JP4990173B2 - 画像処理装置、画像処理方法及びプログラム - Google Patents
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Description
これらの文書には、製品の構成を示すために図を用い、パーツが組付けて構成される製品に対しては、分かり易くその構成を説明するために、従来分解図が用いられている。
3次元モデルデータからコンピュータを使用して分解図を作成する方法やシステムを提案した従来例として、例えば、下記特許文献1,2を示すことができる。
ただ、特許文献1,2は、入力操作によって構成部品ごとに表示方向や移動距離を指定すること、また配置を調整することが必要とされ、依然煩雑な手作業を行わなければならず、構成部品が多く規模の大きいアセンブリでは作業量が多くなるといった問題が生じる。
本発明は、上記した先願のパーツカタログ作成方法における出力画像処理において生じる問題に鑑みてなされたもので、その目的は、組付図においてハイライト表示されたパーツとこのパーツの単体図を繋ぐ引出線が交差することによって生じる出力画像の視認性の悪化を解消し、画像情報を正しく伝えることができるようにすることにある。
本発明は、パーツを組合せて構成する3次元モデルデータを格納した記憶装置から読出した前記モデルデータをもとに2次元の出力画像を生成する画像処理装置が行う処理工程として、前記モデルデータをもとにパーツ単体画像を生成する単体画像生成処理工程、前記モデルデータをもとにモデル全体をパーツ組付状態で表示するとともに、組付けた中の特定のパーツをハイライト表示するパーツ組付画像を生成する組付画像生成処理工程、前記パーツ組付画像上でハイライト表示するパーツの境界情報を計算する境界情報計算処理工程、前記パーツ組付画像上でハイライト表示するパーツの前記パーツ単体画像を前記パーツ組付画像の周りに配置するために、パーツ組付画像に対するパーツ単体画像の配置位置を計算する単体画像配置位置計算処理工程、前記パーツ組付画像の周りに前記パーツ単体画像を配置するとともに、配置されたパーツ単体画像と該単体画像に対応するパーツ組付画像上のパーツの間に引出線を描いた出力画像を生成する出力画像生成処理工程の各工程を有する画像処理方法であって、前記単体画像配置位置計算処理工程は、パーツ組付画像上でハイライト表示するパーツの中心位置を前記境界情報に基づいて求め、得られた各パーツの中心位置をもとにパーツ組付画像上でパーツを均等に振り分ける直線を求め、該直線により分割した各領域に含まれるパーツに対応する単体画像を、該当する領域に配置する配置位置の計算を行うことを特徴とする。
本発明の画像処理装置は、パーツ(部品)を組付けて構成する3次元(3D)モデルをもとに、サービスマニュアルやパーツカタログに用いることができる説明図等の2次元画像を生成する処理を行う。
ここで処理し、出力される画像は、特定のパーツをハイライト表示するパーツ組付画像に加え、該パーツ組付画像の周りにハイライト表示されたパーツの単体画像を配置し、これらが1画像をなすものである。なお、3次元モデル(「形状モデル」ともいわれる)という場合、データで3次元の形状が表現されたオブジェクトを指し、3D_CADデータはこの一つであるが、他に現物を3D計測して得たデータでもよい。
以下の実施形態では、パーツカタログの印刷に用いる画像データを生成し、印刷出力するシステムとして、本発明の画像処理装置を実施する例を示す。ただし、印刷出力に限らず、ディスプレイに出力する等、他の2次元画像出力を行うシステムの画像処理装置としても同様に実施することができる。
図1に示す画像処理装置は、CPU(Central Processing Unit)11、メモリ12、入力装置13、表示装置14及び外部記憶装置15をバス16で接続して構成するもので、汎用のPC(Personal Computer)或いはPCに周辺機器を接続したハードウェア構成を持つデータ処理装置(システム)を実施形態として構成することができる。
この生成要求は、要求信号としてバス16を介してCPU11が受取り、対応する3次元モデルデータを外部記憶装置15やメモリ12から読出し、CPU11が、プログラムを実行して、選択された複数のパーツの単体画像及びパーツ組付画像を生成し、これらを所定の位置に配置し、合成することで、パーツカタログの印刷画像を生成する。なお、印刷画像面上の各画像の配置の詳細については、後述する。
パーツカタログの印刷画像の生成処理を経て得られる印刷データの保存や印刷出力を行わせるための一連の処理についても、入力装置13と表示装置14により構成するGUI機能を通して指示されるユーザの要求に従って行われる。
外部記憶装置15は、外付けのHDD(Hard Disk Drive)、CD(Compact Disk)−ROM(Read Only Memory)ドライブ、DVD(Digital Versatile Disk)ドライブ、MO(Magneto-Optic)等を用いることができる。また、メモリ12は、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、内蔵HDD等を用いることができる。これら外部記憶装置15やメモリ12の記録媒体に本実施形態のパーツカタログの印刷画像を生成するためのプログラムが記録され、プログラムに従った処理が実行される。
本実施形態のパーツカタログ印刷画像生成システムは、大別すると、3Dデータとパーツリストからパーツカタログ印刷データを生成する機能部と該パーツカタログ印刷データを駆動入力としてプリンタ等の印刷装置に印刷出力を行わせる機能部よりなる。
図2は、本実施形態のパーツカタログ印刷画像生成システムの概略構成を示すブロック図である。図2のシステムにおいて、パーツカタログ印刷データを生成する機能部は、3Dデータ21、パーツリスト22、単体画像生成処理部23、組付画像生成処理部24、境界情報計算処理部25、単体画像配置位置計算処理部26及び印刷データ生成処理部27を要素とする。また、印刷出力を行わせる機能部は、前記印刷データ生成処理部27により生成され、保存されたパーツカタログ印刷データ28及びパーツカタログを出力する印刷装置29を要素とする。なお、3Dデータ21、パーツリスト22及びパーツカタログ印刷データ28の各データは、図1に示したCPU11の制御下に置かれたメモリ12や外部記憶装置15で保存、管理される。
図2において、3Dデータ21とパーツリスト22は、パーツカタログ印刷データを生成するために用いるデータとして、保存、管理されている。3Dデータ21は、ここでは、3D_CADデータである。この3D_CADデータから、各パーツの形状、高さ、幅、奥行き等のデータと、パーツを組付けたモデルの全体構成を表すデータを得ることができる。パーツリスト22は、パーツに関するデータで、パーツ名やパーツ番号等の情報で、このほかに材質等のデータが含まれ、パーツ単位にまとめた形で管理される。なお、パーツ名やパーツ番号は、部品を識別することができる識別情報として用いる。
具体的には、パーツリスト22から得たパーツ名等の構成情報によって、要求されたパーツをそれぞれ特定し、3Dデータ21を解析して、各パーツに関する高さ、幅、奥行き等のデータを取得する。このようにして取得したデータに基づき、各パーツの単体画像を生成する。なお、ここで行うパーツ単体画像を生成する処理は、3Dモデルデータから2次元画像データを生成する処理として既存の技術を適用することにより実施することができる(上記特許文献3、参照)。
このステップで生成した各パーツの単体画像には、パーツ名等の識別情報を関連付けておくと、印刷データ生成処理等の処理に利用できて、都合がよい。
ハイライト表示は、組付画像上で着目する特定されたパーツを他のパーツとは異なる表示形態とし、例えば、特定パーツの形状を実物に近い表現(例えば、シェーディング描画)で示すのに対し、他のパーツを半透明で示す方法、特定されたパーツを目立つ色で表現する方法、ディスプレイで表示する場合には、特定パーツを点滅させる等の既存の方法(上記特許文献3,4、参照)を適用することができる。
単体画像配置位置計算処理部26は、パーツ組付画像の周りに単体画像を配し1画像を構成する際、パーツ組付画像に対するパーツ単体画像の配置位置を定めるためのデータを求める。また、求める位置データは、パーツ組付画像上のハイライト表示されたパーツと該パーツに対応するパーツ単体画像との間に描く引出線が交差しないような位置に配することを条件とする。よって、この位置の算出は、パーツ組付画像上でハイライト表示されたパーツの境界情報(境界情報計算処理部25が求めた)に基づいて、パーツごとに組付画像に対し単体画像を配置すべき位置が定められる。なお、配置位置を算出するための具体的な処理例については、後述する図3(B)の処理フローを参照して詳述する。
以下に示す処理フローは、パーツカタログ印刷画像生成システム(図2)の3Dデータ21とパーツリスト22が保持するデータの中から、多数のパーツとこれらのパーツを組付けて構成する1つのモデルがパーツカタログの印刷画像の生成処理の対象として、処理要求の指示が行われた場合を例に採って処理を説明する。
このステップで生成される各パーツ単体画像は、この処理フローによって最終的に生成されるパーツカタログ印刷画像を説明する図8の画面50の外側に配置された画像P1〜P14の各画像である。
このステップで生成されるパーツ組付画像は、この処理フローによって最終的に生成されるパーツカタログ印刷画像を説明する図8の画面50の内側にある画像であり、この画像上の矩形枠B1〜B14によって囲まれ、実線で示すパーツがそれぞれハイライト表示されたパーツで、破線で示すパーツがハイライト表示されないパーツである。
なお、モデル全体を複数ユニットで構成した場合、ユニットごとにパーツ組付画像を生成する処理を行うようにしてもよい。
この計算は、パーツ組付画像上にハイライト表示したパーツがそれぞれ占める位置を求めるための処理として行う。ハイライト表示した各パーツの位置は、パーツの中心位置の座標によって表すことが好適である。よって、ここでは、パーツの中心位置を求めるためにパーツの境界情報を算出する。
パーツの境界情報として、パーツの輪郭の座標を求める方法を採ってもよいが、ここではデータ量が少なくてすみ、パーツの中心位置が簡単に求められるので、パーツの輪郭を取り囲む矩形をパーツの境界情報として計算する。矩形で表現する方法によると、境界情報は、パーツ組付画像に設定されたXY(2次元)元座標上の2点の座標(Xmax,Ymax)(Xmin,Ymin)によって表すことができる。なお、この実施形態では、境界情報を表す矩形の辺は、XY座標の座標軸に平行である。よって、境界情報としての矩形は、上記のように2点の座標で表現できる。
ハイライト表示した各パーツの境界情報として、このステップで算出される矩形は、図4の画面50に示したパーツ組付画像上の矩形枠B1〜B14であり、この矩形枠B1〜B14は、それぞれハイライト表示されたパーツ(実線で示す)の輪郭を取り囲む。
この条件を満たす処理方法として、本実施形態では、ハイライト表示したパーツの境界情報をもとに求められる各パーツの中心位置をパーツ組付画像上で均等に振り分ける直線を求め、該直線により分割した領域ごとに領域内に含まれるパーツ組付画像上の各パーツに対応する単体画像をこの領域内に配置する方法を採る。
以下に、この方法による処理をステップS104のサブフローとして示す図3(B)を参照して説明する。
ここで示す処理例は、ステップS102で生成されたパーツ組付画像が、図4の画面50に示すように、パーツ組付画像上に矩形枠B1〜B14で囲まれた14個のハイライト表示したパーツを有し、このハイライト表示したパーツにそれぞれ対応する単体画像をパーツ組付画像の周りに配するときの単体画像の配置位置を計算する場合を示す。
また、処理条件として、後記で詳述するように、パーツ組付画像上でパーツを直線で均等に振り分け、振り分けた直線によって定まる領域が、画像面上において、上下左右の4領域に分割されるような条件で行う。こうした条件で14個のパーツの振り分けを行った場合、各領域内には複数のパーツが存在することになるので、さらに、複数のパーツの位置に基づいて引出線が交差しないように領域内の配置を定める、という手順が必要になる。
図3(B)の処理フローによると、先ず、パーツ組付画像中においてハイライト表示したパーツの中心位置を該パーツの境界情報に基づいて求める(ステップS104−1)。ここでは、ステップS103で境界情報計算処理部25によってパーツの境界情報(図4の矩形枠B1〜B14)が、パーツの輪郭を取り囲む矩形を表す2点の座標として算出されているので、この2点の座標から簡単な計算で矩形の中心位置を求めることができる。ハイライト表示した各パーツの中心位置として求めた矩形枠B1〜B14の中心を図4においてC1〜C14の各点にて示す。
図5は、パーツ組付画像と該組付画像上のパーツを振り分ける分割直線との関係を説明する図である。図5における直線L1が分割直線である。分割直線L1は、パーツの中心点C1〜C14を均等に振り分け、分割直線L1により分割される領域の左上側に「C1,C2,C3,C4,C12,C13,C14」の群、右下側に「C5,C6,C7,C8,C9,C10,C11」の群を含むようにする。
このような振り分けを行う分割直線L1をパーツ組付画像に対して設定されているXY(2次元)座標上で表現すると、分割直線L1の座標軸に対する傾きを「1」としているので、
直線L1: Y=X+b
という一般式で表される。ここに、切片bは、設定された当該XY座標上の座標値で与えられる各パーツの中心点C1〜C14の値をもとに、二分法などの収束計算等の既存の計算方法を用いることによって、算出することができる。図5のパーツ組付画像においては、算出結果として、b=−b1が得られるので、
直線L1: Y=X−b1
として求められる。
左上側に分割された領域については、領域内のパーツ組付画像を上側と左側に分割する直線を求める(ステップS104−3)。
図6は、左上側に分割された領域におけるパーツ組付画像のパーツ中心点を振り分ける分割直線を説明する図である。図6における直線L2が左上側の分割領域をさらに分割する直線である。分割直線L2は、パーツの中心点「C1,C2,C3,C4,C12,C13,C14」の群をさらに均等に振り分け、分割直線L2により分割される領域の上側に「C12,C13,C14」の群、左側に「C1,C2,C3,C4」の群を含むようにする。
このような振り分けを行う分割直線L2をパーツ組付画像に対して設定されているXY座標上で表現すると、分割直線L2の座標軸に対する傾きを「−1」とし、つまり分割直線L1に直交させるので、
直線L2: Y=−X+b2
の式で表される。ここに、切片b2は、ステップS104−2におけると同様に、各パーツの中心点の座標値をもとに、二分法などの収束計算等の既存の計算方法を用いることによって、算出することができる。
図7は、右下側に分割された領域におけるパーツ組付画像のパーツ中心点を振り分ける分割直線を説明する図である。図7における直線L3が右下側の分割領域をさらに分割する直線である。分割直線L3は、パーツの中心点「C5,C6,C7,C8,C9,C10,C11」の群をさらに均等に振り分け、分割直線L3により分割される領域の右側に「C8,C9,C10,C11」の群、下側に「C5,C6,C7」の群を含むようにする。
このような振り分けを行う分割直線L3をパーツ組付画像に対して設定されているXY座標上で表現すると、分割直線L3の座標軸に対する傾きを「−1」とし、つまり分割直線L1に直交させるので、
直線L3: Y=−X+b3
の式で表される。ここに、切片b3は、ステップS104−2におけると同様に、各パーツの中心点の座標値をもとに、二分法などの収束計算等の既存の計算方法を用いることによって、算出することができる。
よって、各領域内に振り分けられた組付画像上のパーツに対応する単体画像をそれぞれの領域内に配置すれば、組付画像上のパーツと該パーツに対応するパーツ単体画像との間に描く引出線が、領域を超えて描かれることが無く、引出線の交差を回避することができ、視認性を良好に保つことができる。
このように、パーツ組付画像上で領域を分けて各パーツの単体画像を配置する。このために、各パーツに対し組付画像面上の上下左右のどの領域に属するかということを示す情報を保存し、後段の印刷画像の生成処理に利用できるように管理する。
そこで、同一領域内にある複数のパーツに対して描かれる引出線の交差を回避する方法として、同一領域内に含まれる各パーツについて、パーツ中心点の座標値の比較によって配置を定める方法を採る。この実施形態のように、上下左右の4領域への振り分けを行った場合には、単純にパーツ中心点のX座標或いはY座標の座標値の順に配置することで、交差が回避できる単体画像の配置位置を定めることができる。
具体的には、上下左右の4領域に対して、それぞれ下記(i)(ii)の方法に従って、パーツ中心点のXY座標値をもとに、各パーツの配置順序を決める。
(i) 上側及び下側の領域
上側及び下側の領域のパーツに対しては、パーツ中心点のX座標値のみを比較して、X座標値が小さい順に、組付画像面の左側から配置する。従って、上側の領域では、左側から「C14,C13,C12」の順序になり、また下側の領域では、左側から「C5,C6,C7」の順序になる。
(ii) 左側及び右側の領域
左側及び右側の領域のパーツに対しては、パーツ中心点のY座標値のみを比較して、Y座標値が大きい順に、組付画像面の上側から配置する。従って、左側の領域では、上側から「C1,C2,C3,C4」の順序になり、また右側の領域では、上側から「C11,C10,C9,C8」の順序になる。
単体画像配置位置計算処理部26は、図3(B)のサブフローの処理を通して得られる、各パーツの中心位置、各パーツが組付画像面上の上下左右のどの領域に属するかという情報及びそれぞれの領域における配置順序の情報を印刷画像生成処理部27に渡す。
具体的には、組付画像生成処理部24から特定のパーツをハイライト表示したパーツ組付画像を受取るとともに、また単体画像生成処理部23からハイライト表示したパーツにそれぞれ対応する単体画像を受取り、また、受取ったパーツ組付画像の周りに単体画像を配置する処理を、単体画像配置位置計算処理部26から受取った配置位置を定めるための条件に従って行う。さらに、上記した条件に従いパーツ組付画像に配置された単体画像と該単体画像に対応するパーツ組付画像上にハイライト表示したパーツとの間を繋ぐ引出線を描くための処理を行う。
引出線を付加する処理については、組付画像面上の各パーツの中心位置の情報を受け取っているので、単体画像の組付画像面上の配置が設定されれば、それぞれのパーツについて、設定された単体画像の配置位置からパーツの中心位置までを結ぶ線を引出線として描いた画像を生成する処理を行う。
図8に示すように、生成するパーツカタログの印刷画像は、画面50内に全体を示すパーツ組付画像(破線で示す)上で特定のパーツをハイライト表示する(実線で示す)とともに、ハイライト表示したパーツにそれぞれ対応する単体画像P1〜P14をパーツ組付画像の周りに配置する。
単体画像P1〜P14の配置は、それぞれのパーツが属する上下左右の分割領域(図5〜7の説明、参照)に従い、画面50の上下左右側の周囲に配置する。例えば、左分割領域に属する「P1,P2,P3,P4」の群は、画面50の左側に配置する。
また、同一分割領域内に存在する複数のパーツについては、パーツ中心位置の座標値の大小に従って定めた順序で単体画像を配置する。例えぱ、上分割領域に属する「P14,P13,P12」の群は、X座標値が小さい順に、左側から配置する。
Claims (10)
- パーツを組合せて構成する3次元モデルデータをもとに2次元の出力画像を生成する画像処理装置であって、
前記モデルデータをもとにパーツ単体画像を生成する単体画像生成処理部と、
前記モデルデータをもとにモデル全体をパーツ組付状態で表示するとともに、組付けた中の特定のパーツをハイライト表示するパーツ組付画像を生成する組付画像生成処理部と、
前記パーツ組付画像上のパーツの境界情報を計算する境界情報計算処理部と、
前記パーツ組付画像上でハイライト表示するパーツの前記パーツ単体画像を前記パーツ組付画像の周りに配置するために、パーツ組付画像に対するパーツ単体画像の配置位置を計算する単体画像配置位置計算処理部と、
前記パーツ組付画像の周りに前記パーツ単体画像を配置するとともに、配置されたパーツ単体画像と該単体画像に対応するパーツ組付画像上のパーツの間に引出線を描いた出力画像を生成する出力画像生成処理部を有し、
前記単体画像配置位置計算処理部は、パーツ組付画像上でハイライト表示するパーツの中心位置を前記境界情報に基づいて求め、得られた各パーツの中心位置をもとにパーツ組付画像上でパーツを均等に振り分ける直線を求め、該直線により分割した各領域に含まれるパーツに対応する単体画像を、該当する領域に配置する配置位置の計算を行うことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項1に記載された画像処理装置において、
前記単体画像配置位置計算処理部は、パーツ組付画像上でパーツを均等に振り分ける前記直線を複数次にわたって求め、該直線により分割した領域ごとに前記配置位置の計算を行うことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項2に記載された画像処理装置において、
パーツ組付画像上でパーツを均等に振り分ける前記直線をパーツ組付画像の上下左右に領域を分割するように定めることを特徴とする画像処理装置。 - 請求項3に記載された画像処理装置において、
パーツ組付画像上でパーツを均等に振り分ける前記直線により分割された領域に複数のパーツが含まれる場合に、各パーツの中心位置の座標値順にパーツ単体画像の配置を定めることを特徴とする画像処理装置。 - パーツを組合せて構成する3次元モデルデータを格納した記憶装置から読出した前記モデルデータをもとに2次元の出力画像を生成する画像処理装置が行う処理工程として、前記モデルデータをもとにパーツ単体画像を生成する単体画像生成処理工程、前記モデルデータをもとにモデル全体をパーツ組付状態で表示するとともに、組付けた中の特定のパーツをハイライト表示するパーツ組付画像を生成する組付画像生成処理工程、前記パーツ組付画像上でハイライト表示するパーツの境界情報を計算する境界情報計算処理工程、前記パーツ組付画像上でハイライト表示するパーツの前記パーツ単体画像を前記パーツ組付画像の周りに配置するために、パーツ組付画像に対するパーツ単体画像の配置位置を計算する単体画像配置位置計算処理工程、前記パーツ組付画像の周りに前記パーツ単体画像を配置するとともに、配置されたパーツ単体画像と該単体画像に対応するパーツ組付画像上のパーツの間に引出線を描いた出力画像を生成する出力画像生成処理工程の各工程を有する画像処理方法であって、
前記単体画像配置位置計算処理工程は、パーツ組付画像上でハイライト表示するパーツの中心位置を前記境界情報に基づいて求め、得られた各パーツの中心位置をもとにパーツ組付画像上でパーツを均等に振り分ける直線を求め、該直線により分割した各領域に含まれるパーツに対応する単体画像を、該当する領域に配置する配置位置の計算を行うことを特徴とする画像処理方法。 - 請求項5に記載された画像処理方法において、
前記単体画像配置位置計算処理工程は、パーツ組付画像上でパーツを均等に振り分ける前記直線を複数次にわたって求め、該直線により分割した領域ごとに前記配置位置の計算を行うことを特徴とする画像処理方法。 - 請求項6に記載された画像処理方法において、
パーツ組付画像上でパーツを均等に振り分ける前記直線をパーツ組付画像の上下左右に領域を分割するように定めることを特徴とする画像処理方法。 - 請求項7に記載された画像処理方法において、
パーツ組付画像上でパーツを均等に振り分ける前記直線により分割された領域に複数のパーツが含まれる場合に、各パーツの中心位置の座標値順にパーツ単体画像の配置を定めることを特徴とする画像処理方法。 - コンピュータを請求項1乃至4のいずれかに記載された画像処理装置における各処理部として機能させるためのプログラム。
- 請求項9に記載されたプログラムをコンピュータ読み取り可能に記録した記録媒体。
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