立体形状生成システム及び方法
【課題】デザイナ自身がデザインの製作過程に具体的に関わりながら、三次元の立体モデルを生成し、編集することができるシステムを提供すること。
【解決手段】立体形状生成システム１００は、立体形状を表示するモニタ５と、二次元平面の位置を示す位置データを手描き動作に応じて入力するデジタイザ１とを備える。そして、立体形状生成システム１００は、デジタイザ１が入力した位置データに基づいてポリラインを作成し、作成した第１のポリラインによって形成される基準外形を横断面とする立体形状を生成し、生成した立体形状をモニタ５に表示させ、表示された立体形状に対して行った手描き動作に基づいて作成したポリラインから立体形状に沿った第２のポリラインを作成し、作成した第２のポリラインに基づいて立体形状を編集すると共に、編集された立体形状をモニタ５に表示する。
【解決手段】立体形状生成システム１００は、立体形状を表示するモニタ５と、二次元平面の位置を示す位置データを手描き動作に応じて入力するデジタイザ１とを備える。そして、立体形状生成システム１００は、デジタイザ１が入力した位置データに基づいてポリラインを作成し、作成した第１のポリラインによって形成される基準外形を横断面とする立体形状を生成し、生成した立体形状をモニタ５に表示させ、表示された立体形状に対して行った手描き動作に基づいて作成したポリラインから立体形状に沿った第２のポリラインを作成し、作成した第２のポリラインに基づいて立体形状を編集すると共に、編集された立体形状をモニタ５に表示する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等の工業製品の外観をデザインするときに、デザイナのデザインを支援する立体形状生成システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、工業製品の開発において、デザイナは、紙に鉛筆やその他の筆記用具を用いて絵（デッサン）を描いて、工業製品の外観を表していた。また、工業製品の開発において、デザイナが描いた絵を元に具体的にイメージするためにコンピュータＣＡＤを用いて３次元立体図を作成したり、クレーと呼ばれる粘土や樹脂を使用して原寸から数分の一のサイズのものまでの立体模型を作成したりして、三次元化されたモデルを評価して製品化への開発判断が行われていた。
【０００３】
このような工業製品の開発におけるモデルの三次元化において、コンピュータを利用して開発や、設計等を行う形状設計システムとして、特許文献１から特許文献４が知られている。
【０００４】
特許文献１は、車両の企画立案及びその評価を効率的かつ効果的に行い、車両の企画を支援するための企画支援システムについての技術を開示している。この企画支援システムは、車両の外形を３次元データで表した外形ベースモデルと、車両内の乗員の姿勢を３次元データで表した乗員ベースモデルとを記憶するデータベースサーバを備えている。そして、このシステムでは、企画車両の諸元値データを入力して設計テーブルを生成し、企画車両に含まれる部品の３次元部品モデルを生成し、外形ベースモデル及び乗員ベースモデルを諸元値データに応じてそれぞれ変形して外形モデル及び乗員モデルを生成し、外形モデル、乗員モデル及び部品モデルを結合して企画車両モデルを生成する。
【０００５】
特許文献２は、意匠面のデザインが先行して行われ、構造設計を後に行う製品の設計に対して、設計時間の短縮を可能とする設計支援システムを開示している。この設計支援システムは、ボディ外観面デザイン工程において、デザインされたボディ外観面全体を入力し、構造設計工程において、構造設計を行う際に必要な、例えばガソリン給油ガンの形状情報等を記憶する構造設計基準情報を備え、ボディ外観面全体形状及び構造設計基準情報に基づきボディ外観面全体形状における、例えばガソリン給油蓋の配設可能条件を決定する。
【０００６】
特許文献３及び特許文献４は、デザイナの意図やイメージが反映された３次元物体の３次元形状データを生成することができる３次元形状データ作成方法を開示する。この３次元形状データ作成方法は、３次元物体が描かれた複数のスケッチから当該３次元物体の３次元形状データを作成する方法であって、複数のスケッチに基づいて、一旦歪みのある３次元歪空間を定義し、３次元歪空間内にスケッチの線図を定義し、その後３次元歪空間内の線図を３次元直交空間内に変換するものである。具体的には、アングル法又は３点法によりスケッチの三次元での配置位置と視点方向を決定し、更にスケッチに描かれた車両のドア断面とセンター断面との三次元での断面線を求め、得られたドア断面線とセンター断面線とに基づいて、三次元での車両の空間曲線を求め、立体歪みを修正し、曲面を創成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３０２６７２号公報
【特許文献２】特開２００５−２５８６７３号公報
【特許文献３】特開２００４−２０６２６２号公報
【特許文献４】特開２００７−１７９４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１は、諸元値データを入力し、入力した諸元値データに応じて車両モデル及び乗員モデルをそれぞれ変形してモデルを生成する。特許文献２は、構造設計を行う際に必要な構造設計基準情報に基づき、デザインされたボディ外観面全体における配設可能条件を決定する。よって、いずれも、デザイナが入力した指示に応じて変形し、デザイナの自由な発想を反映させるような変形をすることはできない。
【０００９】
また、特許文献３及び特許文献４は、複数のスケッチに基づいて定義された３次元歪空間での配置位置と視点方向によって、スケッチに描かれた車両のドア等の三次元での車両の空間曲線を求め、立体歪みを修正し、曲面を創成するだけであって、デザイナが３次元歪空間での車両の空間曲線を求め、立体歪みを修正し、具体的にデザインをイメージしながら曲面を創成することはできない。
【００１０】
そこで、デザイナがデッサンしたり、クレーを修正して、具体的にイメージしながらデザインを創作するように、デザイナ自身がデザインの製作過程に具体的に関わりながら、三次元の立体モデルを生成することができるシステムが求められている。
【００１１】
本発明は、デザイナ自身がデザインの製作過程に具体的に関わりながら、三次元の立体モデルを生成し、編集することができるシステムを提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、具体的には次のようなものを提供する。
【００１３】
（１）ユーザの手描き動作に応じて、コンピュータによって、三次元の立体形状をデザインする立体形状生成システムであって、前記立体形状を表示する表示手段と、二次元平面の位置を示す位置データを前記手描き動作に応じて入力する入力手段と、前記入力手段が入力した前記位置データに基づいてポリラインを作成するポリライン作成手段と、前記ポリライン作成手段が作成した第１のポリラインによって形成される基準外形を横断面とする前記立体形状を生成する立体形状生成手段と、前記立体形状生成手段が生成した前記立体形状を前記表示手段に表示させ、表示された前記立体形状に対して行った前記手描き動作に基づいて前記ポリライン作成手段が作成した前記ポリラインから前記立体形状に沿った第２のポリラインを作成する立体形状ライン作成手段と、前記第２のポリラインに基づいて前記立体形状を編集すると共に、編集された前記立体形状を前記表示手段に表示する立体形状編集手段と、を備えることを特徴とする立体形状生成システム。
【００１４】
（１）の構成によれば、本発明に係る立体形状生成システムは、ユーザの手描き動作に応じて、コンピュータによって、三次元の立体形状をデザインする立体形状生成システムであって、立体形状を表示する表示手段と、二次元平面の位置を示す位置データを手描き動作に応じて入力する入力手段とを備える。そして、本発明に係る立体形状生成システムは、入力手段が入力した位置データに基づいてポリラインを作成し、作成した第１のポリラインによって形成される基準外形を横断面とする立体形状を生成し、生成した立体形状を表示手段に表示させ、表示された立体形状に対して行った手描き動作に基づいて作成したポリラインから立体形状に沿った第２のポリラインを作成し、第２のポリラインに基づいて立体形状を編集すると共に、編集された立体形状を表示手段に表示する。
【００１５】
すなわち、本発明に係る立体形状生成システムは、ユーザが手描き入力した基準外形から立体形状を生成し、表示し、表示した立体形状に対してユーザが行った手描き動作に基づいて、立体形状を編集する。したがって、本発明に係る立体形状生成システムは、デザインの生成及び編集に、ユーザであるデザイナ自身が手描き動作によって具体的に関わりながら、デッサンしたり、クレーを修正したりするかのように、三次元の立体モデルを生成し、編集することができる。
【００１６】
（２） （１）記載の立体形状生成システムであって、前記立体形状編集手段は、前記立体形状を構成する面を前記第２のポリラインの位置に応じて修正する立体形状面修正手段と、前記立体形状面修正手段が修正した面に基づいて、前記横断面に対して反対側の面を同一の形状にするミラーリング手段と、を更に備えることを特徴とする立体形状生成システム。
【００１７】
（２）の構成によれば、（１）に記載の立体形状生成システムは、立体形状を構成する面を第２のポリラインの位置に応じて修正し、修正した面に基づいて、横断面に対して反対側の面を同一の形状にする。したがって、本発明に係る立体形状生成システムは、デザインの生成及び編集に、ユーザであるデザイナ自身がデッサンしたり、クレーを修正したりするかのように、三次元の立体モデルを生成し、編集することができる。
【００１８】
（３） （１）又は（２）に記載の立体形状生成システムであって、前記立体形状生成手段は、前記第１のポリラインの内部領域にメッシュを作成するメッシュ作成手段を更に備え、前記立体形状編集手段は、前記メッシュを再構成するリメッシュ手段を更に備える、ことを特徴とする立体形状生成システム。
【００１９】
（３）の構成によれば、（１）又は（２）に記載の立体形状生成システムは、第１のポリラインの内部領域にメッシュを作成し、メッシュと、第１のポリラインとに基づいて基本外形となる立体形状を生成し、生成した立体形状のメッシュを再構成する。したがって、本発明に係る立体形状生成システムは、立体形状をメッシュで構成及び再構成をすることにより、デザインの生成及び編集に、ユーザであるデザイナ自身がデッサンしたり、クレーを修正したりするかのように、三次元の立体モデルを生成し、編集することができる。
【００２０】
（４） （１）乃至（３）のいずれかに記載の立体形状生成システムであって、前記立体形状に関するデータを記憶する立体形状記憶手段を更に備え、前記立体形状編集手段は、前記編集した前記立体形状を前記立体形状記憶手段に記憶することを特徴とする立体形状生成システム。
【００２１】
（４）の構成によれば、（１）乃至（３）のいずれかに記載の立体形状生成システムは、編集した立体形状を立体形状記憶手段に記憶する。したがって、本発明に係る立体形状生成システムは、編集した立体形状を記憶しているので、以前の立体形状に戻って再編集したり、以前の立体形状と比較したりすることによって、三次元の立体モデルを生成し、編集することができる。
【００２２】
（５） ユーザの手描き動作に応じて二次元平面の位置を示す位置データを入力する入力手段と、立体形状を表示する表示手段とを有するコンピュータによって、三次元の立体形状をデザインする方法であって、前記入力手段が入力した前記位置データに基づいてポリラインを作成するステップと、前記作成した第１のポリラインによって形成される基準外形を横断面とする前記立体形状を生成するステップと、前記生成した前記立体形状を前記表示手段に表示させ、表示された前記立体形状に対して行った前記手描き動作に基づいて作成した前記ポリラインから前記立体形状に沿った第２のポリラインを作成するステップと、前記第２のポリラインに基づいて前記立体形状を編集すると共に、当該編集された前記立体形状を前記表示手段に表示するステップと、を備えることを特徴とする方法。
【００２３】
（５）の構成によれば、本発明に係るデザインする方法は、入力した位置データに基づいてポリラインを作成し、作成した第１のポリラインによって形成される基準外形を横断面とする立体形状を生成し、生成した立体形状を表示手段に表示させ、表示された立体形状に対して行った手描き動作に基づいて作成したポリラインから立体形状に沿った第２のポリラインを作成し、第２のポリラインに基づいて立体形状を編集すると共に、当該編集された立体形状を表示手段に表示する。したがって、本発明に係るデザインする方法は、デザインの生成及び編集に、ユーザであるデザイナ自身が立体形状に対する手描き動作によって具体的に関わりながら、デッサンしたり、クレーを修正したりするかのように、三次元の立体モデルを生成し、編集することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、デザイナ自身がデザインの製作過程に具体的に関わりながら、デザイナ自身がデッサンしたり、クレーを修正したりするかのように、三次元の立体モデルを生成し、編集することができる。
【００２５】
更に、本発明によれば、紙にデザインスケッチを描く感覚で三次元の立体製品図形をデザインすることができるので、デザインの精度や多様性、反復性を向上させることができる。また、スケッチデザイナと立体図作成者（ＣＡＤ操作者）と２工程の分業で実施される工程がスケッチデザイナ一人分の工数で行うことができるため工数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態に係る立体形状生成システム１００の特徴を示す図である。
【図２】本実施形態に係る立体形状生成システム１００の全体構成及び機能構成を示す図である。
【図３】本実施形態に係る基準外形の立体形状を生成する処理のフローチャートである。
【図４】本実施形態に係る立体形状の生成の具体例を示す図である。
【図５】本実施形態に係る立体形状の編集処理のフローチャートである。
【図６】本実施形態に係る立体形状の編集の具体例を示す図である。
【図７】本実施形態に係る立体形状の編集の別の具体例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための形態について図を参照しながら説明する。なお、これはあくまでも一例であって、本発明の技術的範囲はこれに限られるものではない。
【００２８】
図１は、本発明の一実施形態に係る立体形状生成システム１００の特徴を示す図である。
【００２９】
立体形状生成システム１００は、平面５００上でユーザの手描き動作によって描かれた（例えば、ペン５０１を用いて描かれた）二次元の形状２０１である基準外形を横断面とする三次元の立体形状３０１を生成する。そして、立体形状生成システム１００は、生成した三次元の立体形状３０１に基づいて、二次元の形状２０２を表示し、表示した二次元の形状２０２に対するユーザの手描き動作に基づいて三次元の立体形状３０２を編集する。例えば、二次元の形状２０２に対し、線を描き入れ、角を取り丸みをつける手描き動作により二次元の形状２０３で表示されるような三次元の立体形状が編集される。同様に、例えば、二次元の形状２０３に対し、立体形状を特徴付けるキャラクターラインを調整する手描き動作により二次元の形状２０４となり、更にキャラクターラインを加え、面の表情をつけることにより二次元の形状２０５となり、更に車輪を設定することにより、三次元の立体形状３０２が編集される。
【００３０】
［立体形状生成システム１００の全体構成及び機能構成］
図２は、本実施形態に係る立体形状生成システム１００の全体構成及び機能構成を示す図である。立体形状生成システム１００は、入力手段としてデジタイザ１と、表示手段としてモニタ５と、制御部１０と、記憶部２０とを備えている。立体形状生成システム１００は、ユーザの手描き動作、例えば、フリーハンドの手描きライン、に応じて立体形状をデザインする。
【００３１】
デジタイザ１と、モニタ５と、制御部１０と、記憶部２０とは、それぞれ図示しないバスラインを介して接続されている。
【００３２】
［デジタイザ１］
デジタイザ１は、入力装置であり、板状部材２と、ペン部材３とを組み合わせた構造である。板状部材２は、モニタ５の中での位置を検出するための板状の装置である。ペン部材３は、モニタ５に対する位置を指示するためのペン型の装置である。デジタイザ１は、モニタ５に対応する板状部材２の上でペン部材３により絶対位置を指定するため、細かい作業に向いている。デジタイザ１は、従来、鉛筆等の筆記用具を使用して紙にデザインしていたユーザが、従来のデザイン作業と同等の感覚でデザイン作業ができることから選択された。デジタイザ１は、ペン部材３の進化に伴って、より紙に描く感じでユーザに作業を行わせることができる。
【００３３】
デジタイザ１は、手描き動作に応じた二次元の位置を示す位置データを入力する。すなわち、デジタイザ１は、ペン部材３の手描き動作に応じたＸ軸、Ｙ軸の位置データを、立体形状生成システム１００に入力する。なお、デジタイザ１の他に、位置データを入力する装置、例えば、小型のデジタイザであるタブレットや、タッチパネル式のポインティングデバイス等であってもよい。
【００３４】
［モニタ５］
モニタ５は、例えば、デジタイザ１に入力した輪郭線から作成されたポリラインを表示するブラウン管表示装置（ＣＲＴ）、液晶表示装置（ＬＣＤ）等のディスプレイ装置である。
【００３５】
［制御部１０］
制御部１０は、情報の演算及び処理を行う情報演算処理装置（ＣＰＵ）であり、当該立体形状生成システム１００の全体を制御するものである。制御部１０は、記憶部２０に記憶された各種プログラムを適宜読み出して実行することにより、立体形状生成システム１００のハードウェアと協働し、本発明に係る各種機能を実現している。
【００３６】
制御部１０は、ポリライン作成手段１１と、立体形状生成手段１２と、メッシュ作成手段１２１と、立体形状ライン作成手段１３と、立体形状編集手段１４と、立体形状面修正手段１４１と、リメッシュ手段１４２と、ミラーリング手段１４３とを備える。
【００３７】
［制御部１０のポリライン作成手段１１］
ポリライン作成手段１１は、デジタイザ１が入力した位置データに基づいてポリラインを作成する。ポリラインの作成によって、いくつかの線分や円弧で構成される線が一つのポリラインになる。
【００３８】
［制御部１０の立体形状生成手段１２］
立体形状生成手段１２は、ポリライン作成手段１１が作成したポリラインによって形成される基準外形を横断面とする立体形状を生成する。更に、立体形状生成手段１２はメッシュ作成手段１２１を備え、メッシュ作成手段１２１は、ポリライン作成手段１１が作成したポリラインの内部領域にメッシュを作成する。そして、立体形状生成手段１２は、メッシュ作成手段１２１が作成したメッシュの各頂点の奥行き座標を決めることによって立体形状を生成し、生成した立体形状を示す立体形状データを立体形状記憶部２３に記憶する。
【００３９】
また、三次元の立体形状の生成は、例えば、Ｉｇａｒａｓｈｉ（１９９９）らによるアプリケーションのように、ポリラインによる形状の中間線を求め、中間線に対し奥行き形状を構築することによって、立体形状を生成してもよい。
【００４０】
すなわち、例えば、立体形状生成手段１２は、スケッチモードを設定する。スケッチモードにおいて、立体形状生成手段１２は、デジタイザ１から入力した二次元の位置データをスケッチデータとして、ユーザの指定ごとにそれぞれ別々にデザイン記憶部２２に記憶する。スケッチデータは、立体形状をユーザが真横から見た形状、いわゆるサイドビューを入力したデータである。ここで、デジタイザ１に手描き操作する場合、入力する線はユーザが紙にスケッチするタッチ（スケッチ入力という）と同様で構わない。例えば、入力する線は、一本の線であってもよいし、複数の短い線（マルチストローク入力による線）であってもよい。複数の短い線の場合は、書き始めの点を基準に、一定距離内の点群の重心位置を求めて、点列を作成し、一本のポリラインを生成する。
【００４１】
次に、例えば、立体形状生成手段１２は、基準外形生成モードを設定する。基準外形生成モードにおいて、立体形状生成手段１２は、スケッチモードにおいて作成したスケッチデータの中から、ユーザによって指定されたスケッチデータを選択し、選択したスケッチデータに基づいて、立体を真横から見た場合の立体の断面の輪郭線を作成する。そして、立体形状生成手段１２は、ユーザからの指示によって決定された輪郭線に基づいて、ポリラインを作成し、立体形状を生成する。
【００４２】
ここで、立体の断面の輪郭線は、立体形状のサイドビューからの輪郭線であって、立体の中心軸での断面図形を形成する。この輪郭線の入力線は、様々に入力されている状態であっても一つの閉じた線とする。すなわち、１本の線によって閉じた図形が描かれている場合は、描かれている線に基づいてポリラインを生成する。複数の短い線（マルチストローク入力による線）で構成される図形が描かれている場合は、複数の短い線を連続の線とし、閉じていない場合は端点同士を直線で接続して閉じた図形を描く線に基づいてポリラインを生成する。全て手描き入力線を用いて立体を編集できることで、よりユーザの感性が活かせる。手描き入力線は、立体自身の形状情報の一部として随時算出できるセクション線及び輪郭線と、意匠デザインそのものに関与する特徴線（キャラクターライン）に大別される。
【００４３】
［制御部１０の立体形状ライン作成手段１３］
立体形状ライン作成手段１３は、立体形状生成手段１２が生成した立体形状をモニタ５に表示させ、当該表示した立体形状に対して行った手描き動作に基づいてポリライン作成手段１１が作成したポリラインから立体形状に沿ったポリラインを作成する。例えば、立体形状ライン作成手段１３は、デジタイザ１により入力された二次元平面の位置データに基づいてポリライン作成手段１１が作成したポリラインを、立体形状記憶部２３に記憶した三次元の座標データに対応させることにより、立体形状に沿ったポリラインを作成する。すなわち、立体形状ライン作成手段１３は、ラインの生成及び編集を行う。
【００４４】
［制御部１０の立体形状ライン作成手段１３（ラインの生成及び編集）］
立体形状ライン作成手段１３は、手描き動作によりラインを生成する。ラインのなかで、車両等をデザインする上で、構造上又はデザイン上で特徴のあるラインをキャラクターラインという。ラインは、デジタイザ１のペンを用いて一本の線、又は複数の短い線（マルチストローク入力による線）で手描き入力される。
【００４５】
立体形状ライン作成手段１３は、手描き動作によりラインの編集をする。ラインの編集には、平滑化処理、延長処理、接続処理、削除処理がある。ラインが複数存在する場合に、編集されるラインは、ユーザの指定によって選択される。また、ラインの編集は、編集のために入力されたラインと、入力されたラインの周辺のラインとの距離を求め、最も近いラインを自動的に編集するとしてもよい。
【００４６】
平滑化処理は、ラインをより滑らかにし、該当ラインが接する面のメッシュも含めて平滑化できる。例えば、平滑化処理は、ユーザによって指定されたリッジ範囲について、Ｔａｕｂｉｎ‘９５のラムダミューアルゴリズムを、変形対象１次元ポリラインの各頂点に適用し、その結果を最終線形状ターゲット曲線として仮決めし、仮決めしたターゲット曲線に対して離散ラプラシアンメッシュスムージングを適用し、周囲メッシュ形状を追従させて全体形状との整合付けをすることによって行うことができる。
【００４７】
延長処理は、ラインを好みの方向、長さに延長し、立体形状に反映させる。接続処理は、近接する２つ以上のラインを接続する。削除処理は、例えば、ラインの部分的選択や、個別ライン選択や、複数ラインの一括選択等により選択されたラインを削除する。
【００４８】
［制御部１０の立体形状編集手段１４］
立体形状編集手段１４は立体形状ライン作成手段１３が作成したポリラインに基づいて立体形状を編集すると共に、当該編集した立体形状をモニタ５に表示する。更に、立体形状編集手段１４は、立体形状面修正手段１４１と、リメッシュ手段１４２と、ミラーリング手段１４３とを備え、立体形状面修正手段１４１は、立体形状ライン作成手段１３が作成したポリラインの周囲の面を修正する。リメッシュ手段１４２は、メッシュを再構成し、ミラーリング手段１４３は、立体形状面修正手段１４１が修正した面に基づいて、横断面に対して反対側の面を同一の形状にする。
【００４９】
すなわち、例えば、立体形状編集手段１４は、形状の編集及び修正、輪郭線の修正、メッシュの再構成、操作に応じた変形、任意の部分の削除、ミラーリング、スケーリング、タイヤ生成、表示方法の設定、形状の設定を行う。
【００５０】
［制御部１０の立体形状編集手段１４（形状の編集及び修正）］
立体形状編集手段１４の立体形状面修正手段１４１は、キャラクターラインの変更、例えば、キャラクターラインの移動、キャラクターラインの修正、キャラクターラインのつまみ出し、キャラクターラインの押し込み、と共にキャラクターラインの周囲の面を合わせて編集、修正することによって、形状の編集及び修正を行う。
【００５１】
キャラクターラインの移動は、キャラクターライン全体又は一部分を移動させることにより関連する面の修正も行う。キャラクターラインの修正は、キャラクターラインの修正に伴う関連する面の修正も行う。キャラクターラインのつまみ出しは、任意のキャラクターラインの任意のポイントを指定して面の外側につまみ出すことにより周囲の形状と共に編集する。その影響範囲と修正量においては、スライドバーによって任意に設定できる。キャラクターラインの押し込みは、任意のキャラクターラインの任意のポイントを指定して面の内側に押し込むことにより周囲の形状と共に編集する。その影響範囲と修正量においては、スライドバーによって任意に設定できる。
【００５２】
ここで、キャラクターラインのつまみ出し又は押し込むことと共に行う周囲の形状の編集は、例えば、メッシュ表面形状の特徴量である平均曲率を離散ラプラシアン演算子としての微分座標で近似し、位置変化及び微分座標変化を共に最小化するような変形を計算することによって行うことができる。このような計算は、大規模疎行列のデータ構造にＣＣＳ（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｃｏｌｕｍｎ Ｓｔｏｒａｇｅ）、ＣＲＳ（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｒｏｗ Ｓｔｏｒａｇｅ）を用いて高速化することによって、ユーザにインタラクティブで直感的な操作を提供することができる。
【００５３】
［制御部１０の立体形状編集手段１４（輪郭線の修正、セクション線による編集）］
立体形状編集手段１４は、輪郭線の修正、セクション線による編集により立体形状の編集を行う。輪郭線は、基準外形立体生成時に設定した輪郭線であるが、編集途中においてもその時点での立体形状の輪郭線を修正することで、立体形状の編集を行うことができる。セクション線は、三次元の立体形状にＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を設定した場合に、Ｘ軸及びＹ軸を含むＸＹ面、Ｘ軸及びＺ軸を含むＸＺ面、又はＹ軸及びＺ軸を含むＹＺ面のいずれかの面を基準にして、基準面が切る形状の断面の外郭をいう。このセクション線に基づいて、形状編集を行う。セクション線の入力は、スケッチ入力することにより編集できる。輪郭線の修正や、セクション線の修正による立体形状の編集を左側の面に行った場合、デフォルトでは右側も対照的に編集される。
【００５４】
［制御部１０の立体形状編集手段１４（メッシュの再構成、操作に応じた変形）］
立体形状編集手段１４のリメッシュ手段１４２は、メッシュの再構成を行う。メッシュの再構成処理は、例えば、エッジ分割、エッジ除去、エッジフリップ、及び頂点移動の４つの基本位相操作を繰り返すことによって行うことができる。この処理により、リメッシュ手段１４２は、ポリゴンメッシュの構成要素である個々の三角ポリゴンを高速に再構成し、品質の高い等方的な三角メッシュを維持することができる。
【００５５】
立体形状編集手段１４は、エアブラシ風の操作による立体形状の変形を行う。エアブラシ風の操作は、ペンにて変形させたい箇所をなぞることにより修正面を選択する。選択した修正面について、面つまみ出し、面の押し込みを行う。面つまみ出し修正は、なぞられた箇所を面の外側につまみ出すように修正する。その影響範囲と修正量はスライドバーにて任意に設定できる。面の押し込み修正は、なぞられた箇所を面の内側に押し込むように修正する。その影響範囲と修正量はスライドバーにて任意に設定できる。立体形状編集手段１４は、左側の修正を実施した場合には、対象となる右側も修正する。
【００５６】
ここで、立体形状の修正処理は、例えば、修正面であるポリゴンメッシュ形状に適用可能な離散的なラプラシアンオペレータを定義し、形状の高周波ノイズ除去フィルタを実現することにより行うことができる。この処理により、立体形状編集手段１４は、形状処理操作の中で発生する、表面形状の細かな高周波の凹凸ノイズを軽減し、ハイクオリティな曲面を保持することができる。
【００５７】
［制御部１０の立体形状編集手段１４（任意の部分の削除）］
立体形状編集手段１４は、任意の部分を削除（チョップオフ）する。削除は、任意のカットラインを手描きにより入力することで指定され、指定された任意の部分を削除し、関連する編集をする。
【００５８】
［制御部１０の立体形状編集手段１４（ミラーリング）］
立体形状編集手段１４のミラーリング手段１４３は、立体形状の横断面に対して左右の形状を同一にする（ミラーリング）。すなわち、立体形状の横断面に対して一方の片側面について実施されたラインや形状の修正は、立体形状の横断面に対して他方の片側面についても実施される。車両等は、通常は左右対称形状をしているので、片側への修正が実施され完了することにより、この左右の形状を同一化する処理が自動的にリアルタイムで適用される。この場合において、フロントやリヤの修正時には両方の側面に跨って修正が実施される場合があるが、その場合には中心（ｙ＝０）を境にどちらの側面の修正量（範囲）が大きいかを判断して大きいほうの側面を基準にして処理が実行される。
【００５９】
ミラーリング処理は、例えば、位相安全なエッジ切り、片側面と同一の形状の複製、複製した形状と元の形状との融合、及び融合面のリメッシュ処理を行うことにより実現することができる。この処理により、ミラーリング手段１４３は、左右対称形状をリアルタイムで提供することができる。
【００６０】
［制御部１０の立体形状編集手段１４（スケーリング）］
立体形状編集手段１４は、スケーリングを行う。スケーリングは、ＸＹＺの各軸方向に任意に縮小、拡大する機能である。
【００６１】
［制御部１０の立体形状編集手段１４（タイヤ生成）］
立体形状編集手段１４は、タイヤ生成を行う。タイヤ生成は、タイヤコマンドを設定し、まずフロントタイヤを着けたい位置に着けたい大きさで円を描くことにより、一方の片側のフロントタイヤが生成される。他方の片側のフロントタイヤも自動的に生成される。リヤタイヤにおいても同様に生成し、トレッドの修正もする。
【００６２】
［制御部１０の立体形状編集手段１４（表示方法の設定）］
立体形状編集手段１４は、立体形状の表示方法の設定を行う。表示方法の設定には、（ア）任意の角度から照射するライト（環境光、拡散光、鏡面光等）の設定（色の反射の変化にも対応）、（イ）生成された形状の色の設定（ソリッドやメタル等の設定も可）、（ウ）見る方向の任意設定、（エ）背景色や形式の設定がある。
【００６３】
［制御部１０の立体形状編集手段１４（形状の設定）］
立体形状編集手段１４は、部品ごとの色及び質感の設定を行う。色及び質感の設定は、（ア）ウィンドウ設定として、青（透明）ガラス、シールドガラス（色、反射率）、（イ）ライト（照明）の設定、（ウ）モールの設定等がある。
【００６４】
［制御部１０の立体形状編集手段１４（生成及び編集作業の繰り返し）］
立体形状編集手段１４は、各生成及び編集作業を履歴として記憶し、任意の時点（履歴ステータス）の生成及び編集作業を繰り返し実行できる。例えば、立体形状編集手段１４は、各生成及び編集作業のデータを立体形状記憶部２３に記憶し、記憶したデータをノードとする木構造を構成することにより、任意の時点の生成及び編集作業を繰り返し実行することを実現できる。立体形状編集手段１４は、この様に、鉛筆での修正（例えば、消しゴムで消して、また書いて）を繰り返しながら進めていくようなデザイン作業を、効率のよい作業とすることにより、鉛筆と紙でのデザイン以上の質のよいデザインを創出することができる。
【００６５】
［記憶部２０］
記憶部２０は、本発明の処理に必要なコンピュータプログラム２１ａ等を記憶する記憶装置である。記憶部２０は、制御部１０と組み合わせてプログラムの実行に使用するメモリを含んでよい。
【００６６】
記憶部２０を実現するものとして、電気的、磁気的、光学的、電磁的に実現するものを含んでよい。より具体的には、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、リード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）等を含む半導体記憶装置、磁気ディスク等が含まれる。
【００６７】
記憶部２０は、プログラム記憶部２１と、デザイン記憶部２２と、立体形状記憶手段として立体形状記憶部２３とを備える。プログラム記憶部２１は、本発明の処理を実行するコンピュータプログラム２１ａ等のプログラムを記憶する領域である。デザイン記憶部２２は、ユーザがデッサンしたスケッチ図を記憶する。
【００６８】
立体形状記憶部２３は、制御部１０により生成し、編集した立体形状に関するデータを記憶する。立体形状に関するデータには、例えば、三次元の座標データ、ポリライン情報、面情報、材質、色等のデータがある。また、立体形状記憶部２３は、各生成及び編集作業の履歴を記憶する。立体形状生成システム１００は、立体形状記憶部２３に履歴を記憶することにより、任意の立体形状に戻って再編集したり、任意の立体形状と比較したりすることができる。
【００６９】
ここで、本発明でいうコンピュータとは、記憶装置、制御装置等を備えた情報処理装置をいい、立体形状生成システム１００は、記憶部２０、制御部１０等を備えた情報処理装置であり、本発明のコンピュータの概念に含まれる。
【００７０】
なお、立体形状生成システム１００を構成するハードウェアの数に制限はなく、必要に応じて１又は複数のハードウェアで構成してよい。また、複数のハードウェアで構成する場合には、通信回線（図示せず）を介して各ハードウェアを接続してもよい。更に、立体形状生成システム１００を、例えば、クライアント・サーバ形式にして、入出力のインタフェースをクライアント側で行い、処理をサーバ側で行う構成にしてもよい。
【００７１】
［処理フロー］
次に、処理の流れについて説明する。ここでは、車両のデザインに関して、ユーザが車両を真横から見て、ＸＺ平面上に車両のサイドビューをスケッチして、そのスケッチ図を利用して車両の基準外形の立体形状を作成する例を説明する。図３は、本実施形態に係る基準外形の立体形状を生成する処理のフローチャートである。
【００７２】
まず、図３のステップＳ（以下、単にＳという。）１では、制御部１０は、スケッチモードか否かを判断する。より具体的には、制御部１０は、ユーザから指定されたモード、例えば、デジタイザ１から入力したモードに関するデータ、がスケッチモードか否かを判断する。この判断がＹＥＳの場合は、処理をＳ３に移し、ＮＯの場合は、Ｓ２に移す。
【００７３】
Ｓ２において、制御部１０は、基準外形生成モードか否かを判断する。より具体的には、制御部１０は、ユーザから指定されたモード、例えば、デジタイザ１から入力したモードに関するデータ、が基準外形生成モードか否かを判断する。この判断がＹＥＳの場合は、処理をＳ４に移し、ＮＯの場合は、処理を終了する。
【００７４】
Ｓ３において、制御部１０は、手描き動作によるスケッチデータを生成し、デザイン記憶部２２に記憶する。より具体的には、制御部１０は、手描き動作によってデジタイザ１から入力したスケッチデータを、スケッチごとに別々のフォルダとし、デザイン記憶部２２に記憶する。その後、制御部１０は、処理を終了する。
【００７５】
Ｓ４において、制御部１０は、ユーザによって選択されたスケッチデータに基づいて、基準外形の立体形状を生成し、立体形状記憶部２３に記憶する。より具体的には、制御部１０は、ユーザからの選択を受け付け、Ｓ３において作成したスケッチデータの中から選択されたスケッチデータによって形成される基準外形を横断面とする立体形状を生成する。立体形状の生成は、基準外形の内部領域にメッシュを作成し、作成したメッシュの各頂点の奥行き座標を決めることによって生成し、生成した立体形状を示す立体形状データを立体形状記憶部２３に記憶する。その後、制御部１０は、処理を終了する。
【００７６】
図４は、本実施形態に係る立体形状の生成の具体例を示す図である。
【００７７】
図４（１）は、デジタイザ１において、ペン部材３を用いて平面である板状部材２上に手描き動作により描いた形状２０６が、モニタ５に表示形状４０６として表示されていることを示している。
【００７８】
図４（２）は、デジタイザ１において、ペン部材３を用いて平面である板状部材２上に手描き動作により描いた形状２０６に基づいて、基準外形の立体形状３０６が生成された例を示している。
【００７９】
図５は、本実施形態に係る立体形状の編集処理のフローチャートである。
【００８０】
まず、図５のＳ１１において、制御部１０は、記憶した立体形状を表示する。より具体的には、制御部１０は、ユーザによる立体形状の選択を受け付け、立体形状記憶部２３に記憶した立体形状の中から選択された立体形状の立体形状データに基づいて、モニタ５に表示する。
【００８１】
Ｓ１２において、制御部１０は、手描き動作を受け付ける。より具体的には、制御部１０は、ユーザがデジタイザ１の板状部材２にペン部材３を用いて手描きしたデータを入力する。入力したデータには、手描き動作によるラインのマルチストローク入力や、立体形状の編集に関するコマンドの入力等がある。
【００８２】
Ｓ１３において、制御部１０は、処理がライン関係か否かを判断する。より具体的には、制御部１０は、デジタイザ１から、例えば処理コマンド等を入力し、入力したコマンドがラインの生成等か否かを判断する。この判断がＹＥＳの場合は、処理をＳ１４に移し、ＮＯの場合は、処理をＳ１５に移す。
【００８３】
Ｓ１４において、制御部１０は、ラインの生成、延長及び削除等により立体形状を編集する。より具体的には、制御部１０は、ラインの生成処理により、デジタイザ１により入力された二次元平面の位置データに基づいて作成したポリラインを、立体形状記憶部２３に記憶した三次元の座標データに対応させることにより、立体形状に沿ったポリラインを作成する。制御部１０は、ラインの平滑化処理により、ラインを滑らかにし、該当ラインが接する面のメッシュも含めて滑らかにする。制御部１０は、ラインの延長処理により、ラインを好みの方向、長さに延長し、立体形状に反映させる。制御部１０は、ラインの接続処理により、近接する２つ以上のラインを接続する。制御部１０は、ラインの削除処理により、例えば、ラインの部分的選択や、個別ライン選択や、複数ラインの一括選択等により選択されたラインを削除する。その後、制御部１０は、処理をＳ２２に移す。
【００８４】
Ｓ１５において、制御部１０は、処理が形状関係か否かを判断する。より具体的には、制御部１０は、デジタイザ１から、例えば処理コマンド等を入力し、入力したコマンドが形状の修正か否かを判断する。この判断がＹＥＳの場合は、処理をＳ１６に移し、ＮＯの場合は、処理をＳ１７に移す。
【００８５】
Ｓ１６において、制御部１０は、キャラクターラインの変更、輪郭線の修正、及びセクション線による編集を行い、立体形状を編集する。より具体的には、制御部１０は、キャラクターラインの変更としてキャラクターラインの移動、キャラクターラインの修正、キャラクターラインのつまみ出し、キャラクターラインの押し込み、と共に当該キャラクターラインの位置に応じて立体形状を構成する面を合わせて編集、修正する。また、制御部１０は、輪郭線の修正による立体形状の編集、セクション線の修正による立体形状の編集を行う。その後、制御部１０は、処理をＳ２２に移す。
【００８６】
Ｓ１７において、制御部１０は、処理がメッシュ関係か否かを判断する。より具体的には、制御部１０は、デジタイザ１から、例えば処理コマンド等を入力し、入力したコマンドがメッシュに関するか否かを判断する。この判断がＹＥＳの場合は、処理をＳ１８に移し、ＮＯの場合は、処理をＳ１９に移す。
【００８７】
Ｓ１８において、制御部１０は、メッシュの再構成により立体形状を編集する。より具体的には、制御部１０は、エッジ分割、エッジ除去、エッジフリップ、及び頂点移動の４つの基本位相操作を繰り返し行うことによるメッシュの再構成を行い、立体形状を編集する。その後、制御部１０は、処理をＳ２２に移す。
【００８８】
Ｓ１９において、制御部１０は、処理がミラー関係か否かを判断する。より具体的には、制御部１０は、デジタイザ１から、例えば処理コマンド等を入力し、入力したコマンドがミラー関係か否かを判断する。この判断がＹＥＳの場合は、処理をＳ２０に移し、ＮＯの場合は、処理をＳ２１に移す。
【００８９】
Ｓ２０において、制御部１０は、ミラー処理により立体形状を編集する。より具体的には、制御部１０は、位相安全なエッジ切り、片側面と同一の形状の複製、複製した形状と元の形状との融合、及び融合面のリメッシュ処理によるミラー処理により立体形状を編集する。その後、制御部１０は、処理をＳ２２に移す。
【００９０】
Ｓ２１において、制御部１０は、手描き動作に基づいて、立体形状に関するその他の処理を行い、立体形状を編集する。より具体的には、制御部１０は、ラインの修正及び形状の修正以外、例えば、光源の設定、タイヤ設定等のコマンドに基づいて処理を実行する。実行する処理は、例えば、光源の設定により立体形状への光源を設定し、設定された光源に基づいて陰影を施す処理、タイヤ設定に基づいて、指定された位置にタイヤを組み合わせ、立体形状を編集する処理等がある。
【００９１】
Ｓ２２において、制御部１０は、手描き動作に基づいて編集した立体形状を記憶する。より具体的には、制御部１０は、編集した立体形状の立体形状データを立体形状記憶部２３に記憶する。その後、制御部１０は、処理を終了する。
【００９２】
図６は、本実施形態に係る立体形状の編集の具体例を示す図である。
【００９３】
図６（１）は、モニタ５に立体形状４１０が表示され、デジタイザ１において、平面である板状部材２上にペン部材３を用いた手描き動作によりライン修正２１１と、ライン生成２２１とを行い、モニタ５に表示４１１、表示４２１がされていることを示している。その結果、図６（２）は、三次元の立体形状３１０において、範囲３１１のラインが滑らかなラインとなり、範囲３２１の面がキャラクターラインによって生成されたことを示している。
【００９４】
図７は、本実施形態に係る立体形状の編集の別の具体例を示す図である。
【００９５】
図７（１）は、モニタ５に立体形状４３０が拡大されて表示され、デジタイザ１において、平面である板状部材２上にペン部材３を用いた手描き動作によりライン生成２３１を行い、モニタ５に表示４３１がされていることを示している。その結果、図７（２）は、三次元の立体形状３３０において、生成されたライン３３１の周辺の面が生成されたことを示している。
【００９６】
実施例によれば、立体形状生成システム１００は、立体形状を表示するモニタ５と、二次元平面の位置を示す位置データを手描き動作に応じて入力するデジタイザ１とを備える。そして、立体形状生成システム１００は、デジタイザ１が入力した位置データに基づいてポリラインを作成し、作成した第１のポリラインによって形成される基準外形を横断面とする立体形状を生成し、生成した立体形状をモニタ５に表示させ、当該表示した立体形状に対して行った手描き動作に基づいて作成したポリラインから立体形状に沿った第２のポリラインを作成し、作成した第２のポリラインに基づいて立体形状を編集すると共に、当該編集した立体形状をモニタ５に表示する。
【００９７】
更に、立体形状生成システム１００は、基本外形となる立体形状の生成を、第１のポリラインの内部領域にメッシュを作成し、メッシュと、第１のポリラインとに基づいて行い、作成した第２のポリラインの位置に応じて立体形状を構成する面を修正し、修正した面に基づいて、横断面に対して反対側の面を同一の形状にし、立体形状のメッシュを再構成し、編集した立体形状を立体形状記憶部２３に記憶する。したがって、立体形状生成システム１００は、デザインの生成及び編集に、モニタ５に表示した立体形状に対する手描き動作によって具体的に関わりながら、ユーザであるデザイナ自身がデッサンしたり、クレーを修正したりするかのように、三次元の立体モデルを生成し、編集することができる。
【符号の説明】
【００９８】
１ デジタイザ
２ 板状部材
３ ペン部材
５ モニタ
１０ 制御部
１１ ポリライン作成手段
１２ 立体形状生成手段
１３ 立体形状ライン作成手段
１４ 立体形状編集手段
２０ 記憶部
２１ プログラム記憶部
２１ａ コンピュータプログラム
２２ デザイン記憶部
２３ 立体形状記憶部
１００ 立体形状生成システム
１２１ メッシュ作成手段
１４１ 立体形状面修正手段
１４２ リメッシュ手段
１４３ ミラーリング手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等の工業製品の外観をデザインするときに、デザイナのデザインを支援する立体形状生成システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、工業製品の開発において、デザイナは、紙に鉛筆やその他の筆記用具を用いて絵（デッサン）を描いて、工業製品の外観を表していた。また、工業製品の開発において、デザイナが描いた絵を元に具体的にイメージするためにコンピュータＣＡＤを用いて３次元立体図を作成したり、クレーと呼ばれる粘土や樹脂を使用して原寸から数分の一のサイズのものまでの立体模型を作成したりして、三次元化されたモデルを評価して製品化への開発判断が行われていた。
【０００３】
このような工業製品の開発におけるモデルの三次元化において、コンピュータを利用して開発や、設計等を行う形状設計システムとして、特許文献１から特許文献４が知られている。
【０００４】
特許文献１は、車両の企画立案及びその評価を効率的かつ効果的に行い、車両の企画を支援するための企画支援システムについての技術を開示している。この企画支援システムは、車両の外形を３次元データで表した外形ベースモデルと、車両内の乗員の姿勢を３次元データで表した乗員ベースモデルとを記憶するデータベースサーバを備えている。そして、このシステムでは、企画車両の諸元値データを入力して設計テーブルを生成し、企画車両に含まれる部品の３次元部品モデルを生成し、外形ベースモデル及び乗員ベースモデルを諸元値データに応じてそれぞれ変形して外形モデル及び乗員モデルを生成し、外形モデル、乗員モデル及び部品モデルを結合して企画車両モデルを生成する。
【０００５】
特許文献２は、意匠面のデザインが先行して行われ、構造設計を後に行う製品の設計に対して、設計時間の短縮を可能とする設計支援システムを開示している。この設計支援システムは、ボディ外観面デザイン工程において、デザインされたボディ外観面全体を入力し、構造設計工程において、構造設計を行う際に必要な、例えばガソリン給油ガンの形状情報等を記憶する構造設計基準情報を備え、ボディ外観面全体形状及び構造設計基準情報に基づきボディ外観面全体形状における、例えばガソリン給油蓋の配設可能条件を決定する。
【０００６】
特許文献３及び特許文献４は、デザイナの意図やイメージが反映された３次元物体の３次元形状データを生成することができる３次元形状データ作成方法を開示する。この３次元形状データ作成方法は、３次元物体が描かれた複数のスケッチから当該３次元物体の３次元形状データを作成する方法であって、複数のスケッチに基づいて、一旦歪みのある３次元歪空間を定義し、３次元歪空間内にスケッチの線図を定義し、その後３次元歪空間内の線図を３次元直交空間内に変換するものである。具体的には、アングル法又は３点法によりスケッチの三次元での配置位置と視点方向を決定し、更にスケッチに描かれた車両のドア断面とセンター断面との三次元での断面線を求め、得られたドア断面線とセンター断面線とに基づいて、三次元での車両の空間曲線を求め、立体歪みを修正し、曲面を創成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３０２６７２号公報
【特許文献２】特開２００５−２５８６７３号公報
【特許文献３】特開２００４−２０６２６２号公報
【特許文献４】特開２００７−１７９４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１は、諸元値データを入力し、入力した諸元値データに応じて車両モデル及び乗員モデルをそれぞれ変形してモデルを生成する。特許文献２は、構造設計を行う際に必要な構造設計基準情報に基づき、デザインされたボディ外観面全体における配設可能条件を決定する。よって、いずれも、デザイナが入力した指示に応じて変形し、デザイナの自由な発想を反映させるような変形をすることはできない。
【０００９】
また、特許文献３及び特許文献４は、複数のスケッチに基づいて定義された３次元歪空間での配置位置と視点方向によって、スケッチに描かれた車両のドア等の三次元での車両の空間曲線を求め、立体歪みを修正し、曲面を創成するだけであって、デザイナが３次元歪空間での車両の空間曲線を求め、立体歪みを修正し、具体的にデザインをイメージしながら曲面を創成することはできない。
【００１０】
そこで、デザイナがデッサンしたり、クレーを修正して、具体的にイメージしながらデザインを創作するように、デザイナ自身がデザインの製作過程に具体的に関わりながら、三次元の立体モデルを生成することができるシステムが求められている。
【００１１】
本発明は、デザイナ自身がデザインの製作過程に具体的に関わりながら、三次元の立体モデルを生成し、編集することができるシステムを提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、具体的には次のようなものを提供する。
【００１３】
（１）ユーザの手描き動作に応じて、コンピュータによって、三次元の立体形状をデザインする立体形状生成システムであって、前記立体形状を表示する表示手段と、二次元平面の位置を示す位置データを前記手描き動作に応じて入力する入力手段と、前記入力手段が入力した前記位置データに基づいてポリラインを作成するポリライン作成手段と、前記ポリライン作成手段が作成した第１のポリラインによって形成される基準外形を横断面とする前記立体形状を生成する立体形状生成手段と、前記立体形状生成手段が生成した前記立体形状を前記表示手段に表示させ、表示された前記立体形状に対して行った前記手描き動作に基づいて前記ポリライン作成手段が作成した前記ポリラインから前記立体形状に沿った第２のポリラインを作成する立体形状ライン作成手段と、前記第２のポリラインに基づいて前記立体形状を編集すると共に、編集された前記立体形状を前記表示手段に表示する立体形状編集手段と、を備えることを特徴とする立体形状生成システム。
【００１４】
（１）の構成によれば、本発明に係る立体形状生成システムは、ユーザの手描き動作に応じて、コンピュータによって、三次元の立体形状をデザインする立体形状生成システムであって、立体形状を表示する表示手段と、二次元平面の位置を示す位置データを手描き動作に応じて入力する入力手段とを備える。そして、本発明に係る立体形状生成システムは、入力手段が入力した位置データに基づいてポリラインを作成し、作成した第１のポリラインによって形成される基準外形を横断面とする立体形状を生成し、生成した立体形状を表示手段に表示させ、表示された立体形状に対して行った手描き動作に基づいて作成したポリラインから立体形状に沿った第２のポリラインを作成し、第２のポリラインに基づいて立体形状を編集すると共に、編集された立体形状を表示手段に表示する。
【００１５】
すなわち、本発明に係る立体形状生成システムは、ユーザが手描き入力した基準外形から立体形状を生成し、表示し、表示した立体形状に対してユーザが行った手描き動作に基づいて、立体形状を編集する。したがって、本発明に係る立体形状生成システムは、デザインの生成及び編集に、ユーザであるデザイナ自身が手描き動作によって具体的に関わりながら、デッサンしたり、クレーを修正したりするかのように、三次元の立体モデルを生成し、編集することができる。
【００１６】
（２） （１）記載の立体形状生成システムであって、前記立体形状編集手段は、前記立体形状を構成する面を前記第２のポリラインの位置に応じて修正する立体形状面修正手段と、前記立体形状面修正手段が修正した面に基づいて、前記横断面に対して反対側の面を同一の形状にするミラーリング手段と、を更に備えることを特徴とする立体形状生成システム。
【００１７】
（２）の構成によれば、（１）に記載の立体形状生成システムは、立体形状を構成する面を第２のポリラインの位置に応じて修正し、修正した面に基づいて、横断面に対して反対側の面を同一の形状にする。したがって、本発明に係る立体形状生成システムは、デザインの生成及び編集に、ユーザであるデザイナ自身がデッサンしたり、クレーを修正したりするかのように、三次元の立体モデルを生成し、編集することができる。
【００１８】
（３） （１）又は（２）に記載の立体形状生成システムであって、前記立体形状生成手段は、前記第１のポリラインの内部領域にメッシュを作成するメッシュ作成手段を更に備え、前記立体形状編集手段は、前記メッシュを再構成するリメッシュ手段を更に備える、ことを特徴とする立体形状生成システム。
【００１９】
（３）の構成によれば、（１）又は（２）に記載の立体形状生成システムは、第１のポリラインの内部領域にメッシュを作成し、メッシュと、第１のポリラインとに基づいて基本外形となる立体形状を生成し、生成した立体形状のメッシュを再構成する。したがって、本発明に係る立体形状生成システムは、立体形状をメッシュで構成及び再構成をすることにより、デザインの生成及び編集に、ユーザであるデザイナ自身がデッサンしたり、クレーを修正したりするかのように、三次元の立体モデルを生成し、編集することができる。
【００２０】
（４） （１）乃至（３）のいずれかに記載の立体形状生成システムであって、前記立体形状に関するデータを記憶する立体形状記憶手段を更に備え、前記立体形状編集手段は、前記編集した前記立体形状を前記立体形状記憶手段に記憶することを特徴とする立体形状生成システム。
【００２１】
（４）の構成によれば、（１）乃至（３）のいずれかに記載の立体形状生成システムは、編集した立体形状を立体形状記憶手段に記憶する。したがって、本発明に係る立体形状生成システムは、編集した立体形状を記憶しているので、以前の立体形状に戻って再編集したり、以前の立体形状と比較したりすることによって、三次元の立体モデルを生成し、編集することができる。
【００２２】
（５） ユーザの手描き動作に応じて二次元平面の位置を示す位置データを入力する入力手段と、立体形状を表示する表示手段とを有するコンピュータによって、三次元の立体形状をデザインする方法であって、前記入力手段が入力した前記位置データに基づいてポリラインを作成するステップと、前記作成した第１のポリラインによって形成される基準外形を横断面とする前記立体形状を生成するステップと、前記生成した前記立体形状を前記表示手段に表示させ、表示された前記立体形状に対して行った前記手描き動作に基づいて作成した前記ポリラインから前記立体形状に沿った第２のポリラインを作成するステップと、前記第２のポリラインに基づいて前記立体形状を編集すると共に、当該編集された前記立体形状を前記表示手段に表示するステップと、を備えることを特徴とする方法。
【００２３】
（５）の構成によれば、本発明に係るデザインする方法は、入力した位置データに基づいてポリラインを作成し、作成した第１のポリラインによって形成される基準外形を横断面とする立体形状を生成し、生成した立体形状を表示手段に表示させ、表示された立体形状に対して行った手描き動作に基づいて作成したポリラインから立体形状に沿った第２のポリラインを作成し、第２のポリラインに基づいて立体形状を編集すると共に、当該編集された立体形状を表示手段に表示する。したがって、本発明に係るデザインする方法は、デザインの生成及び編集に、ユーザであるデザイナ自身が立体形状に対する手描き動作によって具体的に関わりながら、デッサンしたり、クレーを修正したりするかのように、三次元の立体モデルを生成し、編集することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、デザイナ自身がデザインの製作過程に具体的に関わりながら、デザイナ自身がデッサンしたり、クレーを修正したりするかのように、三次元の立体モデルを生成し、編集することができる。
【００２５】
更に、本発明によれば、紙にデザインスケッチを描く感覚で三次元の立体製品図形をデザインすることができるので、デザインの精度や多様性、反復性を向上させることができる。また、スケッチデザイナと立体図作成者（ＣＡＤ操作者）と２工程の分業で実施される工程がスケッチデザイナ一人分の工数で行うことができるため工数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態に係る立体形状生成システム１００の特徴を示す図である。
【図２】本実施形態に係る立体形状生成システム１００の全体構成及び機能構成を示す図である。
【図３】本実施形態に係る基準外形の立体形状を生成する処理のフローチャートである。
【図４】本実施形態に係る立体形状の生成の具体例を示す図である。
【図５】本実施形態に係る立体形状の編集処理のフローチャートである。
【図６】本実施形態に係る立体形状の編集の具体例を示す図である。
【図７】本実施形態に係る立体形状の編集の別の具体例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための形態について図を参照しながら説明する。なお、これはあくまでも一例であって、本発明の技術的範囲はこれに限られるものではない。
【００２８】
図１は、本発明の一実施形態に係る立体形状生成システム１００の特徴を示す図である。
【００２９】
立体形状生成システム１００は、平面５００上でユーザの手描き動作によって描かれた（例えば、ペン５０１を用いて描かれた）二次元の形状２０１である基準外形を横断面とする三次元の立体形状３０１を生成する。そして、立体形状生成システム１００は、生成した三次元の立体形状３０１に基づいて、二次元の形状２０２を表示し、表示した二次元の形状２０２に対するユーザの手描き動作に基づいて三次元の立体形状３０２を編集する。例えば、二次元の形状２０２に対し、線を描き入れ、角を取り丸みをつける手描き動作により二次元の形状２０３で表示されるような三次元の立体形状が編集される。同様に、例えば、二次元の形状２０３に対し、立体形状を特徴付けるキャラクターラインを調整する手描き動作により二次元の形状２０４となり、更にキャラクターラインを加え、面の表情をつけることにより二次元の形状２０５となり、更に車輪を設定することにより、三次元の立体形状３０２が編集される。
【００３０】
［立体形状生成システム１００の全体構成及び機能構成］
図２は、本実施形態に係る立体形状生成システム１００の全体構成及び機能構成を示す図である。立体形状生成システム１００は、入力手段としてデジタイザ１と、表示手段としてモニタ５と、制御部１０と、記憶部２０とを備えている。立体形状生成システム１００は、ユーザの手描き動作、例えば、フリーハンドの手描きライン、に応じて立体形状をデザインする。
【００３１】
デジタイザ１と、モニタ５と、制御部１０と、記憶部２０とは、それぞれ図示しないバスラインを介して接続されている。
【００３２】
［デジタイザ１］
デジタイザ１は、入力装置であり、板状部材２と、ペン部材３とを組み合わせた構造である。板状部材２は、モニタ５の中での位置を検出するための板状の装置である。ペン部材３は、モニタ５に対する位置を指示するためのペン型の装置である。デジタイザ１は、モニタ５に対応する板状部材２の上でペン部材３により絶対位置を指定するため、細かい作業に向いている。デジタイザ１は、従来、鉛筆等の筆記用具を使用して紙にデザインしていたユーザが、従来のデザイン作業と同等の感覚でデザイン作業ができることから選択された。デジタイザ１は、ペン部材３の進化に伴って、より紙に描く感じでユーザに作業を行わせることができる。
【００３３】
デジタイザ１は、手描き動作に応じた二次元の位置を示す位置データを入力する。すなわち、デジタイザ１は、ペン部材３の手描き動作に応じたＸ軸、Ｙ軸の位置データを、立体形状生成システム１００に入力する。なお、デジタイザ１の他に、位置データを入力する装置、例えば、小型のデジタイザであるタブレットや、タッチパネル式のポインティングデバイス等であってもよい。
【００３４】
［モニタ５］
モニタ５は、例えば、デジタイザ１に入力した輪郭線から作成されたポリラインを表示するブラウン管表示装置（ＣＲＴ）、液晶表示装置（ＬＣＤ）等のディスプレイ装置である。
【００３５】
［制御部１０］
制御部１０は、情報の演算及び処理を行う情報演算処理装置（ＣＰＵ）であり、当該立体形状生成システム１００の全体を制御するものである。制御部１０は、記憶部２０に記憶された各種プログラムを適宜読み出して実行することにより、立体形状生成システム１００のハードウェアと協働し、本発明に係る各種機能を実現している。
【００３６】
制御部１０は、ポリライン作成手段１１と、立体形状生成手段１２と、メッシュ作成手段１２１と、立体形状ライン作成手段１３と、立体形状編集手段１４と、立体形状面修正手段１４１と、リメッシュ手段１４２と、ミラーリング手段１４３とを備える。
【００３７】
［制御部１０のポリライン作成手段１１］
ポリライン作成手段１１は、デジタイザ１が入力した位置データに基づいてポリラインを作成する。ポリラインの作成によって、いくつかの線分や円弧で構成される線が一つのポリラインになる。
【００３８】
［制御部１０の立体形状生成手段１２］
立体形状生成手段１２は、ポリライン作成手段１１が作成したポリラインによって形成される基準外形を横断面とする立体形状を生成する。更に、立体形状生成手段１２はメッシュ作成手段１２１を備え、メッシュ作成手段１２１は、ポリライン作成手段１１が作成したポリラインの内部領域にメッシュを作成する。そして、立体形状生成手段１２は、メッシュ作成手段１２１が作成したメッシュの各頂点の奥行き座標を決めることによって立体形状を生成し、生成した立体形状を示す立体形状データを立体形状記憶部２３に記憶する。
【００３９】
また、三次元の立体形状の生成は、例えば、Ｉｇａｒａｓｈｉ（１９９９）らによるアプリケーションのように、ポリラインによる形状の中間線を求め、中間線に対し奥行き形状を構築することによって、立体形状を生成してもよい。
【００４０】
すなわち、例えば、立体形状生成手段１２は、スケッチモードを設定する。スケッチモードにおいて、立体形状生成手段１２は、デジタイザ１から入力した二次元の位置データをスケッチデータとして、ユーザの指定ごとにそれぞれ別々にデザイン記憶部２２に記憶する。スケッチデータは、立体形状をユーザが真横から見た形状、いわゆるサイドビューを入力したデータである。ここで、デジタイザ１に手描き操作する場合、入力する線はユーザが紙にスケッチするタッチ（スケッチ入力という）と同様で構わない。例えば、入力する線は、一本の線であってもよいし、複数の短い線（マルチストローク入力による線）であってもよい。複数の短い線の場合は、書き始めの点を基準に、一定距離内の点群の重心位置を求めて、点列を作成し、一本のポリラインを生成する。
【００４１】
次に、例えば、立体形状生成手段１２は、基準外形生成モードを設定する。基準外形生成モードにおいて、立体形状生成手段１２は、スケッチモードにおいて作成したスケッチデータの中から、ユーザによって指定されたスケッチデータを選択し、選択したスケッチデータに基づいて、立体を真横から見た場合の立体の断面の輪郭線を作成する。そして、立体形状生成手段１２は、ユーザからの指示によって決定された輪郭線に基づいて、ポリラインを作成し、立体形状を生成する。
【００４２】
ここで、立体の断面の輪郭線は、立体形状のサイドビューからの輪郭線であって、立体の中心軸での断面図形を形成する。この輪郭線の入力線は、様々に入力されている状態であっても一つの閉じた線とする。すなわち、１本の線によって閉じた図形が描かれている場合は、描かれている線に基づいてポリラインを生成する。複数の短い線（マルチストローク入力による線）で構成される図形が描かれている場合は、複数の短い線を連続の線とし、閉じていない場合は端点同士を直線で接続して閉じた図形を描く線に基づいてポリラインを生成する。全て手描き入力線を用いて立体を編集できることで、よりユーザの感性が活かせる。手描き入力線は、立体自身の形状情報の一部として随時算出できるセクション線及び輪郭線と、意匠デザインそのものに関与する特徴線（キャラクターライン）に大別される。
【００４３】
［制御部１０の立体形状ライン作成手段１３］
立体形状ライン作成手段１３は、立体形状生成手段１２が生成した立体形状をモニタ５に表示させ、当該表示した立体形状に対して行った手描き動作に基づいてポリライン作成手段１１が作成したポリラインから立体形状に沿ったポリラインを作成する。例えば、立体形状ライン作成手段１３は、デジタイザ１により入力された二次元平面の位置データに基づいてポリライン作成手段１１が作成したポリラインを、立体形状記憶部２３に記憶した三次元の座標データに対応させることにより、立体形状に沿ったポリラインを作成する。すなわち、立体形状ライン作成手段１３は、ラインの生成及び編集を行う。
【００４４】
［制御部１０の立体形状ライン作成手段１３（ラインの生成及び編集）］
立体形状ライン作成手段１３は、手描き動作によりラインを生成する。ラインのなかで、車両等をデザインする上で、構造上又はデザイン上で特徴のあるラインをキャラクターラインという。ラインは、デジタイザ１のペンを用いて一本の線、又は複数の短い線（マルチストローク入力による線）で手描き入力される。
【００４５】
立体形状ライン作成手段１３は、手描き動作によりラインの編集をする。ラインの編集には、平滑化処理、延長処理、接続処理、削除処理がある。ラインが複数存在する場合に、編集されるラインは、ユーザの指定によって選択される。また、ラインの編集は、編集のために入力されたラインと、入力されたラインの周辺のラインとの距離を求め、最も近いラインを自動的に編集するとしてもよい。
【００４６】
平滑化処理は、ラインをより滑らかにし、該当ラインが接する面のメッシュも含めて平滑化できる。例えば、平滑化処理は、ユーザによって指定されたリッジ範囲について、Ｔａｕｂｉｎ‘９５のラムダミューアルゴリズムを、変形対象１次元ポリラインの各頂点に適用し、その結果を最終線形状ターゲット曲線として仮決めし、仮決めしたターゲット曲線に対して離散ラプラシアンメッシュスムージングを適用し、周囲メッシュ形状を追従させて全体形状との整合付けをすることによって行うことができる。
【００４７】
延長処理は、ラインを好みの方向、長さに延長し、立体形状に反映させる。接続処理は、近接する２つ以上のラインを接続する。削除処理は、例えば、ラインの部分的選択や、個別ライン選択や、複数ラインの一括選択等により選択されたラインを削除する。
【００４８】
［制御部１０の立体形状編集手段１４］
立体形状編集手段１４は立体形状ライン作成手段１３が作成したポリラインに基づいて立体形状を編集すると共に、当該編集した立体形状をモニタ５に表示する。更に、立体形状編集手段１４は、立体形状面修正手段１４１と、リメッシュ手段１４２と、ミラーリング手段１４３とを備え、立体形状面修正手段１４１は、立体形状ライン作成手段１３が作成したポリラインの周囲の面を修正する。リメッシュ手段１４２は、メッシュを再構成し、ミラーリング手段１４３は、立体形状面修正手段１４１が修正した面に基づいて、横断面に対して反対側の面を同一の形状にする。
【００４９】
すなわち、例えば、立体形状編集手段１４は、形状の編集及び修正、輪郭線の修正、メッシュの再構成、操作に応じた変形、任意の部分の削除、ミラーリング、スケーリング、タイヤ生成、表示方法の設定、形状の設定を行う。
【００５０】
［制御部１０の立体形状編集手段１４（形状の編集及び修正）］
立体形状編集手段１４の立体形状面修正手段１４１は、キャラクターラインの変更、例えば、キャラクターラインの移動、キャラクターラインの修正、キャラクターラインのつまみ出し、キャラクターラインの押し込み、と共にキャラクターラインの周囲の面を合わせて編集、修正することによって、形状の編集及び修正を行う。
【００５１】
キャラクターラインの移動は、キャラクターライン全体又は一部分を移動させることにより関連する面の修正も行う。キャラクターラインの修正は、キャラクターラインの修正に伴う関連する面の修正も行う。キャラクターラインのつまみ出しは、任意のキャラクターラインの任意のポイントを指定して面の外側につまみ出すことにより周囲の形状と共に編集する。その影響範囲と修正量においては、スライドバーによって任意に設定できる。キャラクターラインの押し込みは、任意のキャラクターラインの任意のポイントを指定して面の内側に押し込むことにより周囲の形状と共に編集する。その影響範囲と修正量においては、スライドバーによって任意に設定できる。
【００５２】
ここで、キャラクターラインのつまみ出し又は押し込むことと共に行う周囲の形状の編集は、例えば、メッシュ表面形状の特徴量である平均曲率を離散ラプラシアン演算子としての微分座標で近似し、位置変化及び微分座標変化を共に最小化するような変形を計算することによって行うことができる。このような計算は、大規模疎行列のデータ構造にＣＣＳ（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｃｏｌｕｍｎ Ｓｔｏｒａｇｅ）、ＣＲＳ（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｒｏｗ Ｓｔｏｒａｇｅ）を用いて高速化することによって、ユーザにインタラクティブで直感的な操作を提供することができる。
【００５３】
［制御部１０の立体形状編集手段１４（輪郭線の修正、セクション線による編集）］
立体形状編集手段１４は、輪郭線の修正、セクション線による編集により立体形状の編集を行う。輪郭線は、基準外形立体生成時に設定した輪郭線であるが、編集途中においてもその時点での立体形状の輪郭線を修正することで、立体形状の編集を行うことができる。セクション線は、三次元の立体形状にＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を設定した場合に、Ｘ軸及びＹ軸を含むＸＹ面、Ｘ軸及びＺ軸を含むＸＺ面、又はＹ軸及びＺ軸を含むＹＺ面のいずれかの面を基準にして、基準面が切る形状の断面の外郭をいう。このセクション線に基づいて、形状編集を行う。セクション線の入力は、スケッチ入力することにより編集できる。輪郭線の修正や、セクション線の修正による立体形状の編集を左側の面に行った場合、デフォルトでは右側も対照的に編集される。
【００５４】
［制御部１０の立体形状編集手段１４（メッシュの再構成、操作に応じた変形）］
立体形状編集手段１４のリメッシュ手段１４２は、メッシュの再構成を行う。メッシュの再構成処理は、例えば、エッジ分割、エッジ除去、エッジフリップ、及び頂点移動の４つの基本位相操作を繰り返すことによって行うことができる。この処理により、リメッシュ手段１４２は、ポリゴンメッシュの構成要素である個々の三角ポリゴンを高速に再構成し、品質の高い等方的な三角メッシュを維持することができる。
【００５５】
立体形状編集手段１４は、エアブラシ風の操作による立体形状の変形を行う。エアブラシ風の操作は、ペンにて変形させたい箇所をなぞることにより修正面を選択する。選択した修正面について、面つまみ出し、面の押し込みを行う。面つまみ出し修正は、なぞられた箇所を面の外側につまみ出すように修正する。その影響範囲と修正量はスライドバーにて任意に設定できる。面の押し込み修正は、なぞられた箇所を面の内側に押し込むように修正する。その影響範囲と修正量はスライドバーにて任意に設定できる。立体形状編集手段１４は、左側の修正を実施した場合には、対象となる右側も修正する。
【００５６】
ここで、立体形状の修正処理は、例えば、修正面であるポリゴンメッシュ形状に適用可能な離散的なラプラシアンオペレータを定義し、形状の高周波ノイズ除去フィルタを実現することにより行うことができる。この処理により、立体形状編集手段１４は、形状処理操作の中で発生する、表面形状の細かな高周波の凹凸ノイズを軽減し、ハイクオリティな曲面を保持することができる。
【００５７】
［制御部１０の立体形状編集手段１４（任意の部分の削除）］
立体形状編集手段１４は、任意の部分を削除（チョップオフ）する。削除は、任意のカットラインを手描きにより入力することで指定され、指定された任意の部分を削除し、関連する編集をする。
【００５８】
［制御部１０の立体形状編集手段１４（ミラーリング）］
立体形状編集手段１４のミラーリング手段１４３は、立体形状の横断面に対して左右の形状を同一にする（ミラーリング）。すなわち、立体形状の横断面に対して一方の片側面について実施されたラインや形状の修正は、立体形状の横断面に対して他方の片側面についても実施される。車両等は、通常は左右対称形状をしているので、片側への修正が実施され完了することにより、この左右の形状を同一化する処理が自動的にリアルタイムで適用される。この場合において、フロントやリヤの修正時には両方の側面に跨って修正が実施される場合があるが、その場合には中心（ｙ＝０）を境にどちらの側面の修正量（範囲）が大きいかを判断して大きいほうの側面を基準にして処理が実行される。
【００５９】
ミラーリング処理は、例えば、位相安全なエッジ切り、片側面と同一の形状の複製、複製した形状と元の形状との融合、及び融合面のリメッシュ処理を行うことにより実現することができる。この処理により、ミラーリング手段１４３は、左右対称形状をリアルタイムで提供することができる。
【００６０】
［制御部１０の立体形状編集手段１４（スケーリング）］
立体形状編集手段１４は、スケーリングを行う。スケーリングは、ＸＹＺの各軸方向に任意に縮小、拡大する機能である。
【００６１】
［制御部１０の立体形状編集手段１４（タイヤ生成）］
立体形状編集手段１４は、タイヤ生成を行う。タイヤ生成は、タイヤコマンドを設定し、まずフロントタイヤを着けたい位置に着けたい大きさで円を描くことにより、一方の片側のフロントタイヤが生成される。他方の片側のフロントタイヤも自動的に生成される。リヤタイヤにおいても同様に生成し、トレッドの修正もする。
【００６２】
［制御部１０の立体形状編集手段１４（表示方法の設定）］
立体形状編集手段１４は、立体形状の表示方法の設定を行う。表示方法の設定には、（ア）任意の角度から照射するライト（環境光、拡散光、鏡面光等）の設定（色の反射の変化にも対応）、（イ）生成された形状の色の設定（ソリッドやメタル等の設定も可）、（ウ）見る方向の任意設定、（エ）背景色や形式の設定がある。
【００６３】
［制御部１０の立体形状編集手段１４（形状の設定）］
立体形状編集手段１４は、部品ごとの色及び質感の設定を行う。色及び質感の設定は、（ア）ウィンドウ設定として、青（透明）ガラス、シールドガラス（色、反射率）、（イ）ライト（照明）の設定、（ウ）モールの設定等がある。
【００６４】
［制御部１０の立体形状編集手段１４（生成及び編集作業の繰り返し）］
立体形状編集手段１４は、各生成及び編集作業を履歴として記憶し、任意の時点（履歴ステータス）の生成及び編集作業を繰り返し実行できる。例えば、立体形状編集手段１４は、各生成及び編集作業のデータを立体形状記憶部２３に記憶し、記憶したデータをノードとする木構造を構成することにより、任意の時点の生成及び編集作業を繰り返し実行することを実現できる。立体形状編集手段１４は、この様に、鉛筆での修正（例えば、消しゴムで消して、また書いて）を繰り返しながら進めていくようなデザイン作業を、効率のよい作業とすることにより、鉛筆と紙でのデザイン以上の質のよいデザインを創出することができる。
【００６５】
［記憶部２０］
記憶部２０は、本発明の処理に必要なコンピュータプログラム２１ａ等を記憶する記憶装置である。記憶部２０は、制御部１０と組み合わせてプログラムの実行に使用するメモリを含んでよい。
【００６６】
記憶部２０を実現するものとして、電気的、磁気的、光学的、電磁的に実現するものを含んでよい。より具体的には、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、リード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）等を含む半導体記憶装置、磁気ディスク等が含まれる。
【００６７】
記憶部２０は、プログラム記憶部２１と、デザイン記憶部２２と、立体形状記憶手段として立体形状記憶部２３とを備える。プログラム記憶部２１は、本発明の処理を実行するコンピュータプログラム２１ａ等のプログラムを記憶する領域である。デザイン記憶部２２は、ユーザがデッサンしたスケッチ図を記憶する。
【００６８】
立体形状記憶部２３は、制御部１０により生成し、編集した立体形状に関するデータを記憶する。立体形状に関するデータには、例えば、三次元の座標データ、ポリライン情報、面情報、材質、色等のデータがある。また、立体形状記憶部２３は、各生成及び編集作業の履歴を記憶する。立体形状生成システム１００は、立体形状記憶部２３に履歴を記憶することにより、任意の立体形状に戻って再編集したり、任意の立体形状と比較したりすることができる。
【００６９】
ここで、本発明でいうコンピュータとは、記憶装置、制御装置等を備えた情報処理装置をいい、立体形状生成システム１００は、記憶部２０、制御部１０等を備えた情報処理装置であり、本発明のコンピュータの概念に含まれる。
【００７０】
なお、立体形状生成システム１００を構成するハードウェアの数に制限はなく、必要に応じて１又は複数のハードウェアで構成してよい。また、複数のハードウェアで構成する場合には、通信回線（図示せず）を介して各ハードウェアを接続してもよい。更に、立体形状生成システム１００を、例えば、クライアント・サーバ形式にして、入出力のインタフェースをクライアント側で行い、処理をサーバ側で行う構成にしてもよい。
【００７１】
［処理フロー］
次に、処理の流れについて説明する。ここでは、車両のデザインに関して、ユーザが車両を真横から見て、ＸＺ平面上に車両のサイドビューをスケッチして、そのスケッチ図を利用して車両の基準外形の立体形状を作成する例を説明する。図３は、本実施形態に係る基準外形の立体形状を生成する処理のフローチャートである。
【００７２】
まず、図３のステップＳ（以下、単にＳという。）１では、制御部１０は、スケッチモードか否かを判断する。より具体的には、制御部１０は、ユーザから指定されたモード、例えば、デジタイザ１から入力したモードに関するデータ、がスケッチモードか否かを判断する。この判断がＹＥＳの場合は、処理をＳ３に移し、ＮＯの場合は、Ｓ２に移す。
【００７３】
Ｓ２において、制御部１０は、基準外形生成モードか否かを判断する。より具体的には、制御部１０は、ユーザから指定されたモード、例えば、デジタイザ１から入力したモードに関するデータ、が基準外形生成モードか否かを判断する。この判断がＹＥＳの場合は、処理をＳ４に移し、ＮＯの場合は、処理を終了する。
【００７４】
Ｓ３において、制御部１０は、手描き動作によるスケッチデータを生成し、デザイン記憶部２２に記憶する。より具体的には、制御部１０は、手描き動作によってデジタイザ１から入力したスケッチデータを、スケッチごとに別々のフォルダとし、デザイン記憶部２２に記憶する。その後、制御部１０は、処理を終了する。
【００７５】
Ｓ４において、制御部１０は、ユーザによって選択されたスケッチデータに基づいて、基準外形の立体形状を生成し、立体形状記憶部２３に記憶する。より具体的には、制御部１０は、ユーザからの選択を受け付け、Ｓ３において作成したスケッチデータの中から選択されたスケッチデータによって形成される基準外形を横断面とする立体形状を生成する。立体形状の生成は、基準外形の内部領域にメッシュを作成し、作成したメッシュの各頂点の奥行き座標を決めることによって生成し、生成した立体形状を示す立体形状データを立体形状記憶部２３に記憶する。その後、制御部１０は、処理を終了する。
【００７６】
図４は、本実施形態に係る立体形状の生成の具体例を示す図である。
【００７７】
図４（１）は、デジタイザ１において、ペン部材３を用いて平面である板状部材２上に手描き動作により描いた形状２０６が、モニタ５に表示形状４０６として表示されていることを示している。
【００７８】
図４（２）は、デジタイザ１において、ペン部材３を用いて平面である板状部材２上に手描き動作により描いた形状２０６に基づいて、基準外形の立体形状３０６が生成された例を示している。
【００７９】
図５は、本実施形態に係る立体形状の編集処理のフローチャートである。
【００８０】
まず、図５のＳ１１において、制御部１０は、記憶した立体形状を表示する。より具体的には、制御部１０は、ユーザによる立体形状の選択を受け付け、立体形状記憶部２３に記憶した立体形状の中から選択された立体形状の立体形状データに基づいて、モニタ５に表示する。
【００８１】
Ｓ１２において、制御部１０は、手描き動作を受け付ける。より具体的には、制御部１０は、ユーザがデジタイザ１の板状部材２にペン部材３を用いて手描きしたデータを入力する。入力したデータには、手描き動作によるラインのマルチストローク入力や、立体形状の編集に関するコマンドの入力等がある。
【００８２】
Ｓ１３において、制御部１０は、処理がライン関係か否かを判断する。より具体的には、制御部１０は、デジタイザ１から、例えば処理コマンド等を入力し、入力したコマンドがラインの生成等か否かを判断する。この判断がＹＥＳの場合は、処理をＳ１４に移し、ＮＯの場合は、処理をＳ１５に移す。
【００８３】
Ｓ１４において、制御部１０は、ラインの生成、延長及び削除等により立体形状を編集する。より具体的には、制御部１０は、ラインの生成処理により、デジタイザ１により入力された二次元平面の位置データに基づいて作成したポリラインを、立体形状記憶部２３に記憶した三次元の座標データに対応させることにより、立体形状に沿ったポリラインを作成する。制御部１０は、ラインの平滑化処理により、ラインを滑らかにし、該当ラインが接する面のメッシュも含めて滑らかにする。制御部１０は、ラインの延長処理により、ラインを好みの方向、長さに延長し、立体形状に反映させる。制御部１０は、ラインの接続処理により、近接する２つ以上のラインを接続する。制御部１０は、ラインの削除処理により、例えば、ラインの部分的選択や、個別ライン選択や、複数ラインの一括選択等により選択されたラインを削除する。その後、制御部１０は、処理をＳ２２に移す。
【００８４】
Ｓ１５において、制御部１０は、処理が形状関係か否かを判断する。より具体的には、制御部１０は、デジタイザ１から、例えば処理コマンド等を入力し、入力したコマンドが形状の修正か否かを判断する。この判断がＹＥＳの場合は、処理をＳ１６に移し、ＮＯの場合は、処理をＳ１７に移す。
【００８５】
Ｓ１６において、制御部１０は、キャラクターラインの変更、輪郭線の修正、及びセクション線による編集を行い、立体形状を編集する。より具体的には、制御部１０は、キャラクターラインの変更としてキャラクターラインの移動、キャラクターラインの修正、キャラクターラインのつまみ出し、キャラクターラインの押し込み、と共に当該キャラクターラインの位置に応じて立体形状を構成する面を合わせて編集、修正する。また、制御部１０は、輪郭線の修正による立体形状の編集、セクション線の修正による立体形状の編集を行う。その後、制御部１０は、処理をＳ２２に移す。
【００８６】
Ｓ１７において、制御部１０は、処理がメッシュ関係か否かを判断する。より具体的には、制御部１０は、デジタイザ１から、例えば処理コマンド等を入力し、入力したコマンドがメッシュに関するか否かを判断する。この判断がＹＥＳの場合は、処理をＳ１８に移し、ＮＯの場合は、処理をＳ１９に移す。
【００８７】
Ｓ１８において、制御部１０は、メッシュの再構成により立体形状を編集する。より具体的には、制御部１０は、エッジ分割、エッジ除去、エッジフリップ、及び頂点移動の４つの基本位相操作を繰り返し行うことによるメッシュの再構成を行い、立体形状を編集する。その後、制御部１０は、処理をＳ２２に移す。
【００８８】
Ｓ１９において、制御部１０は、処理がミラー関係か否かを判断する。より具体的には、制御部１０は、デジタイザ１から、例えば処理コマンド等を入力し、入力したコマンドがミラー関係か否かを判断する。この判断がＹＥＳの場合は、処理をＳ２０に移し、ＮＯの場合は、処理をＳ２１に移す。
【００８９】
Ｓ２０において、制御部１０は、ミラー処理により立体形状を編集する。より具体的には、制御部１０は、位相安全なエッジ切り、片側面と同一の形状の複製、複製した形状と元の形状との融合、及び融合面のリメッシュ処理によるミラー処理により立体形状を編集する。その後、制御部１０は、処理をＳ２２に移す。
【００９０】
Ｓ２１において、制御部１０は、手描き動作に基づいて、立体形状に関するその他の処理を行い、立体形状を編集する。より具体的には、制御部１０は、ラインの修正及び形状の修正以外、例えば、光源の設定、タイヤ設定等のコマンドに基づいて処理を実行する。実行する処理は、例えば、光源の設定により立体形状への光源を設定し、設定された光源に基づいて陰影を施す処理、タイヤ設定に基づいて、指定された位置にタイヤを組み合わせ、立体形状を編集する処理等がある。
【００９１】
Ｓ２２において、制御部１０は、手描き動作に基づいて編集した立体形状を記憶する。より具体的には、制御部１０は、編集した立体形状の立体形状データを立体形状記憶部２３に記憶する。その後、制御部１０は、処理を終了する。
【００９２】
図６は、本実施形態に係る立体形状の編集の具体例を示す図である。
【００９３】
図６（１）は、モニタ５に立体形状４１０が表示され、デジタイザ１において、平面である板状部材２上にペン部材３を用いた手描き動作によりライン修正２１１と、ライン生成２２１とを行い、モニタ５に表示４１１、表示４２１がされていることを示している。その結果、図６（２）は、三次元の立体形状３１０において、範囲３１１のラインが滑らかなラインとなり、範囲３２１の面がキャラクターラインによって生成されたことを示している。
【００９４】
図７は、本実施形態に係る立体形状の編集の別の具体例を示す図である。
【００９５】
図７（１）は、モニタ５に立体形状４３０が拡大されて表示され、デジタイザ１において、平面である板状部材２上にペン部材３を用いた手描き動作によりライン生成２３１を行い、モニタ５に表示４３１がされていることを示している。その結果、図７（２）は、三次元の立体形状３３０において、生成されたライン３３１の周辺の面が生成されたことを示している。
【００９６】
実施例によれば、立体形状生成システム１００は、立体形状を表示するモニタ５と、二次元平面の位置を示す位置データを手描き動作に応じて入力するデジタイザ１とを備える。そして、立体形状生成システム１００は、デジタイザ１が入力した位置データに基づいてポリラインを作成し、作成した第１のポリラインによって形成される基準外形を横断面とする立体形状を生成し、生成した立体形状をモニタ５に表示させ、当該表示した立体形状に対して行った手描き動作に基づいて作成したポリラインから立体形状に沿った第２のポリラインを作成し、作成した第２のポリラインに基づいて立体形状を編集すると共に、当該編集した立体形状をモニタ５に表示する。
【００９７】
更に、立体形状生成システム１００は、基本外形となる立体形状の生成を、第１のポリラインの内部領域にメッシュを作成し、メッシュと、第１のポリラインとに基づいて行い、作成した第２のポリラインの位置に応じて立体形状を構成する面を修正し、修正した面に基づいて、横断面に対して反対側の面を同一の形状にし、立体形状のメッシュを再構成し、編集した立体形状を立体形状記憶部２３に記憶する。したがって、立体形状生成システム１００は、デザインの生成及び編集に、モニタ５に表示した立体形状に対する手描き動作によって具体的に関わりながら、ユーザであるデザイナ自身がデッサンしたり、クレーを修正したりするかのように、三次元の立体モデルを生成し、編集することができる。
【符号の説明】
【００９８】
１ デジタイザ
２ 板状部材
３ ペン部材
５ モニタ
１０ 制御部
１１ ポリライン作成手段
１２ 立体形状生成手段
１３ 立体形状ライン作成手段
１４ 立体形状編集手段
２０ 記憶部
２１ プログラム記憶部
２１ａ コンピュータプログラム
２２ デザイン記憶部
２３ 立体形状記憶部
１００ 立体形状生成システム
１２１ メッシュ作成手段
１４１ 立体形状面修正手段
１４２ リメッシュ手段
１４３ ミラーリング手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの手描き動作に応じて、コンピュータによって、三次元の立体形状をデザインする立体形状生成システムであって、
前記立体形状を表示する表示手段と、
二次元平面の位置を示す位置データを前記手描き動作に応じて入力する入力手段と、
前記入力手段が入力した前記位置データに基づいてポリラインを作成するポリライン作成手段と、
前記ポリライン作成手段が作成した第１のポリラインによって形成される基準外形を横断面とする前記立体形状を生成する立体形状生成手段と、
前記立体形状生成手段が生成した前記立体形状を前記表示手段に表示させ、表示された前記立体形状に対して行った前記手描き動作に基づいて前記ポリライン作成手段が作成した前記ポリラインから前記立体形状に沿った第２のポリラインを作成する立体形状ライン作成手段と、
前記第２のポリラインに基づいて前記立体形状を編集すると共に、編集された前記立体形状を前記表示手段に表示する立体形状編集手段と、
を備えることを特徴とする立体形状生成システム。
【請求項２】
請求項１に記載の立体形状生成システムであって、
前記立体形状編集手段は、
前記立体形状を構成する面を前記第２のポリラインの位置に応じて修正する立体形状面修正手段と、
前記立体形状面修正手段が修正した面に基づいて、前記横断面に対して反対側の面を同一の形状にするミラーリング手段と、
を更に備えることを特徴とする立体形状生成システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の立体形状生成システムであって、
前記立体形状生成手段は、
前記第１のポリラインの内部領域にメッシュを作成するメッシュ作成手段を更に備え、
前記立体形状編集手段は、
前記メッシュを再構成するリメッシュ手段を更に備える、
ことを特徴とする立体形状生成システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の立体形状生成システムであって、
前記立体形状に関するデータを記憶する立体形状記憶手段を更に備え、
前記立体形状編集手段は、前記編集した前記立体形状を前記立体形状記憶手段に記憶することを特徴とする立体形状生成システム。
【請求項５】
ユーザの手描き動作に応じて二次元平面の位置を示す位置データを入力する入力手段と、立体形状を表示する表示手段とを有するコンピュータによって、三次元の立体形状をデザインする方法であって、
前記入力手段が入力した前記位置データに基づいてポリラインを作成するステップと、
前記作成した第１のポリラインによって形成される基準外形を横断面とする前記立体形状を生成するステップと、
前記生成した前記立体形状を前記表示手段に表示させ、表示された前記立体形状に対して行った前記手描き動作に基づいて作成した前記ポリラインから前記立体形状に沿った第２のポリラインを作成するステップと、
前記第２のポリラインに基づいて前記立体形状を編集すると共に、当該編集された前記立体形状を前記表示手段に表示するステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項１】
ユーザの手描き動作に応じて、コンピュータによって、三次元の立体形状をデザインする立体形状生成システムであって、
前記立体形状を表示する表示手段と、
二次元平面の位置を示す位置データを前記手描き動作に応じて入力する入力手段と、
前記入力手段が入力した前記位置データに基づいてポリラインを作成するポリライン作成手段と、
前記ポリライン作成手段が作成した第１のポリラインによって形成される基準外形を横断面とする前記立体形状を生成する立体形状生成手段と、
前記立体形状生成手段が生成した前記立体形状を前記表示手段に表示させ、表示された前記立体形状に対して行った前記手描き動作に基づいて前記ポリライン作成手段が作成した前記ポリラインから前記立体形状に沿った第２のポリラインを作成する立体形状ライン作成手段と、
前記第２のポリラインに基づいて前記立体形状を編集すると共に、編集された前記立体形状を前記表示手段に表示する立体形状編集手段と、
を備えることを特徴とする立体形状生成システム。
【請求項２】
請求項１に記載の立体形状生成システムであって、
前記立体形状編集手段は、
前記立体形状を構成する面を前記第２のポリラインの位置に応じて修正する立体形状面修正手段と、
前記立体形状面修正手段が修正した面に基づいて、前記横断面に対して反対側の面を同一の形状にするミラーリング手段と、
を更に備えることを特徴とする立体形状生成システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の立体形状生成システムであって、
前記立体形状生成手段は、
前記第１のポリラインの内部領域にメッシュを作成するメッシュ作成手段を更に備え、
前記立体形状編集手段は、
前記メッシュを再構成するリメッシュ手段を更に備える、
ことを特徴とする立体形状生成システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の立体形状生成システムであって、
前記立体形状に関するデータを記憶する立体形状記憶手段を更に備え、
前記立体形状編集手段は、前記編集した前記立体形状を前記立体形状記憶手段に記憶することを特徴とする立体形状生成システム。
【請求項５】
ユーザの手描き動作に応じて二次元平面の位置を示す位置データを入力する入力手段と、立体形状を表示する表示手段とを有するコンピュータによって、三次元の立体形状をデザインする方法であって、
前記入力手段が入力した前記位置データに基づいてポリラインを作成するステップと、
前記作成した第１のポリラインによって形成される基準外形を横断面とする前記立体形状を生成するステップと、
前記生成した前記立体形状を前記表示手段に表示させ、表示された前記立体形状に対して行った前記手描き動作に基づいて作成した前記ポリラインから前記立体形状に沿った第２のポリラインを作成するステップと、
前記第２のポリラインに基づいて前記立体形状を編集すると共に、当該編集された前記立体形状を前記表示手段に表示するステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２７１８２８（Ｐ２０１０−２７１８２８Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２１９１７（Ｐ２００９−１２１９１７）
【出願日】平成２１年５月２０日（２００９．５．２０）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２０日（２００９．５．２０）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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