JP2012043419A - Apparatus and method for three-dimensional model retrieval, and apparatus and method for model library generation - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively retrieve a three-dimensional model.SOLUTION: A three-dimensional model retrieval apparatus includes a model normalization unit, a two-dimensional image creation unit, a model description unit and a retrieval unit. The model normalization unit matches a main axis direction of a three-dimensional model to a coordinate axis direction of a system coordinate system of three-dimensional space, and matches the center of gravity of the three-dimensional model to the original point of the system coordinate system by performing rotation and/or parallel displacement relative to the three-dimensional model to be retrieved. The two-dimensional image creation unit creates a plurality of two-dimensional images by reflecting a polygon mesh on the three-dimensional model in positive and negative directions respectively of each coordinate axis of the system coordinate system. The model description unit generates a model descriptor of the three-dimensional model on the basis of the two-dimensional images. The retrieval unit retrieves a three-dimensional model that matches the three-dimensional model from a model library storing a plurality of three-dimensional models on the basis of the model descriptor.

Description

本発明は三次元モデル検索装置、三次元モデル検索方法、モデルライブラリ生成装置及びモデルライブラリ生成方法に関する。   The present invention relates to a three-dimensional model search device, a three-dimensional model search method, a model library generation device, and a model library generation method.

近年、計測結果や測定結果として三次元データを取得する技術、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ：computer aided design）の技術、グラフィックスハードウェア技術が進歩している。これに伴い、ネットワーク上及び各種の特定のデータベース上に存在する三次元モデルの数が急激に増加している。一方、高精度な三次元モデルの設計にはコストが高くなり、時間もかかる。したがって、既存の三次元モデルを有効に利用することが非常に重要である。しかしながら、大量の三次元モデルの中から有用な三次元モデルを探すことは困難である。このようなことから、有用な三次元モデルを検索する方法が研究されている。   In recent years, techniques for acquiring measurement results and three-dimensional data as measurement results, computer aided design (CAD) techniques, and graphics hardware techniques have been advanced. Along with this, the number of three-dimensional models existing on the network and various specific databases is rapidly increasing. On the other hand, designing a highly accurate three-dimensional model is expensive and time consuming. Therefore, it is very important to use an existing three-dimensional model effectively. However, it is difficult to find a useful 3D model from among a large number of 3D models. For this reason, methods for retrieving useful three-dimensional models have been studied.

現在、三次元モデルを検索する多種類の方法が知られている。これらの方法は、キーワードによる検索方法及びコンテンツによる検索方法の２つのカテゴリに分けられる。キーワードによる検索方法では、三次元モデルが語義の階層で記述され、三次元モデルの特徴が、一連の属性データ、例えば寸法、材料、色及び種類等により表現される。また、コンテンツによる検索方法は、三次元モデル自身のコンテンツを加味して三次元モデルを検索する。以前は、三次元モデルの数が多くなかったので、キーワードによる検索方法が比較的実用的なものであったが、三次元モデルの数が急激に増加したので、同じような属性データを持つ三次元モデルが多く探すのが難しい場合がある。また、属性データが多少違っていても類似した形状の三次元モデルを検索したい場合も多く、コンテンツによる検索方法が注目されている。コンテンツによる検索方法は、特徴ベクトルによる検索方法、トポロジー構造による検索方法及び二次元画像による検索方法の三種類に大別される。   At present, many kinds of methods for searching a three-dimensional model are known. These methods are divided into two categories: a keyword search method and a content search method. In the search method using keywords, the 3D model is described in a semantic hierarchy, and the features of the 3D model are expressed by a series of attribute data, such as dimensions, materials, colors, and types. Also, the search method based on content searches for a 3D model in consideration of the content of the 3D model itself. Previously, the number of 3D models was not large, so the keyword search method was relatively practical. However, since the number of 3D models has increased rapidly, tertiary data with similar attribute data has been used. It may be difficult to find many original models. In addition, there are many cases where it is desired to search a three-dimensional model having a similar shape even if the attribute data is slightly different, and a search method based on content has attracted attention. Content search methods are roughly classified into three types: a feature vector search method, a topology structure search method, and a two-dimensional image search method.

特徴ベクトルによる検索方法において、一つの特徴ベクトルを用いて三次元の物体を記述する。ここで、形状分布が最も有名な方法である。形状分布法は、特徴の抽出と三次元モデルの比較とにおいて高い効率を有する。しかしながら、特徴ベクトルが簡単であり、三次元モデルの情報の記述が十分な正確性を有していないので、検索の正確性が低く、理想的な検索方法ではない。このような方法は、簡単で且つ効率的であるため、予備的な分類手法として他の方法に組み込まれる場合がある。   In a search method using feature vectors, a three-dimensional object is described using one feature vector. Here, the shape distribution is the most famous method. The shape distribution method has high efficiency in feature extraction and three-dimensional model comparison. However, since the feature vector is simple and the description of the information of the three-dimensional model does not have sufficient accuracy, the search accuracy is low, which is not an ideal search method. Such a method is simple and efficient and may be incorporated into other methods as a preliminary classification technique.

トポロジー構造による検索方法において、三次元モデルの構造特徴は、ツリー又はグラフの方式により表現される。そして、ツリー又はグラフをマッチングさせることにより二つの三次元モデルを比較する。トポロジー構造は、三次元モデルの形状の直接的で且つ重要な情報を提供する。また、このような特徴はアフィン不変性を有する。しかしながら、トポロジー構造は、三次元モデルの微かな変形に対して感度が高く、且つツリー又はグラフのマッチングには時間がかかる。これらの欠点によりトポロジー構造による検索方法は、実用化が制限されている。   In the search method based on the topology structure, the structural features of the three-dimensional model are expressed by a tree or graph method. The two 3D models are then compared by matching the tree or graph. The topology structure provides direct and important information on the shape of the 3D model. Such features also have affine invariance. However, the topology structure is sensitive to slight deformation of the three-dimensional model, and it takes time to match the tree or graph. Due to these drawbacks, the practical use of the search method based on the topology structure is limited.

二次元画像による検索方法において、三次元モデルに基づいて一連の二次元画像を生成し、相応する二次元画像を比較することによって三次元画像を比較する。ここで、ライトフィールド記述子法と、特徴グラフ法とは最も多く利用されている二次元画像による三次元モデルの検索方法である。   In a two-dimensional image search method, a series of two-dimensional images are generated based on a three-dimensional model, and the corresponding two-dimensional images are compared to compare the three-dimensional images. Here, the light field descriptor method and the feature graph method are the most frequently used methods for retrieving a three-dimensional model from a two-dimensional image.

ライトフィールド記述子法において、１０個のライトフィールド記述子を利用して一つの三次元モデルの特徴を表現する。各ライトフィールド記述子のそれぞれは、１０個の二次元画像の特徴を含み、これらのライトフィールド記述子を比較することにより三次元モデルを比較する。三次元モデルに基づいて二次元画像を生成する場合、正十二面体をモデルの中心に配置して、正十二面体の二十個の頂点を視点として正射影で２０個の二次元画像を生成する。生成した２０個の二次元画像うち、対向する頂点を視点とする二つの画像は同一であるため、１０個の二次元画像を残す。そして、これら１０個の二次元画像に基づいて一つのライトフィールド記述子を生成する。正十二面体を回転させることにより、異なる二次元画像を取得し、更に異なるライトフィールド記述子を取得する。ライトフィールド記述子法において、１０個のライトフィールド記述子を生成し、マッチした画像間の距離の累積により二つのライトフィールド記述子を比較する。１０個のライトフィールド記述子の取得において、合計１００個の二次元画像をレンダリングすることになる。   In the light field descriptor method, ten light field descriptors are used to represent the characteristics of one three-dimensional model. Each light field descriptor contains the features of ten 2D images and compares the 3D models by comparing these light field descriptors. When generating a two-dimensional image based on a three-dimensional model, a regular dodecahedron is placed at the center of the model, and 20 two-dimensional images are orthographically projected from the twenty vertices of the regular dodecahedron. Generate. Of the generated 20 two-dimensional images, two images having the opposite vertex as the viewpoint are the same, leaving 10 two-dimensional images. Then, one light field descriptor is generated based on these ten two-dimensional images. By rotating the regular dodecahedron, different two-dimensional images are acquired, and further different light field descriptors are acquired. In the light field descriptor method, 10 light field descriptors are generated, and the two light field descriptors are compared by accumulating the distance between matched images. In the acquisition of ten light field descriptors, a total of 100 two-dimensional images will be rendered.

特徴グラフ法において、正二十面体を三次元モデルの中心に配置し、正二十面体の各ポリゴンを分割して一様に分布する８０個のポリゴンを取得する。そして、取得した８０個のポリゴンの中心を視点として正射影で最初の８０個のグラフを取得する。続いて、三次元モデルのそれぞれに対して、最初の８０個のグラフから幾つかの代表的なグラフを選択する。そして、ベイズ確率論に基づいて、三次元モデルのそれぞれの代表的なグラフから、検索する画像に対応するグラフを探し出し、更に、インデックスとデータベースモデルとの類似性を算出する。   In the feature graph method, an icosahedron is arranged at the center of the three-dimensional model, and each polygon of the icosahedron is divided to obtain 80 polygons that are uniformly distributed. Then, the first 80 graphs are obtained by orthographic projection with the center of the obtained 80 polygons as the viewpoint. Subsequently, several representative graphs are selected from the first 80 graphs for each of the three-dimensional models. Based on the Bayesian probability theory, a graph corresponding to the image to be searched is searched from each representative graph of the three-dimensional model, and the similarity between the index and the database model is calculated.

三次元モデルの検索方法について総括した文献によれば、特徴ベクトルによる検索方法及びトポロジー構造による検索方法と比べると、二次元画像による検索方法は、より良い検索結果を取得することができる。   According to the literature summarizing the search method of the three-dimensional model, the search method using the two-dimensional image can obtain a better search result than the search method using the feature vector and the search method using the topology structure.

また、二次元画像による三次元モデルを検索する装置及び三次元モデルを検索する方法が提案されている。   Also, an apparatus for searching for a 3D model from a 2D image and a method for searching for a 3D model have been proposed.

特開２００９−８０７９６号公報JP 2009-80796 A

R. Osada, R. Funkhouser, T. Chazelle: Shape distributions. ACM Transactions on Graphics, 21(5), 807--832(2002)。R. Osada, R. Funkhouser, T. Chazelle: Shape distributions. ACM Transactions on Graphics, 21 (5), 807--832 (2002). M. Hilaga, Y. Shinagawa, T. Kohmura, T.L. Kunii: Topology matching for fully automatic similarity estimation of 3D shapes. Proceedings SIGGRAPH, 203--212(2001)。M. Hilaga, Y. Shinagawa, T. Kohmura, T.L. Kunii: Topology matching for fully automatic similarity estimation of 3D shapes. Proceedings SIGGRAPH, 203--212 (2001). C. Ding-Yun, T. Xiaopei, S. Yute, O. Ming: On visual similarity based 3D model retrieval. Proceedings of European association for Computer Graphics, 22(3), 223--232(2003)。C. Ding-Yun, T. Xiaopei, S. Yute, O. Ming: On visual similarity based 3D model retrieval. Proceedings of European association for Computer Graphics, 22 (3), 223--232 (2003). T.F. Ansqry, J.Vandeborre, M. Daoudi: A framework for 3D CAD models retrieval from 2D images. Annual of telecommunications technologies and tools for 3D imaging. Vol.60 (11-12), 2005。T.F. Ansqry, J. Vandeborre, M. Daoudi: A framework for 3D CAD models retrieval from 2D images. Annual of telecommunications technologies and tools for 3D imaging. Vol.60 (11-12), 2005. P. Shilane, P. Min, M. Kazhdan, T. Funkhouser: The Priceton shape benchmark. Proceedings of the international conference on Shape modeling, 167--178(2004)。P. Shilane, P. Min, M. Kazhdan, T. Funkhouser: The Priceton shape benchmark. Proceedings of the international conference on Shape modeling, 167--178 (2004). N. Iyer, S. Jayanti, K. Ramani: An engineering shape benchmark for 3D models. Proceedings of ASME IDETC/CIE, 24--28(2005)。N. Iyer, S. Jayanti, K. Ramani: An engineering shape benchmark for 3D models. Proceedings of ASME IDETC / CIE, 24--28 (2005).

しかしながら、上述した従来の技術では、二次元画像による検索方法では、三次元モデルを効率的に検索することができないという課題があった。具体的には、各文献に言及された二次元画像による方法では、処理する画像の数が多くなるため、特徴抽出及びモデル比較のプロセスに時間がかかり、実用化が制限されている。   However, the above-described conventional technique has a problem that a three-dimensional model cannot be efficiently searched by a search method using a two-dimensional image. Specifically, in the method using a two-dimensional image referred to in each document, the number of images to be processed increases, so that the process of feature extraction and model comparison takes time, and practical use is limited.

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、二次元画像による検索方法で、三次元モデルを効率的に検索することができる三次元モデル検索装置、三次元モデル検索方法、モデルライブラリ生成装置及びモデルライブラリ生成方法を提供する。   The disclosed technology has been made in view of the above, and a three-dimensional model search apparatus, a three-dimensional model search method, and a model library capable of efficiently searching a three-dimensional model by a two-dimensional image search method A generation apparatus and a model library generation method are provided.

本発明による別の一態様は、三次元モデル検索装置である。三次元モデル検索装置は、検索対象である三次元モデルに対して回転及び/又は平行移動を行うことにより、三次元モデルの主軸方向を三次元空間のシステム座標系の座標軸の方向に一致させ、三次元モデルの重心を前記システム座標系の原点に一致させるモデル正規化部を備える。また、三次元モデル検索装置は、システム座標系の各座標軸の正方向と負方向とのそれぞれにおいて、三次元モデルに対してポリゴンメッシュの投影を行って複数の二次元画像を生成する二次元画像生成部を備える。また、三次元モデル検索装置は、二次元画像に基づいて三次元モデルのモデル記述子を生成するモデル記述部を備える。また、三次元モデル検索装置は、モデル記述子に基づいて、複数の三次元モデルを記憶するモデルライブラリから三次元モデルにマッチした三次元モデルを検索する検索部を備える。   Another aspect of the present invention is a three-dimensional model search device. The 3D model search device rotates and / or translates the 3D model to be searched to match the principal axis direction of the 3D model with the coordinate axis direction of the system coordinate system in the 3D space, A model normalization unit is provided that matches the center of gravity of the three-dimensional model with the origin of the system coordinate system. In addition, the 3D model search apparatus generates a plurality of 2D images by projecting a polygon mesh to the 3D model in each of the positive and negative directions of each coordinate axis of the system coordinate system. A generation unit is provided. Further, the 3D model search apparatus includes a model description unit that generates a model descriptor of the 3D model based on the 2D image. Further, the 3D model retrieval apparatus includes a retrieval unit that retrieves a 3D model matching the 3D model from a model library that stores a plurality of 3D models based on the model descriptor.

本発明による別の一態様は、三次元モデル検索方法である。三次元モデル検索方法において、三次元モデル検索装置が、検索対象である三次元モデルに対して回転及び/又は平行移動を行うことにより、三次元モデルの主軸方向を三次元空間のシステム座標系の座標軸の方向に一致させ、三次元モデルの重心をシステム座標系の原点に一致させる。また、三次元モデル検索装置が、システム座標系の各座標軸の正方向と負方向とのそれぞれにおいて、三次元モデルに対してポリゴンメッシュの投影を行って複数の二次元画像を生成する。また、三次元モデル検索装置が、二次元画像に基づいて三次元モデルのモデル記述子を生成する。また、三次元モデル検索装置が、モデル記述子に基づいて、複数の三次元モデルを記憶するモデルライブラリから前記三次元モデルにマッチした三次元モデルを検索する。   Another aspect of the present invention is a three-dimensional model search method. In the 3D model search method, the 3D model search device rotates and / or translates the 3D model to be searched, so that the principal axis direction of the 3D model is represented in the system coordinate system of the 3D space. Match the direction of the coordinate axis, and match the center of gravity of the 3D model to the origin of the system coordinate system. Further, the 3D model search apparatus generates a plurality of 2D images by projecting a polygon mesh on the 3D model in each of the positive and negative directions of each coordinate axis of the system coordinate system. Further, the 3D model search device generates a model descriptor of the 3D model based on the 2D image. Further, the 3D model search device searches for a 3D model matching the 3D model from a model library storing a plurality of 3D models based on the model descriptor.

本発明によるまた別の一態様はモデルライブラリ生成装置である。モデルライブラリ生成装置は、検索対象である三次元モデルに対して回転及び/又は平行移動を行うことにより、三次元モデルの主軸方向を三次元空間のシステム座標系の座標軸の方向に一致させ、三次元モデルの重心をシステム座標系の原点に一致させるモデル正規化部を備える。また、モデルライブラリ生成装置は、システム座標系の各座標軸の正方向と負方向とのそれぞれにおいて、三次元モデルに対してポリゴンメッシュの投影を行って複数の二次元画像を生成する二次元画像生成部を備える。また、モデルライブラリ生成装置は、二次元画像に基づいて三次元モデルのモデル記述子を生成するモデル記述部を備える。   Another aspect of the present invention is a model library generation apparatus. The model library generation device makes the principal axis direction of the three-dimensional model coincide with the direction of the coordinate axis of the system coordinate system in the three-dimensional space by rotating and / or translating the three-dimensional model to be searched. A model normalization unit that matches the center of gravity of the original model with the origin of the system coordinate system is provided. In addition, the model library generation device generates a plurality of two-dimensional images by projecting a polygon mesh to the three-dimensional model in each of the positive and negative directions of each coordinate axis of the system coordinate system. A part. In addition, the model library generation device includes a model description unit that generates a model descriptor of a three-dimensional model based on a two-dimensional image.

本発明によるまた別の一態様はモデルライブラリ生成方法である。モデルライブラリ生成方法において、モデルライブラリ生成装置が、検索対象である三次元モデルに対して回転及び/又は平行移動を行うことにより、三次元モデルの主軸方向を三次元空間のシステム座標系の座標軸の方向に一致させ、三次元モデルの重心を前記システム座標系の原点に一致させる。また、モデルライブラリ生成装置が、システム座標系の各座標軸の正方向と負方向とのそれぞれにおいて、三次元モデルに対してポリゴンメッシュの投影を行って複数の二次元画像を生成する。また、モデルライブラリ生成装置が、二次元画像に基づいて三次元モデルのモデル記述子を生成する。   Another aspect of the present invention is a model library generation method. In the model library generation method, the model library generation device rotates and / or translates the three-dimensional model to be searched to change the principal axis direction of the three-dimensional model to the coordinate axis of the system coordinate system of the three-dimensional space. The center of gravity of the three-dimensional model is made to coincide with the origin of the system coordinate system. In addition, the model library generation device generates a plurality of two-dimensional images by projecting a polygon mesh on the three-dimensional model in each of the positive direction and the negative direction of each coordinate axis of the system coordinate system. In addition, the model library generation device generates a model descriptor of the three-dimensional model based on the two-dimensional image.

また、本発明による別の一態様は、更に機器読取可能のプログラムコードを含む記憶媒体を提供する。プログラムコードは、情報処理装置に実行されると、情報処理装置に、本発明による三次元モデル検索方法及びモデルライブラリ生成方法を実行させる。   According to another aspect of the present invention, there is further provided a storage medium including device readable program code. When the program code is executed by the information processing apparatus, it causes the information processing apparatus to execute the three-dimensional model search method and the model library generation method according to the present invention.

また、本発明による別の一態様は、更に機器実行可能のコマンドを含むプログラム製品を提供する。コマンドは、情報処理装置に実行されると、その情報処理装置に、本発明による三次元モデル検索方法及びモデルライブラリ生成方法を実行させる。   According to another aspect of the present invention, there is provided a program product including a device executable command. When the command is executed by the information processing apparatus, the information processing apparatus causes the information processing apparatus to execute the 3D model search method and the model library generation method according to the present invention.

本願の開示する三次元モデル検索装置、三次元モデル検索方法、モデルライブラリ生成装置及びモデルライブラリ生成方法の一つの態様によれば、三次元モデルを効率的に検索することができるという効果を奏する。   According to one aspect of the three-dimensional model search device, the three-dimensional model search method, the model library generation device, and the model library generation method disclosed in the present application, there is an effect that a three-dimensional model can be efficiently searched.

図１は、実施例１に係る三次元モデル検索システムの構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of the three-dimensional model search system according to the first embodiment. 図２は、Ｎｏｒｍａｌ−ＰＣＡ方法を用いた三角形の面積の算出及び法線方向の算出を説明する図である。FIG. 2 is a diagram for explaining calculation of the area of the triangle and calculation of the normal direction using the Normal-PCA method. 図３は、主軸方向の検出結果の例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a detection result in the main axis direction. 図４は、実施例１に係る三次元モデル検索システムに含まれる二次元画像生成部の構成を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a two-dimensional image generation unit included in the three-dimensional model search system according to the first embodiment. 図５は、実施例１に係るポリゴン充填を説明する図である。FIG. 5 is a diagram for explaining polygon filling according to the first embodiment. 図６は、実施例２に係る三次元モデル検索システムの構成を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating the configuration of the three-dimensional model search system according to the second embodiment. 図７は、三次元モデル検索方法の処理手順を示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure of the three-dimensional model search method. 図８は、二次元画像生成処理の処理手順を示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing the processing procedure of the two-dimensional image generation processing. 図９は、モデルライブラリ生成方法の処理手順を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing the processing procedure of the model library generation method. 図１０は、三次元モデル検索プログラム及びモデルライブラリ生成プログラムを実行するコンピュータの構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a computer that executes a three-dimensional model search program and a model library generation program.

以下では、本発明の目的、特徴と効果をより容易に理解できるように、図面に基づいて、本発明に係る実施例を説明する。また、図面における構成部は本発明の動作を示すためのものに過ぎない。図面において、同一又は類似の技術的特徴又は構成部には、同一又は類似の符号を付与して示す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings so that the objects, features, and effects of the present invention can be more easily understood. In addition, the components in the drawings are only for illustrating the operation of the present invention. In the drawings, the same or similar technical features or components are denoted by the same or similar reference numerals.

また、説明を明確で簡潔にするために、実施形態の特徴のすべてを明細書に記載しているわけではない。しかし、このような実施例を実用化する場合、開発者は、実施形態に特定される多くのことを決定しなければならない。例えば、開発者は、システム及び業務に関連する制約条件に実施形態を適合させる。また、開発者は、実施形態に応じてこれらの制約条件を変更する。また、実用化には複雑で時間が必要であるが、開示技術からアイデアを得た当業者にとっては、これらは実用化に伴う義務に過ぎない。   In addition, not all features of the embodiments are described in the specification for the sake of clarity and brevity. However, when putting such an example into practical use, the developer must determine many things that are specific to the embodiment. For example, the developer adapts the embodiment to constraints related to the system and business. Further, the developer changes these constraint conditions according to the embodiment. Moreover, although it is complicated and time-consuming for practical use, for those skilled in the art who have come up with the idea from the disclosed technology, these are only obligations for practical use.

また、開示技術が不明確になることを防ぐため、図面において、開示技術と直接関係する装置の構成部及び/又は処理ステップのみを示し、開示技術と直接関係しない他のものについては、詳細な説明を省略している。また、開示技術の一個の図面又は一種類の実施形態において説明された要素と特徴は、一個又はそれ以上の他の図面或は実施形態において示された要素及び特徴と組み合わせることができる。   In order to prevent the disclosed technology from becoming unclear, only the components and / or processing steps of the apparatus that are directly related to the disclosed technology are shown in the drawings. The explanation is omitted. Also, elements and features described in one drawing or one type of embodiment of the disclosed technology may be combined with elements and features shown in one or more other drawings or embodiments.

図１は、実施例１に係る三次元モデル検索システムの構成を示すブロック図である。本実施例による三次元モデル検索システムにおいて、三次元モデル検索装置１１０は、検索対象である三次元モデル１２０とモデルライブラリ１３０における三次元モデルとを解析する。そして、三次元モデル検索装置１１０は、入力された検索対象である三次元モデル１２０にマッチした三次元モデルをモデルライブラリ１３０から検索し、最終的に検索結果を出力する。   FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of the three-dimensional model search system according to the first embodiment. In the 3D model search system according to the present embodiment, the 3D model search apparatus 110 analyzes the 3D model 120 to be searched and the 3D model in the model library 130. Then, the 3D model search apparatus 110 searches the model library 130 for a 3D model that matches the 3D model 120 that is the input search target, and finally outputs a search result.

検索対象である三次元モデル１２０を入力するために用いられる入力装置は、例えばキーボード、マウス、タッチパネル、記憶媒体インターフェース、ネットワークインターフェース等検索対象である三次元モデル１２０を入力可能な任意の入力装置であっても良い。なお、記憶媒体インターフェースには、ディスクドライブ、光ディスクドライブ等を含む。検索結果を出力するために用いられる出力装置は、例えばディスプレイ、ネットワークインターフェース、記憶媒体インターフェース等検索された三次元モデルを出力可能な任意の出力装置であっても良い。モデルライブラリ１３０は、メモリに構築されたデータベースにより構成されても良く、大量の三次元モデルを記憶する。なお、メモリには、ローカルメモリとネットワークメモリとを含む。   The input device used for inputting the 3D model 120 to be searched is an arbitrary input device that can input the 3D model 120 to be searched, such as a keyboard, a mouse, a touch panel, a storage medium interface, and a network interface. There may be. The storage medium interface includes a disk drive, an optical disk drive, and the like. The output device used for outputting the search result may be any output device that can output the searched three-dimensional model, such as a display, a network interface, and a storage medium interface. The model library 130 may be configured by a database built in a memory, and stores a large amount of three-dimensional models. Note that the memory includes a local memory and a network memory.

実施例１に係る三次元モデル検索装置１１０は、モデル表面処理部１１０１と、モデル正規化部１１０３と、二次元画像生成部１１０５と、モデル記述部１１０７と、検索部１１０９とを備える。モデル表面処理部１１０１は、三次元モデルの表面をポリゴンメッシュの形式に変換する。モデル正規化部１１０３は、三次元モデルに対して回転及び/又は平行移動を行って三次元モデルの主軸方向を三次元空間における座標軸方向と一致させ、三次元モデルの重心をシステム座標系の原点と一致させる。二次元画像生成部１１０５は、システム座標系の各座標軸の正と負の方向のそれぞれにおいて三次元モデルに対してポリゴンメッシュの投影を行って複数の二次元画像を生成する。モデル記述部１１０７は、生成された二次元画像に基づいて三次元モデルのモデル記述子を生成する。検索部１１０９は、生成されたモデル記述子に基づいて、モデルライブラリ１３０から、検索対象である三次元モデル１２０にマッチした三次元モデルを検索する。そして、検索部１１０９は、検索して、マッチした三次元モデルを検索結果として出力する。   The 3D model search apparatus 110 according to the first embodiment includes a model surface processing unit 1101, a model normalization unit 1103, a 2D image generation unit 1105, a model description unit 1107, and a search unit 1109. The model surface processing unit 1101 converts the surface of the three-dimensional model into a polygon mesh format. The model normalization unit 1103 rotates and / or translates the 3D model so that the principal axis direction of the 3D model coincides with the coordinate axis direction in the 3D space, and the center of gravity of the 3D model is set to the origin of the system coordinate system. To match. The two-dimensional image generation unit 1105 generates a plurality of two-dimensional images by projecting a polygon mesh to the three-dimensional model in each of the positive and negative directions of each coordinate axis of the system coordinate system. The model description unit 1107 generates a model descriptor of the three-dimensional model based on the generated two-dimensional image. The search unit 1109 searches the model library 130 for a 3D model that matches the 3D model 120 to be searched based on the generated model descriptor. Then, the search unit 1109 searches and outputs the matched three-dimensional model as a search result.

ここで、実施例１に係る三次元モデル検索装置１１０におけるモデル表面処理部１１０１は、選択可能な構成部であり、必要に応じて選択される。例えば、メッシュ化処理が行われた三次元モデルが入力される場合、三次元モデル検索装置１１０は、モデル表面処理部１１０１を含まなくてもよい。   Here, the model surface processing unit 1101 in the three-dimensional model search apparatus 110 according to the first embodiment is a selectable configuration unit, and is selected as necessary. For example, when a three-dimensional model subjected to meshing processing is input, the three-dimensional model search device 110 may not include the model surface processing unit 1101.

三次元モデル検索装置１１０は、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、ＰＤＡ(パーソナルデジタルアシスタント)等の情報処理機器により実現することができる。情報処理機器の構成については、後に図１０を用いて詳細に説明する。具体的には、情報処理機器のＣＰＵ(中央処理装置)及び相応するプログラムにより、モデル表面処理部１１０１と、モデル正規化部１１０３と、二次元画像生成部１１０５と、モデル記述部１１０７と、検索部１１０９とを実現することができる。   The three-dimensional model retrieval apparatus 110 can be realized by an information processing device such as a personal computer, a workstation, or a PDA (personal digital assistant). The configuration of the information processing device will be described later in detail with reference to FIG. Specifically, a model surface processing unit 1101, a model normalization unit 1103, a two-dimensional image generation unit 1105, a model description unit 1107, and a search are performed by a CPU (central processing unit) of an information processing device and a corresponding program. The unit 1109 can be realized.

次に、本実施例における三次元モデル検索装置１１０の各部を詳細に説明する。   Next, each part of the three-dimensional model search apparatus 110 in the present embodiment will be described in detail.

検索対象である三次元モデル１２０を入力されると、当該検索対象である三次元モデル１２０がまず三次元モデル検索装置１１０のモデル表面処理部１１０１に転送される。モデル表面処理部１１０１では、三次元モデルの表面がポリゴンメッシュの形式、例えば三角形メッシュ、四角形メッシュ等に変換される。   When the search target 3D model 120 is input, the search target 3D model 120 is first transferred to the model surface processing unit 1101 of the 3D model search apparatus 110. The model surface processing unit 1101 converts the surface of the three-dimensional model into a polygon mesh format, for example, a triangular mesh, a quadrilateral mesh, or the like.

モデル表面処理部１１０１は、三次元モデルに対してメッシュ化処理を行った後に、ポリゴンメッシュの形式の三次元モデルをモデル正規化部１１０３に転送する。   The model surface processing unit 1101 performs meshing processing on the three-dimensional model, and then transfers the three-dimensional model in the form of a polygon mesh to the model normalizing unit 1103.

モデル正規化部１１０３は、三次元モデルの主軸方向をシステム座標系における座標軸に一致させ、且つ三次元モデルの重心をシステム座標系における原点に一致させることで、三次元モデルに対して正規化を行う。一般的に、三次元モデルを任意の方向で三次元空間の任意の場所に位置させることができる。モデル正規化部１１０３は、正規化をするため、三次元モデルに対して平行移動と回転移動とを行う。   The model normalization unit 1103 normalizes the three-dimensional model by matching the principal axis direction of the three-dimensional model with the coordinate axis in the system coordinate system and matching the center of gravity of the three-dimensional model with the origin in the system coordinate system. Do. In general, a three-dimensional model can be positioned at an arbitrary position in a three-dimensional space in an arbitrary direction. The model normalization unit 1103 performs parallel movement and rotational movement with respect to the three-dimensional model in order to perform normalization.

モデル正規化部１１０３は、まず三次元モデルの重心の座標を算出する。そして、モデル正規化部１１０３は、算出した三次元モデルの重心の座標に対して平行移動を行うことによって、三次元モデルの重心の座標をシステム座標系の原点に変換する。三次元モデルに対する平行移動は、当分野における公知の方法を採用することができるので、具体的な説明を省略する。   The model normalization unit 1103 first calculates the coordinates of the center of gravity of the three-dimensional model. Then, the model normalization unit 1103 converts the coordinates of the center of gravity of the three-dimensional model to the origin of the system coordinate system by performing parallel movement on the coordinates of the center of gravity of the calculated three-dimensional model. Since the parallel movement with respect to the three-dimensional model can employ a known method in this field, a specific description thereof will be omitted.

モデル正規化部１１０３による回転移動について説明する。従来技術において、例えば主成分分析(principal component analysis:PCA)など、三次元モデルに対して回転移動を行う幾つかの方法が提案されている。しかしながら、経験的に幾つかの類似の三次元モデルについては、主成分分析により安定な主軸方向を取得することができない。   The rotational movement by the model normalization unit 1103 will be described. In the prior art, several methods for performing rotational movement on a three-dimensional model, such as principal component analysis (PCA), have been proposed. However, for some similar three-dimensional models empirically, a stable principal axis direction cannot be obtained by principal component analysis.

これに対して、本発明の発明者は、特許文献１においてＮｏｒｍａｌ−ＰＣＡ(N-PCA)と呼ばれるモデル正規化方法を提案している。この方法では、まず、モデルの主軸方向を抽出し、その後、抽出された主軸方向を用いて三次元モデルを正規化する。   On the other hand, the inventors of the present invention have proposed a model normalization method called Normal-PCA (N-PCA) in Patent Document 1. In this method, first, the principal axis direction of the model is extracted, and then the three-dimensional model is normalized using the extracted principal axis direction.

一般的に、三次元モデルは三角形メッシュにより構成される。また、三角形の法線方向の分布は、三次元モデルの方向情報を提供する。したがって、本発明のＮ−ＰＣＡ方法では、モデルにおける全ての三角形の法線方向の分布情報を考慮してモデルの主軸方向を検出する。以下に、図２を用いて、Ｎ−ＰＣＡ方法で三次元モデルに対して回転移動して正規化を行う処理を詳細に説明する。図２は、Ｎｏｒｍａｌ−ＰＣＡ方法を用いた三角形の面積の算出及び法線方向の算出を説明する図である。   Generally, a three-dimensional model is composed of a triangular mesh. In addition, the distribution of the normal direction of the triangle provides direction information of the three-dimensional model. Therefore, in the N-PCA method of the present invention, the main axis direction of the model is detected in consideration of the distribution information of the normal direction of all the triangles in the model. Hereinafter, a process for performing normalization by rotating and moving a three-dimensional model by the N-PCA method will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram for explaining calculation of the area of the triangle and calculation of the normal direction using the Normal-PCA method.

モデル正規化部１１０３は、まず、各三角形ｔｉの面積ａｉ及び法線方向ベクトルｐｉ（ｉ＝１，２，．．．，ｆＣｎｔ）を算出する。ここで、ｆＣｎｔは三次元モデルに含まれる三角形の数を示す。 The model normalization unit 1103 first calculates the area a i and the normal direction vector p i (i = 1, 2,..., FCnt) of each triangle t i . Here, fCnt indicates the number of triangles included in the three-dimensional model.

図２に示すように、三角形ｔｉの頂点をＡ、Ｂ、Ｃとし、三つの辺の長さをｌａ、ｌｂ、ｌｃとすると、三角形の面積ａｉは式（１）により算出することができる。ここで、ｓ＝（ｌａ＋ｌｂ＋ｌｃ）／２は、三角形の半周長を示し、＊は、乗算を示す。

Figure 2012043419
As shown in FIG. 2, assuming that the vertices of the triangle t i are A, B, and C, and the lengths of the three sides are la, lb, and lc, the area a i of the triangle can be calculated by Equation (1). it can. Here, s = (la + lb + lc) / 2 indicates the half circumference of the triangle, and * indicates multiplication.
Figure 2012043419

三角形の法線方向ベクトルｐｉは式（２）により得ることができる。

Figure 2012043419
The triangular normal direction vector p i can be obtained by the equation (2).
Figure 2012043419

モデル正規化部１１０３は、全ての三角形の法線方向を算出した後に、三角形の法線方向の分布情報に基づいて三次元モデルの三つの主軸方向を取得する。以下に詳細な処理を説明する。   The model normalization unit 1103 calculates the normal directions of all the triangles, and then acquires the three principal axis directions of the three-dimensional model based on the distribution information of the normal directions of the triangles. Detailed processing will be described below.

モデル正規化部１１０３は、先ず、式（３）により、法線方向の重み分布行列Ｍを算出する。

Figure 2012043419
First, the model normalization unit 1103 calculates a weight distribution matrix M in the normal direction according to Expression (3).
Figure 2012043419

モデル正規化部１１０３は、行列Ｍに対して特徴値分解を行って三つの特徴ベクトルと特徴値とを取得する。これら三つの特徴ベクトルは主軸方向、即ちベクトルｐａ１、ベクトルｐａ２、ベクトルｐａ３、となる。 The model normalization unit 1103 performs feature value decomposition on the matrix M to obtain three feature vectors and feature values. These three feature vectors are in the principal axis direction, that is, the vector pa 1 , the vector pa 2 , and the vector pa 3 .

モデル正規化部１１０３は、下の式（４）により、モデルの各頂点を正規化する。

Figure 2012043419
The model normalization unit 1103 normalizes each vertex of the model by the following equation (4).
Figure 2012043419

図３は、主軸方向の検出結果の例を示す図である。モデル正規化部１１０３は、Ｎ−ＰＣＡ方法を利用することにより、三次元モデルの主軸方向を正確で且つ安定的に検出することができ、このうえで正規化を行う。モデル正規化部１１０３は、正規化を行った後に、モデルの主軸方向がシステム座標系の座標軸となると共に、モデルの重心が座標系の原点まで平行移動する。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a detection result in the main axis direction. The model normalization unit 1103 can accurately and stably detect the principal axis direction of the three-dimensional model by using the N-PCA method, and performs normalization. After normalization, the model normalization unit 1103 makes the principal axis direction of the model the coordinate axis of the system coordinate system, and translates the center of gravity of the model to the origin of the coordinate system.

ここで、本発明による当該三次元モデルの検索システムにおいて、上述のように、モデル正規化部１１０３は、モデル表面処理部１１０１によりポリゴンメッシュの形式に変換された三次元モデルの表面を処理する。しかし、この処理は必須ではなく、他の正規化方式を採用しても良い。この場合、三次元モデルの表面はポリゴンメッシュの形式でなくてもよい。この場合に、モデル表面処理部１１０１による処理は、モデル正規化部１１０３による正規化の処理の後に実行されても良い。或いは、入力された三次元モデルが既に、三角形メッシュ等のポリゴンメッシュの形式である場合、実施例１に係る三次元モデル検索装置１１０において、モデル表面処理部１１０１による処理を省略することができる。   Here, in the 3D model retrieval system according to the present invention, as described above, the model normalization unit 1103 processes the surface of the 3D model converted into the polygon mesh format by the model surface processing unit 1101. However, this process is not essential, and other normalization methods may be adopted. In this case, the surface of the three-dimensional model may not be in the form of a polygon mesh. In this case, the processing by the model surface processing unit 1101 may be executed after the normalization processing by the model normalization unit 1103. Alternatively, when the input 3D model is already in the form of a polygon mesh such as a triangular mesh, the processing by the model surface processing unit 1101 can be omitted in the 3D model search apparatus 110 according to the first embodiment.

次に、二次元画像生成部１１０５は、モデル表面処理部１１０１及びモデル正規化部１１０３により処理された三次元モデルに対して、システム座標系の各座標軸の正と負の方向のそれぞれにおいてポリゴンメッシュの投影を行って複数の二次元画像を生成する。   Next, the two-dimensional image generation unit 1105 applies a polygon mesh in each of the positive and negative directions of each coordinate axis of the system coordinate system with respect to the three-dimensional model processed by the model surface processing unit 1101 and the model normalization unit 1103. To generate a plurality of two-dimensional images.

二次元画像生成部１１０５は、主に６個の二次元画像を生成する。二次元画像は、グレー画像又は二値画像であっても良い。また、二次元画像は、同一の寸法に設定されても良く、座標範囲に基づいて各画像の寸法を設定されても良い。   The two-dimensional image generation unit 1105 mainly generates six two-dimensional images. The two-dimensional image may be a gray image or a binary image. In addition, the two-dimensional image may be set to the same size, and the size of each image may be set based on the coordinate range.

６個の二次元画像は、投影方向によってそれぞれ上面、下面図、左面、右面図、正面、背面図と呼ばれる。上面、下面図は、Ｚ軸方向に沿ってｘ−ｙ平面へ投影される二次元画像である。左面、右面図は、ｙ軸方向に沿ってｘ−ｚ平面へ投影される二次元画像である。正面、背面図は、ｘ軸方向に沿ってｙ−ｚ平面へ投影される二次元画像である。二次元画像生成部１１０５は、二次元画像生成のプロセスにおいて、各座標軸の正方向と負方向との二つの方向に沿って、例えば、上面、下面図、一対の画像を生成する。   The six two-dimensional images are called a top view, a bottom view, a left view, a right view, a front view, and a back view, respectively, depending on the projection direction. The top and bottom views are two-dimensional images projected onto the xy plane along the Z-axis direction. The left and right views are two-dimensional images projected onto the xz plane along the y-axis direction. The front and rear views are two-dimensional images projected onto the yz plane along the x-axis direction. In the process of generating a two-dimensional image, the two-dimensional image generation unit 1105 generates, for example, a top surface, a bottom view, and a pair of images along two directions of a positive direction and a negative direction of each coordinate axis.

二次元画像生成部１１０５は、この処理において、主に二つの操作、即ち各ポリゴンメッシュを処理し、ポリゴン充填アルゴリズムにより二次元画像を生成する。図４は、実施例１に係る三次元モデル検索システムに含まれる二次元画像生成部の構成を示すブロック図である。図４に示したように、実施例１に係る二次元画像生成部１１０５は、ポリゴン処理部１１０５１と、ポリゴン充填部１１０５３とを備える。   In this processing, the two-dimensional image generation unit 1105 mainly processes two operations, that is, each polygon mesh, and generates a two-dimensional image by a polygon filling algorithm. FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a two-dimensional image generation unit included in the three-dimensional model search system according to the first embodiment. As illustrated in FIG. 4, the two-dimensional image generation unit 1105 according to the first embodiment includes a polygon processing unit 11051 and a polygon filling unit 11053.

ポリゴン処理部１１０５１は、投影平面を通り抜けるポリゴンを投影平面の正方向における正方向ポリゴンと、投影平面の負方向における負方向ポリゴンとに区分する。例えば、ポリゴン処理部１１０５１は、入力された三次元モデルが三角形メッシュにより構成される場合に、各三角形メッシュを順に処理し、処理した三角形メッシュが投影平面を通り抜けるか否かを判定する。ポリゴン処理部１１０５１は、処理した三角形メッシュが投影平面を通り抜けると判定した場合に、処理した三角形メッシュを二つの部分、即ち投影平面の正方向における部分と、投影平面の負方向における部分とに分ける。上面、下面図を例とする場合に、処理待ちの三角形メッシュは、完全にｘ−ｙ(ｚ=０)平面の上方に位置すれば、ポリゴン処理部１１０５１は、処理が必要なく、直接、後述するポリゴン充填処理を実行する。三角形メッシュが完全にｘ−ｙ(ｚ=０)平面の下方に位置すれば、ポリゴン処理部１１０５１は、同様に処理が必要なく、直接、後述するポリゴン充填を実行する。しかしながら、この二つの場合以外、すなわち、三角形の平面がｚ=０平面と交差する場合、ポリゴン処理部１１０５１は、三角形平面とｚ=０平面との交差線に沿って三角形平面を二つの部分に分割する。ポリゴン処理部１１０５１は、他の図面についても、類似の処理を行うことにより、各投影平面を通り抜ける全てのポリゴンを投影平面の正方向における正方向ポリゴンと、投影平面の負方向における負方向ポリゴンとに分ける。   The polygon processing unit 11051 classifies polygons passing through the projection plane into positive polygons in the positive direction of the projection plane and negative polygons in the negative direction of the projection plane. For example, when the input three-dimensional model is composed of triangular meshes, the polygon processing unit 11051 processes each triangular mesh in turn, and determines whether the processed triangular mesh passes through the projection plane. When the polygon processing unit 11051 determines that the processed triangle mesh passes through the projection plane, the polygon processing unit 11051 divides the processed triangle mesh into two parts, that is, a part in the positive direction of the projection plane and a part in the negative direction of the projection plane. . In the case of the top view and the bottom view as an example, if the triangle mesh waiting to be processed is completely positioned above the xy (z = 0) plane, the polygon processing unit 11051 does not require any processing and will be described directly later. The polygon filling process is executed. If the triangular mesh is completely located below the xy (z = 0) plane, the polygon processing unit 11051 does not need the same processing and directly executes polygon filling described later. However, except for these two cases, that is, when the triangular plane intersects the z = 0 plane, the polygon processing unit 11051 converts the triangular plane into two parts along the intersection line between the triangular plane and the z = 0 plane. To divide. The polygon processing unit 11051 performs similar processing on other drawings, so that all polygons passing through each projection plane are converted into positive polygons in the positive direction of the projection plane and negative polygons in the negative direction of the projection plane. Divide into

ポリゴン充填部１１０５３は、各座標軸の正方向と負方向とにおけるポリゴンの相応する投影平面への投影ポリゴンのそれぞれに対して充填を行って二次元画像を生成する。ポリゴン充填部１１０５３は、選定された投影方向と投影平面に対して、条件を満たす各ポリゴンを順に処理する。上面図の生成プロセスを例とする場合に、条件を満たすポリゴンとは、完全にｚ＝０平面の上方に位置する各ポリゴンであり、ここのポリゴンは、一般的に三角形と四角形であり且つ凸ポリゴンである。ここで、ポリゴン充填部１１０５３は、ｘ又はｙ方向に沿って走査する方法を用いてポリゴンに対して充填を行う。   The polygon filling unit 11053 performs filling with respect to each of the projected polygons onto the corresponding projection planes of the polygons in the positive and negative directions of each coordinate axis to generate a two-dimensional image. The polygon filling unit 11053 sequentially processes the polygons that satisfy the conditions for the selected projection direction and projection plane. When the top view generation process is taken as an example, the polygons that satisfy the conditions are the polygons completely above the z = 0 plane, and the polygons are generally triangular and quadrangular and convex. It is a polygon. Here, the polygon filling unit 11053 fills the polygons using a method of scanning along the x or y direction.

ポリゴン充填部１１０５３は、ポリゴンを充填する前に、先ずポリゴンを投影平面において投影させる。ポリゴン充填部１１０５３は、各ポリゴン毎の各頂点に対してその投影平面への垂線の足を算出し、これらの垂線の足によりポリゴン領域を形成する。次に、ポリゴン充填部１１０５３は、垂線の足により形成されたポリゴン領域を充填する。   The polygon filling unit 11053 first projects the polygon on the projection plane before filling the polygon. The polygon filling unit 11053 calculates a perpendicular foot to the projection plane for each vertex of each polygon, and forms a polygon region by using these perpendicular feet. Next, the polygon filling unit 11053 fills the polygon region formed by the perpendicular legs.

以下に、図５に示した三角形を例としてポリゴン充填処理を簡単に説明する。図５は、実施例１に係るポリゴン充填を説明する図である。ポリゴン充填部１１０５３は、ｙ方向の大小順序に従って低い順又は高い順で順に走査を行って、三角形領域を充填する。ポリゴン充填部１１０５３は、走査線毎に、三角形との二つの交差点を算出し、二つの交差点の間の領域を充填する。ここで、ポリゴン充填部１１０５３は、必要に応じて、白画素で充填して二値画像を取得しても良く、或は幾何学情報に基づいて相応する位置のグレー値を算出し又は更新してグレー画像を取得しても良い。   Hereinafter, the polygon filling process will be briefly described by taking the triangle shown in FIG. 5 as an example. FIG. 5 is a diagram for explaining polygon filling according to the first embodiment. The polygon filling unit 11053 fills the triangular area by scanning in order from low to high in the order of magnitude in the y direction. The polygon filling unit 11053 calculates two intersections with the triangle for each scanning line, and fills a region between the two intersections. Here, the polygon filling unit 11053 may obtain a binary image by filling with white pixels, if necessary, or calculate or update a gray value at a corresponding position based on geometric information. A gray image may be acquired.

特許文献１及び他の従来の技術に採用されたサンプリングポイントによる方法に比べると、三角形領域を直接に投影することにより、不均一なサンプリングによるノイズを解消でき、より良い効率を実現することもできる。   Compared with the method using sampling points adopted in Patent Document 1 and other conventional techniques, by directly projecting a triangular region, noise due to non-uniform sampling can be eliminated, and better efficiency can be realized. .

二次元画像生成部１１０５は、システム座標系の各座標軸の正方向と負方向とのそれぞれにおいて三次元モデルに対してポリゴンメッシュの投影を行って複数の二次元画像を生成する。そして、モデル記述部１１０７は、二次元画像生成部１１０５により生成された二次元画像に基づいて、二次元画像毎に有効な特徴を抽出して三次元モデルのモデル記述子を生成する。   The two-dimensional image generation unit 1105 generates a plurality of two-dimensional images by projecting a polygon mesh on the three-dimensional model in each of the positive and negative directions of each coordinate axis of the system coordinate system. Then, the model description unit 1107 extracts a valid feature for each two-dimensional image based on the two-dimensional image generated by the two-dimensional image generation unit 1105 and generates a model descriptor of the three-dimensional model.

二次元画像毎の特徴の抽出については、例えばフーリエ変換、曲率尺度空間(CSS)による画像の記述子、Ｚｅｒｎｉｋｅモーメント等、複数の方法が知られている。本発明では、モデル記述部１１０７は、一例としてＺｅｒｎｉｋｅモーメントを用いて６個の二次元画像を記述する。このような方法は、形状特徴の記述に有効である。このような方法に関する詳細は、K.Whoi-Yul,K.Yong-Sung:A region-based shape descriptor using Zernike moments.Signal Processing:Image Communication,vol.16,page.95-1102,12005を参照できる。以下に、モデル記述部１１０７がＺｅｒｎｉｋｅモーメントを利用して三次元モデルの各画像毎の記述子を取得する操作を簡単に説明する。   For extracting features for each two-dimensional image, a plurality of methods are known, such as Fourier transform, image descriptor using curvature scale space (CSS), Zernike moment, and the like. In the present invention, the model description unit 1107 describes six two-dimensional images using Zernike moments as an example. Such a method is effective for describing shape features. For details on such methods, see K. Whoi-Yul, K. Yong-Sung: A region-based shape descriptor using Zernike moments. Signal Processing: Image Communication, vol. 16, page. 95-1102, 12005. . Hereinafter, an operation in which the model description unit 1107 acquires a descriptor for each image of the three-dimensional model using the Zernike moment will be briefly described.

モデル記述部１１０７は、１個のデジタル画像ｆ（ｘ，ｙ）について、この（ｎ，ｍ）階数のＺｅｒｎｉｋｅモーメントＡｎｍを式（５）により算出する。ただし、ｍはゼロ以外の整数で、且つ、ｎ−｜ｍ｜が偶数、及び｜ｍ｜≦ｎという二つの条件を満すものとする。ここで、ｍは二つの条件を満す非負整数である。ｆ（ｘ，ｙ）は（ｘ，ｙ）画素のグレー値、ｆ（ｘ０，ｙ０）は画像の中心、Ｖｎ，ｍ（ｘ，Ｙ）は単位円内に定義される基底関数を示す。ここで、当該基底関数のグループは完全直交基底を構成する。また、Ｖ＊ ｎ，ｍ（ｘ，Ｙ）はＶｎ，ｍ（ｘ，Ｙ）の複素共役である。Ｚｅｒｎｉｋｅモーメントを算出する前に、画像における各点から画像中心までの最大距離が１になるように画像を正規化する必要がある。

Figure 2012043419
The model description unit 1107 calculates the Zernike moment A nm of this (n, m) rank with respect to one digital image f (x, y) by Expression (5). However, m is an integer other than zero, and n− | m | is an even number and | m | ≦ n. Here, m is a non-negative integer that satisfies two conditions. f (x, y) is a gray value of (x, y) pixels, f (x 0 , y 0 ) is the center of the image, and V n, m (x, Y) is a basis function defined in the unit circle. Show. Here, the group of the basis functions constitutes a complete orthogonal basis. V * n, m (x, Y) is a complex conjugate of Vn , m (x, Y). Before calculating the Zernike moment, it is necessary to normalize the image so that the maximum distance from each point in the image to the center of the image is 1.
Figure 2012043419

モデル記述部１１０７は、式（５）中の基底関数Ｖｎ，ｍ（ｘ，Ｙ）を式（６）により算出する。

Figure 2012043419
The model description unit 1107 calculates the basis function V n, m (x, Y) in Equation (5) using Equation (6).
Figure 2012043419

モデル記述部１１０７は、式（６）中のＺｅｒｎｉｋｅの半径方向多項式Ｒｎ，ｍ（ρ）を式（７）により算出する。ここで、！は階乗演算を示す。

Figure 2012043419
The model description unit 1107 calculates Zernike's radial polynomial R n, m (ρ) in Expression (6) according to Expression (7). here,! Indicates factorial calculation.
Figure 2012043419

モデル記述部１１０７は、式（５）に基づいて画像の各階数のＺｅｒｎｉｋｅモーメント、即ち、Ｍ＝｛Ａ００，Ａ１０，Ａ２０，Ａ２２，Ａ３１，Ａ３３，・・・｝を算出し、Ｚｅｒｎｉｋｅの各階数のモーメントのノルムを特徴ベクトルとする。ＯｒｄｅｒをＺｅｒｎｉｋｅの階数とすれば、特徴ベクトルの長さは式（８）となる。画像毎の特徴は一つのＤ次元の実数ベクトルで表される。

Figure 2012043419
The model description unit 1107 calculates a Zernike moment of each rank of the image, that is, M = {A 00 , A 10 , A 20 , A 22 , A 31 , A 33 ,. Then, let the norm of moments of each rank of Zernike be a feature vector. If Order is the rank of Zernike, the length of the feature vector is expressed by equation (8). The feature for each image is represented by one D-dimensional real vector.
Figure 2012043419

以上のように、画像毎の特徴は一つのＤ次元の実数ベクトルで表されるため、二つの画像を比較する場合に、二つの特徴ベクトルの間の距離、例えばユークリッド距離や絶対距離等で表現することができる。ベクトルｆ１、ベクトルｆ２を用いて２個の画像の特徴を表す場合に、そのユークリッド距離は式（９）、絶対距離は式（１０）となる。

Figure 2012043419
As described above, since the feature for each image is represented by one D-dimensional real vector, when two images are compared, they are expressed by the distance between the two feature vectors, for example, the Euclidean distance or the absolute distance. can do. When the features of two images are expressed using the vector f 1 and the vector f 2 , the Euclidean distance is expressed by Equation (9) and the absolute distance is expressed by Equation (10).
Figure 2012043419

ユークリッド距離及び絶対値距離の算出は周知のことである。ユークリッド距離及び絶対値距離を距離の測定値とする他、別の方法、例えば相関性等を採用しても良い。   The calculation of the Euclidean distance and the absolute value distance is well known. In addition to using the Euclidean distance and the absolute value distance as measured values of distance, another method such as correlation may be employed.

これにより、生成された各二次元画像のそれぞれに対しては、Ｚｅｒｎｉｋｅモーメントのノルムをその特徴とすることができる。このような特徴は以下の特性を有する。即ち、１）回転不変性。Ｚｅｒｎｉｋｅモーメントのノルムは回転不変性を有する。２）表現の有効性。直交基底が採用されるため、特徴に冗長情報が含まれない。３）ロバスト性。この特徴はノイズと形状の微かな変形に対して不敏感である。４）有効性及びマルチスケール表現の特徴。低階数のＺｅｒｎｉｋｅモーメントは形状情報の全体を表現するが、高階数のモーメントは詳細情報を表現する。その他の形式のモーメントに比べると、１個の画像を良好に記述するために低次元のＺｅｒｎｉｋｅモーメントの特徴を利用すれば良い。   Thereby, the norm of the Zernike moment can be characterized for each of the generated two-dimensional images. Such features have the following characteristics. 1) Rotational invariance. The norm of the Zernike moment has rotational invariance. 2) Effectiveness of expression. Since orthogonal bases are employed, redundant information is not included in the features. 3) Robustness. This feature is insensitive to noise and subtle deformation of shape. 4) Features of effectiveness and multi-scale representation. The low rank Zernike moment expresses the entire shape information, while the high rank moment expresses detailed information. Compared to other types of moments, low-dimensional Zernike moment features may be used to better describe one image.

したがって、モデル記述部１１０７は、１個の三次元モデルに基づいて生成された全ての二次元画像のＺｅｒｎｉｋｅモーメントの集合を三次元モデルの記述子とすることができる。   Therefore, the model description unit 1107 can use a set of Zernike moments of all two-dimensional images generated based on one three-dimensional model as a descriptor of the three-dimensional model.

ここまでの、モデル表面処理部１１０１、モデル正規化部１１０３、二次元画像生成部１１０５、及びモデル記述部１１０７の処理により、検索対象である三次元モデル１２０の記述子とモデルライブラリ１３０におけるモデルの記述子とがそれぞれ得られる。この記述子は検索部１１０９に転送される。検索部１１０９は、入力された検索対象である三次元モデル１２０の記述子に最もマッチした三次元モデルの記述子をモデルライブラリ１３０から検索する。   The processing of the model surface processing unit 1101, the model normalization unit 1103, the two-dimensional image generation unit 1105, and the model description unit 1107 up to this point causes the descriptor of the 3D model 120 to be searched and the model in the model library 130 to be searched. Each descriptor is obtained. This descriptor is transferred to the search unit 1109. The search unit 1109 searches the model library 130 for the descriptor of the 3D model that most closely matches the descriptor of the input 3D model 120 that is the search target.

二次元画像を利用して三次元モデルをマッチングするキーポイントは、二次元画像間の対応関係の特定にある。実施例１に係る検索部１１０９は、まず全ての可能な座標軸変換を考慮し、検索対象である三次元モデルの６個の画像の特徴を一連の特徴ベクトルに変換する。   The key point for matching a three-dimensional model using a two-dimensional image is specifying the correspondence between the two-dimensional images. The search unit 1109 according to the first embodiment first considers all possible coordinate axis conversions, and converts the features of the six images of the three-dimensional model to be searched into a series of feature vectors.

一つの六面体を例として全ての可能な座標変換を考慮する。六面立体は上、下、左、右、前、後の６個の面により構成される。入力された三次元モデルに対してモデル正規化部１１０３により正規化補正したため、ここでは任意角度の回転ではなく、座標軸変換のみを考慮する。検索部１１０９は、６個の画像については、全ての可能な座標軸変換関係を全面的に列挙すると、下の表１に示した合計２４種類の実際存在の順列を取得する。ここでは、依然として画像ペアの形式で画像を順列する。

Figure 2012043419
Consider all possible coordinate transformations using a single hexahedron as an example. The hexahedron is composed of six surfaces, upper, lower, left, right, front, and rear. Since the input 3D model is normalized and corrected by the model normalization unit 1103, only the coordinate axis conversion is considered here, not the arbitrary angle rotation. The search unit 1109 obtains a total of 24 types of actual permutations shown in Table 1 below when all possible coordinate axis conversion relationships are enumerated for the six images. Here, the images are still permuted in the form of image pairs.
Figure 2012043419

つまり、検索部１１０９は、表１に基づいて二次元画像生成部１１０５により生成された上、下、左、右、前、後の二次元画像の特徴に対して順列・組み合わせを算出して、三次元モデルのモデル記述子を２４個の特徴ベクトルに変換し表示する。このうち、各行が一つの特徴ベクトルを形成する。   That is, the search unit 1109 calculates permutations and combinations for the features of the upper, lower, left, right, front, and rear two-dimensional images generated by the two-dimensional image generation unit 1105 based on Table 1. The model descriptor of the three-dimensional model is converted into 24 feature vectors and displayed. Of these, each row forms one feature vector.

次に、検索部１１０９は、三次元モデルの記述子に基づいて、検索対象である三次元モデルと、モデルライブラリ１３０における全てのモデルとの距離を算出する。そして、検索部１１０９は、モデルライブラリ１３０におけるモデルに対して距離の小さい順にソートを行って、最終的なマッチングリストを取得する。   Next, the search unit 1109 calculates the distance between the 3D model to be searched and all models in the model library 130 based on the descriptor of the 3D model. Then, the search unit 1109 sorts the models in the model library 130 in ascending order of distance to obtain a final matching list.

具体的に、検索部１１０９は、検索対象である三次元モデル１２０の２４個の特徴ベクトルのそれぞれと、モデルライブラリ１３０における各三次元モデル毎の特徴ベクトルとの距離を順に算出して２４個の距離を取得し、最小の距離を二つのモデルの距離として選択する。検索対象である三次元モデルと、モデルライブラリ１３０における全てのモデルとを比較して、その間の距離を算出した後に、検索部１１０９は、モデルライブラリ１３０から三次元モデルにマッチした三次元モデルを検出する。   Specifically, the search unit 1109 sequentially calculates the distance between each of the 24 feature vectors of the 3D model 120 to be searched and the feature vector for each 3D model in the model library 130 to obtain 24 Get the distance and select the smallest distance as the distance between the two models. After comparing the 3D model to be searched with all models in the model library 130 and calculating the distance between them, the search unit 1109 detects a 3D model matching the 3D model from the model library 130. To do.

検索結果として、検索部１１０９は、距離算出結果をソートし、検索対象である三次元モデル１２０との距離の最も小さい三次元モデルを出力する。検索部１１０９は、複数の候補を出力し、ユーザによる判定と選択とを受付けても良い。   As a search result, the search unit 1109 sorts the distance calculation results and outputs the three-dimensional model having the smallest distance from the three-dimensional model 120 that is the search target. The search unit 1109 may output a plurality of candidates and accept the determination and selection by the user.

また、検索部１１０９は、モデルライブラリ１３０における三次元モデルを表１に基づいて２４個の特徴ベクトルで記述してモデルライブラリ１３０に記憶させても良い。この場合、三次元モデルを解析する場合に、検索部１１０９は、検索対象であるモデルを１個の特徴ベクトルで記述して、モデルライブラリ１３０における三次元モデルの各特徴ベクトルと順に比較し、距離を算出すれば良い。しかし、この場合に、モデルライブラリ１３０の特徴を記憶する領域を多く必要とする。   Further, the search unit 1109 may describe the three-dimensional model in the model library 130 with 24 feature vectors based on Table 1 and store them in the model library 130. In this case, when analyzing the three-dimensional model, the search unit 1109 describes the model to be searched with one feature vector, and sequentially compares each model with the feature vectors of the three-dimensional model in the model library 130, and the distance. May be calculated. However, in this case, a large area for storing the features of the model library 130 is required.

実施例１における三次元モデル検索システムにおいて、全ての２４種類の可能な順列・組み合わせは表１に全面的に列挙され、実際のモデル座標軸間の回転及び変換である。このため、特許文献１及びその他の従来技術において採用された技術案に比べると、実施例１に係る三次元モデル検索システムは、より合理的な三次元モデルの比較結果を取得できる。また、実施例１に係る三次元モデル検索システムは、演算時間を削減することができるので、検索効率を向上することができる。   In the three-dimensional model search system in the first embodiment, all 24 possible permutations / combinations are listed in Table 1 and are rotations and transformations between actual model coordinate axes. For this reason, compared with the technical proposal employ | adopted in patent document 1 and other prior art, the three-dimensional model search system which concerns on Example 1 can acquire the comparison result of a more rational three-dimensional model. Moreover, since the 3D model search system according to the first embodiment can reduce the calculation time, the search efficiency can be improved.

次に、図６を用いて実施例２に係る三次元モデル検索システムを説明する。図６は、実施例２に係る三次元モデル検索システムの構成を示すブロック図である。   Next, the 3D model search system according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a block diagram illustrating the configuration of the three-dimensional model search system according to the second embodiment.

実施例１に係る三次元モデルの検索システムは、利用者により検索要求、即ち検索対象である三次元モデルが入力されると、検索対象である三次元モデルと、モデルライブラリにおける三次元モデルとのそれぞれを処理して記述子をそれぞれ生成する。そして、実施例１に係る三次元モデルの検索システムは、記述子に基づいて検索を行う。しかしながら、このようにすると、モデルライブラリにおける三次元モデルに対する処理が毎回必要となるため、検索時の処理量が大きくなり、効率が低下する。したがって、実施例２では、予めモデルライブラリにおける三次元モデルを処理して、各モデルの記述子を生成し、生成された記述子を相応するモデルに関連付けてモデルライブラリに記憶する。そして、利用者により検索要求が入力された場合、入力された検索対象である三次元モデルのみに対して処理して記述子を生成し、検索対象である三次元モデルの記述子とモデルライブラリに記憶された記述子とを比較して三次元モデルの検索を行う。さらに、実施例２の構成は実施例１と同様である。以下に、実施例１と同じ部分に関する説明を省略し、実施例１との相違点のみを詳細に説明する。   In the three-dimensional model search system according to the first embodiment, when a search request, that is, a three-dimensional model that is a search target is input by a user, the three-dimensional model that is the search target Each is processed to generate a descriptor. Then, the three-dimensional model search system according to the first embodiment performs a search based on the descriptor. However, if it does in this way, since the process with respect to the three-dimensional model in a model library is needed each time, the processing amount at the time of a search will become large and efficiency will fall. Therefore, in the second embodiment, the 3D model in the model library is processed in advance to generate a descriptor for each model, and the generated descriptor is associated with the corresponding model and stored in the model library. When a search request is input by the user, only the input 3D model is processed and a descriptor is generated, and the 3D model descriptor and model library of the search target are generated. The 3D model is searched by comparing with the stored descriptor. Further, the configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment. In the following, description of the same parts as those in the first embodiment will be omitted, and only differences from the first embodiment will be described in detail.

図６に示すように、実施例２に係る三次元モデル検索システムは、三次元モデル検索装置６１０と、モデルライブラリ生成装置６２０と、モデルライブラリ６４０とを備える。   As illustrated in FIG. 6, the 3D model search system according to the second embodiment includes a 3D model search device 610, a model library generation device 620, and a model library 640.

実施例２において、利用者は入力装置を介して検索対象である三次元モデル６３０を三次元モデル検索装置６１０に入力する。三次元モデル検索装置６１０は、入力された検索対象である三次元モデルを処理して検索対象である三次元モデル６３０の記述子を生成する。そして、三次元モデル検索装置６１０は、生成した記述子に基づいて、モデルライブラリ６４０から、検索対象である三次元モデルの記述子にマッチしたモデル記述子を検出することにより、検索対象である三次元モデルにマッチした三次元モデルを検索する。そして、三次元モデル検索装置６１０は、出力装置を介して検索結果を出力する。   In the second embodiment, the user inputs the 3D model 630 to be searched to the 3D model search apparatus 610 via the input device. The three-dimensional model search device 610 processes the input three-dimensional model as a search target to generate a descriptor of the three-dimensional model 630 as a search target. Then, the three-dimensional model search device 610 detects, from the model library 640, a model descriptor that matches the descriptor of the three-dimensional model that is the search target, based on the generated descriptor, so that the tertiary that is the search target. Search for a 3D model that matches the original model. Then, the three-dimensional model search device 610 outputs the search result via the output device.

モデルライブラリ６４０は、モデルライブラリ生成装置６２０に接続される。モデルライブラリ生成装置６２０は、予め、又はモデルライブラリ６４０に新たな三次元モデルが追加されるたびに、モデルライブラリ６４０における三次元モデルを処理して相応するモデル記述子を生成する。そして、モデルライブラリ生成装置６２０は、生成したモデル記述子を三次元モデルに関連付けてモデルライブラリ６４０に記憶する。   The model library 640 is connected to the model library generation device 620. The model library generation device 620 processes the 3D model in the model library 640 and generates a corresponding model descriptor in advance or whenever a new 3D model is added to the model library 640. Then, the model library generating device 620 stores the generated model descriptor in the model library 640 in association with the three-dimensional model.

モデルライブラリ生成装置６２０は、モデル表面処理部６２０１と、モデル正規化部６２０３と、二次元画像生成部６２０５と、モデル記述部６２０７とを備える。モデル表面処理部６２０１は、実施例１におけるモデル表面処理部１１０１と同様であり、モデル正規化部６２０３は、実施例１におけるモデル正規化部１１０３と同様である。二次元画像生成部６２０５は、実施例１における二次元画像生成部１１０５と同様であり、モデル記述部６２０７は、実施例１におけるモデル記述部１１０７と同様である。具体的に、モデル表面処理部６２０１は、三次元モデルの表面をポリゴンメッシュの形式に変換し、ポリゴンメッシュの形式の三次元モデルをモデル正規化部６２０３に転送する。モデル正規化部６２０３は、モデルライブラリ６４０における三次元モデルに対して正規化の処理を行う。すなわち、モデル正規化部６２０３は、三次元モデルの主軸をシステム座標系の三つの座標軸に一致させ、三次元モデルの重心をシステム座標系の原点に一致させ、補正された三次元モデルを二次元画像生成部６２０５に転送する。次に、二次元画像生成部６２０５は、システム座標系の各座標軸の正方向と負方向とにおいて三次元モデルに対してポリゴンメッシュの投影を行って６個の二次元画像を生成し、生成された二次元画像をモデル記述部６２０７に転送する。モデル記述部６２０７は、二次元画像毎のＺｅｒｎｉｋｅモーメントを算出し、全ての二次元画像のＺｅｒｎｉｋｅモーメントの集合を当該三次元モデルの記述子とする。生成された記述子を相応する三次元モデルに関連付けてモデルライブラリ６４０に記憶する。   The model library generation device 620 includes a model surface processing unit 6201, a model normalization unit 6203, a two-dimensional image generation unit 6205, and a model description unit 6207. The model surface treatment unit 6201 is the same as the model surface treatment unit 1101 in the first embodiment, and the model normalization unit 6203 is the same as the model normalization unit 1103 in the first embodiment. The two-dimensional image generation unit 6205 is the same as the two-dimensional image generation unit 1105 in the first embodiment, and the model description unit 6207 is the same as the model description unit 1107 in the first embodiment. Specifically, the model surface processing unit 6201 converts the surface of the 3D model into a polygon mesh format, and transfers the 3D model in the polygon mesh format to the model normalization unit 6203. The model normalization unit 6203 performs normalization processing on the three-dimensional model in the model library 640. That is, the model normalization unit 6203 matches the three-dimensional model principal axis with the three coordinate axes of the system coordinate system, matches the center of gravity of the three-dimensional model with the origin of the system coordinate system, and converts the corrected three-dimensional model into the two-dimensional model. Transfer to the image generation unit 6205. Next, the two-dimensional image generation unit 6205 generates six two-dimensional images by projecting a polygon mesh to the three-dimensional model in the positive and negative directions of each coordinate axis of the system coordinate system. The two-dimensional image obtained is transferred to the model description unit 6207. The model description unit 6207 calculates a Zernike moment for each two-dimensional image, and sets a set of Zernike moments of all the two-dimensional images as a descriptor of the three-dimensional model. The generated descriptor is stored in the model library 640 in association with the corresponding three-dimensional model.

同様に、モデル表面処理部６２０１は、選択可能な手段であり、必要ではない場合に実施例２に係るモデルライブラリ生成装置６２０に含まれなくても良い。また、その他の方式を採用してモデルの正規化の処理を行う場合に、モデル正規化部６２０３において三次元モデルの正規化の処理をした後に、モデル表面処理部６２０１により三次元モデルに対してポリゴンメッシュ化処理を行っても良い。   Similarly, the model surface processing unit 6201 is a selectable means, and may not be included in the model library generation apparatus 620 according to the second embodiment when not necessary. In addition, when model normalization processing is performed using other methods, the model normalization unit 6203 performs normalization processing on the 3D model, and then the model surface processing unit 6201 applies the 3D model to the 3D model. Polygon mesh processing may be performed.

三次元モデル検索装置６１０は、モデル表面処理部６１０１と、モデル正規化部６１０３と、二次元画像生成部６１０５と、モデル記述部６１０７と、検索部６１０９とを備える。モデル表面処理部６１０１は、実施例１におけるモデル表面処理部１１０１と同様であり、モデル正規化部６１０３は、実施例１におけるモデル正規化部１１０３と同様である。二次元画像生成部６１０５は、実施例１における二次元画像生成部１１０５と同様であり、モデル記述部６１０７は、実施例１におけるモデル記述部１１０７と同様である。検索部６１０９は、実施例１における、検索部１１０９と同様である。   The three-dimensional model search apparatus 610 includes a model surface processing unit 6101, a model normalization unit 6103, a two-dimensional image generation unit 6105, a model description unit 6107, and a search unit 6109. The model surface processing unit 6101 is the same as the model surface processing unit 1101 in the first embodiment, and the model normalization unit 6103 is the same as the model normalization unit 1103 in the first embodiment. The two-dimensional image generation unit 6105 is the same as the two-dimensional image generation unit 1105 in the first embodiment, and the model description unit 6107 is the same as the model description unit 1107 in the first embodiment. The search unit 6109 is the same as the search unit 1109 in the first embodiment.

具体的に、利用者により入力装置を介して検索対象である三次元モデルが入力されると、モデル表面処理部６１０１は、三次元モデルの表面をポリゴンメッシュの形式に変換し、ポリゴンメッシュの形式の三次元モデルをモデル正規化部６１０３に転送する。モデル正規化部６１０３は、検索対象である三次元モデルに対して正規化の処理を行うことにより、三次元モデルの主軸をシステム座標系の三つの座標軸に一致させ、三次元モデルの重心をシステム座標系の原点に一致させる。そして、モデル正規化部６１０３は、正規化した三次元モデルを二次元画像生成部６１０５に転送する。次に、二次元画像生成部６１０５は、座標系の各座標軸の正方向と負方向とにおいて三次元モデルに対してポリゴンメッシュの投影を行って６個の二次元画像を生成し、生成した二次元画像をモデル記述部６１０７に転送する。モデル記述部６１０７は、二次元画像毎のＺｅｒｎｉｋｅモーメントを算出し、全ての二次元画像のＺｅｒｎｉｋｅモーメントの集合を三次元モデルの記述子とする。最後に、検索部６１０９は、表１に従って、上、下、左、右、前、後の二次元画像の特徴に対して順列・組み合わせを算出することにより、三次元モデルの記述子を２４個の特徴ベクトルに変換する。その後に、検索部６１０９は、検索対象である三次元モデルの前記２４個の特徴ベクトルのそれぞれと、モデルライブラリ６４０における各三次元モデル毎の特徴ベクトルとの距離を順に算出して２４個の距離を取得し、最小の距離を二つのモデルの距離として選択する。検索部１１０９は、検索対象である三次元モデルとモデルライブラリ６４０における全てのモデルとを比較して、その間の距離を算出した後に、モデルライブラリ６４０から三次元モデルにマッチした三次元モデルを検出して検索結果として出力装置を介して出力する。   Specifically, when a three-dimensional model to be searched is input by the user via the input device, the model surface processing unit 6101 converts the surface of the three-dimensional model into a polygon mesh format. Are transferred to the model normalization unit 6103. The model normalization unit 6103 performs normalization processing on the three-dimensional model to be searched, thereby matching the principal axis of the three-dimensional model with the three coordinate axes of the system coordinate system, and calculating the center of gravity of the three-dimensional model in the system Match the origin of the coordinate system. Then, the model normalization unit 6103 transfers the normalized three-dimensional model to the two-dimensional image generation unit 6105. Next, the two-dimensional image generation unit 6105 generates six two-dimensional images by projecting a polygon mesh to the three-dimensional model in the positive direction and the negative direction of each coordinate axis of the coordinate system, and generates the generated two-dimensional images. The dimensional image is transferred to the model description unit 6107. The model description unit 6107 calculates a Zernike moment for each two-dimensional image, and sets a set of Zernike moments of all the two-dimensional images as a descriptor of the three-dimensional model. Finally, the search unit 6109 calculates 24 permutations of 3D model descriptors by calculating permutations and combinations for the features of the top, bottom, left, right, front, and back 2D images according to Table 1. To the feature vector. Thereafter, the search unit 6109 sequentially calculates the distance between each of the 24 feature vectors of the 3D model to be searched and the feature vector for each 3D model in the model library 640 to obtain the 24 distances. And select the minimum distance as the distance between the two models. The search unit 1109 compares the 3D model to be searched with all models in the model library 640, calculates the distance between them, and then detects a 3D model that matches the 3D model from the model library 640. The search result is output through the output device.

同様に、モデル表面処理部６１０１は、選択可能な手段であっても良く、必要ではない場合に実施例２に係る三次元モデル検索装置６１０に含まれなくても良い。また、その他の方式を採用してモデルの正規化の処理を行う場合に、モデル正規化部６１０３において三次元モデルに対して正規化の処理を行った後に、モデル表面処理部６１０１により三次元モデルに対してポリゴンメッシュ化処理を行っても良い。   Similarly, the model surface processing unit 6101 may be a selectable means and may not be included in the 3D model search apparatus 610 according to the second embodiment when not necessary. When the model normalization process is performed using another method, the model normalization unit 6103 performs the normalization process on the three-dimensional model, and then the model surface processing unit 6101 performs the three-dimensional model. Polygon meshing processing may be performed on.

本発明の実施例２によれば、予めモデルライブラリ６４０における三次元モデルに対して各自の記述子を生成しておくため、検索を行うたびにモデルライブラリ６４０における三次元モデルに対して処理を行う必要がない。このため、検索対象である三次元モデルのみに対して処理を行えば良く、検索時の処理量を更に低減できるので、検索効率を向上できる。   According to the second embodiment of the present invention, each descriptor is generated in advance for the three-dimensional model in the model library 640, so that processing is performed on the three-dimensional model in the model library 640 each time a search is performed. There is no need. For this reason, it is sufficient to perform processing only on the three-dimensional model to be searched, and the processing amount at the time of searching can be further reduced, so that search efficiency can be improved.

また、実施例２の説明において、三次元モデルとモデル記述子とが関連付けられて同一のモデルライブラリ６４０に記憶される場合を例として説明したが、これに限定されるものではない。例えば三次元モデルとモデル記述子とを異なるモデルライブラリ６４０に記憶しても良い。この場合に、三次元モデル検索装置６１０は、モデル記述子が記憶されたモデルライブラリ６４０にアクセスし、検索対象である三次元モデル６３０にマッチしたモデル記述子を検索する。そして、検索されたモデル記述子を索引として、三次元モデルが記憶されたモデルライブラリ６４０から相応する三次元モデルを抽出して検索結果として出力する。   In the description of the second embodiment, the case where the three-dimensional model and the model descriptor are associated and stored in the same model library 640 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, the three-dimensional model and the model descriptor may be stored in different model libraries 640. In this case, the 3D model search apparatus 610 accesses the model library 640 in which the model descriptor is stored, and searches for a model descriptor that matches the 3D model 630 to be searched. Then, using the retrieved model descriptor as an index, the corresponding 3D model is extracted from the model library 640 in which the 3D model is stored, and is output as a search result.

以上のように、図１から図６を用いて本発明による各実施例における三次元モデル検索システム、三次元モデル検索装置、及びモデルライブラリ生成装置を説明した。以下に、図７から図９を用いて三次元モデル検索方法の処理手順及びモデルライブラリ生成方法の処理手順を説明する。   As described above, the three-dimensional model search system, the three-dimensional model search device, and the model library generation device in each embodiment according to the present invention have been described with reference to FIGS. Hereinafter, the processing procedure of the 3D model search method and the processing procedure of the model library generation method will be described with reference to FIGS.

図７は、三次元モデル検索方法の処理手順を示すフローチャートである。   FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure of the three-dimensional model search method.

図７に示したように、当該実施例による三次元モデルの検索方法は、モデル表面処理ステップＳ７０１と、モデル正規化ステップＳ７０３と、二次元画像生成ステップＳ７０５と、モデル記述ステップＳ７０７と、検索ステップＳ７０９とを含む。モデル表面処理ステップＳ７０１は、三次元モデルの表面をポリゴンメッシュの形式に変換する。モデル正規化ステップＳ７０３は、三次元モデルに対して回転及び/又は平行移動を行うことにより、三次元モデルの主軸方向を三次元空間の座標軸の方向に一致させ、三次元モデルの重心をシステム座標系の原点に一致させる。二次元画像生成ステップＳ７０５は、システム座標系の各座標軸の正方向と負方向とのそれぞれにおいて三次元モデルに対してポリゴンメッシュの投影を行って複数の二次元画像を生成する。モデル記述ステップＳ７０７は、二次元画像に基づいて三次元モデルのモデル記述子を生成する。検索ステップＳ７０９は、モデル記述子に基づいてモデルライブラリ６４０から三次元モデルにマッチした三次元モデルを検索する。   As shown in FIG. 7, the three-dimensional model search method according to this embodiment includes a model surface processing step S701, a model normalization step S703, a two-dimensional image generation step S705, a model description step S707, and a search step. S709. The model surface processing step S701 converts the surface of the three-dimensional model into a polygon mesh format. In the model normalization step S703, the main axis direction of the three-dimensional model is made to coincide with the direction of the coordinate axis of the three-dimensional space by rotating and / or translating the three-dimensional model, and the center of gravity of the three-dimensional model is set to the system coordinates. Match the origin of the system. In the two-dimensional image generation step S705, a plurality of two-dimensional images are generated by projecting a polygon mesh on the three-dimensional model in each of the positive and negative directions of each coordinate axis of the system coordinate system. In model description step S707, a model descriptor of a three-dimensional model is generated based on the two-dimensional image. A search step S709 searches for a 3D model matching the 3D model from the model library 640 based on the model descriptor.

図８は、二次元画像生成処理の処理手順を示すフローチャートである。本発明の具体的な一実施例によれば、図８に示したように、二次元画像生成ステップＳ７０５は、ポリゴン処理ステップＳ７０５１と、ポリゴン充填ステップＳ７０５３とを含む。ポリゴン処理ステップＳ７０５１は、投影平面を通り抜けるポリゴンを投影平面の正方向における正方向ポリゴンと投影平面の負方向における負方向ポリゴンとに区分する。ポリゴン充填ステップＳ７０５３は、各座標軸の正方向と負方向とにおけるポリゴンを相応の投影平面に投影したポリゴンを充填して二次元画像を生成する。   FIG. 8 is a flowchart showing the processing procedure of the two-dimensional image generation processing. According to a specific embodiment of the present invention, as shown in FIG. 8, the two-dimensional image generation step S705 includes a polygon processing step S7051 and a polygon filling step S7053. In the polygon processing step S7051, polygons passing through the projection plane are classified into positive polygons in the positive direction of the projection plane and negative polygons in the negative direction of the projection plane. In the polygon filling step S7053, a two-dimensional image is generated by filling polygons obtained by projecting the polygons in the positive and negative directions of each coordinate axis onto the corresponding projection plane.

当該実施例による三次元モデルの検索方法に含まれるモデル表面処理ステップＳ７０１は、図１を参照して説明した実施例１に係る三次元モデル検索装置１１０に含まれるモデル表面処理部１１０１における処理と同様である。また、モデル正規化ステップＳ７０３は、モデル正規化部１１０３における処理と同様であり、二次元画像生成ステップＳ７０５は、二次元画像生成部１１０５における処理と同様である。モデル記述ステップＳ７０７は、モデル記述部１１０７における処理と同様であり検索ステップＳ７０９は、検索部１１０９における処理と同様である。このことから、説明を簡潔にするために、これらステップの詳細な説明を省略する。   The model surface processing step S701 included in the 3D model search method according to the embodiment includes the process in the model surface processing unit 1101 included in the 3D model search apparatus 110 according to Embodiment 1 described with reference to FIG. It is the same. The model normalization step S703 is the same as the process in the model normalization unit 1103, and the two-dimensional image generation step S705 is the same as the process in the two-dimensional image generation unit 1105. The model description step S707 is the same as the process in the model description unit 1107, and the search step S709 is the same as the process in the search unit 1109. For this reason, a detailed description of these steps is omitted for the sake of brevity.

また、当該実施例による二次元画像生成ステップＳ７０５に含まれるポリゴン処理ステップＳ７０５１は、図４を参照して説明された実施例１に係る二次元画像生成部１１０５に含まれるポリゴン処理部１１０５１と同様である。また、ポリゴン充填ステップＳ７０５３は、ポリゴン充填部１１０５３における処理と同様である。このことから、説明を簡潔にするためにこれらステップの詳細な説明も省略する。   Further, the polygon processing step S7051 included in the two-dimensional image generation step S705 according to the present embodiment is the same as the polygon processing unit 11051 included in the two-dimensional image generation unit 1105 according to the first embodiment described with reference to FIG. It is. The polygon filling step S7053 is the same as the processing in the polygon filling unit 11053. Therefore, detailed description of these steps is also omitted for the sake of brevity.

ここで、モデル表面処理ステップＳ７０１は、選択可能なステップであり、必要ではない場合に当該実施例による三次元モデル検索方法に含まれなくても良い。また、その他の方式を採用してモデルの正規化の処理を行う場合に、モデル正規化ステップＳ７０３において三次元モデルに対して正規化の処理を行った後に、モデル表面処理ステップＳ７０１により三次元モデルに対してポリゴンメッシュ化処理を行っても良い。   Here, the model surface processing step S701 is a selectable step, and may not be included in the three-dimensional model search method according to the embodiment when it is not necessary. In addition, when the model normalization process is performed using another method, after the normalization process is performed on the three-dimensional model in the model normalization step S703, the three-dimensional model is performed in the model surface processing step S701. Polygon meshing processing may be performed on.

上述したように図１と図６を参照して本発明による実施例１と実施例２とに係る三次元モデル検索システムに対する説明を行った。これと同様に、実施例１の処理方式と類似した方式に従って、検索対象である三次元モデルとモデルライブラリ６４０における三次元モデルとに対して、以下の処理を実行する。すなわち、モデル表面処理ステップＳ７０１、モデル正規化ステップＳ７０３、二次元画像生成ステップＳ７０５、及びモデル記述ステップＳ７０７等の各ステップの処理を同時に行う。そして、最後に検索ステップＳ７０９において、モデルライブラリ６４０から検索対象である三次元モデルにマッチした三次元モデルを検出して検索結果として出力する。   As described above, the 3D model search system according to the first and second embodiments of the present invention has been described with reference to FIGS. 1 and 6. Similarly, the following processing is performed on the 3D model to be searched and the 3D model in the model library 640 according to a method similar to the processing method of the first embodiment. That is, the processing of each step such as model surface processing step S701, model normalization step S703, two-dimensional image generation step S705, and model description step S707 is performed simultaneously. Finally, in the search step S709, a 3D model matching the 3D model to be searched is detected from the model library 640 and output as a search result.

実施例２の処理方式と類似した方式に従って、解析を行う前に、モデルライブラリ６４０における三次元モデルに対して、予め以下の処理を実行する。すなわち、モデル表面処理ステップＳ７０１、モデル正規化ステップＳ７０３、二次元画像生成ステップＳ７０５、及びモデル記述ステップＳ７０７等の各ステップの処理を行っておくことにより、モデルライブラリ６４０における三次元モデルの記述子を生成する。三次元モデルの解析を実際に行う場合に、解析しようとする三次元モデルのみに対して同様にＳ７０１からＳ７０７の処理を行えば良い。その後に、検索ステップＳ７０９において、モデルライブラリ６４０から、検索対象である三次元モデルにマッチした三次元モデルを検索して検索結果として出力する。この処理方法によれば、更に検索速度を速くし、検索効率を向上することができる。   According to a method similar to the processing method of the second embodiment, the following processing is executed in advance on the three-dimensional model in the model library 640 before performing analysis. That is, by performing the processing of each step such as model surface processing step S701, model normalization step S703, two-dimensional image generation step S705, and model description step S707, the descriptor of the three-dimensional model in the model library 640 is obtained. Generate. When the analysis of the three-dimensional model is actually performed, the processes from S701 to S707 may be performed on only the three-dimensional model to be analyzed. Thereafter, in search step S709, a 3D model matching the 3D model to be searched is searched from the model library 640 and output as a search result. According to this processing method, the search speed can be further increased and the search efficiency can be improved.

図９は、モデルライブラリ生成方法の処理手順を示すフローチャートである。図９に示したように、当該実施例によるモデルライブラリ生成方法は、モデル表面処理ステップＳ９０１と、モデル正規化ステップＳ９０３と、二次元画像生成ステップＳ９０５と、モデル記述ステップＳ９０７とを含む。モデル表面処理ステップＳ９０１は、三次元モデルの表面をポリゴンメッシュの形式に変換する。モデル正規化ステップＳ９０３は、三次元モデルに対して回転及び/又は平行移動を行うことにより、三次元モデルの主軸方向を三次元空間の座標軸の方向に一致させ、三次元モデルの重心をシステム座標系の原点に一致させる。二次元画像生成ステップＳ９０５は、システム座標系の各座標軸の正方向と負方向とのそれぞれにおいて三次元モデルに対してポリゴンメッシュの投影を行って複数の二次元画像を生成する。モデル記述ステップＳ９０７は、二次元画像に基づいて三次元モデルのモデル記述子を生成し、生成されたモデル記述子を対応する三次元モデルに関連付けてモデルライブラリ６４０に記憶する。   FIG. 9 is a flowchart showing the processing procedure of the model library generation method. As shown in FIG. 9, the model library generation method according to this embodiment includes a model surface processing step S901, a model normalization step S903, a two-dimensional image generation step S905, and a model description step S907. In model surface processing step S901, the surface of the three-dimensional model is converted into a polygon mesh format. In the model normalization step S903, the principal axis direction of the three-dimensional model is made to coincide with the coordinate axis direction of the three-dimensional space by rotating and / or translating the three-dimensional model, and the center of gravity of the three-dimensional model is set to the system coordinates. Match the origin of the system. In the two-dimensional image generation step S905, a polygon mesh is projected on the three-dimensional model in each of the positive and negative directions of each coordinate axis of the system coordinate system to generate a plurality of two-dimensional images. In the model description step S907, a model descriptor of the three-dimensional model is generated based on the two-dimensional image, and the generated model descriptor is associated with the corresponding three-dimensional model and stored in the model library 640.

当該実施例によるモデルライブラリ生成方法に含まれるモデル表面処理ステップＳ９０１は、図６を参照して説明した実施例２のモデルライブラリ生成装置６２０に含まれるモデル表面処理部６２０１における処理と同様である。モデル正規化ステップＳ９０３は、モデル正規化部６２０３における処理と同様であり、二次元画像生成ステップＳ９０５は、二次元画像生成部６２０５における処理と同様である。モデル記述ステップＳ９０７は、モデル記述部６２０７における処理と同様である。このことから、説明を簡潔にするためにこれらステップの詳細な説明を省略する。   The model surface processing step S901 included in the model library generation method according to this embodiment is the same as the processing in the model surface processing unit 6201 included in the model library generation apparatus 620 according to the second embodiment described with reference to FIG. The model normalization step S903 is the same as the process in the model normalization unit 6203, and the two-dimensional image generation step S905 is the same as the process in the two-dimensional image generation unit 6205. The model description step S907 is the same as the process in the model description unit 6207. For this reason, detailed description of these steps is omitted for the sake of brevity.

同様に、モデル表面処理ステップＳ９０１も選択可能なステップであり、必要ではない場合に当該実施例による三次元モデルの検索方法に含まれなくても良い。また、その他の方式を採用してモデルの正規化の処理を行う場合に、モデル正規化ステップＳ９０３において三次元モデルに対して正規化の処理を行った後に、モデル表面処理ステップＳ９０１により三次元モデルに対してポリゴンメッシュ化処理を行っても良い。   Similarly, the model surface processing step S901 is also a selectable step, and may not be included in the three-dimensional model search method according to the embodiment when it is not necessary. When the model normalization process is performed using another method, after the normalization process is performed on the three-dimensional model in the model normalization step S903, the three-dimensional model is performed in the model surface processing step S901. Polygon meshing processing may be performed on.

また、上記の装置における各装置、構成部は、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア或いはそれらの組み合わせによって実現することができる。実現に使用可能な具体的な手法又は方式は当業者に周知の技術であるので、ここでは説明を省略する。ソフトウェア又はファームウェアにより実現する場合には、記憶媒体又はネットワークから専用のハードウェア構成を持つコンピュータに対してこのソフトウェアを構成するプログラムをインストールする。そして、このコンピュータは、各種プログラムがインストールされると、各種機能等を実行する。例えば、図１０を用いて、プログラムを実行するコンピュータの一例を説明する。図１０は、三次元モデル検索プログラム及びモデルライブラリ生成プログラムを実行するコンピュータの構成を示す図である。   In addition, each device and component in the above-described device can be realized by software, firmware, hardware, or a combination thereof. Since a specific technique or method that can be used for the implementation is a technique well known to those skilled in the art, a description thereof is omitted here. When realized by software or firmware, a program constituting the software is installed on a computer having a dedicated hardware configuration from a storage medium or a network. The computer executes various functions when various programs are installed. For example, an example of a computer that executes a program will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a computer that executes a three-dimensional model search program and a model library generation program.

図１０に示すコンピュータ１０００において、中央処理装置（CPU）１００１は、読取専用メモリ（ROM）１００２に記憶されるプログラム又はメモリ部１００８からランダムアクセスメモリ（RAM）１００３に展開されたプログラムに従って、各種の処理を実行する。ＲＡＭ１００３には、必要に応じてＣＰＵ１００１が各種の処理を実行する場合等に必要なデータが記憶されている。ＣＰＵ１００１、ＲＯＭ１００２及びＲＡＭ１００３はバス１００４を介して互いに接続されている。入力／出力インターフェース１００５もバス１００４に接続されている。   In the computer 1000 shown in FIG. 10, the central processing unit (CPU) 1001 performs various processes according to a program stored in a read-only memory (ROM) 1002 or a program expanded from a memory unit 1008 to a random access memory (RAM) 1003. Execute the process. The RAM 1003 stores data necessary when the CPU 1001 executes various processes as necessary. The CPU 1001, ROM 1002, and RAM 1003 are connected to each other via a bus 1004. An input / output interface 1005 is also connected to the bus 1004.

入力部１００６と、出力部１００７と、メモリ部１００８と、通信部１００９とは、入力／出力インターフェース１００５に接続されている。例えば、入力部１００６は、キーボード、マウス等を含む。例えば、出力部１００７は、ディスプレイ、例えばブラウン管（CRT）、液晶ディスプレイ（LCD）等とスピーカ等を含む。メモリ部１００８は、ハードディスク等を含む。通信部１００９は、ネットワークインターフェースカード、例えばLANカード、モデム等を含む。通信部１００９は、ネットワーク、例えばインターネットを経由して通信処理を実行する。入力／出力インターフェース１００５には、必要に応じて、ドライブ１０１０が接続されてもよい。ドライブ１０１０には、必要に応じて、取り外し可能な媒体１０１１が取り付けられてもよい。そして、取り外し可能な媒体１０１１の中から読み出されたコンピュータプログラムが必要に応じてメモリ部１００８にインストールされる。なお、取り外し可能な媒体１０１１は、例えば磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等である。   The input unit 1006, the output unit 1007, the memory unit 1008, and the communication unit 1009 are connected to the input / output interface 1005. For example, the input unit 1006 includes a keyboard, a mouse, and the like. For example, the output unit 1007 includes a display such as a cathode ray tube (CRT), a liquid crystal display (LCD), and a speaker. The memory unit 1008 includes a hard disk and the like. The communication unit 1009 includes a network interface card such as a LAN card and a modem. The communication unit 1009 executes communication processing via a network, for example, the Internet. A drive 1010 may be connected to the input / output interface 1005 as necessary. A removable medium 1011 may be attached to the drive 1010 as necessary. Then, the computer program read from the removable medium 1011 is installed in the memory unit 1008 as necessary. The removable medium 1011 is, for example, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a semiconductor memory, or the like.

ソフトウェアで一連の処理を実現する場合、例えばインターネットなどのネットワーク、又は例えば取り外し可能な媒体１０１１などの記憶媒体からソフトウェアを構成するプログラムをインストールする。   When a series of processing is realized by software, a program constituting the software is installed from a network such as the Internet or a storage medium such as a removable medium 1011.

このような記憶媒体は、図１０に示すような、その中にプログラムが記憶されているものであって、デバイスから離れて配送されることでユーザにプログラムを提供する取り外し可能な媒体１０１１には限定されるものではない。取り外し可能な媒体１０１１の例として、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク含む）、光ディスク（コンパクトディスクリードオンリーメモリ（CD−ROM）やディジタルヴァーサタイルディスク（DVD）を含む）、光磁気ディスク（ミニディスク（登録商標）含む）及び半導体メモリを含む。または、記憶媒体はＲＯＭ１００２、メモリ部１００８に含まれるハードディスクなどであっても良い。その中にプログラムが記憶されており、且つこれらを含むデバイスと一緒にユーザに配送される。   Such a storage medium has a program stored therein as shown in FIG. 10, and is a removable medium 1011 that provides a program to the user by being delivered away from the device. It is not limited. Examples of the removable medium 1011 include a magnetic disk (including a floppy (registered trademark) disk), an optical disk (including a compact disk read-only memory (CD-ROM) and a digital versatile disk (DVD)), a magneto-optical disk (mini-disk). Disc (registered trademark)) and semiconductor memory. Alternatively, the storage medium may be a ROM 1002, a hard disk included in the memory unit 1008, or the like. Programs are stored in it and delivered to the user together with the devices containing them.

本発明は更に、機器で読取可能な命令コードが記憶されたプログラム製品を提供する。命令コードが機器で読取られて実行されると、本発明による実施例の方法を実行することができる。   The present invention further provides a program product in which an instruction code readable by a device is stored. When the instruction code is read and executed by the device, the method of the embodiment according to the present invention can be executed.

また、機器で読取り可能な命令コードが記憶されたプログラム製品を搭載する記憶媒体も本発明の開示の範囲に含まれる。この記憶媒体は、フロッピーディスク、光ディスク、光磁気ディスク、メモリカード、メモリスティック等を含むが、これらに限定されるものではない。   Further, a storage medium on which a program product in which an instruction code readable by a device is stored is also included in the scope of the disclosure of the present invention. The storage medium includes, but is not limited to, a floppy disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a memory card, a memory stick, and the like.

以上の本発明の具体的な実施例の説明においては、一種の実施形態について説明した特徴は、同一或は類似の形態で一つ又は複数の他の実施形態で使用されたり、他の実施形態における特徴と組み合わせたり、置き換えたりすることができる。   In the above description of specific embodiments of the present invention, the features described for one embodiment may be used in one or more other embodiments in the same or similar form, or in other embodiments. Can be combined or replaced with features in

また、専門用語“含む／有する”が本文で使用される場合には、特徴、要素、ステップ又はコンポーネントの存在を意味するが、一つ又は複数の他の特徴、要素、ステップ又はコンポーネントの存在又は付加を排除するものではない。   Also, when the term “including / having” is used in the text, it means the presence of a feature, element, step or component, but the presence or absence of one or more other features, elements, steps or components. It does not exclude the addition.

また、本発明の方法における各ステップは、明細書において説明した時間順に実行することには限定されず、その他の時間順序に従って、並行に或は独立に実行されてもよい。従って、本明細書で説明した方法の実行順序は本発明の技術的範囲を限定するものではない。   Further, the steps in the method of the present invention are not limited to being executed in the time order described in the specification, and may be executed in parallel or independently according to other time orders. Therefore, the execution order of the method described in this specification does not limit the technical scope of the present invention.

上記に本発明の具体的実施例を説明することにより本発明を開示したが、前記の全ての実施例と例示はいずれも例示的なものであり、限定的なものではない。当業者は添付の特許請求の範囲の技術的思想に基づいて、本発明に対する各種の変更、改良或は均等物を設計することができる。これらの変更、改良或は均等物については本発明の保護範囲内に含まれるものである。   Although the present invention has been disclosed above by describing specific embodiments of the present invention, all of the above-described embodiments and examples are illustrative and not limiting. Those skilled in the art can design various modifications, improvements, or equivalents to the present invention based on the technical idea of the appended claims. These changes, improvements, or equivalents are included in the protection scope of the present invention.

以上の各実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。   The following supplementary notes are further disclosed with respect to the embodiments including the above examples.

（付記１）検索対象である三次元モデルに対して回転及び/又は平行移動を行うことにより、前記三次元モデルの主軸方向を三次元空間のシステム座標系の座標軸の方向に一致させ、前記三次元モデルの重心を前記システム座標系の原点に一致させるモデル正規化部と、
前記システム座標系の各座標軸の正方向と負方向とのそれぞれにおいて、前記三次元モデルに対してポリゴンメッシュの投影を行って複数の二次元画像を生成する二次元画像生成部と、
前記二次元画像に基づいて前記三次元モデルのモデル記述子を生成するモデル記述部と、
前記モデル記述子に基づいて、複数の三次元モデルを記憶するモデルライブラリから前記三次元モデルにマッチした三次元モデルを検索する検索部と、
を備える三次元モデル検索装置。 (Supplementary note 1) By rotating and / or translating the three-dimensional model to be searched, the principal axis direction of the three-dimensional model is matched with the direction of the coordinate axis of the system coordinate system in the three-dimensional space, and the third order A model normalization unit for matching the center of gravity of the original model with the origin of the system coordinate system;
A two-dimensional image generation unit that generates a plurality of two-dimensional images by projecting a polygon mesh to the three-dimensional model in each of the positive direction and the negative direction of each coordinate axis of the system coordinate system;
A model description unit that generates a model descriptor of the three-dimensional model based on the two-dimensional image;
Based on the model descriptor, a search unit that searches for a 3D model that matches the 3D model from a model library that stores a plurality of 3D models;
A three-dimensional model search device comprising:

（付記２）前記三次元モデルの表面をポリゴンメッシュの形式に変換するモデル表面処理部を更に備える、付記１に記載の三次元モデル検索装置。 (Supplementary note 2) The three-dimensional model search device according to supplementary note 1, further comprising a model surface processing unit that converts the surface of the three-dimensional model into a polygon mesh format.

（付記３）前記二次元画像生成部は、
投影平面と交差するポリゴンを投影平面の正方向における正方向ポリゴンと投影平面の負方向における負方向ポリゴンとに区分するポリゴン処理部と、
前記システム座標系の各座標軸の正方向におけるポリゴンと負方向とにおけるポリゴンとを相応する投影平面に投影したポリゴンのそれぞれに対して充填を行って前記二次元画像を生成するポリゴン充填部と、
を備える、付記２に記載の三次元モデル検索装置。 (Supplementary Note 3) The two-dimensional image generation unit
A polygon processing unit that divides polygons intersecting the projection plane into positive polygons in the positive direction of the projection plane and negative polygons in the negative direction of the projection plane;
A polygon filling unit that fills each polygon obtained by projecting the polygon in the positive direction and the polygon in the negative direction of each coordinate axis of the system coordinate system onto a corresponding projection plane to generate the two-dimensional image;
The three-dimensional model search device according to Supplementary Note 2, comprising:

（付記４）前記ポリゴン充填部は、前記システム座標系の各座標軸の正方向におけるポリゴンと負方向におけるポリゴンとに対して、各ポリゴン毎の各頂点の投影平面への垂線の足を算出し、垂線の足により構成されるポリゴン領域を充填する、付記３に記載の三次元モデル検索装置。 (Appendix 4) The polygon filling unit calculates a foot of a perpendicular to the projection plane of each vertex for each polygon with respect to the polygon in the positive direction and the polygon in the negative direction of each coordinate axis of the system coordinate system, 4. The three-dimensional model search device according to appendix 3, which fills a polygon area composed of perpendicular legs.

（付記５）前記ポリゴンは三角形又は四角形である、付記４に記載の三次元モデル検索装置。 (Supplementary note 5) The three-dimensional model search device according to supplementary note 4, wherein the polygon is a triangle or a quadrangle.

（付記６）前記二次元画像はグレー画像又は二値画像である、付記５に記載の三次元モデル検索装置。 (Supplementary note 6) The three-dimensional model search device according to supplementary note 5, wherein the two-dimensional image is a gray image or a binary image.

（付記７）前記検索部は、一行が一つの特徴ベクトルを形成する下記の表に基づいて、前記モデル記述部により生成された上、下、左、右、前、後の二次元画像の特徴に対して、順列及び組合せを算出し、前記三次元モデルのモデル記述子を２４個の特徴ベクトルに変換する、付記１〜６の何れかに記載の三次元モデル検索装置。

Figure 2012043419
(Additional remark 7) The said search part is based on the following table | surface where one line forms one feature vector, The feature of the two-dimensional image of the upper, lower, left, right, front, and back produced | generated by the said model description part The three-dimensional model search device according to any one of supplementary notes 1 to 6, wherein a permutation and a combination are calculated and the model descriptor of the three-dimensional model is converted into 24 feature vectors.
Figure 2012043419

（付記８）前記検索部は、前記三次元モデルの２４個の特徴ベクトルと前記モデルライブラリにおける三次元モデルの相応する特徴ベクトルとの距離を算出することにより、前記モデルライブラリから前記三次元モデルにマッチした三次元モデルを検索する、付記７に記載の三次元モデル検索装置。 (Additional remark 8) The said search part calculates the distance of 24 feature vectors of the said three-dimensional model, and the corresponding feature vector of the three-dimensional model in the said model library, from the said model library to the said three-dimensional model The 3D model search device according to appendix 7, which searches for a matched 3D model.

（付記９）三次元モデル検索装置が、
検索対象である三次元モデルに対して回転及び/又は平行移動を行うことにより、前記三次元モデルの主軸方向を三次元空間のシステム座標系の座標軸の方向に一致させ、前記三次元モデルの重心を前記システム座標系の原点に一致させ、
前記システム座標系の各座標軸の正方向と負方向とのそれぞれにおいて、前記三次元モデルに対してポリゴンメッシュの投影を行って複数の二次元画像を生成し、
前記二次元画像に基づいて前記三次元モデルのモデル記述子を生成し、
前記モデル記述子に基づいて、複数の三次元モデルを記憶するモデルライブラリから前記三次元モデルにマッチした三次元モデルを検索すること、
を含む三次元モデル検索方法。 (Supplementary note 9) The three-dimensional model search device
By rotating and / or translating the three-dimensional model to be searched, the principal axis direction of the three-dimensional model is matched with the direction of the coordinate axis of the system coordinate system in the three-dimensional space, and the center of gravity of the three-dimensional model is obtained. Match the origin of the system coordinate system,
In each of the positive and negative directions of each coordinate axis of the system coordinate system, a plurality of two-dimensional images are generated by projecting a polygon mesh to the three-dimensional model,
Generating a model descriptor of the three-dimensional model based on the two-dimensional image;
Retrieving a 3D model matching the 3D model from a model library storing a plurality of 3D models based on the model descriptor;
3D model search method including

（付記１０）前記三次元モデル検索装置が、
前記三次元モデルの表面をポリゴンメッシュの形式に変換することを更に含む付記９に記載の三次元モデル検索方法。 (Supplementary Note 10) The three-dimensional model search device includes:
The three-dimensional model search method according to appendix 9, further comprising converting the surface of the three-dimensional model into a polygon mesh format.

（付記１１）前記複数の二次元画像を生成するステップは、
投影平面と交差するポリゴンを投影平面の正方向における正方向ポリゴンと投影平面の負方向における負方向ポリゴンとに区分し、
前記システム座標系の各座標軸の正方向におけるポリゴンと負方向とにおけるポリゴンとを相応する投影平面に投影したポリゴンのそれぞれに対して充填を行って前記二次元画像を生成すること、
を含む、付記１０に記載の三次元モデル検索方法。 (Supplementary Note 11) The step of generating the plurality of two-dimensional images includes:
Dividing polygons that intersect the projection plane into positive polygons in the positive direction of the projection plane and negative polygons in the negative direction of the projection plane,
Filling the respective polygons obtained by projecting the polygons in the positive direction and the polygons in the negative direction of the coordinate axes of the system coordinate system onto the corresponding projection planes to generate the two-dimensional image;
The three-dimensional model search method according to appendix 10, including:

（付記１２）前記二次元画像を生成する処理は、
前記システム座標系の各座標軸の正方向におけるポリゴンと負方向におけるポリゴンとに対して、各ポリゴン毎の各頂点の投影平面への垂線の足を算出し、垂線の足により構成されるポリゴン領域を充填する、付記１１に記載の三次元モデル検索方法。 (Supplementary note 12) The process of generating the two-dimensional image includes
For the polygon in the positive direction and the polygon in the negative direction of each coordinate axis of the system coordinate system, a perpendicular foot to the projection plane of each vertex for each polygon is calculated, and a polygon area constituted by the perpendicular foot is calculated. The three-dimensional model search method according to attachment 11, wherein filling is performed.

（付記１３）前記ポリゴンは三角形又は四角形である、付記１２に記載の三次元モデル検索方法。 (Supplementary note 13) The three-dimensional model search method according to supplementary note 12, wherein the polygon is a triangle or a quadrangle.

（付記１４）前記二次元画像はグレー画像又は二値画像である、付記１３に記載の三次元モデル検索方法。 (Supplementary note 14) The three-dimensional model search method according to supplementary note 13, wherein the two-dimensional image is a gray image or a binary image.

（付記１５）前記検索する処理は、
一行が一つの特徴ベクトルを形成する下記の表に基づいて、前記モデル記述部により生成された上、下、左、右、前、後の二次元画像の特徴に対して、順列及び組合せを算出し、前記三次元モデルのモデル記述子を２４個の特徴ベクトルに変換する、付記９〜１４の何れかに記載の三次元モデル検索方法。

Figure 2012043419
(Supplementary Note 15) The search process is as follows.
Based on the following table in which one row forms one feature vector, permutations and combinations are calculated for the features of the upper, lower, left, right, front, and rear two-dimensional images generated by the model description unit. Then, the three-dimensional model search method according to any one of appendices 9 to 14, wherein the model descriptor of the three-dimensional model is converted into 24 feature vectors.
Figure 2012043419

（付記１６）前記検索する処理は、
前記三次元モデルの２４個の特徴ベクトルと前記モデルライブラリにおける三次元モデルの相応する特徴ベクトルとの距離を算出することにより、前記モデルライブラリから前記三次元モデルにマッチした三次元モデルを検索する、付記１５に記載の三次元モデル検索方法。 (Supplementary Note 16) The search process is as follows.
Searching for a 3D model matching the 3D model from the model library by calculating a distance between 24 feature vectors of the 3D model and corresponding feature vectors of the 3D model in the model library; The three-dimensional model search method according to appendix 15.

（付記１７）検索対象である三次元モデルに対して回転及び/又は平行移動を行うことにより、前記三次元モデルの主軸方向を三次元空間のシステム座標系の座標軸の方向に一致させ、前記三次元モデルの重心を前記システム座標系の原点に一致させるモデル正規化部と、
前記システム座標系の各座標軸の正方向と負方向とのそれぞれにおいて、前記三次元モデルに対してポリゴンメッシュの投影を行って複数の二次元画像を生成する二次元画像生成部と、
前記二次元画像に基づいて前記三次元モデルのモデル記述子を生成するモデル記述部と、
を備えるモデルライブラリ生成装置。 (Supplementary Note 17) By rotating and / or translating the three-dimensional model to be searched, the principal axis direction of the three-dimensional model is matched with the direction of the coordinate axis of the system coordinate system in the three-dimensional space, and the third order A model normalization unit for matching the center of gravity of the original model with the origin of the system coordinate system;
A two-dimensional image generation unit that generates a plurality of two-dimensional images by projecting a polygon mesh to the three-dimensional model in each of the positive direction and the negative direction of each coordinate axis of the system coordinate system;
A model description unit that generates a model descriptor of the three-dimensional model based on the two-dimensional image;
A model library generation device comprising:

（付記１８）前記三次元モデルの表面をポリゴンメッシュの形式に変換するモデル表面処理部を更に備える、付記１７に記載のモデルライブラリ生成装置。 (Supplementary note 18) The model library generation device according to supplementary note 17, further comprising a model surface processing unit that converts the surface of the three-dimensional model into a polygon mesh format.

（付記１９）モデルライブラリ生成装置が、
検索対象である三次元モデルに対して回転及び/又は平行移動を行うことにより、前記三次元モデルの主軸方向を三次元空間のシステム座標系の座標軸の方向に一致させ、前記三次元モデルの重心を前記システム座標系の原点に一致させ、
前記システム座標系の各座標軸の正方向と負方向とのそれぞれにおいて、前記三次元モデルに対してポリゴンメッシュの投影を行って複数の二次元画像を生成し、
前記二次元画像に基づいて前記三次元モデルのモデル記述子を生成すること、
を含むモデルライブラリ生成方法。 (Supplementary note 19) The model library generating device is
By rotating and / or translating the three-dimensional model to be searched, the principal axis direction of the three-dimensional model is matched with the direction of the coordinate axis of the system coordinate system in the three-dimensional space, and the center of gravity of the three-dimensional model is obtained. Match the origin of the system coordinate system,
In each of the positive and negative directions of each coordinate axis of the system coordinate system, a plurality of two-dimensional images are generated by projecting a polygon mesh to the three-dimensional model,
Generating a model descriptor of the three-dimensional model based on the two-dimensional image;
Model library generation method including

（付記２０）前記モデルライブラリ生成装置が、
前記三次元モデルの表面をポリゴンメッシュの形式に変換することを更に含む、付記１９に記載のモデルライブラリ生成方法。 (Supplementary note 20) The model library generation device includes:
20. The model library generation method according to appendix 19, further comprising converting the surface of the three-dimensional model into a polygon mesh format.

１１０、６１０ 三次元モデル検索装置
１１０１、６１０１、６２０１ モデル表面処理部
１１０３、６１０３、６２０３ モデル正規化部
１１０５、６１０５、６２０５ 二次元画像生成部
１１０５１ ポリゴン処理部
１１０５３ ポリゴン充填部
１１０７、６１０７、６２０７ モデル記述部
１１０９、６１０９ 検索部
６２０ モデルライブラリ生成装置
１０００ コンピュータ
１００１ ＣＰＵ
１００２ ＲＯＭ
１００３ ＲＡＭ
１００４ バス
１００５ 入力／出力インターフェース
１００６ 入力部
１００７ 出力部
１００８ メモリ部
１００９ 通信部
１０１０ ドライブ
１０１１ 取外し可能な媒体 110, 610 3D model retrieval apparatus 1101, 6101, 6201 Model surface processing unit 1103, 6103, 6203 Model normalization unit 1105, 6105, 6205 Two-dimensional image generation unit 11051 Polygon processing unit 11053 Polygon filling unit 1107, 6107, 6207 Model Description unit 1109, 6109 Search unit 620 Model library generation device 1000 Computer 1001 CPU
1002 ROM
1003 RAM
1004 Bus 1005 Input / Output Interface 1006 Input Unit 1007 Output Unit 1008 Memory Unit 1009 Communication Unit 1010 Drive 1011 Removable Medium

Claims (9)

検索対象である三次元モデルに対して回転及び/又は平行移動を行うことにより、前記三次元モデルの主軸方向を三次元空間のシステム座標系の座標軸の方向に一致させ、前記三次元モデルの重心を前記システム座標系の原点に一致させるモデル正規化部と、
前記システム座標系の各座標軸の正方向と負方向とのそれぞれにおいて、前記三次元モデルに対してポリゴンメッシュの投影を行って複数の二次元画像を生成する二次元画像生成部と、
前記二次元画像に基づいて前記三次元モデルのモデル記述子を生成するモデル記述部と、
前記モデル記述子に基づいて、複数の三次元モデルを記憶するモデルライブラリから前記三次元モデルにマッチした三次元モデルを検索する検索部と、
を備える三次元モデル検索装置。 By rotating and / or translating the three-dimensional model to be searched, the principal axis direction of the three-dimensional model is matched with the direction of the coordinate axis of the system coordinate system in the three-dimensional space, and the center of gravity of the three-dimensional model is obtained. A model normalization unit that matches the origin of the system coordinate system,
A two-dimensional image generation unit that generates a plurality of two-dimensional images by projecting a polygon mesh to the three-dimensional model in each of the positive direction and the negative direction of each coordinate axis of the system coordinate system;
A model description unit that generates a model descriptor of the three-dimensional model based on the two-dimensional image;
Based on the model descriptor, a search unit that searches for a 3D model that matches the 3D model from a model library that stores a plurality of 3D models;
A three-dimensional model search device comprising: 前記三次元モデルの表面をポリゴンメッシュの形式に変換するモデル表面処理部を更に備える、請求項１に記載の三次元モデル検索装置。   The 3D model search device according to claim 1, further comprising a model surface processing unit that converts a surface of the 3D model into a polygon mesh format. 前記二次元画像生成部は、
投影平面と交差するポリゴンを投影平面の正方向における正方向ポリゴンと投影平面の負方向における負方向ポリゴンとに区分するポリゴン処理部と、
前記システム座標系の各座標軸の正方向におけるポリゴンと負方向とにおけるポリゴンとを相応する投影平面に投影したポリゴンのそれぞれに対して充填を行って前記二次元画像を生成するポリゴン充填部と、
を備える、請求項２に記載の三次元モデル検索装置。 The two-dimensional image generation unit
A polygon processing unit that divides polygons intersecting the projection plane into positive polygons in the positive direction of the projection plane and negative polygons in the negative direction of the projection plane;
A polygon filling unit that fills each polygon obtained by projecting the polygon in the positive direction and the polygon in the negative direction of each coordinate axis of the system coordinate system onto a corresponding projection plane to generate the two-dimensional image;
The three-dimensional model search device according to claim 2, comprising: 前記ポリゴン充填部は、前記システム座標系の各座標軸の正方向におけるポリゴンと負方向におけるポリゴンとに対して、各ポリゴン毎の各頂点の投影平面への垂線の足を算出し、垂線の足により構成されるポリゴン領域を充填する、請求項３に記載の三次元モデル検索装置。   The polygon filling unit calculates the foot of the perpendicular to the projection plane of each vertex for each polygon for the polygon in the positive direction and the polygon in the negative direction of each coordinate axis of the system coordinate system. The three-dimensional model search apparatus according to claim 3, wherein the three-dimensional model search apparatus fills a polygon area to be configured. 前記ポリゴンは三角形又は四角形である、請求項４に記載の三次元モデル検索装置。   The three-dimensional model search device according to claim 4, wherein the polygon is a triangle or a quadrangle. 前記検索部は、前記三次元モデルの２４個の特徴ベクトルと前記モデルライブラリにおける三次元モデルの相応する特徴ベクトルとの距離を算出することにより、前記モデルライブラリから前記三次元モデルにマッチした三次元モデルを検索する、請求項１〜５の何れかに記載の三次元モデル検索装置。   The search unit calculates a distance between 24 feature vectors of the three-dimensional model and corresponding feature vectors of the three-dimensional model in the model library, thereby obtaining a three-dimensional model that matches the three-dimensional model from the model library. The three-dimensional model search device according to any one of claims 1 to 5, wherein a model is searched. 三次元モデル検索装置が、
検索対象である三次元モデルに対して回転及び/又は平行移動を行うことにより、前記三次元モデルの主軸方向を三次元空間のシステム座標系の座標軸の方向に一致させ、前記三次元モデルの重心を前記システム座標系の原点に一致させ、
前記システム座標系の各座標軸の正方向と負方向とのそれぞれにおいて、前記三次元モデルに対してポリゴンメッシュの投影を行って複数の二次元画像を生成し、
前記二次元画像に基づいて前記三次元モデルのモデル記述子を生成し、
前記モデル記述子に基づいて、複数の三次元モデルを記憶するモデルライブラリから前記三次元モデルにマッチした三次元モデルを検索すること、
を含む三次元モデル検索方法。 3D model retrieval device
By rotating and / or translating the three-dimensional model to be searched, the principal axis direction of the three-dimensional model is matched with the direction of the coordinate axis of the system coordinate system in the three-dimensional space, and the center of gravity of the three-dimensional model is obtained. Match the origin of the system coordinate system,
In each of the positive and negative directions of each coordinate axis of the system coordinate system, a plurality of two-dimensional images are generated by projecting a polygon mesh to the three-dimensional model,
Generating a model descriptor of the three-dimensional model based on the two-dimensional image;
Retrieving a 3D model matching the 3D model from a model library storing a plurality of 3D models based on the model descriptor;
3D model search method including 検索対象である三次元モデルに対して回転及び/又は平行移動を行うことにより、前記三次元モデルの主軸方向を三次元空間のシステム座標系の座標軸の方向に一致させ、前記三次元モデルの重心を前記システム座標系の原点に一致させるモデル正規化部と、
前記システム座標系の各座標軸の正方向と負方向とのそれぞれにおいて、前記三次元モデルに対してポリゴンメッシュの投影を行って複数の二次元画像を生成する二次元画像生成部と、
前記二次元画像に基づいて前記三次元モデルのモデル記述子を生成するモデル記述部と、
を備えるモデルライブラリ生成装置。 By rotating and / or translating the three-dimensional model to be searched, the principal axis direction of the three-dimensional model is matched with the direction of the coordinate axis of the system coordinate system in the three-dimensional space, and the center of gravity of the three-dimensional model is obtained. A model normalization unit that matches the origin of the system coordinate system,
A two-dimensional image generation unit that generates a plurality of two-dimensional images by projecting a polygon mesh to the three-dimensional model in each of the positive direction and the negative direction of each coordinate axis of the system coordinate system;
A model description unit that generates a model descriptor of the three-dimensional model based on the two-dimensional image;
A model library generation device comprising: モデルライブラリ生成装置が、
検索対象である三次元モデルに対して回転及び/又は平行移動を行うことにより、前記三次元モデルの主軸方向を三次元空間のシステム座標系の座標軸の方向に一致させ、前記三次元モデルの重心を前記システム座標系の原点に一致させ、
前記システム座標系の各座標軸の正方向と負方向とのそれぞれにおいて、前記三次元モデルに対してポリゴンメッシュの投影を行って複数の二次元画像を生成し、
前記二次元画像に基づいて前記三次元モデルのモデル記述子を生成すること、
を含むモデルライブラリ生成方法。 Model library generator
By rotating and / or translating the three-dimensional model to be searched, the principal axis direction of the three-dimensional model is matched with the direction of the coordinate axis of the system coordinate system in the three-dimensional space, and the center of gravity of the three-dimensional model is obtained. Match the origin of the system coordinate system,
In each of the positive and negative directions of each coordinate axis of the system coordinate system, a plurality of two-dimensional images are generated by projecting a polygon mesh to the three-dimensional model,
Generating a model descriptor of the three-dimensional model based on the two-dimensional image;
Model library generation method including
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