JP4017351B2 - ３次元モデル生成装置および３次元モデル生成プログラム - Google Patents
３次元モデル生成装置および３次元モデル生成プログラム Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空間を撮影した画像を用いてオブジェクトの３次元モデルやオブジェクトを配置した空間の３次元モデルを作成する３次元モデル生成装置、３次元モデル生成方法、および３次元モデル生成プログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来技術について説明する。たとえば、一つの視点から撮影されたパノラマ画像を用いて室内空間を３次元モデル化する従来の３次元モデル生成装置としては、特開２０００−１１１７２号公報に記載の「仮想環境生成方法および装置、並びに仮想環境プログラムを記録した記録媒体」がある。ここでは、室内空間を撮影したパノラマ画像上で操作員が特徴点を指定すると、指定した特徴点から、視点位置，視点と床，視点と天井の相対的な位置関係を求め、室内３次元モデルを簡易的に作成する。
【０００３】
また、オブジェクトのある空間を生成する従来の３次元モデル生成装置としては、たとえば、特開平９−２４４５２２号公報に記載の「仮想建築物体験方法及び装置」がある。ここでは、操作員が建築物の平面図上で壁となる線分を指定しながら対話的に操作することで建築物の３次元モデル（建築物の仮想空間）を簡易的に作成し、さらに生成した仮想空間を仮想体験できる。なお、この装置では、建築物内部に配置するオブジェクトを予めモデリングソフトウェア等で作成し、建築物内部に配置している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記、特開２０００−１１１７２号公報に記載された従来の３次元モデル生成装置では、空間を一つの直方体とみなして作成するため、直方体どうしが、たとえば、Ｌ字型に接続しているように欠落した空間を持つ場合や、曲がった形状を持つ場合や、空間が任意の方向に分岐しているような場合に、複雑な形状の空間を作成することが難しい、という問題があった。
【０００５】
また、上記特開平９−２４４５２２号公報に記載された従来の３次元モデル生成装置では、室内に配置するオブジェクトを予め他のモデリングソフトウェアで作成しておく必要がある、という問題があった。また、モデリング作業においては、オブジェクトの特徴点を多数入力する等、煩雑な作業を要するため、初心者が簡単にオブジェクトの３次元モデルを作成することが難しい、という問題があった。また、オブジェクトを室内に配置するためには、オブジェクトの大きさを、配置する空間に合わせてスケーリングする作業が必要となり、オブジェクトを配置した室内の３次元モデルを誰もが簡単に作成することができない、という問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、凹部／凸部のある形状や曲がり形状や分岐形状等の複雑な形状をもつ空間を、少ない入力作業で簡易に作成可能な３次元モデル生成装置、３次元モデル生成方法および３次元モデル生成プログラムを得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる３次元モデル生成装置にあっては、空間を撮影した画像を用いて空間の３次元モデルを作成する構成とし、たとえば、部分空間の静止画像を表示し、部分空間内の領域の端点に対応する平面座標に基づいて背景領域データを生成する背景領域データ生成手段（後述する実施の形態の背景領域指定部１に相当）と、前記背景領域データに基づいて、複数の部分空間をつなぎあわせた空間３次元データを生成する空間３次元データ生成手段（空間３次元情報生成部１１に相当）と、部分空間どうしの接続関係（各面における所定のサイズ情報および端点の３次元座標を含む）を設定する接続情報設定手段（接続情報設定部１２に相当）と、前記静止画像および前記背景領域データに基づいて部分空間テクスチャデータを生成し、すべての部分空間に対するテクスチャデータ生成処理が終了した段階で、前記接続関係および空間３次元データに基づいて接続面以外の面にテクスチャをマッピングし、複数の空間をつなぎあわせた３次元モデルを生成する３次元モデル生成手段（空間テクスチャ情報生成部１３に相当）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成装置にあっては、空間を撮影した画像を用いて空間の３次元モデルを作成する構成とし、たとえば、部分空間の静止画像を表示し、部分空間内の領域の端点に対応する平面座標に基づいて背景領域データを生成する背景領域データ生成手段と、前記背景領域データに基づいて部分空間の３次元データを生成する部分空間３次元データ生成手段（部分空間３次元情報生成部４１に相当）と、部分空間どうしの接続関係（各面における所定のサイズ情報および端点の３次元座標を含む）を設定する接続情報設定手段と、前記静止画像および前記背景領域データに基づいて部分空間テクスチャデータを生成し、さらに、前記部分空間３次元データに基づいて部分空間にテクスチャをマッピングし、部分空間の３次元モデルを生成する部分空間３次元モデル生成手段（部分空間テクスチャ情報生成部４２に相当）と、すべての部分空間３次元モデル生成処理が終了した段階で、当該部分空間３次元モデルおよび前記接続関係に基づいて、部分空間どうしの接続面のテクスチャを切り抜いた後、複数の空間をつなぎあわせた３次元モデルを生成する３次元モデル接続手段（部分空間接続部３３に相当）と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成装置にあっては、さらに、前記静止画像に基づいてオブジェクトの形状を直方体で近似し、指定された頂点の平面座標である指定頂点データと、それ以外の頂点の平面座標である指定以外頂点データと、を生成する頂点データ生成手段（オブジェクト２次元情報生成部８１に相当）と、前記部分空間３次元データ、前記背景領域データおよび前記指定頂点データに基づいて、部分空間にオブジェクトを配置したオブジェクト付部分空間３次元データを生成するオブジェクト付部分空間３次元データ生成手段（オブジェクト付部分空間３次元情報生成部１１１に相当）と、前記静止画像、前記背景領域データおよび前記頂点データに基づいてオブジェクトテクスチャデータを生成し、さらに、当該オブジェクトテクスチャデータ、前記オブジェクト付部分空間３次元データ、前記部分空間３次元データ、および前記部分空間テクスチャデータに基づいてテクスチャをマッピングし、オブジェクト付部分空間３次元モデルを生成するオブジェクト付部分空間３次元モデル生成手段（オブジェクト付部分空間テクスチャ情報生成部１１２に相当）と、を備え、前記３次元モデル接続手段（オブジェクト付空間生成部１２５に相当）は、すべての部分空間３次元モデル生成処理が終了した段階で、前記部分空間３次元モデル、前記オブジェクト付部分空間３次元モデル、および前記接続関係に基づいて、複数の部分空間をつなぎあわせた３次元モデルを生成することを特徴とする。
【００１０】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成装置にあっては、さらに、前記静止画像の中からモデル化を行うオブジェクトの写っている静止画像を表示し、オブジェクトの奥面に対して平行に接しかつ壁面と交差する仮想的な背景領域に対応する仮想背景領域データを生成する仮想背景領域データ生成手段（仮想背景領域指定部１７１に相当）と、前記仮想背景領域の高さと幅に基づいて、仮想背景領域の全頂点の３次元座標を表す仮想背景領域３次元データを生成する仮想背景領域３次元データ生成手段（仮想背景領域３次元データ生成部１７２に相当）と、前記部分空間３次元データと前記仮想背景領域３次元データに基づいて、実在する壁面と仮想壁面のなす角度を表すオブジェクト傾きデータを生成する傾き計算手段（傾き計算部１７３に相当）と、前記静止画像に基づいてオブジェクトの形状を直方体で近似し、指定された頂点の平面座標である指定頂点データと、それ以外の頂点の平面座標である指定以外頂点データと、を生成する頂点データ生成手段（オブジェクト２次元情報生成部８１に相当）と、前記部分空間３次元データ、前記仮想背景領域３次元データ、前記指定頂点データ、および前記オブジェクト傾きデータに基づいて、部分空間にオブジェクトを配置したオブジェクト付部分空間３次元データを生成するオブジェクト付部分空間３次元データ生成手段（オブジェクト３次元情報生成部８２に相当）と、前記静止画像、前記仮想背景領域データおよび前記頂点データに基づいてオブジェクトテクスチャデータを生成し、さらに、当該オブジェクトテクスチャデータ、前記オブジェクト付部分空間３次元データ、前記部分空間３次元データ、および前記部分空間テクスチャデータに基づいてテクスチャをマッピングし、オブジェクト付部分空間３次元モデルを生成するオブジェクト付部分空間３次元モデル生成手段（オブジェクトテクスチャ情報生成部８３に相当）と、を備え、前記３次元モデル接続手段（オブジェクト付空間生成部１２５に相当）は、すべての部分空間３次元モデル生成処理が終了した段階で、前記部分空間３次元モデル、前記オブジェクト付部分空間３次元モデル、および前記接続関係に基づいて、複数の部分空間をつなぎあわせた３次元モデルを生成することを特徴とする。
【００１１】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成装置にあっては、さらに、作業中の部分空間の部分空間番号、オブジェクトの背景となる面の面番号、所定のオブジェクトサイズ情報をオブジェクト管理テーブルに設定するオブジェクト管理テーブル設定手段（オブジェクト管理テーブル設定部２０２に相当）と、指定されたオブジェクトの頂点の数が４個未満である場合に、前記オブジェクト管理テーブルから所定のオブジェクトサイズ情報を取得するオブジェクトサイズ情報取得手段（オブジェクト情報取得部２０１に相当）と、を備え、前記オブジェクト付部分空間３次元データ生成手段は、前記背景領域データ、前記指定頂点データ、および前記所定のオブジェクトサイズ情報に基づいて、部分空間にオブジェクトを配置したオブジェクト付部分空間３次元データを生成することを特徴とする。
【００１２】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成装置にあっては、前記空間を直方体の集合体とみなして、空間の３次元モデルを生成することを特徴とする。
【００１３】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成装置にあっては、分岐のある空間を三角柱の集合体とみなして、空間の３次元モデルを生成することを特徴とする。
【００１４】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成装置にあっては、曲がりのある空間を六面体の集合体とみなして、空間の３次元モデルを生成することを特徴とする。
【００１５】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成装置にあっては、撮影した画像を用いてオブジェクトの３次元モデルを作成する構成とし、たとえば、オブジェクトの静止画像を表示し、指定された部分領域の端点に対応する平面座標に基づいて背景領域データを生成する背景領域データ生成手段と、前記静止画像に基づいてオブジェクトの形状を直方体で近似し、指定された頂点の平面座標である指定頂点データと、それ以外の頂点の平面座標である指定以外頂点データと、を生成する頂点データ生成手段と、前記背景領域データおよび前記指定頂点データに基づいてオブジェクトの３次元データを生成するオブジェクト３次元データ生成手段と、前記静止画像、前記背景領域データおよび前記頂点データに基づいてオブジェクトテクスチャデータを生成し、さらに、当該オブジェクトテクスチャデータおよび前記オブジェクト３次元データに基づいてテクスチャをマッピングし、オブジェクトの３次元モデルを生成するオブジェクト３次元モデル生成手段と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成方法にあっては、部分空間の静止画像を表示し、部分空間内の領域の端点に対応する平面座標に基づいて背景領域データを生成する背景領域データ生成ステップと、前記背景領域データに基づいて、部分空間を構成する所定の面の高さおよび幅を表す部分空間サイズデータを生成する部分空間サイズデータ生成ステップと、前記部分空間サイズデータに基づいて部分空間の３次元形状を計算し、作成済みの部分空間の３次元形状をつなぎあわせた空間３次元データを生成する空間３次元データ生成ステップと、前記部分空間サイズデータおよび前記空間３次元データに基づいて、部分空間を構成するすべての面に関する所定のサイズ情報および端点の３次元座標を空間管理テーブルに設定する空間管理テーブル設定ステップと、新たな接続面の指定に伴い部分空間どうしの接続関係を接続テーブルに設定する接続情報設定ステップと、前記接続関係に基づいて、新たに接続された部分空間のすべての面に関する所定のサイズ情報および端点の３次元座標を空間管理テーブルに追記する空間管理テーブル追記ステップと、前記静止画像および前記背景領域データに基づいて部分空間テクスチャデータを生成する部分空間テクスチャ生成ステップと、すべての部分空間に対するテクスチャデータ生成処理が終了した段階で、前記空間管理テーブル、前記接続テーブルおよび前記空間３次元データに基づいて接続面以外の面にテクスチャをマッピングし、複数の空間をつなぎあわせた３次元モデルを生成する３次元モデル生成ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１７】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成方法にあっては、部分空間の静止画像を表示し、部分空間内の領域の端点に対応する平面座標に基づいて背景領域データを生成する背景領域データ生成ステップと、前記背景領域データに基づいて、部分空間を構成する所定の面の高さおよび幅を表す部分空間サイズデータを生成する部分空間サイズデータ生成ステップと、前記部分空間サイズデータに基づいて、部分空間の３次元形状である部分空間３次元データを生成する部分空間３次元データ生成ステップと、前記部分空間サイズデータおよび前記部分空間３次元データに基づいて、部分空間を構成するすべての面に関する所定のサイズ情報および端点の３次元座標を空間管理テーブルに設定する空間管理テーブル設定ステップと、新たな接続面の指定に伴い部分空間どうしの接続関係を接続テーブルに設定する接続情報設定ステップと、前記接続関係に基づいて、新たに接続された部分空間のすべての面に関する所定のサイズ情報および端点の３次元座標を空間管理テーブルに追記する空間管理テーブル追記ステップと、前記静止画像および前記背景領域データに基づいて部分空間テクスチャデータを生成する部分空間テクスチャ生成ステップと、前記部分空間３次元データに基づいて部分空間にテクスチャをマッピングし、部分空間の３次元モデルを生成する部分空間３次元モデル生成ステップと、すべての部分空間３次元モデル生成処理が終了した段階で、当該部分空間３次元モデル、前記空間管理テーブルおよび前記接続テーブルに基づいて、部分空間どうしの接続面のテクスチャを切り抜いた後、複数の空間をつなぎあわせた３次元モデルを生成する３次元モデル接続ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１８】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成方法にあっては、さらに、前記静止画像に基づいてオブジェクトの形状を直方体で近似し、指定された頂点の平面座標である指定頂点データと、それ以外の頂点の平面座標である指定以外頂点データと、を生成する頂点データ生成ステップと、前記背景領域データおよび前記頂点データに基づいて、オブジェクトが正面および床面から離れているかどうかを判断し、さらに、オブジェクトの幅と高さと奥行きを表すオブジェクトサイズデータを生成するオブジェクトサイズデータ生成ステップと、オブジェクトが正面および床面から離れている場合に、前記背景領域データおよび前記頂点データに基づいて、その距離を表すオフセットデータを生成するオフセットデータ生成ステップと、前記部分空間３次元データ、前記オフセットデータおよび前記オブジェクトサイズデータに基づいて、部分空間にオブジェクトを配置したオブジェクト付部分空間３次元データを生成するオブジェクト付部分空間３次元データ生成ステップと、前記静止画像、前記背景領域データおよび前記頂点データに基づいてオブジェクトテクスチャデータを生成するオブジェクトテクスチャ生成ステップと、前記オブジェクトテクスチャデータ、前記オブジェクト付部分空間３次元データ、前記部分空間３次元データ、および前記部分空間テクスチャデータに基づいてテクスチャをマッピングし、オブジェクト付部分空間３次元モデルを生成するオブジェクト付部分空間３次元モデル生成ステップと、を含み、前記３次元モデル接続ステップにあっては、すべての部分空間３次元モデル生成処理が終了した段階で、前記部分空間３次元モデル、前記オブジェクト付部分空間３次元モデル、前記空間管理テーブル、および前記接続テーブルに基づいて、複数の部分空間をつなぎあわせた３次元モデルを生成することを特徴とする。
【００１９】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成方法にあっては、さらに、前記静止画像の中からモデル化を行うオブジェクトの写っている静止画像を表示し、オブジェクトの奥面に対して平行に接しかつ壁面と交差する仮想的な背景領域に対応する仮想背景領域データを生成する仮想背景領域データ生成ステップと、前記仮想背景領域の高さと幅に基づいて、仮想背景領域の全頂点の３次元座標を表す仮想背景領域３次元データを生成する仮想背景領域３次元データ生成ステップと、前記部分空間３次元データと前記仮想背景領域３次元データに基づいて、実在する壁面と仮想壁面のなす角度を表すオブジェクト傾きデータを生成する傾き計算ステップと、前記静止画像に基づいてオブジェクトの形状を直方体で近似し、指定された頂点の平面座標である指定頂点データと、それ以外の頂点の平面座標である指定以外頂点データと、を生成する頂点データ生成ステップと、前記仮想背景領域の高さと幅、前記仮想背景領域データおよび前記指定頂点データに基づいて、オブジェクトの幅と高さと奥行きを表すオブジェクトサイズデータを生成するオブジェクトサイズデータ生成ステップと、前記部分空間３次元データ、前記仮想背景領域３次元データ、前記指定頂点データ、および前記オブジェクト傾きデータに基づいて、部分空間にオブジェクトを配置したオブジェクト付部分空間３次元データを生成するオブジェクト付部分空間３次元データ生成ステップと、前記静止画像、前記仮想背景領域データおよび前記頂点データに基づいてオブジェクトテクスチャデータを生成するオブジェクトテクスチャ生成ステップと、前記オブジェクトテクスチャデータ、前記オブジェクト付部分空間３次元データ、前記部分空間３次元データ、および前記部分空間テクスチャデータに基づいてテクスチャをマッピングし、オブジェクト付部分空間３次元モデルを生成するオブジェクト付部分空間３次元モデル生成ステップと、を含み、前記３次元モデル接続ステップにあっては、すべての部分空間３次元モデル生成処理が終了した段階で、前記部分空間３次元モデル、前記オブジェクト付部分空間３次元モデル、前記空間管理テーブル、および前記接続テーブルに基づいて、複数の部分空間をつなぎあわせた３次元モデルを生成することを特徴とする。
【００２０】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成方法にあっては、さらに、作業中の部分空間の部分空間番号、オブジェクトの背景となる面の面番号、所定のオブジェクトサイズ情報をオブジェクト管理テーブルに設定するオブジェクト管理テーブル設定ステップと、指定されたオブジェクトの頂点の数が４個未満である場合に、前記オブジェクト管理テーブルから所定のオブジェクトサイズ情報を取得するオブジェクトサイズ情報取得ステップと、を備え、前記オブジェクト付部分空間３次元データ生成ステップにあっては、前記背景領域データ、前記指定頂点データ、および前記所定のオブジェクトサイズ情報に基づいて、部分空間にオブジェクトを配置したオブジェクト付部分空間３次元データを生成することを特徴とする。
【００２１】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成方法にあっては、オブジェクトの静止画像を表示し、指定された部分領域の端点に対応する平面座標に基づいて背景領域データを生成する背景領域データ生成ステップと、前記静止画像に基づいてオブジェクトの形状を直方体で近似し、指定された頂点の平面座標である指定頂点データと、それ以外の頂点の平面座標である指定以外頂点データと、を生成する頂点データ生成ステップと、前記背景領域データおよび前記指定頂点データに基づいて、オブジェクトの幅と高さと奥行きを表すオブジェクトサイズデータを生成するオブジェクトサイズデータ生成ステップと、前記オブジェクトサイズデータに基づいて、オブジェクトの３次元座標であるオブジェクト３次元データを生成するオブジェクト３次元データ生成ステップと、前記静止画像、前記背景領域データおよび前記頂点データに基づいてオブジェクトテクスチャデータを生成するオブジェクトテクスチャ生成ステップと、前記オブジェクトテクスチャデータおよび前記オブジェクト３次元データに基づいてテクスチャをマッピングし、オブジェクトの３次元モデルを生成するオブジェクト３次元モデル生成ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２２】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成プログラムにあっては、部分空間の静止画像を表示し、部分空間内の領域の端点に対応する平面座標に基づいて背景領域データを生成する背景領域データ生成手段と、前記背景領域データに基づいて、複数の部分空間をつなぎあわせた空間３次元データを生成する空間３次元データ生成手段と、部分空間どうしの接続関係（各面における所定のサイズ情報および端点の３次元座標を含む）を設定する接続情報設定手段と、前記静止画像および前記背景領域データに基づいて部分空間テクスチャデータを生成し、すべての部分空間に対するテクスチャデータ生成処理が終了した段階で、前記接続関係および空間３次元データに基づいて接続面以外の面にテクスチャをマッピングし、複数の空間をつなぎあわせた３次元モデルを生成する３次元モデル生成手段と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２３】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成プログラムにあっては、部分空間の静止画像を表示し、部分空間内の領域の端点に対応する平面座標に基づいて背景領域データを生成する背景領域データ生成手段と、前記背景領域データに基づいて部分空間の３次元データを生成する部分空間３次元データ生成手段と、部分空間どうしの接続関係（各面における所定のサイズ情報および端点の３次元座標を含む）を設定する接続情報設定手段と、前記静止画像および前記背景領域データに基づいて部分空間テクスチャデータを生成し、さらに、前記部分空間３次元データに基づいて部分空間にテクスチャをマッピングし、部分空間の３次元モデルを生成する部分空間３次元モデル生成手段と、すべての部分空間３次元モデル生成処理が終了した段階で、当該部分空間３次元モデルおよび前記接続関係に基づいて、部分空間どうしの接続面のテクスチャを切り抜いた後、複数の空間をつなぎあわせた３次元モデルを生成する３次元モデル接続手段と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２４】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成プログラムにあっては、部分空間の静止画像を表示し、部分空間内の領域の端点に対応する平面座標に基づいて背景領域データを生成する背景領域データ生成手段と、前記背景領域データに基づいて部分空間の３次元データを生成する部分空間３次元データ生成手段と、部分空間どうしの接続関係（各面における所定のサイズ情報および端点の３次元座標を含む）を設定する接続情報設定手段と、前記静止画像および前記背景領域データに基づいて部分空間テクスチャデータを生成し、さらに、前記部分空間３次元データに基づいて部分空間にテクスチャをマッピングし、部分空間の３次元モデルを生成する部分空間３次元モデル生成手段と、前記静止画像に基づいてオブジェクトの形状を直方体で近似し、指定された頂点の平面座標である指定頂点データと、それ以外の頂点の平面座標である指定以外頂点データと、を生成する頂点データ生成手段と、前記部分空間３次元データ、前記背景領域データおよび前記指定頂点データに基づいて、部分空間にオブジェクトを配置したオブジェクト付部分空間３次元データを生成するオブジェクト付部分空間３次元データ生成手段と、前記静止画像、前記背景領域データおよび前記頂点データに基づいてオブジェクトテクスチャデータを生成し、さらに、当該オブジェクトテクスチャデータ、前記オブジェクト付部分空間３次元データ、前記部分空間３次元データ、および前記部分空間テクスチャデータに基づいてテクスチャをマッピングし、オブジェクト付部分空間３次元モデルを生成するオブジェクト付部分空間３次元モデル生成手段と、すべての部分空間３次元モデル生成処理が終了した段階で、前記部分空間３次元モデル、前記オブジェクト付部分空間３次元モデル、および前記接続関係に基づいて、複数の部分空間をつなぎあわせた３次元モデルを生成する３次元モデル接続手段と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２５】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成プログラムにあっては、部分空間の静止画像を表示し、部分空間内の領域の端点に対応する平面座標に基づいて背景領域データを生成する背景領域データ生成手段と、前記背景領域データに基づいて部分空間の３次元データを生成する部分空間３次元データ生成手段と、部分空間どうしの接続関係（各面における所定のサイズ情報および端点の３次元座標を含む）を設定する接続情報設定手段と、前記静止画像および前記背景領域データに基づいて部分空間テクスチャデータを生成し、さらに、前記部分空間３次元データに基づいて部分空間にテクスチャをマッピングし、部分空間の３次元モデルを生成する部分空間３次元モデル生成手段と、前記静止画像の中からモデル化を行うオブジェクトの写っている静止画像を表示し、オブジェクトの奥面に対して平行に接しかつ壁面と交差する仮想的な背景領域に対応する仮想背景領域データを生成する仮想背景領域データ生成手段と、前記仮想背景領域の高さと幅に基づいて、仮想背景領域の全頂点の３次元座標を表す仮想背景領域３次元データを生成する仮想背景領域３次元データ生成手段と、前記部分空間３次元データと前記仮想背景領域３次元データに基づいて、実在する壁面と仮想壁面のなす角度を表すオブジェクト傾きデータを生成する傾き計算手段と、前記静止画像に基づいてオブジェクトの形状を直方体で近似し、指定された頂点の平面座標である指定頂点データと、それ以外の頂点の平面座標である指定以外頂点データと、を生成する頂点データ生成手段と、前記部分空間３次元データ、前記仮想背景領域３次元データ、前記指定頂点データ、および前記オブジェクト傾きデータに基づいて、部分空間にオブジェクトを配置したオブジェクト付部分空間３次元データを生成するオブジェクト付部分空間３次元データ生成手段と、前記静止画像、前記仮想背景領域データおよび前記頂点データに基づいてオブジェクトテクスチャデータを生成し、さらに、当該オブジェクトテクスチャデータ、前記オブジェクト付部分空間３次元データ、前記部分空間３次元データ、および前記部分空間テクスチャデータに基づいてテクスチャをマッピングし、オブジェクト付部分空間３次元モデルを生成するオブジェクト付部分空間３次元モデル生成手段と、すべての部分空間３次元モデル生成処理が終了した段階で、前記部分空間３次元モデル、前記オブジェクト付部分空間３次元モデル、および前記接続関係に基づいて、複数の部分空間をつなぎあわせた３次元モデルを生成する３次元モデル接続手段と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２６】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成プログラムにあっては、オブジェクトの静止画像を表示し、指定された部分領域の端点に対応する平面座標に基づいて背景領域データを生成する背景領域データ生成手段と、前記静止画像に基づいてオブジェクトの形状を直方体で近似し、指定された頂点の平面座標である指定頂点データと、それ以外の頂点の平面座標である指定以外頂点データと、を生成する頂点データ生成手段と、前記背景領域データおよび前記指定頂点データに基づいてオブジェクトの３次元データを生成するオブジェクト３次元データ生成手段と、前記静止画像、前記背景領域データおよび前記頂点データに基づいてオブジェクトテクスチャデータを生成し、さらに、当該オブジェクトテクスチャデータおよび前記オブジェクト３次元データに基づいてテクスチャをマッピングし、オブジェクトの３次元モデルを生成するオブジェクト３次元モデル生成手段と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる３次元モデル生成装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２８】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる３次元モデル生成装置の実施の形態１の構成を示す図である。図１において、１は指定された部分空間の背景となる領域を背景領域データとして出力する背景領域指定部であり、２は部分空間を構成する面のサイズを部分空間サイズデータとして出力する部分空間サイズ取得部であり、３は部分空間サイズデータに基づいて部分空間の３次元形状を計算し、既に作成された部分空間とつなぎ合わせた後の空間の３次元幾何データを空間３次元データとして出力する空間３次元データ生成部であり、４は空間の３次元座標やサイズを管理するための空間管理テーブルを作成する空間管理テーブル設定部であり、５は指定した面に接続する別の部分空間の部分空間番号と面番号を接続テーブルに設定する接続設定部であり、６は接続テーブルに基づいて部分空間番号，面番号，接続面の３次元座標および部分空間サイズを空間管理テーブルに追記する空間管理テーブル追記部であり、７は部分空間の背景に相当する静止画像の一部分の切りだし／加工を行うことで部分空間テクスチャデータを出力する部分空間テクスチャ生成部であり、８は複数の部分空間をつなぎ合わせた空間にテクスチャをマッピングした３次元モデルを生成し、それを空間モデルデータとして出力する空間テクスチャマッピング部である。
【００２９】
また、９は部分空間を構成する面の３次元座標と部分空間サイズデータを格納する空間管理テーブルであり、１０は接続先の部分空間番号と面番号を格納する接続テーブルである。
【００３０】
また、１１は背景領域データおよび既に作成された部分空間の３次元データに基づいて３次元幾何データ（空間３次元データ）を生成する空間３次元情報生成部であり、部分空間サイズ取得部２と空間３次元データ生成部３と空間管理テーブル設定部４で構成される。１２はどの部分空間のどの面がどの部分空間のどの面と接続するかという接続関係を設定する接続情報設定部であり、接続設定部５と空間管理テーブル追記部６で構成される。１３はつなぎ合わされた複数の部分空間に対してテクスチャをマッピングした３次元モデルを空間モデルデータとして出力する空間テクスチャ情報生成部であり、部分空間テクスチャ生成部７と空間テクスチャマッピング部８で構成される。
【００３１】
ここで、本実施の形態における３次元モデル生成装置の動作を説明する。なお、本実施の形態では、モデル化する空間を複数の直方体の集合体とみなし、個々の直方体を部分空間とする。また、直方体内部の６面は、「正面」，「右面」，「背面」，「左面」，「天井」，「床面」の名称によって区別する。さらに、前記の６つの名称は、空間全体に対して一方向に定められているものとし、空間を構成する各直方体は、同一方向にある場合、同一名称となる。
【００３２】
図２は、空間を構成する直方体の集合体の一例を示す図である。ここでは、直方体ごとに、内部の６面（正面、右面、背面、左面、床面、天井）をディジタルカメラで撮影し、正面２１ａ，左面２１ｂ，背面２１ｃ，左面２１ｄ，床面２１ｅ、天井２１ｆの静止画像を得る。
【００３３】
本実施の形態では、まず、直方体２１を作成し、つぎに、直方体２１の右側に直方体２２を接続する場合を、一例として説明する。なお、最初に作成する直方体は任意である。
【００３４】
まず、背景領域指定部１では、静止画像２１ａ〜２１ｆをディスプレイに表示する。図３は、表示された静止画像を示す図である。ここで、操作員が、マウス等を用いて各画像上の正面２１ａ，右面２１ｂ，背面２１ｃ，左面２１ｄ，床面２１ｅ，天井２１ｆに相当する部分領域を四辺形で指定する。このとき、背景領域指定部１では、指定された領域の端点に対応する平面座標に基づいて背景領域データを生成し、当該背景領域データを部分空間サイズ取得部２および部分空間テクスチャ生成部７に対して通知する。ただし、平面座標系における原点は静止画像の中心とし、単位はドット（dot）とする。
【００３５】
部分空間サイズ取得部２では、操作員の入力による直方体の高さと上記背景領域データを受け取ると、直方体の正面２１ａと右面２１ｂの幅をそれぞれ計算する。そして、計算した高さと幅に基づいて部分空間サイズデータを生成し、当該部分空間サイズデータを空間３次元データ生成部３および空間管理テーブル設定部４に対して通知する。床面２１ｅ，天井２１ｆ，左面２１ｄ，背面２１ｃの幅は、全体が直方体であることから決定される。
【００３６】
なお、部分空間サイズ取得部２では、最初の直方体を作成する場合、背景領域データを受け取った段階で直方体の正面２１ａと右面２１ｂに対して幅を自動的に計算し、部分空間サイズデータを出力する。一方、２番目以降の直方体を作成する場合には、背景領域データを受け取った段階で、後述する空間管理テーブル追記部６において出力された空間管理テーブルを参照し、正面２１ａあるいは右面２１ｂに対して幅が設定されていない場合には、その幅を計算し、空間サイズデータとして出力する。ただし、空間管理テーブルにおいて高さと幅が既知である場合にはこれを空間サイズデータとする。
【００３７】
ここで、正面２１ａおよび右面２１ｂの幅Ｗの計算方法を、図面を用いて説明する。図４は、幅Ｗの計算方法を説明するための図である。この計算方法は、前原秀明、中村亘、田中聡、「実写静止画を利用したリアルタイムCGのための仮想室内空間の簡易制作」、電学論C、Vol.120-C、No.7、pp.977-985、2000に詳細に説明されている。ただし、各写真は、中心の点が指定された部分領域に含まれるように、かつカメラをほぼ水平にして、撮影されているものとする。また、角度の単位はディグリ（degree）とする。
【００３８】
Ｗ＝√（Ｄｒｔ2＋Ｄｌｔ2−２＊Ｄｒｔ＊Ｄｌｔ＊ｃｏｓθｔ） （１）
ただし、
θｒ＝ｃｏｓ-1（（ｄｒｔ2＋ｄｒｂ2＋２＊Ｆ2−ｄｒｔ＿ｒｂ2）
／（２＊√（ｄｒｔ2＋Ｆ2）√（ｄｒｂ2＋Ｆ2））） （２）
Ｆ＝Ｃｘ／（２＊ｔａｎ（Ｃａ／２）） （３）
Ｄｒ＝（√（４＊ｈ（Ｈ−ｈ）＊ｔａｎ2θｒ＋Ｈ2）＋Ｈ）
／（２＊ｔａｎθｒ） （４）
Ｄｒｔ＝√（Ｄｒ2＋（Ｈ−ｈ）2） （５）
Ｄｒｂ＝√（Ｄｒ2＋ｈ2） （６）
を前提とする。
【００３９】
なお、ｄｒｔは、背景領域を構成する右の縦線上方の頂点をＶｒｔとしたとき、Ｖｒｔから静止画の中心までの距離（単位はドット）を表す。また、ｄｒｂは、背景領域を構成する右の縦線下方の頂点をＶｒｂとしたとき、Ｖｒｂから静止画の中心までの距離（単位はドット）を表す。また、ｄｒｔ＿ｒｂは、ＶｒｔとＶｒｂの静止画上の距離（単位はドット）を表す。また、ｈは、カメラの床面からの高さを表す。また、ＤｒｔはＶｒｔとカメラとの距離を表す。ＤｒｂはＶｒｂとカメラとの距離を表す。また、Ｄｒは背景領域を構成する右の縦線とカメラとの距離を表す。また、静止画の水平方向の画素数（単位はドット）Ｃｘおよびカメラの水平方向の視野角（単位はディグリ）Ｃａについては、ディジタルカメラによって異なる。
【００４０】
このとき、カメラの焦点距離Ｆ、および静止画上の距離ｄｒｔ，ｄｒｂ，ｄｒｔ＿ｒｂによりθｒが求まり、このθｒを用いると、Ｄｒｔ，Ｄｒｂをｈの変数として表すことができる。同様にして、背景領域を構成する左の縦線でも、Ｄｌｔ、Ｄｌｂがｈの変数として表されるので、幅Ｗを媒介とすると以下の方程式（７）が得られる。
Ｄｒｔ2＋Ｄｌｔ2−２＊Ｄｒｔ＊Ｄｌｔ＊ｃｏｓθｔ
＝Ｄｒｂ2＋Ｄｌｂ2−２＊Ｄｒｂ＊Ｄｌｂ＊ｃｏｓθｂ （７）
この式は、ｈの１変数方程式であるので、求めたｈを用いてＷを求めることができる。
【００４１】
つぎに、部分空間サイズデータを受け取った空間３次元データ生成部３では、当該データに基づいて部分空間の３次元形状を計算する。そして、既に作成した部分空間とつなぎ合わせた「空間の３次元幾何データ」、すなわち、空間３次元データを生成し、当該空間３次元データを空間管理テーブル設定部４および空間テクスチャマッピング部８に通知する。このとき、最初に作成する直方体に関しては、操作員の指示で、当該直方体を空間のしかるべき位置に配置するための基準点を、各頂点の中から選択する。そして、基準点の３次元座標を設定後、空間３次元データ生成部３では、直方体２１のすべての頂点に対して３次元座標を計算し、その計算結果として空間３次元データを出力する。
【００４２】
空間管理テーブル設定部４では、上記部分空間サイズ取得部２にて生成された部分空間サイズデータと空間３次元データ生成部３にて生成された空間３次元データに基づいて、正面２１ａ，右面２１ｂ，背面２１ｃ，左面２１ｄ，床面２１ｅ，天井２１ｆ単位に、端点の３次元座標、直方体の高さ、および正面と右面に対応するそれぞれの幅、を空間管理テーブル９に対して設定する。この空間管理テーブル９は、後述する空間管理テーブル追記部６において参照される。
【００４３】
図５は、空間管理テーブル９の一例を示す図である。ここでは、部分空間番号が各直方体に固有の番号となる。なお、面番号において、ａ〜ｆは、正面，右面，背面，左面，床面，天井の順に付けられており、数字の部分は、部分空間番号となっている。
【００４４】
つぎに、たとえば、直方体２１の右面２１ｂに別の直方体２２を接続する場合、接続設定部５では、操作員により、作業中の６面の中から別の直方体を接続する面が指定されると、指定された面に接続する別の部分空間の面番号を自動的に接続テーブル１０に設定する。図６は、接続テーブル１０の一例を示す図である。接続元部分空間番号には、作業中の直方体の部分空間番号が設定される。この接続元部分空間番号は、空間管理テーブル設定部４において設定された部分空間番号と同一である。また、接続元面番号には、接続元部分空間番号の直方体内部の６面に対応する面番号が設定される。この接続元面番号は、空間管理テーブル設定部４において設定された面番号と同一である。
【００４５】
そして、たとえば、接続面として右面２１ｂが指定された場合、接続テーブル１０には、接続元面番号（２１ｂ）の横の欄に接続先部分空間番号として２２が、そして、接続先面番号として２２ｄが、自動的に設定される。なお、接続テーブル１０は、後述する空間管理テーブル追記部６および空間テクスチャマッピング部８において参照される。
【００４６】
空間管理テーブル追記部６では、接続テーブル１０を参照して、直方体２１に接続する直方体２２の部分空間番号，面番号，接続面の３次元座標および幅を、空間管理テーブル９に対して追記する。ここでは、接続テーブル１０に接続先部分空間番号として２２が設定されているので、空間管理テーブル９に対して、部分空間番号として２２を追記し、そして、面番号として２２ａ〜２２ｆ（図示せず）を追記する。また、接続テーブル１０に、接続元面番号（２１ｂ）に対応する接続先面番号として２２ｄが設定されているので、接続先面番号（２２ｄ）に対応する面の幅は、接続元面番号（２１ｂ）の面の幅と等しくなる。そのため、空間管理テーブル９には、部分空間番号（２２）の右面幅に部分空間番号（２１）の右面幅と同じ値を追記する。また、高さも同様に追記する。また、面番号（２１ｂ）の３次元座標を、面番号（２２ｂ）の３次元座標の欄に追記する。
【００４７】
部分空間テクスチャ生成部７では、背景領域指定部１から受け取った静止画像と背景領域データに基づいて、直方体の各面単位に、背景領域として指定された四辺形の部分領域を切り取り、さらに、切り取った部分が長方形となるように加工することで、部分空間テクスチャデータを生成する。そして、当該部分空間テクスチャデータを空間テクスチャマッピング部８に対して通知する。
【００４８】
ここで、テクスチャ加工の方法について説明する。この方法は、特開平１１−１４４０７６に詳細に記載されている。部分空間テクスチャ生成部７では、背景領域データに基づいて、以下の（８）〜（２１）ように、視点位置（Ｖｘ,Ｖｙ,Ｖｚ）、視線とポリゴンの角度θ、およびウインドウの縦サイズｗｙ（dot）等のパラメータを算出する。ただし、座標は仮想３次元空間における座標の値とし、角度の単位はディグリ(degree)とする。
【００４９】
【００５０】
ただし、（Ｘ1，Ｙ1）は領域データの左下隅の座標を表し、（Ｘ2，Ｙ2）は領域データの右下隅の座標を表し、（Ｘ3，Ｙ3）は領域データの右上隅の座標を表し、（Ｘ4，Ｙ4）は領域データの左上隅の座標を表し、Ｃｙはウインドウの水平画素数を表す。
【００５１】
そして、部分空間テクスチャ生成部７では、透視投影変換の機能を利用して、部分領域が長方形に変形された 部分空間テクスチャデータを生成する。具体的にいうと、まず、部分空間テクスチャ生成部７では、透視投影変換により、横幅６４０ドット、縦幅Ｗｙドット、視野角Ｃａの表示ウインドウをディスプレイに表示する。つぎに、４つの頂点（−３２０．０，０，２４０．０）、（３２０．０，０，２４０．０）、（３２０．０，０，−２４０．０）、（−３２０．０，０，−２４０．０）によって定義されるポリゴンを仮３次元空間に配置し、Ｙ軸を軸として反時計回りにθだけ回転させ、視点位置を点（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）に移し、視線方向を水平方向の傾き０．０およびＺ軸と平行とし、かつ原点が見えるようにする。最後に、表示ウインドウに表示されている内容全体を部分空間テクスチャデータとして出力する。
【００５２】
つぎに、直方体２１の右側に直方体２２を接続する場合の３次元モデル生成装置の動作を説明する。ここでは、上記直方体２１を生成する動作と異なる動作についてのみ説明する。まず、上記と同様の動作で背景領域データを出力後、部分空間サイズ取得部２では、空間管理テーブル追記部６にて設定された空間管理テーブル９を参照し、正面あるいは右面に対応する幅が設定されていない場合に、その幅を計算し、部分空間サイズデータを生成する。そして、当該部分空間サイズデータを空間３次元データ生成部３および空間管理テーブル設定部４に対して通知する。
【００５３】
空間３次元データ生成部３では、受け取った部分空間サイズデータに基づいて部分空間の３次元形状を計算する。そして、既に作成した部分空間とつなぎ合わせた「空間の３次元幾何データ」、すなわち、空間３次元データを生成する。ここでは、面番号として２２ｄが設定された直方体２２の左面については、４個の頂点の３次元座標が既に空間管理テーブル９に設定されているので、この中の１点を基準点とする。したがって、この基準点の３次元座標と上記部分空間サイズデータに基づいて、直方体２２のすべての頂点に対応する３次元座標を計算し、直方体２１と直方体２２が接続した状態の３次元データを空間３次元データとして出力する。
【００５４】
以降、空間管理テーブル設定部４、接続設定部５、空間管理テーブル追記部６、および部分空間テクスチャ生成部７では、直方体２１を生成する場合と同様の手順で処理を行う。
【００５５】
つぎに、空間テクスチャマッピング部８では、すべての直方体に対する処理が完了した段階で（ここでは、直方体２１および直方体２２の処理に相当）、空間３次元データおよび空間を構成するすべての直方体の部分空間テクスチャデータを受け取り、空間管理テーブル９と接続テーブル１０を参照して、接続する面以外の面にテクスチャをマッピングし、複数の部分空間をつなぎ合わせた空間モデルデータを生成する。この空間モデルデータは、たとえば、ＶＲＭＬ形式で出力し、ＶＲＭＬブラウザを用いて表示する。
【００５６】
このように、本実施の形態においては、ディジタルカメラ等から得られた静止画像を利用して複数の空間を生成し、複数の空間を平面方向および鉛直方向に自由につなぎ合わせる構成とした。具体的にいうと、複数の直方体が接続された状態の空間３次元データに対してテクスチャをマッピングすることで、複数の部分空間をつなぎ合わせた空間モデルデータを生成する構成とした。これにより、複雑な形状の３次元モデルを生成することができる。また、空間の外郭を形成する直方体をずらして配置することにより、展望室のような円形状の室内やドームのような球状の空間に対しても適用することができる。
【００５７】
実施の形態２．
前述の実施の形態１では、複数の直方体が接続された状態の空間３次元データに対してテクスチャをマッピングすることで、空間モデルデータを生成する。一方、実施の形態２では、空間を構成する個々の直方体に対してテクスチャをマッピングし、すべての直方体に対してマッピング処理を終えた段階で、すべての直方体を接続することで、空間モデルデータを生成する。
【００５８】
図７は、本発明にかかる３次元モデル生成装置の実施の形態２の構成を示す図である。なお、前述の実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。図７において、３１は部分空間サイズデータに基づいて部分空間の３次元形状を計算し、その計算結果を部分空間３次元データとして出力する部分空間３次元データ生成部であり、３２は部分空間３次元データと部分空間テクスチャデータに基づいて部分空間にテクスチャをマッピングした３次元モデルを生成し、それを部分空間モデルデータとして出力する部分空間テクスチャマッピング部であり、３３は空間管理テーブル９と接続テーブル１０に基づいて各部分空間を接続させた空間の３次元データを生成し、部分空間どうしの接続面のテクスチャを切り抜いて空間の３次元モデルを生成し、それを空間３次元モデルデータとして出力する部分空間接続部である。
【００５９】
また、４１は背景領域データに基づいて部分空間の３次元データを生成する部分空間３次元情報生成部であり、部分空間サイズ取得部２と部分空間３次元データ生成部３１と空間管理テーブル設定部４で構成される。４２は部分空間に対してテクスチャをマッピングした３次元モデルを部分空間モデルデータとして出力する部分空間テクスチャ情報生成部であり、部分空間テクスチャ生成部７と部分空間テクスチャマッピング部３２で構成される。
【００６０】
ここで、本実施の形態における３次元モデル生成装置の動作を説明する。なお、本実施の形態では、実施の形態１と同様に、直方体２１と直方体２２をつなぎ合わせた空間を作成する（図２参照）。また、ここでは、前述の実施の形態１と異なる動作についてのみ説明を行う。
【００６１】
まず、実施の形態１と同様の動作で、背景領域データ生成処理および部分空間サイズデータ生成処理を実行後、部分空間３次元データ生成部３１では、当該部分空間サイズデータに基づいて部分空間の３次元形状を計算することで部分空間３次元データを生成し、当該部分空間３次元データを空間管理テーブル設定部４および部分空間テクスチャマッピング部３２に対して通知する。このとき、最初に作成する直方体２１に関しては、前述の実施の形態１と同様の手順で、基準点の３次元座標を設定後、直方体２１のすべての頂点に対して３次元座標を計算し、その計算結果として部分空間３次元データを出力する。一方、その後に作成する直方体２２に関しては、基準点は任意とし、かつ直方体２２のサイズに従った、部分空間３次元データが生成される。
【００６２】
空間管理テーブル設定部４では、部分空間サイズ取得部２にて生成された部分空間サイズデータと部分空間３次元データ生成部３１にて生成された部分空間３次元データに基づいて、正面２１ａ，右面２１ｂ，背面２１ｃ，左面２１ｄ，床面２１ｅ，天井２１ｆ単位に、端点の３次元座標、直方体の高さ、および正面と右面に対応するそれぞれの幅、を空間管理テーブル９に対して設定する（図５参照）。この空間管理テーブル９は、前述の実施の形態１と同様、空間管理テーブル追記部６において参照される。
【００６３】
つぎに、実施の形態１と同様の動作で、接続テーブル１０への設定処理（図６参照）、空間管理テーブル９への追記処理、および部分空間テクスチャデータ生成処理を実行後、部分空間テクスチャマッピング部３２では、上記部分空間３次元データと部分空間テクスチャデータに基づいて、部分空間にテクスチャをマッピングし、部分空間モデルデータを生成する。本実施の形態では、直方体２１に関する処理を終えた時点で、直方体２１の３次元モデルが作成される。
【００６４】
つぎに、直方体２１の右側に直方体２２を接続する場合の３次元モデル生成装置の動作を説明する。ここでは、上記直方体２１を生成する動作と異なる動作についてのみ説明する。上記と同様の手順で、背景領域データ生成処理、および部分空間サイズデータ生成処理を実行後、部分空間３次元データ生成部３１では、当該部分空間サイズデータに基づいて、任意の点を基準として直方体２２の３次元幾何データを計算することで、部分空間３次元データを生成する。そして、当該部分空間３次元データを空間管理テーブル設定部４および部分空間テクスチャマッピング部３２に対して通知する。
【００６５】
つぎに、直方体２１に関する処理と同様の手順で、空間管理テーブル９への設定処理、接続テーブル１０への設定処理、空間管理テーブル９への追記処理、部分空間テクスチャデータ生成処理、および部分空間モデルデータ生成処理を実行後、部分空間接続部３３では、空間管理テーブル９と接続テーブル１０に基づいて、直方体２１と直方体２２をつなぎ合わせた空間の３次元データを生成する。
【００６６】
たとえば、接続テーブル１０を参照すると、直方体２１の面２１ｂと直方体２２の面２２ｄが接していることが分かる。また、直方体２１の３次元座標は基準点に基づいて生成されたものであり、直方体２１は空間のしかるべき位置に配置されているため、部分空間接続部３３では、直方体２２の３次元座標を変換して、左面２２ｄと右面２１ｂが接続するようにすればよい。
【００６７】
そこで、部分空間接続部３３では、空間管理テーブル９から右面２１ｂおよび左面２２ｄの３次元座標を取得し、左面２２ｄの３次元座標が右面２１ｂの座標に等しくなるように、直方体２２の全頂点の３次元座標を変換することにより、直方体２１と直方体２２をつなぎ合わせた空間の３次元座標を生成する。また、右面２１ｂと左面２２ｄが接続することから、この２つの面に対してマッピングされているテクスチャデータを切り抜き、直方体２１と直方体２２をつなぎ合わせた空間３次元モデルデータを生成する。
【００６８】
このように、本実施の形態においては、ディジタルカメラ等から得られた静止画像を利用して複数の空間を生成し、複数の空間を平面方向および鉛直方向に自由につなぎ合わせる構成とした。具体的にいうと、空間を構成する個々の直方体に対してテクスチャをマッピングし、すべての直方体に対してマッピング処理を終えた段階で、すべての直方体を接続することで、空間モデルデータを生成する構成とした。これにより、複雑な形状の３次元モデルを生成することができる。また、空間の外郭を形成する直方体をずらして配置することにより、展望室のような円形状の室内やドームのような球状の空間に対しても適用することができる。
【００６９】
実施の形態３．
実施の形態３では、分岐のある空間の３次元モデルを生成する。なお、本実施の形態の構成については、先に説明した実施の形態１の図１と同様であるため、同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態１と異なる動作についてのみ説明を行う。
【００７０】
以下、本実施の形態における３次元モデル生成装置の動作を説明する。図８は、分岐のある空間の一例を示す図である。本実施の形態では、分岐のある空間を複数の三角柱の集合体とみなし、各三角柱を部分空間とする。そして、三角柱単位に、内部の５面（側面３つおよび天井、床面）をディジタルカメラで撮影し、静止画像を得る。
【００７１】
図９は、実施の形態３における空間の３次元モデルを示す図である。本実施の形態では、まず、図９（ａ）に示す三角柱５１を作成し、つぎに、三角柱５１の側面に図９（ｂ）に示す三角柱５２を接続する場合（図９（ｃ）参照）を、一例として説明する。なお、最初に作成する三角柱は任意である。
【００７２】
まず、背景領域指定部１では、三角柱５１の内部の面を撮影した静止画像をディスプレイに表示する。ここで、操作員がマウス等を用いて部分領域を指定すると、背景領域指定部１では、指定された部分領域の端点に対応する平面座標に基づいて背景領域データを生成し、当該背景領域データを部分空間サイズ取得部２および部分空間テクスチャ生成部７に対して通知する。たとえば、側面に対しては、画像上の側面の部分領域を四辺形で指定し、天井および床面に対しては、画像上の天井および床面の部分領域を三角形で指定する。
【００７３】
部分空間サイズ取得部２では、操作員の入力による三角柱５１の側面の幅と高さ、および上記背景領域データに基づいて、部分空間サイズデータを生成し、当該部分空間サイズデータを空間３次元データ生成部３および空間管理テーブル設定部４に対して通知する。
【００７４】
空間３次元データ生成部３では、受け取った部分空間サイズデータに基づいて三角柱５１の３次元形状を計算する。そして、実施の形態１と同様に、空間３次元データを生成し、当該空間３次元データを空間管理テーブル設定部４および空間テクスチャマッピング部８に対して通知する。このとき、最初に作成する三角柱５１に関しては、操作員の指示で、三角柱５１を空間のしかるべき位置に配置するための基準点（Ｕ）を、各頂点の中から選択する。そして、基準点の３次元座標を設定後、空間３次元データ生成部３では、三角柱５１のすべての頂点に対して３次元座標を計算し、その計算結果として空間３次元データを出力する。一方、２番目以降に作成する三角柱に関しては、空間管理テーブル設定部４にて設定した空間管理テーブル９および接続設定部５にて設定した接続テーブル１０に基づいて、基準点が自動的に設定される。
【００７５】
空間管理テーブル設定部４では、上記部分空間サイズ取得部２にて生成された部分空間サイズデータと空間３次元データ生成部３にて生成された空間３次元データに基づいて、部分空間の各面における端点の３次元座標と面の幅を、空間管理テーブル９に対して設定する。この空間管理テーブル９は、空間テクスチャマッピング部８において参照される。
【００７６】
図１０は、空間管理テーブル９の一例を示す図である。ここでは、各部分空間番号が各三角柱に固有の番号となる。なお、側面（１）は、三角柱の外側から見たときに基準点が面の左下端にある面とし、側面（２）と側面（３）は、側面（１）から見て時計回りの順に、側面（２），側面（３）とする。また、面番号において、ａ〜ｅは、側面（１），側面（２），側面（３），天井，床面の順に付けられており、数字の部分は、部分空間番号を表している。
【００７７】
つぎに、たとえば、三角柱５１の側面（１）に別の三角柱５２を接続する場合、接続設定部５では、操作員により、作業中の５面の中から別の三角柱を接続する面が指定されると、指定された面に接続する別の三角柱の面番号を自動的に接続テーブル１０に設定する。図１１は、接続テーブル１０の一例を示す図である。接続元部分空間番号および接続先部分空間番号は、空間管理テーブル９の部分空間番号と同一である。
【００７８】
そして、たとえば、接続面として側面（１）が指定された場合、接続テーブル１０には、接続元面番号（５１ａ）の横の欄に接続先部分空間番号として５２が、そして、接続先面番号として５２ａが、自動的に設定される。この場合、接続先の面は側面（１）としてよい。
【００７９】
空間管理テーブル追記部６では、接続テーブル１０を参照して、三角柱５１に接続する三角柱５２の部分空間番号，面番号，接続面の３次元座標と幅と高さを、空間管理テーブル９に対して追記する。ここでは、接続テーブル１０に接続先空間番号として５２が設定されているので、空間管理テーブル９に対して、部分空間番号として５２を追記し、そして、面番号として５２ａ〜５２ｅを追記する。また、接続テーブル１０に、接続元面番号（５１ａ）に対応する接続先面番号として５２ａが設定されているので、接続先面番号（５２ａ）に対応する幅と高さは、接続元面番号（５１ａ）の幅と高さに各々等しくなる。そのため、空間管理テーブル９には、部分空間番号（５２）の側面（１）の幅と高さに、部分空間番号（５１）の側面（１）の幅と高さを追記する。また、面番号（５１ａ）の３次元座標を面番号（５２ａ）の３次元座標の欄に追記する。
【００８０】
部分空間テクスチャ生成部７では、背景領域指定部１から受け取った静止画像と背景領域データに基づいて、三角柱の各面単位に、背景領域として指定された部分領域を切り取り、さらに、切り取った部分を加工して部分空間テクスチャデータを生成する。そして、当該部分空間テクスチャデータを空間テクスチャマッピング部８に対して通知する。画像の加工においては、画像に歪みを発生させる他の写真加工ソフトウェアを使ってもよい。
【００８１】
つぎに、三角柱５１の側面（１）に三角柱５２を接続する場合の３次元モデル生成装置の動作を説明する。ここでは、上記三角柱５１を生成する動作と異なる動作についてのみ説明する。まず、上記と同様の動作で背景領域データを出力後、部分空間サイズ取得部２では、空間管理テーブル追記部６にて設定された空間管理テーブル９を参照し、側面（１）、側面（２）または側面（３）に対応する幅が設定されていない場合に、部分空間サイズデータを生成する。そして、当該部分空間サイズデータを空間３次元データ生成部３および空間管理テーブル設定部４に対して通知する。
【００８２】
空間３次元データ生成部３では、受け取った部分空間サイズデータに基づいて部分空間の３次元形状を計算する。そして、既に作成した部分空間とつなぎ合わせた空間３次元データを生成する。ここでは、面番号として５２ａが設定された三角柱５２の側面（１）については、面を形成する端点の３次元座標が既に空間管理テーブル９に設定されているので、この中の１点を基準点とする。したがって、この基準点の３次元座標と上記部分空間サイズデータに基づいて、三角柱５２のすべての頂点に対応する３次元座標を計算し、三角柱５１と三角柱５２が接続した状態の空間３次元データとして出力する。
【００８３】
以降、空間管理テーブル設定部４、接続設定部５、空間管理テーブル追記部６、および部分空間テクスチャ生成部７では、三角柱５１を生成する場合と同様の手順で処理を行う。
【００８４】
つぎに、空間テクスチャマッピング部８では、すべての三角柱に対する処理が完了した段階で（ここでは、三角柱５１および三角柱５２の処理に相当）、空間３次元データおよび空間を構成するすべての三角柱の部分空間テクスチャデータを受け取り、空間管理テーブル９と接続テーブル１０を参照して、接続する面以外の面にテクスチャをマッピングし、複数の三角柱をつなぎあわせた分岐形状の空間モデルデータを生成する。この空間モデルデータは、たとえば、ＶＲＭＬ形式で出力し、ＶＲＭＬブラウザを用いて表示する。
【００８５】
このように、本実施の形態においては、ディジタルカメラ等から得られた静止画像を利用して複数の三角柱を生成する構成としたため、分岐形状を有する空間の３次元モデルを簡単に生成することができる。
【００８６】
なお、本実施の形態では、分岐のある空間の３次元データを実施の形態１の構成を用いて生成したが、これに限らず、たとえば、実施の形態２の構成を適用することとしてもよい。
【００８７】
実施の形態４．
実施の形態４では、曲がりのある空間の３次元モデルを生成する。なお、本実施の形態の構成については、先に説明した実施の形態１の図１と同様であるため、同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態１と異なる動作についてのみ説明を行う。
【００８８】
以下、本実施の形態における３次元モデル生成装置の動作を説明する。図１２は、実施の形態４における曲がりのある空間の一例を示す図である。本実施の形態では、曲がりのある空間を複数の六面体の集合体とみなし、各六面体を部分空間とする。そして、六面体単位に、内部の６面をディジタルカメラで撮影し、静止画像を得る。ここでは、曲がりの形状に沿った面を右面あるいは左面とし、右面および左面との位置関係から正面，背面，天井，床面とする。
【００８９】
本実施の形態では、まず、図１２に示す六面体６１を作成し、つぎに、六面体６１の正面に六面体６２を接続する場合を、一例として説明する。なお、最初に作成する六面体は任意である。
【００９０】
背景領域指定部１では、先に説明した実施の形態１と同様の手順で、静止画像をディスプレイに表示し、その後、指定された領域の端点に対応する平面座標に基づいて背景領域データを生成し、当該背景領域データを部分空間サイズ取得部２および部分空間テクスチャ生成部７に対して通知する。
【００９１】
部分空間サイズ取得部２では、操作員の入力による六面体６１の各側面の幅と高さ、および上記背景領域データに基づいて、部分空間サイズデータを生成し、当該部分空間サイズデータを空間３次元データ生成部３および空間管理テーブル設定部４に対して通知する。
【００９２】
空間３次元データ生成部３では、受け取った部分空間サイズデータに基づいて六面体６１の３次元形状を計算する。そして、実施の形態１と同様に、空間３次元データを生成し、当該空間３次元データを空間管理テーブル設定部４および空間テクスチャマッピング部８に対して通知する。なお、基準点の設定方法については、前述の実施の形態３と同様である。
【００９３】
つぎに、空間管理テーブル設定部４、接続設定部５、空間管理テーブル追記部６、および部分空間テクスチャ生成部７では、実施の形態１と同様の手順で処理を行い、六面体６１に対する処理を完了する。また、六面体６１の正面に六面体６２を接続する場合についても、３次元モデル生成装置の各部では、先に説明した実施の形態１と同様の手順で処理を行う。以降、本実施の形態では、曲がりの空間を構成するすべての六面体に対して上記処理を実行する。
【００９４】
つぎに、空間テクスチャマッピング部８では、先に説明した実施の形態１と同様の手順で、すべての三角柱に対する処理が完了した段階で、空間３次元データおよび空間を構成するすべての六面体の部分空間テクスチャデータに基づいて、複数の六面体をつなぎあわせた曲がり形状の空間モデルデータを生成する。
【００９５】
このように、本実施の形態においては、ディジタルカメラ等から得られた静止画像を利用して複数の六面体を生成する構成としたため、曲がりのある空間の３次元モデルを簡単に生成することができる。
【００９６】
なお、本実施の形態では、曲がりのある空間の３次元データを実施の形態１の構成を用いて生成したが、これに限らず、たとえば、実施の形態２の構成を適用することとしてもよい。
【００９７】
実施の形態５．
実施の形態５では、空間に配置しているオブジェクトの３次元モデルを生成する。なお、先に説明した実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００９８】
図１３は、本発明にかかる３次元モデル生成装置の実施の形態５の構成を示す図である。図１３において、７１は指定されたオブジェクトの頂点の平面座標に基づいて指定頂点データを生成するオブジェクト指定部であり、７２は指定されていない頂点の平面座標に基づいて計算頂点データを生成する頂点計算部であり、７３はオブジェクトの幅，高さ，奥行きに基づいてオブジェクトサイズデータを生成するオブジェクトサイズ計算部であり、７４は背景領域データおよび指定頂点データに基づいてオブジェクトの３次元データを生成するオブジェクト３次元データ生成部であり、７５は静止画像からオブジェクトに相当する部分を切り出し／加工を行い、オブジェクトテクスチャデータを生成するオブジェクトテクスチャ生成部であり、７６はオブジェクト３次元データとオブジェクトテクスチャデータに基づいてテクスチャをマッピングしたオブジェクトモデルデータを生成するオブジェクトテクスチャマッピング部である。
【００９９】
また、８１は静止画像をディスプレイに表示し、指定された、オブジェクトを近似する直方体の頂点の平面座標を指定頂点データとして出力するオブジェクト２次元情報生成部であり、８２は背景領域データと指定頂点データに基づいてオブジェクトを近似する直方体の３次元データを生成するオブジェクト３次元情報生成部であり、８３はオブジェクトを近似する直方体の３次元データとオブジェクトテクスチャデータに基づいてテクスチャをマッピングしたオブジェクトモデルデータを出力するオブジェクトテクスチャ情報生成部である。
【０１００】
ここで、本実施の形態における３次元モデル生成装置の動作を説明する。図１４は、実施の形態５における空間の３次元モデルを示す図である。まず、背景領域指定部１では、壁面を背景としてオブジェクトが写っている静止画像９１をディスプレイに表示する。ここで、操作員がマウス等を用いてオブジェクトの背景となっている壁面に相当する部分領域を四辺形で指定すると、背景領域指定部１では、指定された４点の平面座標に基づいて背景領域データを生成し、当該背景領域データをオブジェクトサイズ計算部７３およびオブジェクトテクスチャ生成部７５に対して通知する。
【０１０１】
オブジェクト指定部７１では、背景領域指定部１において表示された静止画像９１に基づいてオブジェクトの形状を直方体で近似する。ここで、その直方体の頂点を操作員がマウス等で指定すると、オブジェクト指定部７１では、指定した頂点の平面座標に基づいて指定頂点データを生成し、当該指定頂点データを頂点計算部７２、オブジェクトサイズ計算部７３およびオブジェクトテクスチャ生成部７５に対して通知する。
【０１０２】
ただし、指定する頂点の数は最小で４個とする。このときの４つの頂点は、直方体の幅，高さ，奥行きに相当するものとし、この頂点が３次元直交座標系の３軸に相当するように指定する。たとえば、図１４では、頂点９１ｃ，頂点９１ｆ，頂点９１ｇ，頂点９１ｈを指定している。なお、他の指定例として、たとえば、頂点９１ｂ，頂点９１ｃ，頂点９１ｄ，頂点９１ｇを指定することとしてもよい。また、画像に写っている直方体のすべての頂点を指定することとしてもよい。以降、オブジェクトを近似している直方体を、単に「オブジェクト」と呼ぶ。
【０１０３】
頂点計算部７２では、オブジェクトを構成するすべての頂点の中の、指定頂点データとして出力されていない頂点の平面座標に基づいて、計算頂点データを生成し、当該計算頂点データをオブジェクトサイズ計算部７３およびオブジェクトテクスチャ生成部７５に対して通知する。図１４では、頂点９１ａ，頂点９１ｂ，頂点９１ｄ，頂点９１ｅの平面座標を出力する。これらの頂点の平面座標は、指定頂点データおよびオブジェクトの形状が直方体であること、を利用して計算する。
【０１０４】
オブジェクトサイズ計算部７３では、上記背景領域データおよび指定頂点データに基づいて、オブジェクトの幅，高さ，奥行きを自動的に計算することで、オブジェクトサイズデータを生成する。そして、当該オブジェクトサイズデータをオブジェクト３次元データ生成部７４に対して通知する。
【０１０５】
ここで、オブジェクトの幅Ｍ，高さＮ，奥行きＫの計算方法を説明する。図１５は、オブジェクトの幅，高さ，奥行きの計算方法（Ｄｌ＜Ｄｒの場合の一例）を示す図である。なお。壁面の高さＨ，幅Ｗは、実施の形態１に示した方法により、既に分かっているものとする。また、オブジェクトは壁面に接しているものとし、壁面に対して傾いていないものとする。
【０１０６】
まず、幅Ｍは、壁面の幅Ｗ，背景領域データ，指定頂点データ，計算頂点データを用いて計算する。具体的にいうと、静止画像上で、壁面上のオブジェクトの幅に相当する線分と壁面の幅に相当する線分とを対象とし、線分の長さと壁面の幅Ｗとの比率から計算する。同様にして、高さＮは、壁面の高さＨ、背景領域データ，指定頂点データ，計算頂点データを用いて計算する。具体的にいうと、静止画像で、壁面上におけるオブジェクトの高さに相当する線分と壁面の高さに相当する線分とを対象とし、線分の長さと壁面の高さＨとの比率から計算する。
【０１０７】
つぎに、奥行きＫは、以下の計算式（２２）〜（２８）に基づいて、いくつかのパラメータを算出する。
ｓ＝Ｈ／（Ｙ5−Ｙ6） （２３）
θ＝ｃｏｓ-1（Ｐｚ／Ｌ） （２４）
δｏ＝ｔａｎ-1（ｘ0／Ｆ） （２５）
δｃ＝ｔａｎ-1（ｘ3／Ｆ） （２６）
Ｐｏ＝Ｐｚ＊ｔａｎ（∠ｏ） （２７）
Ｐｃ＝Ｐｚ＊ｔａｎ（∠ｃ） （２８）
【０１０８】
ただし、（Ｘ1，Ｙ1）は背景領域データの左下隅の座標を表し、（Ｘ2，Ｙ2）は背景領域データの右下隅の座標を表し、（Ｘ3，Ｙ3）は背景領域データの右上隅の座標を表し、（Ｘ4，Ｙ4）は背景領域データの左上隅の座標を表し、Ｃｘは点（Ｘ1，Ｙ1）および点（Ｘ3，Ｙ3）を結ぶ直線と点（Ｘ4，Ｙ4）および点（Ｘ2，Ｙ2）を結ぶ直線との交点のｘ座標を表し、Ｙ5は点（Ｘ4，Ｙ4）と点（Ｘ3，Ｙ3）を結ぶ直線上でｘ座標値をＣｘとしたときのｙ座標を表し、Ｙ6は点（Ｘ1，Ｙ1）と点（Ｘ2，Ｙ2）を結ぶ直線上でｘ座標値をＣｘとしたときのｙ座標を表し、ｘ0は指定頂点データの中の直方体の原点に相当する頂点のｘ座標を表し、ｘ3は指定頂点データの中の直方体の奥行き方向に相当する頂点のｘ座標を表す。
【０１０９】
また、Ｄｌ＞Ｄｒの場合は、以下の計算式（２９）〜（３４）で計算する。
β＝ｃｏｓ-1（（Ｗ2＋Ｄｒ2−Ｄｌ2）／（２＊Ｗ＊Ｄｒ）） （２９）
Ｐｚ＝Ｄｒ＊ｓｉｎ（π−β） （３０）
Ｗｒ＝Ｗ／２＋Ｃｘ＊ｓ （３１）
Ｌ＝√（Ｄｒ2＋Ｗｒ2−２＊Ｄｒ＊Ｗｒ＊ｃｏｓβ） （３２）
∠ｏ＝θ−δｏ （３３）
∠ｃ＝θ−δｃ （３４）
【０１１０】
また、Ｄｌ＜Ｄｒの場合は、以下の計算式（３５）〜（４０）で計算する。
β＝ｃｏｓ-1（（Ｗ2＋Ｄｌ2−Ｄｒ2）／（２＊Ｗ＊Ｄｌ）） （３５）
Ｐｚ＝Ｄｌ＊ｓｉｎ（π−β） （３６）
Ｗｌ＝Ｗ／２−Ｃｘ＊ｓ （３７）
Ｌ＝√（Ｄｌ2＋Ｗｌ2−２＊Ｄｌ＊Ｗｌ＊ｃｏｓβ） （３８）
∠ｏ＝θ＋δｏ （３９）
∠ｃ＝θ＋δｃ （４０）
【０１１１】
上記のパラメータを用いると、奥行きＫは以下の式（４１）で計算される。
Ｋ＝（Ｐｏ−Ｐｃ）／（ｔａｎ（∠ｏ）） （４１）
【０１１２】
つぎに、オブジェクトの幅Ｍ，高さＮ，奥行きＫを計算後、オブジェクト３次元データ生成部７４では、受け取ったオブジェクトサイズデータに基づいて、オブジェクトの３次元座標を計算し、その計算結果をオブジェクト３次元データとして出力する。
【０１１３】
オブジェクトテクスチャ生成部７５では、背景領域データ、指定頂点データおよび計算頂点データに基づいて、静止画像からオブジェクトに相当する部分を切り出し、さらに、画像を加工することで、オブジェクトテクスチャデータを生成する。そして、当該オブジェクトテクスチャデータとオブジェクトテクスチャマッピング部７６に対して通知する。なお、オブジェクトの各面には、壁面を基準に名前が付けられている。たとえば、図１３に示すように、壁面と向かい合っている面を奥面、奥面に相対している面を手前面、手前面に対して左右上下に位置する面をそれぞれ左面，右面，上面，下面と呼ぶ。
【０１１４】
たとえば、オブジェクトテクスチャ生成部７５では、背景領域指定部１において表示した画像、指定頂点データおよび計算頂点データを受け取ると、オブジェクトの面に相当する部分を画像から切り出し、さらに、切り出した部分が長方形となるように加工して、オブジェクトテクスチャデータを生成する。また、背景領域指定部１において表示した画像に写っていない面については、操作員が、静止画像のオブジェクトの面に相当する領域を四辺形で指定すると、指定した頂点の平面座標が計算されるので、オブジェクトテクスチャ生成部７５では、その部分領域を切り出し、さらに、切り出した部分が長方形となるように加工して、オブジェクトテクスチャデータを生成する。
【０１１５】
オブジェクトテクスチャマッピング部７６では、受け取ったオブジェクト３次元データおよびオブジェクトテクスチャデータに基づいて、テクスチャをマッピングしたオブジェクトの３次元モデル、すなわち、オブジェクトモデルデータを生成する。このオブジェクトモデルデータは、たとえば、ＶＲＭＬ形式で出力し、ＶＲＭＬブラウザを用いて表示する。
【０１１６】
このように、本実施の形態においては、ディジタルカメラ等から得られた静止画像を利用して、空間に配置しているオブジェクトの３次元モデルを生成する構成としたため、直方体形状のオブジェクトの３次元モデルを簡単に作成することができる。また、実在するオブジェクトが直方体形状でない場合においても、突起部分や凹み等を含めてオブジェクトの形状を直方体で近似することにより、実在するオブジェクトを簡易的にモデル化することができる。
【０１１７】
なお、本実施の形態では、説明の分かりやすさを考慮して「壁面」という表現を用いているが、オブジェクトが実空間において壁に接していない場合においても、オブジェクトの奥面に接するような仮想的な壁面を実空間内に想定することにより、同様にして、オブジェクトを直方体形状で３次元モデル化することができる。
【０１１８】
また、本実施の形態では、説明の分かりやすさを考慮して直方体の手前面が壁面と平行であるとしているが、オブジェクトが壁面に対して傾いている場合においても、オブジェクトの手前面に平行な仮想的な壁面を実空間内に想定することにより、同様にして、オブジェクトを直方体形状で３次元モデル化することができる。
【０１１９】
実施の形態６．
実施の形態６では、オブジェクトを配置した空間の３次元モデルを生成する。なお、先に説明した実施の形態１、２および５と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１２０】
図１６は、本発明にかかる３次元モデル生成装置の実施の形態６の構成を示す図である。図１６において、１０１は部分空間の３次元モデルを生成する空間処理部であり、１０２は、部分空間内にオブジェクトを配置する場合に、オブジェクトの３次元形状を取得し、オブジェクトを配置した部分空間の３次元モデルを生成するオブジェクト処理部である。
【０１２１】
また、１１１は、部分空間の３次元データ、オブジェクトを近似している直方体の幅や高さ等のサイズ、およびオブジェクトを配置した部分空間の３次元データ、を生成するオブジェクト付部分空間３次元情報生成部であり、１１２は、部分空間の３次元データ、部分空間のテクスチャデータ、オブジェクトの３次元データ、およびオブジェクトを配置した部分空間の３次元モデル、を生成するオブジェクト付部分空間テクスチャ情報生成部である。
【０１２２】
また、１２１はオブジェクトの幅，高さ，奥行きに基づいてオブジェクトサイズデータを生成するオブジェクトサイズ計算部であり、１２２は、背景領域データおよび指定頂点データに基づいてオブジェクトが壁面から離れている距離を計算し、その計算結果をオフセットデータとして出力するオフセット計算部であり、１２３は、オブジェクトの３次元座標を計算し、部分空間にオブジェクトを配置したオブジェクト付部分空間３次元データを生成するオブジェクト付部分空間３次元データ生成部であり、１２４は、オブジェクトのテクスチャデータとオブジェクトの３次元データと部分空間のテクスチャデータと部分空間の３次元データに基づいて、オブジェクトに対してテクスチャをマッピングし、部分空間にオブジェクトを配置したオブジェクト付部分空間モデルデータを生成するオブジェクト付部分空間テクスチャマッピング部であり、１２５は、オブジェクトのテクスチャデータとオブジェクトの３次元データと部分空間のテクスチャデータと部分空間の３次元データに基づいて、部分空間どうしが接続する面のテクスチャを切り抜くことにより、オブジェクトを配置した空間の３次元モデルを生成するオブジェクト付空間生成部である。
【０１２３】
ここで、本実施の形態における３次元モデル生成装置の動作を説明する。なお、空間処理部１０１内の処理については、先に説明した実施の形態２と同様であるため、その説明を省略する。また、オブジェクト処理部１０２における、オブジェクト指定部７１，頂点計算部７２，オブジェクトテクスチャ生成部７５の処理についても、前述の実施の形態５と同様であるため、その説明を省略する。
【０１２４】
前述の実施の形態５と同様の手順で、指定頂点データ生成処理および計算頂点データ生成処理を実行後、オブジェクトサイズ計算部１２１では、オブジェクトが床面１３０あるいは正面１３２に接しているか、離れているか、を調べる。図１７は、実施の形態６における空間の３次元モデルを示す図である。図１７において、背景領域データは、頂点１３３〜１３６の平面座標である。また、頂点１３１ａ〜１３１ｈの平面座標は、オブジェクト指定部７１あるいは頂点計算部７２で求められている。
【０１２５】
まず、オブジェクトが正面１３０から離れているかどうかを調べる。ここでは、しきい値γを予め任意の値で設定し、頂点１３３と頂点１３４を結ぶ直線（以下、直線１３３−１３４と表記する）と傾きが等しく、しきい値γの分だけｙ軸下方向に平行移動した直線１３７−１３８を設定する。そして、頂点１３１ｅまたは１３１ｈのいずれかの頂点が、画像上で直線１３３−１３４と１３７−１３８に挟まれた領域に存在する場合、そのオブジェクトは正面１３０に接しているとみなす。なお、この実施の形態では、オブジェクトは壁面に対して傾いていないものとする。
【０１２６】
また、床面１３２から離れているかどうかについても、上記同様、複数の頂点と直線との距離を計算することによって、推定することができる。
【０１２７】
つぎに、オブジェクトサイズ計算部１２１では、オブジェクトの幅Ｍ，高さＮ，奥行きＫを計算する。オブジェクトが正面１３０に接している場合、幅Ｍは、前述の実施の形態５と同様に、背景領域指定部１で表示した静止画像上で、壁面上のオブジェクトの幅に相当する線分と壁面の幅に相当する線分とを対象とし、画像上での線分の長さと壁面の幅との比率から計算する。
【０１２８】
一方、図１７に示すように、オブジェクトが正面１３０から離れている場合は、頂点１３３，１３４，１３１ｅ，１３１ｆ，１３１ｇ，１３１ｈを用いて、頂点１３９，１４０の平面座標系における座標を計算し、頂点１３９，１４０で挟まれる線分をオブジェクトの幅とみなすことで、上記と同様に幅Ｍを計算することができる。
【０１２９】
また、オブジェクトが正面１３０に接している場合、高さＮは、前述の実施の形態５と同様に、背景領域指定部１で表示した静止画像上で、壁面上におけるオブジェクトの高さに相当する線分と壁面の高さに相当する線分とを対象とし、画像上での線分の長さと壁面の高さとの比率から計算する。
【０１３０】
一方、図１７に示すように、オブジェクトが正面１３０から離れている場合は、頂点１３５，１３６，１３１ｃ，１３１ｄ，１３１ｇ，１３１ｈを用いて、頂点１３９，１４１，１４２の平面座標系における座標を計算し、頂点１３９，１４１で挟まれる線分をオブジェクトの高さとみなし、頂点１３９，１４２で挟まれる線分を壁面の高さとみなすことで、上記と同様に高さＮを計算することができる。なお、奥行きＫについては、前述の実施の形態５と同様の手順で求めることができる。
【０１３１】
つぎに、オフセット計算部１２２では、背景領域データおよび指定頂点データに基づいて、オブジェクトが壁面から離れている距離を計算し、オフセットデータを生成する。そして、当該オフセットデータをオブジェクト付部分空間３次元データ生成部１２３に対して通知する。
【０１３２】
たとえば、図１７の場合、オブジェクトと正面１３０との距離は、頂点１３１ｈ，１３９で挟まれる線分の実空間における距離に相当する。これは、頂点１３１ｈ，１３９で挟まれる線分と頂点１３１ｇ，１３１ｈで挟まれる線分とを対象とし、画像上での長さと実空間上での距離の比率から求めることができる。一方、オブジェクトが床面１３２から離れている場合も同様であり、床面１３２からの距離は、正面１３０上でオブジェクトが床面１３２から離れている距離に相当する線分と、その線分の延長でありかつ正面１３０の高さに相当する線分とを対象とし、画像上での長さと実空間上での距離の比率から求めることができる。
【０１３３】
つぎに、オブジェクト付部分空間３次元データ生成部１２３では、部分空間３次元データ、オフセットデータ、オブジェクトサイズデータに基づいて、オブジェクトの３次元形状を計算し、部分空間にオブジェクトを配置したオブジェクト付部分空間３次元データを生成する。そして、当該オブジェクト付部分空間３次元データをオブジェクト付部分空間テクスチャマッピング部１２４に対して通知する。
【０１３４】
つぎに、オブジェクトテクスチャデータ生成処理を実行後、オブジェクト付部分空間テクスチャマッピング部１２４では、オブジェクト付部分空間３次元データ、オブジェクトテクスチャデータ、部分空間３次元データ、部分空間テクスチャデータに基づいてテクスチャをマッピングし、部分空間にオブジェクトを配置したオブジェクト付部分空間モデルデータを生成する。そして、当該オブジェクト付部分空間モデルデータをオブジェクト付空間生成部１２５に対して通知する。
【０１３５】
以降、空間処理部１０１では、空間を構成するすべての部分空間に対して実施の形態２と同様の処理を実行し、また、モデル化するオブジェクトがある部分空間に対しては、オブジェクト処理部１０２が上記処理を実行する。
【０１３６】
最後に、オブジェクト付空間生成部１２５では、オブジェクトを配置しない部分空間の３次元モデルである部分空間モデルデータと、オブジェクトを配置する部分空間の３次元モデルであるオブジェクト付部分空間モデルデータと、を受け取り、空間管理テーブル９（図示せず）と接続テーブル１０（図示せず）に基づいて、複数の部分空間をつなぎ合わせた空間のオブジェクト付空間３次元モデルデータを生成する。なお、複数の部分空間をつなぎ合わせる方法については、実施の形態２の部分空間接続部３３の処理と同様の手順で実行する。
【０１３７】
このように、本実施の形態においては、ディジタルカメラ等から得られた静止画像を利用して、オブジェクトを配置した空間の３次元モデルを生成する構成としたため、オブジェクトを配置した空間の３次元モデルを少ない作業量で簡単に作成することができる。また、オブジェクトのサイズや空間における配置等を空間の３次元モデルの作成過程で取得する構成とし、オブジェクトと空間を別々に作成してから合成する構成を用いていないため、効率よく、オブジェクトを配置した空間の３次元モデルを作成することができる。
【０１３８】
なお、本実施の形態で示した「壁面」は実在する壁であるが、オブジェクトの背後に仮想的な透明の壁面を想定することにより、室内の中央に置かれたオブジェクトに対しても上記動作を適用することができる。すなわち、本実施の形態においては、室内中央にオブジェクトを置いた空間の３次元モデルを生成することもできる。
【０１３９】
また、本実施の形態では、実施の形態２で示した方法で部分空間の３次元データおよびテクスチャデータを生成しているが、これに限らず、たとえば、実施の形態１で示した方法により、部分空間の３次元データおよびテクスチャデータを生成することとしてもよい。
【０１４０】
実施の形態７．
実施の形態７では、オブジェクトが背景の領域に対して傾いて配置されている場合の、オブジェクトを配置した空間の３次元モデルを生成する。なお、先に説明した実施の形態１、２、５および６と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１４１】
図１８は、本発明にかかる３次元モデル生成装置の実施の形態７の構成を示す図である。図１８において、１５１は、部分空間内にオブジェクトを配置する場合に、オブジェクトの３次元形状を取得し、オブジェクトを配置した部分空間の３次元モデルを生成する傾きオブジェクト処理部である。
【０１４２】
また、１６１は、受け取った部分空間３次元データに基づいて、実在する壁面に対してオブジェクトがどれくらい傾いているかを計算するオブジェクト傾き情報生成部である。
【０１４３】
また、１７１は、背景領域指定部１にて表示した画像の中から、モデル化したいオブジェクトの写っている静止画像をディスプレイに表示し、指定された仮想背景領域の４点の平面座標系における座標値を、仮想背景領域データとして出力する仮想背景領域指定部であり、１７２は、仮想背景領域の高さと幅の入力により、仮想背景領域の頂点の３次元座標を計算し、その計算結果を仮想背景領域３次元データとして出力する仮想背景領域３次元データ生成部であり、１７３は、部分空間３次元データ生成部３１出力の部分空間３次元データと上記仮想背景領域３次元データに基づいて、実在する壁面と仮想背景領域である仮想壁面とのなす角度を計算し、その計算結果をオブジェクト傾きデータとして出力する傾き計算部である。
【０１４４】
ここで、本実施の形態における３次元モデル生成装置の動作を説明する。なお、空間処理部１０１内の処理については、先に説明した実施の形態２と同様であるため、その説明を省略する。
【０１４５】
仮想背景領域指定部１７１では、背景領域指定部１て表示した画像の中から、モデル化したいオブジェクトの写っている静止画像をディスプレイに表示する。、ここで、操作員が、画像上で、オブジェクトの奥面に対して平行に接しかつ壁面と交差する仮想的な背景領域を、マウス等を用いて四辺形で指定すると、仮想背景領域指定部１７１では、指定された４点の平面座標系における座標値、すなわち、仮想背景領域データを生成する。そして、当該仮想背景領域データをオブジェクトサイズ計算部７３に対して通知する。なお、仮想的な背景領域（仮想背景領域）は、静止画像を写す際に、目印となる物やマーカーを置いて撮影することにより、静止画像上で指定できるようにする。また、仮想背景領域の高さ、幅はあらかじめ計測しておく。
【０１４６】
仮想背景領域３次元データ生成部１７２では、仮想背景領域の高さと幅に基づいて、仮想背景領域の全頂点の３次元座標を計算することにより、仮想背景領域３次元データを生成する。そして、当該仮想背景領域３次元データを傾き計算部１７３に対して通知する。
【０１４７】
傾き計算部１７３では、部分空間３次元データ生成部３１出力の部分空間３次元データと上記仮想背景領域３次元データに基づいて、実在する壁面と仮想壁面について面の法線ベクトルを計算することにより、壁面と仮想壁面のなす角度、すなわち、オブジェクト傾きデータを生成する。そして、当該オブジェクト傾きデータをオブジェクト付部分空間３次元データ生成部７４に対して通知する。図１９は、オブジェクトが背景領域に対して傾いて配置されている様子を示す図である。したがって、ここでは、壁面１８１と仮想背景領域である仮想壁面１８２について面の法線ベクトルを計算し、壁面１８１と仮想壁面１８２のなす角度を求める。
【０１４８】
つぎに、先に説明した実施の形態５と同様の手順で、指定頂点データ生成処理および計算頂点データ生成処理を実行後、オブジェクトサイズ計算部７３では、仮想背景領域の高さと幅、仮想背景領域データ、指定頂点データに基づいて、オブジェクトの幅，高さ，奥行きを自動的に計算することにより、オブジェクトサイズデータを生成する。そして、当該オブジェクトサイズデータをオブジェクト付部分空間３次元データ生成部７４に対して通知する。なお、オブジェクトの幅，高さ，奥行きの計算方法については、前術の実施の形態６と同様の手順で実効する。
【０１４９】
オブジェクト付部分空間３次元データ生成部７４では、部分空間３次元データ、仮想背景領域３次元データ、指定頂点データ、オブジェクト傾きデータに基づいて、オブジェクトの３次元形状を計算することにより、オブジェクト付部分空間３次元データを生成する。そして、当該オブジェクト付部分空間３次元データをオブジェクト付部分空間テクスチャマッピング部７６に対して通知する。
【０１５０】
以降、空間処理部１０１では、空間を構成するすべての部分空間に対して実施の形態２と同様の処理を実行し、また、モデル化するオブジェクトがある部分空間に対しては、傾きオブジェクト処理部１５１が上記処理を実行する。
【０１５１】
最後に、オブジェクト付空間生成部１２５では、前述の実施の形態６と同様の手順で、オブジェクトを配置しない部分空間の３次元モデルである部分空間モデルデータと、オブジェクトを配置する部分空間の３次元モデルであるオブジェクト付部分空間データと、を受け取り、空間管理テーブル９（図示せず）と接続テーブル１０（図示せず）に基づいて、複数の部分空間をつなぎ合わせた空間のオブジェクト付空間３次元モデルデータを生成する。
【０１５２】
このように、本実施の形態においては、ディジタルカメラ等から得られた静止画像を利用して、背景の領域に対して傾いて配置されているオブジェクトの３次元モデルを生成可能な構成としたため、オブジェクトを任意の角度で配置した場合においても、少ない作業量で簡単に空間の３次元モデルを作成することができる。
【０１５３】
また、本実施の形態では、実施の形態２で示した方法で部分空間の３次元データおよびテクスチャデータを生成しているが、これに限らず、たとえば、実施の形態１で示した方法により、部分空間の３次元データおよびテクスチャデータを生成することとしてもよい。
【０１５４】
実施の形態８．
実施の形態８では、同一のオブジェクトが複数の部分空間にまたがって配置している場合の空間の３次元モデルを生成する（実施の形態６の応用例）。なお、先に説明した実施の形態１、２、５、６および７と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１５５】
図２０は、本発明にかかる３次元モデル生成装置の実施の形態８の構成を示す図である。図２０において、２０１は、操作員が指定したオブジェクトの頂点の数が４個未満である場合に、接続設定テーブル１０を参照して、作業中の部分空間に接続している既に作業済みの部分空間の部分空間番号と、これからオブジェクトを生成しようとしている面と連続している面の面番号とを取得し、さらに、オブジェクト管理テーブルを参照して、オブジェクトの奥行き、オフセットを取得するオブジェクト情報取得部であり、２０２は、作業中の部分空間の部分空間番号、オブジェクトの背景となる面の面番号、オブジェクトの幅、高さ、奥行き、オブジェクトが壁面から離れている距離、をオブジェクト管理テーブルに設定するオブジェクト管理テーブル設定部である。
【０１５６】
なお、連続オブジェクト処理部１９１は、オブジェクトを配置した部分空間の３次元モデルを生成する実施の形態６のオブジェクト処理部１０２に、上記オブジェクト情報取得部２０１およびオブジェクト管理テーブル設定部２０２を追加したものである。
【０１５７】
ここで、本実施の形態における３次元モデル生成装置の動作を説明する。なお、ここでは、先に説明した実施の形態１〜７と異なる動作についてのみ説明する。
【０１５８】
オブジェクト管理テーブル設定部２０２では、操作員の入力による作業中の部分空間の部分空間番号、指定されたオブジェクトの頂点に対応する静止画像に基づいて取得したオブジェクトの背景となる面の面番号（オブジェクト帰属面番号）、オブジェクトサイズ計算部１２１出力のオブジェクトサイズデータ（オブジェクト幅、オブジェクト高さ、オブジェクト奥行き）、およびオフセット計算部１２２出力のオフセットデータ（オフセット）、をオブジェクト管理テーブルに設定する。図２１は、オブジェクト管理テーブルの一例を示す図である。
【０１５９】
オブジェクト情報取得部２０１では、操作員が指定したオブジェクトの頂点の数が４個未満である場合に、これから生成しようとするオブジェクトを、既に作業済みの部分空間において一部分が作成されているものとみなす。そして、接続設定テーブル１０を参照して、作業中の部分空間に接続している既に作業済みの部分空間の部分空間番号と、これからオブジェクトを生成しようとしている面と連続している面の面番号と、を取得する。さらに、オブジェクト情報取得部２０１では、上記オブジェクト管理テーブルを参照して、オブジェクト奥行きおよびオフセットを取得する。そして、取得したオブジェクトの奥行きおよびオフセットについては、オブジェクト付部分空間３次元データ生成部１２３に対して通知する。
【０１６０】
ここで、具体例を用いて上記オブジェクト情報取得部２０１の動作を詳細に説明する。図２２は、オブジェクト情報取得部２０１の動作を説明するための図である。なお、ここでは、直方体２１１に対する作業が既に終了しているものとし、これから直方体２１２の作業を行うものとする。また、最初の直方体でない場合は、指定される頂点が４個未満でもよいこととする。また、正面を撮影した静止画像２１２ａ（図示せず）上では、オブジェクトの頂点として、頂点２２１、頂点２２２、頂点２２３の３点が指定されたことを前提とする。
【０１６１】
このような場合、オブジェクト情報取得部２０１では、指定した頂点の数が４個未満であるため、接続設定テーブル１０を参照する。図２３は、接続テーブル１０の一例を示す図である。そして、接続先部分空間番号が、作業中の直方体の部分空間番号（２１２）となっている項目を探し、ここで、接続元部分空間番号（２１１）を取得する。
【０１６２】
また、作業中の面が正面２１２ａであることから、これから生成しようとしているオブジェクトは、直方体２１１の正面２１１ａに対する作業時に既に処理されていたことになる。そこで、オブジェクト情報取得部２０１では、オブジェクト管理テーブルを参照し、部分空間番号（２１１）およびオブジェクト帰属面番号（２１１ａ）に基づいて、オブジェクトの奥行きとオフセットを得る。なお、オブジェクトの幅と高さについては、実施の形態４で示した方法を用いて求めることができるため、オブジェクト管理テーブルからは取得しない。
【０１６３】
このように、本実施の形態においては、ディジタルカメラ等から得られた静止画像を利用して、複数の部分空間にまたがって配置されているオブジェクトの３次元モデルを生成可能な構成としたため、たとえば、柱や細長い棚のように複数の空間にまたがるようなオブジェクトについても、効率よく３次元モデルを作成することができる。
【０１６４】
なお、図２４は、上記実施の形態１〜８に示す３次元モデル生成装置として動作し、前述した３次元モデルの生成処理を実現可能な一般的な計算機システムの構成を示す図である。
【０１６５】
この計算機システムは、ＣＰＵを含む制御ユニット３０１と、メモリユニット３０２と、表示ユニット３０３と、入力ユニット３０４と、ＣＤ−ＲＯＭドライブユニット３０５と、ディスクユニット３０６と、を備え、これらの各ユニットは、それぞれシステムバスＡを介して接続されている。また、図２４において、制御ユニット３０１は形態１〜８に示す３次元モデルの生成処理を実行する。メモリユニット３０２は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリを含み、制御ユニット３０１が実行すべきプログラム、処理の過程で得られた必要なデータ等を記憶する。表示ユニット３０３は、ＣＲＴやＬＣＤ（液晶表示パネル）等で構成され、計算機システムの使用者に対して、各種画面を表示する。入力ユニット３０４は、キーボード、マウス等で構成され、計算機システムの使用者が、各種情報の入力を行うために使用する。また、図示のＣＤ−ＲＯＭ４００には、実施の形態１〜８に示す各処理を記述したプログラムが格納されている。
【０１６６】
上記のように構成される計算機システムでは、まず、ＣＤ−ＲＯＭドライブユニット３０５にセットされたＣＤ−ＲＯＭ４００からプログラムがディスクユニット３０６にインストールされる。そして、計算機システムを立ち上げるときにディスクユニット３０６から読み出されたプログラムが、メモリユニット３０２に格納される。この状態で、制御ユニット３０１（ＣＰＵ）は、メモリユニット３０２に格納されたプログラムにしたがって、実施の形態１〜８に示す処理を実行する。
【０１６７】
なお、本発明においては、ＣＤ−ＲＯＭ４００にて各処理を記述したプログラムを提供しているが、このプログラムの記録媒体は、これに限定されることなく、システムを構成するコンピュータに応じて、たとえば、フロッピーディスク等の磁気ディスク、光磁気ディスク、磁気テープ等の他の記録媒体を用いることも可能である。
【０１６８】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、ディジタルカメラ等から得られた静止画像を利用して複数の空間を生成し、複数の空間を平面方向および鉛直方向に自由につなぎ合わせる構成とした。具体的にいうと、複数の直方体が接続された状態の空間３次元データに対してテクスチャをマッピングすることで、複数の部分空間をつなぎ合わせた空間モデルデータを生成する構成とした。これにより、複雑な形状の３次元モデルを生成することが可能な３次元モデル生成装置を得ることができる、という効果を奏する。
【０１６９】
つぎの発明によれば、ディジタルカメラ等から得られた静止画像を利用して複数の空間を生成し、複数の空間を平面方向および鉛直方向に自由につなぎ合わせる構成とした。具体的にいうと、空間を構成する個々の直方体に対してテクスチャをマッピングし、すべての直方体に対してマッピング処理を終えた段階で、すべての直方体を接続することで、空間モデルデータを生成する構成とした。これにより、複雑な形状の３次元モデルを生成することが可能な３次元モデル生成装置を得ることができる、という効果を奏する。
【０１７０】
つぎの発明によれば、ディジタルカメラ等から得られた静止画像を利用して、オブジェクトを配置した空間の３次元モデルを生成する構成としたため、オブジェクトを配置した空間の３次元モデルを少ない作業量で簡単に作成することが可能な３次元モデル生成装置を得ることができる、という効果を奏する。また、オブジェクトのサイズや空間における配置等を空間の３次元モデルの作成過程で取得する構成とし、オブジェクトと空間を別々に作成してから合成する構成を用いていないため、効率よく、オブジェクトを配置した空間の３次元モデルを作成することが可能な３次元モデル生成装置を得ることができる、という効果を奏する。
【０１７１】
つぎの発明によれば、ディジタルカメラ等から得られた静止画像を利用して、背景の領域に対して傾いて配置されているオブジェクトの３次元モデルを生成可能な構成としたため、オブジェクトを任意の角度で配置した場合においても、少ない作業量で簡単に空間の３次元モデルを作成することが可能な３次元モデル生成装置を得ることができる、という効果を奏する。
【０１７２】
つぎの発明によれば、ディジタルカメラ等から得られた静止画像を利用して、複数の部分空間にまたがって配置されているオブジェクトの３次元モデルを生成可能な構成としたため、たとえば、柱や細長い棚のように複数の空間にまたがるようなオブジェクトについても、効率よく３次元モデルを作成することが可能な３次元モデル生成装置を得ることができる、という効果を奏する。
【０１７３】
つぎの発明によれば、空間の外郭を形成する直方体をずらして配置することにより、展望室のような円形状の室内やドームのような球状の空間に対しても適用すること可能な３次元モデル生成装置を得ることができる、という効果を奏する。
【０１７４】
つぎの発明によれば、ディジタルカメラ等から得られた静止画像を利用して複数の三角柱を生成する構成としたため、分岐形状を有する空間の３次元モデルを簡単に生成することが可能な３次元モデル生成装置を得ることができる、という効果を奏する。
【０１７５】
つぎの発明によれば、ディジタルカメラ等から得られた静止画像を利用して複数の六面体を生成する構成としたため、曲がりのある空間の３次元モデルを簡単に生成することが可能な３次元モデル生成装置を得ることができる、という効果を奏する。
【０１７６】
つぎの発明によれば、ディジタルカメラ等から得られた静止画像を利用して、空間に配置しているオブジェクトの３次元モデルを生成する構成としたため、直方体形状のオブジェクトの３次元モデルを簡単に作成することが可能な３次元モデル生成装置を得ることができる、という効果を奏する。また、実在するオブジェクトが直方体形状でない場合においても、突起部分や凹み等を含めてオブジェクトの形状を直方体で近似することにより、実在するオブジェクトを簡易的にモデル化することが可能な３次元モデル生成装置を得ることができる、という効果を奏する。
【０１７７】
つぎの発明によれば、複数の直方体が接続された状態の空間３次元データに対してテクスチャをマッピングすることで、複数の部分空間をつなぎ合わせた空間モデルデータを生成することとした。これにより、複雑な形状の３次元モデルを生成することが可能な３次元モデル生成方法を得ることができる、という効果を奏する。
【０１７８】
つぎの発明によれば、空間を構成する個々の直方体に対してテクスチャをマッピングし、すべての直方体に対してマッピング処理を終えた段階で、すべての直方体を接続することで、空間モデルデータを生成することとした。これにより、複雑な形状の３次元モデルを生成することが可能な３次元モデル生成方法を得ることができる、という効果を奏する。
【０１７９】
つぎの発明によれば、オブジェクトを配置した空間の３次元モデルを少ない作業量で簡単に作成することが可能な３次元モデル生成方法を得ることができる、という効果を奏する。
【０１８０】
つぎの発明によれば、オブジェクトを任意の角度で配置した場合においても、少ない作業量で簡単に空間の３次元モデルを作成することが可能な３次元モデル生成方法を得ることができる、という効果を奏する。
【０１８１】
つぎの発明によれば、たとえば、柱や細長い棚のように複数の空間にまたがるようなオブジェクトについても、効率よく３次元モデルを作成することが可能な３次元モデル生成方法を得ることができる、という効果を奏する。
【０１８２】
つぎの発明によれば、直方体形状のオブジェクトの３次元モデルを簡単に作成することが可能な３次元モデル生成方法を得ることができる、という効果を奏する。
【０１８３】
つぎの発明によれば、複数の直方体が接続された状態の空間３次元データに対してテクスチャをマッピングし、複数の部分空間をつなぎ合わせた空間モデルデータを生成する処理を、コンピュータに実行させることとした。これにより、複雑な形状の３次元モデルを生成することが可能な３次元モデル生成プログラムを得ることができる、という効果を奏する。
【０１８４】
つぎの発明によれば、空間を構成する個々の直方体に対してテクスチャをマッピングし、すべての直方体に対してマッピング処理を終えた段階で、すべての直方体を接続する処理を、コンピュータに実行させることとした。これにより、複雑な形状の３次元モデルを生成することが可能な３次元モデル生成プログラムを得ることができる、という効果を奏する。
【０１８５】
つぎの発明によれば、オブジェクトを配置した空間の３次元モデルを少ない作業量で簡単に作成させることが可能な３次元モデル生成プログラムを得ることができる、という効果を奏する。
【０１８６】
つぎの発明によれば、オブジェクトを任意の角度で配置した場合においても、少ない作業量で簡単に空間の３次元モデルを作成させることが可能な３次元モデル生成プログラムを得ることができる、という効果を奏する。
【０１８７】
つぎの発明によれば、直方体形状のオブジェクトの３次元モデルを簡単に作成することが可能な３次元モデル生成プログラムを得ることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる３次元モデル生成装置の実施の形態１の構成を示す図である。
【図２】 空間を構成する直方体の集合体の一例を示す図である。
【図３】 表示された静止画像を示す図である。
【図４】 幅Ｗの計算方法を説明するための図である。
【図５】 空間管理テーブル９の一例を示す図である。
【図６】 接続テーブル１０の一例を示す図である。
【図７】 本発明にかかる３次元モデル生成装置の実施の形態２の構成を示す図である。
【図８】 実施の形態３における分岐のある空間の一例を示す図である。
【図９】 実施の形態３における空間の３次元モデルを示す図である。
【図１０】 空間管理テーブル９の一例を示す図である。
【図１１】 接続テーブル１０の一例を示す図である。
【図１２】 実施の形態４における曲がりのある空間の一例を示す図である。
【図１３】 本発明にかかる３次元モデル生成装置の実施の形態５の構成を示す図である。
【図１４】 実施の形態５における空間の３次元モデルを示す図である。
【図１５】 オブジェクトの幅，高さ，奥行きの計算方法を示す図である。
【図１６】 本発明にかかる３次元モデル生成装置の実施の形態６の構成を示す図である。
【図１７】 実施の形態６における空間の３次元モデルを示す図である。
【図１８】 本発明にかかる３次元モデル生成装置の実施の形態７の構成を示す図である。
【図１９】 オブジェクトが背景領域に対して傾いて配置されている様子を示す図である。
【図２０】 本発明にかかる３次元モデル生成装置の実施の形態８の構成を示す図である。
【図２１】 オブジェクト管理テーブルの一例を示す図である。
【図２２】 オブジェクト情報取得部２０１の動作を説明するための図である。
【図２３】 接続テーブル１０の一例を示す図である。
【図２４】 一般的な計算機システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 背景領域指定部、２ 部分空間サイズ取得部、３ 空間３次元データ生成部、４ 空間管理テーブル設定部、５ 接続設定部、６ 空間管理テーブル追記部、７ 部分空間テクスチャ生成部、８ 空間テクスチャマッピング部、９ 空間管理テーブル、１０ 接続テーブル、１１ 空間３次元情報生成部、１２ 接続情報設定部、１３ 空間テクスチャ情報生成部、３１ 部分空間３次元データ生成部、３２ 部分空間テクスチャマッピング部、３３ 部分空間接続部、４１部分空間３次元情報生成部、４２ 部分空間テクスチャ情報生成部、７１ オブジェクト指定部、７２ 頂点計算部、７３ オブジェクトサイズ計算部、７４オブジェクト３次元データ生成部、７５ オブジェクトテクスチャ生成部、７６ オブジェクトテクスチャマッピング部、８１ オブジェクト２次元情報生成部、８２ オブジェクト３次元情報生成部、８３ オブジェクトテクスチャ情報生成部、１０２ オブジェクト処理部、１１１ オブジェクト付部分空間３次元情報生成部、１１２ オブジェクト付部分空間テクスチャ情報生成部、１２１ オブジェクトサイズ計算部、１２２ オフセット計算部、１２３ オブジェクト付部分空間３次元データ生成部、１２４ オブジェクト付部分空間テクスチャマッピング部、１２５ オブジェクト付空間生成部、１５１ 傾きオブジェクト処理部、１６１ オブジェクト傾き情報生成部、１７１ 仮想背景領域指定部、１７２ 仮想背景領域３次元データ生成部、１７３ 傾き計算部、１９１ 連続オブジェクト処理部１９１、２０１ オブジェクト情報取得部、２０２ オブジェクト管理テーブル設定部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、空間を撮影した画像を用いてオブジェクトの３次元モデルやオブジェクトを配置した空間の３次元モデルを作成する３次元モデル生成装置、３次元モデル生成方法、および３次元モデル生成プログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来技術について説明する。たとえば、一つの視点から撮影されたパノラマ画像を用いて室内空間を３次元モデル化する従来の３次元モデル生成装置としては、特開２０００−１１１７２号公報に記載の「仮想環境生成方法および装置、並びに仮想環境プログラムを記録した記録媒体」がある。ここでは、室内空間を撮影したパノラマ画像上で操作員が特徴点を指定すると、指定した特徴点から、視点位置，視点と床，視点と天井の相対的な位置関係を求め、室内３次元モデルを簡易的に作成する。
【０００３】
また、オブジェクトのある空間を生成する従来の３次元モデル生成装置としては、たとえば、特開平９−２４４５２２号公報に記載の「仮想建築物体験方法及び装置」がある。ここでは、操作員が建築物の平面図上で壁となる線分を指定しながら対話的に操作することで建築物の３次元モデル（建築物の仮想空間）を簡易的に作成し、さらに生成した仮想空間を仮想体験できる。なお、この装置では、建築物内部に配置するオブジェクトを予めモデリングソフトウェア等で作成し、建築物内部に配置している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記、特開２０００−１１１７２号公報に記載された従来の３次元モデル生成装置では、空間を一つの直方体とみなして作成するため、直方体どうしが、たとえば、Ｌ字型に接続しているように欠落した空間を持つ場合や、曲がった形状を持つ場合や、空間が任意の方向に分岐しているような場合に、複雑な形状の空間を作成することが難しい、という問題があった。
【０００５】
また、上記特開平９−２４４５２２号公報に記載された従来の３次元モデル生成装置では、室内に配置するオブジェクトを予め他のモデリングソフトウェアで作成しておく必要がある、という問題があった。また、モデリング作業においては、オブジェクトの特徴点を多数入力する等、煩雑な作業を要するため、初心者が簡単にオブジェクトの３次元モデルを作成することが難しい、という問題があった。また、オブジェクトを室内に配置するためには、オブジェクトの大きさを、配置する空間に合わせてスケーリングする作業が必要となり、オブジェクトを配置した室内の３次元モデルを誰もが簡単に作成することができない、という問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、凹部／凸部のある形状や曲がり形状や分岐形状等の複雑な形状をもつ空間を、少ない入力作業で簡易に作成可能な３次元モデル生成装置、３次元モデル生成方法および３次元モデル生成プログラムを得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる３次元モデル生成装置にあっては、空間を撮影した画像を用いて空間の３次元モデルを作成する構成とし、たとえば、部分空間の静止画像を表示し、部分空間内の領域の端点に対応する平面座標に基づいて背景領域データを生成する背景領域データ生成手段（後述する実施の形態の背景領域指定部１に相当）と、前記背景領域データに基づいて、複数の部分空間をつなぎあわせた空間３次元データを生成する空間３次元データ生成手段（空間３次元情報生成部１１に相当）と、部分空間どうしの接続関係（各面における所定のサイズ情報および端点の３次元座標を含む）を設定する接続情報設定手段（接続情報設定部１２に相当）と、前記静止画像および前記背景領域データに基づいて部分空間テクスチャデータを生成し、すべての部分空間に対するテクスチャデータ生成処理が終了した段階で、前記接続関係および空間３次元データに基づいて接続面以外の面にテクスチャをマッピングし、複数の空間をつなぎあわせた３次元モデルを生成する３次元モデル生成手段（空間テクスチャ情報生成部１３に相当）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成装置にあっては、空間を撮影した画像を用いて空間の３次元モデルを作成する構成とし、たとえば、部分空間の静止画像を表示し、部分空間内の領域の端点に対応する平面座標に基づいて背景領域データを生成する背景領域データ生成手段と、前記背景領域データに基づいて部分空間の３次元データを生成する部分空間３次元データ生成手段（部分空間３次元情報生成部４１に相当）と、部分空間どうしの接続関係（各面における所定のサイズ情報および端点の３次元座標を含む）を設定する接続情報設定手段と、前記静止画像および前記背景領域データに基づいて部分空間テクスチャデータを生成し、さらに、前記部分空間３次元データに基づいて部分空間にテクスチャをマッピングし、部分空間の３次元モデルを生成する部分空間３次元モデル生成手段（部分空間テクスチャ情報生成部４２に相当）と、すべての部分空間３次元モデル生成処理が終了した段階で、当該部分空間３次元モデルおよび前記接続関係に基づいて、部分空間どうしの接続面のテクスチャを切り抜いた後、複数の空間をつなぎあわせた３次元モデルを生成する３次元モデル接続手段（部分空間接続部３３に相当）と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成装置にあっては、さらに、前記静止画像に基づいてオブジェクトの形状を直方体で近似し、指定された頂点の平面座標である指定頂点データと、それ以外の頂点の平面座標である指定以外頂点データと、を生成する頂点データ生成手段（オブジェクト２次元情報生成部８１に相当）と、前記部分空間３次元データ、前記背景領域データおよび前記指定頂点データに基づいて、部分空間にオブジェクトを配置したオブジェクト付部分空間３次元データを生成するオブジェクト付部分空間３次元データ生成手段（オブジェクト付部分空間３次元情報生成部１１１に相当）と、前記静止画像、前記背景領域データおよび前記頂点データに基づいてオブジェクトテクスチャデータを生成し、さらに、当該オブジェクトテクスチャデータ、前記オブジェクト付部分空間３次元データ、前記部分空間３次元データ、および前記部分空間テクスチャデータに基づいてテクスチャをマッピングし、オブジェクト付部分空間３次元モデルを生成するオブジェクト付部分空間３次元モデル生成手段（オブジェクト付部分空間テクスチャ情報生成部１１２に相当）と、を備え、前記３次元モデル接続手段（オブジェクト付空間生成部１２５に相当）は、すべての部分空間３次元モデル生成処理が終了した段階で、前記部分空間３次元モデル、前記オブジェクト付部分空間３次元モデル、および前記接続関係に基づいて、複数の部分空間をつなぎあわせた３次元モデルを生成することを特徴とする。
【００１０】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成装置にあっては、さらに、前記静止画像の中からモデル化を行うオブジェクトの写っている静止画像を表示し、オブジェクトの奥面に対して平行に接しかつ壁面と交差する仮想的な背景領域に対応する仮想背景領域データを生成する仮想背景領域データ生成手段（仮想背景領域指定部１７１に相当）と、前記仮想背景領域の高さと幅に基づいて、仮想背景領域の全頂点の３次元座標を表す仮想背景領域３次元データを生成する仮想背景領域３次元データ生成手段（仮想背景領域３次元データ生成部１７２に相当）と、前記部分空間３次元データと前記仮想背景領域３次元データに基づいて、実在する壁面と仮想壁面のなす角度を表すオブジェクト傾きデータを生成する傾き計算手段（傾き計算部１７３に相当）と、前記静止画像に基づいてオブジェクトの形状を直方体で近似し、指定された頂点の平面座標である指定頂点データと、それ以外の頂点の平面座標である指定以外頂点データと、を生成する頂点データ生成手段（オブジェクト２次元情報生成部８１に相当）と、前記部分空間３次元データ、前記仮想背景領域３次元データ、前記指定頂点データ、および前記オブジェクト傾きデータに基づいて、部分空間にオブジェクトを配置したオブジェクト付部分空間３次元データを生成するオブジェクト付部分空間３次元データ生成手段（オブジェクト３次元情報生成部８２に相当）と、前記静止画像、前記仮想背景領域データおよび前記頂点データに基づいてオブジェクトテクスチャデータを生成し、さらに、当該オブジェクトテクスチャデータ、前記オブジェクト付部分空間３次元データ、前記部分空間３次元データ、および前記部分空間テクスチャデータに基づいてテクスチャをマッピングし、オブジェクト付部分空間３次元モデルを生成するオブジェクト付部分空間３次元モデル生成手段（オブジェクトテクスチャ情報生成部８３に相当）と、を備え、前記３次元モデル接続手段（オブジェクト付空間生成部１２５に相当）は、すべての部分空間３次元モデル生成処理が終了した段階で、前記部分空間３次元モデル、前記オブジェクト付部分空間３次元モデル、および前記接続関係に基づいて、複数の部分空間をつなぎあわせた３次元モデルを生成することを特徴とする。
【００１１】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成装置にあっては、さらに、作業中の部分空間の部分空間番号、オブジェクトの背景となる面の面番号、所定のオブジェクトサイズ情報をオブジェクト管理テーブルに設定するオブジェクト管理テーブル設定手段（オブジェクト管理テーブル設定部２０２に相当）と、指定されたオブジェクトの頂点の数が４個未満である場合に、前記オブジェクト管理テーブルから所定のオブジェクトサイズ情報を取得するオブジェクトサイズ情報取得手段（オブジェクト情報取得部２０１に相当）と、を備え、前記オブジェクト付部分空間３次元データ生成手段は、前記背景領域データ、前記指定頂点データ、および前記所定のオブジェクトサイズ情報に基づいて、部分空間にオブジェクトを配置したオブジェクト付部分空間３次元データを生成することを特徴とする。
【００１２】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成装置にあっては、前記空間を直方体の集合体とみなして、空間の３次元モデルを生成することを特徴とする。
【００１３】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成装置にあっては、分岐のある空間を三角柱の集合体とみなして、空間の３次元モデルを生成することを特徴とする。
【００１４】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成装置にあっては、曲がりのある空間を六面体の集合体とみなして、空間の３次元モデルを生成することを特徴とする。
【００１５】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成装置にあっては、撮影した画像を用いてオブジェクトの３次元モデルを作成する構成とし、たとえば、オブジェクトの静止画像を表示し、指定された部分領域の端点に対応する平面座標に基づいて背景領域データを生成する背景領域データ生成手段と、前記静止画像に基づいてオブジェクトの形状を直方体で近似し、指定された頂点の平面座標である指定頂点データと、それ以外の頂点の平面座標である指定以外頂点データと、を生成する頂点データ生成手段と、前記背景領域データおよび前記指定頂点データに基づいてオブジェクトの３次元データを生成するオブジェクト３次元データ生成手段と、前記静止画像、前記背景領域データおよび前記頂点データに基づいてオブジェクトテクスチャデータを生成し、さらに、当該オブジェクトテクスチャデータおよび前記オブジェクト３次元データに基づいてテクスチャをマッピングし、オブジェクトの３次元モデルを生成するオブジェクト３次元モデル生成手段と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成方法にあっては、部分空間の静止画像を表示し、部分空間内の領域の端点に対応する平面座標に基づいて背景領域データを生成する背景領域データ生成ステップと、前記背景領域データに基づいて、部分空間を構成する所定の面の高さおよび幅を表す部分空間サイズデータを生成する部分空間サイズデータ生成ステップと、前記部分空間サイズデータに基づいて部分空間の３次元形状を計算し、作成済みの部分空間の３次元形状をつなぎあわせた空間３次元データを生成する空間３次元データ生成ステップと、前記部分空間サイズデータおよび前記空間３次元データに基づいて、部分空間を構成するすべての面に関する所定のサイズ情報および端点の３次元座標を空間管理テーブルに設定する空間管理テーブル設定ステップと、新たな接続面の指定に伴い部分空間どうしの接続関係を接続テーブルに設定する接続情報設定ステップと、前記接続関係に基づいて、新たに接続された部分空間のすべての面に関する所定のサイズ情報および端点の３次元座標を空間管理テーブルに追記する空間管理テーブル追記ステップと、前記静止画像および前記背景領域データに基づいて部分空間テクスチャデータを生成する部分空間テクスチャ生成ステップと、すべての部分空間に対するテクスチャデータ生成処理が終了した段階で、前記空間管理テーブル、前記接続テーブルおよび前記空間３次元データに基づいて接続面以外の面にテクスチャをマッピングし、複数の空間をつなぎあわせた３次元モデルを生成する３次元モデル生成ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１７】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成方法にあっては、部分空間の静止画像を表示し、部分空間内の領域の端点に対応する平面座標に基づいて背景領域データを生成する背景領域データ生成ステップと、前記背景領域データに基づいて、部分空間を構成する所定の面の高さおよび幅を表す部分空間サイズデータを生成する部分空間サイズデータ生成ステップと、前記部分空間サイズデータに基づいて、部分空間の３次元形状である部分空間３次元データを生成する部分空間３次元データ生成ステップと、前記部分空間サイズデータおよび前記部分空間３次元データに基づいて、部分空間を構成するすべての面に関する所定のサイズ情報および端点の３次元座標を空間管理テーブルに設定する空間管理テーブル設定ステップと、新たな接続面の指定に伴い部分空間どうしの接続関係を接続テーブルに設定する接続情報設定ステップと、前記接続関係に基づいて、新たに接続された部分空間のすべての面に関する所定のサイズ情報および端点の３次元座標を空間管理テーブルに追記する空間管理テーブル追記ステップと、前記静止画像および前記背景領域データに基づいて部分空間テクスチャデータを生成する部分空間テクスチャ生成ステップと、前記部分空間３次元データに基づいて部分空間にテクスチャをマッピングし、部分空間の３次元モデルを生成する部分空間３次元モデル生成ステップと、すべての部分空間３次元モデル生成処理が終了した段階で、当該部分空間３次元モデル、前記空間管理テーブルおよび前記接続テーブルに基づいて、部分空間どうしの接続面のテクスチャを切り抜いた後、複数の空間をつなぎあわせた３次元モデルを生成する３次元モデル接続ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１８】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成方法にあっては、さらに、前記静止画像に基づいてオブジェクトの形状を直方体で近似し、指定された頂点の平面座標である指定頂点データと、それ以外の頂点の平面座標である指定以外頂点データと、を生成する頂点データ生成ステップと、前記背景領域データおよび前記頂点データに基づいて、オブジェクトが正面および床面から離れているかどうかを判断し、さらに、オブジェクトの幅と高さと奥行きを表すオブジェクトサイズデータを生成するオブジェクトサイズデータ生成ステップと、オブジェクトが正面および床面から離れている場合に、前記背景領域データおよび前記頂点データに基づいて、その距離を表すオフセットデータを生成するオフセットデータ生成ステップと、前記部分空間３次元データ、前記オフセットデータおよび前記オブジェクトサイズデータに基づいて、部分空間にオブジェクトを配置したオブジェクト付部分空間３次元データを生成するオブジェクト付部分空間３次元データ生成ステップと、前記静止画像、前記背景領域データおよび前記頂点データに基づいてオブジェクトテクスチャデータを生成するオブジェクトテクスチャ生成ステップと、前記オブジェクトテクスチャデータ、前記オブジェクト付部分空間３次元データ、前記部分空間３次元データ、および前記部分空間テクスチャデータに基づいてテクスチャをマッピングし、オブジェクト付部分空間３次元モデルを生成するオブジェクト付部分空間３次元モデル生成ステップと、を含み、前記３次元モデル接続ステップにあっては、すべての部分空間３次元モデル生成処理が終了した段階で、前記部分空間３次元モデル、前記オブジェクト付部分空間３次元モデル、前記空間管理テーブル、および前記接続テーブルに基づいて、複数の部分空間をつなぎあわせた３次元モデルを生成することを特徴とする。
【００１９】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成方法にあっては、さらに、前記静止画像の中からモデル化を行うオブジェクトの写っている静止画像を表示し、オブジェクトの奥面に対して平行に接しかつ壁面と交差する仮想的な背景領域に対応する仮想背景領域データを生成する仮想背景領域データ生成ステップと、前記仮想背景領域の高さと幅に基づいて、仮想背景領域の全頂点の３次元座標を表す仮想背景領域３次元データを生成する仮想背景領域３次元データ生成ステップと、前記部分空間３次元データと前記仮想背景領域３次元データに基づいて、実在する壁面と仮想壁面のなす角度を表すオブジェクト傾きデータを生成する傾き計算ステップと、前記静止画像に基づいてオブジェクトの形状を直方体で近似し、指定された頂点の平面座標である指定頂点データと、それ以外の頂点の平面座標である指定以外頂点データと、を生成する頂点データ生成ステップと、前記仮想背景領域の高さと幅、前記仮想背景領域データおよび前記指定頂点データに基づいて、オブジェクトの幅と高さと奥行きを表すオブジェクトサイズデータを生成するオブジェクトサイズデータ生成ステップと、前記部分空間３次元データ、前記仮想背景領域３次元データ、前記指定頂点データ、および前記オブジェクト傾きデータに基づいて、部分空間にオブジェクトを配置したオブジェクト付部分空間３次元データを生成するオブジェクト付部分空間３次元データ生成ステップと、前記静止画像、前記仮想背景領域データおよび前記頂点データに基づいてオブジェクトテクスチャデータを生成するオブジェクトテクスチャ生成ステップと、前記オブジェクトテクスチャデータ、前記オブジェクト付部分空間３次元データ、前記部分空間３次元データ、および前記部分空間テクスチャデータに基づいてテクスチャをマッピングし、オブジェクト付部分空間３次元モデルを生成するオブジェクト付部分空間３次元モデル生成ステップと、を含み、前記３次元モデル接続ステップにあっては、すべての部分空間３次元モデル生成処理が終了した段階で、前記部分空間３次元モデル、前記オブジェクト付部分空間３次元モデル、前記空間管理テーブル、および前記接続テーブルに基づいて、複数の部分空間をつなぎあわせた３次元モデルを生成することを特徴とする。
【００２０】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成方法にあっては、さらに、作業中の部分空間の部分空間番号、オブジェクトの背景となる面の面番号、所定のオブジェクトサイズ情報をオブジェクト管理テーブルに設定するオブジェクト管理テーブル設定ステップと、指定されたオブジェクトの頂点の数が４個未満である場合に、前記オブジェクト管理テーブルから所定のオブジェクトサイズ情報を取得するオブジェクトサイズ情報取得ステップと、を備え、前記オブジェクト付部分空間３次元データ生成ステップにあっては、前記背景領域データ、前記指定頂点データ、および前記所定のオブジェクトサイズ情報に基づいて、部分空間にオブジェクトを配置したオブジェクト付部分空間３次元データを生成することを特徴とする。
【００２１】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成方法にあっては、オブジェクトの静止画像を表示し、指定された部分領域の端点に対応する平面座標に基づいて背景領域データを生成する背景領域データ生成ステップと、前記静止画像に基づいてオブジェクトの形状を直方体で近似し、指定された頂点の平面座標である指定頂点データと、それ以外の頂点の平面座標である指定以外頂点データと、を生成する頂点データ生成ステップと、前記背景領域データおよび前記指定頂点データに基づいて、オブジェクトの幅と高さと奥行きを表すオブジェクトサイズデータを生成するオブジェクトサイズデータ生成ステップと、前記オブジェクトサイズデータに基づいて、オブジェクトの３次元座標であるオブジェクト３次元データを生成するオブジェクト３次元データ生成ステップと、前記静止画像、前記背景領域データおよび前記頂点データに基づいてオブジェクトテクスチャデータを生成するオブジェクトテクスチャ生成ステップと、前記オブジェクトテクスチャデータおよび前記オブジェクト３次元データに基づいてテクスチャをマッピングし、オブジェクトの３次元モデルを生成するオブジェクト３次元モデル生成ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２２】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成プログラムにあっては、部分空間の静止画像を表示し、部分空間内の領域の端点に対応する平面座標に基づいて背景領域データを生成する背景領域データ生成手段と、前記背景領域データに基づいて、複数の部分空間をつなぎあわせた空間３次元データを生成する空間３次元データ生成手段と、部分空間どうしの接続関係（各面における所定のサイズ情報および端点の３次元座標を含む）を設定する接続情報設定手段と、前記静止画像および前記背景領域データに基づいて部分空間テクスチャデータを生成し、すべての部分空間に対するテクスチャデータ生成処理が終了した段階で、前記接続関係および空間３次元データに基づいて接続面以外の面にテクスチャをマッピングし、複数の空間をつなぎあわせた３次元モデルを生成する３次元モデル生成手段と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２３】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成プログラムにあっては、部分空間の静止画像を表示し、部分空間内の領域の端点に対応する平面座標に基づいて背景領域データを生成する背景領域データ生成手段と、前記背景領域データに基づいて部分空間の３次元データを生成する部分空間３次元データ生成手段と、部分空間どうしの接続関係（各面における所定のサイズ情報および端点の３次元座標を含む）を設定する接続情報設定手段と、前記静止画像および前記背景領域データに基づいて部分空間テクスチャデータを生成し、さらに、前記部分空間３次元データに基づいて部分空間にテクスチャをマッピングし、部分空間の３次元モデルを生成する部分空間３次元モデル生成手段と、すべての部分空間３次元モデル生成処理が終了した段階で、当該部分空間３次元モデルおよび前記接続関係に基づいて、部分空間どうしの接続面のテクスチャを切り抜いた後、複数の空間をつなぎあわせた３次元モデルを生成する３次元モデル接続手段と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２４】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成プログラムにあっては、部分空間の静止画像を表示し、部分空間内の領域の端点に対応する平面座標に基づいて背景領域データを生成する背景領域データ生成手段と、前記背景領域データに基づいて部分空間の３次元データを生成する部分空間３次元データ生成手段と、部分空間どうしの接続関係（各面における所定のサイズ情報および端点の３次元座標を含む）を設定する接続情報設定手段と、前記静止画像および前記背景領域データに基づいて部分空間テクスチャデータを生成し、さらに、前記部分空間３次元データに基づいて部分空間にテクスチャをマッピングし、部分空間の３次元モデルを生成する部分空間３次元モデル生成手段と、前記静止画像に基づいてオブジェクトの形状を直方体で近似し、指定された頂点の平面座標である指定頂点データと、それ以外の頂点の平面座標である指定以外頂点データと、を生成する頂点データ生成手段と、前記部分空間３次元データ、前記背景領域データおよび前記指定頂点データに基づいて、部分空間にオブジェクトを配置したオブジェクト付部分空間３次元データを生成するオブジェクト付部分空間３次元データ生成手段と、前記静止画像、前記背景領域データおよび前記頂点データに基づいてオブジェクトテクスチャデータを生成し、さらに、当該オブジェクトテクスチャデータ、前記オブジェクト付部分空間３次元データ、前記部分空間３次元データ、および前記部分空間テクスチャデータに基づいてテクスチャをマッピングし、オブジェクト付部分空間３次元モデルを生成するオブジェクト付部分空間３次元モデル生成手段と、すべての部分空間３次元モデル生成処理が終了した段階で、前記部分空間３次元モデル、前記オブジェクト付部分空間３次元モデル、および前記接続関係に基づいて、複数の部分空間をつなぎあわせた３次元モデルを生成する３次元モデル接続手段と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２５】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成プログラムにあっては、部分空間の静止画像を表示し、部分空間内の領域の端点に対応する平面座標に基づいて背景領域データを生成する背景領域データ生成手段と、前記背景領域データに基づいて部分空間の３次元データを生成する部分空間３次元データ生成手段と、部分空間どうしの接続関係（各面における所定のサイズ情報および端点の３次元座標を含む）を設定する接続情報設定手段と、前記静止画像および前記背景領域データに基づいて部分空間テクスチャデータを生成し、さらに、前記部分空間３次元データに基づいて部分空間にテクスチャをマッピングし、部分空間の３次元モデルを生成する部分空間３次元モデル生成手段と、前記静止画像の中からモデル化を行うオブジェクトの写っている静止画像を表示し、オブジェクトの奥面に対して平行に接しかつ壁面と交差する仮想的な背景領域に対応する仮想背景領域データを生成する仮想背景領域データ生成手段と、前記仮想背景領域の高さと幅に基づいて、仮想背景領域の全頂点の３次元座標を表す仮想背景領域３次元データを生成する仮想背景領域３次元データ生成手段と、前記部分空間３次元データと前記仮想背景領域３次元データに基づいて、実在する壁面と仮想壁面のなす角度を表すオブジェクト傾きデータを生成する傾き計算手段と、前記静止画像に基づいてオブジェクトの形状を直方体で近似し、指定された頂点の平面座標である指定頂点データと、それ以外の頂点の平面座標である指定以外頂点データと、を生成する頂点データ生成手段と、前記部分空間３次元データ、前記仮想背景領域３次元データ、前記指定頂点データ、および前記オブジェクト傾きデータに基づいて、部分空間にオブジェクトを配置したオブジェクト付部分空間３次元データを生成するオブジェクト付部分空間３次元データ生成手段と、前記静止画像、前記仮想背景領域データおよび前記頂点データに基づいてオブジェクトテクスチャデータを生成し、さらに、当該オブジェクトテクスチャデータ、前記オブジェクト付部分空間３次元データ、前記部分空間３次元データ、および前記部分空間テクスチャデータに基づいてテクスチャをマッピングし、オブジェクト付部分空間３次元モデルを生成するオブジェクト付部分空間３次元モデル生成手段と、すべての部分空間３次元モデル生成処理が終了した段階で、前記部分空間３次元モデル、前記オブジェクト付部分空間３次元モデル、および前記接続関係に基づいて、複数の部分空間をつなぎあわせた３次元モデルを生成する３次元モデル接続手段と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２６】
つぎの発明にかかる３次元モデル生成プログラムにあっては、オブジェクトの静止画像を表示し、指定された部分領域の端点に対応する平面座標に基づいて背景領域データを生成する背景領域データ生成手段と、前記静止画像に基づいてオブジェクトの形状を直方体で近似し、指定された頂点の平面座標である指定頂点データと、それ以外の頂点の平面座標である指定以外頂点データと、を生成する頂点データ生成手段と、前記背景領域データおよび前記指定頂点データに基づいてオブジェクトの３次元データを生成するオブジェクト３次元データ生成手段と、前記静止画像、前記背景領域データおよび前記頂点データに基づいてオブジェクトテクスチャデータを生成し、さらに、当該オブジェクトテクスチャデータおよび前記オブジェクト３次元データに基づいてテクスチャをマッピングし、オブジェクトの３次元モデルを生成するオブジェクト３次元モデル生成手段と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる３次元モデル生成装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２８】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる３次元モデル生成装置の実施の形態１の構成を示す図である。図１において、１は指定された部分空間の背景となる領域を背景領域データとして出力する背景領域指定部であり、２は部分空間を構成する面のサイズを部分空間サイズデータとして出力する部分空間サイズ取得部であり、３は部分空間サイズデータに基づいて部分空間の３次元形状を計算し、既に作成された部分空間とつなぎ合わせた後の空間の３次元幾何データを空間３次元データとして出力する空間３次元データ生成部であり、４は空間の３次元座標やサイズを管理するための空間管理テーブルを作成する空間管理テーブル設定部であり、５は指定した面に接続する別の部分空間の部分空間番号と面番号を接続テーブルに設定する接続設定部であり、６は接続テーブルに基づいて部分空間番号，面番号，接続面の３次元座標および部分空間サイズを空間管理テーブルに追記する空間管理テーブル追記部であり、７は部分空間の背景に相当する静止画像の一部分の切りだし／加工を行うことで部分空間テクスチャデータを出力する部分空間テクスチャ生成部であり、８は複数の部分空間をつなぎ合わせた空間にテクスチャをマッピングした３次元モデルを生成し、それを空間モデルデータとして出力する空間テクスチャマッピング部である。
【００２９】
また、９は部分空間を構成する面の３次元座標と部分空間サイズデータを格納する空間管理テーブルであり、１０は接続先の部分空間番号と面番号を格納する接続テーブルである。
【００３０】
また、１１は背景領域データおよび既に作成された部分空間の３次元データに基づいて３次元幾何データ（空間３次元データ）を生成する空間３次元情報生成部であり、部分空間サイズ取得部２と空間３次元データ生成部３と空間管理テーブル設定部４で構成される。１２はどの部分空間のどの面がどの部分空間のどの面と接続するかという接続関係を設定する接続情報設定部であり、接続設定部５と空間管理テーブル追記部６で構成される。１３はつなぎ合わされた複数の部分空間に対してテクスチャをマッピングした３次元モデルを空間モデルデータとして出力する空間テクスチャ情報生成部であり、部分空間テクスチャ生成部７と空間テクスチャマッピング部８で構成される。
【００３１】
ここで、本実施の形態における３次元モデル生成装置の動作を説明する。なお、本実施の形態では、モデル化する空間を複数の直方体の集合体とみなし、個々の直方体を部分空間とする。また、直方体内部の６面は、「正面」，「右面」，「背面」，「左面」，「天井」，「床面」の名称によって区別する。さらに、前記の６つの名称は、空間全体に対して一方向に定められているものとし、空間を構成する各直方体は、同一方向にある場合、同一名称となる。
【００３２】
図２は、空間を構成する直方体の集合体の一例を示す図である。ここでは、直方体ごとに、内部の６面（正面、右面、背面、左面、床面、天井）をディジタルカメラで撮影し、正面２１ａ，左面２１ｂ，背面２１ｃ，左面２１ｄ，床面２１ｅ、天井２１ｆの静止画像を得る。
【００３３】
本実施の形態では、まず、直方体２１を作成し、つぎに、直方体２１の右側に直方体２２を接続する場合を、一例として説明する。なお、最初に作成する直方体は任意である。
【００３４】
まず、背景領域指定部１では、静止画像２１ａ〜２１ｆをディスプレイに表示する。図３は、表示された静止画像を示す図である。ここで、操作員が、マウス等を用いて各画像上の正面２１ａ，右面２１ｂ，背面２１ｃ，左面２１ｄ，床面２１ｅ，天井２１ｆに相当する部分領域を四辺形で指定する。このとき、背景領域指定部１では、指定された領域の端点に対応する平面座標に基づいて背景領域データを生成し、当該背景領域データを部分空間サイズ取得部２および部分空間テクスチャ生成部７に対して通知する。ただし、平面座標系における原点は静止画像の中心とし、単位はドット（dot）とする。
【００３５】
部分空間サイズ取得部２では、操作員の入力による直方体の高さと上記背景領域データを受け取ると、直方体の正面２１ａと右面２１ｂの幅をそれぞれ計算する。そして、計算した高さと幅に基づいて部分空間サイズデータを生成し、当該部分空間サイズデータを空間３次元データ生成部３および空間管理テーブル設定部４に対して通知する。床面２１ｅ，天井２１ｆ，左面２１ｄ，背面２１ｃの幅は、全体が直方体であることから決定される。
【００３６】
なお、部分空間サイズ取得部２では、最初の直方体を作成する場合、背景領域データを受け取った段階で直方体の正面２１ａと右面２１ｂに対して幅を自動的に計算し、部分空間サイズデータを出力する。一方、２番目以降の直方体を作成する場合には、背景領域データを受け取った段階で、後述する空間管理テーブル追記部６において出力された空間管理テーブルを参照し、正面２１ａあるいは右面２１ｂに対して幅が設定されていない場合には、その幅を計算し、空間サイズデータとして出力する。ただし、空間管理テーブルにおいて高さと幅が既知である場合にはこれを空間サイズデータとする。
【００３７】
ここで、正面２１ａおよび右面２１ｂの幅Ｗの計算方法を、図面を用いて説明する。図４は、幅Ｗの計算方法を説明するための図である。この計算方法は、前原秀明、中村亘、田中聡、「実写静止画を利用したリアルタイムCGのための仮想室内空間の簡易制作」、電学論C、Vol.120-C、No.7、pp.977-985、2000に詳細に説明されている。ただし、各写真は、中心の点が指定された部分領域に含まれるように、かつカメラをほぼ水平にして、撮影されているものとする。また、角度の単位はディグリ（degree）とする。
【００３８】
Ｗ＝√（Ｄｒｔ2＋Ｄｌｔ2−２＊Ｄｒｔ＊Ｄｌｔ＊ｃｏｓθｔ） （１）
ただし、
θｒ＝ｃｏｓ-1（（ｄｒｔ2＋ｄｒｂ2＋２＊Ｆ2−ｄｒｔ＿ｒｂ2）
／（２＊√（ｄｒｔ2＋Ｆ2）√（ｄｒｂ2＋Ｆ2））） （２）
Ｆ＝Ｃｘ／（２＊ｔａｎ（Ｃａ／２）） （３）
Ｄｒ＝（√（４＊ｈ（Ｈ−ｈ）＊ｔａｎ2θｒ＋Ｈ2）＋Ｈ）
／（２＊ｔａｎθｒ） （４）
Ｄｒｔ＝√（Ｄｒ2＋（Ｈ−ｈ）2） （５）
Ｄｒｂ＝√（Ｄｒ2＋ｈ2） （６）
を前提とする。
【００３９】
なお、ｄｒｔは、背景領域を構成する右の縦線上方の頂点をＶｒｔとしたとき、Ｖｒｔから静止画の中心までの距離（単位はドット）を表す。また、ｄｒｂは、背景領域を構成する右の縦線下方の頂点をＶｒｂとしたとき、Ｖｒｂから静止画の中心までの距離（単位はドット）を表す。また、ｄｒｔ＿ｒｂは、ＶｒｔとＶｒｂの静止画上の距離（単位はドット）を表す。また、ｈは、カメラの床面からの高さを表す。また、ＤｒｔはＶｒｔとカメラとの距離を表す。ＤｒｂはＶｒｂとカメラとの距離を表す。また、Ｄｒは背景領域を構成する右の縦線とカメラとの距離を表す。また、静止画の水平方向の画素数（単位はドット）Ｃｘおよびカメラの水平方向の視野角（単位はディグリ）Ｃａについては、ディジタルカメラによって異なる。
【００４０】
このとき、カメラの焦点距離Ｆ、および静止画上の距離ｄｒｔ，ｄｒｂ，ｄｒｔ＿ｒｂによりθｒが求まり、このθｒを用いると、Ｄｒｔ，Ｄｒｂをｈの変数として表すことができる。同様にして、背景領域を構成する左の縦線でも、Ｄｌｔ、Ｄｌｂがｈの変数として表されるので、幅Ｗを媒介とすると以下の方程式（７）が得られる。
Ｄｒｔ2＋Ｄｌｔ2−２＊Ｄｒｔ＊Ｄｌｔ＊ｃｏｓθｔ
＝Ｄｒｂ2＋Ｄｌｂ2−２＊Ｄｒｂ＊Ｄｌｂ＊ｃｏｓθｂ （７）
この式は、ｈの１変数方程式であるので、求めたｈを用いてＷを求めることができる。
【００４１】
つぎに、部分空間サイズデータを受け取った空間３次元データ生成部３では、当該データに基づいて部分空間の３次元形状を計算する。そして、既に作成した部分空間とつなぎ合わせた「空間の３次元幾何データ」、すなわち、空間３次元データを生成し、当該空間３次元データを空間管理テーブル設定部４および空間テクスチャマッピング部８に通知する。このとき、最初に作成する直方体に関しては、操作員の指示で、当該直方体を空間のしかるべき位置に配置するための基準点を、各頂点の中から選択する。そして、基準点の３次元座標を設定後、空間３次元データ生成部３では、直方体２１のすべての頂点に対して３次元座標を計算し、その計算結果として空間３次元データを出力する。
【００４２】
空間管理テーブル設定部４では、上記部分空間サイズ取得部２にて生成された部分空間サイズデータと空間３次元データ生成部３にて生成された空間３次元データに基づいて、正面２１ａ，右面２１ｂ，背面２１ｃ，左面２１ｄ，床面２１ｅ，天井２１ｆ単位に、端点の３次元座標、直方体の高さ、および正面と右面に対応するそれぞれの幅、を空間管理テーブル９に対して設定する。この空間管理テーブル９は、後述する空間管理テーブル追記部６において参照される。
【００４３】
図５は、空間管理テーブル９の一例を示す図である。ここでは、部分空間番号が各直方体に固有の番号となる。なお、面番号において、ａ〜ｆは、正面，右面，背面，左面，床面，天井の順に付けられており、数字の部分は、部分空間番号となっている。
【００４４】
つぎに、たとえば、直方体２１の右面２１ｂに別の直方体２２を接続する場合、接続設定部５では、操作員により、作業中の６面の中から別の直方体を接続する面が指定されると、指定された面に接続する別の部分空間の面番号を自動的に接続テーブル１０に設定する。図６は、接続テーブル１０の一例を示す図である。接続元部分空間番号には、作業中の直方体の部分空間番号が設定される。この接続元部分空間番号は、空間管理テーブル設定部４において設定された部分空間番号と同一である。また、接続元面番号には、接続元部分空間番号の直方体内部の６面に対応する面番号が設定される。この接続元面番号は、空間管理テーブル設定部４において設定された面番号と同一である。
【００４５】
そして、たとえば、接続面として右面２１ｂが指定された場合、接続テーブル１０には、接続元面番号（２１ｂ）の横の欄に接続先部分空間番号として２２が、そして、接続先面番号として２２ｄが、自動的に設定される。なお、接続テーブル１０は、後述する空間管理テーブル追記部６および空間テクスチャマッピング部８において参照される。
【００４６】
空間管理テーブル追記部６では、接続テーブル１０を参照して、直方体２１に接続する直方体２２の部分空間番号，面番号，接続面の３次元座標および幅を、空間管理テーブル９に対して追記する。ここでは、接続テーブル１０に接続先部分空間番号として２２が設定されているので、空間管理テーブル９に対して、部分空間番号として２２を追記し、そして、面番号として２２ａ〜２２ｆ（図示せず）を追記する。また、接続テーブル１０に、接続元面番号（２１ｂ）に対応する接続先面番号として２２ｄが設定されているので、接続先面番号（２２ｄ）に対応する面の幅は、接続元面番号（２１ｂ）の面の幅と等しくなる。そのため、空間管理テーブル９には、部分空間番号（２２）の右面幅に部分空間番号（２１）の右面幅と同じ値を追記する。また、高さも同様に追記する。また、面番号（２１ｂ）の３次元座標を、面番号（２２ｂ）の３次元座標の欄に追記する。
【００４７】
部分空間テクスチャ生成部７では、背景領域指定部１から受け取った静止画像と背景領域データに基づいて、直方体の各面単位に、背景領域として指定された四辺形の部分領域を切り取り、さらに、切り取った部分が長方形となるように加工することで、部分空間テクスチャデータを生成する。そして、当該部分空間テクスチャデータを空間テクスチャマッピング部８に対して通知する。
【００４８】
ここで、テクスチャ加工の方法について説明する。この方法は、特開平１１−１４４０７６に詳細に記載されている。部分空間テクスチャ生成部７では、背景領域データに基づいて、以下の（８）〜（２１）ように、視点位置（Ｖｘ,Ｖｙ,Ｖｚ）、視線とポリゴンの角度θ、およびウインドウの縦サイズｗｙ（dot）等のパラメータを算出する。ただし、座標は仮想３次元空間における座標の値とし、角度の単位はディグリ(degree)とする。
【００４９】
ただし、（Ｘ1，Ｙ1）は領域データの左下隅の座標を表し、（Ｘ2，Ｙ2）は領域データの右下隅の座標を表し、（Ｘ3，Ｙ3）は領域データの右上隅の座標を表し、（Ｘ4，Ｙ4）は領域データの左上隅の座標を表し、Ｃｙはウインドウの水平画素数を表す。
【００５１】
そして、部分空間テクスチャ生成部７では、透視投影変換の機能を利用して、部分領域が長方形に変形された 部分空間テクスチャデータを生成する。具体的にいうと、まず、部分空間テクスチャ生成部７では、透視投影変換により、横幅６４０ドット、縦幅Ｗｙドット、視野角Ｃａの表示ウインドウをディスプレイに表示する。つぎに、４つの頂点（−３２０．０，０，２４０．０）、（３２０．０，０，２４０．０）、（３２０．０，０，−２４０．０）、（−３２０．０，０，−２４０．０）によって定義されるポリゴンを仮３次元空間に配置し、Ｙ軸を軸として反時計回りにθだけ回転させ、視点位置を点（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）に移し、視線方向を水平方向の傾き０．０およびＺ軸と平行とし、かつ原点が見えるようにする。最後に、表示ウインドウに表示されている内容全体を部分空間テクスチャデータとして出力する。
【００５２】
つぎに、直方体２１の右側に直方体２２を接続する場合の３次元モデル生成装置の動作を説明する。ここでは、上記直方体２１を生成する動作と異なる動作についてのみ説明する。まず、上記と同様の動作で背景領域データを出力後、部分空間サイズ取得部２では、空間管理テーブル追記部６にて設定された空間管理テーブル９を参照し、正面あるいは右面に対応する幅が設定されていない場合に、その幅を計算し、部分空間サイズデータを生成する。そして、当該部分空間サイズデータを空間３次元データ生成部３および空間管理テーブル設定部４に対して通知する。
【００５３】
空間３次元データ生成部３では、受け取った部分空間サイズデータに基づいて部分空間の３次元形状を計算する。そして、既に作成した部分空間とつなぎ合わせた「空間の３次元幾何データ」、すなわち、空間３次元データを生成する。ここでは、面番号として２２ｄが設定された直方体２２の左面については、４個の頂点の３次元座標が既に空間管理テーブル９に設定されているので、この中の１点を基準点とする。したがって、この基準点の３次元座標と上記部分空間サイズデータに基づいて、直方体２２のすべての頂点に対応する３次元座標を計算し、直方体２１と直方体２２が接続した状態の３次元データを空間３次元データとして出力する。
【００５４】
以降、空間管理テーブル設定部４、接続設定部５、空間管理テーブル追記部６、および部分空間テクスチャ生成部７では、直方体２１を生成する場合と同様の手順で処理を行う。
【００５５】
つぎに、空間テクスチャマッピング部８では、すべての直方体に対する処理が完了した段階で（ここでは、直方体２１および直方体２２の処理に相当）、空間３次元データおよび空間を構成するすべての直方体の部分空間テクスチャデータを受け取り、空間管理テーブル９と接続テーブル１０を参照して、接続する面以外の面にテクスチャをマッピングし、複数の部分空間をつなぎ合わせた空間モデルデータを生成する。この空間モデルデータは、たとえば、ＶＲＭＬ形式で出力し、ＶＲＭＬブラウザを用いて表示する。
【００５６】
このように、本実施の形態においては、ディジタルカメラ等から得られた静止画像を利用して複数の空間を生成し、複数の空間を平面方向および鉛直方向に自由につなぎ合わせる構成とした。具体的にいうと、複数の直方体が接続された状態の空間３次元データに対してテクスチャをマッピングすることで、複数の部分空間をつなぎ合わせた空間モデルデータを生成する構成とした。これにより、複雑な形状の３次元モデルを生成することができる。また、空間の外郭を形成する直方体をずらして配置することにより、展望室のような円形状の室内やドームのような球状の空間に対しても適用することができる。
【００５７】
実施の形態２．
前述の実施の形態１では、複数の直方体が接続された状態の空間３次元データに対してテクスチャをマッピングすることで、空間モデルデータを生成する。一方、実施の形態２では、空間を構成する個々の直方体に対してテクスチャをマッピングし、すべての直方体に対してマッピング処理を終えた段階で、すべての直方体を接続することで、空間モデルデータを生成する。
【００５８】
図７は、本発明にかかる３次元モデル生成装置の実施の形態２の構成を示す図である。なお、前述の実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。図７において、３１は部分空間サイズデータに基づいて部分空間の３次元形状を計算し、その計算結果を部分空間３次元データとして出力する部分空間３次元データ生成部であり、３２は部分空間３次元データと部分空間テクスチャデータに基づいて部分空間にテクスチャをマッピングした３次元モデルを生成し、それを部分空間モデルデータとして出力する部分空間テクスチャマッピング部であり、３３は空間管理テーブル９と接続テーブル１０に基づいて各部分空間を接続させた空間の３次元データを生成し、部分空間どうしの接続面のテクスチャを切り抜いて空間の３次元モデルを生成し、それを空間３次元モデルデータとして出力する部分空間接続部である。
【００５９】
また、４１は背景領域データに基づいて部分空間の３次元データを生成する部分空間３次元情報生成部であり、部分空間サイズ取得部２と部分空間３次元データ生成部３１と空間管理テーブル設定部４で構成される。４２は部分空間に対してテクスチャをマッピングした３次元モデルを部分空間モデルデータとして出力する部分空間テクスチャ情報生成部であり、部分空間テクスチャ生成部７と部分空間テクスチャマッピング部３２で構成される。
【００６０】
ここで、本実施の形態における３次元モデル生成装置の動作を説明する。なお、本実施の形態では、実施の形態１と同様に、直方体２１と直方体２２をつなぎ合わせた空間を作成する（図２参照）。また、ここでは、前述の実施の形態１と異なる動作についてのみ説明を行う。
【００６１】
まず、実施の形態１と同様の動作で、背景領域データ生成処理および部分空間サイズデータ生成処理を実行後、部分空間３次元データ生成部３１では、当該部分空間サイズデータに基づいて部分空間の３次元形状を計算することで部分空間３次元データを生成し、当該部分空間３次元データを空間管理テーブル設定部４および部分空間テクスチャマッピング部３２に対して通知する。このとき、最初に作成する直方体２１に関しては、前述の実施の形態１と同様の手順で、基準点の３次元座標を設定後、直方体２１のすべての頂点に対して３次元座標を計算し、その計算結果として部分空間３次元データを出力する。一方、その後に作成する直方体２２に関しては、基準点は任意とし、かつ直方体２２のサイズに従った、部分空間３次元データが生成される。
【００６２】
空間管理テーブル設定部４では、部分空間サイズ取得部２にて生成された部分空間サイズデータと部分空間３次元データ生成部３１にて生成された部分空間３次元データに基づいて、正面２１ａ，右面２１ｂ，背面２１ｃ，左面２１ｄ，床面２１ｅ，天井２１ｆ単位に、端点の３次元座標、直方体の高さ、および正面と右面に対応するそれぞれの幅、を空間管理テーブル９に対して設定する（図５参照）。この空間管理テーブル９は、前述の実施の形態１と同様、空間管理テーブル追記部６において参照される。
【００６３】
つぎに、実施の形態１と同様の動作で、接続テーブル１０への設定処理（図６参照）、空間管理テーブル９への追記処理、および部分空間テクスチャデータ生成処理を実行後、部分空間テクスチャマッピング部３２では、上記部分空間３次元データと部分空間テクスチャデータに基づいて、部分空間にテクスチャをマッピングし、部分空間モデルデータを生成する。本実施の形態では、直方体２１に関する処理を終えた時点で、直方体２１の３次元モデルが作成される。
【００６４】
つぎに、直方体２１の右側に直方体２２を接続する場合の３次元モデル生成装置の動作を説明する。ここでは、上記直方体２１を生成する動作と異なる動作についてのみ説明する。上記と同様の手順で、背景領域データ生成処理、および部分空間サイズデータ生成処理を実行後、部分空間３次元データ生成部３１では、当該部分空間サイズデータに基づいて、任意の点を基準として直方体２２の３次元幾何データを計算することで、部分空間３次元データを生成する。そして、当該部分空間３次元データを空間管理テーブル設定部４および部分空間テクスチャマッピング部３２に対して通知する。
【００６５】
つぎに、直方体２１に関する処理と同様の手順で、空間管理テーブル９への設定処理、接続テーブル１０への設定処理、空間管理テーブル９への追記処理、部分空間テクスチャデータ生成処理、および部分空間モデルデータ生成処理を実行後、部分空間接続部３３では、空間管理テーブル９と接続テーブル１０に基づいて、直方体２１と直方体２２をつなぎ合わせた空間の３次元データを生成する。
【００６６】
たとえば、接続テーブル１０を参照すると、直方体２１の面２１ｂと直方体２２の面２２ｄが接していることが分かる。また、直方体２１の３次元座標は基準点に基づいて生成されたものであり、直方体２１は空間のしかるべき位置に配置されているため、部分空間接続部３３では、直方体２２の３次元座標を変換して、左面２２ｄと右面２１ｂが接続するようにすればよい。
【００６７】
そこで、部分空間接続部３３では、空間管理テーブル９から右面２１ｂおよび左面２２ｄの３次元座標を取得し、左面２２ｄの３次元座標が右面２１ｂの座標に等しくなるように、直方体２２の全頂点の３次元座標を変換することにより、直方体２１と直方体２２をつなぎ合わせた空間の３次元座標を生成する。また、右面２１ｂと左面２２ｄが接続することから、この２つの面に対してマッピングされているテクスチャデータを切り抜き、直方体２１と直方体２２をつなぎ合わせた空間３次元モデルデータを生成する。
【００６８】
このように、本実施の形態においては、ディジタルカメラ等から得られた静止画像を利用して複数の空間を生成し、複数の空間を平面方向および鉛直方向に自由につなぎ合わせる構成とした。具体的にいうと、空間を構成する個々の直方体に対してテクスチャをマッピングし、すべての直方体に対してマッピング処理を終えた段階で、すべての直方体を接続することで、空間モデルデータを生成する構成とした。これにより、複雑な形状の３次元モデルを生成することができる。また、空間の外郭を形成する直方体をずらして配置することにより、展望室のような円形状の室内やドームのような球状の空間に対しても適用することができる。
【００６９】
実施の形態３．
実施の形態３では、分岐のある空間の３次元モデルを生成する。なお、本実施の形態の構成については、先に説明した実施の形態１の図１と同様であるため、同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態１と異なる動作についてのみ説明を行う。
【００７０】
以下、本実施の形態における３次元モデル生成装置の動作を説明する。図８は、分岐のある空間の一例を示す図である。本実施の形態では、分岐のある空間を複数の三角柱の集合体とみなし、各三角柱を部分空間とする。そして、三角柱単位に、内部の５面（側面３つおよび天井、床面）をディジタルカメラで撮影し、静止画像を得る。
【００７１】
図９は、実施の形態３における空間の３次元モデルを示す図である。本実施の形態では、まず、図９（ａ）に示す三角柱５１を作成し、つぎに、三角柱５１の側面に図９（ｂ）に示す三角柱５２を接続する場合（図９（ｃ）参照）を、一例として説明する。なお、最初に作成する三角柱は任意である。
【００７２】
まず、背景領域指定部１では、三角柱５１の内部の面を撮影した静止画像をディスプレイに表示する。ここで、操作員がマウス等を用いて部分領域を指定すると、背景領域指定部１では、指定された部分領域の端点に対応する平面座標に基づいて背景領域データを生成し、当該背景領域データを部分空間サイズ取得部２および部分空間テクスチャ生成部７に対して通知する。たとえば、側面に対しては、画像上の側面の部分領域を四辺形で指定し、天井および床面に対しては、画像上の天井および床面の部分領域を三角形で指定する。
【００７３】
部分空間サイズ取得部２では、操作員の入力による三角柱５１の側面の幅と高さ、および上記背景領域データに基づいて、部分空間サイズデータを生成し、当該部分空間サイズデータを空間３次元データ生成部３および空間管理テーブル設定部４に対して通知する。
【００７４】
空間３次元データ生成部３では、受け取った部分空間サイズデータに基づいて三角柱５１の３次元形状を計算する。そして、実施の形態１と同様に、空間３次元データを生成し、当該空間３次元データを空間管理テーブル設定部４および空間テクスチャマッピング部８に対して通知する。このとき、最初に作成する三角柱５１に関しては、操作員の指示で、三角柱５１を空間のしかるべき位置に配置するための基準点（Ｕ）を、各頂点の中から選択する。そして、基準点の３次元座標を設定後、空間３次元データ生成部３では、三角柱５１のすべての頂点に対して３次元座標を計算し、その計算結果として空間３次元データを出力する。一方、２番目以降に作成する三角柱に関しては、空間管理テーブル設定部４にて設定した空間管理テーブル９および接続設定部５にて設定した接続テーブル１０に基づいて、基準点が自動的に設定される。
【００７５】
空間管理テーブル設定部４では、上記部分空間サイズ取得部２にて生成された部分空間サイズデータと空間３次元データ生成部３にて生成された空間３次元データに基づいて、部分空間の各面における端点の３次元座標と面の幅を、空間管理テーブル９に対して設定する。この空間管理テーブル９は、空間テクスチャマッピング部８において参照される。
【００７６】
図１０は、空間管理テーブル９の一例を示す図である。ここでは、各部分空間番号が各三角柱に固有の番号となる。なお、側面（１）は、三角柱の外側から見たときに基準点が面の左下端にある面とし、側面（２）と側面（３）は、側面（１）から見て時計回りの順に、側面（２），側面（３）とする。また、面番号において、ａ〜ｅは、側面（１），側面（２），側面（３），天井，床面の順に付けられており、数字の部分は、部分空間番号を表している。
【００７７】
つぎに、たとえば、三角柱５１の側面（１）に別の三角柱５２を接続する場合、接続設定部５では、操作員により、作業中の５面の中から別の三角柱を接続する面が指定されると、指定された面に接続する別の三角柱の面番号を自動的に接続テーブル１０に設定する。図１１は、接続テーブル１０の一例を示す図である。接続元部分空間番号および接続先部分空間番号は、空間管理テーブル９の部分空間番号と同一である。
【００７８】
そして、たとえば、接続面として側面（１）が指定された場合、接続テーブル１０には、接続元面番号（５１ａ）の横の欄に接続先部分空間番号として５２が、そして、接続先面番号として５２ａが、自動的に設定される。この場合、接続先の面は側面（１）としてよい。
【００７９】
空間管理テーブル追記部６では、接続テーブル１０を参照して、三角柱５１に接続する三角柱５２の部分空間番号，面番号，接続面の３次元座標と幅と高さを、空間管理テーブル９に対して追記する。ここでは、接続テーブル１０に接続先空間番号として５２が設定されているので、空間管理テーブル９に対して、部分空間番号として５２を追記し、そして、面番号として５２ａ〜５２ｅを追記する。また、接続テーブル１０に、接続元面番号（５１ａ）に対応する接続先面番号として５２ａが設定されているので、接続先面番号（５２ａ）に対応する幅と高さは、接続元面番号（５１ａ）の幅と高さに各々等しくなる。そのため、空間管理テーブル９には、部分空間番号（５２）の側面（１）の幅と高さに、部分空間番号（５１）の側面（１）の幅と高さを追記する。また、面番号（５１ａ）の３次元座標を面番号（５２ａ）の３次元座標の欄に追記する。
【００８０】
部分空間テクスチャ生成部７では、背景領域指定部１から受け取った静止画像と背景領域データに基づいて、三角柱の各面単位に、背景領域として指定された部分領域を切り取り、さらに、切り取った部分を加工して部分空間テクスチャデータを生成する。そして、当該部分空間テクスチャデータを空間テクスチャマッピング部８に対して通知する。画像の加工においては、画像に歪みを発生させる他の写真加工ソフトウェアを使ってもよい。
【００８１】
つぎに、三角柱５１の側面（１）に三角柱５２を接続する場合の３次元モデル生成装置の動作を説明する。ここでは、上記三角柱５１を生成する動作と異なる動作についてのみ説明する。まず、上記と同様の動作で背景領域データを出力後、部分空間サイズ取得部２では、空間管理テーブル追記部６にて設定された空間管理テーブル９を参照し、側面（１）、側面（２）または側面（３）に対応する幅が設定されていない場合に、部分空間サイズデータを生成する。そして、当該部分空間サイズデータを空間３次元データ生成部３および空間管理テーブル設定部４に対して通知する。
【００８２】
空間３次元データ生成部３では、受け取った部分空間サイズデータに基づいて部分空間の３次元形状を計算する。そして、既に作成した部分空間とつなぎ合わせた空間３次元データを生成する。ここでは、面番号として５２ａが設定された三角柱５２の側面（１）については、面を形成する端点の３次元座標が既に空間管理テーブル９に設定されているので、この中の１点を基準点とする。したがって、この基準点の３次元座標と上記部分空間サイズデータに基づいて、三角柱５２のすべての頂点に対応する３次元座標を計算し、三角柱５１と三角柱５２が接続した状態の空間３次元データとして出力する。
【００８３】
以降、空間管理テーブル設定部４、接続設定部５、空間管理テーブル追記部６、および部分空間テクスチャ生成部７では、三角柱５１を生成する場合と同様の手順で処理を行う。
【００８４】
つぎに、空間テクスチャマッピング部８では、すべての三角柱に対する処理が完了した段階で（ここでは、三角柱５１および三角柱５２の処理に相当）、空間３次元データおよび空間を構成するすべての三角柱の部分空間テクスチャデータを受け取り、空間管理テーブル９と接続テーブル１０を参照して、接続する面以外の面にテクスチャをマッピングし、複数の三角柱をつなぎあわせた分岐形状の空間モデルデータを生成する。この空間モデルデータは、たとえば、ＶＲＭＬ形式で出力し、ＶＲＭＬブラウザを用いて表示する。
【００８５】
このように、本実施の形態においては、ディジタルカメラ等から得られた静止画像を利用して複数の三角柱を生成する構成としたため、分岐形状を有する空間の３次元モデルを簡単に生成することができる。
【００８６】
なお、本実施の形態では、分岐のある空間の３次元データを実施の形態１の構成を用いて生成したが、これに限らず、たとえば、実施の形態２の構成を適用することとしてもよい。
【００８７】
実施の形態４．
実施の形態４では、曲がりのある空間の３次元モデルを生成する。なお、本実施の形態の構成については、先に説明した実施の形態１の図１と同様であるため、同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態１と異なる動作についてのみ説明を行う。
【００８８】
以下、本実施の形態における３次元モデル生成装置の動作を説明する。図１２は、実施の形態４における曲がりのある空間の一例を示す図である。本実施の形態では、曲がりのある空間を複数の六面体の集合体とみなし、各六面体を部分空間とする。そして、六面体単位に、内部の６面をディジタルカメラで撮影し、静止画像を得る。ここでは、曲がりの形状に沿った面を右面あるいは左面とし、右面および左面との位置関係から正面，背面，天井，床面とする。
【００８９】
本実施の形態では、まず、図１２に示す六面体６１を作成し、つぎに、六面体６１の正面に六面体６２を接続する場合を、一例として説明する。なお、最初に作成する六面体は任意である。
【００９０】
背景領域指定部１では、先に説明した実施の形態１と同様の手順で、静止画像をディスプレイに表示し、その後、指定された領域の端点に対応する平面座標に基づいて背景領域データを生成し、当該背景領域データを部分空間サイズ取得部２および部分空間テクスチャ生成部７に対して通知する。
【００９１】
部分空間サイズ取得部２では、操作員の入力による六面体６１の各側面の幅と高さ、および上記背景領域データに基づいて、部分空間サイズデータを生成し、当該部分空間サイズデータを空間３次元データ生成部３および空間管理テーブル設定部４に対して通知する。
【００９２】
空間３次元データ生成部３では、受け取った部分空間サイズデータに基づいて六面体６１の３次元形状を計算する。そして、実施の形態１と同様に、空間３次元データを生成し、当該空間３次元データを空間管理テーブル設定部４および空間テクスチャマッピング部８に対して通知する。なお、基準点の設定方法については、前述の実施の形態３と同様である。
【００９３】
つぎに、空間管理テーブル設定部４、接続設定部５、空間管理テーブル追記部６、および部分空間テクスチャ生成部７では、実施の形態１と同様の手順で処理を行い、六面体６１に対する処理を完了する。また、六面体６１の正面に六面体６２を接続する場合についても、３次元モデル生成装置の各部では、先に説明した実施の形態１と同様の手順で処理を行う。以降、本実施の形態では、曲がりの空間を構成するすべての六面体に対して上記処理を実行する。
【００９４】
つぎに、空間テクスチャマッピング部８では、先に説明した実施の形態１と同様の手順で、すべての三角柱に対する処理が完了した段階で、空間３次元データおよび空間を構成するすべての六面体の部分空間テクスチャデータに基づいて、複数の六面体をつなぎあわせた曲がり形状の空間モデルデータを生成する。
【００９５】
このように、本実施の形態においては、ディジタルカメラ等から得られた静止画像を利用して複数の六面体を生成する構成としたため、曲がりのある空間の３次元モデルを簡単に生成することができる。
【００９６】
なお、本実施の形態では、曲がりのある空間の３次元データを実施の形態１の構成を用いて生成したが、これに限らず、たとえば、実施の形態２の構成を適用することとしてもよい。
【００９７】
実施の形態５．
実施の形態５では、空間に配置しているオブジェクトの３次元モデルを生成する。なお、先に説明した実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００９８】
図１３は、本発明にかかる３次元モデル生成装置の実施の形態５の構成を示す図である。図１３において、７１は指定されたオブジェクトの頂点の平面座標に基づいて指定頂点データを生成するオブジェクト指定部であり、７２は指定されていない頂点の平面座標に基づいて計算頂点データを生成する頂点計算部であり、７３はオブジェクトの幅，高さ，奥行きに基づいてオブジェクトサイズデータを生成するオブジェクトサイズ計算部であり、７４は背景領域データおよび指定頂点データに基づいてオブジェクトの３次元データを生成するオブジェクト３次元データ生成部であり、７５は静止画像からオブジェクトに相当する部分を切り出し／加工を行い、オブジェクトテクスチャデータを生成するオブジェクトテクスチャ生成部であり、７６はオブジェクト３次元データとオブジェクトテクスチャデータに基づいてテクスチャをマッピングしたオブジェクトモデルデータを生成するオブジェクトテクスチャマッピング部である。
【００９９】
また、８１は静止画像をディスプレイに表示し、指定された、オブジェクトを近似する直方体の頂点の平面座標を指定頂点データとして出力するオブジェクト２次元情報生成部であり、８２は背景領域データと指定頂点データに基づいてオブジェクトを近似する直方体の３次元データを生成するオブジェクト３次元情報生成部であり、８３はオブジェクトを近似する直方体の３次元データとオブジェクトテクスチャデータに基づいてテクスチャをマッピングしたオブジェクトモデルデータを出力するオブジェクトテクスチャ情報生成部である。
【０１００】
ここで、本実施の形態における３次元モデル生成装置の動作を説明する。図１４は、実施の形態５における空間の３次元モデルを示す図である。まず、背景領域指定部１では、壁面を背景としてオブジェクトが写っている静止画像９１をディスプレイに表示する。ここで、操作員がマウス等を用いてオブジェクトの背景となっている壁面に相当する部分領域を四辺形で指定すると、背景領域指定部１では、指定された４点の平面座標に基づいて背景領域データを生成し、当該背景領域データをオブジェクトサイズ計算部７３およびオブジェクトテクスチャ生成部７５に対して通知する。
【０１０１】
オブジェクト指定部７１では、背景領域指定部１において表示された静止画像９１に基づいてオブジェクトの形状を直方体で近似する。ここで、その直方体の頂点を操作員がマウス等で指定すると、オブジェクト指定部７１では、指定した頂点の平面座標に基づいて指定頂点データを生成し、当該指定頂点データを頂点計算部７２、オブジェクトサイズ計算部７３およびオブジェクトテクスチャ生成部７５に対して通知する。
【０１０２】
ただし、指定する頂点の数は最小で４個とする。このときの４つの頂点は、直方体の幅，高さ，奥行きに相当するものとし、この頂点が３次元直交座標系の３軸に相当するように指定する。たとえば、図１４では、頂点９１ｃ，頂点９１ｆ，頂点９１ｇ，頂点９１ｈを指定している。なお、他の指定例として、たとえば、頂点９１ｂ，頂点９１ｃ，頂点９１ｄ，頂点９１ｇを指定することとしてもよい。また、画像に写っている直方体のすべての頂点を指定することとしてもよい。以降、オブジェクトを近似している直方体を、単に「オブジェクト」と呼ぶ。
【０１０３】
頂点計算部７２では、オブジェクトを構成するすべての頂点の中の、指定頂点データとして出力されていない頂点の平面座標に基づいて、計算頂点データを生成し、当該計算頂点データをオブジェクトサイズ計算部７３およびオブジェクトテクスチャ生成部７５に対して通知する。図１４では、頂点９１ａ，頂点９１ｂ，頂点９１ｄ，頂点９１ｅの平面座標を出力する。これらの頂点の平面座標は、指定頂点データおよびオブジェクトの形状が直方体であること、を利用して計算する。
【０１０４】
オブジェクトサイズ計算部７３では、上記背景領域データおよび指定頂点データに基づいて、オブジェクトの幅，高さ，奥行きを自動的に計算することで、オブジェクトサイズデータを生成する。そして、当該オブジェクトサイズデータをオブジェクト３次元データ生成部７４に対して通知する。
【０１０５】
ここで、オブジェクトの幅Ｍ，高さＮ，奥行きＫの計算方法を説明する。図１５は、オブジェクトの幅，高さ，奥行きの計算方法（Ｄｌ＜Ｄｒの場合の一例）を示す図である。なお。壁面の高さＨ，幅Ｗは、実施の形態１に示した方法により、既に分かっているものとする。また、オブジェクトは壁面に接しているものとし、壁面に対して傾いていないものとする。
【０１０６】
まず、幅Ｍは、壁面の幅Ｗ，背景領域データ，指定頂点データ，計算頂点データを用いて計算する。具体的にいうと、静止画像上で、壁面上のオブジェクトの幅に相当する線分と壁面の幅に相当する線分とを対象とし、線分の長さと壁面の幅Ｗとの比率から計算する。同様にして、高さＮは、壁面の高さＨ、背景領域データ，指定頂点データ，計算頂点データを用いて計算する。具体的にいうと、静止画像で、壁面上におけるオブジェクトの高さに相当する線分と壁面の高さに相当する線分とを対象とし、線分の長さと壁面の高さＨとの比率から計算する。
【０１０７】
つぎに、奥行きＫは、以下の計算式（２２）〜（２８）に基づいて、いくつかのパラメータを算出する。
θ＝ｃｏｓ-1（Ｐｚ／Ｌ） （２４）
δｏ＝ｔａｎ-1（ｘ0／Ｆ） （２５）
δｃ＝ｔａｎ-1（ｘ3／Ｆ） （２６）
Ｐｏ＝Ｐｚ＊ｔａｎ（∠ｏ） （２７）
Ｐｃ＝Ｐｚ＊ｔａｎ（∠ｃ） （２８）
【０１０８】
ただし、（Ｘ1，Ｙ1）は背景領域データの左下隅の座標を表し、（Ｘ2，Ｙ2）は背景領域データの右下隅の座標を表し、（Ｘ3，Ｙ3）は背景領域データの右上隅の座標を表し、（Ｘ4，Ｙ4）は背景領域データの左上隅の座標を表し、Ｃｘは点（Ｘ1，Ｙ1）および点（Ｘ3，Ｙ3）を結ぶ直線と点（Ｘ4，Ｙ4）および点（Ｘ2，Ｙ2）を結ぶ直線との交点のｘ座標を表し、Ｙ5は点（Ｘ4，Ｙ4）と点（Ｘ3，Ｙ3）を結ぶ直線上でｘ座標値をＣｘとしたときのｙ座標を表し、Ｙ6は点（Ｘ1，Ｙ1）と点（Ｘ2，Ｙ2）を結ぶ直線上でｘ座標値をＣｘとしたときのｙ座標を表し、ｘ0は指定頂点データの中の直方体の原点に相当する頂点のｘ座標を表し、ｘ3は指定頂点データの中の直方体の奥行き方向に相当する頂点のｘ座標を表す。
【０１０９】
また、Ｄｌ＞Ｄｒの場合は、以下の計算式（２９）〜（３４）で計算する。
β＝ｃｏｓ-1（（Ｗ2＋Ｄｒ2−Ｄｌ2）／（２＊Ｗ＊Ｄｒ）） （２９）
Ｐｚ＝Ｄｒ＊ｓｉｎ（π−β） （３０）
Ｗｒ＝Ｗ／２＋Ｃｘ＊ｓ （３１）
Ｌ＝√（Ｄｒ2＋Ｗｒ2−２＊Ｄｒ＊Ｗｒ＊ｃｏｓβ） （３２）
∠ｏ＝θ−δｏ （３３）
∠ｃ＝θ−δｃ （３４）
【０１１０】
また、Ｄｌ＜Ｄｒの場合は、以下の計算式（３５）〜（４０）で計算する。
β＝ｃｏｓ-1（（Ｗ2＋Ｄｌ2−Ｄｒ2）／（２＊Ｗ＊Ｄｌ）） （３５）
Ｐｚ＝Ｄｌ＊ｓｉｎ（π−β） （３６）
Ｗｌ＝Ｗ／２−Ｃｘ＊ｓ （３７）
Ｌ＝√（Ｄｌ2＋Ｗｌ2−２＊Ｄｌ＊Ｗｌ＊ｃｏｓβ） （３８）
∠ｏ＝θ＋δｏ （３９）
∠ｃ＝θ＋δｃ （４０）
【０１１１】
上記のパラメータを用いると、奥行きＫは以下の式（４１）で計算される。
Ｋ＝（Ｐｏ−Ｐｃ）／（ｔａｎ（∠ｏ）） （４１）
【０１１２】
つぎに、オブジェクトの幅Ｍ，高さＮ，奥行きＫを計算後、オブジェクト３次元データ生成部７４では、受け取ったオブジェクトサイズデータに基づいて、オブジェクトの３次元座標を計算し、その計算結果をオブジェクト３次元データとして出力する。
【０１１３】
オブジェクトテクスチャ生成部７５では、背景領域データ、指定頂点データおよび計算頂点データに基づいて、静止画像からオブジェクトに相当する部分を切り出し、さらに、画像を加工することで、オブジェクトテクスチャデータを生成する。そして、当該オブジェクトテクスチャデータとオブジェクトテクスチャマッピング部７６に対して通知する。なお、オブジェクトの各面には、壁面を基準に名前が付けられている。たとえば、図１３に示すように、壁面と向かい合っている面を奥面、奥面に相対している面を手前面、手前面に対して左右上下に位置する面をそれぞれ左面，右面，上面，下面と呼ぶ。
【０１１４】
たとえば、オブジェクトテクスチャ生成部７５では、背景領域指定部１において表示した画像、指定頂点データおよび計算頂点データを受け取ると、オブジェクトの面に相当する部分を画像から切り出し、さらに、切り出した部分が長方形となるように加工して、オブジェクトテクスチャデータを生成する。また、背景領域指定部１において表示した画像に写っていない面については、操作員が、静止画像のオブジェクトの面に相当する領域を四辺形で指定すると、指定した頂点の平面座標が計算されるので、オブジェクトテクスチャ生成部７５では、その部分領域を切り出し、さらに、切り出した部分が長方形となるように加工して、オブジェクトテクスチャデータを生成する。
【０１１５】
オブジェクトテクスチャマッピング部７６では、受け取ったオブジェクト３次元データおよびオブジェクトテクスチャデータに基づいて、テクスチャをマッピングしたオブジェクトの３次元モデル、すなわち、オブジェクトモデルデータを生成する。このオブジェクトモデルデータは、たとえば、ＶＲＭＬ形式で出力し、ＶＲＭＬブラウザを用いて表示する。
【０１１６】
このように、本実施の形態においては、ディジタルカメラ等から得られた静止画像を利用して、空間に配置しているオブジェクトの３次元モデルを生成する構成としたため、直方体形状のオブジェクトの３次元モデルを簡単に作成することができる。また、実在するオブジェクトが直方体形状でない場合においても、突起部分や凹み等を含めてオブジェクトの形状を直方体で近似することにより、実在するオブジェクトを簡易的にモデル化することができる。
【０１１７】
なお、本実施の形態では、説明の分かりやすさを考慮して「壁面」という表現を用いているが、オブジェクトが実空間において壁に接していない場合においても、オブジェクトの奥面に接するような仮想的な壁面を実空間内に想定することにより、同様にして、オブジェクトを直方体形状で３次元モデル化することができる。
【０１１８】
また、本実施の形態では、説明の分かりやすさを考慮して直方体の手前面が壁面と平行であるとしているが、オブジェクトが壁面に対して傾いている場合においても、オブジェクトの手前面に平行な仮想的な壁面を実空間内に想定することにより、同様にして、オブジェクトを直方体形状で３次元モデル化することができる。
【０１１９】
実施の形態６．
実施の形態６では、オブジェクトを配置した空間の３次元モデルを生成する。なお、先に説明した実施の形態１、２および５と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１２０】
図１６は、本発明にかかる３次元モデル生成装置の実施の形態６の構成を示す図である。図１６において、１０１は部分空間の３次元モデルを生成する空間処理部であり、１０２は、部分空間内にオブジェクトを配置する場合に、オブジェクトの３次元形状を取得し、オブジェクトを配置した部分空間の３次元モデルを生成するオブジェクト処理部である。
【０１２１】
また、１１１は、部分空間の３次元データ、オブジェクトを近似している直方体の幅や高さ等のサイズ、およびオブジェクトを配置した部分空間の３次元データ、を生成するオブジェクト付部分空間３次元情報生成部であり、１１２は、部分空間の３次元データ、部分空間のテクスチャデータ、オブジェクトの３次元データ、およびオブジェクトを配置した部分空間の３次元モデル、を生成するオブジェクト付部分空間テクスチャ情報生成部である。
【０１２２】
また、１２１はオブジェクトの幅，高さ，奥行きに基づいてオブジェクトサイズデータを生成するオブジェクトサイズ計算部であり、１２２は、背景領域データおよび指定頂点データに基づいてオブジェクトが壁面から離れている距離を計算し、その計算結果をオフセットデータとして出力するオフセット計算部であり、１２３は、オブジェクトの３次元座標を計算し、部分空間にオブジェクトを配置したオブジェクト付部分空間３次元データを生成するオブジェクト付部分空間３次元データ生成部であり、１２４は、オブジェクトのテクスチャデータとオブジェクトの３次元データと部分空間のテクスチャデータと部分空間の３次元データに基づいて、オブジェクトに対してテクスチャをマッピングし、部分空間にオブジェクトを配置したオブジェクト付部分空間モデルデータを生成するオブジェクト付部分空間テクスチャマッピング部であり、１２５は、オブジェクトのテクスチャデータとオブジェクトの３次元データと部分空間のテクスチャデータと部分空間の３次元データに基づいて、部分空間どうしが接続する面のテクスチャを切り抜くことにより、オブジェクトを配置した空間の３次元モデルを生成するオブジェクト付空間生成部である。
【０１２３】
ここで、本実施の形態における３次元モデル生成装置の動作を説明する。なお、空間処理部１０１内の処理については、先に説明した実施の形態２と同様であるため、その説明を省略する。また、オブジェクト処理部１０２における、オブジェクト指定部７１，頂点計算部７２，オブジェクトテクスチャ生成部７５の処理についても、前述の実施の形態５と同様であるため、その説明を省略する。
【０１２４】
前述の実施の形態５と同様の手順で、指定頂点データ生成処理および計算頂点データ生成処理を実行後、オブジェクトサイズ計算部１２１では、オブジェクトが床面１３０あるいは正面１３２に接しているか、離れているか、を調べる。図１７は、実施の形態６における空間の３次元モデルを示す図である。図１７において、背景領域データは、頂点１３３〜１３６の平面座標である。また、頂点１３１ａ〜１３１ｈの平面座標は、オブジェクト指定部７１あるいは頂点計算部７２で求められている。
【０１２５】
まず、オブジェクトが正面１３０から離れているかどうかを調べる。ここでは、しきい値γを予め任意の値で設定し、頂点１３３と頂点１３４を結ぶ直線（以下、直線１３３−１３４と表記する）と傾きが等しく、しきい値γの分だけｙ軸下方向に平行移動した直線１３７−１３８を設定する。そして、頂点１３１ｅまたは１３１ｈのいずれかの頂点が、画像上で直線１３３−１３４と１３７−１３８に挟まれた領域に存在する場合、そのオブジェクトは正面１３０に接しているとみなす。なお、この実施の形態では、オブジェクトは壁面に対して傾いていないものとする。
【０１２６】
また、床面１３２から離れているかどうかについても、上記同様、複数の頂点と直線との距離を計算することによって、推定することができる。
【０１２７】
つぎに、オブジェクトサイズ計算部１２１では、オブジェクトの幅Ｍ，高さＮ，奥行きＫを計算する。オブジェクトが正面１３０に接している場合、幅Ｍは、前述の実施の形態５と同様に、背景領域指定部１で表示した静止画像上で、壁面上のオブジェクトの幅に相当する線分と壁面の幅に相当する線分とを対象とし、画像上での線分の長さと壁面の幅との比率から計算する。
【０１２８】
一方、図１７に示すように、オブジェクトが正面１３０から離れている場合は、頂点１３３，１３４，１３１ｅ，１３１ｆ，１３１ｇ，１３１ｈを用いて、頂点１３９，１４０の平面座標系における座標を計算し、頂点１３９，１４０で挟まれる線分をオブジェクトの幅とみなすことで、上記と同様に幅Ｍを計算することができる。
【０１２９】
また、オブジェクトが正面１３０に接している場合、高さＮは、前述の実施の形態５と同様に、背景領域指定部１で表示した静止画像上で、壁面上におけるオブジェクトの高さに相当する線分と壁面の高さに相当する線分とを対象とし、画像上での線分の長さと壁面の高さとの比率から計算する。
【０１３０】
一方、図１７に示すように、オブジェクトが正面１３０から離れている場合は、頂点１３５，１３６，１３１ｃ，１３１ｄ，１３１ｇ，１３１ｈを用いて、頂点１３９，１４１，１４２の平面座標系における座標を計算し、頂点１３９，１４１で挟まれる線分をオブジェクトの高さとみなし、頂点１３９，１４２で挟まれる線分を壁面の高さとみなすことで、上記と同様に高さＮを計算することができる。なお、奥行きＫについては、前述の実施の形態５と同様の手順で求めることができる。
【０１３１】
つぎに、オフセット計算部１２２では、背景領域データおよび指定頂点データに基づいて、オブジェクトが壁面から離れている距離を計算し、オフセットデータを生成する。そして、当該オフセットデータをオブジェクト付部分空間３次元データ生成部１２３に対して通知する。
【０１３２】
たとえば、図１７の場合、オブジェクトと正面１３０との距離は、頂点１３１ｈ，１３９で挟まれる線分の実空間における距離に相当する。これは、頂点１３１ｈ，１３９で挟まれる線分と頂点１３１ｇ，１３１ｈで挟まれる線分とを対象とし、画像上での長さと実空間上での距離の比率から求めることができる。一方、オブジェクトが床面１３２から離れている場合も同様であり、床面１３２からの距離は、正面１３０上でオブジェクトが床面１３２から離れている距離に相当する線分と、その線分の延長でありかつ正面１３０の高さに相当する線分とを対象とし、画像上での長さと実空間上での距離の比率から求めることができる。
【０１３３】
つぎに、オブジェクト付部分空間３次元データ生成部１２３では、部分空間３次元データ、オフセットデータ、オブジェクトサイズデータに基づいて、オブジェクトの３次元形状を計算し、部分空間にオブジェクトを配置したオブジェクト付部分空間３次元データを生成する。そして、当該オブジェクト付部分空間３次元データをオブジェクト付部分空間テクスチャマッピング部１２４に対して通知する。
【０１３４】
つぎに、オブジェクトテクスチャデータ生成処理を実行後、オブジェクト付部分空間テクスチャマッピング部１２４では、オブジェクト付部分空間３次元データ、オブジェクトテクスチャデータ、部分空間３次元データ、部分空間テクスチャデータに基づいてテクスチャをマッピングし、部分空間にオブジェクトを配置したオブジェクト付部分空間モデルデータを生成する。そして、当該オブジェクト付部分空間モデルデータをオブジェクト付空間生成部１２５に対して通知する。
【０１３５】
以降、空間処理部１０１では、空間を構成するすべての部分空間に対して実施の形態２と同様の処理を実行し、また、モデル化するオブジェクトがある部分空間に対しては、オブジェクト処理部１０２が上記処理を実行する。
【０１３６】
最後に、オブジェクト付空間生成部１２５では、オブジェクトを配置しない部分空間の３次元モデルである部分空間モデルデータと、オブジェクトを配置する部分空間の３次元モデルであるオブジェクト付部分空間モデルデータと、を受け取り、空間管理テーブル９（図示せず）と接続テーブル１０（図示せず）に基づいて、複数の部分空間をつなぎ合わせた空間のオブジェクト付空間３次元モデルデータを生成する。なお、複数の部分空間をつなぎ合わせる方法については、実施の形態２の部分空間接続部３３の処理と同様の手順で実行する。
【０１３７】
このように、本実施の形態においては、ディジタルカメラ等から得られた静止画像を利用して、オブジェクトを配置した空間の３次元モデルを生成する構成としたため、オブジェクトを配置した空間の３次元モデルを少ない作業量で簡単に作成することができる。また、オブジェクトのサイズや空間における配置等を空間の３次元モデルの作成過程で取得する構成とし、オブジェクトと空間を別々に作成してから合成する構成を用いていないため、効率よく、オブジェクトを配置した空間の３次元モデルを作成することができる。
【０１３８】
なお、本実施の形態で示した「壁面」は実在する壁であるが、オブジェクトの背後に仮想的な透明の壁面を想定することにより、室内の中央に置かれたオブジェクトに対しても上記動作を適用することができる。すなわち、本実施の形態においては、室内中央にオブジェクトを置いた空間の３次元モデルを生成することもできる。
【０１３９】
また、本実施の形態では、実施の形態２で示した方法で部分空間の３次元データおよびテクスチャデータを生成しているが、これに限らず、たとえば、実施の形態１で示した方法により、部分空間の３次元データおよびテクスチャデータを生成することとしてもよい。
【０１４０】
実施の形態７．
実施の形態７では、オブジェクトが背景の領域に対して傾いて配置されている場合の、オブジェクトを配置した空間の３次元モデルを生成する。なお、先に説明した実施の形態１、２、５および６と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１４１】
図１８は、本発明にかかる３次元モデル生成装置の実施の形態７の構成を示す図である。図１８において、１５１は、部分空間内にオブジェクトを配置する場合に、オブジェクトの３次元形状を取得し、オブジェクトを配置した部分空間の３次元モデルを生成する傾きオブジェクト処理部である。
【０１４２】
また、１６１は、受け取った部分空間３次元データに基づいて、実在する壁面に対してオブジェクトがどれくらい傾いているかを計算するオブジェクト傾き情報生成部である。
【０１４３】
また、１７１は、背景領域指定部１にて表示した画像の中から、モデル化したいオブジェクトの写っている静止画像をディスプレイに表示し、指定された仮想背景領域の４点の平面座標系における座標値を、仮想背景領域データとして出力する仮想背景領域指定部であり、１７２は、仮想背景領域の高さと幅の入力により、仮想背景領域の頂点の３次元座標を計算し、その計算結果を仮想背景領域３次元データとして出力する仮想背景領域３次元データ生成部であり、１７３は、部分空間３次元データ生成部３１出力の部分空間３次元データと上記仮想背景領域３次元データに基づいて、実在する壁面と仮想背景領域である仮想壁面とのなす角度を計算し、その計算結果をオブジェクト傾きデータとして出力する傾き計算部である。
【０１４４】
ここで、本実施の形態における３次元モデル生成装置の動作を説明する。なお、空間処理部１０１内の処理については、先に説明した実施の形態２と同様であるため、その説明を省略する。
【０１４５】
仮想背景領域指定部１７１では、背景領域指定部１て表示した画像の中から、モデル化したいオブジェクトの写っている静止画像をディスプレイに表示する。、ここで、操作員が、画像上で、オブジェクトの奥面に対して平行に接しかつ壁面と交差する仮想的な背景領域を、マウス等を用いて四辺形で指定すると、仮想背景領域指定部１７１では、指定された４点の平面座標系における座標値、すなわち、仮想背景領域データを生成する。そして、当該仮想背景領域データをオブジェクトサイズ計算部７３に対して通知する。なお、仮想的な背景領域（仮想背景領域）は、静止画像を写す際に、目印となる物やマーカーを置いて撮影することにより、静止画像上で指定できるようにする。また、仮想背景領域の高さ、幅はあらかじめ計測しておく。
【０１４６】
仮想背景領域３次元データ生成部１７２では、仮想背景領域の高さと幅に基づいて、仮想背景領域の全頂点の３次元座標を計算することにより、仮想背景領域３次元データを生成する。そして、当該仮想背景領域３次元データを傾き計算部１７３に対して通知する。
【０１４７】
傾き計算部１７３では、部分空間３次元データ生成部３１出力の部分空間３次元データと上記仮想背景領域３次元データに基づいて、実在する壁面と仮想壁面について面の法線ベクトルを計算することにより、壁面と仮想壁面のなす角度、すなわち、オブジェクト傾きデータを生成する。そして、当該オブジェクト傾きデータをオブジェクト付部分空間３次元データ生成部７４に対して通知する。図１９は、オブジェクトが背景領域に対して傾いて配置されている様子を示す図である。したがって、ここでは、壁面１８１と仮想背景領域である仮想壁面１８２について面の法線ベクトルを計算し、壁面１８１と仮想壁面１８２のなす角度を求める。
【０１４８】
つぎに、先に説明した実施の形態５と同様の手順で、指定頂点データ生成処理および計算頂点データ生成処理を実行後、オブジェクトサイズ計算部７３では、仮想背景領域の高さと幅、仮想背景領域データ、指定頂点データに基づいて、オブジェクトの幅，高さ，奥行きを自動的に計算することにより、オブジェクトサイズデータを生成する。そして、当該オブジェクトサイズデータをオブジェクト付部分空間３次元データ生成部７４に対して通知する。なお、オブジェクトの幅，高さ，奥行きの計算方法については、前術の実施の形態６と同様の手順で実効する。
【０１４９】
オブジェクト付部分空間３次元データ生成部７４では、部分空間３次元データ、仮想背景領域３次元データ、指定頂点データ、オブジェクト傾きデータに基づいて、オブジェクトの３次元形状を計算することにより、オブジェクト付部分空間３次元データを生成する。そして、当該オブジェクト付部分空間３次元データをオブジェクト付部分空間テクスチャマッピング部７６に対して通知する。
【０１５０】
以降、空間処理部１０１では、空間を構成するすべての部分空間に対して実施の形態２と同様の処理を実行し、また、モデル化するオブジェクトがある部分空間に対しては、傾きオブジェクト処理部１５１が上記処理を実行する。
【０１５１】
最後に、オブジェクト付空間生成部１２５では、前述の実施の形態６と同様の手順で、オブジェクトを配置しない部分空間の３次元モデルである部分空間モデルデータと、オブジェクトを配置する部分空間の３次元モデルであるオブジェクト付部分空間データと、を受け取り、空間管理テーブル９（図示せず）と接続テーブル１０（図示せず）に基づいて、複数の部分空間をつなぎ合わせた空間のオブジェクト付空間３次元モデルデータを生成する。
【０１５２】
このように、本実施の形態においては、ディジタルカメラ等から得られた静止画像を利用して、背景の領域に対して傾いて配置されているオブジェクトの３次元モデルを生成可能な構成としたため、オブジェクトを任意の角度で配置した場合においても、少ない作業量で簡単に空間の３次元モデルを作成することができる。
【０１５３】
また、本実施の形態では、実施の形態２で示した方法で部分空間の３次元データおよびテクスチャデータを生成しているが、これに限らず、たとえば、実施の形態１で示した方法により、部分空間の３次元データおよびテクスチャデータを生成することとしてもよい。
【０１５４】
実施の形態８．
実施の形態８では、同一のオブジェクトが複数の部分空間にまたがって配置している場合の空間の３次元モデルを生成する（実施の形態６の応用例）。なお、先に説明した実施の形態１、２、５、６および７と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１５５】
図２０は、本発明にかかる３次元モデル生成装置の実施の形態８の構成を示す図である。図２０において、２０１は、操作員が指定したオブジェクトの頂点の数が４個未満である場合に、接続設定テーブル１０を参照して、作業中の部分空間に接続している既に作業済みの部分空間の部分空間番号と、これからオブジェクトを生成しようとしている面と連続している面の面番号とを取得し、さらに、オブジェクト管理テーブルを参照して、オブジェクトの奥行き、オフセットを取得するオブジェクト情報取得部であり、２０２は、作業中の部分空間の部分空間番号、オブジェクトの背景となる面の面番号、オブジェクトの幅、高さ、奥行き、オブジェクトが壁面から離れている距離、をオブジェクト管理テーブルに設定するオブジェクト管理テーブル設定部である。
【０１５６】
なお、連続オブジェクト処理部１９１は、オブジェクトを配置した部分空間の３次元モデルを生成する実施の形態６のオブジェクト処理部１０２に、上記オブジェクト情報取得部２０１およびオブジェクト管理テーブル設定部２０２を追加したものである。
【０１５７】
ここで、本実施の形態における３次元モデル生成装置の動作を説明する。なお、ここでは、先に説明した実施の形態１〜７と異なる動作についてのみ説明する。
【０１５８】
オブジェクト管理テーブル設定部２０２では、操作員の入力による作業中の部分空間の部分空間番号、指定されたオブジェクトの頂点に対応する静止画像に基づいて取得したオブジェクトの背景となる面の面番号（オブジェクト帰属面番号）、オブジェクトサイズ計算部１２１出力のオブジェクトサイズデータ（オブジェクト幅、オブジェクト高さ、オブジェクト奥行き）、およびオフセット計算部１２２出力のオフセットデータ（オフセット）、をオブジェクト管理テーブルに設定する。図２１は、オブジェクト管理テーブルの一例を示す図である。
【０１５９】
オブジェクト情報取得部２０１では、操作員が指定したオブジェクトの頂点の数が４個未満である場合に、これから生成しようとするオブジェクトを、既に作業済みの部分空間において一部分が作成されているものとみなす。そして、接続設定テーブル１０を参照して、作業中の部分空間に接続している既に作業済みの部分空間の部分空間番号と、これからオブジェクトを生成しようとしている面と連続している面の面番号と、を取得する。さらに、オブジェクト情報取得部２０１では、上記オブジェクト管理テーブルを参照して、オブジェクト奥行きおよびオフセットを取得する。そして、取得したオブジェクトの奥行きおよびオフセットについては、オブジェクト付部分空間３次元データ生成部１２３に対して通知する。
【０１６０】
ここで、具体例を用いて上記オブジェクト情報取得部２０１の動作を詳細に説明する。図２２は、オブジェクト情報取得部２０１の動作を説明するための図である。なお、ここでは、直方体２１１に対する作業が既に終了しているものとし、これから直方体２１２の作業を行うものとする。また、最初の直方体でない場合は、指定される頂点が４個未満でもよいこととする。また、正面を撮影した静止画像２１２ａ（図示せず）上では、オブジェクトの頂点として、頂点２２１、頂点２２２、頂点２２３の３点が指定されたことを前提とする。
【０１６１】
このような場合、オブジェクト情報取得部２０１では、指定した頂点の数が４個未満であるため、接続設定テーブル１０を参照する。図２３は、接続テーブル１０の一例を示す図である。そして、接続先部分空間番号が、作業中の直方体の部分空間番号（２１２）となっている項目を探し、ここで、接続元部分空間番号（２１１）を取得する。
【０１６２】
また、作業中の面が正面２１２ａであることから、これから生成しようとしているオブジェクトは、直方体２１１の正面２１１ａに対する作業時に既に処理されていたことになる。そこで、オブジェクト情報取得部２０１では、オブジェクト管理テーブルを参照し、部分空間番号（２１１）およびオブジェクト帰属面番号（２１１ａ）に基づいて、オブジェクトの奥行きとオフセットを得る。なお、オブジェクトの幅と高さについては、実施の形態４で示した方法を用いて求めることができるため、オブジェクト管理テーブルからは取得しない。
【０１６３】
このように、本実施の形態においては、ディジタルカメラ等から得られた静止画像を利用して、複数の部分空間にまたがって配置されているオブジェクトの３次元モデルを生成可能な構成としたため、たとえば、柱や細長い棚のように複数の空間にまたがるようなオブジェクトについても、効率よく３次元モデルを作成することができる。
【０１６４】
なお、図２４は、上記実施の形態１〜８に示す３次元モデル生成装置として動作し、前述した３次元モデルの生成処理を実現可能な一般的な計算機システムの構成を示す図である。
【０１６５】
この計算機システムは、ＣＰＵを含む制御ユニット３０１と、メモリユニット３０２と、表示ユニット３０３と、入力ユニット３０４と、ＣＤ−ＲＯＭドライブユニット３０５と、ディスクユニット３０６と、を備え、これらの各ユニットは、それぞれシステムバスＡを介して接続されている。また、図２４において、制御ユニット３０１は形態１〜８に示す３次元モデルの生成処理を実行する。メモリユニット３０２は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリを含み、制御ユニット３０１が実行すべきプログラム、処理の過程で得られた必要なデータ等を記憶する。表示ユニット３０３は、ＣＲＴやＬＣＤ（液晶表示パネル）等で構成され、計算機システムの使用者に対して、各種画面を表示する。入力ユニット３０４は、キーボード、マウス等で構成され、計算機システムの使用者が、各種情報の入力を行うために使用する。また、図示のＣＤ−ＲＯＭ４００には、実施の形態１〜８に示す各処理を記述したプログラムが格納されている。
【０１６６】
上記のように構成される計算機システムでは、まず、ＣＤ−ＲＯＭドライブユニット３０５にセットされたＣＤ−ＲＯＭ４００からプログラムがディスクユニット３０６にインストールされる。そして、計算機システムを立ち上げるときにディスクユニット３０６から読み出されたプログラムが、メモリユニット３０２に格納される。この状態で、制御ユニット３０１（ＣＰＵ）は、メモリユニット３０２に格納されたプログラムにしたがって、実施の形態１〜８に示す処理を実行する。
【０１６７】
なお、本発明においては、ＣＤ−ＲＯＭ４００にて各処理を記述したプログラムを提供しているが、このプログラムの記録媒体は、これに限定されることなく、システムを構成するコンピュータに応じて、たとえば、フロッピーディスク等の磁気ディスク、光磁気ディスク、磁気テープ等の他の記録媒体を用いることも可能である。
【０１６８】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、ディジタルカメラ等から得られた静止画像を利用して複数の空間を生成し、複数の空間を平面方向および鉛直方向に自由につなぎ合わせる構成とした。具体的にいうと、複数の直方体が接続された状態の空間３次元データに対してテクスチャをマッピングすることで、複数の部分空間をつなぎ合わせた空間モデルデータを生成する構成とした。これにより、複雑な形状の３次元モデルを生成することが可能な３次元モデル生成装置を得ることができる、という効果を奏する。
【０１６９】
つぎの発明によれば、ディジタルカメラ等から得られた静止画像を利用して複数の空間を生成し、複数の空間を平面方向および鉛直方向に自由につなぎ合わせる構成とした。具体的にいうと、空間を構成する個々の直方体に対してテクスチャをマッピングし、すべての直方体に対してマッピング処理を終えた段階で、すべての直方体を接続することで、空間モデルデータを生成する構成とした。これにより、複雑な形状の３次元モデルを生成することが可能な３次元モデル生成装置を得ることができる、という効果を奏する。
【０１７０】
つぎの発明によれば、ディジタルカメラ等から得られた静止画像を利用して、オブジェクトを配置した空間の３次元モデルを生成する構成としたため、オブジェクトを配置した空間の３次元モデルを少ない作業量で簡単に作成することが可能な３次元モデル生成装置を得ることができる、という効果を奏する。また、オブジェクトのサイズや空間における配置等を空間の３次元モデルの作成過程で取得する構成とし、オブジェクトと空間を別々に作成してから合成する構成を用いていないため、効率よく、オブジェクトを配置した空間の３次元モデルを作成することが可能な３次元モデル生成装置を得ることができる、という効果を奏する。
【０１７１】
つぎの発明によれば、ディジタルカメラ等から得られた静止画像を利用して、背景の領域に対して傾いて配置されているオブジェクトの３次元モデルを生成可能な構成としたため、オブジェクトを任意の角度で配置した場合においても、少ない作業量で簡単に空間の３次元モデルを作成することが可能な３次元モデル生成装置を得ることができる、という効果を奏する。
【０１７２】
つぎの発明によれば、ディジタルカメラ等から得られた静止画像を利用して、複数の部分空間にまたがって配置されているオブジェクトの３次元モデルを生成可能な構成としたため、たとえば、柱や細長い棚のように複数の空間にまたがるようなオブジェクトについても、効率よく３次元モデルを作成することが可能な３次元モデル生成装置を得ることができる、という効果を奏する。
【０１７３】
つぎの発明によれば、空間の外郭を形成する直方体をずらして配置することにより、展望室のような円形状の室内やドームのような球状の空間に対しても適用すること可能な３次元モデル生成装置を得ることができる、という効果を奏する。
【０１７４】
つぎの発明によれば、ディジタルカメラ等から得られた静止画像を利用して複数の三角柱を生成する構成としたため、分岐形状を有する空間の３次元モデルを簡単に生成することが可能な３次元モデル生成装置を得ることができる、という効果を奏する。
【０１７５】
つぎの発明によれば、ディジタルカメラ等から得られた静止画像を利用して複数の六面体を生成する構成としたため、曲がりのある空間の３次元モデルを簡単に生成することが可能な３次元モデル生成装置を得ることができる、という効果を奏する。
【０１７６】
つぎの発明によれば、ディジタルカメラ等から得られた静止画像を利用して、空間に配置しているオブジェクトの３次元モデルを生成する構成としたため、直方体形状のオブジェクトの３次元モデルを簡単に作成することが可能な３次元モデル生成装置を得ることができる、という効果を奏する。また、実在するオブジェクトが直方体形状でない場合においても、突起部分や凹み等を含めてオブジェクトの形状を直方体で近似することにより、実在するオブジェクトを簡易的にモデル化することが可能な３次元モデル生成装置を得ることができる、という効果を奏する。
【０１７７】
つぎの発明によれば、複数の直方体が接続された状態の空間３次元データに対してテクスチャをマッピングすることで、複数の部分空間をつなぎ合わせた空間モデルデータを生成することとした。これにより、複雑な形状の３次元モデルを生成することが可能な３次元モデル生成方法を得ることができる、という効果を奏する。
【０１７８】
つぎの発明によれば、空間を構成する個々の直方体に対してテクスチャをマッピングし、すべての直方体に対してマッピング処理を終えた段階で、すべての直方体を接続することで、空間モデルデータを生成することとした。これにより、複雑な形状の３次元モデルを生成することが可能な３次元モデル生成方法を得ることができる、という効果を奏する。
【０１７９】
つぎの発明によれば、オブジェクトを配置した空間の３次元モデルを少ない作業量で簡単に作成することが可能な３次元モデル生成方法を得ることができる、という効果を奏する。
【０１８０】
つぎの発明によれば、オブジェクトを任意の角度で配置した場合においても、少ない作業量で簡単に空間の３次元モデルを作成することが可能な３次元モデル生成方法を得ることができる、という効果を奏する。
【０１８１】
つぎの発明によれば、たとえば、柱や細長い棚のように複数の空間にまたがるようなオブジェクトについても、効率よく３次元モデルを作成することが可能な３次元モデル生成方法を得ることができる、という効果を奏する。
【０１８２】
つぎの発明によれば、直方体形状のオブジェクトの３次元モデルを簡単に作成することが可能な３次元モデル生成方法を得ることができる、という効果を奏する。
【０１８３】
つぎの発明によれば、複数の直方体が接続された状態の空間３次元データに対してテクスチャをマッピングし、複数の部分空間をつなぎ合わせた空間モデルデータを生成する処理を、コンピュータに実行させることとした。これにより、複雑な形状の３次元モデルを生成することが可能な３次元モデル生成プログラムを得ることができる、という効果を奏する。
【０１８４】
つぎの発明によれば、空間を構成する個々の直方体に対してテクスチャをマッピングし、すべての直方体に対してマッピング処理を終えた段階で、すべての直方体を接続する処理を、コンピュータに実行させることとした。これにより、複雑な形状の３次元モデルを生成することが可能な３次元モデル生成プログラムを得ることができる、という効果を奏する。
【０１８５】
つぎの発明によれば、オブジェクトを配置した空間の３次元モデルを少ない作業量で簡単に作成させることが可能な３次元モデル生成プログラムを得ることができる、という効果を奏する。
【０１８６】
つぎの発明によれば、オブジェクトを任意の角度で配置した場合においても、少ない作業量で簡単に空間の３次元モデルを作成させることが可能な３次元モデル生成プログラムを得ることができる、という効果を奏する。
【０１８７】
つぎの発明によれば、直方体形状のオブジェクトの３次元モデルを簡単に作成することが可能な３次元モデル生成プログラムを得ることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる３次元モデル生成装置の実施の形態１の構成を示す図である。
【図２】 空間を構成する直方体の集合体の一例を示す図である。
【図３】 表示された静止画像を示す図である。
【図４】 幅Ｗの計算方法を説明するための図である。
【図５】 空間管理テーブル９の一例を示す図である。
【図６】 接続テーブル１０の一例を示す図である。
【図７】 本発明にかかる３次元モデル生成装置の実施の形態２の構成を示す図である。
【図８】 実施の形態３における分岐のある空間の一例を示す図である。
【図９】 実施の形態３における空間の３次元モデルを示す図である。
【図１０】 空間管理テーブル９の一例を示す図である。
【図１１】 接続テーブル１０の一例を示す図である。
【図１２】 実施の形態４における曲がりのある空間の一例を示す図である。
【図１３】 本発明にかかる３次元モデル生成装置の実施の形態５の構成を示す図である。
【図１４】 実施の形態５における空間の３次元モデルを示す図である。
【図１５】 オブジェクトの幅，高さ，奥行きの計算方法を示す図である。
【図１６】 本発明にかかる３次元モデル生成装置の実施の形態６の構成を示す図である。
【図１７】 実施の形態６における空間の３次元モデルを示す図である。
【図１８】 本発明にかかる３次元モデル生成装置の実施の形態７の構成を示す図である。
【図１９】 オブジェクトが背景領域に対して傾いて配置されている様子を示す図である。
【図２０】 本発明にかかる３次元モデル生成装置の実施の形態８の構成を示す図である。
【図２１】 オブジェクト管理テーブルの一例を示す図である。
【図２２】 オブジェクト情報取得部２０１の動作を説明するための図である。
【図２３】 接続テーブル１０の一例を示す図である。
【図２４】 一般的な計算機システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 背景領域指定部、２ 部分空間サイズ取得部、３ 空間３次元データ生成部、４ 空間管理テーブル設定部、５ 接続設定部、６ 空間管理テーブル追記部、７ 部分空間テクスチャ生成部、８ 空間テクスチャマッピング部、９ 空間管理テーブル、１０ 接続テーブル、１１ 空間３次元情報生成部、１２ 接続情報設定部、１３ 空間テクスチャ情報生成部、３１ 部分空間３次元データ生成部、３２ 部分空間テクスチャマッピング部、３３ 部分空間接続部、４１部分空間３次元情報生成部、４２ 部分空間テクスチャ情報生成部、７１ オブジェクト指定部、７２ 頂点計算部、７３ オブジェクトサイズ計算部、７４オブジェクト３次元データ生成部、７５ オブジェクトテクスチャ生成部、７６ オブジェクトテクスチャマッピング部、８１ オブジェクト２次元情報生成部、８２ オブジェクト３次元情報生成部、８３ オブジェクトテクスチャ情報生成部、１０２ オブジェクト処理部、１１１ オブジェクト付部分空間３次元情報生成部、１１２ オブジェクト付部分空間テクスチャ情報生成部、１２１ オブジェクトサイズ計算部、１２２ オフセット計算部、１２３ オブジェクト付部分空間３次元データ生成部、１２４ オブジェクト付部分空間テクスチャマッピング部、１２５ オブジェクト付空間生成部、１５１ 傾きオブジェクト処理部、１６１ オブジェクト傾き情報生成部、１７１ 仮想背景領域指定部、１７２ 仮想背景領域３次元データ生成部、１７３ 傾き計算部、１９１ 連続オブジェクト処理部１９１、２０１ オブジェクト情報取得部、２０２ オブジェクト管理テーブル設定部。
Claims (10)
- 空間を撮影した画像を用いて空間の３次元モデルを作成する３次元モデル生成装置において、
部分空間の静止画像を表示し、部分空間内の領域の端点に対応する平面座標に基づいて背景領域データを生成する背景領域データ生成手段と、
前記背景領域データに基づいて、複数の部分空間をつなぎあわせた空間３次元データを生成する空間３次元データ生成手段と、
部分空間どうしの接続関係（各面における所定のサイズ情報および端点の３次元座標を含む）を設定する接続情報設定手段と、
前記静止画像および前記背景領域データに基づいて部分空間テクスチャデータを生成し、すべての部分空間に対するテクスチャデータ生成処理が終了した段階で、前記接続関係および前記空間３次元データに基づいて接続面以外の面にテクスチャをマッピングし、複数の空間をつなぎあわせた３次元モデルを生成する３次元モデル生成手段と、
を備えることを特徴とする３次元モデル生成装置。 - 空間を撮影した画像を用いて空間の３次元モデルを作成する３次元モデル生成装置において、
部分空間の静止画像を表示し、部分空間内の領域の端点に対応する平面座標に基づいて背景領域データを生成する背景領域データ生成手段と、
前記背景領域データに基づいて部分空間の３次元データを生成する部分空間３次元データ生成手段と、
部分空間どうしの接続関係（各面における所定のサイズ情報および端点の３次元座標を含む）を設定する接続情報設定手段と、
前記静止画像および前記背景領域データに基づいて部分空間テクスチャデータを生成し、さらに、前記部分空間３次元データに基づいて部分空間にテクスチャをマッピングし、部分空間の３次元モデルを生成する部分空間３次元モデル生成手段と、
すべての部分空間３次元モデル生成処理が終了した段階で、当該部分空間３次元モデルおよび前記接続関係に基づいて、部分空間どうしの接続面のテクスチャを切り抜いた後、複数の空間をつなぎあわせた３次元モデルを生成する３次元モデル接続手段と、
を備えることを特徴とする３次元モデル生成装置。 - さらに、
前記静止画像に基づいてオブジェクトの形状を直方体で近似し、指定された頂点の平面座標である指定頂点データと、それ以外の頂点の平面座標である指定以外頂点データと、を生成する頂点データ生成手段と、
前記部分空間３次元データ、前記背景領域データおよび前記指定頂点データに基づいて、部分空間にオブジェクトを配置したオブジェクト付部分空間３次元データを生成するオブジェクト付部分空間３次元データ生成手段と、
前記静止画像、前記背景領域データおよび前記頂点データに基づいてオブジェクトテクスチャデータを生成し、さらに、当該オブジェクトテクスチャデータ、前記オブジェクト付部分空間３次元データ、前記部分空間３次元データ、および前記部分空間テクスチャデータに基づいてテクスチャをマッピングし、オブジェクト付部分空間３次元モデルを生成するオブジェクト付部分空間３次元モデル生成手段と、
を備え、
前記３次元モデル接続手段は、すべての部分空間３次元モデル生成処理が終了した段階で、前記部分空間３次元モデル、前記オブジェクト付部分空間３次元モデル、および前記接続関係に基づいて、複数の部分空間をつなぎあわせた３次元モデルを生成することを特徴とする請求項２に記載の３次元モデル生成装置。 - さらに、
前記静止画像の中からモデル化を行うオブジェクトの写っている静止画像を表示し、オブジェクトの奥面に対して平行に接しかつ壁面と交差する仮想的な背景領域に対応する仮想背景領域データを生成する仮想背景領域データ生成手段と、
前記仮想背景領域の高さと幅に基づいて、仮想背景領域の全頂点の３次元座標を表す仮想背景領域３次元データを生成する仮想背景領域３次元データ生成手段と、
前記部分空間３次元データと前記仮想背景領域３次元データに基づいて、実在する壁面と仮想壁面のなす角度を表すオブジェクト傾きデータを生成する傾き計算手段と、
前記静止画像に基づいてオブジェクトの形状を直方体で近似し、指定された頂点の平面座標である指定頂点データと、それ以外の頂点の平面座標である指定以外頂点データと、を生成する頂点データ生成手段と、
前記部分空間３次元データ、前記仮想背景領域３次元データ、前記指定頂点データ、および前記オブジェクト傾きデータに基づいて、部分空間にオブジェクトを配置したオブジェクト付部分空間３次元データを生成するオブジェクト付部分空間３次元データ生成手段と、
前記静止画像、前記仮想背景領域データおよび前記頂点データに基づいてオブジェクトテクスチャデータを生成し、さらに、当該オブジェクトテクスチャデータ、前記オブジェクト付部分空間３次元データ、前記部分空間３次元データ、および前記部分空間テクスチャデータに基づいてテクスチャをマッピングし、オブジェクト付部分空間３次元モデルを生成するオブジェクト付部分空間３次元モデル生成手段と、
を備え、
前記３次元モデル接続手段は、すべての部分空間３次元モデル生成処理が終了した段階で、前記部分空間３次元モデル、前記オブジェクト付部分空間３次元モデル、および前記接続関係に基づいて、複数の部分空間をつなぎあわせた３次元モデルを生成することを特徴とする請求項２に記載の３次元モデル生成装置。 - さらに、
作業中の部分空間の部分空間番号、オブジェクトの背景となる面の面番号、所定のオブジェクトサイズ情報をオブジェクト管理テーブルに設定するオブジェクト管理テーブル設定手段と、
指定されたオブジェクトの頂点の数が４個未満である場合に、前記オブジェクト管理テーブルから所定のオブジェクトサイズ情報を取得するオブジェクトサイズ情報取得手段と、
を備え、
前記オブジェクト付部分空間３次元データ生成手段は、前記背景領域データ、前記指定頂点データ、および前記所定のオブジェクトサイズ情報に基づいて、部分空間にオブジェクトを配置したオブジェクト付部分空間３次元データを生成することを特徴とする請求項３に記載の３次元モデル生成装置。 - 前記空間を直方体の集合体とみなして、空間の３次元モデルを生成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の３次元モデル生成装置。
- 分岐のある空間を三角柱の集合体とみなして、空間の３次元モデルを生成することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の３次元モデル生成装置。
- 曲がりのある空間を六面体の集合体とみなして、空間の３次元モデルを生成することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の３次元モデル生成装置。
- 部分空間の静止画像を表示し、部分空間内の領域の端点に対応する平面座標に基づいて背景領域データを生成する背景領域データ生成手段、
前記背景領域データに基づいて、複数の部分空間をつなぎあわせた空間３次元データを生成する空間３次元データ生成手段、
部分空間どうしの接続関係（各面における所定のサイズ情報および端点の３次元座標を含む）を設定する接続情報設定手段、
前記静止画像および前記背景領域データに基づいて部分空間テクスチャデータを生成し、すべての部分空間に対するテクスチャデータ生成処理が終了した段階で、前記接続関係および空間３次元データに基づいて接続面以外の面にテクスチャをマッピングし、複数の空間をつなぎあわせた３次元モデルを生成する３次元モデル生成手段、
としてコンピュータを機能させることを特徴とする３次元モデル生成プログラム。 - 部分空間の静止画像を表示し、部分空間内の領域の端点に対応する平面座標に基づいて背景領域データを生成する背景領域データ生成手段、
前記背景領域データに基づいて部分空間の３次元データを生成する部分空間３次元データ生成手段、
部分空間どうしの接続関係（各面における所定のサイズ情報および端点の３次元座標を含む）を設定する接続情報設定手段、
前記静止画像および前記背景領域データに基づいて部分空間テクスチャデータを生成し、さらに、前記部分空間３次元データに基づいて部分空間にテクスチャをマッピングし、部分空間の３次元モデルを生成する部分空間３次元モデル生成手段、
すべての部分空間３次元モデル生成処理が終了した段階で、当該部分空間３次元モデルおよび前記接続関係に基づいて、部分空間どうしの接続面のテクスチャを切り抜いた後、複数の空間をつなぎあわせた３次元モデルを生成する３次元モデル接続手段、
としてコンピュータを機能させることを特徴とする３次元モデル生成プログラム。
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