JP4693454B2 - 3次元形状比較プログラム及び3次元類似形状検索プログラム - Google Patents
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Description
従来、2次元の図形については、図形の形状の特徴量を算出し、図形間の類似度を算出するいくつかの手法が知られている。しかしながら、3次元形状については、その特徴量も増大し、3次元モデル間の形状比較を行うことが容易ではないという問題がある。特に、3次元形状が複雑になるほど特徴量も増大し、その比較処理に多大な時間を要することとなり、実現は現実的でない。
図1は、実施の形態に適用される発明の概念図である。
投影図作成手段11aは、比較対象元モデルを記述した3次元データ(以下、3Dデータとする)と、比較対象先モデルを記述した3Dデータを入力し、それぞれについて、異なる投影方向から投影した複数の投影図を作成する。これらの3Dデータは、3DモデルDB12から読出すようにすることもできる。具体的には、3次元モデルを記述するための3次元直交座標系の2つの座標軸上を通る平面に対して平行な2次元平面を成す6方向を投影方向とし、この投影方向から比較対象元モデルと比較対象先モデルを投影し、6種類の比較元投影図と比較先投影図を作成する。投影図は、たとえば、光線追跡法を用いて、投影画面上の画素から光線を出射し、その光線と、対象の3次元物体とが交差する可視点、すなわち、物体の境界線を抽出することによって作成される。実際の処理では、対象の3次元モデルのデータから、このような投影図データが生成される。3Dデータから投影図を作成する手法については、公知であり、ここでは特に言及しない。なお、比較対象元モデルまたは比較対象先モデルについての投影図データが予め3DモデルDB12などに格納されている場合は、これを取得して該比較対象元モデルまたは比較対象先モデルの投影図データとし、新たに投影図データを作成することはしない。
なお、類似形状検索装置10の各処理手段は、コンピュータが3次元類似形状検索プログラムを実行することによりその処理機能を実現することができる。また、3次元形状比較プログラムは、3次元類似形状検索プログラムの一部、または、3次元類似形状検索プログラムから呼出し可能なアプリケーションとして存在する。
図2は、本発明の実施の形態の類似形状検索装置の構成を示したブロック図である。
記憶部120は、制御部130による各種処理に必要なデータなどを格納する記憶手段である。機能的には、比較対象元モデルの3Dデータなど、比較対象元モデルに関する情報ファイルを記憶する比較元ファイルDB121、以前に作成された登録3次元モデルなど、検索対象となる登録モデルの3Dデータや投影図データなどを記憶する登録モデルDB122及び検索結果などの結果情報を記憶する検索結果ファイルDB123を有する。
投影図作成部131は、比較元ファイルDB121から比較対象元の3次元モデルに関する比較元3Dデータとその投影図データを読出し、作業領域に設定する。また、投影図データが存在しない場合は、比較対象元モデルの3Dデータからそれぞれの投影方向の投影図を作成する。同様に、登録モデルDB122から検索対象のすべての比較対象先の3次元モデルに関する比較先3Dデータとその投影図データを読出し、作業領域に設定する。また、投影図データが存在しない場合は、その比較対象先モデルの3Dデータからそれぞれの投影方向の投影図を作成する。
類似形状検索装置100は、CPU(Central Processing Unit)101によって装置全体が制御されている。CPU101には、バス107を介してRAM(Random Access Memory)102、ハードディスクドライブ(HDD:Hard Disk Drive)103、グラフィック処理装置104、入力インタフェース105、通信インタフェース106が接続されている。
類似形状検索装置100による3次元モデルの形状比較処理及び類似形状検索処理の処理動作について説明する。以下、比較対象元モデルであるモデルAに最も類似するモデルを、検索対象である比較対象先モデルであるモデルB、モデルC及びモデルDから検索する場合を例にとり、説明する。
続いて、類似形状選択部134は、類似度算出部133によって算出された比較対象元モデルのモデルAに対する比較対象先モデルのモデルB、モデルC及びモデルDの類似度に基づき、モデルB、モデルC及びモデルDのうち最もモデルAに類似するモデルを選択する。たとえば、モデルB、モデルC及びモデルDを類似度の高い順にソートし、最も上位に設定されたモデルを選択する。また、このような検索結果とともに、算出された類似度や図面類似度を用いて類似度算出結果情報を作成する。
類似度算出結果表500は、比較対象元モデルのモデルAの各投影図に対する比較対象先モデルのモデルB、モデルC及びモデルDの図面類似度と、図面類似度の総和より得られる全体の類似度と、類似順が設定されている。図の例では、モデルAの正面図に対するモデルBの図面類似度は0.00、モデルAの平面図に対するモデルBの図面類似度は0.00、モデルAの右側面図に対するモデルBの図面類似度は0.01、モデルAの左測面図に対するモデルBの図面類似度は0.00、モデルAの底面図に対するモデルBの図面類似度は0.00、モデルAの背面図に対するモデルBの図面類似度は0.01となり、全体の類似度は0.02となる。同様に、モデルCは類似度0.83及びモデルDは類似度0.18となる。類似度の値が小さいほど類似しているので、類似順は、モデルB、モデルD、モデルCの順になる。
図10は、本実施の形態の類似形状検索処理の処理手順を示したフローチャートである。3次元の比較対象元モデルと、類似形状を検索する比較対象先モデル群のファイル名が指定され、処理が開始される。
図11は、本実施の形態の比較元データ取得処理の処理手順を示したフローチャートである。
[ステップS12] 比較元3Dファイル名によって規定される比較対象元モデルの比較元3Dデータを格納領域から読出し、比較元情報[0]領域へ保存する。比較元情報領域は、比較処理に使用する作業領域であり、図7に示したような構造をとる。
図12は、本実施の形態の比較先データ取得処理の処理手順を示したフローチャートである。
[ステップS23] 次の比較対象先モデル[i]が存在する場合、該当する比較対象先モデル[i]に関する比較先3Dファイル名を取得する。
[ステップS26] 比較対象先モデル[i]の比較先投影図ファイル名によって規定される比較対象先モデル[i]の投影図データを記憶領域から読出し、比較対象先モデル[i]に対応する比較先情報[1]領域から比較元情報[6]領域へ保存する。
[ステップS28] 次の比較対象先モデル[i]が存在しない場合、パラメータiの値を比較先データ数(比較対象先モデルの総数を表す)に設定する。
図13は、本実施の形態の類似検索処理の処理手順を示したフローチャートである。
[ステップS35] 比較結果として算出された比較元投影図[j]と比較対象先モデル[i]の比較先投影図[k]の類似度が図面類似度より小さいかどうかを判定する。比較結果が図面類似度以上の場合、処理をステップS37へ進め、図面類似度を更新しない。
[ステップS37] パラメータkの値に1を加算して更新する。
[ステップS41] パラメータjが6(比較対象元モデルの投影図の枚数)を超えたかどうかを判定する。パラメータjは、比較処理を行った比較対象元モデルの投影図の枚数+1であり、ここでの判定は、すべての比較対象元モデルの投影図に関する処理が終了したかどうかを判定している。超えていない場合、すなわち、すべての比較対象元モデルの投影図に関する処理が終了していない場合は、ステップS33に戻って、次の投影図に対する処理を行う。
[ステップS43] パラメータiの値が比較先データ数を超えたかどうかを判定する。パラメータiの値は、これまでに類似度算出処理が終了した比較対象先モデルの数+1であり、ここでの判定は、すべての比較対象先モデルに関する類似度算出が終了したかどうかを判定している。超えていない場合、すなわち、すべての類似度算出処理が終了していない場合、ステップS32に戻って次の比較対象先モデルに関する処理を行う。
なお、上記の処理機能は、コンピュータによって実現することができる。その場合、3次元形状比較装置または3次元類似形状検索装置が有すべき機能の処理内容を記述したプログラムが提供される。そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリなどがある。磁気記録装置には、ハードディスク装置(HDD)、フレキシブルディスク(FD)、磁気テープなどがある。光ディスクには、DVD(Digital Versatile Disc)、DVD−RAM(Random Access Memory)、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)、CD−R(Recordable)/RW(ReWritable)などがある。光磁気記録媒体には、MO(Magneto-Optical disk)などがある。
コンピュータを、
前記比較対象元モデルの形状を異なる投影方向から平行投影した複数の比較元投影図と前記比較対象先モデルの形状を同様にして平行投影した複数の比較先投影図を作成する投影図作成手段、
異なる投影方向で作成された前記比較元投影図ごとに、前記比較元投影図を異なる投影方向で作成された複数の前記比較先投影図と比較し、最も類似する前記比較先投影図との類似度を該投影方向の前記比較元投影図についての前記比較対象先モデルの図面類似度とする投影図比較手段、
すべての投影方向の前記比較元投影図について算出された前記比較対象先モデルの前記図面類似度を用いて、前記比較対象元モデルに対する前記比較対象先モデルの類似度を算出する類似度算出手段、
として機能させることを特徴とする3次元形状比較プログラム。
前記比較元投影図及び前記比較先投影図として、3次元モデルを記述するための3次元直交座標系の2つの座標軸上を通る平面に対して平行な2次元平面を成す6方向を投影方向とした前記比較対象元モデルの6種類の前記比較元投影図と前記比較対象先モデルの6種類の前記比較先投影図を作成させる、
ことを特徴とする付記1記載の3次元形状比較プログラム。
前記3次元直交座標系を水平方向のx軸と、垂直方向のy軸及び奥行きを示すz軸で構成する場合に、前記6種類の投影図として、x軸とy軸上を通るxy平面に平行で前記比較対象元モデル及び前記比較対象先モデルを手前側方向から投影した正面図と奥行き方向から投影した背面図、x軸とz軸上を通るxz平面に平行で前記比較対象元モデル及び前記比較対象先モデルを上側方向から投影した平面図と下側方向から投影した底面図、及びy軸とz軸上を通るyz平面に平行で前記比較対象元モデル及び前記比較対象先モデルを右方向から投影した右側面図と左方向から投影した左側面図を作成させる、
ことを特徴とする付記2記載の3次元形状比較プログラム。
前記比較対象元モデルに対する前記比較対象先モデルの類似度として、前記比較対象先モデルについて算出された前記図面類似度の総和を算出させる、
ことを特徴とする付記1記載の3次元形状比較プログラム。
前記比較対象元モデルの形状を異なる投影方向から平行投影した複数の比較元投影図と前記比較対象先モデルの形状を同様にして平行投影した複数の比較先投影図を作成する投影図作成手段と、
異なる投影方向で作成された前記比較元投影図ごとに、前記比較元投影図を異なる投影方向で作成された複数の前記比較先投影図と比較し、最も類似する前記比較先投影図との類似度を該投影方向の前記比較元投影図についての前記比較対象先モデルの図面類似度とする投影図比較手段と、
すべての投影方向の前記比較元投影図について算出された前記比較対象先モデルの前記図面類似度を用いて、前記比較対象元モデルに対する前記比較対象先モデルの類似度を算出する類似度算出手段と、
を具備することを特徴とする3次元形状比較装置。
投影図作成手段が、前記比較対象元モデルの形状を異なる投影方向から平行投影した複数の比較元投影図と前記比較対象先モデルの形状を同様にして平行投影した複数の比較先投影図を作成し、
投影図比較手段が、異なる投影方向で作成された前記比較元投影図ごとに、前記比較元投影図を異なる投影方向で作成された複数の前記比較先投影図と比較し、最も類似する前記比較先投影図との類似度を該投影方向の前記比較元投影図についての前記比較対象先モデルの図面類似度とし、
類似度算出手段が、すべての投影方向の前記比較元投影図について算出された前記比較対象先モデルの前記図面類似度を用いて、前記比較対象元モデルに対する前記比較対象先モデルの類似度を算出する、
手順を有することを特徴とする3次元形状比較方法。
コンピュータを、
前記比較対象元モデルの形状を異なる投影方向から平行投影した複数の比較元投影図と、検索対象である複数の前記比較対象先モデル各々の形状を同様にして平行投影した複数の比較先投影図を作成する投影図作成手段、
複数の前記比較対象先モデル各々について、異なる投影方向で作成された前記比較元投影図ごとに、前記比較元投影図を異なる投影方向で作成された複数の前記比較先投影図と比較し、最も類似する前記比較先投影図との類似度を該投影方向の前記比較元投影図についての前記比較対象先モデルの図面類似度として設定する投影図比較手段、
前記比較対象先モデルごとに、すべての投影方向の前記比較元投影図について算出された前記比較対象先モデルの前記図面類似度を用いて、前記比較対象元モデルに対する前記比較対象先モデルの類似度を算出する類似度算出手段、
前記類似度算出手段によって前記比較対象先モデルごとに算出された前記比較対象先モデルの類似度を比較し、前記比較対象元モデルに最も類似する前記比較対象先モデルを選択する類似形状選択手段、
として機能させることを特徴とする3次元類似形状検索プログラム。
前記類似度算出手段によって前記比較対象先モデル各々について算出された前記比較対象先モデルの類似度に応じて前記比較対象先モデルを類似する順に並び替え、並び替えの結果を出力させる、
ことを特徴とする付記7記載の3次元類似形状検索プログラム。
前記投影図作成手段に、指定された前記比較対象先モデルに関する前記比較先投影図を前記3次元モデルデータ記憶手段から取得させる、
ことを特徴とする付記7記載の類似形状検索プログラム。
前記比較対象元モデルの形状を異なる投影方向から平行投影した複数の比較元投影図と、検索対象である複数の前記比較対象先モデル各々の形状を同様にして平行投影した複数の比較先投影図を作成する投影図作成手段と、
複数の前記比較対象先モデル各々について、異なる投影方向で作成された前記比較元投影図ごとに、前記比較元投影図を異なる投影方向で作成された複数の前記比較先投影図と比較し、最も類似する前記比較先投影図との類似度を該投影方向の前記比較元投影図についての前記比較対象先モデルの図面類似度として設定する投影図比較手段と、
前記比較対象先モデルごとに、すべての投影方向の前記比較元投影図について算出された前記比較対象先モデルの前記図面類似度を用いて、前記比較対象元モデルに対する前記比較対象先モデルの類似度を算出する類似度算出手段と、
前記類似度算出手段によって前記比較対象先モデルごとに算出された前記比較対象先モデルの類似度を比較し、前記比較対象元モデルに最も類似する前記比較対象先モデルを選択する類似形状選択手段と、
を具備することを特徴とする3次元類似形状検索装置。
投影図作成手段が、前記比較対象元モデルの形状を異なる投影方向から平行投影した複数の比較元投影図と、検索対象である複数の前記比較対象先モデル各々の形状を同様にして平行投影した複数の比較先投影図を作成し、
投影図比較手段が、複数の前記比較対象先モデル各々について、異なる投影方向で作成された前記比較元投影図ごとに、前記比較元投影図を異なる投影方向で作成された複数の前記比較先投影図と比較し、最も類似する前記比較先投影図との類似度を該投影方向の前記比較元投影図についての前記比較対象先モデルの図面類似度として設定し、
類似度算出手段が、前記比較対象先モデルごとに、すべての投影方向の前記比較元投影図について算出された前記比較対象先モデルの前記図面類似度を用いて、前記比較対象元モデルに対する前記比較対象先モデルの類似度を算出し、
類似度選択手段が、前記類似度算出手段によって前記比較対象先モデルごとに算出された前記比較対象先モデルの類似度を比較し、前記比較対象元モデルに最も類似する前記比較対象先モデルを選択する、
手順を有することを特徴とする3次元類似形状検索方法。
11 形状比較部
11a 投影図作成手段
11b 投影図比較手段
11c 類似度算出手段
12 3次元モデルDB
13 類似形状選択手段
Claims (5)
- 3次元の比較対象元モデルと比較対象先モデルの形状の類似性を比較する処理を行う3次元形状比較プログラムにおいて、
コンピュータを、
前記比較対象元モデルの形状を異なる投影方向から平行投影した複数の比較元投影図と前記比較対象先モデルの形状を同様にして平行投影した複数の比較先投影図を作成する投影図作成手段、
異なる投影方向で作成された前記比較元投影図ごとに、前記比較元投影図を異なる投影方向で作成された複数の前記比較先投影図と比較し、最も類似する前記比較先投影図との類似度を該投影方向の前記比較元投影図についての前記比較対象先モデルの図面類似度とする投影図比較手段、
すべての投影方向の前記比較元投影図について算出された前記比較対象先モデルの前記図面類似度を用いて、前記比較対象元モデルに対する前記比較対象先モデルの類似度を算出する類似度算出手段、
として機能させることを特徴とする3次元形状比較プログラム。 - 前記投影図作成手段に、
前記比較元投影図及び前記比較先投影図として、3次元モデルを記述するための3次元直交座標系の2つの座標軸上を通る平面に対して平行な2次元平面を成す6方向を投影方向とした前記比較対象元モデルの6種類の前記比較元投影図と前記比較対象先モデルの6種類の前記比較先投影図を作成させる、
ことを特徴とする請求項1記載の3次元形状比較プログラム。 - 前記類似度算出手段に、
前記比較対象元モデルに対する前記比較対象先モデルの類似度として、前記比較対象先モデルについて算出された前記図面類似度の総和を算出させる、
ことを特徴とする請求項1記載の3次元形状比較プログラム。 - 3次元の比較対象元モデルと類似する比較対象先モデルを検索する処理を行う3次元類似形状検索プログラムにおいて、
コンピュータを、
前記比較対象元モデルの形状を異なる投影方向から平行投影した複数の比較元投影図と、検索対象である複数の前記比較対象先モデル各々の形状を同様にして平行投影した複数の比較先投影図を作成する投影図作成手段、
複数の前記比較対象先モデル各々について、異なる投影方向で作成された前記比較元投影図ごとに、前記比較元投影図を異なる投影方向で作成された複数の前記比較先投影図と比較し、最も類似する前記比較先投影図との類似度を該投影方向の前記比較元投影図についての前記比較対象先モデルの図面類似度として設定する投影図比較手段、
前記比較対象先モデルごとに、すべての投影方向の前記比較元投影図について算出された前記比較対象先モデルの前記図面類似度を用いて、前記比較対象元モデルに対する前記比較対象先モデルの類似度を算出する類似度算出手段、
前記類似度算出手段によって前記比較対象先モデルごとに算出された前記比較対象先モデルの類似度を比較し、前記比較対象元モデルに最も類似する前記比較対象先モデルを選択する類似形状選択手段、
として機能させることを特徴とする3次元類似形状検索プログラム。 - 前記類似形状選択手段に、
前記類似度算出手段によって前記比較対象先モデル各々について算出された前記比較対象先モデルの類似度に応じて前記比較対象先モデルを類似する順に並び替え、並び替えの結果を出力させる、
ことを特徴とする請求項4記載の3次元類似形状検索プログラム。
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