度が互いに異なるように、３次元モデルＭＬへのマッピングをやり直すのである。
【００４４】
これにより、縮小３次元モデルＭＬＳは、テーブルＴＢ２と縮小画像ＦＴＳとによって構成されることとなり、そのデータ量は大幅に減少する。特に、縮小画像ＦＴＳは１枚の画像となり、データ量が低減されてコンパクト化される。しかも、特定領域ＴＲである顔の領域については、元の画像と比べて解像度が余り落ちていない画像ＦＧＳ１がテクスチャ画像として用いられるので、顔の表情などがよく表現され、その結果、３次元モデルの特徴的な部分が保持される。
【００４５】
なお、上の実施形態では、３次元モデルＭＬのポリゴンＰＧの構成自体は変更しなかったが、３次元モデルＭＬも所定の比率で縮小し、ポリゴンＰＧの構成を変更してもよい。その場合には、３次元データＤＴのデータ量も低減することとなる。また、生成された縮小３次元モデルＭＬＳを、任意の大きさに変換してもよい。
【００４６】
上の実施形態においては、特定領域ＴＲとして顔領域を１つだけ指定したが、２つ以上の特定領域ＴＲを指定してもよい。その場合に、特定領域ＴＲに応じて解像度変換の割合を異ならせてもよい。また、特定外領域ＴＳについても、それぞれに対して解像度変換の割合を異ならせてもよい。
【００４７】
また、上の実施形態において、変換された画像ＦＧＳ１，２，３…を配置する場合に、画像ＦＧＳと３次元モデルＭＬのポリゴンＰＧとの対応をとっておけば、縮小画像ＦＴＳ上のどの位置に配置してもよい。また、上の実施形態では、変換された画像ＦＧＳを１つの縮小画像ＦＴＳに配置し、１枚の画像として纏めたが、２つ以上の縮小画像ＦＴＳに分けて配置し、２枚以上の縮小画像ＦＴＳを生成してもよい。
【００４８】
上の実施形態において、対象物Ｑの種類、編集装置１の全体または各部の構成、形状、個数、処理の内容および順序などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によると、３次元モデルのデータ量を低減してコンパクト化し且つ３次元モデルの特徴的な部分を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る３次元モデルの編集装置のブロック図である。
【図２】編集装置で生成される３次元モデルの例を示す図である。
【図３】３次元モデルを構成するデータの例を示す図である。
【図４】３次元モデルのテーブルの内容の例を示す図である。
【図５】３次元モデルの編集方法を説明するための図である。
【図６】３次元モデル上で特定領域を指定する方法を説明する図である。
【図７】画像上で特定領域を指定する方法を説明する図である。
【図８】特定領域以外の領域の画像の生成方法を説明する図である。
【図９】縮小３次元モデルのテーブルの内容の例を示す図である。
【図１０】編集処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１　編集装置
１０　装置本体（指定手段、マッピングをやり直す手段、解像度変換手段、画像統合手段、更新手段）
ＭＬ，ＭＬＳ　３次元モデル
ＦＴ　画像（テクスチャ画像）
ＦＴＳ　縮小画像（新たなテクスチャ画像）
ＴＲ　特定領域
ＴＳ　特定外領域（それ以外の領域）
【図１】
2004054572.tif 000003
【図２】
2004054572.tif 000004
【図３】
2004054572.tif 000005
【図４】
2004054572.tif 000006
【図５】
2004054572.tif 000007
【図６】
2004054572.tif 000008
【図７】
2004054572.tif 000009
【図８】
2004054572.tif 000010
【図９】
2004054572.tif 000011
【図１０】
2004054572.tif 000012