工業デザイン支援のための手描きによる3次元形状生成・修正に関する研究

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本研究では、3次元形状入力の手法として、スケッチの技法をコンピュータに実装するための実現手法について提案を行った。従来研究では、3次元形状の入力情報として輪郭線を用いており、形状の厚みや丸み具合をユーザが直接的な入力で制御することが困難であった。そこで本研究では、輪郭線だけなく、陰影の付与による形状の生成・.制御に関する手法の提案、および、正確な陰影理解に関する分析を行った。陰影付与による形状制御法においては、手描きにより輪郭線内に付与した陰の位置により、その丸みを制御し、形状の直接的・直感的な生成を可能とする。また、生成された3次元形状に対し、手描き線による輪郭形状の修正、閉曲線を描画することによる形状追加を行なうことができる。形状追加の際、描いた図形が被付与立体に対してめり込んでいるのか、出っ張っているのかを線だけで判断することは困難である。提案手法では、閉曲線と手描きにより付与した陰影の位置関係から、自動的に追加立体の形状を一意に決定することが可能となる。陰影理解に関する分析では、手描きにより付与する陰の分布により球の厚みを制御する手法について検討を行なった。上から見たときの輪郭線が同じでも、横から見たときの形状は、一意に決定できない。そこで、正確さ欠く手描きによる入力を対象とすることを考慮し、まず球を対象とし、陰の分布を回帰直線、回帰曲線で近似し、そのパラメータから描いた球の厚みを推定する手法を提案し、分析を行なった。まず、光源を一定方向から当てたCGによる球から理想となる陰を求め、球の高さと陰の分布の関係を求めた。その関係式をスケッチから得られた陰の分布に当てはめることにより、描かれた球体の高さを推定する。分析の結果、0〜25%程度の相対誤差に収めることが可能となり、手描きの陰情報による形状制御の可能性を示した。