視覚効果を考慮した3次元ポリゴン曲面形状の変分制御手法の研究

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本年度は,前年度まで進めていた(1)3次元メッシュ形状のモーフィングと(2)形状変形を用いた地形図の多視点投影デフォルメ投影図生成についてのまとめを行うとともに,これらの課題に共通で必要となる(3)形状の位相骨格を記述するモデルについて研究を行った.まず,3次元メッシュ形状モーフィングを,時間軸を加えた4次元メッシュを用いて直接設計する手法の実現に関して研究を進めた.まず,2つの3次元メッシュ形状を補間するため,2つのメッシュの点-面,稜線-稜線,面-点という双対関係に着目して,その間に四面体を埋め込む手法を開発した.さらに,4次元メッシュ形状の臨界点に着目することで,位相(種数)の異なる3次元メッシュ形状間のモーフィングを実現し、さらにすべての3次元曲面の位相変化(生成・消滅・分割・併合)のパタンをすべて列挙することに成功した.上記と並行に,形状変形を用いた地形図の多視点投影デフォルメ投影図自動生成の研究も進めた.入力として与えられた標高データを,頂上・峠・谷底・尾根線・谷線を用いて解析し特徴領域に分割した後,特徴領域ごとの2次元投影図上における最適な視線方向と図における配置を自動計算するモデルを構築し、システムを実装した.さらに、Non-photorealistic rendering手法に基づいた,より人の手描きに近い地形図描画表現を実現した.上記2つの研究を橋渡しするものとして,形状の位相骨格を記述する手法についても研究を行った.この手法は、3次元メッシュモーフィングにおいては,その位相変化を記述する際の基礎的な道具として,多視点投影デフォルメ透視図自動生成においては,地形形状全体を特徴領域に分割する際の指標として,重要な役割を演じている.本研究では,この位相骨格のモデルをさらにボリュームデータの可視化に応用し,効果的な可視化画像を自動生成できることを示した.