特開 2022-137866 類似形状検索システム、情報処理装置、サーバ、コンピュータプログラム及び類似形状検索方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022137866

(43)【公開日】2022-09-22

(54)【発明の名称】類似形状検索システム、情報処理装置、サーバ、コンピュータプログラム及び類似形状検索方法

(51)【国際特許分類】

   G06F 16/53 20190101AFI20220914BHJP

   G06F 30/10 20200101ALI20220914BHJP

【ＦＩ】

G06F16/53

G06F17/50 622C

G06F17/50 614A

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021037563

(22)【出願日】2021-03-09

(71)【出願人】

【識別番号】591030237

【氏名又は名称】ＢＩＰＲＯＧＹ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】守屋 怜

(72)【発明者】

【氏名】三村 崇晃

【テーマコード（参考）】

5B046

5B146

5B175

【Ｆターム（参考）】

5B046DA08

5B046FA06

5B046FA17

5B046JA02

5B046KA05

5B146DL03

5B146DL08

5B146EA08

5B146EA18

5B146EC09

5B175DA02

5B175HB03

(57)【要約】

【課題】精度よく類似形状を検索することができる類似形状検索システム、情報処理装置、サーバ、コンピュータプログラム及び類似形状検索方法を提供する。
【解決手段】類似形状検索システムは、３次元形状を特定するデータを取得する取得部と、取得したデータに基づいて、３次元形状上の位置での立体的特徴を表す画素値を有する特徴画像を生成する特徴画像生成部と、生成した特徴画像に基づいて、３次元形状の全部又は一部と類似する類似形状を検索する検索部とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

３次元形状を特定するデータを取得する取得部と、
前記取得部で取得したデータに基づいて、前記３次元形状上の位置での立体的特徴を表す画素値を有する特徴画像を生成する特徴画像生成部と、
前記特徴画像生成部で生成した特徴画像に基づいて、前記３次元形状の全部又は一部と類似する類似形状を検索する検索部と
を備える、
類似形状検索システム。

【請求項2】

特徴画像と前記特徴画像によって立体的特徴が表された３次元形状とを関連付けた関連情報を記憶する記憶部を備え、
前記検索部は、
前記記憶部にアクセスして類似形状を検索する、
請求項１に記載の類似形状検索システム。

【請求項3】

前記取得部で取得したデータに基づいて、前記３次元形状を複数の三角形状に分割する分割部と、
前記分割部で分割した複数の三角形状を用いて２次元画像を生成する２次元画像生成部と
を備え、
前記特徴画像生成部は、
前記２次元画像の各画素に前記立体的特徴を表す画素値を割り当てて特徴画像を生成する、
請求項１又は請求項２に記載の類似形状検索システム。

【請求項4】

前記立体的特徴は、
前記３次元形状の曲面の特徴を含む、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の類似形状検索システム。

【請求項5】

前記立体的特徴は、
前記３次元形状の曲率を含む、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の類似形状検索システム。

【請求項6】

前記立体的特徴は、
前記３次元形状の最大曲率、最小曲率及び平均曲率の少なくとも１つを含む、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の類似形状検索システム。

【請求項7】

前記３次元形状のうち検索範囲の指定を受け付ける受付部を備え、
前記特徴画像生成部は、
前記検索範囲に対応する特徴画像を生成する、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の類似形状検索システム。

【請求項8】

前記検索部で検索した類似形状の類似度を算出する算出部と、
前記算出部で算出した類似度を出力する類似度出力部と
を備える、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の類似形状検索システム。

【請求項9】

前記検索部で検索した類似形状のうち前記３次元形状と類似する箇所を異なる表示態様で表示するための表示データを出力する表示データ出力部を備える、
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の類似形状検索システム。

【請求項10】

３次元形状を特定するデータを取得する取得部と、
前記取得部で取得したデータに基づいて、前記３次元形状上の位置での立体的特徴を表す画素値を有する特徴画像を生成する特徴画像生成部と、
前記特徴画像生成部で生成した特徴画像をサーバへ送信する送信部と、
前記３次元形状の全部又は一部と類似する類似形状を前記サーバから受信する受信部と
を備える、
情報処理装置。

【請求項11】

３次元形状上の位置での立体的特徴を表す画素値を有する特徴画像と前記３次元形状とを関連付けた関連情報を記憶する記憶部と、
３次元形状に対応する特徴画像を取得する取得部と、
前記取得部で取得した特徴画像に基づいて、前記特徴画像に対応する３次元形状の全部又は一部と類似する類似形状を検索する検索部と
を備える、
サーバ。

【請求項12】

コンピュータに、
３次元形状を特定するデータを取得し、
取得したデータに基づいて、前記３次元形状上の位置での立体的特徴を表す画素値を有する特徴画像を生成し、
生成した特徴画像をサーバへ出力し、
前記３次元形状の全部又は一部と類似する類似形状を前記サーバから取得する、
処理を実行させるコンピュータプログラム。

【請求項13】

コンピュータに、
３次元形状に対応する特徴画像を取得し、
３次元形状上の位置での立体的特徴を表す画素値を有する特徴画像と前記３次元形状とを関連付けた関連情報を用いて、取得した特徴画像に対応する前記３次元形状の全部又は一部と類似する類似形状を検索する、
処理を実行させるコンピュータプログラム。

【請求項14】

３次元形状を特定するデータを取得し、
取得したデータに基づいて、前記３次元形状上の位置での立体的特徴を表す画素値を有する特徴画像を生成し、
生成した特徴画像に基づいて、前記３次元形状の全部又は一部と類似する類似形状を検索する、
類似形状検索方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、類似形状検索システム、情報処理装置、サーバ、コンピュータプログラム及び類似形状検索方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、部品などの設計には、ＣＡＤ（Computer Aided Design）システムが用いられており、蓄積されるＣＡＤデータも増加する傾向にある。新たな部品を設計する際には、蓄積されたＣＡＤデータを検索して活用すれば、過去の製造ノウハウを生かすことができ、工期短縮や品質向上を図ることができる。

【0003】

非特許文献１には、３次元形状を複数の方向から撮影し、撮影して得られた各画像の特徴抽出を行い、機械学習を利用して類似する形状を検索する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】Kunio Osada, et al. “SHREC’08 Entry: Local 2DVisual Features for CAD Model Retrieval, July 2008

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、非特許文献１の技術では、３次元形状を撮影する方向が異なると、得られる画像も異なるため、撮影方向に依存して検索結果が変わってしまうおそれがある。また、撮影方向によっては、３次元形状の特徴を十分に捉えることができない可能性もある。

【0006】

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、精度よく類似形状を検索することができる類似形状検索システム、情報処理装置、サーバ、コンピュータプログラム及び類似形状検索方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、類似形状検索システムは、３次元形状を特定するデータを取得する取得部と、前記取得部で取得したデータに基づいて、前記３次元形状上の位置での立体的特徴を表す画素値を有する特徴画像を生成する特徴画像生成部と、前記特徴画像生成部で生成した特徴画像に基づいて、前記３次元形状の全部又は一部と類似する類似形状を検索する検索部とを備える。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、精度よく類似形状を検索することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施の形態の類似形状検索システムの構成の一例を示す模式図である。

【図2】検索対象の３次元形状の一例を示す模式図である。

【図3】３次元形状を三角形群に細分割する様子を示す模式図である。

【図4】三角形群を平面展開する様子を示す模式図である。

【図5】平面展開結果に基づき２次元画像を生成する様子を示す模式図である。

【図6】特徴画像の画素と３次元形状上の位置との対応関係を示す模式図である。

【図7】３次元形状上の位置での立体的特徴によって特徴画像の各画素の画素値の決定方法の一例を示す説明図である。

【図8】３次元形状と対応する特徴画像の一例を示す模式図である。

【図9】３次元形状ＤＢの構成の一例を示す模式図である。

【図10】特徴画像同士を比較して類似度を判定する様子を示す模式図である。

【図11】特徴画像の特徴量を比較して類似度を判定する様子を示す模式図である。

【図12】検索結果画面の第１例を示す模式図である。

【図13】検索結果画面の第２例を示す模式図である。

【図14】類似形状検索システムの処理手順の一例を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施の形態の類似形状検索システムの構成の一例を示す模式図である。類似形状検索システムは、情報処理装置１０、及びサーバ５０を備える。情報処理装置１０とサーバ５０とは、通信ネットワーク１を介して接続される。情報処理装置１０は、部品や製品の設計者などのユーザが使用する端末装置であり、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレット端末、スマートフォン等を用いることができる。サーバ５０は、複数の装置（例えば、サーバ、ＰＣ）に分散してもよい。ユーザが情報処理装置１０から検索処理要求をサーバ５０に送信すると、サーバ５０は、検索処理を行って、検索結果を情報処理装置１０に送信する。類似形状検索とは、ある３次元形状群（集合）に対して、ある３次元形状の全部又は一部を与えて、形状が類似していると判定されるものを３次元形状群（集合）から選び出すことをいう。

【0011】

情報処理装置１０は、装置全体を制御する制御部１１、通信部１２、記憶部１３、表示部１４、操作部１５、及び画像処理部１６を備える。画像処理部１６は、分割部１７、２次元画像生成部１８、及び特徴画像生成部１９を備える。制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などで構成される。

【0012】

通信部１２は、通信モジュールを備え、通信ネットワーク１を介してサーバ５０との間で情報（データ）の送受信を行う。また、通信部１２は、有線通信又は無線通信を用いて、外部のＣＡＤシステム（不図示）等から３次元形状を特定するデータ（例えば、３次元ＣＡＤデータなど）を取得することができる。

【0013】

記憶部１３は、半導体メモリ又はハードディスク等で構成することができ、情報処理装置１０の各部での処理結果、通信部１２を介してサーバ５０から受信した情報などの所要の情報を記憶する。また、記憶部１３は、３次元形状を特定するデータを予め収集して記憶しておくことができる。

【0014】

表示部１４は、液晶パネル又は有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等で構成することができる。

【0015】

操作部１５は、ハードウェアキーボード、マウスなどで構成される。また、操作部１５は、表示部１４に組み込まれたタッチパネルで構成してもよい。ユーザが表示部１４上で所定の操作を行うことができる。また、操作部１５は、表示部１４に表示したキ－ボードでもよい。

【0016】

画像処理部１６は、取得部としての機能を有し、通信部１２又は記憶部１３から３次元形状を特定するデータを取得し、取得したデータに基づいて、３次元形状上の位置での立体的特徴を表す画素値を有する特徴画像を生成する。

【0017】

図２は検索対象の３次元形状の一例を示す模式図である。図２に示すように、ユーザは、３次元ＣＡＤデータを選定することによって、検索したい３次元形状を表示部１４に表示させることができる。図２の例では、便宜上、比較的簡単な３次元形状を図示しているが、実際にはもっと複雑な３次元形状であってもよい。ユーザは、表示部１４に表示された３次元形状の全部又は一部を検索範囲として指定することができる。操作部１５は、３次元形状のうち検索範囲の指定を受け付ける受付部としての機能を有する。検索範囲は、３次元形状の全体でもよく、３次元形状の一部でもよい。図２の例では、検索範囲を破線の枠で例示している。また、ユーザは、適宜検索範囲を変更することができる。

【0018】

画像処理部１６は、３次元形状のうち指定された検索範囲内のデータを取得し、取得したデータに基づいて、検索範囲内の３次元形状上の位置での立体的特徴を表す画素値を有する特徴画像を生成してもよい。以下、画像処理部１６の処理の詳細について説明する。

【0019】

分割部１７は、取得したデータに基づいて、３次元形状を複数の三角形状に分割する。

【0020】

図３は３次元形状を三角形群に細分割する様子を示す模式図である。３次元形状の曲面をＳ（ｕ、ｖ）で表す。（ｕ、ｖ）は曲面Ｓ上の座標である。３次元形状を三角形群に細分割する方法は、一般的な方法を用いればよい。曲面Ｓ上の点をＳ（ｕ１、ｖ１）、…、Ｓ（ｕｎ、ｖｎ）、…とすると、三角形分割でできた三角形状のメッシュの各頂点は、曲面Ｓ上の各点に対応する。また、隣接するメッシュの境界線は、曲面Ｓ上の曲線に対応する直線である。１つのメッシュの大きさは適宜決定すればよい。

【0021】

２次元画像生成部１８は、分割部１７で分割した複数の三角形状を用いて２次元画像を生成する。

【0022】

図４は三角形群を平面展開する様子を示す模式図である。三角形群を平面展開する方法は、一般的な方法を用いればよい。図４Ａに示すような、三角形群を、図４Ｂに示すような、複数の小片に細分する。図４Ｂの例では、６つの小片に細分されているが、小片の数は図４Ｂの例に限定されない。なお、小片に細分する際には、隣接する小片同士が重複する（共通の）メッシュを有していてもよい。次に、図４Ｃに示すように、隣接する小片のエッジ（辺）と、その両端の２頂点が一致するように各小片を平面形に変形する。最後に、平面状の各小片をエッジとその両端が一致する状態で連結することで、図４Ｄに示すように、三角形群を平面展開することができる。

【0023】

図５は平面展開結果に基づき２次元画像を生成する様子を示す模式図である。平面展開された三角形群は、２次元平面に配置されることにより、２次元画像Ｑを生成することができる。

【0024】

特徴画像生成部１９は、２次元画像生成部１８で生成した２次元画像の各画素の画素値が、３次元形状上の位置での立体的特徴を表すように当該画素値を決定することにより、特徴画像を生成する。すなわち、特徴画像生成部１９は、２次元画像の各画素に立体的特徴を表す画素値を割り当てて特徴画像を生成する。

【0025】

図６は特徴画像Ｐの画素と３次元形状上の位置との対応関係を示す模式図である。特徴画像Ｐの画素（ｘ、ｙ）は、平面展開された三角形群における対応する位置、三角形群における対応する位置を介して、３次元形状の点Ｓ（ｕ、ｖ）に対応付けることができる。ずなわち、３次元形状上の位置Ｓ（ｕ、ｖ）の立体的特徴を特徴画像Ｐの対応する画素（ｘ、ｙ）の画素値に割り当てることが可能となる。

【0026】

これにより、プレス加工部品などの平面展開可能な性質を利用して、３次元形状の立体的特徴を表す情報を維持（又はほぼ維持）したまま特徴画像として画像化できるので、画像化の過程で３次元形状の情報が捨象されることがなく、３次元形状の部分の情報も維持して画像化できる。

【0027】

また、３次元形状を平面展開して特徴画像を生成するので、３次元形状が３次元座標内でどのような姿勢であっても、同じ形状の３次元形状であればほぼ同じ特徴画像を得ることができ、３次元形状の姿勢に依存することなく、特徴画像を生成することができる。

【0028】

次に、立体的特徴について説明する。

【0029】

図７は３次元形状上の位置での立体的特徴によって特徴画像の各画素の画素値の決定方法の一例を示す説明図である。立体的特徴は、例えば、３次元形状の曲面の特徴を表現するものであればよい。３次元形状は、曲面及び平面で構成されるので、曲面の特徴には、平面の特徴を含めてもよい。プレス加工品などの部品や製品は、表面の曲がり具合などによって、製造ノウハウが必要となり、工期の長短や品質に影響を与える可能性がある。そこで、３次元形状の曲面の特徴を画素値として割り当てられた特徴画像に基づく検索処理を行うことにより、製造ノウハウ、工期の長短、品質への影響などのファクタが共通するような類似形状を検索することができる。

【0030】

立体的特徴は、３次元形状の曲率を含む。曲率には、最大曲率Ｋｍａｘ、最小曲率Ｋｍｉｎ、平均曲率Ｋａｖｅ{Ｋａｖｅ＝（Ｋｍａｘ＋Ｋｍｉｎ）／２}を含めることができる。図７に示すように、特徴画像の画素値を曲率Ｋとしてもよい。ここで、曲率Ｋは、最大曲率Ｋｍａｘ、最小曲率Ｋｍｉｎ、平均曲率Ｋａｖｅを変数とする関数ｆ_K で算出することができる。関数ｆ_K は適宜決定すればよい。この場合、関数ｆ_K の定義によっては、最大曲率Ｋｍａｘ、最小曲率Ｋｍｉｎ、平均曲率Ｋａｖｅの少なくとも１つを変数としてもよい。

【0031】

また、図７に示すように、特徴画像の画素値をＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の値としてもよい。ここで、Ｒは、最大曲率Ｋｍａｘ、最小曲率Ｋｍｉｎ、平均曲率Ｋａｖｅを変数とする関数ｆ_R で算出し、Ｇは、最大曲率Ｋｍａｘ、最小曲率Ｋｍｉｎ、平均曲率Ｋａｖｅを変数とする関数ｆ_G で算出し、Ｂは、最大曲率Ｋｍａｘ、最小曲率Ｋｍｉｎ、平均曲率Ｋａｖｅを変数とする関数ｆ_B で算出することができる。関数ｆ_R、ｆ_G、ｆ_Bは適宜決定すればよい。

【0032】

また、図７に示すように、特徴画像の画素値を輝度Ｙの値としてもよい。ここで、輝度Ｙは、最大曲率Ｋｍａｘ、最小曲率Ｋｍｉｎ、平均曲率Ｋａｖｅを変数とする関数ｆ_Y で算出することができる。関数ｆ_Y は適宜決定すればよい。

【0033】

上述のように、最大曲率Ｋｍａｘ、及び最小曲率Ｋｍｉｎを立体的特徴として用いることにより、３次元形状の凹凸を特定することができる。また、平均曲率Ｋａｖｅを立体的特徴として用いることにより、３次元形状の凹凸の程度（度合い）を特定することができる。

【0034】

図８は３次元形状と対応する特徴画像の一例を示す模式図である。図８に示すように、３次元形状の表面が曲面であるのか平面であるのか、曲面である場合に凸面であるのか凹面であるのか、さらに曲面の曲がり具合などの情報が特徴画像の画素値に反映されている。このように、特徴画像は、３次元形状の曲がりの特徴を画像化したものである。

【0035】

制御部１１は、画像処理部１６で生成した特徴画像とともに、検索処理要求を、通信部１２を介してサーバ５０に送信する。以下、サーバ５０について説明する。

【0036】

サーバ５０は、サーバ５０全体を制御する制御部５１、通信部５２、記憶部５３、検索部５４、特徴量抽出部５５、類似度算出部５６、及び３次元形状ＤＢ５７を備える。３次元形状ＤＢ５７は、サーバ５０からアクセス可能な別のデータサーバに備えるようにしてもよい。制御部５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などで構成される。

【0037】

通信部５２は、通信モジュールを備え、通信ネットワーク１を介して情報処理装置１０との間で情報（データ）の送受信を行う。通信部５２は、情報処理装置１０から、特徴画像とともに、検索処理要求を取得（受信）する。

【0038】

記憶部５３は、半導体メモリ又はハードディスク等で構成することができ、通信部５２を介して受信した特徴画像、及びサーバ５０の各部での処理結果などの所要の情報を記憶することができる。

【0039】

検索部５４は、情報処理装置１０で生成された特徴画像に基づいて、３次元形状の全部又は一部と類似する類似形状を検索する。より具体的には、検索部５４は、３次元形状ＤＢ５７にアクセスして類似形状を検索する。

【0040】

３次元形状ＤＢ５７は、記憶部としての機能を有し、特徴画像と当該特徴画像によって立体的特徴が表された３次元形状とを関連付けた関連情報を記憶する。３次元形状ＤＢ５７は、例えば、過去に設計した部品や製品の３次元形状と、当該３次元形状の立体的特徴が表す画素値を有する特徴画像とを関連付けて記録されたデータベースである。

【0041】

図９は３次元形状ＤＢ５７の構成の一例を示す模式図である。図９には、３次元形状Ｖ０００１、Ｖ０００２、Ｖ０００３、Ｖ０００４、…に対応付けて特徴画像Ｗ０００１、Ｗ０００２、Ｗ０００３、Ｗ０００４、…が記憶されている様子を示す。なお、図９に示す３次元形状は、便宜上比較的簡単な形状であるが、実際はもっと複雑な形状であってもよい。検索部５４は、情報処理装置１０で生成された特徴画像Ｐと３次元形状ＤＢ５７に記憶された特徴画像Ｗ０００１、Ｗ０００２、Ｗ０００３、Ｗ０００４、…とを比較し、類似度を判定する。

【0042】

具体的には、類似度算出部５６は、情報処理装置１０で生成された特徴画像Ｐと３次元形状ＤＢ５７に記憶された特徴画像Ｗ０００１、Ｗ０００２、Ｗ０００３、Ｗ０００４、…との類似度を算出する。

【0043】

なお、後述するように、特徴画像の特徴点及び特徴量を算出して類似度を判定する場合には、３次元形状ＤＢ５７は、さらに、特徴画像Ｗ０００１、Ｗ０００２、Ｗ０００３、Ｗ０００４、…と、各特徴画像の特徴点及び特徴量とを関連付けて記憶すればよい。

【0044】

図１０は特徴画像同士を比較して類似度を判定する様子を示す模式図である。特徴画像同士を比較して類似度を判定する方法は、一般的な方法を用いることができる。例えば、特徴画像のすべての画素に対して画素値（例えば、曲率、ＲＧＢ、又は輝度値など）を比較する。類似度は、各画素の画素値の平均二乗誤差の和で算出することができる。

【0045】

また、別の方法としては、特徴画像同士の各画素値（例えば、曲率、ＲＧＢ、又は輝度値など）の画素数を算出し、特徴画像それぞれの画素数の差を足し合わせたヒストグラムの面積の大小に応じて類似度を算出する。面積が小さいほど類似度が高いと判定できる。

【0046】

なお、特徴画像同士を比較して類似度を算出する方法は、比較的処理量が増大する傾向がある。そこで、処理効率のため、特徴画像から特徴量を抽出し、抽出した特徴量に基づいて類似度を算出してもよい。

【0047】

図１０に示すように、特徴画像Ｐのサイズが、３次元形状ＤＢ５７に記憶された特徴画像Ｗ０００１、Ｗ０００２、Ｗ０００３、Ｗ０００４、…のサイズよりも小さい場合には、特徴画像Ｐを特徴画像Ｗ０００１、Ｗ０００２、Ｗ０００３、Ｗ０００４、…上を走査させて、走査の都度、特徴画像Ｐに対応する領域との類似度を算出し、類似度の大きい領域を判定すればよい。

【0048】

図１１は特徴画像の特徴量を比較して類似度を判定する様子を示す模式図である。特徴量抽出部５５は、情報処理装置１０で生成された特徴画像Ｐから特徴量を抽出する。特徴量としては、例えば、ＳＩＦＴ（Scale Invariant Feature Transform）、ＫＡＺＥ、ＡＫＡＺＥ（Accelerated KAZE）、ＳＵＲＦ（Speed Up Robust Feature）、ＯＲＢ（Oriented FAST and Rotated BRIEF）などの特徴量を用いることができる。

【0049】

図１１において、丸点は、特徴点を示す。特徴点の抽出は、例えば、ＤｏＧ（Difference-of-Gaussian）処理により行うことができる。具体的には、特徴画像とスケールの異なるガウス関数を畳み込んだ平滑化画像を生成し、生成した各平滑化画像の差分から、複数のＤｏＧ画像を生成する。スケールの異なる３枚のＤｏＧ画像を一組として、注目画素の上下を含む隣接する画素とその周りの２６近傍を比較して極値を求める。求めた極値を特徴点として抽出することができる。

【0050】

次に、特徴点の特徴量を抽出する。具体的には、特徴点が検出された平滑化画像の各画素の勾配強度と勾配方向を求め、全方向を３６方向に量子化したヒストグラムの最大値のオリエンテーションを特徴点の代表オリエンテーションとする。代表オリエンテーションの方向を座標軸として、特徴点の周辺領域を一辺４ブロックの１６ブロックに分割し、ブロック毎に８方向の勾配方向ヒストグラムを生成する。４ブロック×４ブロック×８方向の１２８次元の特徴量が得られる。

【0051】

特徴量に基づく類似度の算出は、例えば、特徴画像Ｐの特徴点の特徴量と、当該特徴点に対応する特徴画像Ｗ０００１の特徴点の特徴量との距離を求め、所定数の特徴点について総計すればよい。特徴量の距離は、例えば、ノルム、ハミング距離などを用いることができる。距離の総計が小さいほど類似度が大きいと判定することができる。

【0052】

制御部５１は、通信部５２を介して検索結果を情報処理装置１０に送信する。検索結果には、情報処理装置１０で生成された特徴画像に対応する３次元形状の全部又は一部に類似する類似形状（３次元形状）、類似形状が複数ある場合には、各類似形状の類似度、及び類似形状のうち、特徴画像に対応する３次元形状と類似する箇所を異なる表示態様で表示するための表示データの少なくとも１つが含まれる。

【0053】

次に、情報処理装置１０での検索結果の表示例について説明する。

【0054】

図１２は検索結果画面の第１例を示す模式図である。検索結果画面１０１の左側の領域には、検索対象の３次元形状に関する情報が表示され、右側の領域には検索結果に関する情報が表示されている。ユーザは、検索対象部品を部品リスト欄１０２から選択することができる。検索対象部品が選択されると、データ表示欄１０３に３次元形状が表示される。ユーザは、データ表示欄１０３に表示される３次元形状のうち、所要の検索範囲１０４（図１２では、破線の枠）を設定し、「検索範囲指定」アイコン１０５を操作することにより、３次元形状の検索範囲が指定される。ユーザは、「検索」アイコン１０６を操作すると、情報処理装置１０は、指定された検索範囲内の３次元形状から特徴画像Ｐを生成して、特徴画像Ｐとともに検索処理要求をサーバ５０に送信する。なお、検索範囲の指定は必須ではない。検索範囲の指定を受け付けない場合、３次元形状の全部が検索範囲となる。

【0055】

検索結果としては、類似順位毎に類似形状表示欄１０７、１０９が表示される。なお、図１２の例では、類似形状表示欄を２つ表示しているが、数は２つに限定されない。類似形状表示欄１０７には、３次元形状に最も類似する類似形状が表示される。また、実線の枠１０８で示すように、類似形状のうち、検索範囲１０４内の３次元形状と類似する箇所を強調表示することができる。なお、強調表示は、一例であって、類似形状の中で検索範囲内の３次元形状と類似する箇所が容易に識別できる表示態様であれば、色を変更する、模様を変更する、マークを付けるなど、種々の表示態様で表示できる。類似形状表示欄１０９には、２番目に類似する類似形状が表示される。また、実線の枠１１０で示すように、類似形状のうち、検索範囲１０４内の３次元形状と類似する箇所を強調表示することができる。また、図１２に示すように、類似形状表示欄１０７、１０９に対応させて、類似度、部品名を表示する。

【0056】

図１３は検索結果画面の第２例を示す模式図である。ユーザは、選択した検索対象部品の３次元形状のうち、検索範囲を適宜変更することができる。１つの３次元形状の中に複数個所に亘って、過去の製造ノウハウ、品質上の問題などを事前に確認しておくことが必要であるからである。図１３の例では、所要の検索範囲１２２（図１３では、破線の枠）を設定し、「検索範囲指定」アイコン１０５を操作することにより、３次元形状の検索範囲の指定を変更することができる。

【0057】

検索結果画面１２１の検索結果としては、類似順位毎に類似形状表示欄１２３、１２５が表示される。類似形状表示欄１２３、１２５に表示される類似形状が異なっていることが分かる。また、実線の枠１２４、１２６で示すように、類似形状のうち、検索範囲１２２内の３次元形状と類似する箇所を強調表示することができる。

【0058】

次に、本実施の形態の類似形状検索システム（類似形状検索方法）の処理について説明する。

【0059】

図１４は類似形状検索システムの処理手順の一例を示すフロー図である。情報処理装置１０は、３次元形状データを取得し（Ｓ１１）、検索範囲の指定を受け付ける（Ｓ１２）。情報処理装置は、検索範囲内の３次元形状から特徴画像を生成し（Ｓ１３）、生成した特徴画像、検索処理要求をサーバ５０に送信する（Ｓ１４）。

【0060】

サーバ５０は、検索処理要求とともに特徴画像を受信し（Ｓ１５）、受信した特徴画像の特徴点及び特徴量を算出する（Ｓ１６）。サーバ５０は、３次元形状ＤＢ５７を検索して、受信した特徴画像と記憶している特徴画像との類似度を算出して、受信した特徴画像と類似する特徴画像を抽出する（Ｓ１７）。これにより、サーバ５０は、３次元形状と類似する類似形状を特定することができる。

【0061】

サーバ５０は、類似すると判定した３次元形状又はその部分（類似形状）を情報処理装置１０に送信し（Ｓ１８）、処理を終了する。なお、サーバ５０が検索結果を情報処理装置１０に送信する場合、検索結果に、類似形状の類似度、及び類似形状のうち、特徴画像に対応する３次元形状と類似する箇所を異なる表示態様で表示するための表示データを含めてもよい。

【0062】

情報処理装置１０は、検索結果を受信して表示し（Ｓ１９）、処理を終了する。

【0063】

上述のように、情報処理装置１０は、３次元形状を特定するデータを取得する取得部と、取得したデータに基づいて、３次元形状上の位置での立体的特徴を表す画素値を有する特徴画像を生成する特徴画像生成部と、生成した特徴画像をサーバへ送信する送信部と、３次元形状の全部又は一部と類似する類似形状をサーバから受信する受信部とを備える。

【0064】

情報処理装置１０は、ＣＰＵ（プロセッサ）、ＲＯＭ及びＲＡＭ（メモリ）などを備えた汎用コンピュータを用いて実現することもできる。すなわち、図１４に示すような、情報処理装置１０の各処理の手順を定めたコンピュータプログラムをコンピュータに備えられたＲＡＭ（メモリ）にロードし、コンピュータプログラムをＣＰＵ（プロセッサ）で実行することにより、コンピュータ上で情報処理装置１０を実現することができる。コンピュータプログラムは記録媒体に記録され流通されてもよく、あるいは、ネットワークを介して、コンピュータにインストールされてもよい。

【0065】

サーバ５０は、３次元形状上の位置での立体的特徴を表す画素値を有する特徴画像と当該３次元形状とを関連付けた関連情報を記憶する記憶部と、３次元形状に対応する特徴画像を取得する取得部と、取得した特徴画像に基づいて、当該特徴画像に対応する３次元形状の全部又は一部と類似する類似形状を検索する検索部とを備える。

【0066】

サーバ５０は、ＣＰＵ（プロセッサ）、ＲＯＭ及びＲＡＭ（メモリ）などを備えた汎用コンピュータを用いて実現することもできる。すなわち、図１４に示すような、サーバ５０の各処理の手順を定めたコンピュータプログラムをコンピュータに備えられたＲＡＭ（メモリ）にロードし、コンピュータプログラムをＣＰＵ（プロセッサ）で実行することにより、コンピュータ上でサーバ５０を実現することができる。コンピュータプログラムは記録媒体に記録され流通されてもよく、あるいは、ネットワークを介して、コンピュータにインストールされてもよい。

【0067】

上述の実施の形態では、情報処理装置１０で特徴画像Ｐを生成する構成であったが、これに限定されるものではなく、サーバ５０で特徴画像Ｐを生成するようにしてもよい。この場合、図１に示す画像処理部１６（分割部１７、２次元画像生成部１８、及び特徴画像生成部１９）をサーバ５０に組み込めばよい。情報処理装置１０は、検索範囲が指定された３次元形状を特定するデータをサーバ５０に送信する。サーバ５０では、当該３次元形状を特定するデータを受信し、受信したデータに基づいて特徴画像を生成する。

【0068】

一般的に、３次元形状の類似形状検索の難しさは、３次元空間内での３次元形状の取り得る姿勢が膨大である点にある。例えば、３次元形状を１度ずつ回転させるとすると、３６０×３６０＝１２９６００通りの姿勢を考慮する必要があり、莫大な処理時間を要する。また、３次元形状の全体の中から類似する部分を検索する場合も、検索する領域を少しずつ移動させて判定する必要があり莫大な処理時間を要する。

【0069】

本実施形態によれば、３次元形状を、当該３次元形状上の立体的特徴を表現する画素値を有する特徴画像に２次元画像化し、２次元画像化された特徴画像を用いて類似形状を検索するので、上述の一般的な３次元形状の類似形状検索の難しさを解消することができる。また、本実施形態によれば、特徴画像同士を比較して類似度を判定できるので、簡便な画像処理により実現することができる。

【0070】

本実施の形態の類似形状検索システムは、３次元形状を特定するデータを取得する取得部と、前記取得部で取得したデータに基づいて、前記３次元形状上の位置での立体的特徴を表す画素値を有する特徴画像を生成する特徴画像生成部と、前記特徴画像生成部で生成した特徴画像に基づいて、前記３次元形状の全部又は一部と類似する類似形状を検索する検索部とを備える。

【0071】

本実施の形態の類似形状検索システムは、特徴画像と前記特徴画像によって立体的特徴が表された３次元形状とを関連付けた関連情報を記憶する記憶部を備え、前記検索部は、前記記憶部にアクセスして類似形状を検索する。

【0072】

本実施の形態の類似形状検索システムは、前記取得部で取得したデータに基づいて、前記３次元形状を複数の三角形状に分割する分割部と、前記分割部で分割した複数の三角形状を用いて２次元画像を生成する２次元画像生成部とを備え、前記特徴画像生成部は、前記２次元画像の各画素に前記立体的特徴を表す画素値を割り当てて特徴画像を生成する。

【0073】

本実施の形態の類似形状検索システムにおいて、前記立体的特徴は、前記３次元形状の曲面の特徴を含む。

【0074】

本実施の形態の類似形状検索システムにおいて、前記立体的特徴は、前記３次元形状の曲率を含む。

【0075】

本実施の形態の類似形状検索システムにおいて、前記立体的特徴は、前記３次元形状の最大曲率、最小曲率及び平均曲率の少なくとも１つを含む。

【0076】

本実施の形態の類似形状検索システムは、前記３次元形状のうち検索範囲の指定を受け付ける受付部を備え、前記特徴画像生成部は、前記検索範囲に対応する特徴画像を生成する。

【0077】

本実施の形態の類似形状検索システムは、前記検索部で検索した類似形状の類似度を算出する算出部と、前記算出部で算出した類似度を出力する類似度出力部とを備える。

【0078】

本実施の形態の類似形状検索システムは、前記検索部で検索した類似形状のうち前記３次元形状と類似する箇所を異なる表示態様で表示するための表示データを出力する表示データ出力部を備える。

【0079】

本実施の形態の情報処理装置は、３次元形状を特定するデータを取得する取得部と、前記取得部で取得したデータに基づいて、前記３次元形状上の位置での立体的特徴を表す画素値を有する特徴画像を生成する特徴画像生成部と、前記特徴画像生成部で生成した特徴画像をサーバへ送信する送信部と、前記３次元形状の全部又は一部と類似する類似形状を前記サーバから受信する受信部とを備える。

【0080】

本実施の形態のサーバは、３次元形状上の位置での立体的特徴を表す画素値を有する特徴画像と前記３次元形状とを関連付けた関連情報を記憶する記憶部と、３次元形状に対応する特徴画像を取得する取得部と、前記取得部で取得した特徴画像に基づいて、前記特徴画像に対応する３次元形状の全部又は一部と類似する類似形状を検索する検索部とを備える。

【0081】

本実施の形態のコンピュータプログラムは、コンピュータに、３次元形状を特定するデータを取得し、取得したデータに基づいて、前記３次元形状上の位置での立体的特徴を表す画素値を有する特徴画像を生成し、生成した特徴画像をサーバへ出力し、前記３次元形状の全部又は一部と類似する類似形状を前記サーバから取得する、処理を実行させる。

【0082】

本実施の形態のコンピュータプログラムは、コンピュータに、３次元形状に対応する特徴画像を取得し、３次元形状上の位置での立体的特徴を表す画素値を有する特徴画像と前記３次元形状とを関連付けた関連情報を用いて、取得した特徴画像に対応する前記３次元形状の全部又は一部と類似する類似形状を検索する、処理を実行させる。

【0083】

本実施の形態の類似形状検索方法は、３次元形状を特定するデータを取得し、取得したデータに基づいて、前記３次元形状上の位置での立体的特徴を表す画素値を有する特徴画像を生成し、生成した特徴画像に基づいて、前記３次元形状の全部又は一部と類似する類似形状を検索する。

【符号の説明】

【0084】

１ 通信ネットワーク
１０ 情報処理装置
１１ 制御部
１２ 通信部
１３ 記憶部
１４ 表示部
１５ 操作部
１６ 画像処理部
１７ 分割部
１８ ２次元画像生成部
１９ 特徴画像生成部
５０ サーバ
５１ 制御部
５２ 通信部
５３ 記憶部
５４ 検索部
５５ 特徴量抽出部
５６ 類似度算出部
５７ ３次元形状ＤＢ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】