(57)【要約】【課題】３次元形状モデルの特徴線を生成するときに、隣接する特徴線の端点を共有してデータ量を圧縮させる特徴線生成装置を提供する。【解決手段】この特徴線生成装置は、３次元形状モデルの特徴線を生成するものであって、３次元形状モデルの面および／または稜線の集合を入力する入力部と、前記入力部で入力された集合を記憶する特徴線記憶部と、前記特徴線記憶部に記憶された特徴線に対して隠線処理を行って更新する隠線処理部と、前記特徴線記憶部に記憶された特徴線から集合化された特徴線を生成する特徴線集合化部とを備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元形状モデルの特徴線を生成する特徴線生成装置において、３次元形状モデルの面および／または稜線の集合を入力する入力部と、前記入力部で入力された集合を記憶する特徴線記憶部と、前記特徴線記憶部に記憶された特徴線に対して隠線処理を行って更新する隠線処理部と、前記特徴線記憶部に記憶された特徴線から集合化された特徴線を生成する特徴線集合化部と、を備えることを特徴とする特徴線生成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の特徴線生成装置において、前記特徴線記憶部は、各特徴線に対して、特徴線を識別するための特徴線ＩＤ、特徴線の二つの端点の座標、特徴線が含まれている集合を識別するための集合ＩＤおよび巡回フラグを有することを特徴とする特徴線生成装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の特徴線生成装置において、前記特徴線集合化部は、集合化された特徴線ごとに、頂点の個数と集合化された特徴線の頂点のリストからなることを特徴とする特徴線生成装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の特徴線生成装置において、前記特徴線集合化部は、集合ＩＤが同じ特徴線でかつ端点が一致する特徴線を集合化させることを特徴とする特徴線生成装置。
【請求項５】
３次元形状モデルの特徴線を生成する特徴線生成方法において、３次元形状モデルの面および／または稜線の集合を入力して、該集合を特徴線記憶部に記憶し、前記特徴線記憶部に記憶された特徴線に対して隠線処理を行って更新して、前記特徴線記憶部に記憶された特徴線から集合化された特徴線を生成することを特徴とする特徴線生成方法。
【請求項６】
コンピュータに、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の特徴線生成装置の機能を実現させるためのプログラム。
【請求項７】
請求項６に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特徴線生成装置、特徴線生成方法、プログラムおよび記録媒体に関し、特に、３次元形状モデル生成装置や３次元形状モデル表示装置において、生成した３次元形状モデルからイラストを作成するときに使用して好適である。
【背景技術】
【０００２】
近年、製品の製造工程や組立工程における手順書やサービスマニュアルを作成する際、製品の設計において生成された３次元形状モデルから効率的にイラストを作成する試みが行われている（特許文献１参照）。
このようなマニュアルには、３次元の奥行きが表現され、かつ、紙への印刷に適するように、３次元形状モデルの特徴的な線（特徴線）のみを抽出し、その特徴線に対して隠線処理を施した２次元のイラストが適している。
【０００３】
ところが、３次元形状モデルが複雑なものであれば、隠線処理を施した２次元のイラストも多くの特徴線を持つことになり、データ量も大きくなる。また、隠線処理に必要な処理時間も増加する。
また、手順書やマニュアルに求められるイラストは、必ずしも元の３次元形状を忠実に表現したものでなくともよいため、わかりやすさを重視して不要な特徴線を除去したり操作することが多いが、特徴線が多いとその操作が煩雑になってしまう。
【０００４】
上記の特許文献１の技術では、３次元形状データをＶＲＭＬ形式に一旦変換するので、データ量は少なくなるものの、３次元形状を２次元にそのまま投影したものを利用するため、わかりやすさを重視するための不要な特徴線を減少させるものではない。
【０００５】
ところで、陰線処理の技術については次のものがある。
特許文献２の技術では、隠線を消去したベクトルイメージを提供することにより、データ量を小さくして高品質なイラストを作成できるようにしている。
また、特許文献３の技術では、部品間において、隠線従属、隠線独立、隠線相互従属のような投影関係を処理することで、隠線処理を高性能で正確に行うようにしている。
また、特許文献４の技術では、可視性に基づき複数の面をまとめて面集合の単位で扱うことによって、イラストを効率良く作成することができるようにしている。
【特許文献１】特開２００２−０２４３００号公報
【特許文献２】特開２００５−０５０３３６号公報
【特許文献３】特開２００２−３４２７８６号公報
【特許文献４】特開２００２−０４２１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の特許文献２乃至４の技術では、隠線処理したあと、個々の特徴線は独立して出力され、端点において隣接する特徴線同士が集合化されていないため、出力された特徴線に対して特徴線毎に操作する必要がある。
また、隣接する特徴線は端点を共有するため、本来は一つあれば良い端点を重複して保持することになり、結果として出力されたイラストのデータ量を増大させてしまうことになる。
【０００７】
本発明は、上述の実情を考慮してなされたものであって、３次元形状モデルの特徴的な線を生成するときに、隣接する特徴線の端点を共有してデータ量を圧縮させる特徴線生成装置、特徴線生成方法、コンピュータに特徴線生成装置の機能を実現させるためのプログラムおよびそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、３次元形状モデルの特徴線を生成する特徴線生成装置において、３次元形状モデルの面および／または稜線の集合を入力する入力部と、前記入力部で入力された集合を記憶する特徴線記憶部と、前記特徴線記憶部に記憶された特徴線に対して隠線処理を行って更新する隠線処理部と、前記特徴線記憶部に記憶された特徴線から集合化された特徴線を生成する特徴線集合化部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の特徴線生成装置において、前記特徴線記憶部は、各特徴線に対して、特徴線を識別するための特徴線ＩＤ、特徴線の二つの端点の座標、特徴線が含まれている集合を識別するための集合ＩＤおよび巡回フラグを有することを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の特徴線生成装置において、前記特徴線集合化部は、集合化された特徴線ごとに、頂点の個数と集合化された特徴線の頂点のリストからなることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の特徴線生成装置において、前記特徴線集合化部は、集合ＩＤが同じ特徴線でかつ端点が一致する特徴線を集合化させることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、３次元形状モデルの特徴線を生成する特徴線生成方法において、３次元形状モデルの面および／または稜線の集合を入力して、該集合を特徴線記憶部に記憶し、前記特徴線記憶部に記憶された特徴線に対して隠線処理を行って更新して、前記特徴線記憶部に記憶された特徴線から集合化された特徴線を生成することを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、コンピュータに、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の特徴線生成装置の機能を実現させるためのプログラムである。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、３次元形状モデルの特徴的な線（特徴線）を生成するときに、特徴線の幾何的な情報は変化させずに、特徴線のデータ量を削減することができる。
このため、イラストの編集を行うときに、特徴線に対してまとめて操作を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の特徴線生成装置に係る好適な実施形態を説明する。
図１は、本発明の特徴線生成装置を利用した３次元形状処理システムの概略構成図であり、同図において、３次元形状処理システムは、少なくとも、マウスやキーボードを有して、必要な指示や情報などを入力する入力装置１、本発明の特徴線生成装置２０を含む３次元形状処理装置２、３次元形状モデルデータを記憶する形状データ記憶部３、３次元形状モデルや入力データや処理経過などを表示する形状表示装置４とからなっている。
このような３次元形状処理システムにおいて、ユーザは入力装置１により形状データ記憶部３に記憶された所望の３次元形状モデルを選択して形状表示装置４によりディスプレイ等の表示装置へ表示し、そのモデルに対して種々の編集を行う。
また、ユーザは、作成された３次元形状モデルに対するデータ圧縮をはかるために、特徴線生成装置２０によって特徴線の集合を作成する。
【００１３】
図２は、本実施形態に係る特徴線生成装置の機能構成を示すブロック図である。同図において、特徴線生成装置は、生成された特徴線を編集する機能のほかに、入力部２１、隠線処理部２２、特徴線集合化部２３、特徴線記憶部２４を含んで構成される。
上記の各処理部は、３次元形状処理装置や特徴線生成装置の機能をプログラムで構成し、ＣＰＵ、メモリ、キーボード、マウスやディスプレイ等からなるハードウェアによってそのプログラムを実行することにより実現する。また、各記憶部は、メモリや外部記憶装置を用いて実現する。
【００１４】
形状データ記憶部３は、点・曲線・曲面などの幾何形状データと、この幾何形状データの相互関係を示す位相データとからなる３次元形状モデルデータが記憶される。なお、本実施形態においては、曲線や曲面は線分や多角形によって表現されているものとする。
【００１５】
入力部２１は、ユーザに、特徴線を集合化したい３次元形状モデルを指定させ、形状データ記憶部３を参照して、この指定された３次元形状モデルを２次元空間に射影した形状の幾何学データおよび位相データを計算して、射影した形状の特徴線を特徴線記憶部２４へ記憶する。
または、入力部２１では３次元座標系のままとし、隠線処理を行った後に２次元空間に射影した特徴線としてもよい。
【００１６】
特徴線記憶部２４は、特徴線ごとに次のデータ項目を有している。
【００１７】
端点Ｖ１、端点Ｖ２：特徴線の一方の端点Ｖ１の座標（Ｘ１，Ｙ１）と、もう一方の端点Ｖ２の座標（Ｘ２，Ｙ２）である。特徴線がｎ（ｎ≧１）個の線分から構成される場合には、線分の間にｎ−１個の接点を持つこともある。
集合ＩＤ（集合識別子）：特徴線が多角形集合から生成された場合は、同一の面に対応する特徴線のとき同一の集合ＩＤとする。また、特徴線が直線集合から生成された場合は、同一の稜線に対応する特徴線のとき同一の集合ＩＤとする。したがって、多角形集合から生成された特徴線と直線集合から生成された特徴線は、異なる集合ＩＤを持つことになる。
特徴線ＩＤ（特徴線識別子）：特徴線を一意に特定できる識別子である。
巡回フラグ：特徴線を集合化するときに巡回済みであるか否かを示すフラグであり、真であれば巡回済みであり、偽であれば未巡回であることを示す。
【００１８】
入力部２１では、特徴線（稜線）毎に特徴線ＩＤを生成し、特徴線ＩＤおよび、端点Ｖ１と端点Ｖ２の座標値を記憶する。また、この特徴線が同一の多角形集合あるいは直線集合に属するときには、同一の集合ＩＤを生成して、この集合ＩＤをも記憶する。
例えば、図３（Ａ）のように、端点Ｐ１乃至Ｐ４と各端点間の特徴線をｅ１乃至ｅ４を持つ集合Ｓ１と、端点Ｐ５、Ｐ６およびその端点間の特徴線ｅ５を持つ集合Ｓ２とすると、特徴線記憶部２４は、図３（Ｂ）に示したように記憶される。
【００１９】
隠線処理部２２は、公知の技術（例えば、特許文献４）によって隠線処理を行う。この隠線処理の結果、多角形集合から生成された特徴線と、直線集合から生成された特徴線が得られる。
【００２０】
特徴線集合化部２３は、隠線処理の結果生成された特徴線を同一の面あるいは同一の稜線に対応する特徴線同士で集合化させる。集合化の方法については後述するが、集合化するときには、１つの集合ＩＤを処理するごとに、隣接特徴線リストテーブルと、集合化された１つの特徴線を記憶する集合化特徴線テーブルを用いる。
隣接特徴線リストテーブルは、各端点につき次のデータ項目を記憶装置に記憶することによって、特徴線の集合化をはかる。
【００２１】
端点座標：特徴線のいずれかの端点を示す座標値。
特徴線ＩＤリスト：端点座標が示す端点を含む特徴線の識別子（特徴線ＩＤ）のリスト。例えば、図３（Ａ）に示した端点Ｐ３の場合には、３つの特徴線のリスト（ｅ２，ｅ３，ｅ４）で表わされる。
処理フラグ：この端点の特徴線ＩＤリストに含まれる全ての特徴線ＩＤが処理済となったときに「真」となり、まだ、いずれかの特徴線ＩＤが未処理の場合には「偽」が設定される。
【００２２】
さらに、集合化特徴線テーブルは、集合化された特徴線ごとに、構成する頂点の個数（ｎ）と、ｎ個の頂点座標のリストとを記憶装置に記憶する。ここに記憶された集合化特徴線テーブルを全ての集合ＩＤにまとめたものが、本実施形態に係る特徴線生成装置の出力となる。
例えば、集合化された特徴線は、隠線処理により導出した特徴線が図４（Ａ）に示したような隣接した４つの特徴線であった場合には、これらを集合化することによって図４（Ｂ）のような１つの特徴線となる。
【００２３】
次に、図５のフローチャートを用いて、本実施形態に係る特徴線生成装置の処理手順を説明する。
入力部２１において、形状データ記憶部３を参照して、ユーザから指定された３次元形状モデルを２次元空間に射影した形状の幾何学データおよび位相データを計算して、射影した形状の特徴線を特徴線記憶部２４へ記憶する（ステップＳ１）。
隠線処理部２２において、特徴線記憶部２４に記憶された特徴線を用いて、公知の技術により隠線処理を行い、隠線処理結果の特徴線で特徴線記憶部２４を更新する（ステップＳ２）。
特徴線集合化部２３により、特徴線記憶部２４を参照して、集合化された特徴線を生成する（ステップＳ３）。
ここで集合化された特徴線を操作したり編集することによって、ユーザはイラストを完成させる。
【００２４】
次に、図６および図７のフローチャートを用いて、特徴線集合化部２３の処理手順について説明する。図６および図７のフローチャートは、特徴線記憶部２４に記憶された１つの集合ＩＤについて説明したもので、特徴線集合化部２３では、特徴線記憶部２４に記憶されているすべての集合ＩＤについてこの処理手順を繰り返し適用する。
【００２５】
まず、特徴線記憶部２４を参照して、同一の集合ＩＤを持つ特徴線のうち、未処理の特徴線を取り出す（ステップＳ１１）。
この特徴線の両端点（Ｖ１とＶ２）をそれぞれ重複なしに隣接特徴線リストテーブルの端点として登録する（ステップＳ１２）。
また、この特徴線の特徴線ＩＤを隣接特徴線リストテーブルの端点ごと（Ｖ１とＶ２）に追加する（ステップＳ１３）。
同一の集合ＩＤを持つ全ての特徴線に対して、以上のステップＳ１１乃至Ｓ１３の処理を繰り返す（ステップＳ１４）。
次に、隣接特徴線リストテーブルのすべての処理フラグを「偽」に設定する（ステップＳ１５）。
ここまでの処理で、図３の例は、図８に示した隣接特徴線リストテーブルが記憶装置に記憶される。端点Ｐ１では、Ｐ１を含む特徴線がｅ１とｅ３であることから、特徴線ＩＤリストにｅ１とｅ３とが記憶される。また、端点Ｐ３では、特徴線ＩＤリストとしてｅ２，ｅ３，ｅ４が記憶される。
【００２６】
隣接特徴線リストテーブル中の処理フラグが「偽」で、特徴線ＩＤリストの中の特徴線ＩＤの個数が１つである端点を見つける（ステップＳ１６）。以下、見つけた端点をＴＳと呼ぶことにする。
この端点ＴＳが見つけられた場合（ステップＳ１７／ＹＥＳ）、集合化特徴線テーブルに新しいエントリＥを生成して、頂点の個数をゼロとする（ステップＳ１８）。
【００２７】
生成したエントリＥに、先に見つけられた端点ＴＳを頂点リストに追加して、頂点の個数に１を加算する（ステップＳ１９）。
隣接特徴線リストテーブルにおいて、この端点ＴＳを含むすべての特徴線（特徴線ＩＤリストに記憶された特徴線の全て）の巡回フラグ（特徴線記憶部に記憶された特徴線の巡回フラグ）が「真」であれば（ステップＳ２０／ＹＥＳ）、この端点ＴＳの処理フラグを「真」にし（ステップＳ２１）、生成中のエントリＥの集合化を終了して（ステップＳ２２）、ステップＳ１６へ戻って次の特徴線の集合化を行う。
【００２８】
一方、ステップＳ２０でまだ未処理の特徴線があれば（ステップＳ２０／ＮＯ）、隣接特徴線リストテーブルにおいて、この端点ＴＳの特徴線ＩＤリストのうちの特徴線の巡回フラグが「偽」のものを見つけ、この特徴線ＩＤをｅｘとし、この特徴線ｅｘの巡回フラグを「真」に設定する（ステップＳ２３）。
【００２９】
端点ＴＳの全ての特徴線の巡回フラグが「真」であるかを調べ（ステップＳ２４）、端点ＴＳの全ての特徴線の巡回フラグが「真」である場合、その端点ＴＳの処理フラグを「真」に設定する（ステップＳ２５）。
特徴線記憶部を参照して、特徴線ｅｘの端点ＴＳとは異なる端点ＴＮを取得し、この端点ＴＮを、上記の端点ＴＳに置き換えて（ステップＳ２６）、ステップＳ１９へ戻る。
【００３０】
一方、ステップＳ１７において、端点ＴＳが見つからなかった場合には（ステップＳ１７／ＮＯ）、隣接特徴線リストテーブル中の処理フラグが「偽」の端点を見つける（ステップＳ２７）。以下、見つけた端点をＴＳと呼ぶことにする。
端点ＴＳが見つかった場合には（ステップＳ２８／ＹＥＳ）、ステップＳ１８へ進んでこの端点ＴＳを始点とした集合化された特徴線を作成する。
また、端点ＴＳが見つからなかった場合には（ステップＳ２８／ＮＯ）１つの集合ＩＤに係る集合化された特徴線の生成を終了する。
【００３１】
図３（Ａ）の特徴線に対して、上記のステップＳ１６乃至Ｓ２８を繰り返し適用することによって、集合ＩＤ＝Ｓ１の集合化された特徴線は、図９のように頂点の個数＝５、頂点のリスト（Ｐ４，Ｐ３，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）が作成され、同様にして、集合ＩＤ＝Ｓ２の集合化された特徴線は、頂点の個数＝２、頂点のリスト（Ｐ５，Ｐ６）が作成される。
【００３２】
本発明は、上述した実施形態のみに限定されたものではない。上述した実施形態を構成する各機能をそれぞれプログラム化して、予め記録媒体に書き込んでおき、この記録媒体に記録されたこれらのプログラムをコンピュータに備えられたメモリあるいは記憶装置に格納し、そのプログラムを実行することによって、本発明の目的が達成されることは言うまでもない。この場合、記録媒体から読み出されたプログラム自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体も本発明を構成することになる。
また、上記プログラムは、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することによって上述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。
【００３３】
なお、上述した実施形態の機能を実現するプログラムは、ディスク系（例えば、磁気ディスク、光ディスク等）、カード系（例えば、メモリカード、光カード等）、半導体メモリ系（例えば、ＲＯＭ、不揮発性メモリ等）、テープ系（例えば、磁気テープ、カセットテープ等）等のいずれの形態の記録媒体で提供されてもよい。あるいは、ネットワークを介して記憶装置に格納された上記プログラムをサーバコンピュータから直接供給を受けるようにしてもよい。この場合、このサーバコンピュータの記憶装置も本発明の記録媒体に含まれる。
このように、上述した実施形態の機能をプログラム化して流通させることによって、コストの低廉化、および可搬性や汎用性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の特徴線生成装置を利用した３次元形状処理システムの概略構成図である。
【図２】本実施形態に係る特徴線生成装置の機能構成を示すブロック図である。
【図３】特徴線の例と、特徴線記憶部に記憶されたデータ例である。
【図４】集合化された特徴線を説明する図である。
【図５】本実施形態に係る特徴線生成装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】本実施形態に係る特徴線集合化部の処理手順を示すフローチャート（その１）である。
【図７】本実施形態に係る特徴線集合化部の処理手順を示すフローチャート（その２）である。
【図８】隣接特徴線リストテーブルの作成例である。
【図９】本実施形態に係る集合化された特徴線の作成例である。
【符号の説明】
【００３５】
１…入力装置、２…３次元形状処理装置、２０…特徴線生成装置、２１…入力部、２２…隠線処理部、２３…特徴線集合化部、２４…特徴線記憶部、３…形状データ記憶部、４…形状表示装置。
【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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【図８】
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【図９】
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