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3次元形状データ生成方法および3次元形状データ生成装置

国内特許コード P07A012876
整理番号 PA17-082
掲載日 2008年1月18日
出願番号 特願2006-025939
公開番号 特開2007-207021
登録番号 特許第4631001号
出願日 平成18年2月2日(2006.2.2)
公開日 平成19年8月16日(2007.8.16)
登録日 平成22年11月26日(2010.11.26)
発明者
  • 永瀬 宏
  • 後藤 祐一郎
出願人
  • 学校法人金沢工業大学
発明の名称 3次元形状データ生成方法および3次元形状データ生成装置
発明の概要

【課題】工業製品の型紙のもととなるポリゴンモデルを生成することは難しい。
【解決手段】目標とする3次元立体の形状を近似した基準多面体が与えられたとき、基準多面体の表面形状を平滑化した3次元形状データを生成する装置を提供する。判別点生成部12は、基準多面体の表面近傍に判別点を生成する。占有率算出部14は、判別点を中心とする近傍球体内に近傍点をランダムに発生させ、近傍球体内の近傍点が基準多面体の内部に含まれる割合を示す占有率を算出する。有効判別点判定部20は、占有率が判定閾値以上である場合に、判別点は目標とする3次元立体に含まれると判定する。3次元データ生成部28は、目標とする3次元立体に含まれると判定された判別点を頂点とするポリゴンを生成し、ポリゴンモデルにより目標とする3次元立体を表した3次元形状データを生成する。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


服装、かばん、靴などの工業製品は、型紙を用いて製造される。服飾デザインの分野では、アパレルCADシステムが用いられている。アパレルCADシステムでは、型紙のテンプレートが用意され、ユーザはテンプレートを変形して所望のデザインの型紙を作成し、立体表示させて着衣状態をシミュレーションすることができる。



最近では、医療や介護の現場において、一般の既製服とは異なり、患者にとって着脱が容易な服装や、身体不自由の人を車椅子とベッドの間をリフティングにより移動させる際のフックを設けた専用の服など、特殊用途の服が求められている。患者の体型や身体の自由度、使用条件などに合わせて衣服の形状を新たにデザインする必要がある。



アパレルCADシステムでは、型紙のテンプレートが提供され、ユーザはテンプレートを自由に修正することで所望のデザインの型紙を作成する。顧客の体形が標準からかなりずれている場合や、介護用などの特殊な形状の衣服をデザインする場合、あるいはデザインが個性的で標準的なテンプレートが存在しない場合などには、用意されたテンプレートがほとんど意味をなさず、所望の型紙を作成するのは非常に難しくなる。また、かばんや靴などの型紙を作成する場合においても、流行に合わせて様々な形状をデザインする必要があり、用意されたテンプレートをベースとして型紙を生成する方法ではとても対応しきれない。



このような状況のもと、コンピュータグラフィックス(CG)技術により立体形状をモデリングし、CGによる3次元モデルの形状を自動的に型紙に展開して製品の工業生産に利用することが求められている。



特許文献1には、衣服を求める顧客が自分の体型に合った衣服のデザイン画を描き、これを基にその衣服の型紙パターンをCAD/CAM技術を応用して敏速・簡易に作成することのできる衣服の型紙パターンの自動作成方法とその自動作成システムが開示されている。

【特許文献1】特開2001-249957号公報

産業上の利用分野


この発明は、3次元立体の形状を表す3次元形状データを生成するための3次元形状データ生成方法および3次元形状生成装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
目標とする3次元立体の形状を近似した基準多面体の表面形状を平滑化した3次元形状データを生成する3次元形状データ生成装置において利用される方法であって、
判別点生成部が、前記基準多面体の表面近傍に判別点を生成する判別点生成ステップと、
占有率算出部が、前記判別点を中心とする所定の半径の近傍球体内に近傍点を乱数により発生させ、前記近傍球体内の前記近傍点が前記基準多面体の内部に含まれる割合を示す占有率を算出する占有率算出ステップと、
有効判別点判定部が、前記占有率が所定の判定閾値以上である場合に、前記判別点は前記目標とする3次元立体に含まれると判定し、前記占有率が前記判定閾値より小さい場合に、前記判別点は前記目標とする3次元立体に含まれないと判定する有効判別点判定ステップと、
3次元データ生成部が、前記判定により前記目標とする3次元立体に含まれると判定された前記判別点を頂点とするポリゴンにより、前記目標とする3次元立体を表した3次元形状データを生成する形状データ生成ステップと
内外判定部が、前記目標とする3次元立体に含まれると判定された前記判別点を暫定有効判別点として、前記基準多面体の内側に含まれる内包多面体を設け、前記暫定有効判別点が前記内包多面体の内側にあるか否かを判定する内外判定ステップと、
判定閾値調整部が、前記暫定有効判別点が前記内包多面体の内側にある場合、前記判定閾値を小さくする判定閾値調整ステップと、
前記有効判別点判定部が、前記判定閾値調整部により調整された判定閾値のもとで前記判別点が前記目標とする3次元立体に含まれるか否かの判定をやり直す有効判別点再判定ステップとを含むことを特徴とする3次元形状データ生成方法。

【請求項2】
前記内外判定部が、前記基準多面体を内側に含む外包多面体を設け、前記暫定有効判別点が前記外包多面体の外側にあるか否かを判定するステップと、
前記判定閾値調整部が、前記暫定有効判別点が前記外包多面体の外側にある場合、前記判定閾値を大きくするステップをさらに含むことを特徴とする請求項に記載の3次元形状データ生成方法。

【請求項3】
前記目標とする3次元立体に含まれると判定された判別点により変形された後の前記基準多面体に対して、前記判別点生成ステップ、前記占有率算出ステップ、前有効判別点判定ステップ、前記形状データ生成ステップ、前記内外判定ステップ、前記判定閾値調整ステップ、および前記有効判別点再判定ステップを繰り返すことにより、前記基準多面体の表面形状を段階的に平滑化することを特徴とする請求項1または2に記載の3次元形状データ生成方法。

【請求項4】
前記占有率算出は、発生する近傍点の数が増えるにしたがって前記占有率が収束する度合いを評価し、前記占有率の収束度合いが所定の水準になった場合に、前記乱数の発生を打ち切ることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の3次元形状データ生成方法。

【請求項5】
前記占有率算出部が、前記基準多面体の表面の複雑度が増すにしたがって、その表面近傍に設定される前記近傍球体の半径を小さくするステップをさらに含むことを特徴とする請求項1からのいずれかに記載の3次元形状データ生成方法。

【請求項6】
前記判別点生成ステップ、前記占有率算出ステップ、前有効判別点判定ステップ、前記形状データ生成ステップ、前記内外判定ステップ、前記判定閾値調整ステップ、および前記有効判別点再判定ステップを繰り返す過程で前記占有率算出部は、前記基準多面体の角の丸みの度合いを曲率で評価し、角の丸み度合いを高めるために前記近傍球体の半径を段階的に大きくすることを特徴とする請求項1からのいずれかに記載の3次元形状データ生成方法。

【請求項7】
前記基準多面体の各面は平面方程式で表現されており、前記判別点生成は、前記平面方程式で表される平面上の点を検出する手段を用いて、前記基準多面体の表面近傍に前記判別点を生成することを特徴とする請求項1からのいずれかに記載の3次元形状データ生成方法。

【請求項8】
表面形状変形部が、前記目標とする3次元立体に含まれると判定された判別点により前記基準多面体の表面形状を変形させる変形ステップをさらに含むことを特徴とする請求項1からのいずれかに記載の3次元形状データ生成方法。

【請求項9】
目標とする3次元立体の形状を近似した基準多面体の表面形状を平滑化した3次元形状データを生成する装置であって、
前記基準多面体の表面近傍に判別点を生成する判別点生成部と、
前記判別点を中心とする所定の半径の近傍球体内に近傍点を乱数により発生させ、前記近傍球体内の前記近傍点が前記基準多面体の内部に含まれる割合を示す占有率を算出する占有率算出部と、
前記占有率が所定の判定閾値以上である場合に、前記判別点は前記目標とする3次元立体に含まれると判定し、前記占有率が前記判定閾値より小さい場合に、前記判別点は前記目標とする3次元立体に含まれないと判定する有効判別点判定部と、
前記判定により前記目標とする3次元立体に含まれると判定された前記判別点を頂点とするポリゴンにより、前記目標とする3次元立体を表した3次元形状データを生成する3次元データ生成部と、
前記判定により前記目標とする3次元立体に含まれると判定された前記判別点を暫定有効判別点として、前記基準多面体の内側に含まれる内包多面体を設け、前記暫定有効判別点が前記内包多面体の内側にあるか否かを判定する内外判定部と、
前記暫定有効判別点が前記内包多面体の内側にある場合は、前記判定閾値を小さくする判定閾値調整部とを含み、
前記有効判別点判定部は、前記判定閾値調整部により調整された判定閾値のもとで前記判別点が前記目標とする3次元立体に含まれるか否かの判定をやり直すことを特徴とする3次元形状データ生成装置。

【請求項10】
前記内外判定部は、前記基準多面体を内側に含む外包多面体を設け、前記暫定有効判別点が前記外包多面体の外側にあるか否かを判定し、
前記判定閾値調整部は、前記暫定有効判別点が前記外包多面体の外側にある場合、前記判定閾値を大きくすることを特徴とする請求項9に記載の3次元形状データ生成装置。

【請求項11】
目標とする3次元立体の形状を近似した基準多面体の表面形状を平滑化した3次元形状データを生成する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記基準多面体の表面近傍に判別点を生成する判別点生成ステップと、
前記判別点を中心とする所定の半径の近傍球体内に近傍点を乱数により発生させ、前記近傍球体内の前記近傍点が前記基準多面体の内部に含まれる割合を示す占有率を算出する占有率算出ステップと、
前記占有率が所定の判定閾値以上である場合に、前記判別点は前記目標とする3次元立体に含まれると判定し、前記占有率が前記判定閾値より小さい場合に、前記判別点は前記目標とする3次元立体に含まれないと判定する有効判別点判定ステップと、
前記判定により前記目標とする3次元立体に含まれると判定された前記判別点を頂点とするポリゴンにより、前記目標とする3次元立体を表した3次元形状データを生成するステップと、
前記目標とする3次元立体に含まれると判定された前記判別点を暫定有効判別点として、前記基準多面体の内側に含まれる内包多面体と前記基準多面体を内側に含む外包多面体を設け、前記暫定有効判別点が前記内包多面体の内側にある場合、前記判定閾値を小さくし、前記暫定有効判別点が前記外包多面体の外側にある場合、前記判定閾値を大きくする判定閾値調整ステップと、
前記判定閾値調整ステップにより調整された判定閾値のもとで前記判別点が前記目標とする3次元立体に含まれるか否かの判定をやり直す有効判別点再判定ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
産業区分
  • 計算機応用
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2006025939thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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