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粒子レンダリング処理装置、粒子レンダリング方法及びコンピュータプログラム NEW

国内特許コード P170014735
整理番号 (4794)
掲載日 2017年12月21日
出願番号 特願2016-573357
出願日 平成28年2月1日(2016.2.1)
国際出願番号 JP2016052954
国際公開番号 WO2016125754
国際出願日 平成28年2月1日(2016.2.1)
国際公開日 平成28年8月11日(2016.8.11)
優先権データ
  • 特願2015-019288 (2015.2.3) JP
発明者
  • 小山田 耕二
  • 坂本 尚久
出願人
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 粒子レンダリング処理装置、粒子レンダリング方法及びコンピュータプログラム NEW
発明の概要
粒子レンダリングの処理負荷の増大を抑制する。粒子レンダリング処理装置は、格子の節点に数値データが定義された格子データを有して構成される対象データ21を記憶する記憶部20と、対象データ21に対する粒子レンダリング処理100を行う処理部10と、を備える。粒子レンダリング処理100は、節点iを共有する1又は複数の格子Eの体積総和Vに基づいて、節点iに一つの粒子Pが配置される場合における節点iの粒子密度ρを推定する処理101と、節点iに定義された数値データSから、節点iにおける不透明度αを決定する処理103と、節点iの粒子密度ρと不透明度αとに基づいて決定された大きさを有する一つの粒子Pを節点iにおいて生成する処理104と、生成された粒子が画像面上に投影された画像データ401を生成する処理105と、を含む。
従来技術、競合技術の概要


大規模なボリュームデータの可視化技術として粒子レンダリングが知られている(非特許文献1参照)。粒子レンダリングは、与えられたボリュームデータを、不透明な発光粒子で構成しレンダリングを行う技術である。



粒子レンダリングの処理は、粒子生成及び粒子投影という2つの処理を含む。粒子生成の前に、ボリュームデータを構成する格子ごとに粒子密度の推定が必要である。粒子密度とは、単位体積あたりの粒子の数である。格子ごとの粒子密度は、格子に定義された数値データから、不透明度及び粒子半径などを用いて求められる。非特許文献1において、不透明度は、格子に定義された数値データから、ユーザ指定の伝達関数を用いて算出される。



粒子生成の処理では、粒子密度に従った数の粒子が生成され、生成された粒子が格子内に配置される。粒子投影の処理では、生成された粒子が画像面に投影される。粒子は画像面上に投影され、画像の各ピクセルで画素値が計算される。

産業上の利用分野


本発明は、粒子レンダリングに関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
粒子レンダリング処理装置であって、
格子の節点に数値データが定義された格子データを有して構成される対象データを記憶する記憶部と、
前記対象データに対する粒子レンダリング処理を行う処理部と、
を備え、
前記粒子レンダリング処理は、
前記節点を共有する1又は複数の格子の体積総和に基づいて、前記節点に一つの粒子が配置される場合における前記節点の粒子密度を推定する第1処理と、
前記節点に定義された数値データから、前記節点における不透明度を決定する第2処理と、
前記節点の前記粒子密度と前記不透明度とに基づいて決定された大きさを有する一つの粒子を前記節点において生成する第3処理と、
生成された粒子が画像面上に投影された画像データを生成する第4処理と、
を含む粒子レンダリング処理装置。

【請求項2】
前記処理部は、前記第1処理、前記第2処理、前記第3処理、及び前記第4処理を実行した後に、前記第2処理、前記第3処理、及び前記第4処理を繰り返し実行できるよう構成されている
請求項1記載の粒子レンダリング処理装置。

【請求項3】
前記不透明度は、前記第2処理の繰り返しの度に更新される
請求項2記載の粒子レンダリング処理装置。

【請求項4】
前記粒子レンダリング処理は、
前記対象データに対して、第1粒子レンダリング処理及び第2粒子レンダリング処理のうちのいずれの処理を実行するかを決定する処理選択を更に含み、
前記第1レンダリング処理は、前記第1処理、前記第2処理、前記第3処理、前記第4処理を含み、
前記第2レンダリング処理は、
前記節点に定義された数値データから、前記節点における不透明度を決定する処理と、
前記不透明度とユーザ指定の粒子半径とに基づいて、前記格子の粒子密度を推定する処理と、
前記格子の前記粒子密度に従った数の粒子を生成し、生成された粒子を前記格子内に配置する処理と、
生成された粒子が画像面上に投影された画像データを生成する処理と、
を含む
請求項1~3のいずれか1項に記載の粒子レンダリング処理装置。

【請求項5】
前記処理選択は、ユーザの選択入力に基づいて決定される
請求項4記載の粒子レンダリング処理装置。

【請求項6】
前記第1処理において、前記粒子密度は、前記節点を共有する1又は複数の格子の体積総和の逆数である
請求項1~5のいずれか1項に記載の粒子レンダリング処理装置。

【請求項7】
前記第3処理において、前記粒子の大きさは、以下の式に基づいて算出される粒子半径として決定される
請求項1~6のいずれか1項に記載の粒子レンダリング処理装置。
【数1】


ここで、
iは、前記節点の識別子
は、前記節点iの粒子半径
αは、前記節点iの不透明度
ρは、前記節点iの粒子密度
Δtは、レイキャスティングで使用されるレイセグメント長さ

【請求項8】
粒子レンダリング方法であって、
格子の節点に数値データが定義された格子データを有して構成される対象データに対する粒子レンダリング処理を行うことを含み、
前記粒子レンダリング処理は、
前記節点を共有する1又は複数の格子の体積総和に基づいて、前記節点に一つの粒子が配置される場合における前記節点の粒子密度を推定する第1処理と、
前記節点に定義された数値データから、前記節点における不透明度を決定する第2処理と、
前記節点の前記粒子密度と前記不透明度とに基づいて決定された大きさを有する一つの粒子を前記節点において生成する第3処理と、
生成された粒子が画像面上に投影された画像データを生成する第4処理と、
を含む粒子レンダリング方法。

【請求項9】
前記第1処理、前記第2処理、前記第3処理、及び前記第4処理を実行した後に、前記第2処理、前記第3処理、及び前記第4処理を繰り返し実行する
請求項8記載の粒子レンダリング方法。

【請求項10】
前記不透明度は、前記第2処理の繰り返しの度に更新される
請求項9記載の粒子レンダリング方法。

【請求項11】
前記対象データに対して、第1粒子レンダリング処理及び第2粒子レンダリング処理のうちのいずれの処理を実行するかを決定することを更に含み、
前記第1粒子レンダリング処理は、前記第1処理、前記第2処理、前記第3処理、前記第4処理を含み、
前記第2レンダリング処理は、
前記節点に定義された数値データから、前記節点における不透明度を決定する処理と、
前記不透明度とユーザ指定の粒子半径とに基づいて、前記格子の粒子密度を推定する処理と、
前記格子の前記粒子密度に従った数の粒子を生成し、生成された粒子を前記格子内に配置する処理と、
生成された粒子が画像面上に投影された画像データを生成する処理と、
を含む
請求項8~10のいずれか1項に記載の粒子レンダリング方法。

【請求項12】
前記第1粒子レンダリング処理及び前記第2粒子レンダリング処理のうちのいずれの処理を実行するかを決定することは、ユーザの選択入力に基づく
請求項11記載の粒子レンダリング方法。

【請求項13】
前記第1処理において、前記粒子密度は、前記節点を共有する1又は複数の格子の体積総和の逆数である
請求項8~12のいずれか1項に記載の粒子レンダリング方法。

【請求項14】
前記第3処理において、前記粒子の大きさは、以下の式に基づいて算出される粒子半径として決定される
請求項8~13のいずれか1項に記載の粒子レンダリング処理装置。
【数2】


ここで、
iは、前記節点の識別子
ρは、前記節点iの粒子密度
は、前記節点iの粒子半径
αは、前記節点iの不透明度
Δtは、レイキャスティングで使用されるレイセグメント長さ

【請求項15】
格子の節点に数値データが定義された複数の格子データを有して構成される対象データに対する粒子レンダリング処理を、コンピュータに行わせるコンピュータプログラムであって、
前記粒子レンダリング処理は、
前記節点を共有する1又は複数の格子の体積総和に基づいて、前記節点に一つの粒子が配置される場合における前記節点の粒子密度を推定する第1処理と、
前記節点に定義された数値データから、前記節点における不透明度を決定する第2処理と、
前記節点の前記粒子密度と前記不透明度とに基づいて決定された大きさを有する一つの粒子を前記節点において生成する第3処理と、
生成された粒子が画像面上に投影された画像データを生成する第4処理と、
を含むコンピュータプログラム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 公開
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