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(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】P2024165813
(43)【公開日】2024-11-28
(54)【発明の名称】断面画像生成装置、断面画像生成方法及びプログラム
(51)【国際特許分類】
G06T 7/00 20170101AFI20241121BHJP
G06T 1/00 20060101ALI20241121BHJP
【ＦＩ】
G06T7/00 C
G06T1/00 315
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023082326
(22)【出願日】2023-05-18
(71)【出願人】
【識別番号】308036402
【氏名又は名称】株式会社ＪＶＣケンウッド
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】安藤 結衣
(72)【発明者】
【氏名】小林 朋央
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 博幸
(72)【発明者】
【氏名】桑原 悠
(72)【発明者】
【氏名】藤井 俊一
【テーマコード（参考）】
5B057
5L096
【Ｆターム（参考）】
5B057CA13
5B057CB13
5B057CC03
5B057DA16
5B057DB03
5L096AA09
5L096CA05
5L096DA01
5L096GA38
5L096HA02
5L096KA04
(57)【要約】
【課題】物品の断面画像を適切に生成する。
【解決手段】複数の層が重なって構成される物品のそれぞれの層の外周面の３次元画像データである３次元層データを、物品のそれぞれの層毎に取得する３次元データ取得部と、３次元層データに基づいて、層の内部構造の画像データである内部構造データを生成する内部構造生成部と、それぞれの層の３次元層データを積み重ねて、物品の３次元画像データである３次元物品データを生成する３次元画像生成部と、３次元物品データの断面位置を指定する断面指定部と、それぞれの層について、内部構造データに基づいて、指定された断面位置における層の断面画像データを生成して、指定された断面位置における３次元物品データの断面画像を生成する断面画像生成部と、断面画像を出力する出力制御部と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】複数の層が重なって構成される物品のそれぞれの層の外周面の３次元画像データである３次元層データを、物品のそれぞれの層毎に取得する３次元データ取得部と、３次元層データに基づいて、層の内部構造の画像データである内部構造データを生成する内部構造生成部と、それぞれの層の３次元層データを積み重ねて、物品の３次元画像データである３次元物品データを生成する３次元画像生成部と、３次元物品データの断面位置を指定する断面指定部と、それぞれの層について、内部構造データに基づいて、指定された断面位置における層の断面画像データを生成して、指定された断面位置における３次元物品データの断面画像を生成する断面画像生成部と、断面画像を出力する出力制御部と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の層が重なって構成される物品のそれぞれの前記層の外周面の３次元画像データである３次元層データを、前記物品のそれぞれの前記層毎に取得する３次元データ取得部と、
前記３次元層データに基づいて、前記層の内部構造の画像データである内部構造データを生成する内部構造生成部と、
それぞれの前記層の３次元層データを積み重ねて、前記物品の３次元画像データである３次元物品データを生成する３次元画像生成部と、
前記３次元物品データの断面位置を指定する断面指定部と、
それぞれの層について、前記内部構造データに基づいて、指定された前記断面位置における前記層の断面画像データを生成して、指定された前記断面位置における前記３次元物品データの断面画像を生成する断面画像生成部と、
前記断面画像を出力する出力制御部と、
を備える、
断面画像生成装置。
前記３次元層データに基づいて、前記層の内部構造の画像データである内部構造データを生成する内部構造生成部と、
それぞれの前記層の３次元層データを積み重ねて、前記物品の３次元画像データである３次元物品データを生成する３次元画像生成部と、
前記３次元物品データの断面位置を指定する断面指定部と、
それぞれの層について、前記内部構造データに基づいて、指定された前記断面位置における前記層の断面画像データを生成して、指定された前記断面位置における前記３次元物品データの断面画像を生成する断面画像生成部と、
前記断面画像を出力する出力制御部と、
を備える、
断面画像生成装置。
【請求項2】
前記内部構造生成部は、前記３次元層データが示す前記層の外周面の色に基づいて、その層の内部構造の色を設定する、
請求項１に記載の断面画像生成装置。
請求項１に記載の断面画像生成装置。
【請求項3】
前記内部構造生成部は、
前記３次元層データに基づいて、その層の種類を特定し、
特定した種類に対応した層であり、かつ層の内部構造の画像が設定されている参照層データを取得し、
前記参照層データに基づいて、前記内部構造データを生成する、
請求項１又は請求項２に記載の断面画像生成装置。
前記３次元層データに基づいて、その層の種類を特定し、
特定した種類に対応した層であり、かつ層の内部構造の画像が設定されている参照層データを取得し、
前記参照層データに基づいて、前記内部構造データを生成する、
請求項１又は請求項２に記載の断面画像生成装置。
【請求項4】
複数の層が重なって構成される物品のそれぞれの前記層の外周面の３次元画像データである３次元層データを、前記物品のそれぞれの前記層毎に取得するステップと、
前記３次元層データに基づいて、前記層の内部構造の画像データである内部構造データを生成するステップと、
それぞれの前記層の３次元層データを積み重ねて、前記物品の３次元画像データである３次元物品データを生成するステップと、
前記３次元物品データの断面位置を指定するステップと、
それぞれの層について、前記内部構造データに基づいて、指定された前記断面位置における前記層の断面画像データを生成して、指定された前記断面位置における前記３次元物品データの断面画像を生成するステップと、
前記断面画像を出力するステップと、
を含む、
断面画像生成方法。
前記３次元層データに基づいて、前記層の内部構造の画像データである内部構造データを生成するステップと、
それぞれの前記層の３次元層データを積み重ねて、前記物品の３次元画像データである３次元物品データを生成するステップと、
前記３次元物品データの断面位置を指定するステップと、
それぞれの層について、前記内部構造データに基づいて、指定された前記断面位置における前記層の断面画像データを生成して、指定された前記断面位置における前記３次元物品データの断面画像を生成するステップと、
前記断面画像を出力するステップと、
を含む、
断面画像生成方法。
【請求項5】
複数の層が重なって構成される物品のそれぞれの前記層の外周面の３次元画像データである３次元層データを、前記物品のそれぞれの前記層毎に取得するステップと、
前記３次元層データに基づいて、前記層の内部構造の画像データである内部構造データを生成するステップと、
それぞれの前記層の３次元層データを積み重ねて、前記物品の３次元画像データである３次元物品データを生成するステップと、
前記３次元物品データの断面位置を指定するステップと、
それぞれの層について、前記内部構造データに基づいて、指定された前記断面位置における前記層の断面画像データを生成して、指定された前記断面位置における前記３次元物品データの断面画像を生成するステップと、
前記断面画像を出力するステップと、
をコンピュータに実行させる、
プログラム。
前記３次元層データに基づいて、前記層の内部構造の画像データである内部構造データを生成するステップと、
それぞれの前記層の３次元層データを積み重ねて、前記物品の３次元画像データである３次元物品データを生成するステップと、
前記３次元物品データの断面位置を指定するステップと、
それぞれの層について、前記内部構造データに基づいて、指定された前記断面位置における前記層の断面画像データを生成して、指定された前記断面位置における前記３次元物品データの断面画像を生成するステップと、
前記断面画像を出力するステップと、
をコンピュータに実行させる、
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、断面画像生成装置、断面画像生成方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
例えば特許文献１には、試料を一定の方向に押し出し切断し、切断面の２次元画像を撮像して、２次元画像から試料の３次元内部構造を演算しカラーラピッドプロトタイピング装置を用いて立体カラー模型を製作する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００４－６９４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１の技術では、試料を実際に切断することで、立体カラー模型を製作している。しかしながら、物品の断面を知りたい場合に、その物品を実際に切断することが難しいケースがある。そのため、断面が未知の物品の断面画像を適切に生成することが求められている。
【0005】
本開示は、上記課題を鑑み、物品の断面画像を適切に生成可能な断面画像生成装置、断面画像生成方法及びプログラム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】
【0006】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る断面画像生成装置は、複数の層が重なって構成される物品のそれぞれの前記層の外周面の３次元画像データである３次元層データを、前記物品のそれぞれの前記層毎に取得する３次元データ取得部と、
前記３次元層データに基づいて、前記層の内部構造の画像データである内部構造データを生成する内部構造生成部と、それぞれの前記層の３次元層データを積み重ねて、前記物品の３次元画像データである３次元物品データを生成する３次元画像生成部と、前記３次元物品データの断面位置を指定する断面指定部と、それぞれの層について、前記内部構造データに基づいて、指定された前記断面位置における前記層の断面画像データを生成して、指定された前記断面位置における前記３次元物品データの断面画像を生成する断面画像生成部と、前記断面画像を出力する出力制御部と、を備える。
前記３次元層データに基づいて、前記層の内部構造の画像データである内部構造データを生成する内部構造生成部と、それぞれの前記層の３次元層データを積み重ねて、前記物品の３次元画像データである３次元物品データを生成する３次元画像生成部と、前記３次元物品データの断面位置を指定する断面指定部と、それぞれの層について、前記内部構造データに基づいて、指定された前記断面位置における前記層の断面画像データを生成して、指定された前記断面位置における前記３次元物品データの断面画像を生成する断面画像生成部と、前記断面画像を出力する出力制御部と、を備える。
【0007】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る断面画像生成方法は、複数の層が重なって構成される物品のそれぞれの前記層の外周面の３次元画像データである３次元層データを、前記物品のそれぞれの前記層毎に取得するステップと、前記３次元層データに基づいて、前記層の内部構造の画像データである内部構造データを生成するステップと、それぞれの前記層の３次元層データを積み重ねて、前記物品の３次元画像データである３次元物品データを生成するステップと、前記３次元物品データの断面位置を指定するステップと、それぞれの層について、前記内部構造データに基づいて、指定された前記断面位置における前記層の断面画像データを生成して、指定された前記断面位置における前記３次元物品データの断面画像を生成するステップと、前記断面画像を出力するステップと、を含む。
【0008】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係るプログラムは、複数の層が重なって構成される物品のそれぞれの前記層の外周面の３次元画像データである３次元層データを、前記物品のそれぞれの前記層毎に取得するステップと、前記３次元層データに基づいて、前記層の内部構造の画像データである内部構造データを生成するステップと、それぞれの前記層の３次元層データを積み重ねて、前記物品の３次元画像データである３次元物品データを生成するステップと、前記３次元物品データの断面位置を指定するステップと、それぞれの層について、前記内部構造データに基づいて、指定された前記断面位置における前記層の断面画像データを生成して、指定された前記断面位置における前記３次元物品データの断面画像を生成するステップと、前記断面画像を出力するステップと、をコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、物品の断面画像を適切に生成することできる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施形態の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【0012】
【0013】
断面画像生成システム１は、撮像装置１０で物品１００（図３参照）を撮像し、撮像した撮像データを断面画像生成装置２０に送り、断面画像生成装置２０で撮像データの処理を行い、断面画像Ｓを生成して出力するシステムである。
【0014】
（物品）
図２は、物品の一例を示す説明図である。ここで、物品１００は、層を有するものである。図２に示すように、物品１００は、複数の層１０１を有する物品であることが好ましい。物品１００は、複数の層１０１が積み重なって構成される。物品１００は、例えば、食べ物や工芸品であることが好ましい。例えば、ケーキ等の菓子、漆塗りが施された食器類等が挙げられる。
図２は、物品の一例を示す説明図である。ここで、物品１００は、層を有するものである。図２に示すように、物品１００は、複数の層１０１を有する物品であることが好ましい。物品１００は、複数の層１０１が積み重なって構成される。物品１００は、例えば、食べ物や工芸品であることが好ましい。例えば、ケーキ等の菓子、漆塗りが施された食器類等が挙げられる。
【0015】
図２は、物品１００がケーキ（ホールケーキ）である場合を例にしている。図２の例では、層１０１として、層１０２、１０４、１０６が含まれている。層１０２は最下層であり、層１０６は、最上層であり、層１０４は、層１０２と層１０６との間に設けられる中間層である。すなわち、物品１００は、層１０２、１０４、１０６の順で積み重なって構成される。なお、図２の例では、層１０２がケーキの土台となる層であり、層１０４は、スポンジと果物で構成される層であり、層１０６が、ケーキの上面に配置された果物の層である。
【0016】
＜撮像装置＞
図１に戻り、撮像装置１０について説明する。撮像装置１０は、物品１００の製作過程をリアルタイムで撮像する装置である。すなわち、物品１００は、複数の層１０１を積み上げて製作されるので、撮像装置１０は、層１０１が積み上げられる毎の物品１００を撮像する。言い換えれば、撮像装置１０は、物品１００を構成する各層１０１を撮像する。図２の例では、撮像装置１０は、層１０２のみが配置された状態の物品１００と、層１０２上に層１０４が積み重ねられた状態の物品１００と、層１０２上に積み重ねられた層１０４上に、更に層１０６が積み重ねられた完成状態の物品１００とを、それぞれ撮像する。撮像装置１０は、複数のカメラ１２、カメラ１４、カメラ１６・・・を備える。撮像装置１０は、複数のカメラ１２，１４，１６・・・が物品１００とその製作過程を撮像できる位置にそれぞれのカメラが離れて配置される。撮像装置１０は、複数のカメラ１２，１４，１６・・・で物品１００を撮像する。撮像装置１０は、任意のフレームレートで撮像してよいが、撮像装置１０は、物品１００の製作開始時から製作終了時、つまり、物品１００が完成した時まで撮像することが好ましい。撮像装置１０は、撮像した撮像データを断面画像生成装置２０に送る。なお、撮像装置１０は、３台以上のカメラに限定されず、２台以上のカメラを備えるものであってよいし、１台のカメラを有するものであってもよい。
図１に戻り、撮像装置１０について説明する。撮像装置１０は、物品１００の製作過程をリアルタイムで撮像する装置である。すなわち、物品１００は、複数の層１０１を積み上げて製作されるので、撮像装置１０は、層１０１が積み上げられる毎の物品１００を撮像する。言い換えれば、撮像装置１０は、物品１００を構成する各層１０１を撮像する。図２の例では、撮像装置１０は、層１０２のみが配置された状態の物品１００と、層１０２上に層１０４が積み重ねられた状態の物品１００と、層１０２上に積み重ねられた層１０４上に、更に層１０６が積み重ねられた完成状態の物品１００とを、それぞれ撮像する。撮像装置１０は、複数のカメラ１２、カメラ１４、カメラ１６・・・を備える。撮像装置１０は、複数のカメラ１２，１４，１６・・・が物品１００とその製作過程を撮像できる位置にそれぞれのカメラが離れて配置される。撮像装置１０は、複数のカメラ１２，１４，１６・・・で物品１００を撮像する。撮像装置１０は、任意のフレームレートで撮像してよいが、撮像装置１０は、物品１００の製作開始時から製作終了時、つまり、物品１００が完成した時まで撮像することが好ましい。撮像装置１０は、撮像した撮像データを断面画像生成装置２０に送る。なお、撮像装置１０は、３台以上のカメラに限定されず、２台以上のカメラを備えるものであってよいし、１台のカメラを有するものであってもよい。
【0017】
＜断面画像生成装置＞
断面画像生成装置２０は、例えばＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）やタブレット端末などの情報端末である。断面画像生成装置２０は、入力部２２と、出力部２４と、記憶部２６と、通信部２８と、制御部３０とを備える。
断面画像生成装置２０は、例えばＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）やタブレット端末などの情報端末である。断面画像生成装置２０は、入力部２２と、出力部２４と、記憶部２６と、通信部２８と、制御部３０とを備える。
【0018】
入力部２２は、各種の情報の入力を受付ける。入力部２２は、例えば、キーボードやマウスにより実現されて、ユーザから入力された各種の情報を受付けてよい。また、入力部２２は、タッチパネルであってよく、表示面（例えば出力部２４）を介してユーザから入力された情報を受付けてよい。入力部２２は、マイクを備え、ユーザが発話することで、発話内容を受付けてもよい。
【0019】
出力部２４は、画像を出力するディスプレイである。出力部２４は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｕｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）などを含むディスプレイである。出力部２４は、出力制御部４２からの情報を出力する。
【0020】
記憶部２６は、制御部３０の演算内容やプログラムなどの各種情報を記憶するメモリであり、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）のような主記憶装置と、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）などの外部記憶装置とのうち、少なくとも１つを含む。記憶部２６が保存する制御部３０用のプログラムは、断面画像生成装置２０が読み取り可能な記録媒体に記憶されていてもよい。記憶部２６は、撮像装置１０が撮像した撮像データや物品１００の３次元画像データ等を記憶する。
【0021】
通信部２８は、撮像装置１０やサーバ装置などの外部の装置と相互に通信可能に接続し、外部の装置と情報を送受信する。通信部２８は、例えば、ＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）、無線ＬＡＮカード、アンテナ等によって実現されてよい。通信部２８は、ネットワークと有線又は無線で接続され、例えば、外部の装置との間で相互に情報の送受信を行う。
【0022】
制御部３０は、演算装置であり、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの演算回路を含む。制御部３０は、入力データ取得部３２と、３次元層データ取得部３４と、内部構造生成部３５と、３次元画像生成部３６と、断面指定部３８と、断面画像生成部４０と、出力制御部４２とを含む。制御部３０は、記憶部２６からプログラム（ソフトウェア）を読み出して実行することで、入力データ取得部３２と、３次元層データ取得部３４と、内部構造生成部３５と、３次元画像生成部３６と、断面指定部３８と、断面画像生成部４０と、出力制御部４２とを実現して、それらの処理を実行する。なお、制御部３０は、１つのＣＰＵによってこれらの処理を実行してもよいし、複数のＣＰＵを備えて、それらの複数のＣＰＵで、処理を実行してもよい。また、入力データ取得部３２と、３次元層データ取得部３４と、内部構造生成部３５と、３次元画像生成部３６と、断面指定部３８と、断面画像生成部４０と、出力制御部４２との少なくとも一部を、ハードウェアで実現してもよい。
【0023】
入力データ取得部３２は、入力部２２に入力されたデータを取得する。
【0024】
３次元層データ取得部３４は、物品１００のそれぞれの層１０１の外周面の３次元画像データである３次元層データを取得する。３次元層データ取得部３４の詳細については、後述する。
【0025】
内部構造生成部３５は、３次元層データに基づいて、その層の内部構造の画像データである内部構造データを生成する。内部構造生成部３５の詳細については、後述する。
【0026】
３次元画像生成部３６は、３次元層データを積み重ねて、物品１００の３次元画像データである３次元物品データ１００Ｓを生成する。３次元画像生成部３６の詳細については、後述する。
【0027】
断面指定部３８は、生成した３次元画像の断面を指定する。断面指定部３８の詳細については、後述する。
【0028】
断面画像生成部４０は、それぞれの層１０１について、内部構造データに基づいて、指定された断面位置における層の断面画像データを生成することで、指定された断面における３次元物品データ１００Ｓの断面画像Ｓを生成する。断面画像生成部４０の詳細については、後述する。
【0029】
出力制御部４２は、断面画像Ｓを出力する。出力制御部４２の詳細については、後述する。
【0030】
＜処理フロー＞
次に、本実施形態に係る断面画像生成装置２０の処理を説明する。図３は、本実施形態に係る断面画像生成装置の処理の一例を示すフローチャートである。図４は、本実施形態に係る３次元物品データの一例を示す説明図である。図５は、本実施形態に係る断面画像の一例を示す図である。
次に、本実施形態に係る断面画像生成装置２０の処理を説明する。図３は、本実施形態に係る断面画像生成装置の処理の一例を示すフローチャートである。図４は、本実施形態に係る３次元物品データの一例を示す説明図である。図５は、本実施形態に係る断面画像の一例を示す図である。
【0031】
（３次元層データの取得）
図３に示すように、３次元層データ取得部３４は、層１０１の外周面の３次元画像データである３次元層データを取得する（ステップＳ１０）。３次元層データとは、層１０１の外周面の３次元画像データである。すなわち、３次元層データは、層１０１の実際の外周面の形状を反映した画像であるが、層１０１の実際の内部構造を反映したデータではない。本実施形態では、３次元層データ取得部３４は、撮像装置１０が撮像した層１０１の撮像データを取得して、層１０１の撮像データに基づいて、その層１０１の３次元層データを生成する。例えば、３次元層データ取得部３４は、撮像装置１０の複数のカメラが異なるアングルで撮像した同じ層１０１の撮像データから、その層１０１の３次元層データを生成する。例えば、３次元層データ取得部３４は、ボリュメトリック技術により、層１０１の複数の撮像データから、その層１０１の３次元層データを生成してよい。
図３に示すように、３次元層データ取得部３４は、層１０１の外周面の３次元画像データである３次元層データを取得する（ステップＳ１０）。３次元層データとは、層１０１の外周面の３次元画像データである。すなわち、３次元層データは、層１０１の実際の外周面の形状を反映した画像であるが、層１０１の実際の内部構造を反映したデータではない。本実施形態では、３次元層データ取得部３４は、撮像装置１０が撮像した層１０１の撮像データを取得して、層１０１の撮像データに基づいて、その層１０１の３次元層データを生成する。例えば、３次元層データ取得部３４は、撮像装置１０の複数のカメラが異なるアングルで撮像した同じ層１０１の撮像データから、その層１０１の３次元層データを生成する。例えば、３次元層データ取得部３４は、ボリュメトリック技術により、層１０１の複数の撮像データから、その層１０１の３次元層データを生成してよい。
【0032】
３次元層データ取得部３４は、物品１００を構成する層１０１毎に、３次元層データを取得する。例えば、図２の例では、３次元層データ取得部３４は、層１０２の３次元層データと、層１０４の３次元層データと、層１０６の３次元層データとを取得する。
【0033】
（内部構造データの生成）
図３に示すように、内部構造生成部３５は、３次元層データに基づいて、その層１０１の内部構造データを生成する（ステップＳ１１）。内部構造データとは、層１０１の内部構造の画像データであり、層１０１の内部構造の色と形状との少なくとも一方を含む画像データであってよい。内部構造生成部３５は、層１０１の内部の各位置における内部構造の画像データを、内部構造データとして生成してよい。ただしそれに限られず、内部構造生成部３５は、層１０１の内部の一部の位置における内部構造の画像データを、内部構造データとして生成してよい。すなわち例えば、内部構造生成部３５は、後述のように指定される断面位置における内部構造の画像データのみを、内部構造データとして生成してもよい。この場合例えば、指定される断面位置の候補が予め設定されており、内部構造生成部３５は、候補とされた断面位置における内部構造の画像データを、内部構造データとして生成してよい。
図３に示すように、内部構造生成部３５は、３次元層データに基づいて、その層１０１の内部構造データを生成する（ステップＳ１１）。内部構造データとは、層１０１の内部構造の画像データであり、層１０１の内部構造の色と形状との少なくとも一方を含む画像データであってよい。内部構造生成部３５は、層１０１の内部の各位置における内部構造の画像データを、内部構造データとして生成してよい。ただしそれに限られず、内部構造生成部３５は、層１０１の内部の一部の位置における内部構造の画像データを、内部構造データとして生成してよい。すなわち例えば、内部構造生成部３５は、後述のように指定される断面位置における内部構造の画像データのみを、内部構造データとして生成してもよい。この場合例えば、指定される断面位置の候補が予め設定されており、内部構造生成部３５は、候補とされた断面位置における内部構造の画像データを、内部構造データとして生成してよい。
【0034】
内部構造生成部３５は、内部構造データの生成対象となる層１０１の３次元層データに基づいて、その層１０１の内部構造データを生成する。３次元層データに基づいた内部構造データの生成方法は任意であってよいが、以下でその例を説明する。
【0035】
（内部構造データの生成例）
例えば、内部構造生成部３５は、層１０１の３次元層データにおいて設定された層１０１の外周面の色に基づいて、その層１０１の内部構造の色を設定して、内部構造の色を含むデータを、内部構造データとして生成してよい。この場合、内部構造生成部３５は、３次元層データで示された外周面の各位置における色に基づいて、その層１０１の内部構造の色を設定することが好ましい。例えば、内部構造生成部３５は、外周面の各位置における色に対して平均化された色（中間色）を、内部構造の色に設定してよい。具体的には、内部構造生成部３５は、外周面の各位置における色が、赤、緑、青の各階調値の組み合わせで設定されている場合、外周面の各位置におけるそれらの各階調値の平均値を算出して、各階調値の平均値を、内部構造の色に設定してよい。なお、このように層１０１の３次元層データに基づいて、内部構造の色を設定する場合には、内部構造生成部３５は、内部構造の形状については任意に設定してよい。例えば、内部構造生成部３５は、内部構造の形状を一様な形状に設定してよい。
例えば、内部構造生成部３５は、層１０１の３次元層データにおいて設定された層１０１の外周面の色に基づいて、その層１０１の内部構造の色を設定して、内部構造の色を含むデータを、内部構造データとして生成してよい。この場合、内部構造生成部３５は、３次元層データで示された外周面の各位置における色に基づいて、その層１０１の内部構造の色を設定することが好ましい。例えば、内部構造生成部３５は、外周面の各位置における色に対して平均化された色（中間色）を、内部構造の色に設定してよい。具体的には、内部構造生成部３５は、外周面の各位置における色が、赤、緑、青の各階調値の組み合わせで設定されている場合、外周面の各位置におけるそれらの各階調値の平均値を算出して、各階調値の平均値を、内部構造の色に設定してよい。なお、このように層１０１の３次元層データに基づいて、内部構造の色を設定する場合には、内部構造生成部３５は、内部構造の形状については任意に設定してよい。例えば、内部構造生成部３５は、内部構造の形状を一様な形状に設定してよい。
【0036】
また例えば、内部構造生成部３５は、対象となる層１０１の３次元層データと、参照となる層の画像データである参照層データとに基づいて、対象となる層１０１の内部構造データを生成してよい。この場合、内部構造生成部３５は、層１０１の３次元層データ（外周面の画像データ）に基づいて、その層１０１の種類を特定する。そして、内部構造生成部３５は、その層１０１の種類（特定した種類）に対応する種類の層である参照層の画像データを、参照層データとして取得する。ここでの参照層データは、参照層の３次元画像データであり、参照層の内部構造の画像データを含む。内部構造生成部３５は、取得した参照層データに基づいて、言い換えれば参照層データに含まれる参照層の内部構造の画像データに基づいて、対象となる層１０１の内部構造データを生成する。内部構造生成部３５は、参照層の内部構造の画像データを、対象となる層１０１の内部構造データとして用いることが好ましい。
【0037】
なお、内部構造生成部３５は、層１０１の３次元層データに基づいた任意の方法で、層１０１の種類を特定してよく、任意の方法で参照層データを取得してよい。例えば、内部構造生成部３５は、層１０１の３次元層データに対して画像解析を実行して、層１０１の種類を特定してもよい。また例えば、記憶部２６に、参照層の種類と、その参照層の参照層データとが対応付けて記憶されており、内部構造生成部３５は、特定した層１０１の種類と対応する種類（例えば同じ種類）の参照層データを、記憶部２６から読み出してよい。層１０６を例にすると、内部構造生成部３５は、層１０６の３次元層データを画像解析して、層１０６の種類が果物（イチゴ）である旨を特定する。内部構造生成部３５は、記憶部２６から、種類がイチゴである参照層データを読み出して、読み出したイチゴの参照層データに含まれる内部構造の画像データを、対象となる層１０６の内部構造データとして用いる。
【0038】
また、例えば、内部構造生成部３５は、層１０１の３次元層データに基づき、機械学習したＡＩ（Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｉｇｅｎｃｅ）モデルにより、層１０１の内部構造データを生成してもよい。内部構造生成部３５は、例えば、３次元層データ（すなわち外周面の画像データ）と、内部構造データ（すなわち内部構造の画像データ）との対応関係を機械学習したＡＩ（Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｉｇｅｎｃｅ）モデルを用いて、内部構造データを生成してもよい。この場合、３次元層データと、その層の内部構造データとのデータセットを教師データとして、予めＡＩモデルに学習させておく。そして、内部構造生成部３５は、内部構造が未知である層１０１の３次元層データを学習済みのＡＩモデルに入力して、ＡＩモデルから出力された、内部構造データを取得する。
【0039】
（３次元画像の生成）
図３に示すように、３次元画像生成部３６は、層１０１毎の３次元層データに基づき、物品１００の３次元物品データ１００Ｓを生成する（ステップＳ１２）。３次元物品データ１００Ｓとは、物品１００の３次元画像データである。３次元画像生成部３６は、３次元層データ取得部３４が取得したそれぞれの層１０１の３次元層データを積み重ねて、３次元物品データ１００Ｓを生成する。すなわち、図４に示すように、３次元物品データ１００Ｓは、３次元層データ１０１Ｓが積み重ねられた３次元画像データである。３次元物品データ１００Ｓは、実際の物品１００における層１０１の積層順に合わせて、それぞれの３次元層データ１０１Ｓが積み重ねられた画像データである。
図３に示すように、３次元画像生成部３６は、層１０１毎の３次元層データに基づき、物品１００の３次元物品データ１００Ｓを生成する（ステップＳ１２）。３次元物品データ１００Ｓとは、物品１００の３次元画像データである。３次元画像生成部３６は、３次元層データ取得部３４が取得したそれぞれの層１０１の３次元層データを積み重ねて、３次元物品データ１００Ｓを生成する。すなわち、図４に示すように、３次元物品データ１００Ｓは、３次元層データ１０１Ｓが積み重ねられた３次元画像データである。３次元物品データ１００Ｓは、実際の物品１００における層１０１の積層順に合わせて、それぞれの３次元層データ１０１Ｓが積み重ねられた画像データである。
【0040】
なお、本実施形態においては、３次元画像生成部３６は、層１０１の外周面の３次元層データとその層１０１の内部構造データとを合成した画像データを、３次元層データ１０１Ｓとして取得して、それらの３次元層データ１０１Ｓを積み重ねて、３次元物品データ１００Ｓを生成する。すなわち、３次元物品データ１００Ｓに含まれる各層１０１の３次元層データ１０１Ｓは、層１０１の外周面の画像データと、層１０１の内部構造の画像データ（内部構造データ）とを含む。ただし、３次元物品データ１００Ｓに含まれる３次元層データ１０１Ｓは、層１０１の外周面の画像データを含むが、内部構造データを含まなくてもよい。
【0041】
図４の例では、３次元画像生成部３６は、層１０２に対応する３次元層データ１０１Ｓである３次元層データ１０２Ｓと、層１０４に対応する３次元層データ１０１Ｓである３次元層データ１０４Ｓと、層１０６に対応する３次元層データ１０１Ｓである３次元層データ１０６Ｓとを積み重ねて、３次元物品データ１００Ｓを生成する。
【0042】
（断面の指定）
図３に示すように、断面指定部３８は、物品１００の断面位置を指定する（ステップＳ１４）。断面位置とは、断面画像生成装置２０が生成すべき３次元物品データ１００Ｓの断面を示す位置であり、言い換えれば、断面画像生成装置２０は、断面位置を切断面とした物品１００の断面の画像を生成する。断面指定部３８は、断面位置を任意の方法で指定してよい。例えば、ユーザが入力部２２に断面とすべき位置（面）を入力し、断面指定部３８は、ユーザに入力された位置を、断面位置としてよい。
図３に示すように、断面指定部３８は、物品１００の断面位置を指定する（ステップＳ１４）。断面位置とは、断面画像生成装置２０が生成すべき３次元物品データ１００Ｓの断面を示す位置であり、言い換えれば、断面画像生成装置２０は、断面位置を切断面とした物品１００の断面の画像を生成する。断面指定部３８は、断面位置を任意の方法で指定してよい。例えば、ユーザが入力部２２に断面とすべき位置（面）を入力し、断面指定部３８は、ユーザに入力された位置を、断面位置としてよい。
【0043】
（断面画像の生成）
図３に示すように、断面画像生成部４０は、断面指定部３８によって指定された断面位置における、３次元物品データ１００Ｓの断面画像Ｓを生成する（ステップＳ１６）。断面画像生成部４０は、内部構造データに基づいて、指定された断面位置における、層１０１の断面画像データを生成する。本実施形態の例では、３次元層データ１０１Ｓに内部構造データが含まれるため、断面画像生成部４０は、３次元層データ１０１Ｓに含まれる内部構造データから、断面位置における層１０１の内部構造データを抽出して、断面位置における層１０１の断面画像データとする。断面画像生成部４０は、３次元物品データ１００Ｓに含まれるそれぞれの３次元層データ１０１Ｓについて（物品１００に含まれるそれぞれの層１０１について）、同様の処理を行って、３次元層データ１０１Ｓ毎に（層１０１毎に）、断面画像データを生成する。断面画像生成部４０は、３次元層データ１０１Ｓ毎の断面画像データに基づいて、指定された断面位置における３次元物品データ１００Ｓの断面画像Ｓを生成する。
図３に示すように、断面画像生成部４０は、断面指定部３８によって指定された断面位置における、３次元物品データ１００Ｓの断面画像Ｓを生成する（ステップＳ１６）。断面画像生成部４０は、内部構造データに基づいて、指定された断面位置における、層１０１の断面画像データを生成する。本実施形態の例では、３次元層データ１０１Ｓに内部構造データが含まれるため、断面画像生成部４０は、３次元層データ１０１Ｓに含まれる内部構造データから、断面位置における層１０１の内部構造データを抽出して、断面位置における層１０１の断面画像データとする。断面画像生成部４０は、３次元物品データ１００Ｓに含まれるそれぞれの３次元層データ１０１Ｓについて（物品１００に含まれるそれぞれの層１０１について）、同様の処理を行って、３次元層データ１０１Ｓ毎に（層１０１毎に）、断面画像データを生成する。断面画像生成部４０は、３次元層データ１０１Ｓ毎の断面画像データに基づいて、指定された断面位置における３次元物品データ１００Ｓの断面画像Ｓを生成する。
【0044】
図５の例では、断面画像生成部４０は、３次元層データ１０２Ｓ（層１０２）の断面画像データと、３次元層データ１０４Ｓ（層１０４）の断面画像データと、３次元層データ１０６Ｓ（層１０６）の断面画像データとを含む画像データを、断面画像Ｓとして生成する。
【0045】
このように生成される断面画像Ｓは、内部構造データに基づき生成されるため、内部構造データに基づいた内容となる。例えば、内部構造データとして、層１０１の外周面の各位置における色に対して平均化された色（中間色）が設定された場合には、その層１０１の断面画像は、内部構造データで設定された中間色とされた画像となる。また例えば、３次元層データ１０６Ｓ（層１０６）に対して、イチゴの参照層データを内部構造データとして設定していた場合には、その層１０６の断面画像は、イチゴの参照層データで設定された断面画像となる。
【0046】
なお、上記では、断面画像生成部４０は、完成した物品１００の断面画像Ｓを生成していたが、製作の途中経過における断面画像Ｓを生成してもよい。断面画像生成部４０は、例えば特定の層を製作し終えたときに、ユーザが切断情報を指定して、その時の断面画像Ｓを生成してもよい。なお、ユーザは、各層が完成する度に切断情報を指定してもよい。これにより、断面画像生成部４０は、ユーザが切断情報を指定する度に断面画像Ｓを生成する。
【0047】
なお、以上の説明では、断面画像Ｓを生成する前に、予め内部構造データが生成されていた。ただしそれに限られず、内部構造生成部３５は、予め内部構造データを生成することなく、断面指定部３８により断面位置が指定されたら、指定された断面位置における内部構造データを生成してよい。内部構造データの生成方法は上述と同様である。この場合、断面画像生成部４０は、内部構造生成部３５により生成された内部構造データに基づいて、指定された断面位置における断面画像Ｓを生成する。
【0048】
（断面画像の出力）
図２及び図５に示すように、出力制御部４２は、出力部２４に断面画像Ｓを出力する（ステップＳ１８）。出力制御部４２は、実際に物品１００を切断することなく断面画像生成部４０が生成した物品１００の断面画像Ｓを出力する。出力制御部４２は、ユーザが物品１００の断面画像Ｓを拡大または縮小できるように出力部２４に出力してよい。また、出力制御部４２は、出力する断面画像Ｓに関する情報を生成して、断面画像Ｓと共に出力部２４に出力してもよい。例えば出力制御部４２は、出力する断面画像Ｓの説明文や断面画像Ｓを説明する音声を生成して出力部２４に出力してもよい。また出力制御部４２は、物品１００の製作過程の映像を字幕や音声などによる解説を生成し、それを付して出力してもよい。
図２及び図５に示すように、出力制御部４２は、出力部２４に断面画像Ｓを出力する（ステップＳ１８）。出力制御部４２は、実際に物品１００を切断することなく断面画像生成部４０が生成した物品１００の断面画像Ｓを出力する。出力制御部４２は、ユーザが物品１００の断面画像Ｓを拡大または縮小できるように出力部２４に出力してよい。また、出力制御部４２は、出力する断面画像Ｓに関する情報を生成して、断面画像Ｓと共に出力部２４に出力してもよい。例えば出力制御部４２は、出力する断面画像Ｓの説明文や断面画像Ｓを説明する音声を生成して出力部２４に出力してもよい。また出力制御部４２は、物品１００の製作過程の映像を字幕や音声などによる解説を生成し、それを付して出力してもよい。
【0049】
ここで、内部構造が未知の物品１００に対して、物品１００を切断することなく、内部構造をユーザに視認させることが求められる場合がある。それに対して、本実施形態に係る断面画像生成システム１（断面画像生成装置２０）は、物品１００の外部を撮像して生成した３次元層データに基づいて、内部構造データを生成する。そして、断面位置が指定されたら、内部構造データに基づいて、その断面位置における断面画像Ｓを生成する。従って、本実施形態によると、物品１００を実際に切断することなく、物品１００の断面画像Ｓを適切に生成して出力できる。
【0050】
＜効果＞
本実施形態の断面画像生成装置は、複数の層１０１が重なって構成される物品１００のそれぞれの層１０１の外周面の３次元画像データである３次元層データ１０１Ｓ、１０２Ｓ、１０４Ｓ、１０６Ｓを、物品１００のそれぞれの層１０１毎に取得する３次元層データ取得部３４と、３次元層データに基づいて、層１０１の内部構造の画像データである内部構造データを生成する内部構造生成部３５と、それぞれの層１０１の３次元層データ１０１Ｓ、１０２Ｓ、１０４Ｓ、１０６Ｓを積み重ねて、物品１００の３次元画像データである３次元物品データ１００Ｓを生成する３次元画像生成部３６と、３次元物品データ１００Ｓの断面位置を指定する断面指定部３８と、それぞれの層１０１について、内部構造データに基づいて、指定された断面位置における層１０１の断面画像データを生成して、指定された断面位置における３次元物品データ１００Ｓの断面画像Ｓを生成する断面画像生成部４０と、断面画像Ｓを出力する出力制御部４２と、を備える。
本実施形態の断面画像生成装置は、複数の層１０１が重なって構成される物品１００のそれぞれの層１０１の外周面の３次元画像データである３次元層データ１０１Ｓ、１０２Ｓ、１０４Ｓ、１０６Ｓを、物品１００のそれぞれの層１０１毎に取得する３次元層データ取得部３４と、３次元層データに基づいて、層１０１の内部構造の画像データである内部構造データを生成する内部構造生成部３５と、それぞれの層１０１の３次元層データ１０１Ｓ、１０２Ｓ、１０４Ｓ、１０６Ｓを積み重ねて、物品１００の３次元画像データである３次元物品データ１００Ｓを生成する３次元画像生成部３６と、３次元物品データ１００Ｓの断面位置を指定する断面指定部３８と、それぞれの層１０１について、内部構造データに基づいて、指定された断面位置における層１０１の断面画像データを生成して、指定された断面位置における３次元物品データ１００Ｓの断面画像Ｓを生成する断面画像生成部４０と、断面画像Ｓを出力する出力制御部４２と、を備える。
【0051】
これにより、例えば、販売、教室、テレビ番組などの種々の場面で物品１００の断面を知りたい場合に、断面画像を生成することができる。つまり、物品の断面画像を適切に生成することができる。
【0052】
本実施形態の断面画像生成装置の内部構造生成部３５は、３次元層データ１０１Ｓ、１０２Ｓ、１０４Ｓ、１０６Ｓが示す層の外周面の色に基づいて、その層の内部構造の色を設定する。これにより、物品の断面画像を適切に生成することができる。
【0053】
本実施形態の断面画像生成装置の内部構造生成部３５は、３次元層データ１０１Ｓ、１０２Ｓ、１０４Ｓ、１０６Ｓに基づいて、その層の種類を特定し、特定した種類に対応した層であり、かつ層の内部構造の画像が設定されている参照層データを取得し、参照層データに基づいて、内部構造データを生成する。これにより、物品の断面画像を適切に生成することができる。
【0054】
本実施形態の断面画像生成装置の出力制御部４２は、実際に物品１００を切断することなく断面画像Ｓを出力する。
【0055】
これにより、物品が完成した後に実際に物品を切断することなく、断面を確認できる。さらに、１つしか製作できないものの断面も確認できる。つまり、物品の断面画像を適切に生成することができる。
【0056】
本実施形態の断面画像生成装置の３次層データ取得部３４は、ボリュメトリック技術により３次元層データ１０１Ｓ、１０２Ｓ、１０４Ｓ、１０６Ｓを生成する。これにより、物品の断面を適切に生成できる。
【0057】
本実施形態の断面画像生成方法は、複数の層１０１が重なって構成される物品１００のそれぞれの層１０１の外周面の３次元画像データである３次元層データ１０１Ｓ、１０２Ｓ、１０４Ｓ、１０６Ｓを、物品１００のそれぞれの層１０１毎に取得するステップと、３次元層データに基づいて、層１０１の内部構造の画像データである内部構造データを生成するステップと、それぞれの層１０１の３次元層データ１０１Ｓ、１０２Ｓ、１０４Ｓ、１０６Ｓを積み重ねて、物品１００の３次元画像データである３次元物品データ１００Ｓを生成するステップと、３次元物品データ１００Ｓの断面位置を指定するステップと、それぞれの層１０１について、内部構造データに基づいて、指定された断面位置における層１０１の断面画像データを生成して、指定された断面位置における３次元物品データ１００Ｓの断面画像Ｓを生成するステップと、断面画像Ｓを出力するステップと、を含む。
【0058】
これにより、例えば、販売、教室、テレビ番組などの種々の場面で物品１００の断面を知りたい場合に、断面画像を生成することができる。つまり、物品の断面画像を適切に生成することができる。
【0059】
本実施形態のプログラムは、複数の層１０１が重なって構成される物品１００のそれぞれの層１０１の外周面の３次元画像データである３次元層データ１０１Ｓ、１０２Ｓ、１０４Ｓ、１０６Ｓを、物品１００のそれぞれの層１０１毎に取得するステップと、３次元層データに基づいて、層１０１の内部構造の画像データである内部構造データを生成するステップと、それぞれの層１０１の３次元層データ１０１Ｓ、１０２Ｓ、１０４Ｓ、１０６Ｓを積み重ねて、物品１００の３次元画像データである３次元物品データ１００Ｓを生成するステップと、３次元物品データ１００Ｓの断面位置を指定するステップと、それぞれの層１０１について、内部構造データに基づいて、指定された断面位置における層１０１の断面画像データを生成して、指定された断面位置における３次元物品データ１００Ｓの断面画像Ｓを生成するステップと、断面画像Ｓを出力するステップと、をコンピュータに実行させる。
【0060】
これにより、例えば、販売、教室、テレビ番組などの種々の場面で物品１００の断面を知りたい場合に、断面画像を生成することができる。つまり、物品の断面画像を適切に生成することができる。
【0061】
図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。なお、この分散・統合による構成は動的に行われてもよい。
【0062】
以上、本発明の実施形態を説明したが、これら実施形態の内容により本発明が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換または変更を行うことができる。
【符号の説明】
【0063】
１ 断面画像生成システム
１０ 撮像装置
１２，１４，１６ カメラ
２０ 断面画像生成装置
２２ 入力部
２４ 出力部
２６ 記憶部
２８ 通信部
３０ 制御部
３２ 入力データ取得部
３４ ３次元層データ取得部
３５ 内部構造生成部
３６ ３次元画像生成部
３８ 断面指定部
４０ 断面画像生成部
４２ 出力制御部
１００ 物品（ホールケーキ）
１００Ｓ ３次元物品データ
１０１、１０２、１０４、１０６ 層
１０１Ｓ、１０２Ｓ、１０４Ｓ、１０６Ｓ ３次元層データ
Ｓ 断面画像
１０ 撮像装置
１２，１４，１６ カメラ
２０ 断面画像生成装置
２２ 入力部
２４ 出力部
２６ 記憶部
２８ 通信部
３０ 制御部
３２ 入力データ取得部
３４ ３次元層データ取得部
３５ 内部構造生成部
３６ ３次元画像生成部
３８ 断面指定部
４０ 断面画像生成部
４２ 出力制御部
１００ 物品（ホールケーキ）
１００Ｓ ３次元物品データ
１０１、１０２、１０４、１０６ 層
１０１Ｓ、１０２Ｓ、１０４Ｓ、１０６Ｓ ３次元層データ
Ｓ 断面画像
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】