【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は建築物や工業製品などのデザインやプレゼンテーション用の３次元画像を生成するための３次元画像生成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータ能力の向上により、
コンピュータグラフィックスの応用分野が広がっている。 特に建築物や工業製品などのデザインやプレゼンテーション用の３次元画像を生成したいというニーズが増加している。

【０００３】以下図面を参照しながら、上述した従来の３次元画像生成装置の一例について説明する。 図５に従来の３次元画像生成装置のブロック図を示す。 従来の３
次元画像生成装置は、物体の３次元形状データや、各物体の反射率・屈折率・透過率の表面属性、質感・素材感を表現するテクスチャデータ、照明器具等の光源とその配光特性・減衰特性などのデータファイルを管理するファイル管理部51と、ファイル管理部51からの情報に基づいて、スキャンライン法・レイトレーシング法・ラジオシティ法の画像生成アルゴリズムで３次元画像を生成する画像生成部52と、イメージスキャナ等から入力した２
次元画像から、画像生成部52がマッピングに用いるテクスチャデータを作成する画像処理部53と、ユーザの要求を対話的に行ない、画像生成部52、画像処理部53の制御や、ファイル管理部51のデータ更新を行なうユーザインタフェース部54から構成されている。

【０００４】以上のように構成された３次元画像生成装置の動作を図２、図６を用いて説明する。 図２は生成したい３次元画像のシーンの構成図である。 シーンは机2
1、椅子22、ランプ23、壁24、床25から構成されている。 図６は、図２で示したシーンを生成するのに必要なデータを、ファイル管理部51が管理するためのディレクトリとファイルの構成の１例を示す。

【０００５】図６において、61はディレクトリ、62はファイルである。 シーンディレクトリ611以下にシーンを生成するのに必要な全データを置く。 シーンディレクトリ611の下に形状612・テクスチャ613などのディレクトリを作成し、データを置く位置を、データの種類によって分類する。 形状ディレクトリ612以下には物体の３次元形状データのファイルを、テクスチャディレクトリ61
3以下には物体の木目・布などの質感・素材感を表現するテクスチャデータのファイルを、光学属性ディレクトリ614以下には物体の反射率・透過率・屈折率のデータファイルを、変換ディレクトリ615以下には物体の変換方法の拡大縮小率・回転角・平行移動距離のデータファイルを、照度ディレクトリ616以下には物体の照度データファイルを、光源ディレクトリ617以下には光源の配光特性・減衰特性データのファイルを、視点ディレクトリ618以下には視点の位置・方向・ズーム角データのファイルを置く。

【０００６】表１は、図２で示したシーンを記述した構成ファイル621の一例を示す。

【０００７】

【表１】

【０００８】構成ファイル621は、シーンの構成要素を階層的に記述し最下層の構成要素には、形状ファイル名・テクスチャファイル名・光学属性ファイル名・変換ファイル名・照度ファイル名を記述する。 表１は、シーンが机、椅子、ランプ、壁、床から構成されることを示す。

【０００９】最下層の構成要素'机'のデータが形状ファイル622・テクスチャファイル623・光学属性ファイル62
4・変換ファイル625・照度ファイル626に記述されていることを示す。

【００１０】最下層の構成要素'いす'のデータが同様に形状ファイル・テクスチャファイル・光学属性ファイル・変換ファイル・照度ファイルに記述されていることを示す。 'ランプ'のデータが同様に形状ファイル・テクスチャファイル・光学属性ファイル・変換ファイル・照度ファイルに記述されていることを示す。 'ランプ'の光源の配光特性・減衰特性データが光源ファイル627に記述されていることを示す。

【００１１】まず、ユーザはユーザインタフェース部54
からファイル名を指定して、構成要素ごとの物体の形状ファイル622、光学属性ファイル624、変換ファイル625
や、光源ファイル627、視点ファイル628を作成する。 そして構成ファイル621に、シーンの構成要素ごとの形状ファイル名、テクスチャファイル名などを階層的に記述する。

【００１２】図６で示すようなファイルを、ファイル管理部51に蓄積する。 テクスチャ623はイメージスキャナ等から入力した２次元画像の加工を画像処理部53がおこない、ファイル管理部51に蓄積する。 次に、ユーザインタフェース部54は、ユーザが入力したコマンドを解析し、生成したいシーンをファイル管理部51に伝える。 ファイル管理部51は、図６で示されるディレクトリをたどって、まず、構成ファイル621を参照して、机21の生成に必要な形状データ622・テクスチャデータ623・光学属性データ624・変換データ625を読みだし画像生成部52へ送る。 椅子22、ランプ23、壁24、床25についても同様によみだし、画像生成部52へ送る。 また、光源データ627
・視点データ628をよみだし、画像生成部52へ送る。

【００１３】画像生成部52は送られたデータをもとに、
画像生成アルゴリズムにより各物体の照度データを計算し、図２のような３次元画像を生成する。 計算された照度データは、画像生成部52からファイル管理部51に送られ、照度データ626として蓄積され、再生成時に画像生成部52が使用する。 また、ユーザインタフェース部54
は、ユーザが入力したコマンドを解析し、画像生成部52
に送られた変換データを変更して物体の配置をかえて、
画像生成部52に照度データを計算し直して新たな３次元画像を生成させたり、その新たな３次元画像を蓄積するために、ファイル管理部51に、図６に示すようなシーンディレクトリ611を新たに作成させ、シーンディレクトリ以下に新たなシーンの全データをファイル管理部51に登録する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のような従来の構成では、生成したいシーンの構成要素が多くなれば、図６で示すファイルの数が膨大になり、ファイル名でしか区別できないので管理しきれない。 また、
あるシーンの視点位置を変更したり、物体のテクスチャをはりかえたり、照明条件をかえたシミュレーション結果のシーンを蓄積したいときには、シミュレーション結果毎のシーンディレクトリを作り、その下にデータファイルを蓄積しなければならないので、データ量が膨大になり、豊富なシミュレーションを行なえないという問題点を有していた。

【００１５】本発明は、上記課題を解決するもので、画像生成に必要なデータをデータベース管理部で管理し、
蓄積した膨大なデータを容易に検索可能で、またシミュレーション結果毎にシーンの全データを蓄える必要がない、３次元画像生成装置を提供することを目的とするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために本発明の３次元画像生成装置は、物体の３次元形状データや、各物体の反射率・屈折率・透過率の光学属性、
質感・素材感を表現するテクスチャデータ、照明器具等の光源特性などのデータを管理するデータベース管理部と、前記データベース管理部から送られたデータに基づいて、スキャンライン法・レイトレーシング法・ラジオシティ法の画像生成アルゴリズムで３次元画像を生成する画像生成部と、イメージスキャナ等から入力した２次元画像から、前記画像生成部がマッピングに用いるテクスチャデータを作成する画像処理部と、ユーザの要求を対話的に行ない、前記画像生成部、前記画像処理部の制御や、前記データベース管理部のデータ更新を行なうユーザインタフェース部という構成を備えたものである。

【００１７】

【作用】本発明は上記した構成によって、構成要素が多いシーンのデータを容易に管理することができ、またシミュレーション結果の多くのシーンを蓄積可能である。

【００１８】

【実施例】以下本発明の一実施例の３次元画像生成装置について、図面を参照しながら説明する。 図１は本発明の一実施例における３次元画像生成装置の構成を示すものである。

【００１９】本実施例の３次元画像生成装置は、物体の３次元形状データや、各物体の反射率・屈折率・透過率の光学属性、質感・素材感を表現するテクスチャデータ、照明器具等の光源とその配光特性・減衰特性などのデータを管理するデータベース管理部11と、データベース管理部11から送られたデータに基づいて、スキャンライン法・レイトレーシング法・ラジオシティ法の画像生成アルゴリズムで３次元画像を生成する画像生成部12
と、イメージスキャナ等から入力した２次元画像から、
画像生成部12がマッピングに用いるテクスチャデータを作成する画像処理部13と、ユーザの要求を対話的に行ない、画像生成部12、画像処理部13の制御や、データベース管理部11のデータ更新を行なうユーザインタフェース部14から構成されている。

【００２０】以上のように構成された３次元画像生成装置の動作について、以下図２〜図４を用いて説明する。

【００２１】図３は、図２で示されたシーンを生成するのに必要なデータを、データベース管理部11が管理するための表形式データベースの一例を示す。 シーンの構成要素を階層的に記述するシーン構成表31には、シーン番号311、シーンを構成する商品や光源の品番312、照度データ313と、物体の変換方法をしめす拡大縮小率314、回転角315、平行移動距離316を、商品カタログ表32には、
品番321、名前322、３次元形状データ323、マッピングするテクスチャの品番324、光学特性の反射率325・屈折率326・透過率327を格納する。

【００２２】また、光源カタログ表33には光源の番号33
1・光源特性データ332〜336を、テクスチャカタログ表3
4には、品番341、材質342、RGBデータのはいった画素データ343を、シーンカタログ表35にはシーン番号351、シーン名352、視点の位置353〜355、方向356〜358、ズーム角のデータ359を置く。

【００２３】まず、ユーザはユーザインタフェース部14
から商品、光源、テクスチャに関する形状、光学属性等のデータを表32〜35に入力し、データベース管理部11に蓄積する。 テクスチャはイメージスキャナ等から入力した２次元画像の加工を画像処理部13がおこない、画素データ343として、データベース管理部11に蓄積する。

【００２４】照度データ313、形状データ323、画素データ343に関しては、表内に表示しきれないので、データのシンボル名を表示している。 次に、シーン構成要素と位置をきめて、シーン構成表31のシーン番号311、品番3
12と、物体の変換方法314〜316を入力し、データベース管理部11に蓄積する。

【００２５】図４はデータベース管理部がデータを検索したい時の、データ操作の１例を示す。 41は検索したい項目を、42は検索対象表を、43は検索条件を示し、図４
はシーン構成表から、シーン番号１のシーンに含まれる物体の、品番、変換に関するデータを読み出そうとしている。 ユーザが生成したいシーン番号を入力すると、ユーザインタフェース部14は生成したいシーン番号をデータベース管理部11に伝える。

【００２６】データベース管理部11は、図４に示すデータベース操作によりシーン構成表31から、シーン生成に必要な品番312、変換データ314〜316を読みだす。 次に、シーンで参照されている品番を商品カタログ32から探し、図４と同様にして、形状データ323、光学特性325
〜327を読み出す。 シーンで参照されている光源を光源カタログ33から探し、図４と同様に、その光源特性332
〜336を読み出す。 商品に使用されているテクスチャをテクスチャカタログ34から探し、図４と同様に、その画素データ343を取り出す。 シーンカタログ35からは、図４と同様にして、視点データ353〜359を探しだす。

【００２７】このようにして読み出した全データを画像生成部12へ送る。 画像生成部12は送られたデータをもとに、画像生成アルゴリズムにより各物体の照度データを計算し、図２のような３次元画像を生成する。 計算された照度データは、画像生成部12からファイル管理部11に送られ、照度データ313として蓄積され、再生成時に画像生成部12が使用する。

【００２８】以上のように本実施例によれば、データベース管理部11に蓄えられた、照度データや形状データを読みだしたい時には、図４で示したように、その項目名を指定するだけで呼び出せるので、各商品の照度ファイル名や、形状ファイル名をいちいち覚えておく必要はない。

【００２９】また、視点位置を変えたり、物体を移動させたりしたシミュレーション結果を新たなシーンとして蓄積したい時に、その図のシーン構成データ31とシーンカタログデータ32に新たに追加するのみで、シーン生成に必要な全データ31〜35を新たに蓄える必要はない。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、生成したいシーンの構成要素が多くなっても、形状データや光学特性データなどを容易に検索ができるので、画像生成のためのデータの作成時や、画像生成時の操作性、作業効率を向上することができる。 また、シーンの視点位置を変更したり、物体のテクスチャをはりかえたり、照明条件をかえたシミュレーション結果のシーンをファイルの大きさに制限されずに、豊富なシミュレーションを行なえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の３次元画像生成装置のブロック図

【図２】同３次元画像生成装置において、生成したい３
次元画像のシーンの構成図

【図３】同データベース管理部が管理するデータの構造を示す図

【図４】同データベース管理部が検索時におこなうデータ操作を示す図

【図５】従来の３次元画像生成装置のブロック図

【図６】従来の３次元画像生成装置のファイル管理部が管理するデータの構造を示す図

【符号の説明】

１１ データベース管理部 １２ 画像生成部 １３ 画像処理部 １４ ユーザインタフェース部 ２１ 机 ２２ 椅子 ２３ ランプ ２４ 壁 ２５ 床 ３１ シーン構成表 ３２ 商品カタログ表 ３３ 光源カタログ表 ３４ テクスチャカタログ表 ３５ シーンカタログ表 ３１１ シーン番号項目 ３１２ 品番項目 ３１３ 照度データ項目 ３１４ 拡大縮小率項目 ３１５ 回転角項目 ３１６ 平行移動距離項目 ３２１ 商品品番項目 ３２２ 名前項目 ３２３ 形状データ項目 ３２４ テクスチャ品番項目 ３２５ 反射率項目 ３２６ 屈折率項目 ３２７ 透過率項目 ３３１ 光源番号項目 ３３２ 光源特性データ項目 ３３３ 光源特性データ項目 ３３４ 光源特性データ項目 ３３５ 光源特性データ項目 ３３６ 光源特性データ項目 ３４１ 品番項目 ３４２ 材質項目 ３４３ 画素データ項目 ３５１ シーン番号項目 ３５２ シーン名項目 ３５３ 視点位置項目 ３５４ 視点位置項目 ３５５ 視点位置項目 ３５６ 方向項目 ３５７ 方向項目 ３５８ 方向項目 ３５９ ズーム角項目 ４１ 検索項目 ４２ 検索対象表 ４３ 検索条件