CN108876933A - 三维形状数据的编辑装置和编辑三维形状数据的方法 - Google Patents

Abstract

三维形状数据的编辑装置和编辑三维形状数据的方法。一种三维形状数据的编辑装置包括：提取单元，其提取由三维形状数据表示的多个三维形状当中的待编辑的第一三维形状和与第一三维形状交叠的第二三维形状之间的交叠区域；以及控制单元，其控制第一三维形状的编辑，以使得不失去由提取单元提取的交叠区域。

Description

三维形状数据的编辑装置和编辑三维形状数据的方法

技术领域

本发明涉及三维形状数据的编辑装置和编辑三维形状数据的方法。

背景技术

日本未审查专利申请公布No.2004-102979公开了一种显示三维形状的图形的三维形状显示装置，该三维形状显示装置包括：形状显示单元，其显示作为三维形状在二维平面上的平行投影的形状；以及尺度线段显示单元，其显示由形状显示单元显示的形状以及充当测量基准的尺度线段。通过将所显示的尺度线段与作为二维平面的平行投影的形状进行比较，更容易进行尺寸的测量。

日本未审查专利申请公布No.10-208078公开了一种用于使连同另一图形对象一起显示的图形对象快速变形的***，该***包括：包括计算机的单元，其将图形对象表征为具有伴有体积元素的体积的对象；连接到计算机的用户接口，其用于选择要移动的一个体积元素；图形对象变形单元，其响应于用户接口，将所选择的体积元素移动通过用户接口指定的量，并且作为移动的结果使图形对象变形；当图形对象变形时检测并防止图形对象之间的冲突的单元；松弛单元，其基于元素的弹性来松弛元素的相对位置；以及包括显示器的单元，其用于再现在具有体积的图形对象耦合到松弛单元的输出，并且被移动、变形和松弛时的结果。

日本未审查专利申请公布No.2004-508856公开了一种执行第一三维图像和第二三维图像的配准的方法，各个图像由灰度的体素值的三维布局表示，该方法包括以下步骤：(a)为对齐的一对多个体素值定义变异概率，其中，所述对齐的一对体素值包括来自第一图像的体素值和来自第二图像的空间对应的体素值，各个变异概率与第一图像的体素值对应于第二图像的空间对应的体素值的可能性及其相反的可能性有关，并且所述定义是基于第一图像与第二图像之间的选择的几何关系来定义的；(b)选择定义第二图像与第一图像的几何关系的第一转换；(c)使用变异概率计算对齐的一对体素的预定集合的可能性的度量，其中，所述可能性的度量指示在第二图像的前提条件下获得第一图像的概率及其相反的概率；(d)选择定义第二图像与第一图像的几何关系的不同转换；以及(e)重复(c)和(d)，直到确定了定义第二图像与第一图像的几何关系的最佳转换为止，其中，所述最佳转换以最佳可能性给出度量。

发明内容

近年来，由于3D打印机的普及，已开始直接从数字数据制造最终产品，并且对于3D打印机，需要预先创建要制造的模型对象的三维形状数据。

尽管一般用户难以从零开始通过对模型对象建模来生成三维形状数据，但是通过基于已经准备的三维形状数据使模型对象变形来生成三维形状数据相对容易。然而，当允许形成模型对象的三维形状的自由编辑时，可执行编辑，这损害了充当原始目标的模型对象的功能或形状。

本发明的目的在于提供一种三维形状数据的编辑装置和编辑三维形状数据的方法，当编辑由三维形状数据表示的三维形状时，其降低非用户预期的编辑的概率。

为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种用于三维形状数据的编辑装置，该编辑装置包括：提取单元，其提取由三维形状数据表示的多个三维形状当中的待编辑的第一三维形状和与第一三维形状交叠的第二三维形状之间的交叠区域；以及控制单元，其控制第一三维形状的编辑以使得不失去由提取单元提取出的交叠区域。

本发明的第二方面提供了用于三维形状数据的编辑装置，该编辑装置还包括选择单元，当由提取单元提取包括所述交叠区域的一个或更多个交叠区域时，该选择单元选择所述一个或更多个交叠区域作为要保持与第二三维形状交叠的目标区域。

本发明的第三方面提供了用于三维形状数据的编辑装置，其中，选择单元在所选择的一个或更多个交叠区域中设定充当编辑第一三维形状的基准的基准点和基准轴。

本发明的第四方面提供了用于三维形状数据的编辑装置，其中，控制单元控制第一三维形状的编辑以使得基准点不离开第二三维形状。

本发明的第五方面提供了用于三维形状数据的编辑装置，该编辑装置还包括接收允许失去所述一个或更多个交叠区域的指令的接收单元。当接收单元接收到所述指令时，控制单元允许第一三维形状的导致失去所述一个或更多个交叠区域的编辑。

本发明的第六方面提供了用于三维形状数据的编辑装置，其中，控制单元允许与第二三维形状交叠的第三三维形状的编辑，所述编辑导致与第一三维形状交叠。

本发明的第七方面提供了用于三维形状数据的编辑装置，其中，控制单元允许与第一三维形状交叠的第三三维形状的编辑，所述编辑导致与第二三维形状交叠。

本发明的第八方面提供了用于三维形状数据的编辑装置，其中，提取单元从三维形状彼此交叠的区域提取具有与所述一个或更多个交叠区域相同的属性的区域。

本发明的第九方面提供了用于三维形状数据的编辑装置，其中，提取单元通过在位序列方面表示三维形状并对位序列执行位运算来提取交叠区域。

本发明的第十方面提供了一种编辑三维形状数据的方法，该方法包括以下步骤：提取由三维形状数据表示的多个三维形状当中的待编辑的第一三维形状和与第一三维形状交叠的第二三维形状之间的交叠区域；以及控制第一三维形状的编辑以使得不失去在所述提取中提取出的交叠区域。

根据本发明的第一和第十方面，实现以下效果：当由三维形状数据表示的三维形状被编辑时，降低了非用户期望的编辑的概率。

根据本发明的第二方面，实现以下效果：可选择三维形状的被控制不因编辑而失去的交叠区域。

根据本发明的第三方面，实现以下效果：可设定用于编辑以不失去交叠区域的基准点和基准轴。

根据本发明的第四方面，实现以下效果：与允许基准点离开另一三维形状的编辑的情况相比，可容易地创建具有交叠区域的三维形状。

根据本发明的第五方面，实现以下效果：与在编辑的过程中不允许失去三维形状的交叠区域的情况相比，三维形状的编辑的操作性改进。

根据本发明的第六方面，实现以下效果：与具有交叠区域的多个三维形状未被当作单个三维形状的情况相比，三维形状的编辑的自由度改进。

根据本发明的第七方面，实现以下效果：与具有交叠区域的多个三维形状未被当作单个三维形状的情况相比，三维形状的编辑的自由度改进。

根据本发明的第八方面，实现以下效果：与在不考虑属性的情况下编辑三维形状的情况相比，可容易地创建具有属性重复的区域的三维形状，并且对于设定了属性的三维形状，可降低非用户期望的编辑的概率。

根据本发明的第九方面，实现以下效果：可通过位运算来提取交叠区域。

附图说明

将基于以下附图详细描述本发明的示例性实施方式，附图中：

图1是示出编辑装置的配置示例的图；

图2是示出三维形状的示例的图；

图3是示出根据第一示例性实施方式的三维形状数据的编辑处理流程的示例的流程图；

图4是示出三维形状的编辑示例的图；

图5是示出三维形状由位序列表示的示例的图；

图6是示出对表示三维形状的位序列的与运算的示例的图；

图7是示出表示三维形状的位序列的表示示例的图；

图8是示出一个三维形状离开另一个的编辑示例的图；

图9是示出具有多个交叠区域的三维形状的示例的图；

图10是示出具有多个交叠区域的三维形状的编辑示例的图；

图11是示出具有一个交叠区域的三维形状的编辑的示例的图；

图12是示出根据第二示例性实施方式的三维形状数据的编辑处理流程的示例的流程图；

图13是示出基准点的示例的图；

图14是示出当基准点被设置在交叠区域的范围之外时的编辑示例的图；

图15是示出与放大编辑关联的基准点和基准轴的示例的图；

图16是示出当基准点被设置在交叠区域的范围之外时的放大编辑的示例的图；

图17是示出与缩小编辑关联的基准点和基准轴的示例的图；

图18是示出当基准点被设置在交叠区域的范围之外时的缩小编辑的示例的图；

图19是示出充当基础的三维形状由多个三维形状构成的三维形状的示例的图；

图20是示出要编辑的三维形状由多个三维形状构成的三维形状的示例的图；

图21是示出期望因编辑离开的三维形状的示例的图；

图22是示出期望因编辑离开的三维形状的示例的图；

图23是示出根据第三示例性实施方式的三维形状数据的编辑处理流程的示例的流程图；

图24是示出当离开编辑许可被准予时的三维形状的编辑示例的图；

图25是示出具有属性的三维形状的编辑示例的图；

图26是示出使得发生相同属性的交叠的编辑示例的图；

图27是示出根据第四示例性实施方式的三维形状数据的编辑处理处理的示例的流程图；以及

图28是示出表示三维形状的位序列的示例的图。

具体实施方式

以下，将参照附图详细描述用于实现本公开的示例性实施方式。

<第一示例性实施方式>

首先，参照图1，将描述根据示例性实施方式的用于三维形状数据的编辑装置10的配置。

编辑装置10由例如个人计算机构成，并且包括控制器12。控制器12包括中央处理单元(CPU)12A、只读存储器(ROM)12B、随机存取存储器(RAM)12C、非易失性存储器12D和输入/输出(I/O)接口12E。CPU 12A、ROM 12B、RAM 12C、非易失性存储器12D和I/O 12E经由总线12F彼此连接。

另外，I/O 12E连接到操作部14、显示器16、通信器18和存储器20。应当注意，CPU12A是提取单元、控制单元和选择单元的示例，操作部14是接收单元的示例。

例如，操作部14被配置为包括从编辑装置10的用户接收指令的输入装置，诸如鼠标、键盘或触摸面板。

例如，显示器16被配置为包括诸如液晶显示器和有机电致发光(EL)显示器的显示装置。

通信器18连接到通信线路(例如，互联网或局域网(LAN))，并且具有用于与连接到通信线路的诸如个人计算机的外部装置执行数据通信的接口。

存储器20包括诸如硬盘的非易失性存储器装置，并且存储由编辑装置10生成的三维形状数据等。

图2是示出由三维形状数据表示的三维形状32的示例的图。如图2所示，编辑装置10使用由X轴、Y轴和Z轴形成的三维坐标(以下称为“三维坐标空间”)来表示三维形状32。

在此示例性实施方式中，将描述使用通过体素34的集合来表示三维形状32的数据格式作为用于三维形状数据的数据格式的情况。然而，可使用另一数据格式。

这里，体素34各自为三维形状32的基本元素，并且例如使用长方体。然而，不限于长方体，可使用球体或圆柱体。通过层叠体素34来表示期望的三维形状32。另外，对于各个体素34，指定表示体素34的性质的属性(例如，颜色、强度、材料或纹理)，并且通过体素34的存在和体素34的属性来表示三维形状32的颜色或材料。

这里，“材料”包括表示材料的类型(诸如树脂、金属或橡胶)的信息、表示材料名称(诸如ABS、PLA)的信息、表示产品名称、市售材料的产品编号的信息、表示材料(诸如材料名称和缩写以及诸如ISO、JIS的标准中定义的编号)的信息、以及表示材料特性(诸如导热性、导电性和磁性)的信息中的至少一项。

另外，“纹理”是指不仅表示颜色而且表示三维形状数据的外观或触感的属性，例如三维形状数据的反射率、透光率、光泽度和表面性质。

应当注意，属性包括使用周期、表达式和另一三维形状数据中的至少一个来设置的属性模式。属性模式包括恒定周期的重复、层次、由表达式表达的斜率或局部点的表示、三维形状数据的颜色、材料或纹理根据另一三维形状数据的连续修改以及利用指定的图案填充或连续修改三维形状数据的指定范围中的至少一个。

如上所述，三维形状32由体素34的集合表示，并且具体地由例如三维坐标空间中的X、Y、Z坐标的元素值表示。设(X,Y,Z)表示三维坐标空间中的坐标，则当坐标(X,Y,Z)处存在体素34时，设置“(X,Y,Z)＝1”。另一方面，当坐标(X,Y,Z)处不存在体素34时，三维形状32通过设定“(X,Y,Z)＝0”来表示。换言之，三维形状数据包括坐标(X,Y,Z)的表示是否存在体素34的元素值以及与具有元素值“1”的体素34关联的属性。

应当注意，三维形状32未必由三维坐标空间中的坐标(X,Y,Z)表示。例如，三维形状32可由各自与坐标(X,Y,Z)唯一地关联的索引号表示。在这种情况下，例如，当与索引号关联的值为“1”时，这表示在由索引号表示的位置处存在体素34。

另外，对三维形状32的形状没有限制，并且三维形状32可以是任何形状，只要该形状是使用三维形状数据表示的即可。

接下来，将描述表示三维形状32的三维形状数据的编辑处理的操作。在以下描述中，为了以可理解的方式描述三维坐标空间中的三维形状数据的编辑，使用投影在XZ平面上的三维形状32的投影图来进行描述。在XZ平面的投影图中，没有示出三维形状32在Y轴方向上的形状。然而，当在Y轴方向上编辑三维形状数据时，执行与下面所描述的XZ平面上的三维形状数据的编辑相同的处理。

另外，在以下描述中，将描述三维形状数据被编辑以使得不同的三维形状32彼此交叠的情况。这里，“交叠”是指一个三维形状32的一部分与另一三维形状32接触的状态。具体地，“交叠”是指一个三维形状32的表面与另一三维形状32的表面接触的状态或者三维形状32的部分收缩并被复制的状态。

当编辑包括多个三维形状32的一体构成的模型对象时，如果通过编辑生成不与任何其它三维形状32交叠的三维形状32，则该三维形状32离开模型对象并且不充当模型的部件。

因此，三维形状数据应被编辑为以使得不同的三维形状32彼此交叠的限制，换言之，三维形状数据应被编辑为以使得不失去不同的三维形状32彼此交叠的区域(交叠区域)的限制是对编辑包括多个三维形状32的一体构成的模型对象的必要限制。

可取的是当不同的三维形状32被组合以生成一体的三维形状数据并且创建单个模型对象时应用这些限制。换言之，这些限制不适用于生成具有组装的多个独立部件的模型对象的三维形状数据的情况。然而，当生成包括在一组多个独立的部件中的单个部件的三维形状数据时，限制是必要的。

图3是示出由编辑装置10执行的三维形状数据的编辑处理流程的示例的流程图。限定三维形状数据的编辑处理的编辑程序被预存储在ROM 12B中，并且例如，当从用户接收到对三维形状32的编辑开始指令时，CPU 12A从ROM 12B读取编辑程序并执行编辑程序。

首先，在步骤S10中，CPU 12A获得与编辑关联的三维形状32的操作量。

这里，“编辑”包括通过对三维形状32的至少部分执行诸如变形、放大、缩小、移动、旋转、添加、删除、替换和合成的处理来修改三维形状32的所述至少部分。

另外，“编辑”包括通过对指派给三维位置信息的颜色、强度、材料和纹理的至少一个属性的至少部分执行诸如添加、删除、修改、置换和合成的处理来修改三维形状32的至少部分的属性。

图4是示出移动三维形状32的编辑示例的图。三维形状32被配置为包括三维形状32A和三维形状32B。例如，当在三维形状32A与三维形状32B交叠的同时在X轴方向上移动三维形状32A时，移动的范围被限制为三维形状32A的表面与三维形状32B的表面彼此接触的距离X1的范围。当三维形状32A移动了距离X1时，移动到三维形状32A'的位置，并且只要三维形状32A的移动距离小于或等于距离X1，则对于任意这样的距离，三维形状32A与三维形状32B交叠。

CPU 12A识别由用户利用鼠标等从多个三维形状32选择的至少一个三维形状32(在这种情况下，三维形状32A)作为编辑目标。另外，CPU 12A从操作部14获得鼠标的移动量和移动方向作为所选三维形状32A的操作量。应当注意，未被从三维形状32当中选择为编辑目标的三维形状32B可被称为“充当基础的三维形状32B”。

在步骤S20中，CPU 12A确定与步骤S10中获得的操作量对应的三维形状32A的编辑是否与充当基础的三维形状32B交叠。然后，CPU 12A将确定结果存储在例如RAM 12C中。例如通过位运算来确定三维形状32A是否与三维形状32B交叠。

图5是示出图4所示的三维形状32由表示体素34是否存在的位序列表示的示例的图。如上所述，即使当在对应位置坐标处存在对三维形状32建模的体素34的部分时，坐标的元素值也为“1”，并且当在对应位置坐标处不存在体素34时，坐标的元素值为“0”。

CPU 12A基于在步骤S10中获得的操作量来计算编辑后的三维形状32A的位置，并且在三维形状32A处于所计算的位置的假设下将三维形状32A和三维形状32B各自通过位序列表示在三维坐标空间中。然后，CPU 12A对表示三维形状32A的位序列和表示三维形状32B的位序列执行“与”运算以提取交叠区域，并且确定是否对三维形状32A执行了导致与三维形状32B交叠的编辑。

图6是示出从三维坐标空间提取的同一空间中的三维形状32A和三维形状32B的位序列的示例的图。

CPU 12A对三维形状32A的位序列和三维形状32B的位序列执行“与”运算，当所获得的运算结果中包括“1”时，确定三维形状32A与三维形状32B彼此交叠。这里，尽管示出了投影在XZ平面上的三维形状32A、32B的位序列中的一行的示例，但是在Y轴方向上也存在位序列，并且不言而喻，当位序列之一的“与”运算结果中包括“1”时，确定三维形状32A与三维形状32B彼此交叠。

应当注意，即使当体素34以外的数据格式被用作表示三维形状的数据格式时，也可如图6所示通过利用位序列表示三维形状并对位序列执行“与”运算来有利地高速提取交叠区域。因此，三维形状可被体素化以确定是否存在交叠。在这种情况下，整个三维形状可被体素化，或者仅必要范围可被体素化。

例如，设边界框A是包含三维形状32A的范围，边界框B是包含三维形状32B的范围，则“必要范围”表示包括在边界框A与边界框B之间的交叉区域中的三维形状32A、32B的部分。各个三维形状可被暂时体素化，并且例如当完成交叠确定时，可丢弃体素化的三维形状，或者体素化的形状的数据可被存储以准备下一次交叠确定。

应当注意，为了提取交叠区域，三维形状不是必须被体素化。三维形状中的必要范围由位序列表示就足够了。例如，在必要范围内，可使用三维形状存在处的坐标的值为“1”并且三维形状不存在处的坐标的值为“0”的位序列。

另外，为了提取交叠区域，不是必须执行位序列的“与”运算。例如，可通过在构成三维形状32A、32B的诸如点、线和面的组件当中确定包括在足够近的范围内的组件之间的接触，并且通过确定接触或交叉的存在，来提取交叠区域。这里，“足够近的范围”可以是预定范围，或者可从待编辑的三维形状32A、32B的大小推导。例如，“足够近的范围”可以是略大于各个形状的大小的外侧范围。另选地，可基于在步骤S10中获得的操作量来推导该范围。

这样，对提取三维形状之间的交叠区域的方法没有特别的限制，并且应用用于确定三维形状之间的接触的公知方法。

应当注意，当执行“与”运算时，如图7所示，CPU 12A将与待编辑的三维形状32A的轮廓相邻的坐标(由阴影示出的坐标)的元素值从“0”改变为“1”，并执行“与”运算。这是因为三维形状32A和三维形状32B的表面接触的情况也被确定为交叠的状态。在对位序列的“与”运算时暂时地进行坐标的元素值的这种改变，并且在“与”运算之后，CPU 12A将表示三维形状32A的坐标的元素值恢复到改变之前的元素值。

在步骤S30中，当CPU 12A通过步骤S20中的交叠确定确定了在三维形状32A与三维形状32B之间不存在交叠区域时，流程前进到步骤S60。在这种情况下，如图8所示，例如，表示用户移动三维形状32A以离开三维形状32B。

因此，在步骤S60中，CPU 12A在显示器16上显示警告，以使得在不使待编辑的三维形状32A离开充当基础的三维形状32B的情况下执行编辑。另选地，可显示警告，然后操作可自动地恢复到三维形状32A、32B彼此交叠的位置，或者操作可被限制在紧接在三维形状32A、32B之间的交叠区域失去之前的位置。应当注意，CPU12A可通过声音来通知警告。

然后，流程前进到步骤S10，并且CPU 12A保持待机直到获得与编辑关联的下一操作量。换言之，CPU 12A不执行与前一最后步骤S10中获得的操作量对应的编辑。

应当注意，步骤S20中的交叠确定可在步骤S10中执行用户的操作的同时根据需要实时地进行。当用户利用鼠标等选择的至少一个三维形状32被识别为待编辑的目标时，可针对与编辑关联的三维形状32在三维坐标空间中的移动的各个坐标进行交叠确定，并且由此计算不失去交叠范围的操作量的极限，并且该极限可用于在步骤S30中确定交叠区域的存在。不用说，当用户的操作完成时，可仅进行一次交叠确定。

另一方面，当在步骤S30中的确定处理中确定在三维形状32A与三维形状32B之间存在交叠区域时，流程前进到步骤S40。

在步骤S40中，CPU 12A执行三维形状32A的编辑，该编辑与在步骤S10中获得的操作量(例如，移动量)对应。与编辑的执行相关联地，CPU 12A根据编辑的内容生成三维形状数据，并且更新表示编辑后的三维形状32A的位置的位序列。

在步骤S50中，CPU 12A确定是否经由操作部14从用户接收到用于完成编辑的指令，并且当未接收到用于完成编辑的指令时，流程前进到步骤S10，并且CPU 12A保持待机直到获得与编辑关联的下一操作量。另一方面，当已接收到用于完成编辑的指令时，将所生成的三维形状数据存储在存储单元20中，并且图3所示的三维形状数据的编辑处理完成。

已针对如图4中一样仅具有一个交叠区域的三维形状32描述了图3所示的三维形状数据的编辑处理。然而，对于存在多个交叠区域的情况，执行相同的处理。

图9是示出具有两个交叠区域的三维形状32的示例的图。三维形状32被配置为包括两部分：三维形状32A和三维形状32B。三维形状32具有交叠区域36A和交叠区域36B。以下，当交叠区域36A和36B之间无需特别地区分时，交叠区域36A和交叠区域36B均被称为“交叠区域36”。

例如，当两个交叠区域36的存在被定义为对三维形状32的编辑的限制条件时，在图3的步骤S20中提取出两个交叠区域36时，CPU 12A可确定三维形状32A与三维形状32B交叠。因此，编辑装置10允许导致图9所示的三维形状32A移动到如图10所示具有两个交叠区域36A、36B的三维形状32的编辑。

另一方面，编辑装置10显示警告，并且不允许导致图9所示的三维形状32A移动到如图11所示仅具有一个交叠区域36的三维形状32的校正编辑。

然而，当至少一个交叠区域36的存在被定义为对三维形状32的编辑的限制条件时，编辑装置10允许实现图11所示的三维形状32的编辑。

以这种方式，编辑装置10控制三维形状32的编辑，使得不失去交叠区域36。因此，待编辑的三维形状32A不会离开充当基础的三维形状32B，并且因此，编辑装置10降低了非用户期望的编辑的概率。

<第二示例性实施方式>

在第一示例性实施方式中，已使用三维形状32的移动的示例描述了编辑装置10对三维形状数据的编辑。在第二示例性实施方式中，将使用基准点和基准轴来描述编辑三维形状数据的编辑装置10。

如上所述，除了三维形状32的移动之外，编辑装置10的编辑还包括变形、放大、缩小、旋转、添加、删除、替换和合成。上述编辑包括使用特定点和轴修改三维形状32的处理，例如三维形状32的旋转、放大和缩小。在这种情况下，当编辑三维形状32时，有必要设定充当编辑三维形状32的基准的特定点和轴。

以下，充当编辑三维形状32的基准的特定点被称为“基准点”，并且充当编辑的基准的轴被称为“基准轴”。

接下来，将描述由编辑装置10利用基准点和基准轴执行的编辑处理的操作。

图12是示出由编辑装置10利用基准点和基准轴执行的三维形状数据的编辑处理流程的示例的流程图。限定三维形状数据的编辑处理的编辑程序被预存储在ROM12B中，并且例如，当从用户接收到对三维形状32的编辑开始指令时，CPU 12A从ROM 12B读取编辑程序并执行该编辑程序。应当注意，由编辑开始指令规定的编辑的内容是例如由旋转等表示的使用基准点和基准轴的编辑，并且假定待编辑的三维形状32由用户预先选择。

图12所示的编辑处理与第一示例性实施方式中所描述的图3的编辑处理的不同之处在于增加了步骤S2和S4，并且对于其它处理，执行与图3中所描述的编辑处理相同的处理。因此，以下将集中于与图3所示的编辑处理的不同点来描述图12所示的编辑处理。

首先，在步骤S2中，CPU 12A在执行编辑之前获得三维形状32的交叠区域36。如已经描述的，三维形状32的交叠区域36是通过对三维坐标空间中的多个三维形状32的位序列执行“与”运算而获得的。

例如，如图13所示，当三维形状32被配置为包括三维形状32A和三维形状32B两部分时，获得交叠区域36。

在步骤S4中，CPU 12A在步骤S2中所选择的交叠区域36的范围内设定编辑的基准点。另外，CPU 12A相对于所设定的基准点设定基准轴。在图13的示例中，在交叠区域36的轮廓面中设定的点充当基准点38，而穿过基准点38并沿着X、Y、Z轴的各个方向的线段充当基准轴X'、Y'、Z'。应当注意，尽管图13中未示出基准轴Y'，基准轴Y'是沿着与基准轴X'和基准轴Z'中的每一个垂直的方向的基准轴。

尽管在使用基准点和基准轴对三维形状32的编辑当中使用绕基准轴Y'旋转的示例描述了图13的示例，但是不言而喻，绕基准轴X'和基准轴Y'的旋转也通过相同的控制来执行。

基准点38可被设定为任何位置，只要该位置在交叠区域36的范围内即可，不言而喻，基准点38不仅可被设定在交叠区域36的轮廓面上，而且可被设定在交叠区域36内。例如，基准点38可被设定为交叠区域36的重心点或者最接近三维坐标空间的原点的点。

如图14所示，例如，将基准点38设定为三维形状32A的与交叠区域36不同的位置，并且三维形状32A在穿过基准点38的Y轴方向上绕充当旋转轴的基准轴旋转。在这种情况下，当三维形状32A旋转到由三维形状32A'表示的位置时，三维形状32A离开三维形状32B，并且应用于包括三维形状32A、32B的整体构成的模型对象的编辑的限制条件不再满足。

因此，CPU 12A优选将基准点38设定在三维形状32的交叠区域36中。

以下，CPU 12A在步骤S10中获得旋转量(该旋转量是操作量的示例)，然后CPU 12A执行编辑以使三维形状32A绕在步骤S4中设定的基准轴作为旋转轴旋转所获得的旋转量。应当注意，CPU 12A在步骤S20中确定三维形状32中是否存在交叠区域36，并且控制编辑以使得交叠区域36不会因编辑而失去。

尽管在使用基准点和基准轴对三维形状32的编辑当中使用绕基准轴Y'旋转的示例描述了图13和图14的示例，但是不言而喻，绕基准轴X'和基准轴Y'的旋转也通过相同的控制执行。另外，尽管上面使用使三维形状32A旋转的编辑示例描述了基准点38和基准轴的设定，但是在放大和缩小三维形状32A的编辑中也设定基准点38和基准轴。

图15是示出放大三维形状32A的编辑示例的图。在图15所示的示例中，在交叠区域36的轮廓面中设定的点充当基准点38，并且沿着X轴的线段(基准轴X')充当基准轴40。应当注意，基准轴40可被设定在由用户指定的放大方向上。如图15所示，基准点38被设定在交叠区域36的范围内。因此，即使当三维形状32A在基准点38的中心处按照导致三维形状32A的顶点Q在基准轴40的方向上移动到Q'的位置的放大因子放大时，通过放大三维形状32A而获得的三维形状32A'不离开三维形状32B。

然而，如图16所示，当基准点38被设定为三维形状32A的与交叠区域36不同的位置，并且在基准点38的中心处按照导致三维形状32A的顶点Q移动到Q'的位置的放大因子放大三维形状32A时，可执行导致放大的三维形状32A'穿透三维形状32B的编辑。在这种情况下，尽管在三维形状32A与三维形状32B之间存在交叠区域36，但是三维形状32A'穿透充当基础的三维形状32B，这导致偏离了放大从三维形状32B突出的三维形状32A的原始目的的编辑。因此，编辑装置10优选将基准点38设定在三维形状32的交叠区域36中。

图17是示出缩小三维形状32A的编辑示例的图。在图17所示的示例中，在交叠区域36的轮廓面中设定的点充当基准点38，并且沿着X轴的线段(基准轴X')充当基准轴40。应当注意，基准轴40可被设定在由用户指定的缩小方向上。如图17所示，基准点38被设定在交叠区域36的范围内。因此，即使当三维形状32A在基准点38的中心处按照导致三维形状32A的顶点Q在基准轴40的方向上移动到Q'的位置的缩小因子缩小时，通过缩小三维形状32A而获得的三维形状32A'不离开三维形状32B。

然而，如图18所示，当基准点38被设定为三维形状32A的与交叠区域36不同的位置，并且三维形状32A在基准点38的中心处按照导致三维形状32A的顶点Q移动到Q'的位置的缩小因子缩小时，可执行导致缩小的三维形状32A'离开三维形状32B的编辑。因此，编辑装置10优选将基准点38设定在三维形状32的交叠区域36中。

应当注意，尽管在上述示例中编辑装置10设定了一个基准点38，但是对于显示器16上的各个交叠区域36，可呈现基准点38的多个候选，并且可由用户选择至少一个基准点38。

另外，尽管编辑装置10根据用户所指定的方向来设定基准轴40，但是编辑装置10可在没有来自用户的指令的情况下设定基准轴40。例如，编辑装置10可将允许在存在交叠区域36的情况下执行任何操作量的编辑的轴设定为基准轴40。由编辑装置10设定基准轴40降低了非用户期望的编辑的概率，因此改进了编辑三维形状32的可操作性。

以这种方式，例如，当使用基准点38和基准轴40编辑三维形状数据时，除了充当编辑的基准的基准轴40(例如，三维形状32的旋转轴或对称轴)之外，编辑装置10在交叠区域36的范围内设定基准点38。因此，待编辑的三维形状32A不离开充当基础的三维形状32B，并且因此，编辑装置10降低了非用户预期的编辑的概率。

在图15至图18的示例中，尽管描述了三维形状32在基准轴X'的方向上的放大和缩小，但是不言而喻，三维形状32在基准轴Y'和基准轴Z'的方向上的放大和缩小也通过相同的控制执行。

<第一示例性实施方式和第二示例性实施方式的变型例>

尽管根据第一示例性实施方式和第二示例性实施方式的三维形状32示出了设置待编辑的一个三维形状32A和充当基础的一个三维形状32B的构成示例，但是三维形状32A或32B可由多个三维形状32构成。

图19是示出三维形状32的示例的图，其中，充当基础的三维形状32B被配置为包括三维形状32B-1和三维形状32B-2。

当在三维形状32B-1和三维形状32B-2中存在交叠区域36时，编辑装置10将三维形状32B-1和三维形状32B-2作为一个整合的三维形状32B处理。

换言之，在图3和图12所示的步骤S20中的确定处理中，编辑装置10将三维形状32B识别为组合三维形状32B-1和三维形状32B-2的形状，并且生成位序列。因此，如图19所示，编辑装置10允许将与三维形状32B-1交叠的三维形状32A移动到三维形状32B-2的编辑。

相比之下，图20是示出三维形状32的示例的图，其中，待编辑的三维形状32A被配置为包括三维形状32A-1和三维形状32A-2。

当在三维形状32A-1和三维形状32A-2中存在交叠区域36时，编辑装置10将三维形状32A-1和三维形状32A-2作为一个整合的三维形状32A处理。

换言之，在图3和图12所示的步骤S20中的确定处理中，编辑装置10将三维形状32A识别为组合三维形状32A-1和三维形状32A-2的形状，并且生成位序列。因此，如图20所示，编辑装置10允许使三维形状32A-2初始与三维形状32B交叠的三维形状32A旋转并且导致三维形状32A-1与三维形状32B交叠的编辑。

以这种方式，将多个三维形状作为一个三维形状处理，三维形状32的编辑的灵活性得以改进。

<第三示例性实施方式>

在根据第一示例性实施方式和第二示例性实施方式的编辑装置10中并且在变型例中，控制编辑以使得待编辑的三维形状32A不离开充当基础的三维形状32B。

然而，取决于针对三维形状32的编辑的内容，可期望编辑以使得待编辑的三维形状32A暂时离开充当基础的三维形状32B。

图21是示出被配置为包括三维形状32A和三维形状32B的三维形状32的示例的图。

三维形状32B是具有两个突起32B1、32B2的U形三维形状，并且三维形状32A附接到一个突起部32B1的前端。

当三维形状32A移动到三维形状32B的另一突起32B2时，根据第一示例性实施方式和第二示例性实施方式的编辑装置10必须使三维形状32A沿着箭头F1所指示的路径移动，以使得三维形状32A不离开三维形状32B。然而，由于箭头F2所指示的路径比箭头F1所指示的路径短，所以对于绕路移动三维形状32A，一些用户可能感觉有压力。

图22也是示出被配置为包括三维形状32A和三维形状32B的三维形状32的示例的图。

在三维形状32B的中心设置开口，并且三维形状32A相对于开口附接到三维形状32B的一端。

当三维形状32A在相对于开口的位置移动到另一端时，根据第一示例性实施方式和第二示例性实施方式的编辑装置10必须使三维形状32A沿着箭头F1所指示的路径移动，以使得三维形状32A不离开三维形状32B。然而，由于跨过开口的箭头F2所指示的路径比箭头F1所指示的路径短，所以对于绕路移动三维形状32A，一些用户可能感觉有压力。

以下，将描述在编辑期间允许交叠区域36暂时失去的编辑装置10A的操作。编辑装置10A的配置与图1所示的编辑装置10的配置相同。

图23是示出由编辑装置10A执行的三维形状数据的编辑处理流程的示例的流程图。限定三维形状数据的编辑处理的编辑程序被预存储在ROM 12B中，并且例如，当从用户接收到对三维形状32的编辑开始指令时，CPU 12A从ROM 12B读取编辑程序并执行编辑程序。

图23所示的编辑处理与第一示例性实施方式中所描述的图3的编辑处理的不同之处在于增加了步骤S35、S70、S80和S90。对于其它处理，执行与图3中所描述的编辑处理相同的处理。因此，以下将集中于与图3所示的编辑处理的不同点来描述图23所示的编辑处理。

当在步骤S30中确定在待编辑的三维形状32A中不存在交叠区域36时，流程前进到步骤S35。

在步骤S35中，CPU 12A确定是否接收到允许导致三维形状32A离开三维形状32B以使得交叠区域36失去的编辑的离开编辑许可。由操作操作部14的用户向CPU12A通知离开编辑许可。

当没有接收到离开编辑许可时，流程前进到步骤S60，并且类似于编辑装置10，CPU12A控制编辑，以使得待编辑的三维形状32A不离开充当基础的三维形状32B。

另一方面，当接收到离开编辑许可时，流程前进到步骤S40，并且CPU 12A执行编辑。换言之，即使当执行导致三维形状32A离开三维形状32B的编辑时，如果离开编辑许可被准予，则继续执行编辑。因此，允许诸如沿着图21和图22的箭头F2所指示的路径移动三维形状32A的编辑。

当在步骤S50中确定编辑完成并且接收到完成编辑的指令时，流程前进到步骤S70。

在步骤S70中，CPU 12A执行与步骤S20中相同的处理，并且确定完成编辑时的三维形状32A是否处于允许与充当基础的三维形状32B交叠的位置处。

在步骤S80中，当CPU 12A在步骤S70中的交叠确定中确定在三维形状32A与三维形状32B之间不存在交叠区域36时，流程前进到步骤S90。

在步骤S90中，类似于步骤S60，CPU 12A在显示器16上显示警告，以使得在不使待编辑的三维形状32A离开充当基础的三维形状32B的情况下执行编辑。流程前进到步骤S10，并且CPU 12A保持待机直到获得与编辑关联的下一操作量。换言之，CPU 12A确保三维形状32A在编辑完成时不离开三维形状32B。当三维形状32A离开三维形状32B时，即使接收到完成编辑的指令，CPU 12A也允许用户继续三维形状32的编辑，直到三维形状32A与三维形状32B交叠为止。

另选地，当三维形状32A离开三维形状32B并且接收到完成编辑的指令时，由CPU12A自动执行编辑，以使得三维形状32A与附近三维形状32B交叠，并且可完成三维形状32的编辑。在这种情况下，优选向用户提供预先通知三维形状32将被自动编辑以具有交叠的消息或者通知三维形状32已被自动编辑以具有交叠的消息。

另一方面，当步骤S80中的确定处理表示肯定确定时，完成图23所示的三维形状数据的编辑处理。

应当注意，编辑装置10A也可将由多个三维形状构成的三维形状32A作为一个整合的三维形状32A来处理。另外，编辑装置10A也可将由多个三维形状构成的三维形状32B作为一个整合的三维形状32B处理。

图24是示出三维形状32B的示例的图，其中，充当基础的三维形状32B由三维形状32B-1和三维形状32B-2构成。

编辑装置10A将三维形状32B-1和三维形状32B-2作为一个整合的三维形状32B来处理。因此，编辑装置10A允许导致三维形状32A离开三维形状32B-1并沿着图24的箭头F2所指示的路径移动到三维形状32B-2的编辑。

像这样，当从用户接收到离开编辑许可时，编辑装置10A允许导致待编辑的三维形状32A离开充当基础的三维形状32B的编辑。在接收到完成编辑的指令之后，编辑装置10A确定三维形状32A是否与三维形状32B交叠，并且当不存在交叠时，编辑装置10A提示用户重新进行编辑。因此，编辑装置10A改进了编辑的灵活性，并降低了非用户预期的编辑的概率。

这里，尽管使用三维形状32A的移动示例描述了编辑装置10A的操作，但是不言而喻，图23所示的编辑处理被应用于诸如旋转、放大和缩小的其它编辑。

<第四示例性实施方式>

例如，如图25所示，即使当三维形状32A的部分与三维形状32B的部分彼此交叠时，根据第一示例性实施方式和第二示例性实施方式的编辑装置10以及根据第三示例性实施方式的编辑装置10A各自确定三维形状32A、32B彼此交叠。

如已经描述的，将各种属性指定给构成三维形状32的体素34。因此，假设由不同材料M1和材料M2组成的区域被指定为图25所示的三维形状32A、32B。

在这种情况下，连接相同的材料比连接不同的材料并维持连接部分的强度更容易。因此，如图26所示，根据条件，例如，可能出现这样的情况：优选编辑三维形状数据以使得被指定为材料“M2”的区域彼此交叠。

在第四示例性实施方式中，将描述编辑三维形状数据以使得具有相同属性的区域彼此交叠的编辑装置10B。应当注意，编辑装置10B的配置与图1所示的编辑装置10的配置相同。

图27是示出由编辑装置10B执行的三维形状数据的编辑处理流程的示例的流程图。限定三维形状数据的编辑处理的编辑程序被预存储在ROM 12B中，并且例如，当从用户接收到对三维形状32的编辑开始指令时，CPU 12A从ROM 12B读取编辑程序并执行该编辑程序。

图27所示的编辑处理与第一示例性实施方式中所描述的图3的编辑处理的不同之处在于步骤S20被步骤S20A代替。对于其它处理，执行与图3中所描述的编辑处理相同的处理。因此，以下将集中于与图3所示的编辑处理的不同点使用图25所示的三维形状32的示例来描述图27所示的编辑处理。

首先，在步骤S5中，CPU 12A获得三维形状32A和三维形状32B中的每一个的属性。例如，所获得的属性的类型由用户经由操作部14指定。在图25的示例中，由于执行编辑以导致具有相同材料的区域彼此交叠，所以获得“材料”作为属性的类型，并且例如，获得“材料M2”作为待确定的材料。

在步骤S20A中，CPU 12A基于在步骤S10中获得的操作量来计算编辑后的三维形状32A的位置，并且在三维形状32A处于所计算的位置处的假设下将三维形状32A和三维形状32B各自通过位序列表示在三维坐标空间中。在此过程中，CPU 12A各自通过与步骤S5中获得的属性有关的位序列来表示三维形状32A和三维形状32B。

图28是示出表示图25所示的三维形状32的位序列的示例的图。在图28中，三维形状32的被指派针对属性要确定的材料“M2”的坐标的元素值被设定为“1”，并且其它坐标的元素值被设定为“0”。

CPU 12A对表示三维形状32A的位序列和表示三维形状32B的位序列执行“与”运算，从而提取发生材料M2的交叠的交叠区域36。然后，CPU 12A确定是否执行导致三维形状32A的具有材料M2的属性的区域与三维形状32B的具有材料M2的属性的区域交叠的编辑。

应当注意，在执行“与”运算时，CPU 12A将与待编辑的三维形状32A中的材料M2的区域相邻的坐标的元素值改变为“1”，并执行“与”运算。因此，三维形状32A中由材料M2组成的区域的表面与三维形状32B中由材料M2组成的区域的表面接触的情况也被确定为交叠的状态。

以下，当在步骤S30中未识别到材料M2的交叠时，在步骤S60中显示警告，并且CPU12A控制编辑，以使得三维形状32A中的材料M2的区域不离开三维形状32B中的材料M2的区域。

像这样，根据第四示例性实施方式的编辑装置10B提取发生相同属性的交叠的区域，作为三维形状32的交叠区域。以各种方式选择交叠区域的要确定的属性，并且执行根据目的的三维形状32的编辑。

应当注意，可选择交叠区域的要确定的多个属性。在这种情况下，在图27的步骤S20A中，当在包括所选择的多种类型的属性中的至少一个属性的区域中发生交叠时，可将该区域提取为交叠区域36，或者当在包括所有选择的属性的区域中发生交叠时，可将该区域提取为交叠区域36。

尽管上面使用示例性实施方式描述了本公开，但是本公开不限于示例性实施方式的范围。在不脱离本公开的主旨的情况下，可对示例性实施方式进行各种修改或改进，并且进行修改或改进的示例性实施方式也包括在本公开的技术范围内。

例如，图3、图12、图23和图27所示的三维形状数据的编辑处理可通过诸如专用集成电路(ASIC)的硬件来实现。在这种情况下，与通过软件实现编辑处理的情况相比，实现了更快的处理。

另外，在示例性实施方式中，尽管描述了用于三维形状数据的编辑程序被安装在ROM 12B中的情况，但是示例性实施方式不限于此。根据本发明的示例性实施方式的用于三维形状数据的编辑程序可按照计算机可读介质的形式提供。例如，根据本发明的示例性实施方式的编辑程序可按照记录在诸如紧凑盘(CD)-ROM和数字多功能盘(DVD)-ROM的光盘中或者诸如通用串行总线(USB)存储器和存储卡的半导体存储器中的形式来提供。另外，根据本发明的示例性实施方式的用于三维形状数据的编辑程序可经由连接到通信器18的通信线路从外部装置获得。

为了例示和描述的目的提供了本发明的示例性实施方式的以上描述。其并不旨在为穷尽性的或者将本发明限于所公开的精确形式。显然，对于本领域技术人员而言许多修改和变化将是显而易见的。选择并描述实施方式以便最佳地说明本发明的原理及其实际应用，从而使得本领域技术人员能够理解本发明的各种实施方式以及适合于可以想到的具体用途的各种修改。本发明的范围旨在由以下权利要求书及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种三维形状数据的编辑装置，该编辑装置包括：

提取单元，该提取单元提取由三维形状数据表示的多个三维形状当中的待编辑的第一三维形状和与所述第一三维形状交叠的第二三维形状之间的交叠区域；以及

控制单元，该控制单元控制所述第一三维形状的编辑，以使得不失去由所述提取单元提取的所述交叠区域。

2.根据权利要求1所述的三维形状数据的编辑装置，该编辑装置还包括：

选择单元，当所述提取单元提取出包括所述交叠区域的一个或更多个交叠区域时，该选择单元选择所述一个或更多个交叠区域作为要保持与所述第二三维形状交叠的目标区域。

3.根据权利要求2所述的三维形状数据的编辑装置，

其中，所述选择单元在所选择的一个或更多个交叠区域中设定充当编辑所述第一三维形状的基准的基准点和基准轴。

4.根据权利要求3所述的三维形状数据的编辑装置，

其中，所述控制单元控制所述第一三维形状的编辑，以使得所述基准点不离开所述第二三维形状。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的三维形状数据的编辑装置，该编辑装置还包括：

接收单元，该接收单元接收允许失去所述一个或更多个交叠区域的指令，

其中，当所述接收单元接收到所述指令时，所述控制单元允许所述第一三维形状的导致失去所述一个或更多个交叠区域的编辑。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的三维形状数据的编辑装置，

其中，所述控制单元允许与所述第二三维形状交叠的第三三维形状的编辑，所述编辑导致与所述第一三维形状交叠。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的三维形状数据的编辑装置，

其中，所述控制单元允许与所述第一三维形状交叠的第三三维形状的编辑，所述编辑导致与所述第二三维形状交叠。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的三维形状数据的编辑装置，

其中，所述提取单元从三维形状彼此交叠的区域提取具有与所述一个或更多个交叠区域相同的属性的区域。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的三维形状数据的编辑装置，

其中，所述提取单元通过在位序列方面表示三维形状并对所述位序列执行位运算来提取交叠区域。

10.一种编辑三维形状数据的方法，该方法包括以下步骤：

提取由三维形状数据表示的多个三维形状当中的待编辑的第一三维形状和与所述第一三维形状交叠的第二三维形状之间的交叠区域；以及

控制所述第一三维形状的编辑，以使得不失去在所述提取中提取出的所述交叠区域。