JP4838079B2

JP4838079B2 - パーツ識別画像作成装置およびプログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記憶媒体

Info

Publication number: JP4838079B2
Application number: JP2006242561A
Authority: JP
Inventors: 直之佐藤; 正明香川
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2006-09-07
Filing date: 2006-09-07
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2026-09-07
Also published as: JP2008065586A; EP1898327B1; US20080062170A1; EP1898327A1; CN101140598A

Description

本発明は、パーツカタログ作成時に適用されるパーツ識別画像作成装置およびプログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関する。

近年、コンピューターの性能向上とマルチメディア技術の進歩により、様々な画像コンテンツの利用が急速に広がってきている。工業製品を製造する製造業においても、自社の製品モデルを表示した画像を作成し、パーツカタログやサービスマニュアルなどの画像を含んだコンテンツを電子媒体として利用することが可能になってきた。機械製品や電気製品など、多くの工業製品は複数のパーツから構成されており、製品モデルの画像を利用する際には、製品を構成するパーツを画像上で識別することが必要な場面も頻繁に生じる。

このような場合、従来は製品モデルを分解した画像を作成して、画像中の個々のパーツの傍らに連番などの文字による識別子を表示させ、パーツを画像上で識別するという手法などが取られてきた。

しかし、このような手法では、パーツが組み付いた状態の製品のイメージを把握しづらく、また、このため、製品上のある特定の部分の周辺に組み付いているパーツを識別することが困難であった。

これに対し、特許文献１では、３次元の製品モデルの情報を読み込んだＣＡＤシステムにおいて、３次元上の閉空間を指定することで、指定された閉空間内に位置する製品モデルのパーツを抽出する方法を提示している。
特開平０９−１９０４５６号公報

しかし、対象がＣＡＤシステムに限定されており、一般の２次元画像上でのパーツ識別を実現するものではなかった。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、工業製品などのモデルを表示した画像において、モデルを構成するパーツが組み付いた状態の製品のイメージを把握しつつ、製品上のある特定のパーツを識別すること、および、パーツを識別する際に製品のイメージを２次元画像で表示することにより、モデルの３次元形状データを利用する場合に比べて、軽い処理でパーツを識別できるようにし、処理性能の低い計算機上でも十分実用に耐えられるようにするパーツ識別画像作成装置およびプログラムおよび記憶媒体を提供することを目的とする。

本発明は、予め用意された３次元モデルを管理するモデル管理手段と、入力装置を通して視点情報と画像サイズ情報を受け取り、３次元モデルの形状を視点情報で示される方向に投影して、画像サイズ情報から得られるアスペクト比で３次元モデルの形状を投影した画像を取り囲む、モデル領域情報を計算するモデル領域計算処理手段と、３次元モデルを構成する各パーツについて、視点情報で示される方向に各パーツの形状を投影して、パーツの形状を投影した画像を取り囲む、パーツ領域情報を計算するパーツ領域計算処理手段と、モデル領域情報に従い、３次元モデルの形状全体を投影した画像からモデル全体画像を切り出し、かつ、パーツ領域情報に従い、パーツを強調表示した３次元モデルの形状全体を投影した画像からパーツ強調画像を切り出し、かつ、モデル全体画像の中におけるパーツ強調画像の位置を示すパーツ位置情報を求めることを特徴とする画像データ作成処理手段と、モデル全体画像とパーツ強調画像、および、パーツ位置情報をまとめて、パーツカタログ用画像データとして管理する画像データ管理手段を備えたものである。

また、さらに、３次元モデルを形状定義しているすべての点を、Ｘ−Ｙ直交座標系で定義される投影平面に投影し、最小のＸ座標値とＹ座標値、および最大のＸ座標値とＹ座標値によって矩形領域を求め、その矩形のＸ方向またはＹ方向の辺を、画像サイズ情報で示されるアスペクト比に合わせて、長さを広げた矩形領域をモデル領域情報とするモデル領域計算処理手段を備えたものである。

また、前記パーツ領域計算処理手段は、３次元モデルを構成する各パーツごとに、パーツの形状を定義しているすべての点を、Ｘ−Ｙ直交座標系で定義される投影平面に投影し、最小のＸ座標値とＹ座標値、および最大のＸ座標値とＹ座標値によって矩形領域を求め、その矩形領域をパーツ領域情報とするようにしたものである。

また、前記画像データ作成処理手段は、３次元モデルの形状全体を投影した画像からモデル領域情報を元に画像を切り出し、画像サイズ情報で与えられた画素でモデル全体画像を作成し、３次元モデルを構成する各パーツについて、３次元モデル全体を平行投影し、そのパーツだけを強調表示した画像からパーツ領域情報を元に画像を切り出し、画像サイズ情報と、モデル領域情報、パーツ領域情報とから、画素数を計算してパーツ強調画像を作成し、モデル全体画像の画素の領域でパーツ強調画像がどこに位置するかを画像サイズ情報と、モデル領域情報、パーツ領域情報とから計算して、パーツ位置情報を求めるようにしたものである。

また、さらに、モデル全体画像とパーツ全体画像とパーツ位置情報を一覧表形式のデータ構造で外部入出力装置に出力し、パーツカタログ用画像データとして保存・管理する画像データ管理手段を備えたものである。

また、コンピュータを、上記のようなパーツ識別画像作成装置として機能させるためのプログラムを提供する。

また、上記のようなプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供する。

したがって、本発明によれば、予め用意された３次元モデルを管理するモデル管理手段と、入力装置を通して視点情報と画像サイズ情報を受け取り、３次元モデルの形状を視点情報で示される方向に投影して、画像サイズ情報から得られるアスペクト比で３次元モデルの形状を投影した画像を取り囲む、モデル領域情報を計算するモデル領域計算処理手段と、３次元モデルを構成する各パーツについて、視点情報で示される方向に各パーツの形状を投影して、パーツの形状を投影した画像を取り囲む、パーツ領域情報を計算するパーツ領域計算処理手段と、モデル領域情報に従い、３次元モデルの形状全体を投影した画像からモデル全体画像を切り出し、かつ、パーツ領域情報に従い、パーツを強調表示した３次元モデルの形状全体を投影した画像からパーツ強調画像を切り出し、かつ、モデル全体画像の中におけるパーツ強調画像の位置を示すパーツ位置情報を求めることを特徴とする画像データ作成処理手段と、モデル全体画像とパーツ強調画像、および、パーツ位置情報をまとめて、パーツカタログ用画像データとして管理する画像データ管理手段を備えたので、パーツが組み付いた状態のモデルにおいて、特定のパーツを識別することが可能となるという効果を得る。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例にかかるパーツ識別画像作成装置の概略構成図を示している。

同図において、このパーツ識別画像作成装置は、種々のデータ処理を実行するためのＣＰＵ（中央処理装置）１と、ＣＰＵ１のワークエリアを構成するとともに、種々のプログラムデータなどを記憶するメモリ２と、ユーザ操作によりこのパーツ識別画像作成装置にデータを入出力するための入出力装置３と、外部装置との間でデータを入出力するための外部入出力装置４からなる。

また、これらのＣＰＵ１、メモリ２、入出力装置３、および、外部入出力装置４は、バス５を介して接続されており、バス５を介して、種々のデータのやりとりが行われる。

図２は、本実施例にかかるパーツカタログ用画像データ作成システムのソフトウェア的構成の一例を示している。

このパーツカタログ用画像データ作成システムは、予め用意された３次元モデルを管理するモデル管理処理部１１と、入力装置（入出力装置）３を通して視点情報と画像サイズ情報を受け取り、３次元モデルの形状を視点情報で示される方向に投影して、画像サイズ情報から得られるアスペクト比で３次元モデルの形状を投影した画像を取り囲む、モデル領域情報を計算するモデル領域計算処理部１２と、３次元モデルを構成する各パーツについて、視点情報で示される方向に各パーツの形状を投影して、パーツの形状を投影した画像を取り囲む、パーツ領域情報を計算するパーツ領域計算処理部１３と、モデル領域情報に従い、３次元モデルの形状全体を投影した画像からモデル全体画像を切り出し、かつ、パーツ領域情報に従い、パーツを強調表示した３次元モデルの形状全体を投影した画像からパーツ強調画像を切り出し、かつ、モデル全体画像の中におけるパーツ強調画像の位置を示すパーツ位置情報を求めることを特徴とする画像データ作成処理部１４と、モデル全体画像とパーツ強調画像、および、パーツ位置情報をまとめて、パーツカタログ用画像データとして管理する画像データ管理部１５から構成されている。

次に、このパーツカタログ用画像データ作成システムの動作について、説明する。

（ステップ１）
モデルデータ管理部１１において、予め用意されている、複数のパーツが組み付いた状態の３次元モデルのデータを、モデル領域計算処理部１２に渡す。

（ステップ２）
モデル領域計算処理部１２において、入力装置から視点情報と画像サイズ情報を受け取る。視点情報は次の２つの３次元ベクトルにより構成される（図３参照）。

ここで、視線ベクトルとは、３次元空間において、目線の向きを表すベクトルであり、３次元モデルをどの向きに平行投影するかを指定するためのものである。また、ビューアップ・ベクトルは、３次元空間において、目線に対して真上の方向を表すベクトルであり、視線ベクトルと直角をなすものである。このため、ビューアップ・ベクトルは、視線ベクトル方向に平行投影を行う場合の投影平面と平行になる。

また、画像サイズ情報は、横方向の画素数（Ｗ）と、縦方向の画素数（Ｈ）で指定される。

（ステップ３）
モデル領域計算処理部１２において、ステップ１で与えられた３次元モデルの形状全体を、ステップ２で与えられた視点情報の視線ベクトル方向に平行投影した場合に、投影平面上でモデルの投影図形が収まり、かつ、与えられた画像サイズ情報と同じアスペクト比（Ｗ／Ｈ）となる矩形領域を求め、その情報（モデル領域情報）を画像データ作成処理部１４に渡す。この矩形領域は、ステップ２で与えられたビューアップ・ベクトルをＹ軸方向としたＸ−Ｙ直交座標系で投影平面を表し、次のように求める。
（１）３次元モデルを形状定義しているすべての点を投影平面に投影し、その（Ｘ，Ｙ）座標値を求める（図４参照）。
（２）（１）で求めた各（Ｘ，Ｙ）座標値のうち、最小のＸ座標値とＹ座標値の組み合わせ（Ｘ_ｍｉｎ，Ｙ_ｍｉｎ）と、最大のＸ座標値とＹ座標値の組み合わせ（Ｘ_ｍａｘ，Ｙ_ｍａｘ）を求める（図５のフローチャートを参照）。
（３）与えられた画像サイズのアスペクト比をα（＝Ｗ／Ｈ）とし、求める矩形領域の最小の座標値（Ｓｘ_ｍｉｎ，Ｓｙ_ｍｉｎ）、および、最大の座標値（Ｓｘ_ｍａｘ，Ｓｙ_ｍａｘ）、を次のように計算し、矩形領域の情報とする。
Ｘ_ｍａｘ−Ｘ_ｍｉｎ＞＝Ｙ_ｍａｘ−Ｙ_ｍｉｎならば、
Ｓｘ_ｍｉｎ＝Ｘ_ｍｉｎ
Ｓｘ_ｍａｘ＝Ｘ_ｍａｘ
Ｓｙ_ｍｉｎ＝（Ｙ_ｍａｘ−Ｙ_ｍｉｎ）／２−α（Ｘ_ｍａｘ−Ｘ_ｍｉｎ）／２（Ｉ）
Ｓｙ_ｍａｘ＝（Ｙ_ｍａｘ−Ｙ_ｍｉｎ）／２＋α（Ｘ_ｍａｘ−Ｘ_ｍｉｎ）／２
Ｘ_ｍａｘ−Ｘ_ｍｉｎ＜Ｙ_ｍａｘ−Ｙ_ｍｉｎならば、
Ｓｘ_ｍｉｎ＝（Ｘ_ｍａｘ−Ｘ_ｍｉｎ）／２−（Ｙ_ｍａｘ−Ｙ_ｍｉｎ）／（２α）
Ｓｘ_ｍａｘ＝（Ｘ_ｍａｘ−Ｘ_ｍｉｎ）／２＋（Ｙ_ｍａｘ−Ｙ_ｍｉｎ）／（２α）（ＩＩ）
Ｓｙ_ｍｉｎ＝Ｙ_ｍｉｎ
Ｓｙ_ｍａｘ＝Ｙ_ｍａｘ

（ステップ４）
モデル領域計算処理部１２において、ステップ１で与えられた３次元モデルのデータ、および、ステップ２で与えられた視点情報をパーツ領域計算処理部１３に渡す。また、ステップ２で与えられた画像サイズ情報を画像データ作成処理部１４に渡す。

（ステップ５）
パーツ領域計算処理部１３において、ステップ４で与えられた３次元モデルを構成する各パーツごとに、ステップ４で与えられた視点情報の視線ベクトル方向でパーツを平行投影した場合に、投影平面上でパーツの投影図形が収まる最小の矩形領域を求め、その情報（パーツ領域情報）を画像データ作成処理部１４に渡す。
この矩形領域は、ステップ３と同様のＸ−Ｙ直交座標系で投影平面を表し、次のように求める。
（１）パーツを形状定義しているすべての点を投影平面に投影し、その（Ｘ，Ｙ）座標値を求める。
（２）（１）で求めた各（Ｘ，Ｙ）座標値のうち、最小のＸ座標値とＹ座標値の組み合わせ（Ｐｘ_ｍｉｎ，Ｐｙ_ｍｉｎ）、および、最大のＸ座標値とＹ座標値の組み合わせ（Ｐｘ_ｍａｘ，Ｐｙ_ｍａｘ）を求め、求める矩形領域の最小の座標値、および、最大の座標値とし、矩形領域の情報とする。

（ステップ６）
パーツ領域計算処理部１３において、ステップ４で与えられた３次元モデルのデータと視点情報を画像データ作成処理部１４に渡す。

（ステップ７）
画像データ作成処理部１４において、ステップ６で与えられた３次元モデルのデータを、ステップ６で与えられた視点情報の視線ベクトル方向に平行投影した画像を、ステップ３で与えられた矩形領域の情報で切り取り、ステップ４で与えられた画像サイズ情報に従った画素数で、画像データ（モデル全体画像）を作成し、画像データ管理部１５に渡す。

（ステップ８）
画像データ作成処理部１４において、ステップ６で与えられた３次元モデルを構成する各パーツについて、ステップ６で与えられた視点情報の視線ベクトル方向に３次元モデル全体を平行投影し、かつ、そのパーツだけを強調表示した画像を、そのパーツに対応するステップ５で与えられた矩形領域の情報で切り取り、ステップ４で与えられた画像サイズ情報と、ステップ３で与えられた矩形領域の情報、および、ステップ５で与えられた矩形領域の情報とから、次の横方向の画素数、および、縦方向の画素数で、画像データ（パーツ強調画像）を作成し、画像データ管理部１５に渡す。

ここで、横方向の画素数は、
［（Ｐｘ_ｍａｘ−Ｐｘ_ｍｉｎ）／（（Ｓｘ_ｍａｘ−Ｓｘ_ｍｉｎ）／Ｗ）］（ＩＩＩ）
と求めれられ、縦方向の画素数は、
［（Ｐｙ_ｍａｘ−Ｐｙ_ｍｉｎ）／（（Ｓｙ_ｍａｘ−Ｓｙ_ｍｉｎ）／Ｈ）］（ＩＶ）
と求められる。

（ステップ９）
画像データ作成処理部１４において、ステップ８で作成した各画像データの画素の領域が、ステップ７で作成した画像データの画素の領域の中のどこに位置するかを、各画像について求め、その位置情報（パーツ位置情報）を画像データ管理部１５に渡す。

この位置情報は、ステップ７で作成した画像データ画素の領域の左上隅を原点とした場合に、ステップ８で作成した各パーツごとの画像データの画素の領域の左上隅がどこに位置するかを、横方向の画素数ｗと、縦方向の画素数ｈによって示す。このとき、各パーツについて、ｗとｈは、それぞれ次のように求める（図６参照）。
ｗ＝［Ｗ（Ｐｘ_ｍｉｎ−Ｓｘ_ｍｉｎ）／Ｓｘ_ｍａｘ−Ｓｘ_ｍｉｎ］
ｈ＝［Ｈ（Ｓｙ_ｍａｘ−Ｐｙ_ｍａｘ）／Ｓｙ_ｍａｘ−Ｓｙ_ｍｉｎ］（Ｖ）

（ステップ１０）
画像データ管理部１５において、ステップ７で与えられた３次元モデル全体画像と、ステップ８で与えられた各パーツについてのパーツ強調画像、および、ステップ９で与えられた各パーツのパーツ位置情報を、次に示すような一覧表形式のデータ構造で、外部入出力装置に出力し、パーツカタログ用画像データ（図７参照）として保存・管理する。

以上により、モデル全体に対応した画像データの上に、特定のパーツに対応した画像を、そのパーツに対応した位置情報に従って重ね合わせることによって、パーツが組み付いた状態のモデルにおいて、そのパーツを識別することが可能となる。

図８は、このように画像を重ね合わせた例である。同図（ａ）は、モデル全体画像であり、同図（ｂ）は、パーツが濃色（例えば、赤色）でハイライトされて強調されたパーツ強調画像であり、同図（ｃ）は、モデル全体画像の上にパーツ強調画像を重ね合わせた例である。

このようにして、本実施例では、パーツが組み付いた状態のモデルにおいて、特定のパーツを識別することが可能となる。また、パーツが組み付いた状態のモデルにおいて、指定された画像サイズで特定のパーツを識別することが可能となる。

また、パーツが組み付いた状態のモデルにおいて、モデル全体画像に対して、パーツ位置情報を元に、パーツ強調画像を重ね合わせることによって、特定のパーツを識別することが可能となり、かつ、個々のパーツについて、パーツを識別するための画像を、モデル全体画像と同じ画像サイズで保存する場合に比べ、必要とする外部入出力装置の容量を減らすことが可能となる。

また、パーツが組み付いた状態のモデルにおいて、２次元画像を用いてパーツを識別することが可能となるため、３次元モデルを利用する場合に比べて軽い処理でパーツを識別することができ、処理性能の低い計算機でも十分実用に耐えられるようになる。

本発明の一実施例にかかるパーツ識別画像作成装置の概略構成図を示したブロック図。パーツカタログ用画像データ作成システムのソフトウェア的構成の一例を示したブロック図。視点情報を説明するための概略図。点の投影を説明するための概略図。最小のＸ座標値とＹ座標値の組み合わせと、最大のＸ座標値とＹ座標値の組み合わせを求める際に用いる処理の一例を示したフローチャート。パーツ位置情報を説明するための概略図。パーツカタログ用画像データの一例を示した概略図。画像を重ね合わせた例を示した概略図。

符号の説明

１１モデルデータ管理部
１２モデル領域計算処理部
１３パーツ領域計算処理部
１４画像データ作成処理部
１５画像データ管理部

Claims

予め用意された３次元モデルを管理するモデル管理手段と、
入力装置を通して視点情報と画像サイズ情報を受け取り、３次元モデルの形状を視点情報で示される方向に投影して、画像サイズ情報から得られるアスペクト比で３次元モデルの形状を投影した画像を取り囲む、モデル領域情報を計算するモデル領域計算処理手段と、
３次元モデルを構成する各パーツについて、視点情報で示される方向に各パーツの形状を投影して、パーツの形状を投影した画像を取り囲む、パーツ領域情報を計算するパーツ領域計算処理手段と、
モデル領域情報に従い、３次元モデルの形状全体を投影した画像からモデル全体画像を切り出し、かつ、パーツ領域情報に従い、パーツを強調表示した３次元モデルの形状全体を投影した画像からパーツ強調画像を切り出し、かつ、モデル全体画像の中におけるパーツ強調画像の位置を示すパーツ位置情報を求めることを特徴とする画像データ作成処理手段と、
モデル全体画像とパーツ強調画像、および、パーツ位置情報をまとめて、パーツカタログ用画像データとして管理する画像データ管理手段を備えたことを特徴とするパーツ識別画像作成装置。
さらに、３次元モデルを形状定義しているすべての点を、Ｘ−Ｙ直交座標系で定義される投影平面に投影し、最小のＸ座標値とＹ座標値、および最大のＸ座標値とＹ座標値によって矩形領域を求め、その矩形のＸ方向またはＹ方向の辺を、画像サイズ情報で示されるアスペクト比に合わせて、長さを広げた矩形領域をモデル領域情報とするモデル領域計算処理手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のパーツ識別画像作成装置。
前記パーツ領域計算処理手段は、３次元モデルを構成する各パーツごとに、パーツの形状を定義しているすべての点を、Ｘ−Ｙ直交座標系で定義される投影平面に投影し、最小のＸ座標値とＹ座標値、および最大のＸ座標値とＹ座標値によって矩形領域を求め、その矩形領域をパーツ領域情報とすることを特徴とする請求項１記載のパーツ識別画像作成装置。
前記画像データ作成処理手段は、３次元モデルの形状全体を投影した画像からモデル領域情報を元に画像を切り出し、画像サイズ情報で与えられた画素でモデル全体画像を作成し、３次元モデルを構成する各パーツについて、３次元モデル全体を平行投影し、そのパーツだけを強調表示した画像からパーツ領域情報を元に画像を切り出し、画像サイズ情報と、モデル領域情報、パーツ領域情報とから、画素数を計算してパーツ強調画像を作成し、モデル全体画像の画素の領域でパーツ強調画像がどこに位置するかを画像サイズ情報と、モデル領域情報、パーツ領域情報とから計算して、パーツ位置情報を求めるようにしたことを特徴とする請求項１記載のパーツ識別画像作成装置。
さらに、モデル全体画像とパーツ全体画像とパーツ位置情報を一覧表形式のデータ構造で外部入出力装置に出力し、パーツカタログ用画像データとして保存・管理する画像データ管理手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のパーツ識別画像作成装置。
コンピュータを、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のパーツ識別画像作成装置として機能させるためのプログラム。
請求項６記載のプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。