図面 (/)

技術 3次元モデル生成装置、3次元モデル生成方法及びプログラム

出願人 株式会社日立製作所インスティテュートフォアコンピュータサイエンスアンドコントロールオブザハンガリアンアカデミーオブサイエンシズ
発明者 勝村義輝中野隆宏野中洋一ガボールエルドスヨゼフヴァンツァモノストリラースロー
出願日 2013年10月25日 (7年1ヶ月経過) 出願番号 2013-222481
公開日 2015年4月30日 (5年7ヶ月経過) 公開番号 2015-084171
状態 特許登録済
技術分野 イメージ分析 イメージ生成
主要キーワード 計測値群 姿勢特定 対物センサ 目的物体 立体形 メッシュ法 計測不可 矩形体
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年4月30日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (14)

課題

計測したデータから3次元モデルを生成することができる技術を提供する。

解決手段

構造体の3次元モデルと構造体の3次元計測値とを記憶する記憶部と、3次元モデルを分割して複数のセグメントを生成するセグメント生成部と、生成されたセグメントの連結関係を特定する連結関係特定部と、複数のセグメントのうち一部のセグメントと、連結関係により特定される一部のセグメントと連結する他のセグメントとから、これらのセグメントからなる3次元モデルの形状特徴を特定する形状特徴特定部と、特定された形状特徴を規定する形状情報を特定する形状情報特定部と、特定された形状特徴及び特定された形状情報に該当する構造体と、計測値との距離に基づいて、構造体の姿勢を特定する姿勢特定部と、特定された形状特徴と、特定された形状情報と、特定された姿勢とに基づいて、3次元モデルを生成するモデル生成部とを有する。

概要

背景

特許文献1には、距離を計測できるセンサによって計測したシーンデータと、目的物体の三次元形状を表すモデルデータとを、物体局所的な表面形状を表す特徴量について照合することにより物体の三次元位置姿勢を検出する三次元物体認識方法において、モデルを、候補となる位置姿勢に配置したとき、モデルによって遮蔽され、本来計測不可能な範囲にシーンデータが存在するか否かを算出し、この幾何学的な矛盾の有無に基づいて、モデルの位置姿勢候補の成否を検証することが記載されている。

概要

計測したデータから3次元モデルを生成することができる技術を提供する。構造体の3次元モデルと構造体の3次元の計測値とを記憶する記憶部と、3次元モデルを分割して複数のセグメントを生成するセグメント生成部と、生成されたセグメントの連結関係を特定する連結関係特定部と、複数のセグメントのうち一部のセグメントと、連結関係により特定される一部のセグメントと連結する他のセグメントとから、これらのセグメントからなる3次元モデルの形状特徴を特定する形状特徴特定部と、特定された形状特徴を規定する形状情報を特定する形状情報特定部と、特定された形状特徴及び特定された形状情報に該当する構造体と、計測値との距離に基づいて、構造体の姿勢を特定する姿勢特定部と、特定された形状特徴と、特定された形状情報と、特定された姿勢とに基づいて、3次元モデルを生成するモデル生成部とを有する。

目的

本発明は、計測したデータから3次元モデルを生成することができる技術を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

構造体3次元モデルと、構造体の3次元計測値と、を記憶する記憶部と、前記3次元モデルを分割して複数のセグメントを生成するセグメント生成部と、前記生成されたセグメントの連結関係を特定する連結関係特定部と、前記複数のセグメントのうち一部のセグメントと、前記連結関係により特定される前記一部のセグメントと連結する他のセグメントとから、これらのセグメントからなる3次元モデルの形状特徴を特定する形状特徴特定部と、前記特定された形状特徴を規定する形状情報を特定する形状情報特定部と、前記特定された形状特徴及び前記特定された形状情報に該当する構造体と、前記計測値との距離に基づいて、前記構造体の姿勢を特定する姿勢特定部と、前記特定された形状特徴と、前記特定された形状情報と、前記特定された姿勢とに基づいて、3次元モデルを生成するモデル生成部と、を有することを特徴とする3次元モデル生成装置

請求項2

請求項1に記載の3次元モデル生成装置であって、前記連結関係特定部は、セグメントの連結関係をグラフネットワークで示すことを特徴とする3次元モデル生成装置。

請求項3

請求項1に記載の3次元モデル生成装置であって、前記形状特徴特定部は、前記一部のセグメントからなる平面と、前記他のセグメントからなる特徴部とから、形状特徴を特定することを特徴とする3次元モデル生成装置。

請求項4

請求項3に記載の3次元モデル生成装置であって、前記特徴部は、線、他の平面、点のうち少なくとも1つであることを特徴とする3次元モデル生成装置。

請求項5

請求項1に記載の3次元モデル生成装置であって、前記生成された3次元モデルを出力する出力部、をさらに有することを特徴とする3次元モデル生成装置。

請求項6

請求項1に記載の3次元モデル生成装置であって、前記姿勢特定部は、前記特定された形状特徴及び前記特定された形状情報に該当する構造体と、前記計測値との距離に基づいて、前記構造体に該当する計測値が有るか否か判定し、判定の結果、該当する計測値が無い場合、前記構造体に該当する3次元モデルの部分が存在しないと判定することを特徴とする3次元モデル生成装置。

請求項7

請求項1に記載の3次元モデル生成装置であって、前記形状特徴特定部は、セグメントからなる略円形の平面が2つあり、前記2つの略円形が略平行であり、且つ、前記2つの略円形の径寸法が略同じである場合、これらのセグメントからなる3次元モデルの形状特徴は円筒であると判定することを特徴とする3次元モデル生成装置。

請求項8

請求項1に記載の3次元モデル生成装置であって、前記形状特徴特定部は、セグメントからなる略円形の平面が2つあり、前記2つの略円形の径寸法が略同じであり、前記2つの略円形が平行でなく、前記2つの略円形のうち一方がその略円形を基準に定まるローカル座標系のz軸方向に略平行であり、且つ、前記2つの略円形のうち他方の中心が前記ローカル座標系の略x軸上に存在する場合、これらのセグメントからなる3次元モデルの形状特徴は環状であると判定することを特徴とする3次元モデル生成装置。

請求項9

請求項1に記載の3次元モデル生成装置であって、前記形状特徴特定部は、セグメントからなる略矩形の平面が6つあり、前記6つの略矩形の各々について前記6つの略矩形のうち他の4つの略矩形の頂点を含み、前記6つの略矩形で8つの異なる頂点をなし、前記6つの略矩形の各々について前記6つの略矩形のうち隣接する略矩形の辺が略垂直である場合、これらのセグメントからなる3次元モデルの形状特徴は矩形体であると判定することを特徴とする3次元モデル生成装置。

請求項10

請求項1に記載の3次元モデル生成装置であって、前記形状特徴特定部は、セグメントからなる略円形の平面があり、前記略円形と連結関係を有する複数のセグメントが平面ではなく、且つ、前記略円形と連結関係を有する複数の三角のセグメントが1つの共通する頂点を有する場合、これらのセグメントからなる3次元モデルの形状特徴は円錐であると判定することを特徴とする3次元モデル生成装置。

請求項11

3次元モデル生成装置による3次元モデル生成方法であって、前記3次元モデル生成装置は、構造体の3次元モデルと、構造体の3次元の計測値と、を記憶する記憶部、を有し、前記3次元モデルを分割して複数のセグメントを生成するステップと、前記生成されたセグメントの連結関係を特定するステップと、前記複数のセグメントのうち一部のセグメントと、前記連結関係により特定される前記一部のセグメントと連結する他のセグメントとから、これらのセグメントからなる3次元モデルの形状特徴を特定するステップと、前記特定された形状特徴を規定する形状情報を特定するステップと、前記特定された形状特徴及び前記特定された形状情報に該当する構造体と、前記計測値との距離に基づいて、前記構造体の姿勢を特定するステップと、前記特定された形状特徴と、前記特定された形状情報と、前記特定された姿勢とに基づいて、3次元モデルを生成するステップと、を有することを特徴とする3次元モデル生成方法。

請求項12

記憶装置と、演算装置とを有するコンピュータにより実行されるコンピュータ読み取り可能なプログラムであって、前記記憶装置には、構造体の3次元モデルと、構造体の3次元の計測値と、が記憶され、コンピュータにより実行されると、コンピュータを、前記3次元モデルを分割して複数のセグメントを生成するセグメント生成部と、前記生成されたセグメントの連結関係を特定する連結関係特定部と、前記複数のセグメントのうち一部のセグメントと、前記連結関係により特定される前記一部のセグメントと連結する他のセグメントとから、これらのセグメントからなる3次元モデルの形状特徴を特定する形状特徴特定部と、前記特定された形状特徴を規定する形状情報を特定する形状情報特定部と、前記特定された形状特徴及び前記特定された形状情報に該当する構造体と、前記計測値との距離に基づいて、前記構造体の姿勢を特定する姿勢特定部と、前記特定された形状特徴と、前記特定された形状情報と、前記特定された姿勢とに基づいて、3次元モデルを生成するモデル生成部と、して機能させることを特徴とするプログラム。

技術分野

0001

本発明は、3次元モデル生成技術に関する。

背景技術

0002

特許文献1には、距離を計測できるセンサによって計測したシーンデータと、目的物体の三次元形状を表すモデルデータとを、物体局所的な表面形状を表す特徴量について照合することにより物体の三次元位置姿勢を検出する三次元物体認識方法において、モデルを、候補となる位置姿勢に配置したとき、モデルによって遮蔽され、本来計測不可能な範囲にシーンデータが存在するか否かを算出し、この幾何学的な矛盾の有無に基づいて、モデルの位置姿勢候補の成否を検証することが記載されている。

先行技術

0003

特開2009-129189号公報

発明が解決しようとする課題

0004

特許文献1に記載の技術は、距離を計測できるセンサによって計測したシーンデータと、三次元形状を表すモデルデータとから姿勢を検出するものである。しかし、特許文献1に記載の技術では、計測したデータから3次元モデルを生成することはできない。

0005

そこで、本発明は、計測したデータから3次元モデルを生成することができる技術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

0006

本願は、上記課題を解決するための手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、構造体の3次元モデルと、構造体の3次元の計測値と、を記憶する記憶部と、前記3次元モデルを分割して複数のセグメントを生成するセグメント生成部と、前記生成されたセグメントの連結関係を特定する連結関係特定部と、前記複数のセグメントのうち一部のセグメントと、前記連結関係により特定される前記一部のセグメントと連結する他のセグメントとから、これらのセグメントからなる3次元モデルの形状特徴を特定する形状特徴特定部と、前記特定された形状特徴を規定する形状情報を特定する形状情報特定部と、前記特定された形状特徴及び前記特定された形状情報に該当する構造体と、前記計測値との距離に基づいて、前記構造体の姿勢を特定する姿勢特定部と、前記特定された形状特徴と、前記特定された形状情報と、前記特定された姿勢とに基づいて、3次元モデルを生成するモデル生成部と、を有することを特徴とする。

発明の効果

0007

本発明により、計測したデータから3次元モデルを生成することが可能となる。上記以外の課題、構成および効果等は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

図面の簡単な説明

0008

一実施形態の3次元モデル生成装置の構成図の一例である。
3次元モデル記憶部に記憶されているデータの一例である。
モデル生成装置ハードウェア構成例である。
モデル生成装置の動作例である。
セグメントへの分割及びその連結関係の特定を説明するための図である。
形状特徴の特定、及び、形状情報の特定の処理フローの例である。
円筒の形状特徴の判定、及び、特定する形状情報を説明するための図である。
環状の形状特徴の判定、及び、特定する形状情報を説明するための図である。
円錐の形状特徴の判定、及び、特定する形状情報を説明するための図である。
矩形体の形状特徴の判定、及び、特定する形状情報を説明するための図である。
計測値からの距離と、形状特徴の姿勢特定とを説明するための図である。
出力する画面の一例である。
詳細な情報を表示する画面例である。

実施例

0009

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では、同じ構成を有するものについては同じ符号を付与して説明を省略する。

0010

図1は、本実施形態の3次元モデル生成装置100の構成図の一例である。3次元モデル生成装置100は、制御部110、記憶部120、入力部130、出力部140、通信部150等を有する。

0011

記憶部120は、3次元モデル記憶部121、3次元計測値記憶部122、ルール記憶部123等を有する。3次元モデル記憶部121には、構造体の3次元モデル等が記憶されている。

0012

ここで、3次元モデル記憶部121に記憶されているデータの一例を説明する。

0013

図2は、3次元モデル記憶部121に記憶されているデータの一例である。3次元モデル記憶部121には、構造体の3次元モデルと、その3次元モデルの識別情報とが対応づけられて記憶されている。3次元モデルの具体的な態様は限定せず、公知の3次元モデルと同じであってもよい。3次元モデルは、具体的には、例えば、構造体を構成する線、面、点等を規定するxyz座標や、任意の属性情報等の情報を含む。また、識別情報は、構造体そのものや、構造体を構成する他の構造体(例えば部品サブアセンブリ等)を特定する名称識別番号、或いはこれらの組み合わせでもよい。

0014

なお、図2から明らかなように、3次元モデル記憶部121では、1つの構造体が、サブアセンブリや部品等の複数の構造体から構成されるものとしている。しかし、これに限るわけではなく、1つの構造体は1つの構造体からのみ構成されてもよい。

0015

また、図2に一例を示す3次元モデル記憶部121のデータは説明のためのものであり、図に示すものに限るわけではない。また、3次元モデル記憶部121を実現するデータ構造は任意であり、上記に限るわけではない。

0016

図1に戻る。3次元計測値記憶部122には、実際に存在する構造体を計測した3次元の計測値群等が記憶されている。具体的には、3次元計測値記憶部122には、構造体を、例えば対物センサ等の任意の公知技術で計測して取得したxyz座標の集合等が記憶されている。ルール記憶部123には、後述する形状特徴を判定するための条件等が記憶されている。

0017

なお、上記から明らかなように、ここでいう構造体は立体であればよく、具体的な対象は限定しない。また、3次元モデルも、例えば3次元CADのモデルデータ等、構造体の立体形状を示す情報であればよく、具体的な態様は限定しない。

0018

制御部110は、セグメント生成部111、連結関係特定部112、形状特徴特定部113、形状情報特定部114、姿勢特定部115、モデル生成部116等を有する。

0019

セグメント生成部111は、3次元モデル記憶部121に記憶されている3次元モデルを分割してセグメントを生成する。連結関係特定部112は、連結関係特定部112により生成されたセグメントの連結関係を特定する。形状特徴特定部113は、セグメントの一部と、そのセグメントと連結する他のセグメントとから、これらのセグメントからなる3次元モデルの形状特徴を特定する。形状情報特定部114は、形状特徴特定部113が特定した形状特徴に関する形状情報を特定する。この形状情報は特に限定しないが、例えば、形状特徴の位置、寸法等を示す数値等である。姿勢特定部115は、形状特徴に該当する3次元の計測値が有るか否かにより、その形状特徴及び形状情報に該当する3次元モデルの部分が、構造体として存在するか否か判定する。該当する構造体がある場合、姿勢特定部115は、3次元モデルと、3次元計測値記憶部122の計測値との距離に基づいて、その3次元モデルに相当する形状特徴の姿勢を特定する。モデル生成部116は、形状特徴と、形状情報と、姿勢等とから、構造体の3次元モデルを生成する。これらの詳細は後述する。

0020

次に、3次元モデル生成装置100を実現するハードウェア構成例について説明する。図3は、3次元モデル生成装置100のハードウェア構成例である。

0021

3次元モデル生成装置100の各々は、演算装置301、メモリ302、外部記憶装置303、入力装置304、出力装置305、通信装置306、記憶媒体駆動装置307等を有する。

0022

演算装置301は例えばCPU(Central Processing Unit)等である。メモリ302は揮発性及び/又は不揮発性のメモリである。外部記憶装置303は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)等である。記憶媒体駆動装置307は、例えばCD(Compact Disk)やDVD(Digital Versatile Disk)、その他任意の可搬性を有する記憶媒体308に対して情報を読み書き可能である。入力装置304は、キーボードマウスマイクロフォン等である。出力装置305は、例えば、ディスプレイ装置プリンタスピーカ等である。通信装置306は、例えば、図示しない通信ネットワークに接続するためのNIC(Network Interface Card)等である。

0023

制御部110の各部は、所定のプログラムをメモリ302にロードして演算装置301が実行することにより実現可能である。

0024

この所定のプログラムは、記憶媒体駆動装置307を介して記憶媒体308から、あるいは、通信装置306を介して通信ネットワークから、外部記憶装置303にダウンロードし、そして、メモリ302にロードし、演算装置301が実行するようにしてもよい。また、記憶媒体駆動装置307を介して記憶媒体308から、あるいは、通信装置306を介して通信ネットワークから、メモリ302に直接ロードして、演算装置301により実行するようにしてもよい。

0025

あるいは、制御部110の各部のうち一部又はすべてを、回路等によりハードウェアとして実現してもよい。

0026

また、記憶部120は、メモリ302、外部記憶装置303、記憶媒体駆動装置307及び記憶媒体308等の全て又は一部により実現可能である。又は、演算装置301が上記プログラムの実行により、メモリ302、外部記憶装置303、記憶媒体駆動装置307及び記憶媒体308等の全て又は一部を制御することで実現してもよい。

0027

また、出力部140は、出力装置305により実現可能である。又は、演算装置301が上記プログラムの実行により、出力装置305を制御することで実現してもよい。

0028

また、入力部130は、入力装置304により実現可能である。又は、演算装置301が上記プログラムの実行により、入力装置304を制御することで実現してもよい。

0029

また、通信部150は、通信装置306により実現可能である。又は、演算装置301が上記プログラムの実行により、通信装置306を制御することで実現してもよい。

0030

また、3次元モデル生成装置100の各部は、1つの装置により実現されてもよく、複数の装置により分散されて実現されてもよい。

0031

次に、動作例を説明する。図4は、3次元モデル生成装置100の動作例である。ここでは、3次元モデル生成装置100は、以下の処理を、構造体毎に行うものとして説明する。

0032

セグメント生成部111は、3次元モデル記憶部121から3次元モデルを読み出して、この3次元モデルをセグメントに分割する(S401)。セグメントとは、例えばエッジ頂点フェイス等の要素を有するポリゴンメッシュである。3次元モデルをセグメントに分割する技術は、特に限定しないが、例えば、ドロネー三角メッシュ法(Delaunay triangulation method)やバブルメッシュ法(Bubble mesh method)等のような任意の公知技術によりセグメントに分割してもよく、3次元モデルに含まれる任意の情報に基づいてセグメントに分割してもよい。

0033

なお、以下の説明では、ポリゴンメッシュが三角メッシュであるものとして説明するが、当然ながらこれに限定するものではなく、任意の多角形メッシュとして採用することができる。

0034

連結関係特定部112は、連結しているセグメントを特定し、このセグメントの連結関係を示すグラフネットワークを生成する(S402)。

0035

ここで、S401、S402について図面を参照して具体例を説明する。図5は、セグメントへの分割及びその連結関係の特定を説明するための図である。

0036

矩形体510は、矩形体をポリゴンメッシュに分割した例である。矩形体510の平面511は、セグメント生成部111により、メッシュA1及びメッシュA2に分割される。同様に、平面512はメッシュB1及びメッシュB2に、平面513はメッシュC1及びメッシュC2に分割される。簡略化のため図示していない他の各平面も、上記と同様に2つのメッシュに分割される。

0037

図示するように、メッシュA2は、メッシュA1、メッシュB1、メッシュC1の各々と連結している。また、メッシュB1は、メッシュA2、メッシュB2、メッシュC2の各々と連結している。

0038

連結関係特定部112は、メッシュ毎に、どのメッシュと連結しているかを特定する。メッシュの連結関係を特定する技術は特に限定しないが、例えば、あるメッシュの頂点が、他のメッシュのエッジ上又はその近傍に位置するか否かにより判定してもよい。

0039

グラフネットワーク520は、矩形体510の各メッシュの連結関係をグラフネットワークで示した例である。グラフネットワーク520のノードは、矩形体510のメッシュを示す。例えば、上記のように、メッシュA2はメッシュA1、メッシュB1、メッシュC1と連結している。メッシュA2を示すノード521は、メッシュA1、メッシュB1、メッシュC1の各々を示すノード522、ノード523、ノード524の各々と連結されている。

0040

連結関係特定部112は、上記のようなグラフネットワークを示す情報を任意の記憶領域に記憶させる。

0041

図4に戻る。形状特徴特定部113は、S402の処理で特定した連結関係を有するセグメントの形状特徴を特定し、形状情報特定部114はその形状特徴の形状情報を特定する(S403)。形状特徴とは、3次元モデルの示す形状の特徴を示し、本実施形態では、構造体は、1つ以上の形状特徴のいずれかに該当するか否かが判定される。例えば、形状特徴特定部113は、連結関係特定部112により生成されたグラフネットワークに基づいて連結するポリゴンメッシュを特定し、これを処理単位とする。次に、形状特徴特定部113は、処理単位のポリゴンメッシュの一部により形成される平面を特定し、その平面と、他のポリゴンメッシュからなる特徴部とから、どの形状特徴に該当するかを特定する。

0042

形状特徴は、ここでは、円筒、環状、円錐、矩形体のうち少なくとも1つを含むものとする。しかし、当然ながらこれに限るわけではなく、他の任意の立体形状が形状特徴として含まれていてもよい。

0043

ここで、S403の処理例を詳細に説明する。図6は、形状特徴の特定、及び、形状情報の特定の処理フローの例である。

0044

形状特徴特定部113は、処理が終了したか否か判定する(S601)。そのために、形状特徴特定部113は、例えば、連結関係特定部112により生成されたグラフネットワークから、連結関係を有するポリゴンメッシュの全てに以下で説明する処理を行ったか否か判定する。S601の判定の結果、処理している場合(S601:Yes)、S403以降の処理に進む。

0045

S601の判定の結果、終了していない場合(S601:No)、形状特徴特定部113は、連結関係を有するポリゴンメッシュの形状特徴が、円筒であるか否か判定する(S602)。S602の判定の結果、円筒でない場合(S602:No)、後述するS604の処理に移行する。一方、S602の判定の結果、円筒である場合(S602:Yes)、形状情報特定部114は、その円筒の形状情報を特定し(S603)、S601の処理に戻る。

0046

形状特徴特定部113は、連結関係を有するセグメントの形状特徴が、環状であるか否か判定する(S604)。S604の判定の結果、環状でない場合(S604:No)、後述するS606の処理に移行する。一方、S604の判定の結果、環状である場合(S604:Yes)、形状情報特定部114は、その環状の形状情報を特定し(S605)、S601の処理に戻る。

0047

形状特徴特定部113は、連結関係を有するセグメントの形状特徴が、円錐であるか否か判定する(S606)。S606の判定の結果、円錐でない場合(S606:No)、後述するS608の処理に移行する。一方、S606の判定の結果、円錐である場合(S606:Yes)、形状情報特定部114は、その円錐の形状情報を特定し(S607)、S601の処理に戻る。

0048

形状特徴特定部113は、連結関係を有するセグメントの形状特徴が、矩形体であるか否か判定する(S608)。S608の判定の結果、矩形体でない場合(S608:No)、後述するS610の処理に移行する。一方、S608の判定の結果、矩形体である場合(S608:Yes)、形状情報特定部114は、その矩形体の形状情報を特定し(S609)、S601の処理に戻る。

0049

形状特徴特定部113は、連結関係を有するセグメントの形状特徴が、円筒、環状、円錐、矩形体のいずれでもないと判定し(S610)、S601の処理に戻る。

0050

ここで、形状特徴の判定、及び、特定する形状情報の例について詳細に説明する。図7は、円筒の形状特徴の判定、及び、特定する形状情報を説明するための図である。

0051

形状710は、連結関係を有するポリゴンメッシュからなるものである。形状特徴が円筒であるか否か判定するために、形状特徴特定部113は、形状710が以下の条件を満たすか否か判定する。

0052

i.略円形の平面が2つ存在する
ii. 上記2つの略円形が略平行である
iii. 上記2つの略円形の径が略同じである

0053

上記条件を全て満たす場合、形状特徴特定部113は、形状710の形状特徴は円筒であると判定する。

0054

連結するポリゴンメッシュが平面を形成しているか否かを判定する技術は特に限定しないが、任意の公知技術を用いてもよい。公知技術としては、例えば、隣接するポリゴンメッシュのフェイスの法線が略同じであるか否かにより、平面が形成されているか否か判定するものがある。以下、平面を形成するポリゴンメッシュの集合をグループともいう。

0055

また、グループにより形成される平面が円形であるか否かは、例えば、その平面の縁の形状、即ち、1つのグループに属するポリゴンメッシュのエッジのうち、同じグループに属する他のポリゴンメッシュのエッジ上又はその近傍に位置していないものにより形成される形状が、略円形であるか否かにより判定してもよい。

0056

また、略円形の径は、例えば、略円形の直径、半径円周等のうち少なくとも1つを用いることで、略同じか否か判定可能である。

0057

形状720は、形状710の形状特徴が円筒であると判定された場合に、その円筒を規定する形状情報を説明するためのものである。形状情報特定部114は、円筒の形状情報として、例えば以下を特定する。

0058

-円筒の開始点
- 円筒の終了点
- 円筒の半径

0059

円筒の開始点とは、上記2つの略円形のうち一方の位置を特定する情報であり、例えば、一方の略円形の中心点又はその近傍のxyz座標である。形状720では、円筒の開始点は、例えば中心点O1のxyz座標である。また、円筒の終了点とは、上記2つの略円形のうち他方の位置を特定する情報であり、例えば、他方の略円形の中心点又はその近傍のxyz座標である。形状720では、円筒の終了点は、例えば中心点O2のxyz座標である。また、円筒の半径とは、上記略円形の半径である。形状720では、円筒の半径は、例えば半径rの値である。

0060

図8は、環状の形状特徴の判定、及び、特定する形状情報を説明するための図である。

0061

形状810は、連結するポリゴンメッシュからなるものである。形状特徴が環状であるか否か判定するために、形状特徴特定部113は、形状810が以下の条件を満たすか否か判定する。

0062

i.略円形の平面が2つ存在する
ii. 上記2つの略円形が平行ではない
iii. 上記2つの略円形の径が略同じである
iiii. 上記2つの略円形のうち一方が、その略円形を基準に定まるローカル座標系のz軸方向に平行である
iiiii. 上記2つの略円形のうち他方の中心が上記ローカル座標系のx軸上に存在する

0063

上記条件を全て満たす場合、形状特徴特定部113は、形状810の形状特徴は環状であると判定する。

0064

上記判定の具体的な技術については上記と同じであるので省略する。

0065

形状820は、形状810の形状特徴が環状であると判定された場合に、その環状を規定する形状情報を説明するためのものである。形状情報特定部114は、環状の形状情報として、例えば以下を特定する。

0066

-ローカル座標系の原点
- 環状の曲げの半径
- 筒の半径
- 環状の曲げの角度

0067

ローカル座標系の原点とは、環状の位置を特定するための座標系の位置であり、例えば、環状の曲げの中心点又はその近傍のxyz座標である。形状820では、ローカル座標系の原点は、例えば座標系mxのxyz座標である。また、環状の曲げの半径とは、例えば、ローカル座標系から上記略円形の中心点又はその近傍までの距離である。形状820では、環状の曲げの半径は、例えば半径Rの値である。また、筒の半径とは、例えば、上記略円形の径である。形状820では、筒の半径は、例えば半径rの値である。また、環状の曲げの角度とは、例えば、上記2つの略円形で形成される角度である。形状820では、環状の曲げの角度は、例えば角度angの値である。

0068

図9は、円錐の形状特徴の判定、及び、特定する形状情報を説明するための図である。

0069

形状910は、連結するポリゴンメッシュからなるものである。形状特徴が円錐であるか否か判定するために、形状特徴特定部113は、形状910が以下の条件を満たすか否か判定する。

0070

i.略円形の平面が存在する
ii. 隣接するポリゴンメッシュとは平面を成さない三角メッシュが、1つの頂点を共有する

0071

上記条件を全て満たす場合、形状特徴特定部113は、形状910の形状特徴は円錐であると判定する。

0072

上記判定の具体的な技術については上記と同じであるので省略する。

0073

形状920は、形状910の形状特徴が円錐であると判定された場合に、その円錐を規定する形状情報を説明するためのものである。形状情報特定部114は、円錐の形状情報として、例えば以下を特定する。

0074

-略円形の中心点
-円錐の頂点
- 略円形の半径

0075

略円形の中心点とは、例えば、上記略円形の中心点又はその近傍のxyz座標である。形状920では、中心点Oのxyz座標である。また、円錐の頂点とは、例えば、円錐の頂点又はその近傍のxyz座標である。形状920では、円錐の頂点は、例えば頂点Aのxyz座標である。また、略円形の半径は、形状920では、例えば半径rの値である。

0076

図10は、矩形体の形状特徴の判定、及び、特定する形状情報を説明するための図である。

0077

形状1010は、連結するポリゴンメッシュからなるものである。形状特徴が矩形体であるか否か判定するために、形状特徴特定部113は、形状1010が以下の条件を満たすか否か判定する。

0078

i. 6つの平面が存在する
ii. 上記6つの平面の各々が、4つの角を含む
iii. 上記6つの平面の各々の角が、8つの異なる頂点を形成する
iiii. 上記6つの平面の各々は、自身と接する他の平面の辺が自身と略垂直である

0079

上記条件を全て満たす場合、形状特徴特定部113は、形状1010の形状特徴は矩形体であると判定する。

0080

上記判定の具体的な技術については上記と同じであるので省略する。なお、6つの平面の各々が4つの角を含むか否かについては、例えば、あるグループにおいて、隣接するポリゴンメッシュと共有する頂点が、そのグループにより形成される平面の縁上又はその近傍に存在し、このような頂点が、そのグループ内で4つ存在するか否かにより判定してもよい。

0081

形状1020は、形状1010の形状特徴が矩形体であると判定された場合に、その矩形体を規定する形状情報を説明するためのものである。形状情報特定部114は、矩形体の形状情報として、例えば以下を特定する。

0082

-ローカル座標系の原点
- ローカル座標系を基準とした対角の頂点

0083

ローカル座標系の原点とは、矩形体の位置を特定するための座標系の位置であり、例えば、上記8つの頂点又はその近傍のうちいずれかのxyz座標である。形状1020では、ローカル座標系の原点は、例えば座標系mxのxyz座標である。また、ローカル座標系を基準とした対角の頂点とは、例えば、上記8つの頂点のうちローカル座標系とした頂点の対角に位置する頂点又はその近傍のxyz座標である。形状1020では、ローカル座標系を基準とした対角の頂点は、頂点Pのxyz座標である。

0084

なお、3次元モデル記憶部121のデータや構造体の特徴等によっては、1つのグラフネットワークに、複数の形状特徴が含まれる場合もある。例えば、1つのグラフネットワークに、円筒と環状との両方の形状特徴が含まれる等である。このような場合、1つの形状特徴を先に特定し、特定した形状特徴に該当するデータを除いたポリゴンメッシュから、他の形状特徴を特定してもよい。複数の形状特徴が含まれるポリゴンメッシュから1つの形状特徴を特定する技術については限定しないが、例えば、ポリゴンメッシュの特徴量から特定してもよい。このような技術は公知であり、詳細な説明は省略するが、例えば、ポリゴンメッシュのエッジ、頂点、フェイス等から取得可能な点群の部分の頂点のx方向、y方向、z方向の分散、大きさ、重心距離等の特徴から特徴量を算出し、この特徴量に基づいて、1つの形状特徴を特定するポリゴンメッシュを特定してもよい。また、他の任意の技術により形状特徴を特定してもよい。

0085

また、上記では、形状特徴を、円筒、環状、円錐、矩形体の順で判定するものとしたが、判定順はこれに限るわけではなく任意である。また、例えば、構造体の種別や特徴量等に応じて、判定順を異なるようにしてもよい。

0086

また、本実施形態では、形状特徴を特定するための条件は、ルール記憶部123のデータに示されているものとし、形状特徴特定部113は、ルール記憶部123のデータに基づいて特定するものとする。しかし、これに限るわけではなく、例えば、特定するためのアルゴリズム等が予め形状特徴特定部113に含まれていてもよい。

0087

また、形状情報特定部114により特定される形状情報は一例であり、上記に限るものではない。

0088

図4に戻る。姿勢特定部115は、3次元計測値記憶部122から、S403の処理で特定した形状特徴毎に、その形状特徴の位置に該当する3次元の計測値を取得する(S404)。そのために、姿勢特定部115は、形状特徴毎に、その形状情報から、その形状特徴の位置に相当する3次元の計測値を取得する。より詳細には、S403で取得した形状情報の座標系原点と、3次元計測値記憶部122の3次元の計測値の座標系原点とを、公知の技術で整合させ、整合させた座標系に基づいて、該当する3次元の計測値を取得するとよい。

0089

次に、姿勢特定部115は、S404の処理で取得した計測値と、形状特徴及び形状情報に該当する構造体との距離を算出する(S405)。この距離を算出するために、姿勢特定部115は、例えば、S404の処理で取得した各計測値から、S403の処理で特定した形状特徴及び形状情報に該当するポリゴンメッシュ又は3次元モデルまでの最短距離を算出する。

0090

次に、姿勢特定部115は、構造体が存在しているか否か判定する(S406)。すなわち、姿勢特定部115は、形状特徴及び形状情報に該当する構造体が存在しているか否かを、3次元の計測値とその構造体との距離に基づいて判定する。この処理は、特に限定しないが、例えば、上記処理で算出した各計測値と形状特徴及び形状情報に該当する構造体との距離の合計等が、任意の閾値を超えるか否か等により判定してもよい。この閾値は、例えば、構造体の種類、体積面積、形状特徴、計測値の精度、3次元モデルの精度等に応じて定められてもよい。姿勢特定部115は、各計測値に対し、形状特徴及び形状情報に該当する構造体に対応しているか否かをラベリングして記憶部120の任意の記憶領域に格納する。

0091

あるいは、姿勢特定部115は、上記処理で算出した計測値と形状特徴及び形状情報に該当する構造体との距離が所定閾値を超えるものが、他の所定閾値を超えた場合に、構造体が存在していないと判定してもよい。これらの閾値は、上記と同様に、例えば、構造体の種類、体積や面積、形状特徴、計測値の精度、3次元モデルの精度等に応じて定めてもよい。

0092

S406の判定の結果、構造体が存在している場合(S406:Yes)、姿勢特定部115は、S405で算出した距離に基づいて、形状特徴及び形状情報に該当する構造体の姿勢を特定する(S407)。そのために、姿勢特定部115は、各計測値と形状特徴及び形状情報に該当する構造体との距離の合計等を算出するための距離関数を生成し、この関数の値が最小となるような、構造体の姿勢を算出する。

0093

ここで、S407の処理の具体例について説明する。図11は、計測値からの距離と、構造体の姿勢特定とを説明するための図である。

0094

形状1110は、形状特徴が円筒の構造体の例である。点群1120は、S405で取得された、形状1110の位置に相当する3次元の計測値群の例である。モデル生成部116は、点群1120の各々の計測点から、形状1110までの最短距離を算出する。一例をあげれば、姿勢特定部115は、計測点1121と形状1110までの最短距離dを算出する。姿勢特定部115は、この処理を、各計測点に対して行う。

0095

姿勢特定部115は、上記のような距離の合計等が最小となるような、形状1110の姿勢を特定する。そのために、姿勢特定部115は、例えば、計測点群1120の各々の計測点から形状1110までの距離を算出するための距離関数を生成し、この関数の値が最小となるような、形状1110の位置及び角度等を算出する。

0096

なお、姿勢特定部115は、さらに、S403で取得した形状情報の修正値を取得してもよい。そのために、例えば、姿勢特定部115は、各計測値と構造体との距離の合計等を算出するための距離関数の値が最小となるような、構造体に関する情報等、すなわち、径、点や座標系等の位置等を算出するとよい。

0097

図4に戻る。モデル生成部116は、新たな3次元モデルを生成する(S408)。そのために、モデル生成部116は、例えば、S407で取得した姿勢と、S403で取得した形状特徴及びその形状情報とから、3次元モデルを生成し、記憶部120等の任意の記憶領域に記憶させる。なお、上記処理により形状情報の修正値を取得している場合は、モデル生成部116は、この修正値に従って3次元モデルを生成する。

0098

また、S406の判定の結果、構造体が存在していない場合(S406:Yes)、その構造体に対する処理を終了する。

0099

上記処理は、構造体毎に行うことができる。上記処理を行う構造体の単位は任意である。例えば、1つの構造体を構成する複数の部品(構造体)毎に上記処理を行ってもよい。また、1つの構造体が複数の構造体からなるものであっても、その1つの構造体を1つの処理単位として、上記処理を行ってもよい。

0100

出力部140は、上記処理により生成された各情報を、任意のタイミングで出力することができる。この出力情報は、3次元モデル生成装置100の任意の構成が生成することができる。

0101

出力部140が出力する情報は、上記処理により得られた情報であれば良く、限定しないが、例えば、S408で生成された3次元モデルや、部品が存在する/しないの判定結果等である。図12は、出力する画面の一例である。

0102

画面1200は、領域1210、領域1220、領域1231、領域1232、領域1233、領域1234等を含む。

0103

領域1210には、3次元モデル記憶部121の3次元モデルが表示される。領域1220には、S408で生成された3次元モデル等が表示される。また、領域1220には、存在しない構造体と、存在しているが元の3次元モデルとは位置及び/又は姿勢が異なる構造体と、元の3次元モデルに対応していない計測値等とが、他とは異なる表示形態で表示される。例えば、構造体1221は、存在しない構造体である。構造体1222、1223は、存在しているが元の3次元モデルとは位置及び/又は姿勢が異なる構造体である。点の集合1224は、元の3次元モデルに対応していない計測値の集合である。

0104

領域1231には、存在する構造体の識別情報等が表示される。領域1232には、存在しない構造体の識別情報等が表示される。領域1233には、存在しているが元の3次元モデルとは位置及び/又は姿勢が異なる構造体の識別情報及びそのずれ量等が表示される。領域1234には、存在しているが元の3次元モデルとは寸法等が異なる構造体の識別情報及びその寸法等が表示される。

0105

なお、存在しているが元の3次元モデルとは位置及び/又は姿勢が異なる構造体のずれ量は、S403の処理で取得した形状情報と、S407の処理で取得した姿勢とから取得した、構造体の任意の基準点におけるxyz値のずれ量等であってもよい。また、存在しているが元の3次元モデルとは寸法等が異なる構造体の寸法は、S403の処理で取得した形状情報と、形状情報の修正値等とから得られる値であってもよい。

0106

図13は、詳細な情報を表示する画面例である。画面1300は、存在しない構造体を表示する例である。

0107

画像1300は、領域1310、領域1320等を有する。領域1310は、存在しない構造体の3次元モデルを表示する。領域1320は、存在しない構造体に関する情報、例えば、その構造体の寸法、位置、構造体の親子関係等を表示する。

0108

構造体の寸法及び位置等は、S403の処理で取得した形状情報等から取得できる。構造体の親子関係は、3次元モデル記憶部121又は他の任意の記憶部に記憶されている情報から取得できる。

0109

なお、画面1300は存在しない構造体を表示する例であるが、これと同様に、存在する構造体、存在しているが元の3次元モデルとは位置及び/又は姿勢が異なる構造体等、他の任意の構造体を表示することができる。

0110

以上、一実施形態を説明した。上記技術により、計測したデータから3次元モデルを生成することができる。

0111

例えば、設計段階で3次元モデルを生成したが、製造、生産施工等の過程設計変更が生じたため、実際に製造、生産、施工等された構造体と、設計段階で生成された3次元モデルとが一致しない場合がある。このような構造体を変更、改修等する際に、作業性、強度設計等、設計段階でのシミュレーションのために3次元モデルが必要となることがある。本実施形態の3次元モデル生成装置100によれば、そのような場合でも、元の3次元モデルと、構造体の計測値とを用いて、実際に製造、生産、施工等された構造体の3次元モデルを生成することが可能となる。

0112

また、本実施の形態では、3次元モデルには存在しているが、計測値には該当するものがない構造体を特定することができる。

0113

また、本実施の形態では、3次元モデルには存在しているが、計測値とはその位置、姿勢、寸法等のうち少なくともいずれかが異なる構造体を特定することができる。

0114

また、セグメントの連結をグラフネットワークにより定義するので、セグメントの連結関係を簡易に定義することが可能となる。

0115

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、上記の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

0116

また、上記の各図において、制御線情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、必ずしも実装上の全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

0117

100:3次元モデル生成装置、110:制御部、120:記憶部120、130:入力部、140:出力部、150:通信部、111:セグメント生成部、112:連結関係特定部、113、形状特徴特定部、114:形状情報特定部、115:姿勢特定部、116:モデル生成部、121:3次元モデル記憶部、122:3次元計測値記憶部、123:ルール記憶部

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • アースアイズ株式会社の「 監視装置、監視システム、及び、監視方法」が 公開されました。( 2020/09/24)

    【課題】2次元画像を用いた監視装置において、監視対象とした「人」が行う監視対象とした「物」に対する不定形な一般的動作を抽出して、監視対象とした「人」が、監視対象とした「物」に対して不審度の高い所定の行... 詳細

  • 株式会社日立ハイテクノロジーズの「 電子ビーム装置及び画像処理方法」が 公開されました。( 2020/09/24)

    【課題】電子ビーム装置において、シフト量がサブピクセル量となった場合でも、画像を移動させたことによる測長値の変化を防止する。【解決手段】画素補間フィルタにより画像を画素間の画素シフト量だけシフトさせる... 詳細

  • 株式会社NGRの「 パターンマッチング方法」が 公開されました。( 2020/09/24)

    【課題】正しいマッチング位置を決定することができるパターンマッチング方法を提供する。【解決手段】パターンマッチング方法は、画像200上のパターンと、対応するCADパターン210とのマッチングを実施し、... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

関連する公募課題一覧

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ