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JP2012177954A - 三次元面フィギュア製作方法 - Google Patents

三次元面フィギュア製作方法 Download PDF

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Abstract

【課題】面フィギュアの三次元データを簡易、かつ短時間に生成して三次元の面フィギュアを効率的に製作する。また、製作される面フィギュアに厚みを持たせて立体感を有した三次元面フィギュアを製作する。
【解決手段】正面画像及び一方の側面画像から面フィギュア対象物の長さ、幅、厚さ等の外形を抽出して特定されたデータに基づいて面フィギュアの三次元データを生成した後、該三次元データを所要のオフセット値に基づいて体積化して厚みを付与する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像データに基づいて立体面や像等の三次元面を三次元プリンタにより製作する三次元フィギュア面製作方法に関する。
例えば特許文献１に示すように三次元の地形モデルを三次元プリンタにより製作する三次元地形モデルの製作システムが知られている。該製作システムは、三次元の地形を表す三次元形状を規定する三次元地形データと、建造物のテクスチャを表すテクスチャデータとを用いて、前記三次元形状に含まれる建造物形状部分に前記テクスチャを付与した三次元モデルを表す三次元モデルデータを生成するステップと、前記三次元モデルデータに基づいて、前記三次元モデルの前記テクスチャが付与された建造物形状部分の三次元の外観を、組み立てて形成することのできる二次元の展開図を生成し、用紙上に印刷するステップと、前記三次元地形データに基づいた三次元の地形模型の自動造形を行うステップと、前記展開図に印刷された前記展開図を組み立てて前記地形模型の、当該展開図に対応する建造物形状部分に貼り付けるステップとにより三次元の地形モデルを製作している。
上記方法において三次元モデルデータを生成するには、三次元形状に含まれる建造物形状部分用のテクスチャとして現実の建造物の各側面を撮影した写真を用意した場合には、この写真を三次元形状の建造物形状部分の表面にテクスチャマッピングし、三次元モデル上の建造物オブジェクトを得ると共に三次元モデル上の他の建造物や道路などのオブジェクトについても、テクスチャマッピングや、その他の手法によって表面に色を設定し、三次元モデルを完成させて三次元モデルデータを生成する必要がある。
本願が対象とする面フィギュア製作方法に上記三次元地形モデル製作方法を適用して三次元面フィギュアを製作する場合にあっては、面フィギュアのモデル三次元データを生成する作業に手間と時間がかかり、面フィギュアを効率的に製作できない問題を有している。また、本願が対象とする三次元の面フィギュアにあっては、厚みを有した立体像に製作する必要があるが、上記三次元地形モデル製作方法により製作される三次元の面フィギュアは、厚みのない面状で、立体感を有していないため、上記方法では本願が対象とする三次元の面フィギュアを製作できない問題を有している。
特開２００７−２８０１５７号公報
解決しようとする問題点は、面フィギュアの三次元データを生成するのに手間と時間がかかり、三次元フィギュアを効率的に製作できない点にある。また、製作されるフィギュアが立体感を欠如した面状になり、立体感を有した三次元フィギュアを製作できない点にある。
本発明は、正面画像及び一方の側面画像から面フィギュア対象物の長さ、幅、厚さ等を特定して面フィギュアの画像を抽出する画像抽出工程と、上記画像抽出工程により抽出された面フィギュアの画像データに基づいて面フィギュア対象物の三次元データを生成する三次元データ生成工程と、上記三次元データ生成工程により生成された三次元データを所要のオフセット値に基づいて体積化して厚みを付与した三次元ソリッド化データを生成するソリッド化工程と、上記ソリッド化工程により生成された三次元ソリッド化データを三次元プリントデータへ変換するプリントデータ変換工程と、上記プリントデータ変換工程により生成された三次元プリントデータに基づいて三次元プリントを実行して面フィギュアを形成する三次元プリント工程とからなることを最も主要な特徴とする。
本発明は、正面画像及び少なくとも一方の側面画像から面フィギュアの三次元データを簡易、かつ短時間に生成して三次元の面フィギュアを効率的に製作することができる。また、製作される面フィギュアに厚みを持たせて立体感を有した三次元面フィギュアを製作することができる。
本発明を具体化した三次元面フィギュア製作システムの電気的ブロック図である。 三次元面フィギュア製作処理の概略流れ図である。 図２におけるステップ２１のサブルーチンを示す流れ図である。 正面画像の抽出状態例を示す説明図である。 側面画像の抽出状態例を示す説明図である。 図２におけるステップ２３のサブルーチンを示す流れ図である。 ソリッド化処理を示す説明図である。 図２におけるステップ２５のサブルーチンを示す流れ図である。
正面画像及び一方の側面画像から面フィギュア対象物の長さ、幅、厚さ等の外形を抽出して特定されたデータに基づいて面フィギュアの三次元データを生成した後、該三次元データを所要のオフセット値に基づいて体積化して厚みを付与することを最適の実施形態とする。
以下、実施例を示す図に従って本発明を説明する。
図1に示すように、本発明方法を具体化した三次元フィギュア製作システムは、三次元データ処理装置１と、三次元データに基づいてフィギュアを造形する三次元プリンタ３と、表示装置５と、キーボード及びマウス等の入力装置７とから構成される。
三次元データ処理装置１は、ＣＰＵ９、プログラムデータ記憶手段１１、作業データ記憶手段１３、入出力制御手段１５、画像データ処理部１７、プリントデータ処理部１９から構成される。プログラムデータ記憶手段１１には、記憶された画像データにおいて指定された抽出ポイントに基づいて輪郭データを抽出する抽出処理を実行するプログラムデータ、記憶された画像データ、画像データから抽出された輪郭データ等を表示処理するための制御するためのプログラムデータ、抽出された輪郭データに基づいて製作するフィギュア面の三次元データを生成処理するプログラムデータ、生成されたフィギュア面の三次元データを所要の厚さ（オフセット）を持たせるソリッド処理を実行するプログラムデータ、フィギュア面三次元データ及びオフセットデータに基づいて三次元プリントデータを生成処理するプログラムデータ等が記憶されている。
作業データ記憶手段１３には、入力された正面画像及び少なくとも一方の側面画像のデータを記憶する画像データ記憶領域１３ａ、画像データ中から抽出する予め設定された抽出ポイントのデータを記憶する抽出ポイント記憶領域１３ｂ、各画像データから抽出ポイントで囲まれた抽出画像データを記憶する抽出画像データ記憶領域１３ｃ、正面画像及び側面画像から抽出された画像データに基づいて生成された面フィギュアの三次元データを記憶する三次元データ記憶領域１３ｄ、設定されたオフセットデータを記憶するオフセットデータ記憶領域１３ｅ、面フィギュアの三次元データ及びオフセットデータに基づいて生成された三次元プリントデータを記憶する三次元プリントデータ記憶領域１３ｆ、プリントデータバッファ領域１３ｇ等の各種記憶領域を有している。
三次元プリンタ３は、石膏ベース粉末等からなる薄い粉末レイヤーに対してＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）及び必要に応じてＢ（ブラック）に着色された液状接着剤を選択的にインクジェット方式で噴射して粉末を所望の色に混色して着色した状態で粉末相互を接着することによりレイヤーを順次、形成して三次元造形するインクジェット方式の装置で、その構造、機能に関しては従来公知であるため、その詳細な説明を省略する。
表示装置５は、面フィギュアの造形対象が撮像された正面画像及び一方の側面画像、面フィギュアの三次元画像、ソリッド化された面フィギュアの三次元画像等を表示する装置である。また、入力装置７は、キーボード及びマウス等で構成され、表示装置５に表示された面フィギュアの造形対象が撮像された正面画像及び一方の側面画像の抽出ポイントを指定したり、オフセット値を入力したりする装置である。
次に、人物の画像データを基にして撮像された人物の面フィギュアを製作する方法を例に説明する。
先ず、人面フィギュアの製作概略を説明すると、図２に示すようにステップ２１によりデジタルカメラ等により撮像されたフィギュア作成対象の人物に付いての正面画像及び一方の側面画像から面フィギュアの画像を抽出して三次元データに生成(本発明の画像抽出工程及び三次元データ生成工程)した後、ステップ２３により生成された三次元データをフィギュアの所望の厚さに応じてソリッド化処理(本発明のソリッド化工程)し、次にステップ２５によりソリッド化された三次元データを三次元プリントデータへ変換して三次元プリンタ３へ出力(本発明のプリントデータ変換工程及び三次元プリント工程)して面フィギュアを造形する。
次に、図２のステップ２１について説明すると、図３に示すように画像データ処理部１７は、ステップ３１によりデジタルカメラ等により撮像された人物の正面画像データ及び一方の側面画像データを画像データ記憶領域１３ａに記憶させる。次に、ステップ３３により画像データ記憶領域１３ａから正面画像データを読み出して表示装置５に正面画像を表示させる。このとき、表示装置５には、正面画像と共に抽出ポイントが示されたサンプル正面画像を表示させる。
作業者は、表示装置５に表示されたサンプル正面画像中の抽出ポイントに基づいて入力装置７により表示された正面画像中の、例えば頭頂位置、顎位置、顔両端位置、眼位置（眼幅位置を含む）、鼻位置（鼻幅位置を含む）、口位置（口幅位置を含む）、頭髪位置（頭髪の生え幅位置を含む）、耳位置（耳幅位置を含む）等の抽出ポイントを指定すると、ステップ３５により正面画像中の各抽出ポイントにより指定された座標データ内の画像データを抽出画像データ記憶領域１３ｃに記憶させる。(図４参照)
次に、ステップ３７により正面画像の抽出処理が完了したか否かを判定し、該ステップ３７がＮＯの場合には、ステップ３５に戻る。反対に上記ステップ３７がＹＥＳの場合、ステップ３９により画像データ記憶領域１３ａから側面画像データを読み出して表示装置５に表示される画像データを側面画像へ切換える。このとき、表示装置５には、正面画像の画像表示と同様に側面画像と共に抽出ポイントが示されたサンプル側面画像を表示させる。
次に、ステップ４１により表示装置５に表示されたサンプル側面画像中に表示された、例えば頭頂位置、顎位置、眼位置（眼幅位置を含む）、鼻位置（鼻高さ幅位置を含む）、口位置（口幅位置を含む）、頭髪位置（頭髪の生え幅位置を含む）、耳位置（耳幅及び耳高さ位置を含む）等の抽出ポイントに基づいて入力装置７により表示された側面画像中の抽出ポイントを指定し、各抽出ポイント内の側面画像を抽出して抽出画像データ記憶領域１３ｃに記憶させる。(図５参照)
次に、ステップ４３により側面画像の抽出処理が完了したか否かを判定し、該ステップ４３がＮＯの場合には、ステップ４１に戻る。反対に上記ステップ４３がＹＥＳの場合、ステップ４５により抽出画像データ記憶領域１３ｃに記憶された抽出正面画像及び抽出側面画像の座標データに基づいて面フィギュアの三次元データを生成して三次元データ記憶領域１３ｄに記憶して終了する。
図２のステップ２３について説明すると、上記三次元データ記憶領域１３ｄに記憶された三次元データは、立体面で、それだけでは厚みがない面データであり、そのままでは、厚みを有した面フィギュアを製作することができない。このため、図６に示すように、画像データ処理部１７は、ステップ５１により所望の厚さに対応して設定されたオフセット値(厚さ)をオフセットデータ記憶領域１３ｅに記憶させた後、ステップ５３によりオフセットデータ記憶領域１３ｅに記憶されたオフセットデータに基づいて三次元データ記憶領域１３ｄに記憶された三次元データを、上記オフセット値により演算してコピーして裏面の三次元データを生成すると共に表面の三次元データ及びり面の三次元データ間の間の空間を三次元プリントして体積化して厚みを持たせるソリッド化処理する。(図７参照)
すなわち、上記三次元データに基づく三次元の面に対してオフセット値に基づいて変位した箇所に上記三次元の面を想定し、両面間の空間を体積化する処理を実行する。そしてステップ５５により上記ステップ５３においてソリッド化された面フィギュアの三次元データを三次元プリントデータへ変換して三次元プリントデータ記憶領域１３ｆに記憶させてソリッド化処理を終了する。
次に、図２のステップ２５について説明すると、図８に示すように、プリントデータ処理部１９は、ステップ６１により三次元プリントデータ記憶領域１３ｆに記憶された複数の三次元プリントデータから所望の三次元プリントデータを選択してプリントデータバッファ領域１３ｇへ記憶させた後、ステップ６３によりプリントデータバッファ領域１３ｇに記憶された三次元プリントデータを三次元プリンタ３へ転送し、ステップ６５により三次元プリンタ３を三次元プリントデータに基づいて印字駆動して面フィギュアを製作して終了する。なお、上記したように三次元プリンタ３による面フィギュアの三次元プリント作用は、公知であるため、その詳細な説明を省略する。
上記三次元プリンタ３により立体造形された面フィギュアは、必要に応じて端面を面取り加工したり、紐を挿通したりするための孔を形成して製品に仕上げられる。該面フィギュアは、例えばキーホルダー、名札、携帯電話用ストラップ等に使用することができる。また、雛人形や五月人形等に使用する場合にあっては、雛人形等の顔に本発明により製作された子供の面フィギュアを取付けることにより雛人形等を個性化することができる。
本実施例方法は、入力された所望のフィギュア画像の正面画像および一方の側面画像に基づいて面フィギュアの三次元データを生成した後に、該三次元データを所望のオフセット値によりソリッド化し、厚みを有して立体ボリューム化されて生成された三次元プリントデータにより面フィギュアを効率的に製作することができる。
上記説明は、正面画像及び一方の側面画像に基づいて撮像された人物を正面から見た立体面フィギュアを製作する例に説明したが、本発明方法は、人物の面フィギュアに限定されるものではないことは、勿論である。
１ 三次元データ処理装置
３ 三次元プリンタ
５ 表示装置
７ 入力装置
９ ＣＰＵ
１１ プログラムデータ記憶手段
１３ 作業データ記憶手段
１３ａ 画像データ記憶領域
１３ｂ 抽出ポイント記憶領域
１３ｃ 抽出画像データ記憶領域
１３ｄ 三次元データ記憶領域
１３ｅ オフセットデータ記憶領域
１３ｆ 三次元プリントデータ記憶領域
１３ｇ プリントデータバッファ領域
１５ 入出力制御手段
１７ 画像データ処理部
１９ プリントデータ処理部
２１〜４３ ステップ
５１〜５５ ステップ
６１〜６５ ステップ
本発明は、画像データ記憶領域に記憶された面フィギュア対象物の正面画像データ及び少なくとも一方の側面画像データのいずれか一方または双方を表示装置に表示すると共に該表示装置に面フィギュア対象物における複数の抽出ポイントが表示されたサンプル画像を表示し、該サンプル画像中の複数の抽出ポイントに対応して正面画像及び側面画像における複数の抽出ポイントを設定して面フィギュア対象物の長さ、幅、厚さ等を特定する抽出ポイント設定工程と、上記正面画像及び側面画像における複数の抽出ポイントにより囲まれた画像データを面フィギュア画像データとしてそれぞれ抽出する画像抽出工程と、抽出された上記各面フィギュア画像データに基づいて面フィギュア対象物の三次元データを生成する三次元データ生成工程と、生成された上記三次元データを所要のオフセット値に基づいて体積化して厚みを付与した三次元ソリッド化データを生成するソリッド化工程と、上記三次元ソリッド化データを三次元プリントデータへ変換するプリントデータ変換工程と、上記プリントデータ変換工程により生成された三次元プリントデータに基づいて三次元プリントを実行して面フィギュアを形成する三次元プリント工程とからなることを主要な特徴とする。

Claims (2)

  1. 正面画像及び一方の側面画像から面フィギュア対象物の長さ、幅、厚さ等を特定して面フィギュアの画像を抽出する画像抽出工程と、
    上記画像抽出工程により抽出された面フィギュアの画像データに基づいて面フィギュア対象物の三次元データを生成する三次元データ生成工程と、
    上記三次元データ生成工程により生成された三次元データを所要のオフセット値に基づいて体積化して厚みを付与した三次元ソリッド化データを生成するソリッド化工程と、
    上記ソリッド化工程により生成された三次元ソリッド化データを三次元プリントデータへ変換するプリントデータ変換工程と、
    上記プリントデータ変換工程により生成された三次元プリントデータに基づいて三次元プリントを実行して面フィギュアを形成する三次元プリント工程と、
    からなる三次元面フィギュア製作方法。
  2. 請求項１において、画像抽出工程は、表示装置に選択された正面画像及び側面画像のいずれか一方または双方を表示すると共に面フィギュア対象物の抽出ポイントが表示されたサンプル画像を表示し、サンプル画像の抽出ポイントに基づいて正面画像及び側面画像における面フィギュア対象物の抽出ポイントを指定可能にした三次元面フィギュア製作方法。
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