WO2016147441A1

WO2016147441A1 - プログラム、情報処理装置、及びデータ処理方法

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Publication number: WO2016147441A1
Application number: PCT/JP2015/075650
Authority: WO
Inventors: 幹雄足立
Original assignee: 株式会社東芝
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Publication date: 2016-09-22
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Abstract

実施形態のプログラムは、取得ステップと、第１の生成ステップと、第２の生成ステップと、第３の生成ステップと、をコンピュータに実行させる。取得ステップは、第１の３次元形状の表面位置の３次元座標を含む第１の点群データを取得する。第１の生成ステップは、第１の点群データで表される第１の３次元形状の表面形状を、３次元形状である要素形状を用いて変更した、第２の３次元形状の表面位置の３次元座標を含む第２の点群データを生成する。第２の生成ステップは、第２の点群データから、３次元形状の表面を曲面で表したサーフェスモデル又は３次元形状の体積を有するソリッドモデルで第２の３次元形状を示す第２の形状データを生成する。第３の生成ステップは、サーフェスモデル又はソリッドモデルの要素形状データと、第２の形状データと、を合成して、第１の３次元形状のサーフェスモデル又はソリッドモデルを表した第１の形状データを生成する。

Description

プログラム、情報処理装置、及びデータ処理方法

　本発明の実施形態は、プログラム、情報処理装置、及びデータ処理方法に関する。

　従来、３次元スキャナは、物質の３次元形状の表面の３次元座標を示した点群で構成される点群データを生成する。当該点群データは３次元処理に適さないことが多いため、サーフェスモデルやソリッドモデルの３次元形状データ（例えば、ＣＡＤで用いる３次元ＣＡＤモデルデータ）に変換してから用いることが多かった。　

特開２００３－０４８２４２号公報特開平０９－１８５６４７号公報

　しかしながら、従来技術においては、点群データから、自由曲面形状等を用いて３次元形状データを生成する際に、穴部やツメ部などの箇所で適切にデータを変換するのが難しい場合もある。変換がうまくいかなかった場合は、オペレータが修正する必要があるため、作業の負担が生じる。

　実施形態のプログラムは、取得ステップと、第１の生成ステップと、第２の生成ステップと、第３の生成ステップと、をコンピュータに実行させる。取得ステップは、第１の３次元形状の表面位置の３次元座標を含む第１の点群データを取得する。第１の生成ステップは、第１の点群データで表される第１の３次元形状の表面形状を、３次元形状である要素形状を用いて変更した、第２の３次元形状の表面位置の３次元座標を含む第２の点群データを生成する。第２の生成ステップは、第２の点群データから、３次元形状の表面を曲面で表したサーフェスモデル又は３次元形状の体積を有する固体情報として表したソリッドモデルで第２の３次元形状を示す第２の形状データを生成する。第３の生成ステップは、サーフェスモデル又はソリッドモデルで要素形状を示した要素形状データと、第２の形状データと、を合成して、第１の３次元形状のサーフェスモデル又はソリッドモデルを表した第１の形状データを生成する。

図１は、第１の実施形態の３次元オブジェクト生成システムの構成例を示した図である。図２は、第１の実施形態における記憶装置の構成例を示したブロック図である。図３は、第１の実施形態の点群データで表される３次元形状を例示した図である。図４は、第１の実施形態の３次元ＣＡＤモデル生成プログラムが行う処理の概念を例示した図である。図５は、第１の実施形態の３次元ＣＡＤモデル生成プログラムによる処理に基づく３次元形状の遷移を例示した図である。図６は、第１の実施形態の３次元オブジェクト生成システムにおける全体的な処理の手順を示すフローチャートである。図７は、第２の実施形態の３次元スキャナ、及び３次元プリンタの構成例を示した図である。

　以下に添付図面を参照して、この発明にかかるプログラム、情報処理装置、及びデータ処理方法の好適な実施形態を詳細に説明する。

（第１の実施形態）
　図１は、第１の実施形態の３次元オブジェクト生成システムの構成例を示した図である。図１に示されるように、３次元オブジェクト生成システムは、情報処理装置１００と、３次元スキャナ１７０と、３次元プリンタ１８０と、で構成されている。

　３次元スキャナ１７０は、スキャン対象の物体に基づいて、当該物体の３次元形状の表面位置を３次元座標として表した点群データを生成する。そして、３次元スキャナ１７０は、生成した点群データを、情報処理装置１００に送信する。

　本実施形態の３次元スキャナ１７０による、物体の３次元形状の表面位置を計測する手法としては、どのような手法を用いても良い。例えば、照射されたレーザを物体に対して照射した後、反射されたレーザを光学式センサが検出し、レーザが反射した位置を当該物体の表面とみなし、当該位置の座標を示す点の集まりを点群データとして取得する手法がある。また、光学式センサは、回転関節を複数組み合わせたアームの先端に設けられ、当該アームにより移動制御が行われる。

　他の例としては、光学センサを設けた３次元測定器で、物体の表面に接触して計測する手法や、光学式センサが複数設置された装置で、当該複数の光学式センサが、測定対象の周囲を移動し、撮影を行うことで、物体の表面までの距離を計測する手法などが考えられる。

　本実施形態では、点群データとして、物体の３次元形状の表面上の各点の位置を３次元座標系（例えばＸＹＺ軸座標系）の座標として含まれる例について説明するが、点群データとして、ポリゴン三角形の各頂点の位置を３次元座標として含まれるポリゴンデータを用いても良い。

　３次元プリンタ１８０は、３次元ＣＡＤモデルデータに従って材料を付着させることで、３次元形状の物体を生成する装置とする。

　本実施形態の３次元プリンタ１８０による、物体の造形手法としてはどのような手法を用いても良く、例えば、押し出し堆積、材料噴射堆積、結合材噴射、シート堆積、液槽光重合、又は粉末床融結合などの方式を用いても良い。

　また、本実施形態の３次元ＣＡＤモデルデータは、３次元プリンタや３次元ＣＡＤで使用可能な３次元形状データであって、物質の表面を自由曲面で３次元形状を表すサーフェスモデル、又は体積を有する３次元の固体として３次元形状を表すソリッドモデルで、３次元物体を表現するデータとする。

　図１に示されるように、情報処理装置１００は、ＲＯＭ１０１と、ＲＡＭ１０２と、記憶装置１０３と、ＣＰＵ１０４と、第１の接続Ｉ／Ｆ１０５と、第２の接続Ｉ／Ｆ１０６と、入力デバイス１０７と、表示装置１０８と、を備えている。

　例えば、情報処理装置１００は、ＲＯＭ１０１や記憶装置１０３に格納されているＯＳやプログラムを、ＣＰＵ１０４で実行し、ＲＡＭ１０２を作業領域として用いることで様々な処理を実行できる。

　第１の接続Ｉ／Ｆ１０５、及び第２の接続Ｉ／Ｆ１０６は、例えば、ＵＳＢ（Universal　Serial　Bus）コントローラを内蔵したＵＳＢ規格のインタフェース等が考えられる。本実施形態の第１の接続Ｉ／Ｆ１０５は、３次元スキャナ１７０と接続し、第２の接続Ｉ／Ｆ１０６は、３次元プリンタ１８０と接続する。

　本実施形態の情報処理装置１００は、記憶装置１０３に格納されている、３次元ＣＡＤモデル生成プログラム１５０を実行する。３次元ＣＡＤモデル生成プログラム１５０は、第１の接続Ｉ／Ｆ１０５を介して接続されている３次元スキャナ１７０から入力された点群データを、３次元ＣＡＤモデルデータに変換する。３次元ＣＡＤモデル生成プログラム１５０は、３次元ＣＡＤモデルデータに変換する際に、要素形状記憶ＤＢ１６０を参照する。

　そして、３次元ＣＡＤモデル生成プログラム１５０は、変換された３次元ＣＡＤモデルデータを、第２の接続Ｉ／Ｆ１０６を介して接続されている３次元プリンタ１８０に出力する。これにより、３次元スキャナ１７０で読み込んだ３次元形状の物質を出力できる。

　本実施形態は、３次元ＣＡＤモデル生成プログラム１５０を単体のプログラムとして適用する例について説明するが、単体のプログラムに制限するものではなく、３次元ＣＡＤプラグにアドインするプログラム等であっても良い。

　入力デバイス１０７は、オペレータからの操作を受け付け、３次元ＣＡＤモデル生成プログラム１５０に対して実行する処理の指示を行う。

　表示装置１０８は、様々な情報を表示する。例えば、表示装置１０８は、読み込んだ点群データや３次元ＣＡＤモデルデータによる３次元形状を表示する。

　図２は、本実施形態における記憶装置１０３の構成例を示したブロック図である。図２に示されるように、３次元ＣＡＤモデル生成プログラム１５０は、取得部２０１と、指定受付部２０２と、補完データ生成部２０３と、３次元モデル生成部２０４と、３次元モデル合成部２０５と、を備えている。そして、ＣＰＵ１０４が、記憶装置１０３に記憶された、３次元ＣＡＤモデル生成プログラム１５０を読み込むことで、図２に示される各構成が処理を行う。また、記憶装置１０３は、３次元ＣＡＤモデル生成プログラム１５０が利用するための要素形状記憶データベース１６０を記憶する。

　本実施形態の３次元ＣＡＤモデル生成プログラム１５０は、３次元スキャナ１７０から読み込んだ点群データを、３次元プリンタ１８０が読み込み可能な３次元ＣＡＤモデルデータに変換する。

　図３は、本実施形態の点群データで表される３次元形状を例示した図である。図３に示されるように、当該３次元形状３００には、複数の要素形状で構成されている。

　３次元形状３００においては、長穴部３０１やツメ部３０２に示されるような、局所的に変化している要素形状（本実施形態では、点群データで表される３次元形状を構成する要素である３次元形状、又は点群データで表される３次元形状の一部を補完する要素となる３次元形状を、要素形状と称する）を含んでいる。これら要素形状を含んだ３次元形状３００の点群データを、３次元ＣＡＤモデルデータに変換すると、これら要素形状の影響で、面の変形や、曲面の欠落が生じる。場合によっては、面が作成できないような状況も存在する。これは、要素形状の部分において自由曲面又は固体として連続性を保つのが難しいために生じるものである。

　このような状況が生じた場合、従来、オペレータが、３次元ＣＡＤ等を用いて３次元ＣＡＤモデルを修正していた。このため、作業負担が生じると共に、作業に時間を要することも多かった。

　そこで、本実施形態の３次元ＣＡＤモデル生成プログラム１５０では、データ変換を行う前に、３次元形状から、局所的に変化している要素形状を取り除くこととした。そして、３次元ＣＡＤモデル生成プログラム１５０は、当該要素形状を取り除いた３次元形状の点群データと、要素形状の点群データと、の各々についてデータ変換を行い、３次元ＣＡＤモデルデータを生成する。そして、生成した各々の３次元ＣＡＤモデルを合成して、元の３次元形状の３次元ＣＡＤモデルデータを生成する。

　本実施形態では、要素形状を取り除いた３次元形状と、当該要素形状と、を別の点群データとして処理することで、自由曲面又は固体として連続性を保つのが容易となり、精度の高い３次元ＣＡＤモデルデータを生成することができる。

　なお、本実施形態の３次元ＣＡＤモデルデータは、３次元ＣＡＤ等のアプリケーションや３次元プリンタ等で読み込み可能なデータであって、サーフェスモデル又はソリッドモデルにより３次元形状を保持している。サーフェスモデルは、３次元形状の表面を表した自由曲面の集合で、３次元形状を表すモデルとする。ソリッドモデルは、体積情報を有する３次元座標系上の固体として３次元形状を表すモデルとする。次に、３次元ＣＡＤモデル生成プログラム１５０の構成について説明する。

　図２に戻り、取得部２０１は、３次元ＣＡＤモデルデータの生成の対象となる、点群データを取得する。本実施形態の取得部２０１は、３次元スキャナ１７０から、点群データを取得するが、点群データの取得先を３次元スキャナ１７０に制限するものではなく、公衆ネットワークを介して接続された情報処理装置等から取得しても良い。

　指定受付部２０２は、入力デバイス１０７を介して、取得部２０１が取得した点群データで示される３次元形状から取り除く要素形状を指定する操作を受け付ける。また、指定受付部２０２は、当該３次元形状に追加する要素形状を指定する操作を受け付ける。

　例えば、図３で示される例では、指定受付部２０２は、長穴部３０１やツメ部３０２を選択し、長穴部３０１やツメ部３０２を埋める、換言すれば３次元形状に追加する要素形状を指定する操作を受け付ける。

　本実施形態では、指定受付部２０２が要素形状を指定した際に、指定受付部２０２は、当該要素形状を示す点群データと、当該要素形状が配置されていた位置を示した位置情報と、をＲＡＭ１０２に記憶する。位置情報で示される、当該要素形状が配置されていた位置は、３次元ＣＡＤモデルデータを合成する際に用いる。

　また、指定受付部２０２は、当該要素形状を示す点群データを、要素形状記憶データベース１６０に記憶する。これにより、指定受付部２０２は、これから先、取得部２０１が点群データを取得した場合に、当該点群データの３次元形状の一部と形状が近似した要素形状の点群データが、要素形状記憶データベース１６０に記憶されている場合に、当該要素形状を表示装置１０８に表示する。

　そして、指定受付部２０２は、表示装置１０８に、当該要素形状を指定するか否かのメッセージ画面を表示する。そして、指定受付部２０２は、要素形状を指定する旨の操作を受け付けた場合に、（要素形状記憶データベース１６０に記憶されていた点群データの）当該要素形状を、取得部２０１が取得した点群データの３次元形状を補完するために用いる。

　補完データ生成部２０３は、取得部２０１が取得した点群データで表される３次元形状の表面形状が、要素形状を用いて変更された補完点群データを生成する。当該要素形状は、指定受付部２０２により指定された要素形状でも良いし、要素形状記憶データベース１６０に点群データとして記憶されていた要素形状でも良い。

　なお、本実施形態の要素形状は、取得部２０１が取得した点群データで表される３次元形状の表面の穴部、凸部、又は凹部を補完する要素形状とする。例えば、当該３次元形状の表面に有する穴部や凹部を埋める要素形状や、当該表面に有する凸部を除去する要素形状が考えられる。

　また、指定受付部２０２により指定された要素形状が、まだ要素形状記憶データベース１６０に登録されていない場合、補完データ生成部２０３は、当該要素形状を表した点群データを生成する。そして、生成された点群データは、要素形状記憶データベース１６０に記憶される。

　要素形状記憶データベース１６０は、要素形状を示した点群データを記憶している。要素形状記憶データベース１６０に記憶される点群データは、指定受付部２０２により指定された要素形状の点群データの他、予め要素形状の点群データを記憶していても良い。また、要素形状記憶データベース１６０は、形状等の修正を行った要素形状の点群データ等であっても良い。

　３次元モデル生成部２０４は、補完点群データから、補完３次元ＣＡＤモデルデータを生成する。補完３次元ＣＡＤモデルデータは、要素形状で補完された３次元形状を表している３次元ＣＡＤモデルデータとする。

　さらに、３次元モデル生成部２０４は、要素形状を示した点群データから、要素形状を表した要素３次元ＣＡＤモデルデータを生成する。

　３次元モデル合成部２０５は、補完３次元ＣＡＤモデルデータと、要素３次元ＣＡＤモデルデータと、に基づいて、取得部２０１が取得した点群データで表された３次元形状のサーフェスモデル又はソリッドモデルを表した、３次元ＣＡＤモデルデータを生成する。

　例えば、要素３次元ＣＡＤモデルデータが、３次元形状の穴部を埋める要素形状を表している場合、３次元モデル合成部２０５は、補完３次元ＣＡＤモデルデータで示される３次元形状から、要素３次元ＣＡＤモデルデータで示された要素形状を取り除くことで、穴部が設けられた３次元形状の３次元ＣＡＤモデルデータを生成する。なお、要素形状を取り除く位置は、指定受付部２０２によりＲＡＭ１０２に記憶された、当該要素形状が配置されていた位置とする。

　他の例としては、要素３次元ＣＡＤモデルデータが、３次元形状から取り除かれた凸部の要素形状を表している場合、３次元モデル合成部２０５は、補完３次元ＣＡＤモデルデータで示される３次元形状に、要素３次元ＣＡＤモデルデータで示された要素形状を追加することで、凸部が設けられた３次元形状の３次元ＣＡＤモデルデータを生成する。

　図４は、本実施形態の３次元ＣＡＤモデル生成プログラム１５０が行う処理の概念を例示した図である。図４（Ａ）は、取得部２０１が取得した、穴部４０１が設けられた３次元形状４００を表した点群データである。このような点群データを３次元ＣＡＤモデルデータに変換する場合、穴部４０１の周辺で形状の変換が適切に行われない可能性がある。

　そこで、図４（Ｂ）に示されるように、補完データ生成部２０３が、当該穴部４０１を埋めた３次元形状４１０の補完点群データを生成する。また、補完データ生成部２０３が、穴部４０１の３次元形状４１１を示した点群データも生成する。

　そして、図４（Ｃ）に示されるように、３次元モデル生成部２０４が、補完点群データに対してデータ変換を行い、穴部４０１が埋められた３次元形状４２０を表した補完３次元ＣＡＤモデルデータを生成する。さらに、３次元モデル生成部２０４は、点群データに対してデータ変換を行い、穴部４０１の３次元形状４２１を表した要素３次元ＣＡＤモデルデータを生成する。

　そして、図４（Ｄ）に示されるように、３次元モデル合成部２０５が、補完３次元ＣＡＤモデルデータで示される３次元形状４３０に、要素３次元ＣＡＤモデルデータで示される穴部４３１を設けて、３次元ＣＡＤモデルデータを生成する。

　本実施形態では、３次元形状の表面が急峻に変化している箇所を要素形状として分けてから、点群データを３次元ＣＡＤモデルデータに変換することで、面の欠落や面のゆがみが生じるのを抑止できる。次に具体的な３次元形状を用いて説明する。

　図５は、本実施形態の３次元ＣＡＤモデル生成プログラム１５０による処理に基づく３次元形状の遷移を例示した図である。

　図５（Ａ）は、取得部２０１が取得した点群データで示される３次元形状を例示している。図５（Ａ）に示される３次元形状５００においては、長穴部５０２や、ツメ部５０１を有している。これら長穴部５０２や、ツメ部５０１を有した状態で３次元ＣＡＤモデルデータに変換すると、当該長穴部５０２の輪郭領域で曲面の欠落や、ツメ部５０１が設けられた箇所で曲面の変形などが生じる可能性がある。

　そこで、図５（Ｂ）に示されるように、補完データ生成部２０３が、長穴部５０２やツメ部５０１と同じ形状の要素形状を配置して、３次元形状５１０を補完する。補完データ生成部２０３は、３当該要素形状の３次元形状を示した点群データの他に、要素形状が配置される３次元形状５１０上の位置も記憶する。

　そして、図５（Ｃ）に示されるように、３次元モデル生成部２０４が、補完データ生成部２０３により補完された後の３次元形状５１０を示した補完点群データを変換し、補完３次元ＣＡＤモデルデータ５２０を生成する。なお、３次元モデル生成部２０４は、長穴部５０２やツメ部５０１と同じ形状の要素形状を示す点群データを変換し、要素３次元ＣＡＤモデルデータを生成する。当該データ変換においては、図５（Ａ）に示されるような長穴部５０２やツメ部５０１のような急峻に表面が変化する部分がないため、曲面の欠落や、曲面の変形は生じない。

　そして、図５（Ｄ）に示されるように、３次元モデル合成部２０５が、補完３次元ＣＡＤモデルデータで示される３次元形状５３０に対して、要素３次元ＣＡＤモデルデータで表される要素形状（例えば長穴部５３１やツメ部）を配置する。なお、当該配置は、図５（Ｂ）で記憶された位置に基づいて行われる。当該配置を自動的に実行できるので、オペレータの作業負担を軽減できる。

　これにより、図５（Ｅ）に示されるような、取得部２０１が取得した点群データの３次元形状５４０が示された３次元ＣＡＤモデルデータを生成できる。このように３次元ＣＡＤモデルデータのデータ変換を別々に行った後に合成することで、曲面の欠落や曲面の変形が生じていない３次元形状の３次元ＣＡＤモデルデータを生成できる。

　次に、本実施形態の３次元オブジェクト生成システムにおける全体的な処理について説明する。図６は、本実施形態の３次元オブジェクト生成システムにおける上述した処理の手順を示すフローチャートである。

　まず、３次元スキャナ１７０が、物体をスキャンして、当該物体の表面位置を３次元座標で示した点群データを生成する（Ｓ６０１）。

　そして、３次元スキャナ１７０は、生成された点群データを、情報処理装置１００に送信する（Ｓ６０２）。

　情報処理装置１００の取得部２０１は、第１の接続Ｉ／Ｆ１０５を介して、３次元スキャナ１７０から送信された点群データを取得する（Ｓ６１１）。

　次に、情報処理装置１００の３次元ＣＡＤモデル生成プログラム１５０は、取得した点群データによる３次元形状を、表示装置１０８に表示する（Ｓ６１２）。

　そして、指定受付部２０２は、表示されている３次元形状に、要素形状記憶ＤＢ１６０に記憶されている要素形状が含まれているか否かを判定する（Ｓ６１３）。含まれていないと判定した場合（Ｓ６１３：Ｎｏ）、Ｓ６１５の処理に進む。

　一方、指定受付部２０２は、表示されている３次元形状に、要素形状記憶ＤＢ１６０に記憶されている要素形状が含まれていると判定した場合（Ｓ６１３：Ｙｅｓ）、当該要素形状を表示する（Ｓ６１４）。これにより、オペレータは、表示されている要素形状を、３次元形状を補完する要素形状として指定できる。

　次に、指定受付部２０２は、表示されている３次元形状のうち、補完する要素形状の指定を受け付ける（Ｓ６１５）。なお、要素形状を指定する操作は、例えば、３次元ＣＡＤ等で行われている要素形状を指定する操作と同様の操作であっても良い。

　補完データ生成部２０３は、Ｓ６１４及びＳ６１５のうちいずれか一つ以上で指定された要素形状で補完された３次元形状を示す補完点群データを生成する（Ｓ６１６）。また、補完データ生成部２０３は、必要に応じて、指定された要素形状を示す要素点群データを生成する。

　補完データ生成部２０３は、生成された要素点群データと、当該要素点群データで示された要素形状の、元の３次元形状上における位置情報と、をＲＡＭ１０２上に記憶する（Ｓ６１７）。また、補完データ生成部２０３は、必要に応じて、生成した要素点群データを、要素形状記憶ＤＢ１６０に記憶する。

　３次元モデル生成部２０４は、要素形状を示した要素点群データに対してデータ変換を行い、要素形状を示した要素３次元ＣＡＤモデルデータを生成する（Ｓ６１８）。

　３次元モデル生成部２０４は、要素形状で補完された３次元形状を示した補完点群データに対してデータ変換を行い、要素形状で補完された３次元形状を示した補完３次元ＣＡＤモデルデータを生成する（Ｓ６１９）。

　３次元モデル合成部２０５は、３次元ＣＡＤモデルデータを合成する（Ｓ６２０）。本実施形態の３次元モデル合成部２０５は、補完３次元ＣＡＤモデルデータで示される３次元形状に対して、要素３次元ＣＡＤモデルデータで示される要素形状を、Ｓ６１７で記憶された位置情報で示される位置に配置した、３次元形状を示す３次元ＣＡＤモデルデータを生成する。

　そして、３次元ＣＡＤモデル生成プログラム１５０は、Ｓ６２０で合成された３次元ＣＡＤモデルデータを、３次元プリンタ１８０に送信する（Ｓ６２１）。

　３次元プリンタ１８０は、情報処理装置１００から、３次元ＣＡＤモデルデータを受信する（Ｓ６３１）。

　３次元プリンタ１８０は、受信した３次元ＣＡＤモデルデータに基づいて、３次元オブジェクトを出力する（Ｓ６３２）。

　本実施形態の３次元オブジェクト生成システムでは、上述した処理手順により、３次元ＣＡＤモデルに対して曲面の変形や欠落等を修正する負担を軽減した上で、精度の高い３次元オブジェクトを出力できる。

　本実施形態の３次元オブジェクト生成システムでは、要素形状記憶データベース１６０が、要素形状を示した点群データを記憶する例について説明した。しかしながら、本実施形態は、記憶する要素形状を、点群データに制限するものではない。変形例としては、要素形状記憶ＤＢ１６０が、要素形状を示した点群データと、要素形状を示した３次元ＣＡＤモデルデータ（要素３次元ＣＡＤモデルデータ）と、を対応付けて記憶しても良い。このような変形例では、第１の実施形態と同様の手順で、要素形状で補完された３次元形状を示した補完３次元ＣＡＤモデルデータの生成まで行う。その後、変形例の３次元モデル合成部２０５が、補完３次元ＣＡＤモデルデータと、予め記憶されていた要素３次元ＣＡＤモデルデータと、を合成する。これにより、第１の実施形態と同様の効果を得られる。

（第２の実施形態）
　第１の実施形態では、情報処理装置１００において、３次元スキャナ１７０が生成する点群データを、３次元プリンタ１８０で読み込み可能な３次元ＣＡＤモデルデータに変換する例について説明した。しかしながら、データの変換は、情報処理装置で行う場合に制限するものではない。そこで、第２の実施形態では、３次元スキャナでデータ変換を行う例について説明する。

　図７は、第２の実施形態の３次元スキャナ、及び３次元プリンタの構成例を示した図である。図７に示されるように、３次元スキャナ７００と、３次元プリンタ１８０と、が接続されているものとする。

　３次元スキャナ７００は、３次元スキャナ部７０１と、制御部７０２と、記憶部７０３と、接続Ｉ／Ｆ７０４と、入力部７０５と、表示装置７０６と、を備えている。なお、第１の実施形態と同様の構成は、第１の実施形態と同様の符号を割り当て、説明を省略する。

　３次元スキャナ部７０１は、光学式センサ７１１と、センサ移動制御部７１２と、を備え、物体の３次元形状を読み取って、点群データを生成する。例えば、センサ移動制御部７１２が、光学式センサ７１１の移動制御を行うと共に、光学式センサ７１１が物体の３次元形状の表面の位置を検出することで、点群データを生成する。

　記憶部７０３は、３次元ＣＡＤモデル生成プログラム１５０と、要素形状記憶データベース１６０と、を記憶する。

　制御部７０２は、図示しないＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭとを備えており、記憶部７０３に記憶された３次元ＣＡＤモデル生成プログラム１５０を実行することで、第１の実施形態の図２と同様の構成を実現する。

　そして、３次元ＣＡＤモデル生成プログラム１５０は、３次元スキャナ部７０１により生成された点群データから、３次元ＣＡＤモデルデータを生成する。なお、３次元ＣＡＤモデル生成プログラム１５０が３次元ＣＡＤモデルデータを生成する手順は、第１の実施形態と同様の処理を行うものとして説明を省略する。その際に、第１の実施形態と同様に、表示装置７０６に３次元形状を表示すると共に、入力部７０５が、要素形状の指定する操作を受け付ける。

　そして、３次元スキャナ７００は、生成した３次元ＣＡＤモデルデータを、３次元プリンタに送信する。

　本実施形態の３次元スキャナ７００は、上述した構成を備えることで、第１の実施形態の情報処理装置１００と同様の処理を実現し、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
　第２の実施形態では、３次元スキャナ７００側で、点群データを、３次元ＣＡＤモデルにデータ変換する例について説明した。第３の実施形態では、３次元プリンタ側で実行する例について説明する。

　本実施形態においては、３次元スキャナと、３次元プリンタと、が接続されている。そして、３次元スキャナが、点群データを生成し、生成した点群データを３次元プリンタに送信する。

　３次元プリンタは、第２の実施形態の３次元スキャナ７００と同様に制御部７０２と、記憶部７０３と、入力部７０５と、表示装置７０６と、を備えている。その他に、３次元プリンタは、３次元出力部を、備えている。なお、第２の実施形態と同様の構成は同一の符号を付与し、説明を省略する。

　これにより、３次元プリンタの制御部７０２は、実行された３次元ＣＡＤモデル生成プログラム１５０に従って、３次元スキャナから受信した点群データから、３次元ＣＡＤデータを生成する。

　そして、３次元出力部は、３次元ＣＡＤモデル生成プログラム１５０により生成された３次元ＣＡＤデータに基づいて、３次元ＣＡＤモデルデータの３次元形状を構成する物体オブジェクトを形成する。

　本実施形態の３次元プリンタは、上述した構成を備えることで、第１の実施形態の情報処理装置１００と同様の処理を実現し、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

　なお、上述した実施形態では、点群データの３次元形状を補完する要素形状の指定を、オペレータが行う例について説明したが、オペレータが手動で行うことに制限するものではなく、３次元ＣＡＤモデル生成プログラム１５０が、３次元形状のうち、曲面の変形や曲面の欠落が生じそうな箇所を閾値等に基づいて特定し、当該特定した箇所の要素形状を指定するよう制御を行っても良い。

　上述した実施形態においては、点群データから、３次元ＣＡＤモデルデータを生成する際に、要素形状を別の点群データにした上で、これら点群データからそれぞれ別の３次元ＣＡＤモデルデータに変換してから、これら３次元ＣＡＤモデルデータを合成する。これにより、データ変換の際に生じていた曲面の変形や、曲面の欠落などを抑止できる。従って、曲面を修正する際の負担を軽減できるほか、精度のよい３次元ＣＡＤモデルデータを生成できる。

　本実施形態の情報処理装置１００で実行される３次元ＣＡＤモデル生成プログラム１５０は、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供してもよい。

　また、本実施形態の情報処理装置１００で実行される３次元ＣＡＤモデル生成プログラム１５０を、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態の情報処理装置１００で実行される３次元ＣＡＤモデル生成プログラム１５０をインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。

　また、本実施形態の３次元ＣＡＤモデル生成プログラム１５０を、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。

　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Claims

　第１の３次元形状の表面位置の３次元座標を含む第１の点群データを取得する取得ステップと、
　前記第１の点群データで表される前記第１の３次元形状の表面形状を、３次元形状である要素形状を用いて変更した、第２の３次元形状の表面位置の３次元座標を含む第２の点群データを生成する第１の生成ステップと、
　前記第２の点群データから、３次元形状の表面を曲面で表したサーフェスモデル又は３次元形状の体積を有する固体情報として表したソリッドモデルで前記第２の３次元形状を示す第２の形状データを生成する第２の生成ステップと、
　サーフェスモデル又はソリッドモデルで前記要素形状を示した要素形状データと、前記第２の形状データと、を合成して、前記第１の３次元形状のサーフェスモデル又はソリッドモデルを表した第１の形状データを生成する合成ステップと、
　をコンピュータに実行させるためのプログラム。
　前記第２の生成ステップは、さらに、前記要素形状を示す点群データから、サーフェスモデル、又はソリッドモデルで前記要素形状データを生成する、
　請求項１に記載のプログラム。
　前記第１の生成ステップは、当該第１の３次元形状の表面に有する穴部、凸部、又は凹部を補完する前記要素形状を用いて、穴部、凸部、又は凹部が補完された前記第２の３次元形状の表面位置を示した前記第２の点群データを生成する、
　請求項１又は２に記載のプログラム。
　前記コンピュータは、前記要素形状を示す点群データを記憶する記憶部を備え、
　前記第１の生成ステップは、前記第１の点群データで表される前記第１の３次元形状の表面形状が、前記記憶部に記憶された前記点群データで示された前記要素形状を用いて変更された、前記第２の点群データを生成する、
　請求項１乃至３のいずれか一つに記載のプログラム。
　前記要素形状を指定する操作を受け付ける受付ステップを、さらに実行し、
　前記第１の生成ステップは、前記第１の３次元形状の表面形状が、前記受付ステップで指定された前記要素形状を用いて変更された、前記第２の３次元形状の位置の座標を含む第２の点群データを生成する、
　請求項１乃至４のいずれか一つに記載のプログラム。
　第１の３次元形状の表面位置の３次元座標を含む第１の点群データを取得する取得部と、
　前記第１の点群データで表される前記第１の３次元形状の表面形状を、３次元形状である要素形状を用いて変更した、第２の３次元形状の表面位置の３次元座標を含む第２の点群データを生成する第１の生成部と、
　前記第２の点群データから、３次元形状の表面を曲面で表したサーフェスモデル又は３次元形状の体積を有する固体情報として表したソリッドモデルで前記第２の３次元形状を示す第２の形状データを生成する第２の生成部と、
　サーフェスモデル又はソリッドモデルで前記要素形状を示した要素形状データと、前記第２の形状データと、を合成して、前記第１の３次元形状のサーフェスモデル又はソリッドモデルを表した第１の形状データを生成する合成部と、
　を備える情報処理装置。
　物体の前記第１の３次元形状を読み取って、前記第１の点群データを生成する３次元読取部を、さらに備え、
　前記取得部は、前記３次元読取部により生成された前記第１の点群データを取得する、
　請求項６に記載の情報処理装置。
　前記合成ステップにより生成された前記第１の形状データに基づいて、前記第１の３次元形状を表した物体を形成する３次元出力部を、
　さらに備える請求項６に記載の情報処理装置。
　情報処理装置で実行されるデータ処理方法であって、
　第１の３次元形状の表面位置の３次元座標を含む第１の点群データを取得し、
　前記第１の点群データで表される前記第１の３次元形状の表面形状を、３次元形状である要素形状を用いて変更した、第２の３次元形状の表面位置の３次元座標を含む第２の点群データを生成し、
　前記第２の点群データから、３次元形状の表面を曲面で表したサーフェスモデル又は３次元形状の体積を有する固体情報として表したソリッドモデルで前記第２の３次元形状を示す第２の形状データを生成し、
　サーフェスモデル又はソリッドモデルで前記要素形状を示した要素形状データと、前記第２の形状データと、を合成して、前記第１の３次元形状のサーフェスモデル又はソリッドモデルを表した第１の形状データを生成する、
　データ処理方法。