专利名称：用于形成三维形状数据的方法、用于形成三维形状数据的设备和相应的计算机可读存储介质的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于从由设计者等形成的三维物体的概略图中形成三维物体的三维形状数据的三维形状数据形成方法，还涉及用于形成三维形状数据的设备和计算机可读存储介质。
背景技术：
如在日本专利申请公报No. 6-149943 (JP-A-6-149943)、日本专利申请公报No.2004-206262 (JP-A-2004-206262)、日本专利申请公报 No. 6-301751 (JP-A-6-301751)和日本专利申请公报No. 10-269380 (JP-A-10-269380)所公开，已经提出各种用于由设计者从三维物体的概略图形成三维物体的三维形状数据的三维形状数据形成方法。例如，JP-A-6-149943公开了一种使用其中描绘当物体在给定的平面中被剖切时出现的一个或多个剖面线的三维物体的立体视图(概略图)形成三维物体的三维形状数据的方法，其中，通过从消失点求出平面方程式，并将该一个或多个剖面线投影到由平面方程式表示的平面上来形成三维形状数据，该平面方程式表示正交坐标系统的三维空间中的平面，消失点对应于相对于立体视图的上述平面。此外，例如，在JP-A-2004-206262中公开了一种通过读取两个以上具有手写概略图的形式的立体视图并处理从概略图中获得的数据而形成三维数据的方法。在如上所述的相关技术中，即使设计者等绘制的概略图是数学不精确的立体图，在假定立体图是正确的或者准确的情况下，获得三个消失点并定义视点位置和三维空间。因而，使用这样定义的三维空间，执行(I)从具有不同视线或者不同视角的两个以上概略图通过象三角测量法那样的方法形成三维或者立体图像的方法，(2)其中检索类似立体图中的三维形状，通过神经式网络等使类似的三维形状变形，以根据立体图形成三维或者立体图像的方法，或者(3)其中单个平面视图以CAD(计算机辅助设计)的方式人为地形成，并与立体图的线组合的方法。然而，由于设计者等形成的概略图不必根据精确的正交坐标系统来绘制，所以坐标系统经常被设计者处理的图像很大地扭曲。因而，当如以上所述的相关技术中那样三维形状数据在正交坐标系统的三维空间中产生时，三维形状数据可能不会适合地反映设计者想要的图像。鉴于以上所述的相关技术，如在日本专利No. 4397372 (JP-B-4397372)中所公开的，本申请的发明者已经提出一种用于形成三维形状数据的方法，其使用角方法将设计者等绘制的概略图中的二维点和轴与三维空间中设定的点和轴向关联，以确定视点位置，并将概略图中的三维物体转换成三维形式。以此方式，能产生适合地反映设计者所拥有并在概略图中所表示的概念或者图像的三维形状数据。关于确定视点位置，日本专利申请公报No. 2000-76453 (JP-A-2000-76453)公开了一种检索(retrieve)设计者等绘制的静止图像(概略图)，并基于检索的静止图像(概略图)中的直线的位置关系发现或者确定视点的方法。同时，关于根据JP-B-4397372所公开的方法确定视点位置，通过角方法(和所公开的三点方法)获得的解不是一般解，而是方程式需要个别地展开的特殊解。因而，需要将设计者等绘制的每个概略图公式化，并确定是否获得适合的解，完成这些任务是费时的。此外，在JP-B-4397372中所公开的方法中，依次执行图像线的形成、剖面线的产生、空间线的产生和曲面的形成。因而，例如，使用者需要多次选择(指定)相同的线，并且存在操作效率改进的余地，即，期望降低操作的复杂性。而且，JP-B-4397372中所公开的方法中，简单地利用公知的CAD功能执行用于形成曲面的两面圆角(倒角)。在此情况下，如果圆角部分由圆弧形成，则在形成的曲面中出现不同的曲率，因而使得不能形成高品质的曲面。为了避免这种不同曲率的出现，使用者需要指定圆角部分的开始线和终止线，并指定扫描剖面，造成操作效率的恶化。
发明内容
本发明提供一种用于形成反映设计者等拥有的意图或者想象的三维形状数据的三维形状数据形成方法，以及用于形成这种三维形状数据的设备，以及计算机可读存储介质。根据本发明第一方面的一种三维形状数据形成方法，其用于形成在概略图像中描绘的三维物体的三维形状数据，所述方法包括以下步骤输入在所述概略图像中描绘的所述三维物体的规格，所述规格包括在三维空间中形成用于定义在所述三维物体上的给定轴和给定点的规格盒所需的、所述三维物体的各部分的尺寸和构成所述三维物体的各部件的配置位置；读取所述概略图像作为图像数据；使用在二维坐标系上的坐标值来产生表示包括在所读取的图像数据中的线的数据；选择对在所述概略图像中描绘的所述三维物体的形状进行表征的特征轴和特征点；计算满足预定约束条件的组合，所述组合是从通过将所选择的特征轴和所选择的特征点与在从所述规格形成的所述规格盒中的所述给定轴和所述给定点相关联而获得的组合中选择的；使用所计算出的组合确定在概略图像中描绘的所述三维物体、观察所述概略图像的视点和所述规格盒之间在所述三维空间中的位置关系；通过基于所确定的位置关系将在所述概略图像中描绘的所述三维物体的给定区域中的剖面线映射到所述三维空间中来形成在所述三维空间中的剖面线，并使用在所述三维空间中的所述剖面线形成在包括于所述概略图像中的给定区域中并形成数据的指定线，来作为所述三维空间中的空间曲线，并在所述三维空间中形成所述给定区域的复合表面；以及在所述给定区域的所形成的复合表面和另一给定区域的所形成的复合表面之间形成圆角接合表面，并连续地将所述给定区域的所形成的复合表面与所述另一给定区域的所形成的复合表面接合。在根据本发明第一方面的三维形状数据形成方法中，所述特定线可以是从所述三维物体的轮廓选择的特征线。此外，在根据本发明第一方面的三维形状数据形成方法中，所述预定约束条件可以从以下约束条件中的至少一者中选择表示所述概略图像上的给定点的概略点坐标与三维坐标系上的对应点的坐标一致的约束条件，所述概略点坐标与从所述三维坐标系上的所述对应点的坐标获得的坐标一致的约束条件，由所述概略图像上的给定轴和所述视点形成的平面与所述三维空间中的给定轴彼此平行的约束条件，以及在假定出二维屏幕，并且在所述概略图像上的给定点通过与所述视点连接而投影到所述屏幕上，同时在三维空间中的给定轴通过与所述视点连接而投影到所述屏幕上的情况下，使所述给定点的投影和所述给定轴的投影之间的距离最小的约束条件。此外，在根据本发明第一方面的三维形状数据形成方法中，可以以误差增大的顺序列出在所述概略图像中描绘的所述三维物体、所述概略图像的视点和所述规格盒之间在所述三维空间中的所述位置关系，并呈现给使用者，所述关系是使用满足所述预定约束条件的组合确定的。此外，在根据本发明第一方面的三维形状数据形成方法中，在所述三维空间中可以形成在所述概略图像中描绘的所述三维物体的所述给定区域的所述剖面线；可以产生从所形成的剖面线中排除圆弧部分的基本线；可以将所产生的基本线接合到圆角接合线，所述圆角接合线包括圆弧和具有可变曲率的连接线，所述圆弧与所述基本线具有特定几何关系；可以使用所接合的基本线和所述圆角接合线形成所述空间曲线；并且可以使用所形成的空间曲线、所述基本线和所述圆角接合线在所述三维空间中形成所述给定区域的复合表面。此外，在根据本发明第一方面的三维形状数据形成方法中，可以通过修正所形成的空间曲线的失真，并基于在所述概略图像中描绘的所述三维物体的对称性和/或从另一视点观察的在所述概略图像中描绘的所述三维物体校正所形成的空间曲线的形状，来校正所形成的复合表面的形状。在根据本发明第一方面的三维形状数据形成方法中，通过使用包括圆弧和具有可变曲率的连接线的另一圆角接合线，来形成所述圆角接合表面，所述圆弧与所述给定区域中的所形成的复合表面的基本线和所述另一给定区域中的所形成的复合表面的基本线具有特定几何关系。根据本发明第二方面的计算机可读存储介质存储用于执行根据本发明第一方面的三维形状数据形成方法的计算机可执行指令。根据本发明第三方面的三维形状数据形成设备，其用于形成在概略图像中描绘的三维物体的三维形状数据，所述设备包括输入接收装置，其用于接收由使用者在所述概略图像中绘制的所述三维物体的规格，所述规格包括在三维空间中形成用于定义在所述三维物体上给定轴和给定点的规格盒所需的、所述三维物体的各部分的尺寸和构成所述三维物体的各部件的配置位置；读取装置，其用于读取所述概略图像作为图像数据；数据产生装置，其用于使用在二维坐标系上的坐标值来产生表示包括在所读取的图像数据中的线的数据；选择装置，其用于选择对在所述概略图像中描绘的所述三维物体的形状进行表征的特征轴和特征点；确定装置，其用于计算满足预定约束条件的组合，所述组合从通过将所选择的特征轴和所选择的特征点与在从所输入的规格形成的所述规格盒中的所述给定轴和所述给定点相关联而获得的组合中选择的，并使用所计算出的组合确定在概略图像中描绘的所述三维物体、观察所述概略图像的视点和所述规格盒之间在所述三维空间中的位置关系；形成装置，其用于通过基于所确定的位置关系将在所述概略图像中描绘的所述三维物体的给定区域中的剖面线映射到所述三维空间中来形成在所述三维空间中的剖面线，并使用在所述三维空间中的所述剖面线形成在包括于所述概略图像中的给定区域中并形成数据的指定线，来作为所述三维空间中的空间曲线，并在所述三维空间中形成所述给定区域的复合表面；以及表面接合装置，其用于在所述给定区域的所形成的复合表面和另一给定区域的所形成的复合表面之间形成圆角接合表面，并连续地将所述给定区域的所形成的复合表面与所述另一给定区域的所形成的复合表面接合。此外，在根据本发明第二方面的三维形状数据形成设备中，所述指定线可以是从所述三维物体的轮廓选择的特征线。此外，在根据本发明第二方面的三维形状数据形成设备中，所述预定约束条件可以从以下约束条件中的至少一者中选择表示所述概略图像上的给定点的概略点坐标与三维坐标系上的所述对应点的坐标一致的约束条件，所述概略点坐标与从所述三维坐标系上的对应点的坐标获得的坐标一致的约束条件，由所述概略图像上的给定轴和所述视点形成的平面与所述三维空间中的给定轴彼此平行的约束条件，以及在假定出二维屏幕，并且在所述概略图像上的给定点通过与所述视点连接而投影到所述屏幕上，同时在三维空间中的给定轴通过与所述视点连接而投影到所述屏幕上的情况下，使所述给定点的投影和所述给定轴的投影之间的距离最小的约束条件。此外，在根据本发明第二方面的三维形状数据形成设备中，其中，所述确定装置可以包括呈现装置，其用于以误差增大的顺序列出在所述概略图像中描绘的所述三维物体、所述概略图像的视点和所述规格盒之间的所述位置关系，并将所述位置关系呈现给使用者，所述关系是使用满足所述预定约束条件的组合确定的。在根据本发明第二方面的三维形状数据形成设备中，所述形成装置可以包括剖面线形成装置，其用于在所述三维空间中形成在所述概略图像中描绘的所述三维物体的所述给定区域的所述剖面线；基本线产生装置，其用于产生从所形成的剖面线中排除圆弧部分的基本线；基本线接合装置，其用于将所产生的基本线接合到圆角接合线，所述圆角接合线包括圆弧和具有可变曲率的连接线，所述圆弧与所述基本线具有特定几何关系；空间曲线形成装置，其用于使用所接合的基本线和所述圆角接合线形成所述空间曲线；以及复合表面形成装置，其用于使用所形成的空间曲线、所述基本线和所述圆角接合线在所述三维空间中形成所述给定区域的复合表面。在以上所述的三维形状数据形成设备中，所述形成装置可以包括形状校正装置，其用于通过修正由所述空间曲线形成装置形成的所述空间曲线的失真，并基于在所述概略图像中描绘的所述三维物体的对称性和/或从另一视点观察的在所述概略图像中描绘的所述三维物体校正所形成的空间曲线的形状，来校正由所述复合表面形成装置形成的复合表面的形状。此外，在根据本发明第二方面的三维形状数据形成设备中，所述表面接合装置可以包括接合表面形成装置，其用于通过使用包括圆弧和具有可变曲率的连接线的另一圆角接合线，来形成所述圆角接合表面，所述圆弧与所述形成装置形成的给定区域中的复合表面的基本线和所述另一给定区域中的所形成的复合表面的基本线具有特定几何关系。根据本发明第一方面的三维形状数据形成方法、本发明第二方面的计算机可读存储介质和本发明第三方面的三维形状数据形成设备，当确定视点位置时，能获得将在概略图中描绘的三维物体上特征点和特征轴与规格盒中的给定点和给定轴相关联的一般解，即，用于将点与点、轴与轴和点与轴相关联的一般解；因而，能极其迅速地可靠确定最佳视点位置(换言之，在概略图像中描绘的三维物体、概略图像的视点和规格盒当中的三维空间中的位置关系)。此外，基于确定的视点位置(位置关系)确定在概略图像中描绘的三维物体的给定区域中的剖面线，使得能一次产生给定区域的复合表面，并且能连续地和光滑地连接给定区域中相邻区域的复合表面。因而，可以通过极其高效率执行的简化操作而形成包括高度美观、极其高品质的曲面的三维形状数据。由于诸如设计者的用户在概略图中绘制的三维物体(二维)适合地由三维形状数据反映，可以形成诸如设计者的用户在概略图中想要的或者想象的三维形状数据。因而，例如能照样使用形成的三维形状数据作为工作或者加工数据能快速地制造三维产品，由此，能显著缩短产品研发过程。此外，在概略图中描绘的二维图像能极其容易和精确地转换成三维形式。因而，概略图的三维或者立体图像可以自然地与摄影背景图像组合，或者二维动画符号可以容易地转换成三维形式。
以下将参照附图描述本发明示例实施例的特征、优点和技术和工业重要性，在附图中，相同的编号表示相同的元件，其中图1是图示作为本发明一个实施例的三维形状数据形成方法的步骤的流程图；图2是实施作为本发明的一个实施例的三维形状数据形成方法的计算机的功能框图；图3是由根据作为本发明的一个实施例的三维形状数据形成方法输入的规格数据形成的车辆规格盒的示意图；图4是示出在作为本发明的一个实施例的三维形状数据形成方法中使用的概略图的一个示例的示意图；图5是示出在作为本发明的一个实施例的三维形状数据形成方法中在概略图的图像中限定的二维坐标的示意图；图6是示出在作为本发明的一个实施例的三维形状数据形成方法中使用的三维坐标系统的不意图；图7是用于说明在作为本发明的一个实施例的三维形状数据形成方法中的点匹配条件的视图；图8是用于说明在作为本发明的一个实施例的三维形状数据形成方法中的轴匹配条件的视图；图9是用于说明在作为本发明的一个实施例的三维形状数据形成方法中的点至轴匹配条件的视图；图10是表示在图9的点至轴匹配条件下在屏幕坐标系统中投影点和投影线之间的关系的图；图11是用于说明在作为本发明的一个实施例的三维形状数据形成方法中概略图像上的五个点和五个轴与车辆规格盒中的五个点和五个轴之间的对应关系的示意图；图12是其中根据作为本发明的一个实施例的三维形状数据形成方法产生的2D线的不意图13是其中根据作为本发明的一个实施例的三维形状数据形成方法形成的3D剖面线的示意图；图14是其中根据作为本发明的一个实施例的三维形状数据形成方法将3D剖面线分成两段的示意图；图15是其中在作为本发明的一个实施例的三维形状数据形成方法中从3D剖面线检测基本线部分和圆弧部分的示意图；图16示用于在作为本发明的一个实施例的三维形状数据形成方法中说明确定向3D剖面线的基本线部分逼近的二次曲线的形状的控制点的示意图；图17是用于说明在作为本发明的一个实施例的三维形状数据形成方法中说明确定向3D剖面线的基本线部分逼近的二次曲线的形状的控制点存在的范围的示意图；图18是用于说明在作为本发明的一个实施例的三维形状数据形成方法中说明确定向3D剖面线的基本线部分逼近的二次曲线的形状的控制点的参数的示意图；图19是用于说明在作为本发明的一个实施例的三维形状数据形成方法中具体地说明基本线部分的确定的示意图；图20是用于说明在作为本发明的一个实施例的三维形状数据形成方法中内接触图案的设计圆角处理的示意图；图21作为图20的一部分的放大视图是用于说明内接触图案的设计圆角处理的示意图；图22是用于说明在作为本发明的一个实施例的三维形状数据形成方法中外接触图案的设计圆角处理的示意图；图23作为图22的一部分的放大视图是用于说明外接触图案的设计圆角处理的示意图；图24是用于说明在作为本发明的一个实施例的三维形状数据形成方法中复合表面的批形成的示意图；图25是在作为本发明的一个实施例的三维形状数据形成方法中由设计圆角处理形成的圆角接合表面接合的相邻区域的示意图。
具体实施例方式将参照附图详细描述本发明的一个实施例。尽管以下描述涉及车辆的概略图，但是根据本发明的用于形成三维形状数据的方法也可以应用到各种非车辆三维物体(诸如电子器具、铁路设备和飞机)的概略图。在以下描述中，“二维”和“三维”可以分别适合地简称为“2D”和“3D”。首先，将一般地描述根据作为本发明实施例的用于形成三维形状数据的方法执行的操作。以下对作为本发明的一个实施例的三维形状数据形成方法的描述还将用作对作为本发明的一个实施例用于形成三维形状数据的设备的描述。作为本发明实施例的用于形成三维形状数据的方法包括(I)通过扫描器读取概略图像，并使计算机读取概略图像数据以形成表示概略图像的数据的步骤，(2)将表征绘制在概略图上的三维物体的特征点和特征轴与定义在计算机中的三维空间中的某些点和某些轴相关联，即，分别将点与点，轴与轴和点和轴相关联，以定义概略图的三维空间中的配置位置和观察位置(视点)的步骤，(3)将概略图中描绘的线中的剖面线(诸如车辆的中心、门等)映射在三维空间中，并在三维空间中一次形成复合表面的步骤，该表面表示在概略图中描绘的三维物体的给定区域，以及(4)将给定区域的复合表面与接合表面进行接合的步骤。计算机的CPU与存储在存储器中的程序协作以实施作为本发明一个实施例的三维形状数据形成方法的上述每个步骤。因而，以下将图示计算机用于执行本实施例的三维形状数据形成方法。用于根据本发明形成三维形状数据的程序可以存储在DVD-ROM、DVD-R、DVD-RW、DVD-RAM、CD-ROM、CD-R、CD-RW 或者任何类型的介质。图1是图示根据本发明的一个实施例从概略图形成三维形状数据的方法的流程图。在此说明书中，术语“概略图”不应该意思是精确的立体表示，而是指表示设计者等所拥有的意图或者想象的图，其中各部分之间比例和角度可不同，并且整个构造可以不精确。图2是示出当计算机执行作为本发明一个实施例的三维形状数据形成方法时计算机的功能的功能框图。如图2所示，适于执行作为本发明一个实施例的三维形状数据形成方法的计算机包括以键盘形式的用于输入诸如在概略图中描绘的三维物体的规格(诸如长度)的基本规格输入单元201、使用扫描器等读取概略图的图像数据的概略图读取单元202、和显示通过扫描器读取的概略图像的屏幕显示单元203 (诸如显示器)。此外，计算机包括定义显示在屏幕显示单元203上的图像中的二维坐标的二维坐标定义单元204、产生表示由扫描器读取的图像的线的数据的图像线数据产生单元205、确定由扫描器读取的图像在三维空间中的配置位置和观察由扫描器读取的图像的视点的位置的配置位置和视点确定单元206、在三维空间中一起形成与由扫描器读取的图像对应的各个区域的复合表面区域批形成单元207、和在各个区域的形成的复合表面中的相邻表面之间形成圆角表面以将复合表面接合的区域间表面接合单元208。配置位置和视点确定单元206包括选择单元209，其选择表征由扫描器读取的图像上的三维物体的特征点和特征轴的选择单元209。此外，区域批形成单元207包括剖面线形成单元210、基本线产生单元211、基本线接合单元212、空间曲线形成单元213、复合表面形成单元214和形状校正单元215，剖面线形成单元210形成门剖面线(SL剖面线)和中心剖面线(SW剖面线)，基本线产生单元211通过将形成的剖面线分成两个以上的段而产生基板线，基本线接合单元212将所产生的基本线与圆角接合线接合，圆角接合线由与基本线具有某种几何关系的圆弧和具有可变曲率的连接线组成，空间曲线形成单元213使用由基本线和圆角接合线组成的剖面线形成空间曲线，复合表面形成单元214从所形成的空间曲线、基本线和圆角接合线形成复合表面，以形成区域，形状校正单元215校正所形成的复合表面的形状。区域间表面接合单元208包括使用接合线形成圆角接合表面的接合表面形成单元216，圆角接合线由与所形成的区域的复合表面的基本线具有某种几何关系的圆弧和具有可变曲率的连接线组成。图2所示的各个单元的这些功能可以通过执行存储在存储器中的程序来实施。首先，在图1中，定义车辆的基本规格(步骤S100)。此处，计算机接收到的输入数据包括三维物体的给定的规格数据(在本实施例中，由与车辆的特征点对应的给定点表示的车辆的总长、总宽和高度和关于车辆的位置的信息，和由与车辆的特征轴对应的给定轴表示的保险杠线和围板线)。更具体地，关于车辆的总长的数据包括表示作为车辆的特征点的车辆的前端点和后端点的坐标数据，关于总宽的数据包括表示限定车辆的最大宽度的总宽点的坐标数据,而关于高度的数据包括表示限定车辆的最大高度的总高点的坐标数据，并且关于车轮位置的信息的数据包括表示车辆的前轮中心点和后轮中心点的坐标数据。例如，作为车辆的特征轴的车辆的保险杠线由表示在设置在车辆的前端部中的保险杠的车宽方向上延伸的线(轴)的线数据来表示，并且车辆的围板线由表示在车辆的围板部分的车辆纵向方向上延伸的线(轴)的线数据来表示。利用这样输入的数据项，如图3所示，确定车辆尺寸和车辆形状的车辆规格盒形成在三维空间中。在本实施例中，如图4所示，沿着倾斜的方向从位于车辆的前方的点观察的车辆描绘在概略图(将称为“四分之一观察概略图”)中，并且基于四分之一观察概略图形成三维形状数据。图4所示的四分之一观察概略图是在作为本发明的一个实施例的三维形状数据形成方法中使用的概略图的一个示例，并且也可以使用沿着另一方向或者从另一点观察的物体的概略图或者两个以上的概略图。
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四分之一观察概略图的图像数据用扫描器等读取，并在显示器上显示为图像(步骤S110)。此处，与显示器上的概略图对应的图像能通过用户操作鼠标等而旋转、移动、放大或者缩小(比例缩小)。然后，在借助于扫描器输入的概略图的图像数据中定义二维坐标(步骤S120)。即，如图5所示，对于用扫描器读取的并作为数据输入的概略像，计算机基于用户输入的某些参数定义二维正交坐标。然后，用扫描器输入的概略图像的线(图像线)被转换成数据(步骤S130)。更具体地，概略图的每个图像线表示为在二维正交坐标系统上的坐标值的集合。换言之，以坐标值的集合为形式的数据定义每个图像线。图像线包括诸如剖面线和轮廓线的特征线。使用通常设置在传统的CAD系统中的曲线形成功能实施概略图的图像线到数据的转换。然后，执行确定在三维空间中利用扫描器读取的概略图像的配置位置和提供观察图像的方向的视点的处理(步骤S140)。确定处理是通过将概略图像上的特征点和特征轴与在以上步骤SlOO中输入的三维空间中的某些点(特征点)和某些轴(特征轴)相关联而确定概略图像在三维空间中的配置位置和提供图像的观察方向的视点。将详细地描述此确定处理。在图6中，X1, X2和X3表示全局坐标系统(以下称为“3D”坐标系统)的三个轴，并且(Ei、E2、E3)表示3D坐标系统中视点(摄像机)的坐标，而具有从视点(摄像机)向右延伸的轴al和向上延伸的轴a2和作为al和a2的外矢量积的轴a3的坐标系统定义为摄像机坐标系统。此外，在四分之一观察概略图中的ul-u2坐标系统定义为概略图坐标系统，并且F表示从视点(摄像机)到概略图的距离(焦距)。如果如上所述定义坐标系统和距离F，概略图上的给定点U(ul，u2)使用3D坐标系统上的3D坐标值由以下方程式(I)表示。
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如果使用欧拉角度θ、φ、Ψ来表示摄像机坐标系统a1; a2，a3，则对于以上方程式(I)中几个未知数需要几个方程式，以唯一地求解(确定)视点。几个未知数是表示视点(摄像机)的位置的坐标(E1, E2, E3)、表示摄像机坐标系统的欧拉角度θ、φ、Ψ和从视点(摄像机)到概略图的距离F。在作为本发明的一个实施例的三维形状数据形成方法中，确定七个未知数，使得由以下方程式(2)表示的函数Gl的值最小化，换言之，几个未知数确定为涉及7个未知数的最小值问题。
权利要求
1.一种三维形状数据形成方法，其用于形成在概略图像中描绘的三维物体的三维形状数据，所述方法的特征在于包括 输入在所述概略图像中描绘的所述三维物体的规格，所述规格包括在三维空间中形成用于定义在所述三维物体上的给定轴和给定点的规格盒所需的、所述三维物体的各部分的尺寸和构成所述三维物体的各部件的配置位置； 读取所述概略图像作为图像数据； 使用在二维坐标系上的坐标值来产生表示包括在所读取的图像数据中的线的数据； 选择对在所述概略图像中描绘的所述三维物体的形状进行表征的特征轴和特征点； 计算满足预定约束条件的组合，所述组合是从通过将所选择的特征轴和所选择的特征点与在从所述规格形成的所述规格盒中的所述给定轴和所述给定点相关联而获得的组合中选择的； 使用所计算出的组合确定在概略图像中描绘的所述三维物体、观察所述概略图像的视点和所述规格盒之间在所述三维空间中的位置关系； 通过基于所确定的位置关系将在所述概略图像中描绘的所述三维物体的给定区域中的剖面线映射到所述三维空间中来形成在所述三维空间中的剖面线，并使用在所述三维空间中的所述剖面线形成在包括于所述概略图像中的给定区域中并形成数据的指定线，来作为所述三维空间中的空间曲线，并在所述三维空间中形成所述给定区域的复合表面；以及 在所述给定区域的所形成的复合表面和另一给定区域的所形成的复合表面之间形成圆角接合表面，并连续地将所述给定区域的所形成的复合表面与所述另一给定区域的所形成的复合表面接合。
2.根据权利要求I所述的三维形状数据形成方法，其中，所述特定线是从所述三维物体的轮廓选择的特征线。
3.根据权利要求I或2所述的三维形状数据形成方法，其中，所述预定约束条件从以下约束条件中的至少一者中选择表示所述概略图像上的给定点的概略点坐标与三维坐标系上的对应点的坐标一致的约束条件，所述概略点坐标与从所述三维坐标系上的所述对应点的坐标获得的坐标一致的约束条件，由所述概略图像上的给定轴和所述视点形成的平面与所述三维空间中的给定轴彼此平行的约束条件，以及在假定出二维屏幕，并且在所述概略图像上的给定点通过与所述视点连接而投影到所述屏幕上，同时在三维空间中的给定轴通过与所述视点连接而投影到所述屏幕上的情况下，使所述给定点的投影和所述给定轴的投影之间的距离最小的约束条件。
4.根据权利要求I至3中任意一项所述的三维形状数据形成方法，其中，以误差增大的顺序列出在所述概略图像中描绘的所述三维物体、所述概略图像的视点和所述规格盒之间在所述三维空间中的所述位置关系，并呈现给使用者，所述关系是使用满足所述预定约束条件的组合确定的。
5.根据权利要求I至4中任意一项所述的三维形状数据形成方法，其中 在所述三维空间中形成在所述概略图像中描绘的所述三维物体的所述给定区域的所述剖面线； 产生从所形成的剖面线中排除圆弧部分的基本线； 将所产生的基本线接合到圆角接合线，所述圆角接合线包括圆弧和具有可变曲率的连接线，所述圆弧与所述基本线具有特定几何关系； 使用所接合的基本线和所述圆角接合线形成所述空间曲线；并且 使用所形成的空间曲线、所述基本线和所述圆角接合线在所述三维空间中形成所述给定区域的复合表面。
6.根据权利要求5所述的三维形状数据形成方法，其中，通过修正所形成的空间曲线的失真，并基于在所述概略图像中描绘的所述三维物体的对称性和/或从另一视点观察的在所述概略图像中描绘的所述三维物体校正所形成的空间曲线的形状，来校正所形成的复合表面的形状。
7.根据权利要求I至6中任意一项所述的三维形状数据形成方法，其中，通过使用包括圆弧和具有可变曲率的连接线的另一圆角接合线，来形成所述圆角接合表面，所述圆弧与所述给定区域中的所形成的复合表面的基本线和所述另一给定区域中的所形成的复合表面的基本线具有特定几何关系。
8.一种计算机可读存储介质，其存储用于执行根据权利要求I至权利要求7中任意一项所述的三维形状数据形成方法的计算机可执行指令。
9.一种三维形状数据形成发备，其用于形成在概略图像中描绘的三维物体的三维形状数据，所述发备的特征在于包括 输入接收装置，其用于接收由使用者在所述概略图像中绘制的所述三维物体的规格，所述规格包括在三维空间中形成用于定义在所述三维物体上给定轴和给定点的规格盒所需的、所述三维物体的各部分的尺寸和构成所述三维物体的各部件的配置位置； 读取装置，其用于读取所述概略图像作为图像数据； 数据产生装置，其用于使用在二维坐标系上的坐标值来产生表示包括在所读取的图像数据中的线的数据； 选择装置，其用于选择对在所述概略图像中描绘的所述三维物体的形状进行表征的特征轴和特征点； 确定装置，其用于计算满足预定约束条件的组合，所述组合从通过将所选择的特征轴和所选择的特征点与在从所输入的规格形成的所述规格盒中的所述给定轴和所述给定点相关联而获得的组合中选择的，并使用所计算出的组合确定在概略图像中描绘的所述三维物体、观察所述概略图像的视点和所述规格盒之间在所述三维空间中的位置关系； 形成装置，其用于通过基于所确定的位置关系将在所述概略图像中描绘的所述三维物体的给定区域中的剖面线映射到所述三维空间中来形成在所述三维空间中的剖面线，并使用在所述三维空间中的所述剖面线形成在包括于所述概略图像中的给定区域中并形成数据的指定线，来作为所述三维空间中的空间曲线，并在所述三维空间中形成所述给定区域的复合表面；以及 表面接合装置，其用于在所述给定区域的所形成的复合表面和另一给定区域的所形成的复合表面之间形成圆角接合表面，并连续地将所述给定区域的所形成的复合表面与所述另一给定区域的所形成的复合表面接合。
10.根据权利要求9所述的三维形状数据形成设备，其中，所述指定线是从所述三维物体的轮廓选择的特征线。
11.根据权利要求9或10所述的三维形状数据形成设备，其中，所述预定约束条件从以下约束条件中的至少一者中选择表示所述概略图像上的给定点的概略点坐标与三维坐标系上的所述对应点的坐标一致的约束条件，所述概略点坐标与从所述三维坐标系上的对应点的坐标获得的坐标一致的约束条件，由所述概略图像上的给定轴和所述视点形成的平面与所述三维空间中的给定轴彼此平行的约束条件，以及在假定出二维屏幕，并且在所述概略图像上的给定点通过与所述视点连接而投影到所述屏幕上，同时在三维空间中的给定轴通过与所述视点连接而投影到所述屏幕上的情况下，使所述给定点的投影和所述给定轴的投影之间的距离最小的约束条件。
12.根据权利要求9至11中任意一项所述的三维形状数据形成设备，其中，所述确定装置包括呈现装置，其用于以误差增大的顺序列出在所述概略图像中描绘的所述三维物体、所述概略图像的视点和所述规格盒之间在所述三维空间中的所述位置关系，并将所述位置关系呈现给使用者，所述关系是使用满足所述预定约束条件的组合确定的。
13.根据权利要求9至12中任意一项所述的三维形状数据形成设备，其中，所述形成装置包括剖面线形成装置，其用于在所述三维空间中形成在所述概略图像中描绘的所述三 维物体的所述给定区域的所述剖面线；基本线产生装置，其用于产生从所形成的剖面线中排除圆弧部分的基本线；基本线接合装置，其用于将所产生的基本线接合到圆角接合线，所述圆角接合线包括圆弧和具有可变曲率的连接线，所述圆弧与所述基本线具有特定几何关系；空间曲线形成装置，其用于使用所接合的基本线和所述圆角接合线形成所述空间曲线；以及复合表面形成装置，其用于使用所形成的空间曲线、所述基本线和所述圆角接合线在所述三维空间中形成所述给定区域的复合表面。
14.根据权利要求13所述的三维形状数据形成发备，其中，所述形成装置包括形状校正装置，其用于通过修正由所述空间曲线形成装置形成的所述空间曲线的失真，并基于在所述概略图像中描绘的所述三维物体的对称性和/或从另一视点观察的在所述概略图像中描绘的所述三维物体校正所形成的空间曲线的形状，来校正由所述复合表面形成装置形成的复合表面的形状。
15.根据权利要求9至14中任意一项所述的三维形状数据形成发备，其中，所述表面接合装置包括接合表面形成装置，其用于通过使用包括圆弧和具有可变曲率的连接线的另一圆角接合线，来形成所述圆角接合表面，所述圆弧与所述形成装置形成的给定区域中的复合表面的基本线和所述另一给定区域中的所形成的复合表面的基本线具有特定几何关系。
全文摘要
三维形状数据形成方法将设计者等绘制的概略图的图像上的特征点和特征轴与车辆规格盒中的给定点和给定轴相关联，并通过选择在对应关系上具有最小误差的组合(点与点、轴与轴和点与轴)而确定三维空间中概略图的配置位置和视点方向(步骤S140)。然后，通过从基本线和圆角接合线形成在概略图中描绘的给定区域中的每个剖面线，在三维空间中一次形成在概略图中描绘的给定区域的复合表面(步骤S150)，并且在给定区域的所形成的复合表面的相邻表面之间形成圆角接合表面，以将复合表面接合(步骤S160)。
文档编号G06T17/00GK102985950SQ201180026333
公开日2013年3月20日 申请日期2011年5月25日 优先权日2010年5月27日
发明者绪形义则, 兴膳生二郎 申请人:丰田自动车株式会社