建模装置、三维模型生成装置、建模方法及程序制造方法及图纸

本发明专利技术要解决如下问题：即使在仅可以获得面的一部分的测量点的情况下，也可以建立具有良好的精度的形状模型。根据本发明专利技术的建模装置(10)包括数据获得部(11)、面提取部(12)和建模部(13)。使用分别表示三维物体(30)的一个面(3)以及包围该一个面(3)的多个面(3)的数学表达式，面提取部(12)求出包围一个面(3)的边界线。之后，面提取部(12)从与一个面(3)相关联的测量点中，提取利用从边界起在该第一面(3)的内侧以预定宽度(W1)建立的区域(D1)内的测量点。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】建模装置、三维模型生成装置、建模方法及程序
本专利技术涉及建模装置、三维模型生成装置、建模方法及程序。
技术介绍
过去，已经提出了用于构建所期望空间的三维模型的技术(参见文献1[JP1992-133184A])。文献1中所公开的技术将格子状光投射至所期望空间，由此拍摄投影图像，并利用投影图像中的格子的格点之间的位置关系来确定平面的位置和倾斜。文献1中所论述的技术根据平面的位置和倾斜，将邻接的平面之间的关系分类成弯折、高度差边界以及面内边界，并且通过确定面之间的边界来确定交线并确定室内空间的构造线。总之，根据文献1所论述的结构，为了提取包括已经安装在所期望空间内的物体的室内的构造线，而提取出弯折、高度差边界以及面内边界。文献1论述了以使得能够复原由于被小障碍物遮挡而导致无法从图像中检测到的构造线的方式来提取构造线。顺便提及，在室内进行布的替换或者热绝缘材料的安装的情况下，可能需要在移除室内所安装的物体的状态下进行测量。文献1论述了即使在由于存在噪声或者小障碍物而导致缺少一部分区域的情况下，也可以稳定地复原构造线。然而，文献1所述的技术适用于包括相对大的物体(例如，桌子)的构造要素的三维模型，因此其无法生成为了布的替换或者热绝缘材料的安装的目的而将室内所安装的物体被移除的三维物体的模型。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出即使在三维物体被相对大的物体部分地遮挡因而存在测量装置无法测量的区域的情况下、也能够生成三维物体的模型的建模装置。另外，本专利技术的另一目的是提出用于生成现实空间中的三维物体的模型的三维模型生成装置、用于生成三维物体的模型的建模方法以及用于实现建模装置的程序。根据本专利技术的一个方面的建模装置，包括：数据获得部，其被配置为从进行三维物体的三维测量的测量装置中获得多个测量数据，所述多个测量数据各自表示三维坐标值并且分别与属于所述三维物体的多个测量点相对应；面提取部，其被配置为利用所述多个测量数据来生成表示构成所述三维物体的面的数学表达式；建模部，其被配置为根据所述数学表达式来生成表示所述三维物体的形状模型，其中，所述面提取部被配置为：利用表示所述三维物体的面中的第一面以及包围所述第一面的多个第二面的数学表达式，来确定包围所述第一面的边界；从属于所述第一面的多个测量点中，提取出从所述边界起在所述第一面的内侧具有预定宽度的区域内的测量点；以及利用所提取出的测量点来再次确定表示所述第一面的数学表达式。根据本专利技术的一个方面的建模方法，包括：通过数据获得部从用于进行三维物体的三维测量的测量装置中获得多个测量数据，所述多个测量数据各自表示三维坐标值并且分别与属于所述三维物体的多个测量点相对应；通过面提取部利用所述多个测量数据来生成表示构成所述三维物体的面的数学表达式；以及通过建模部根据所述数学表达式来生成表示所述三维物体的形状模型，其中，所述面提取部被配置为：利用表示所述三维物体的面中的第一面以及包围所述第一面的多个第二面的数学表达式，来确定包围所述第一面的边界；从属于所述第一面的多个测量点中，提取从所述边界起在所述第一面的内侧具有预定宽度的区域内的测量点；以及利用所提取出的测量点来再次确定表示所述第一面的数学表达式。根据本专利技术的一个方面的程序，其在由计算机执行时，使计算机用作前述的建模装置。附图说明图1是实施例的示意性配置图。图2是用于说明实施例中的展开图像的示例的图。图3是用于说明实施例中的单位区域和法线向量的概念的图。图4是用于说明实施例中的单位区域和面区域之间的关系的图。图5是实施例中的操作的一个示例的流程图。图6是示出通过颜色所分类出的面区域的图。图7是用于说明实施例中的用于校正面的形状的操作的示例的图。图8A和8B是用于说明实施例中的与面的形状相对应的距离的变化的图。图9是实施例中的操作的另一示例的流程图。图10是用于说明实施例中的操作的另一示例的图。具体实施方式本实施例涉及用于利用通过对三维物体的三维测量所获得的测量结果来生成三维物体的形状模型的建模装置。此外，本实施例涉及用于生成现实空间中的三维物体的形状模型的三维模型生成装置、用于利用通过对三维物体的三维测量所获得的测量结果来生成三维物体的模型的建模方法、以及用于使得计算机能够用作建模装置的程序。如图1所示，以下说明的三维模型生成装置包括测量装置20、建模装置10和监视装置(输出装置41)。测量装置20进行三维物体30的三维测量。建模装置10生成三维物体30的形状模型，并且监视装置利用从建模装置10输出的图像信息来显示形状模型的图像。输出装置41包括监视装置，并且除了监视装置以外，可以优选包括打印机。如以下所述，三维模型生成装置可以优选包括用于向建模装置10给出指示的输入装置42。在本实施例中，假定三维物体30是设置在建筑物内部的房间。另外，本实施例聚焦于房间的内面。作为以上的补充说明，三维物体30可以存在于建筑物的内部或外部，并且以下所述的技术可以适用于建筑物以外的三维物体30。作为本实施例的三维物体30的房间包括单个地面31、单个天花板面32、以及多个墙面33。注意，在不需要将地面31、天花板面32和墙面33彼此进行区分的情况下，将它们各自称为面3。此外，在以下说明中，假定面3是平面。然而，即使在面3是曲面的情况下，以下所述的本实施例的技术也适用。在图1中，测量装置20是所谓的3D激光扫描器。测量装置20被配置为将激光光束投射至空间，然后接收来自物体的反射光。通常，3D激光扫描器采用飞行时间法或者相位偏移法。可选地，3D激光扫描器可以采用三角测量法的原理。在本实施例中，在假设的示例中，测量装置20采用相位偏移法。在这方面，相位偏移法表示将来自测量装置20的强度调制的激光的连续波投射至空间、并且基于所投射的照射波和所接收到的反射波之间的相位差(干涉波)来测量到反射激光的物体的距离。在该情景下，相位偏移法利用相位差来计算飞行时间，从而可以被视为是一种类型的飞行时间法。采用相位偏移法的测量装置20连续地测量距离，因而与利用脉冲波间歇地进行距离测量的配置相比，可以高速地测量距离。此外，该类型的测量装置20可以以等于或小于1cm的误差(例如，等于或小于距离的万分之一的误差)来测量距离。注意，根据以下所述的本实施例的技术，在采用飞行时间法或三角测量法的原理时，可以预期到同样的有益效果。本实施例中所使用的测量装置20包括测量单元，其中该测量单元在与设置测量单元的面平行的面内可转动。测量单元被配置为在转动中的各位置处、在与设置测量单元的面交叉的面内，利用激光来进行扫描。在这方面，将测量单元转动的面称为水平面，以及将与水平面垂直的面称为垂直面。因此，测量装置20发射激光的方向可以由与测量单元在水平面内的转动相对应的角度和与利用激光在垂直面内的扫描相对应的角度的组合来表示。将与测量单元的转动相对应的角度定义为相对于针对测量装置20所确定出的基准方向的角度，并且将与利用激光在垂直面内的扫描相对应的角度定义为相对于例如垂直方向(与水平面垂直的方向)的角度。在与利用激光的扫描相对应的角度由θ表示、与测量单元的转动相对应的角度由ψ表示、并且测量装置20所测量出的距离由δ表示的情况下，反射激光的物体的位置可以由(δ,θ,ψ)表示。角度θ和角度ψ是由测量装置20确定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种建模装置，包括：数据获得部，其被配置为从进行三维物体的三维测量的测量装置中获得多个测量数据，所述多个测量数据各自表示三维坐标值并且分别与属于所述三维物体的多个测量点相对应；面提取部，其被配置为利用所述多个测量数据来生成表示构成所述三维物体的面的数学表达式；建模部，其被配置为根据所述数学表达式来生成表示所述三维物体的形状模型，其中，所述面提取部被配置为：利用表示所述三维物体的面中的第一面以及包围所述第一面的多个第二面的数学表达式，来确定包围所述第一面的边界；从属于所述第一面的多个测量点中，提取出从所述边界起在所述第一面的内侧具有预定宽度的区域内的测量点；以及利用所提取出的测量点来再次确定表示所述第一面的数学表达式。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.28 JP 2014-241554;2015.05.13 JP 2015-097951.一种建模装置，包括：数据获得部，其被配置为从进行三维物体的三维测量的测量装置中获得多个测量数据，所述多个测量数据各自表示三维坐标值并且分别与属于所述三维物体的多个测量点相对应；面提取部，其被配置为利用所述多个测量数据来生成表示构成所述三维物体的面的数学表达式；建模部，其被配置为根据所述数学表达式来生成表示所述三维物体的形状模型，其中，所述面提取部被配置为：利用表示所述三维物体的面中的第一面以及包围所述第一面的多个第二面的数学表达式，来确定包围所述第一面的边界；从属于所述第一面的多个测量点中，提取出从所述边界起在所述第一面的内侧具有预定宽度的区域内的测量点；以及利用所提取出的测量点来再次确定表示所述第一面的数学表达式。2.根据权利要求1所述的建模装置，其中，所述三维物体是由地面、天花板面和多个墙面包围的房间；以及所述第一面是天花板面，并且包围所述第一面的所述多个第二面是所述多个墙面。3.根据权利要求1或2所述的建模装置，其中，所述面提取部包括：第一处理部，其被配置为将展开图像分割成多个单位区域，并且确定所述多个单位区域的方向，其中所述展开图像是通过将所述三维物体展开在平面上所获得的二维图像并且具有与所述多个测量数据相对应的像素值；第二处理部，其被配置为根据包括所述方向的条件，来将所述多个单位区域分类至与所述多个单位区域被认为所属的面相对应的面区域；以及第三处理部，其被配置为确定表示与所述面区域相对应的面的数学表达式。4.根据权利要求3所述的建模装置，其中，所述第三处理部被配置为利用所述多个测量点中的满足关于相对于所述测量装置的位置所确定的限制条件的测量点，来确定表示所述面中的特定面的数学表达式，其中所述限制条件以使得移除所述特定面的中央区域的测量点的方式来确定。5.根据权利要求3或4所述的建模装置，还包括：颜色处理部，其被配置为将多个颜色信息分配至通过所述第二处理部分类所获得的多个面区域；以及输出部，其被配置为输出通过利用所述多个颜色信息来替换所述展开图像的像素值所准备的颜色图像的图像信息。6.根据权利要求3至5中任一项所述的建模装置，其中，所述第二处理部被配置为：进行用于从所述展开图像顺次提取所述多个单位区域并且将所提取出的多个单位区域顺次进行分类、以确定多个所述面区域的初步处理；以及在所述初步处理之后，从所述展开图像中顺次提取所述多个单位区域并且将所提取出的多个单位区域与通过所述初步处理所确定的所述多个面区域相关联。7.根据权利要求3至6中任一项所述的建模装置，其中，所述面是平面，并且所述方向由所述单位区域的法线向量表示。8.根据权利要求7所述的建模装置，其中，所述第二处理部被配置为：针对从所述多个单位区域中选择的两个单位区域的各组，计算该组的两个单位区域的法线向量的内积，并且在所述内积等于或大于预定基准值的情况下，将该组的两个单位区域分类至同一面区域。9.根据权利要求7...

【专利技术属性】
技术研发人员：山本治美，堀井俊嗣，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP