JP3419213B2 - 3次元形状データ処理装置 - Google Patents

3次元形状データ処理装置

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JP3419213B2 JP22981596A JP22981596A JP3419213B2 JP 3419213 B2 JP3419213 B2 JP 3419213B2 JP 22981596 A JP22981596 A JP 22981596A JP 22981596 A JP22981596 A JP 22981596A JP 3419213 B2 JP3419213 B2 JP 3419213B2
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    • G06T7/521Depth or shape recovery from laser ranging, e.g. using interferometry; from the projection of structured light

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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Image Analysis (AREA)
  • Processing Or Creating Images (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、物体の互いに異な
る複数の部分の形状モデル(距離画像を含む各種形式の
形状データ)を組み合わせる3次元形状データ処理装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】レンジファインダと呼称される非接触型
の3次元計測装置は、接触型に比べて高速の計測が可能
であることから、CGシステムやCADシステムへのデ
ータ入力、身体計測、ロボットの視覚認識などに利用さ
れている。
【0003】レンジファインダに好適な計測方法として
スリット光投影法(光切断法ともいう)が知られてい
る。この方法は、物体を光学的に走査して三角測量の原
理により3次元画像(距離画像)を得る方法であり、特
定の検出光を照射して物体を撮影する能動的計測方法の
一種である。3次元画像は、カメラ座標系での物体上の
サンプリング点の位置を示す画素の集合であり、形状モ
デルの一種である。スリット光投影法では、検出光とし
て断面が直線状のスリット光が用いられる。スリット光
に代えて、スポット光、ステップ光、濃度パターン光な
どを投射する光投射法も知られている。
【0004】一方向から物体を撮影する3次元計測で
は、不可視領域が生じるので、1回の撮影で物体の全体
を計測することができない。したがって、通常は、物体
からみた互いに異なる方向の複数の位置から物体が撮影
され、各回の撮影で得られた複数の距離画像の合成が行
われる。合成の前処理として、物体を正しく再現するた
め、複数の距離画像の位置合わせを行う必要がある。
【0005】従来において、距離画像の位置合わせを容
易にするために物体を回転台上に置き、回転台を回転さ
せて撮影方向を変更し、回転軸の位置情報を得るために
回転台上に基準物体を設けるという3次元計測手法が提
案されている(特開平4−259809号)。この手法
によれば、回転軸周りに各距離画像を回転台を回転分だ
け回転させる座標変換により複数の距離画像の位置合わ
せを行うことができる。また、レンジファインダと回転
台(物体)との配置関係が任意であって撮影条件の自由
度が大きく、予めカメラ座標系における回転軸の位置を
正確に測定しておく必要がない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、原理的には回
転軸の位置と回転台の回転角度とが判れば距離画像の位
置合わせが可能であるものの、実際にはレンジファイン
ダの計測誤差があるために座標変換後の各距離画像の位
置ずれが避けられない。また、基準物体の撮影情報に基
づいて回転軸の位置を算出する場合は、その算出の誤差
による位置ずれも生じる。
【0007】一方、1つの物体表面における部分的に重
なる互いに異なる領域に対応した複数の形状モデルを、
重なり部分が一致するように3次元配置するいわゆるマ
ージ処理について、種々の手法が提案されている。例え
ば、“Zippered Polygon Meshes from Range Images ”
SIGRAPH'94 Proceeding Greg Turk and Marc Lovoy Com
puter Science Department Stanford University にお
いて、各形状モデルから他の形状モデルの点と一致すべ
き点(対応点)を抽出し、対応点どうしの距離の総和が
最小となるように、形状モデルの座標変換のための回転
行列と平行移動量とを求める方法が開示されている。し
かし、このようなマージ処理では、最適の位置合わせ状
態を見つけるため、各形状モデルについて、座標の原点
の位置及び3つの座標軸の傾き角を特定する計6つのパ
ラメータ(x,y,z,θx,θy,θz)を順に変更
しなければならないので、演算処理の負担が大きく、現
実的な時間内に適正な解が見つからないことが多い。加
えて、第1のモデルに対して第2のモデルの位置を最適
化し、その後に第2のモデルに対して第3のモデルの位
置を最適化するというように、各形状モデルを1つずつ
順に位置合わせする場合には、誤差の蓄積により順に位
置ずれが大きくなる。
【0008】本発明は、1つの物体に対応した複数の形
状モデルが高精度に位置合わせされた一群の形状データ
を容易に得ることのできる3次元形状データ処理装置の
提供を目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】与えられた軸情報に基づ
いて回転演算を行い、1つの物体に対応した複数の形状
モデルに対する位置合わせを行う。その後、回転演算の
軸を微小変化させて、位置ずれが減少するように位置合
わせ状態を修正する。軸周りの回転操作による修正であ
るので、変更すべきパラメータは4つである。位置ずれ
の度合いは、位置合わせ対象の全ての形状モデルにおけ
る相互のずれを総合的に評価する。これにより、位置ず
れが均等化され、物体の再現性が良好となる。
【0010】位置合わせの修正は、必ずしも位置ずれが
最小になるまで繰り返す必要はなく、位置ずれが許容上
限以下になった時点、軸変更の回数が所定数に達した時
点など予め定めた条件が満たされた時点で終了してもよ
い。また、修正に際しては、各形状モデルをそれぞれ全
体的に回転させてもよいし、各形状モデルのうちの他の
形状モデルと重複する部分のみを回転させてもよい。
【0011】請求項1の発明の装置は、軸周りの互いに
異なる方向の位置のそれぞれから物体をみたときの可視
範囲内の物体形状を示す複数の部分形状モデルに対し
て、軸の3次元位置を示す軸情報と前記各方向の間の相
対回転角度を示す角度情報とに基づいて、前記物体を再
現するように3次元の位置合わせを行う3次元形状デー
タ処理装置であって、前記軸情報で特定される軸を回転
軸として前記各部分形状モデルを前記相対回転角度に応
じて回転させたときの位置ずれの度合いに応じて、前記
軸情報を修正する軸情報修正手段と、前記軸情報修正手
段によって修正された軸情報に基づいて前記複数の部分
形状モデルを前記相対回転角度に応じて回転させ、前記
物体に対応した一群の形状データとして出力する出力手
段とを有している。
【0012】請求項2の発明の装置は、前記軸情報で特
定される軸を回転軸として、前記各部分形状モデルを前
記相対回転角度に応じて回転させる仮の位置合わせを行
う手段と、仮の位置合わせのなされた前記各部分形状モ
デルから、他の部分形状モデルと重なり合う重複領域を
抽出する手段と、仮の位置合わせのなされた前記部分形
状モデルの集合の全体における、互いに重なり合う前記
重複領域どうしの位置ずれの度合いを算出する手段と、
各回毎に前回と異なる軸を回転軸として前記各部分形状
モデルのうちの少なくとも前記重複領域を前記相対回転
角度に応じて回転させる位置合わせの修正を、予め定め
られた条件が成立するまで繰り返す手段と、位置合わせ
の修正が行われる毎に、前記部分形状モデルの集合の全
体における互いに重なり合う前記重複領域どうしの位置
ずれの度合いを算出する手段と、算出された位置ずれの
度合いのうちの最小値を得た仮の位置合わせ又は位置合
わせの修正における回転軸を適用して前記相対回転角度
に応じて回転させた前記複数の部分形状モデルを、前記
物体に対応した一群の形状データとして出力する手段と
を有している。
【0013】請求項3の発明の装置は、稜を形成する2
つの平面を有した基準物体の形状モデルに基づいて、前
記稜の3次元位置情報を前記軸情報として生成する手段
を有している。
【0014】
【発明の実施の形態】図1は本発明に係る計測システム
1の構成図である。計測システム1は、スリット光投影
法によって立体計測を行う3次元カメラ(レンジファイ
ンダ)2、3次元カメラ2の出力データを処理する3次
元形状データ処理装置としてのホスト3、及び物体Qを
異なる方向から撮影するための回転台5から構成されて
いる。
【0015】3次元カメラ2は、物体Q上の多数のサン
プリング点の3次元位置を特定する計測データ(スリッ
ト画像データ)とともに、物体Qのカラー情報を示す2
次元画像及びキャリブレーションに必要なデータを出力
する。三角測量法を用いてサンプリング点の座標を求め
る演算処理、すなわちカメラ座標系(3次元直交座標
系)をローカル座標系とする形状モデルを生成する処理
はホスト3が担う。複数の形状モデルの位置合わせもホ
スト3によって行われる。
【0016】ホスト3は、コンピュータ3a、ディスプ
レイ3b、キーボード3c、及びマウス3dなどから構
成されたデータ処理システムである。コンピュータ3a
には計測データ処理のためのソフトウェアが組み込まれ
ている。ホスト3と3次元カメラ2との間では、オンラ
イン及び可搬型の記録メディア4によるオフラインの両
方の形態のデータ受渡しが可能である。記録メディア4
としては、光磁気ディスク(MO)、ミニディスク(M
D)、メモリカードなどがある。
【0017】図2は3次元カメラ2と回転台5との位置
関係を示す図である。計測(撮影)に際して、3次元カ
メラ2は回転台5に向かってスリット光Uを射出する向
きに配置される。カメラ座標系は、3次元カメラ2内の
撮像面S2に対して垂直である受光軸をZ軸とするXY
Z座標系である。X方向はスリット光Uの長さ方向であ
る。カメラ座標の原点は例えば受光レンズ系の最前面と
受光軸との交点である。
【0018】回転台5の位置は、回転面5aがXY平面
及びYZ平面と平行でないという条件を満たす範囲内で
任意である。回転台5の回転軸50の3次元位置は、回
転軸50とXZ平面との交点Tの座標(x,y,z)、
X軸周りの傾き角φ、及びZ軸周りの傾き角ψによって
特定される。交点Tの座標yは0であるので、実質的に
は回転軸50を特定するパラメータは、x,z,φ,ψ
の4つである。
【0019】図3は計測の手順を示す図、図4は位置合
わせの概念図である。まず、モデリング対象の物体(例
示はうさぎの置物)Qを回転台5の上に載置し、例えば
90°ずつ物体Qを回転させて複数回の計測を行う。全
周の形状を計測する場合には、例えば4回の計測を行う
〔図3(B)〕。なお、回転角度は90°に限らず、物
体形状や撮影の画角などに応じて撮影範囲が重複するよ
うに適宜設定すればよく、各回の計測毎に異なる角度を
設定してもよい。
【0020】次に、物体Qに代えて、回転台5の上に基
準物体である立方体形状のチャート6を、隣接する2つ
の面61,62の境界である辺(稜)67が回転軸50
とほぼ一致するように載置する〔図3(A)〕。このと
き、辺67が回転軸50と一致するのが望ましいが、必
ずしも一致する必要はない。このようなチャート6の位
置決めは、回転面5aの中心にマークを付けておくこと
により、容易に行うことができる。
【0021】面61,62に入射するようにスリット光
Uを照射して、物体Qと同様にチャート6の形状を計測
する。これにより、以後に面61,62の距離画像の解
析を行うことによって、辺67の位置及び方向を算出す
ることができる。つまり、1回の撮影によって回転軸5
0のおおよその位置情報が得られる。なお、チャート6
は立方体形状に限定されず、稜を形成する面61,62
を有するものであればよく、例えばL字状の壁体でもよ
い。物体Qの計測に先立ってチャート6を計測してもよ
い。
【0022】以上の手順で得られた合計5回分の計測デ
ータはホスト3に入力され、上述したようにホスト3に
おいて各回の計測データに基づいて形状モデル(距離画
像)が生成される。本実施形態では、物体Qの互いに異
なる部分に対応した4つの部分形状モデルと、チャート
6に対応した1つの形状モデル(チャートモデル)とが
生成される。そして、チャートモデルから回転軸50の
おおよその位置が算出され、その算出結果(軸情報)と
予め登録された回転台5の回転角度(0°、90°、1
80°、270°)を示す角度情報とに基づいて、4つ
の部分形状モデルの位置合わせ(座標変換)が行われ
る。図4においては、2つの部分形状モデルDm1,D
m2の位置合わせが行われている。
【0023】図5はホスト3の要部の機能ブロック図で
ある。ホスト3は、仮の位置合わせ部311と位置合わ
せの修正部312とからなる座標変換部310、重なり
合うべき点(サンプリング点)の組を抽出する対応点抽
出部320、組をなす点(対応点)どうしの距離及びそ
の平均値を算出する距離演算部330、回転軸50を特
定する4つのパラメータの微小変更を担う軸変更部34
0、距離演算部330の算出結果に基づいて位置合わせ
の良否を判定する判定部350、及びチャートモデルD
m0に基づいて回転台5の回転軸50の位置を求める軸
位置算出部360を有している。これらの各部は、ソフ
トウェアとプロセッサを中心とするハードウェアとによ
って実現される。
【0024】仮の位置合わせ部311は、4つの部分形
状モデルDm1〜4に対して、上述の角度情報Dθと軸
位置算出部360からの軸情報Daxとに基づく位置合
わせ(初期配置)を担う。位置合わせの修正部312
は、4つの部分形状モデルDm1〜4に対して、角度情
報Dθと軸変更部340からの軸情報Dax’とに基づ
く位置合わせ(修正)を担う。なお、修正に際しては、
各部分形状モデルDm1〜4の全てのサンプリング点に
回転操作を加えてもよいし、対応点抽出部320によっ
て抽出されたサンプリング点のみについて回転操作を加
えてもよい。
【0025】本実施形態では、判定部350、軸変更部
340、及び位置合わせの修正部312の連系によっ
て、所定の条件が成立するまで修正が繰り返される。そ
して、対応点間の距離の平均値(距離の総和/対応点
数)が最小であったときの軸情報Dax又はDax’に
基づいて、改めて部分形状モデルDm1〜4に対する座
標変換が行われ、その結果が物体Qに対応した一群の形
状データとして出力される。出力には、他の装置への転
送、合成処理などの他のアプリケーションへの引き渡
し、記憶媒体への格納などがある。
【0026】図6は座標変換の模式図である。図中の黒
丸は回転軸50の位置を示し、白抜きの丸は辺67の位
置を示している。4つの部分形状モデルDm1〜4の間
で物体Qからみた撮影方向が90°ずつずれているの
で、これら部分形状モデルDm1〜4の集合DM1は、
物体Qとかけ離れている。初期配置では、各部分形状モ
デルDm1〜4に対して、順に0°、90°、180
°、270°の回転操作が加えられる。回転の軸は、軸
情報Daxが示す辺67である。回転操作後の部分形状
モデルDm1’,Dm2’,Dm3’,Dm4’の集合
DM2は、物体Qの全周の形状を再現する。しかし、チ
ャート6の載置の誤差、及び撮影の誤差により、各部分
形状モデルDm1’〜4’の間に位置ずれが生じる。そ
こで、位置合わせの修正が行われる。
【0027】図7は位置合わせの修正の模式図、図8は
対応点の抽出の模式図である。ここでは、図示を簡略化
するため、3つの部分形状モデルDm1〜3に対する位
置合わせを行うものとする。
【0028】図7(A)は初期配置状態を示している。
対応点抽出部320は、座標変換後の各部分形状モデル
Dm1’,Dm2’,Dm3’に属する点(計測のサン
プリング点)について、他の部分形状モデルDm1’,
Dm2’,Dm3’の点との距離dを調べ、距離が基準
値以下の点の中で最も近い点を、注目する点と重なり合
うべき点とする。そして、互いに重なり合うべき2つの
点を対応点の組として記憶する。基準値は、例えば計測
の分解能(サンプリング間隔)の2倍程度の値である。
図7(A)の例では、部分形状モデルDm1’の2つの
点p11,p12がそれぞれ部分形状モデルDm2’の
点p21,p22と組をなし、部分形状モデルDm2’
の3つの点p23,p24,p25がそれぞれ部分形状
モデルDm3’の点p31,p32,p33と組をなし
ている。このようにして抽出された各組の距離dの平均
値が、位置ずれの度合いを示す指標となる。なお、対応
点の抽出、すなわち部分形状モデル間の重複部分の抽出
は、図8のように3次元での点間距離dに基づいて行わ
れる。
【0029】初期配置に続く位置合わせの修正では、部
分形状モデルDm1〜3に対して、図7(B)のように
軸(辺)67を微小変化させた軸67’の周りの回転操
作(座標変換)が行われる。そして、以前に抽出された
対応点の組について、改めて座標変換後の座標に基づい
て距離dの平均値が算出され、この平均値によって修正
の良否が判定される。その後、距離dの平均値が減少す
るように、修正が繰り返される。
【0030】図9はホスト3の位置合わせ動作のフロー
チャートである。チャートモデルDM0に基づいて、回
転操作の軸を特定する4つのパラメータの初期値を軸情
報Daxとして算出する(#1)。算出された軸の周り
に回転させる座標変換を行い、部分形状モデルDm1〜
4の位置合わせをする(#2)。重複領域を抽出し(#
3)、距離dの平均値を位置ずれの度合いとして算出す
る(#4)。
【0031】距離dの平均値が十分に小さいか、又は軸
の変更によって平均値が収束値(最小値又は極小値)に
達したとき、つまり予め設定された条件が成立したとき
には、平均値が最も小さいときの軸を適用して座標変換
を行い、その結果を出力する(#5、#6)。条件が成
立しないときは、軸を変更して全体に対して座標変換を
行う(#5→#7→#2)。ここで、#2の座標変換の
際、各部分形状モデルDm1〜4の全てのサンプリング
点の回転操作を行っているのであれば、#6に示す最良
の回転軸を適用して座標変換を行う処理は、特に必要で
はない。なお、初期配置の段階で抽出した対応点の組が
必ずしも真の組とは限らないので、位置ずれがある程度
まで軽減された段階で、改めて対応点の抽出を行うこと
が可能である。最初の抽出の時点で対応点の近傍の点を
対応点候補として登録しておけば、距離dの算出対象を
対応点と対応点候補とに限定して再抽出の高速化を図る
ことができる。
【0032】以下、位置合わせの修正についてさらに詳
しく説明する。軸ベクトルPをX軸周りの回転角φとZ
軸周りの回転角ψとで表すと、 P(φ,ψ)=( sinψ, cosψ・ cosφ,− cosψ・sin φ) …(1) となる。
【0033】P(φ,ψ)=(b1,b2,b3) とおくと、Y軸を回転軸とする座標系への変換行列R1
は、(2)式で表される。
【0034】
【数1】
【0035】軸位置Tを(3)式で表し、i番目の撮影
における回転台5の回転角をθiとすると、Y軸周りの
回転行列R2は(4)式で表される。 T(x,z)=(x,0,z) …(3)
【0036】
【数2】
【0037】したがって、物体Qにおけるi番目の撮影
に対応した部分形状モデルの回転操作後の各点の座標S
i’は、元の座標Siとして(5)式で表される。 Di’=R2・R1・(Si−T) …(5) (5)式の座標変換によって、1番目から4番目の部分
形状モデルDm1〜4は、多少の位置ずれはあるもの
の、ほぼ物体Qを再現する位置に配置される。
【0038】おおよその位置合わせがなされた部分形状
モデルDm1’〜4’からの重複領域(対応点の集合)
の抽出に際しては、上述したように距離dが基準値以下
であるという条件に加え、各点の平均法線どうしの交差
角度が±90°未満であるという条件を適用する。これ
により抽出の誤りをより確実に防ぐことができる。ま
た、計測及び軸情報Daxの算出における誤差のため、
重複領域が必ずしも正しくはない。上述の条件を満たす
領域の中では中央に近いほど真の重複領域である確度が
高い。そこで、抽出の信頼性を高めるため、上述の条件
を満たす領域の最外の点を重複領域から除外する。
【0039】i番目のモデルの点pikとそれに対応した
j(=i+1)番目のモデルの点p jkとの距離dikは、 dik=(Sik’−Sjk’)2 …(6) Sik’:点pikの座標 Sjk’:点pjkの座標 となる。そして、4つの部分形状モデルDm1’〜4’
の集合の全体での距離d ikの平均値σdは、(7)式で
表される。
【0040】
【数3】
【0041】位置合わせの修正では、(7)式に対する
偏微分演算を行って、平均値σdを減少させる方向にパ
ラメータφ,ψ,x,zを更新する。平均値σdの最小
化の手法としては、いわゆる山登り法がある。
【0042】位置ずれの評価は、注目点とそれに対応す
る面との距離に基づいて行うことができる。例えば、対
応する点の平均法線を面の法線とし、この対応する点を
通る面を Aik・Sik−δik=0 とすると、注目する点pikとこの面との距離dikは、
(8)式で表される。
【0043】 dik=(Aik・Sik−δik2 …(8) 以上の実施形態によれば、部分形状モデルDm1’〜
4’の集合の全体における距離dの平均値σdによって
位置ずれを評価するので、2個ずつ順に部分形状モデル
Dm1’〜4’の位置合わせを行う場合に生じる誤差の
蓄積を避けることができ、位置ずれが均等である物体Q
により忠実な位置合わせを実現することができる。
【0044】チャート6の距離画像から軸情報Daxを
算出するので、予め軸の位置を測定しておく必要がな
く、3次元カメラ2と回転台5との配置関係の自由度が
大きい。しかも、2つの平面61,62を有したチャー
ト6を用いるので、1回のチャート撮影で軸情報Dax
を得ることができる。
【0045】また、回転軸の初期値の設定において、必
ずしもチャートを用いる必要はない。手動でおおよその
値を入力してもよいし、3次元カメラ2と回転台5との
おおよその位置関係が判っている場合は予め用意された
値を用いてもよい。その設定値の誤差分は、ホスト3の
軸変更機能により自動的に修正される。
【0046】
【発明の効果】請求項1乃至請求項3の発明によれば、
1つの物体に対応した複数の形状モデルが高精度に位置
合わせされた一群の形状データを容易に得ることができ
る。
【0047】請求項3の発明によれば、レンジファイン
ダを用いて形状モデルを生成する場合に、物体と同様に
基準物体を計測することによって軸情報が得られるの
で、特別に軸情報を入力する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る計測システムの構成図である。
【図2】3次元カメラと回転台との位置関係を示す図で
ある。
【図3】計測の手順を示す図である。
【図4】位置合わせの概念図である。
【図5】ホストの要部の機能ブロック図である。
【図6】座標変換の模式図である。
【図7】位置合わせの修正の模式図である。
【図8】対応点の抽出の模式図である。
【図9】ホストの位置合わせ動作のフローチャートであ
る。
【符号の説明】
3 ホスト(3次元形状データ処理装置) 6 チャート(基準物体) 61,62 面(平面) 67 辺(稜) 310 座標変換部(一群の形状データを出力する手
段) 311 仮の位置合わせ部 312 位置合わせの修正部 320 対応点抽出部(重複領域を抽出する手段) 330 距離演算部(位置ずれの度合いを算出する手
段) 340 軸変更部(軸情報修正部) Dax 軸情報 Dm0 チャートモデル(形状モデル) Dm1〜4 部分形状モデル DM2 集合 Dθ 角度情報 Q 物体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−241731(JP,A) 特開 平7−332949(JP,A) 特開 平7−181022(JP,A) 特表 平10−505898(JP,A) 藤木 真和 外2名,”幾何形状モデ ル生成のための異種距離画像データの接 合”,電子情報通信学会技術研究報告 PRU95−157〜166 パターン認識・理 解,社団法人電子情報通信学会,1995年 11月17日,第95巻,第365号,p.31− 36 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06T 17/40 G01B 11/00 G06T 1/00 CSDB(日本国特許庁)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】軸周りの互いに異なる方向の位置のそれぞ
    れから物体をみたときの可視範囲内の物体形状を示す複
    数の部分形状モデルに対して、軸の3次元位置を示す軸
    情報と前記各方向の間の相対回転角度を示す角度情報と
    に基づいて、前記物体を再現するように3次元の位置合
    わせを行う3次元形状データ処理装置であって、 前記軸情報で特定される軸を回転軸として前記各部分形
    状モデルを前記相対回転角度に応じて回転させたときの
    位置ずれの度合いに応じて、前記軸情報を修正する軸情
    報修正手段と、 前記軸情報修正手段によって修正された軸情報に基づい
    て前記複数の部分形状モデルを前記相対回転角度に応じ
    て回転させ、前記物体に対応した一群の形状データとし
    て出力する出力手段とを有したことを特徴とする3次元
    形状データ処理装置。
  2. 【請求項2】軸周りの互いに異なる方向の位置のそれぞ
    れから物体をみたときの可視範囲内の物体形状を示す複
    数の部分形状モデルに対して、軸の3次元位置を示す軸
    情報と前記各方向の間の相対回転角度を示す角度情報と
    に基づいて、前記物体を再現するように3次元の位置合
    わせを行う3次元形状データ処理装置であって、 前記軸情報で特定される軸を回転軸として、前記各部分
    形状モデルを前記相対回転角度に応じて回転させる仮の
    位置合わせを行う手段と、 仮の位置合わせのなされた前記各部分形状モデルから、
    他の部分形状モデルと重なり合う重複領域を抽出する手
    段と、 仮の位置合わせのなされた前記部分形状モデルの集合の
    全体における、互いに重なり合う前記重複領域どうしの
    位置ずれの度合いを算出する手段と、 各回毎に前回と異なる軸を回転軸として前記各部分形状
    モデルのうちの少なくとも前記重複領域を前記相対回転
    角度に応じて回転させる位置合わせの修正を、予め定め
    られた条件が成立するまで繰り返す手段と、 位置合わせの修正が行われる毎に、前記部分形状モデル
    の集合の全体における互いに重なり合う前記重複領域ど
    うしの位置ずれの度合いを算出する手段と、 算出された位置ずれの度合いのうちの最小値を得た仮の
    位置合わせ又は位置合わせの修正における回転軸を適用
    して前記相対回転角度に応じて回転させた前記複数の部
    分形状モデルを、前記物体に対応した一群の形状データ
    として出力する手段とを有したことを特徴とする3次元
    形状データ処理装置。
  3. 【請求項3】稜を形成する2つの平面を有した基準物体
    の形状モデルに基づいて、前記稜の3次元位置情報を前
    記軸情報として生成する手段を有した請求項2記載の3
    次元形状データ処理装置。
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