[发明专利]插补处理方法以及插补处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及对点群数据进行插补或近似，来生成曲线或者曲面的拟合处理 方法、拟合处理装置、以及使CPU执行该拟合处理的程序。

背景技术

在船舶、汽车、飞机等各种工业产品的机体上使用自由曲面，兼具功能性 和美感这两方面的优点，并且在家用电子产品或多种消费品的外观等具有创造 性美感的外形的设计中使用自由曲面。

近年来，通过3D激光扫描可以高速并且容易地收集高密度的点群数据， 可以高精度地测定物体形状。例如，在3D建模领域中，使用所谓的形状的逆 向工程的方法，即通过3D激光扫描测量设计者通过手工作业作成的实体模型， 根据输入到计算机中的点群数据或多边形数据，生成为了生产产品所需要的曲 面数据等CAD数据。

一般通过实体模型或NURBS或B-Spline等曲面碎片，在计算机上表现 3D模型。

已知在CAD/CAM中根据点群的位置信息对B-Spline、NURBS、细分等 曲线或曲面进行插补或近似的方法(非专利文献1、专利文献1)。在该插补或 近似中，除了各点的位置信息之外还附加法线信息，由此可以提高设计的自由 度，可以提高偏移曲线或曲面的近似精度。

非专利文献1：les Piegel，Wayne Tiller“The NURBS Book”P373～P376 Springer-Verlag Berlin Heidenberg 1995 and 1997

专利文献1：特开2004-192209号公报

发明内容

在包含法线的插补中，与仅对点群的位置进行修正的情况相比，控制点的 个数增加。例如，在为曲线时，控制点的点数是插补点数的2倍，在为曲面时， 控制点的点数是插补点数的3倍。

并且，在为了指定法线而使用的切线矢量中，除了与方向有关的信息之外， 还需要在各插补点指定大小的信息。因为通过人工反复进行在各插补点的切线 矢量大小的指定以及根据指定的大小得到的曲线或曲面的插补结果的评价，所 以该切线矢量大小的指定需要花费插补处理的大量时间和负担。

因此，在除了点群的位置信息之外通过附加法线信息进行的插补处理中， 由于控制点的增加和切线矢量的方向和大小的指定等，存在需要设定的数据量 增加的问题。该数据量的增加除了引起运算处理的处理时间增加之外，还有人 工要进行的处理也会变多的问题。

另外，控制点增加时，有时会在曲线中产生不需要的振动。

因此，本发明的目的在于解决上述现有的问题点，在使用了点群的位置信 息和法线信息的插补处理中，降低处理数据的数据量。

更详细地说，目的在于在使用了点群的位置信息和法线信息的插补处理 中，抑制控制点的增加，此外，目的还在于不需要指定切线矢量的大小。

本发明根据成为拟合对象的点群被给出的状态，求出对该点群进行插补的 曲线或曲面。首先，使成为拟合对象的点群为初始控制点，使用该控制点群的 控制点生成曲线或曲面。通过该控制点表示的曲线可以应用B-Spline，此外， 通过控制点表示的曲面可以应用B-Spline曲面或细分曲面。

然后，使相同的点群为插补点，通过使生成曲线或曲面时得到的控制点移 动，使用生成的曲线或曲面对插补点进行插补。以下将曲线或曲面表记为曲 线·曲面来进行说明。

在本发明的插补处理中，在使用生成的曲线·曲面对插补点进行插补时， 使用构成点群的插补点的位置信息和在各插补点设定的单位方向矢量的矢量 信息，计算出使控制点移动的移动矢量，使控制点在该移动矢量的移动方向上 移动移动量。

通过重复进行上述的、对插补点进行插补的曲线·曲面的生成以及控制点 移动的工序，求出对于点群的位置以及单位方向矢量拟合曲线·曲面的控制点 位置。

在本发明中，关于在插补点决定的位置和方向，在位置误差和角度误差小 于预定的大小之前，一直重复进行第一工序、第二工序以及第三工序，所述第 一工序求出与各点群的距离最短的曲线·曲面上的点，所述第二工序求出具有 曲线·曲面上的切线和所设定的单位方向矢量垂直的切线的点，所述第三工序 求出从第二工序求得的点向各点群的矢量使各控制点移动该矢量。