JP3506510B2 - Slice measurement method useful for solid modeling - Google Patents
Slice measurement method useful for solid modelingInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、文化財としての石仏、
磨崖仏等の大型で且つ複雑な形状を有する立体物のソリ
ッドモデリングに有用な計測法に関するものである。The present invention relates to a stone Buddha as a cultural property,
The present invention relates to a measuring method useful for solid modeling of a solid object having a large and complicated shape such as Buddhist cliff.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、工業や土木の設計等において、曖
昧性を持たず立体を完全に表現することができ、コンピ
ュータによる３次元形状処理の完全自動化が図られ、か
つ様々な工学的応用に非常に有効であるソリッドモデリ
ング技術の研究、開発がなされてきている。2. Description of the Related Art In recent years, three-dimensional shapes can be completely represented without any ambiguity in industrial and civil engineering designs, and the computer can be fully automated for three-dimensional shape processing, and can be used for various engineering applications. Research and development of very effective solid modeling technology has been conducted.
【０００３】しかし、写真（及び画像）計測で得られた
データを使用した３次元モデルは、ある１つの面（例え
ば、平均標高面など）に対し投影された地物に限られて
おり、現実の世界に存在するような物体、例えば、磨崖
仏等にみられるように、オーバーハングした地物や複雑
な凹凸形状をした多面体などの立体物などを計測したデ
ータを使った精密な３次元モデルを作成することは非常
に困難であり且つ多額の費用がかかるものであった。However, the three-dimensional model using the data obtained by the photograph (and image) measurement is limited to a feature projected on one plane (for example, average elevation plane), An accurate 3D model using data obtained by measuring objects that exist in the world of, for example, overhanging features and solid objects such as polyhedra with complicated uneven shapes, as seen in Buddha It was very difficult and expensive to make.
【０００４】一般に、３次元の形状モデルをコンピュー
タ内に表現する方法として、ワイヤーフレームモデル
（wire-frame model）、サーフェイスモデル（surface
model）、ソリッドモデル（solid model ）の３種類の
ものが考えられている。そのうちの、ワイヤーフレーム
モデルとは、立体形状を線（点が無数に並んだもの）で
表現したものであり、面の概念は含まれず、線の情報し
かもっていない非常に曖昧なモデルである。また、サー
フェイスモデルとは、立体の一部である面（線が空間を
移動したもの）を表現したものであり、やはり３次元形
状モデルとしては曖昧性を持っている。Generally, as a method of expressing a three-dimensional shape model in a computer, a wire-frame model and a surface model are used.
model) and a solid model (solid model). Among them, the wireframe model is a very vague model that expresses a three-dimensional shape by lines (innumerable points are arranged), does not include the concept of surfaces, and has only line information. . The surface model represents a surface (a line moves in space) that is a part of a solid, and is also ambiguous as a three-dimensional shape model.
【０００５】これらの形状モデルに対しソリッドモデル
は、立体（空間の一部を切り出したもの、点の空間的な
集合）を完全に表現したものであり、曖昧性を持たな
い。したがって、ソリッドモデルのみが現実に存在する
立体の形状及び構造を厳密にコンピュータで表現するこ
とが可能であると言える。しかし、実際の立体を３次元
計測したＤＴＭ（数値標高モデル）データを基にソリッ
ドモデリングを厳密に行なうということは、点の座標や
面の方程式の係数等というユークリッド幾何学的データ
以外に、立体の構造に関するような位相幾何学（トポロ
ジー）的データも併せて取り扱わなければならないの
で、従来不可能とされている。In contrast to these shape models, the solid model is a complete representation of a solid body (a part of a space cut out, a spatial set of points) and has no ambiguity. Therefore, it can be said that only the solid model can exactly represent the shape and structure of a solid that actually exists by computer. However, rigorous solid modeling based on DTM (Digital Elevation Model) data obtained by three-dimensionally measuring an actual solid means that in addition to Euclidean geometric data such as point coordinates and surface equation coefficients, solid Since it is necessary to deal with topological data such as the structure of, it is conventionally impossible.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】３次元計測手法として
は、他に、写真（又は画像）を使用しない手法もある
が、記録性がない、色や木目など形状以外の特徴が計測
できない等という致命的欠点があるので、どうしても写
真（及び画像）計測法に頼らざるを得ない。しかしなが
ら、従来の写真（又は画像）による一般的な３次元計測
では、正射投影された平立図面、ランダムデータ、コン
ターデータ、ラインデータ、ＤＥＭデータなどを計測し
ているが、これらの手法では、次のような問題点があ
る。As a three-dimensional measuring method, there is another method which does not use a photograph (or an image), but it has no recordability, and it cannot measure features other than shape such as color and grain. Due to its fatal drawbacks, we must resort to photo (and image) measurement methods. However, in general three-dimensional measurement using a conventional photograph (or image), orthographically projected flat drawings, random data, contour data, line data, DEM data, etc. are measured. , There are the following problems.
【０００７】第一に、３次元で計測したデータが２次元
以下の低次元で扱われていることである。第二に、その
ままで使用できず、２次加工する必要があることであ
る。第三に、複雑な形状（例えば、オーバーハング地
形）等を表現することが困難であることである。第四
に、全体を一度に表現できず部分的な表現となってしま
うことである。First, the data measured in three dimensions are handled in a low dimension of two dimensions or less. Secondly, it cannot be used as it is and must be subjected to secondary processing. Third, it is difficult to represent a complicated shape (for example, overhang terrain). Fourth, it is not possible to express the whole thing at once, but it becomes a partial expression.
【０００８】本発明の目的は、前述したような従来の技
術の問題点にかんがみ、今まで３次元計測且つ３次元表
現することが非常に困難であった立体形状物に対し、写
真または画像を用いた計測手法により非接触で高精度な
３次元データを取得し、且つ３次元計測データを用いた
完全なソリッドモデリング解析やリアルな自動立体成型
を可能とするような立体計測手法であるスライス計測法
を提供することである。The object of the present invention is to take a photograph or an image of a three-dimensional object which has been very difficult to be three-dimensionally measured and three-dimensionally expressed in view of the problems of the conventional techniques as described above. Slice measurement, which is a three-dimensional measurement method that acquires non-contact and highly accurate three-dimensional data by the measurement method used, and that enables complete solid modeling analysis and realistic automatic three-dimensional molding using the three-dimensional measurement data. To provide the law.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明のスライス計測法
は、立体物の形状を表す３次元データを得るために、該
立体物をフリーアングル撮影することにより所望組のス
テレオ写真または画像を用意し、所望数の立体形状特徴
点を含むスライスポイントを決定し、各組みのステレオ
写真または画像から各スライスポイントにそってとった
前記立体物の形状を示すスライスデータを測定し、測定
した全スライスデータを編集して各スライスポイントに
ついて１本のスライスラインデータを求めることを特徴
とする。According to the slice measuring method of the present invention, in order to obtain three-dimensional data representing the shape of a three-dimensional object, a stereoscopic object or image of a desired set is prepared by taking a free-angle image of the three-dimensional object. Then, determine the slice points including a desired number of three-dimensional shape feature points, measure the slice data showing the shape of the three-dimensional object taken along each slice point from each set of stereo photographs or images, all slices measured It is characterized in that the data is edited to obtain one slice line data for each slice point.
【００１０】本発明の好ましい実施態様によれば、前記
スライスポイントの決定後において、各スライスポイン
トに対応したスライスライン間にサーフェス面を設定す
る場合の目安とするための立体形状特徴線の測定も行な
う。According to a preferred embodiment of the present invention, after the determination of the slice points, the measurement of the three-dimensional shape characteristic line for the purpose of setting the surface plane between the slice lines corresponding to the respective slice points is also performed. To do.
【００１１】[0011]
【実施例】次に、添付図面に基づいて、本発明の実施例
について本発明をより詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
【００１２】本発明のスライス計測法の特徴および作用
効果は、従来考えられているコンター計測法と比較して
みると理解し易いと思われるので、本発明のスライス計
測法の実施例について説明する前に、コンター計測法に
ついて説明しておく。先ず、コンター計測法は、３次元
モデルの等標高位置を通る３次元の形状ラインを等標高
の間隔で測定し２次元図に平面投影し表現する手法であ
り、通常平面図上で等標高地形ラインとして表現され、
等高線間隔の変化が地形の傾斜状況を表すものである。
例えば、等高線間隔が狭ければ急傾斜である。The features and operational effects of the slice measuring method of the present invention are easy to understand when compared with the conventionally known contour measuring method. Therefore, an embodiment of the slice measuring method of the present invention will be described. Before, the contour measuring method will be explained. First, the contour measurement method is a method of measuring a three-dimensional shape line passing through the three-dimensional model's equal-elevation position at equal-elevation intervals and projecting it on a two-dimensional map to represent it. Expressed as a line,
The change in contour interval represents the slope of the terrain.
For example, if the contour line interval is narrow, the slope is steep.
【００１３】コンター計測法によれば、例えば、図６に
斜視図にて示したようなオーバーハング部分を有するよ
うな立体物のコンター図を作成する場合において、先
ず、この立体物の上方から撮影したステレオ写真を用意
する。そして、このステレオ写真から、例えば、解析図
化機等を用いて、数値標高モデル（ＤＥＭ）を作成す
る。これらＤＥＭから、コンターラインを求めてコンタ
ー図化する。コンターラインは、等標高にある立体物の
輪郭を示すものであり、コンター計測法においては、等
間隔にて幾つかの異なる標高を選択してコンターライン
を求めるものである。According to the contour measuring method, for example, when a contour figure of a three-dimensional object having an overhanging portion as shown in the perspective view of FIG. 6 is created, first, an image is taken from above the three-dimensional object. Prepare a stereo photo. Then, from this stereo photograph, a digital elevation model (DEM) is created using, for example, an analytical plotter. From these DEMs, contour lines are obtained and contour plots are made. The contour line shows the contour of a three-dimensional object at the same altitude, and in the contour measuring method, several different altitudes are selected at equal intervals to obtain the contour line.
【００１４】図７の下方の図が、このようなコンター計
測法によって得られた図６の立体物のコンター図であ
り、参照符号１から５は、コンターラインを示してい
る。また、図７の上方の図は、図６の立体物の立面図で
あり、参照符号１Ａから５Ａは、それぞれコンターライ
ン１から５に対応する等標高ラインを示しており、各等
標高ライン１Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａおよび５Ａの間隔
は、等しくされている。The lower part of FIG. 7 is a contour diagram of the three-dimensional object of FIG. 6 obtained by such a contour measuring method, and reference numerals 1 to 5 indicate contour lines. 7 is an elevation view of the three-dimensional object of FIG. 6, and reference numerals 1A to 5A indicate contour lines corresponding to contour lines 1 to 5, respectively. The intervals of 1A, 2A, 3A, 4A and 5A are made equal.
【００１５】このようなコンター計測法によって得られ
たコンター図から、立体物の平立面図である三面図を作
成することができるのであるが、これら三面図では、各
図を頭の中で構成しなくてはならず、全体形状が分かり
にくい。また、三面図では、きまった角度でしか見るこ
とができない。その上、図７の下方のコンター図からも
明らかなように、立体物のオーバーハング部分等の複雑
な形状を正確には表現できない。From the contour diagrams obtained by the contour measuring method as described above, it is possible to create a three-dimensional view which is a vertical elevational view of a three-dimensional object. It has to be configured, and the overall shape is difficult to understand. In addition, the three-sided view can be seen only at a certain angle. Moreover, as is clear from the contour diagram in the lower part of FIG. 7, it is not possible to accurately represent a complicated shape such as an overhang portion of a three-dimensional object.
【００１６】このようなコンター計測法の問題点を念頭
において、次に、本発明によるスライス計測法について
説明するのであるが、その一実施例として、本発明のス
ライス計測法を適用して、図６のような立体物のソリッ
ドモデリング解析を行なう手順について述べる。The slice measuring method according to the present invention will be described with the above problems of the contour measuring method in mind. As an example of the slice measuring method, the slice measuring method of the present invention is applied to A procedure for performing solid modeling analysis of a solid object such as 6 will be described.
【００１７】図１は、図７のコンター図に対応する図で
あり、本発明のスライス計測法によって得られるスライ
スライン図を示している。図２は、ソリッドモデリング
解析を行なうのに使用するシステムの概略構成を示して
おり、図３は、スライス計測法によるソリッドモデル作
成フローを示す図である。図２に示すように、このコン
ピュータシステム１０は、本発明のスライス計測法を実
行するためのプログラム１１を格納しており、ディスプ
レイ１２およびキーボード１３を備えており、さらに、
ハードディスク１４およびプリンター１５を付属させて
いる。FIG. 1 is a diagram corresponding to the contour diagram of FIG. 7, and shows a slice line diagram obtained by the slice measuring method of the present invention. FIG. 2 shows a schematic configuration of a system used for performing solid modeling analysis, and FIG. 3 is a diagram showing a solid model creation flow by the slice measurement method. As shown in FIG. 2, this computer system 10 stores a program 11 for executing the slice measuring method of the present invention, a display 12 and a keyboard 13, and further,
A hard disk 14 and a printer 15 are attached.
【００１８】図６の立体物のソリッドモデリング解析を
行なうには、先ず、図３のフロー図において、ステップ
２１に示すように、立体物のフリーアングル撮影を行な
う。このようなフリーアングル撮影に当たっては、後述
するような目的から、図４に例示するように、立体物の
幾つかの所望点に、立体形状特徴点（ブレイクポイン
ト）にドット状の印ＢＰを付しておくとよい。また、図
５に例示するように、立体形状特徴線に線状の印ＢＬを
付しておくとよい。ここで、立体形状特徴点とは、辺頂
点、頂点、底点、亀裂点、ブロック端点などの形状変化
点であって、立体を表現するための形状の特徴点を意味
している。また、立体形状特徴線とは、ブロック線、亀
裂線、谷峰線、加工線（仏像線）などの立体形状の変化
線を意味している。In order to perform the solid modeling analysis of the three-dimensional object of FIG. 6, first, as shown in step 21 in the flow chart of FIG. In such a free-angle photography, as shown in FIG. 4, a dot-shaped mark BP is attached to some desired points of the three-dimensional object at three-dimensional feature points (break points) for the purpose described later. It is good to do it. Further, as illustrated in FIG. 5, a linear mark BL may be attached to the three-dimensional shape characteristic line. Here, the three-dimensional shape feature point is a shape change point such as a side vertex, a vertex, a bottom point, a crack point, or a block end point, and means a feature point of a shape for expressing a three-dimensional shape. The three-dimensional shape characteristic line means a three-dimensional shape change line such as a block line, a crack line, a valley line, a processing line (Buddha image line).
【００１９】フリーアングル撮影とは、一つの撮影投影
面では全体を撮影しきれない立体物を撮影するために、
統一座標系で表される基準点標識を全体に設置し、立体
を取り囲むように撮影する近接写真撮影手法であり、図
４および図５に矢印にて示すように、立体物を前後、左
右、上方から近接写真を撮るようなものである。一般の
写真撮影では、単一の投影面に対し撮影基準面を設定す
るが、フリーアングル撮影では多方向に対して複数の撮
影基準面を設定し、各々の撮影基準面に対して垂直及び
平行となるように撮影光軸及び撮影基線を設定した近接
写真撮影を行なう。そのとき標定基準点は、各撮影基準
面に対し４点以上配置し、各面の基準点座標は、統一さ
れた任意の３次元直交座標とする。各写真撮影は、ステ
レオ写真撮影とする。Free-angle photography is for photographing a three-dimensional object that cannot be photographed entirely with one photographing projection plane.
This is a close-up photography method in which a reference point marker represented by a uniform coordinate system is installed on the entire body and a solid object is photographed so as to surround the solid object. As shown by arrows in FIGS. It's like taking a close-up photo from above. In general photography, the shooting reference plane is set for a single projection surface, but in free-angle shooting, multiple shooting reference planes are set for multiple directions, and the shooting reference planes are vertical and parallel to each shooting reference plane. The close-up photography is performed by setting the photographing optical axis and the photographing base line so that At that time, four or more orientation reference points are arranged on each photographing reference surface, and the reference point coordinates of each surface are set as unified arbitrary three-dimensional orthogonal coordinates. Each photo shoot will be a stereo photo shoot.
【００２０】次に、ステップ２２にて、ステレオ写真
（又は画像）モデル標定を行なうのであるが、ここで
は、ステレオ撮影された各ステレオ写真を解析図化機等
にセットしステレオ写真内の統一された基準点データを
用い、３次元ステレオモデルを再現する。これらの数値
標高モデル（ＤＥＭ）の計測は、種々な方法にて行われ
うるが、本出願人による特開平３−１６７６７８号公報
に開示されているような３次元数値データ自動計測手法
によって行なうこともできる。計測した各ＤＥＭは、図
２のコンピュータシステム１０において、ハードディス
ク１４に記憶させておくことができる。Next, in step 22, stereo photograph (or image) model orientation is carried out. Here, each stereo photograph taken in stereo is set on an analytical plotting machine or the like to unify the stereo photographs. 3D stereo model is reproduced by using the reference point data. The measurement of these digital elevation models (DEM) can be performed by various methods, but it is performed by the three-dimensional numerical data automatic measurement method as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-167678 by the present applicant. You can also Each measured DEM can be stored in the hard disk 14 in the computer system 10 of FIG.
【００２１】次に、本発明の特徴であるスライス計測を
行なうのであるが、ここで、スライス計測手法とは、立
体を全方向から撮影したステレオ写真（又は画像）を使
用し、立体観測しながら、立体全体を任意のピッチで輪
切り状に計測していく３次元計測手法である。つまり、
ＣＴスキャンのデータのように立体全体を輪切りした場
合に生じる切れ口の形状を３次元で測定するような計測
手法である。このようなスライス計測法は、３次元モデ
ルの形状の特徴点を３次元測定した立体形状特徴点（ブ
レイクポイント）をもとに設定した任意の３次元の輪切
り形状ラインを測定する計測法であり、平面投影した場
合コンターの如く必ずしもスライスラインの間隔が地形
の傾斜形状を表さず、オーバーハング部分等においては
スライスラインが重なることもある。Next, the slice measurement, which is a feature of the present invention, is performed. Here, the slice measurement method uses a stereophotograph (or image) of a stereoscopic image taken from all directions and observes the stereoscopic image. A three-dimensional measurement method in which the entire three-dimensional shape is measured in a circular slice at an arbitrary pitch. That is,
This is a measurement method that three-dimensionally measures the shape of a cut that occurs when the whole solid is sliced like CT scan data. Such a slice measurement method is a measurement method for measuring an arbitrary three-dimensional sliced shape line set based on a three-dimensional feature point (break point) obtained by three-dimensionally measuring the feature point of the shape of the three-dimensional model. When projected on a plane, the intervals between the slice lines do not necessarily represent the sloped shape of the terrain like contours, and the slice lines may overlap in the overhang portion or the like.
【００２２】このようなスライス計測は、図３のステッ
プ２３に示すように、立体形状特徴点（ブレイクポイン
ト）の計測から入る。すなわち、フリーアングルで撮影
されたステレオモデル写真（及び画像）上の対象立体の
ブレイクポイントを３次元測定する。ブレイクポイント
とは、前にも説明したように、立体を表現するために必
要な形状の特徴点等をいい、例えば、外郭線部の稜線や
谷峰線等の形状変化点や両端点、凹凸部等の頂点や底
点、亀裂部分等の点、任意に設定したブロック点などを
いう。Such slice measurement starts from the measurement of three-dimensional feature points (break points), as shown in step 23 of FIG. That is, the break points of the target solid on the stereo model photograph (and image) photographed at a free angle are three-dimensionally measured. As described above, a break point refers to a feature point or the like of a shape required to express a solid, such as a shape change point such as a ridge line or a valley peak line of an outer contour line portion, both end points, or unevenness. The apex or bottom point of a portion or the like, a point such as a crack portion, or a block point set arbitrarily.
【００２３】次いで、図３のステップ２４にて示すよう
に、この実施例では、立体形状特徴線（ブレイクライ
ン）計測を行なう。すなわち、ソリッドモデリングにお
けるスライスライン間にサーフェス面を設定する場合の
目安となるブレイクラインの測定を行なうのである。ブ
レイクラインとは、前にも説明したように、立体を表現
するために必要な特徴線や任意に設定した線などをい
い、例えば、外郭線や谷峰線等の形状変化線、仏像や彫
刻などの加工線、自然に発生した亀裂線や風化線、任意
に設定されたブロック線などをいう。また、ブレイクラ
インを種別にレイヤー（標高数値）に分類して測定する
ことにより、ソリッドモデリング後モデルの全体をライ
ン分け表示や部分的な説明の補助表示が可能となる。Next, as shown in step 24 of FIG. 3, in this embodiment, the three-dimensional shape characteristic line (break line) is measured. That is, the break line, which is a guide when setting the surface plane between the slice lines in solid modeling, is measured. As described above, a break line is a characteristic line or a line set arbitrarily for expressing a solid, such as a shape change line such as a contour line or a valley line, a Buddhist image or sculpture. Such as processing lines, naturally occurring crack lines and weathering lines, and arbitrarily set block lines. In addition, by classifying the break lines into layers (numerical values of altitude) and measuring the break lines, it is possible to display the entire model after solid modeling by dividing lines into lines or display a partial explanation.
【００２４】そして、ステップ２５にて示すように、ス
ライスポイントの決定を行なう。すなわち、測定した各
モデルのブレイクポイントの値を整理し、スライス計測
する値を決定する。例えば、標高地でスライスする場合
には、測定したブレイクポイントのＺ値だけを取り出
し、低い値から高い値へ順にソートして、同一値や類似
値等を整理し、スライスする標高値を決定する。Then, as shown in step 25, slice points are determined. That is, the measured break point values of each model are arranged, and the value for slice measurement is determined. For example, when slicing at an altitude, only the Z values of the measured breakpoints are taken out, sorted from the lowest value to the highest value, the same values or similar values are sorted, and the altitude value to be sliced is determined. .
【００２５】次に、ステップ２６にて、スライス測定す
るのであるが、これは、ステップ２５にて決定した各ス
ライスポイントでとられるスライスライン上の形状変化
点を各モデルを接合しながら、立体全体を取り囲むよう
に端から端まで環状に測定するものである。Next, in step 26, slice measurement is performed. This is done by joining the shape change points on the slice line taken at each slice point determined in step 25 with each model while Is measured in an annular shape from end to end so as to surround the.
【００２６】最後に、ステップ２７にて、スライスデー
タ編集を行なうのであるが、これは、測定した全スライ
スデータを整理し、各値毎に１本のスライスラインデー
タに整理するものである。例えば、複数（右面や前面や
左面など）のモデルで測定された同一値（標高値）のス
ライスラインデータを、右面データ＋前面データ＋左面
データ＋αデータ（実際には測定していないダミーデー
タなど）というように、順番につなぎ合わせ１本のスラ
イスラインデータとする。図１の下方の図は、前述した
ようにして決定された各スライスポイントＳＰにそって
とられ、前述したようにして編集された各スライスライ
ンＳＬを示したスライスライン図の一例を示している。Finally, in step 27, the slice data is edited. This is to arrange all the measured slice data and arrange each value into one slice line data. For example, slice line data of the same value (elevation value) measured by multiple (right side, front side, left side, etc.) models, right side data + front side data + left side data + α data (dummy data that is not actually measured, etc.) ), The slice data is connected in order to form one slice line data. The lower diagram of FIG. 1 shows an example of a slice line diagram showing each slice line SL taken along each slice point SP determined as described above and edited as described above. .
【００２７】次に、このように本発明のスライス計測法
によって得られたスライス計測データを利用したソリッ
ドモデリング処理について説明する。先ず、ステップ２
８にて、スライス計測データをＣＡＤで読み込めるデー
タに変換する。次いで、ステップ２９にて、ソリッドモ
デリングを行なうのであるが、スライス計測データをポ
リゴン編集にて結線し、ポリンゴン化されたスライスデ
ータをＢ−スプラインカーブ化されたスライスデータに
変換する。Ｂ−スプラインカーブ化されたスライスデー
タを標高の高い方（又は低い方）から順に数本づつ呼び
出し、その各スライス計測データ上に立体形状特徴点で
あるブレイクポイントを再設定する。そして、ブレイク
ポイント再設定後のスライスデータ間に、ブレイクライ
ンを目安として随時サーフェス面を設定する。さらに、
上下のスライスライン間にサーフェス面を設定し、ソリ
ッドモデルを作成する。このように作成したソリッドモ
デルのデータを、再メッシュ化処理することにより光硬
化樹脂モデルによる自動立体成型を行なうことができ
る。Next, a solid modeling process using the slice measurement data obtained by the slice measurement method of the present invention will be described. First, step 2
At 8, the slice measurement data is converted into data that can be read by CAD. Next, in step 29, solid modeling is performed. The slice measurement data is connected by polygon editing to convert the polygonal slice data into B-spline curve slice data. Several slices of B-spline-curved slice data are called in order from a higher altitude (or a lower altitude), and break points, which are three-dimensional feature points, are reset on each slice measurement data. Then, between the slice data after the break point is reset, the surface plane is set at any time using the break line as a guide. further,
Create a solid model by setting the surface face between the upper and lower slice lines. By performing remeshing processing on the data of the solid model created in this way, it is possible to perform automatic three-dimensional molding using the photocurable resin model.
【００２８】次に、本発明のスライス計測法の特徴につ
いて、理解し易くするために、コンター計測法との比較
にて、まとめて説明しておく。Next, the features of the slice measuring method according to the present invention will be described together with a comparison with the contour measuring method in order to facilitate understanding.
【００２９】先ず、第一に、測定間隔を任意に設定でき
るため、高精度で且つ経済的に形状ラインが測定でき
る。すなわち、コンターラインで等標高間隔を密にした
高精度な測定を行なう場合、部分形状の変化に合わせた
測定ライン間隔の変更ができないため、不要部分の細分
化により全体測定量が大幅に増えてしまい一般に非経済
的な測定となる。これに対し、スライスラインで高精度
な３次元形状測定を行なう場合、部分形状の変化や表現
内容や目的精度に応じて任意にスライス間隔を設定する
ことができるため、不要部分を細分化しない経済的な測
定が可能となる。First, since the measurement interval can be set arbitrarily, the shape line can be measured with high accuracy and economically. In other words, when performing high-precision measurements with closely spaced equal elevation intervals on the contour line, it is not possible to change the measurement line interval according to changes in the partial shape, so the total measurement amount increases significantly due to subdivision of unnecessary parts. This is generally an uneconomical measurement. On the other hand, in the case of performing highly accurate three-dimensional shape measurement with a slice line, the slice interval can be set arbitrarily according to the change of the partial shape, the content of the expression, and the target accuracy, so that an unnecessary portion is not subdivided. Measurement becomes possible.
【００３０】第二に、オーバーハング部分の形状も測定
及び表現することができる。すなち、オーバーハング部
分は垂直写真（及び画像）だけではコンターライン測定
はできない。また、たとえ出来たとしてもコンターライ
ンは平面図に投影されるため、オーバーハング部分の形
状は隠れてしまい表現することができない。これに対
し、スライスライン測定は、フリーアングル写真（及び
画像）を使用して行なうため、オーバーハング部分も含
め全ての形状を測定できる。また、スライスラインは、
ソリッドモデリング処理可能なためオーバーハング部分
も含めて全ての形状を表現できる。Secondly, the shape of the overhang portion can also be measured and expressed. That is, the contour line measurement cannot be performed only on the vertical photograph (and image) of the overhang portion. Even if it is possible, the contour line is projected on the plan view, and the shape of the overhang portion is hidden and cannot be expressed. On the other hand, since the slice line measurement is performed using a free-angle photograph (and image), it is possible to measure all shapes including the overhang portion. Also, the slice line is
Since solid modeling is possible, it is possible to express all shapes including overhangs.
【００３１】第三に、スライスラインは、分岐や結合す
ることがある。すなわち、コンターラインは、等標高、
等間隔という条件を持った２次元ラインであるため、コ
ンターラインが分岐したり、複数のコンターラインが結
合するようなことはあり得ない。これに対し、スライス
ラインは、３次元形状をソリッドモデリング処理するた
めの３次元ラインであるから、鞍部底などでは８の字を
描くように１本のラインが分岐したり、複数のラインが
結合する必要がある。Third, slice lines may be branched or combined. That is, the contour line is
Since it is a two-dimensional line with a condition of equal intervals, it is not possible for a contour line to branch or a plurality of contour lines to join. On the other hand, since the slice line is a three-dimensional line for performing solid modeling processing of a three-dimensional shape, one line is branched or a plurality of lines are combined so as to draw a figure of eight at the saddle bottom. There is a need to.
【００３２】次に、本発明のスライス計測により作成可
能となったソリッドモデルと従来法により作成されてい
た三面図（平・立面図）を比較すると次のようである。
先ず、第一に、前にも述べたように、三面図では、各図
を頭の中で構成しなくてはならず全体形状がわかりにく
いが、ソリッドモデルは、３次元のコンピュータグラフ
ィク（ＣＧ）で表現されるので、複雑な全体形状でも分
かり易い。第二に、三面図では、前にも述べたように、
きまった角度でしか見ることができないが、ソリッドモ
デルは、任意の角度から見ることができる。第三に、三
面図では、前にも述べたように、複雑な形状やオーバー
ハング部分などが正確に表現できないが、ソリッドモデ
ルは、複雑な形状やオーバーハング部分などが正確に表
現できる。第四に、スライス計測は、特徴点で計測する
ことにより、数少ない計測点でモデルの重要な特徴を表
現可能なため、経済的にも無駄の少ない有効な方法とい
える。Next, a comparison between the solid model made possible by the slice measurement of the present invention and the three-view drawing (flat / elevation view) made by the conventional method is as follows.
First of all, as mentioned above, in the three-view drawing, it is difficult to understand the overall shape because each drawing must be constructed in mind, but the solid model is a three-dimensional computer graphic (CG). ), It is easy to understand even in complicated overall shapes. Second, in the three-sided view, as mentioned earlier,
The solid model can be seen from any angle, although it can only be seen from a certain angle. Thirdly, in the three-view drawing, as described above, a complicated shape or an overhang portion cannot be accurately represented, but a solid model can accurately represent a complicated shape or an overhang portion. Fourthly, the slice measurement can be said to be an economical and efficient method because the important features of the model can be expressed with a few measurement points by measuring the feature points.
【００３３】最後に、本発明のスライス計測法の適応分
野について説明する。すなわち、スライス計測がソリッ
ドモデル処理可能な立体の３次元計測データの提供を可
能にしたことにより、以下に示す分野に適応できる。Finally, application fields of the slice measuring method of the present invention will be described. That is, the slice measurement can provide solid three-dimensional measurement data that can be processed by a solid model, and thus can be applied to the following fields.
【００３４】
(1) 意匠分野・・・立体のリアルな３次元形状表現
(A) 三面図表現対象物の３次元化
遺物図面作成、各種設計図等
(B) ３次元景観シミュレーション
プレゼンテーション用景観パース立体モデル作成等
(C) 各種立体形状のプレゼンテーション
３次元ＣＡＤモデルデータの計測
ＶＲ（バーチャルリアリティ）用３次元空間モデルデー
タの計測
ＡＲ（アーティフィシャルリアリティ）用３次元モデル
データの計測等
(D) 各種自動立体成型模型作成
リアルで精密な立体模型作成
遺物及び埴輪のレプリカ作成等
(2) ３次元物理特性解析分野・・・土木設計データの計
測
(A) 立***置・姿勢の解析
落石危険個所の岩盤及び転石の安定解析等
(B) 立体の表面積・体積・重量・重心・モーメント等の
解析
ロックシェッドなどの設計強度の解析等
樹木等の三次元形状解析
(C) 立体の変形シミュレーション
立体の分割・合成シミュレーション等(1) Design field: Realistic three-dimensional shape representation of a solid (A) Three-dimensional representation of a three-dimensional representation of an object Reproduction of drawings, various design drawings (B) Landscape perspective for three-dimensional landscape simulation presentation 3D model creation, etc. (C) Presentation of various 3D shapes Measurement of 3D CAD model data Measurement of 3D spatial model data for VR (virtual reality) Measurement of 3D model data for AR (artificial reality), etc. (D) Various Automatic three-dimensional molding model creation Realistic and precise three-dimensional model creation Relics and haniwa replicas etc. (2) 3D physical property analysis field: measurement of civil engineering design data (A) Analysis of three-dimensional position / posture Rock bed at rockfall danger point And stability analysis of boulders (B) Analysis of three-dimensional surface area, volume, weight, center of gravity, moment, etc. Analysis of design strength such as rock shed, etc. Tertiary such as trees Shape Analysis (C) steric modifications simulation division and synthesis simulation of the three-dimensional like
【００３５】[0035]
【発明の効果】今まで３次元計測且つ３次元表現するこ
とが非常に困難であった立体形状物に対し、写真または
画像を用いた計測手法により非接触で高精度な３次元デ
ータを取得し、且つ３次元計測データを用いた完全なソ
リッドモデリング解析やリアルな自動立体成型を可能と
することができる。EFFECTS OF THE INVENTION For a three-dimensional object which has been very difficult to be three-dimensionally measured and three-dimensionally expressed, non-contact and highly accurate three-dimensional data is acquired by a measurement method using a photograph or an image. In addition, complete solid modeling analysis using three-dimensional measurement data and realistic automatic three-dimensional molding can be performed.
【図１】本発明のスライス計測法によって得られるスラ
イスライン図を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a slice line diagram obtained by a slice measuring method of the present invention.
【図２】本発明のスライス計測法を利用してソリッドモ
デリング解析を行なうのに使用するシステムの概略構成
を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a system used for performing solid modeling analysis using the slice measurement method of the present invention.
【図３】本発明のスライス計測法によるソリッドモデル
作成フローを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a solid model creation flow according to the slice measurement method of the present invention.
【図４】スライス計測を行なう立体物に立体形状特徴点
を付した例を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing an example in which a three-dimensional object for which slice measurement is performed is provided with three-dimensional shape feature points.
【図５】スライス計測を行なう立体物に立体形状特徴線
を付した例を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing an example in which a three-dimensional object for which slice measurement is performed is provided with a three-dimensional shape characteristic line.
【図６】３次元計測を行なう立体物の例を示す斜視図で
ある。FIG. 6 is a perspective view showing an example of a three-dimensional object that performs three-dimensional measurement.
【図７】図６の立体物のコンター図の一例を示す図であ
る。7 is a diagram showing an example of a contour diagram of the three-dimensional object of FIG.
ＳＰ スライスポイント ＳＬ スライスライン ＢＰ 立体形状特徴点 ＢＬ 立体形状特徴線 １０ コンピュータシステム １１ エンジニアリングモデリングプログラム １２ ディスプレイ １３ キーボード １４ ハードディスク １５ プリンター SP slice point SL slice line BP 3D shape feature points BL 3D shape feature line 10 computer system 11 Engineering Modeling Program 12 display 13 keyboard 14 hard disk 15 Printer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01C 11/00 - 11/34 G01B 11/00 - 11/30 G06F 17/50 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01C 11/00-11/34 G01B 11/00-11/30 G06F 17/50
Claims (2)
ために、該立体物をフリーアングル撮影することにより
所望組のステレオ写真または画像を用意し、所望数の立
体形状特徴点を含むスライスポイントを決定し、各組み
のステレオ写真または画像から各スライスポイントにそ
ってとった前記立体物の形状を示すスライスデータを測
定し、測定した全スライスデータを編集して各スライス
ポイントについて１本のスライスラインデータを求める
ことを特徴とするスライス計測法。1. In order to obtain three-dimensional data representing the shape of a three-dimensional object, a stereoscopic image or image of a desired set is prepared by taking a free-angle image of the three-dimensional object, and a slice containing a desired number of three-dimensional shape feature points. The point is determined, slice data showing the shape of the three-dimensional object taken along each slice point from each set of stereo photographs or images is measured, and all the measured slice data are edited to create one slice point for each slice point. A slice measurement method characterized by obtaining slice line data.
て、各スライスポイントに対応したスライスライン間に
サーフェス面を設定する場合の目安とするための立体形
状特徴線の測定も行なう請求項１記載のスライス計測
法。2. The slice measurement according to claim 1, wherein after the slice points are determined, a solid feature line is also measured as a guide when setting a surface plane between slice lines corresponding to each slice point. Law.
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|---|---|---|---|
| JP27333894A JP3506510B2 (en) | 1994-11-08 | 1994-11-08 | Slice measurement method useful for solid modeling |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
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1994
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