複数画像からブロック玩具モデルを作る！！

複数画像からブロック玩具モデルを作る！！
分野・用途
三次元再構築、最適化手法、玩具
研究概要
目的
背景
特徴
初心者でも簡単に大きな立体作品を作
れる組立図の作成システムを提案する
ブロック玩具は、3次元の
造形を楽しむことができ、
世界中で人気がある。
ブロック変換
モデル
大きな立体作品を作るこ
とは難しく、試行錯誤で作
成していた。
2) 最適化処理により、高強度
でブロック数の少ない組立
図を作ることが可能。
組立図
・ブロック数をなるべく少なくする。
・強度の高いブロック配置にする。
・わかりやすい組立図の作成
研究の流れ
・研究環境
全体形状取得
P
モデル
1) カメラを用いているので、ど
のようなモデルでも復元する
ことが可能。
・ブロック玩具の配置の決定
使用するブロック玩具（ 7種類）
Q
変換処理
カメラ
① 周辺のブロックとの合併
② ブロックを小さいブロックへ分割
③ ブロックの削除
ターンテーブル
異なる向きの画像を取得
任意の向きに対象物体固定し多視点画像を取得
・3次元形状復元 ( Shape From Silhouette )
② 多視点から得たvisual coneを交差させる
𝐸𝑑 : モデル表面からの距離
𝐸𝐻 : 水平方向の接続性
𝐸𝑑
Q
𝑤0‥3 : 𝑤𝑒𝑖𝑔ℎ𝑡𝑠
𝐸 𝑧 = 𝑤0 ∙ 𝐸𝑑 𝑧 + 𝑤1 ∙ 𝐸𝑉 (𝑧)+𝑤2 ∙ 𝐸𝐻 (𝑧)+𝑤3 ∙ 𝐸𝑚 (𝑧)
※立方体の集まりとして復元される
・2つのモデルP,Qの統合
P
エネルギー関数 E(z)
③ 交差する共通部分の体積(visual hull)を取得
③
𝐸𝑉 : 垂直方向の接続性
𝐸𝑚 : ブロック間のモーメント
𝐸𝐻
𝐸𝑉
結果
1
1
ブロック変換
・ブロック玩具色へ変換
Ei 
L

bi
  a
 2
v
L
L*：輝度
a*：赤み・緑み
b*：黄み・青み
※背景色は無視する

bi
a
  b
 2
v

bi

 2
v
b
②
最適化手法を用いて、以下を最小にする
① シルエットとカメラ中心からvisual coneを取得
②
①
①
𝐸𝑚
赤枠 : 下の層のブロック
青枠 : 現在の層のブロック
枠の内部色 : ブロックの色
2
2
3
i：(1,…,9)色
b：block
v：voxel
3
全て1×1の単位ブロック
表面ブロックには色あり
内部ブロックには色なし
研究者からのメッセージ
大量のブロック玩具さえあれば、あなたも簡単に大きな立体作品を作れるよ！！
研究者：横浜国立大学大学院工学研究院教授前川卓
連絡先：研究推進部産学連携課
（電話）０４５－３３９－４４４７（E-mail）[email protected]
組立図

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