專利名稱：圖像處理裝置、圖像處理方法及信息存儲介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于圖像處理裝置、圖像處理方法及信息存儲介質(zhì)，特別是
關(guān)于使用紋理映射(texture mapping)顯示配設(shè)于虛擬三維空間的三維模型 的圖像處理裝置、圖像處理方法及信息存儲介質(zhì)。
背景技術(shù)：
在計(jì)算機(jī)存儲器上建立虛擬三維空間，并在該空間配置由多個多邊形 所構(gòu)成的三維模型，再顯示于顯示器的所謂的3DCG(3 Dimensional Computer Graphics,三維計(jì)算機(jī)圖形)的技術(shù)已相當(dāng)普及。在3DCG中，一 般是通過被稱為紋理映射的方法，在各多邊形映射圖像(紋理)。在紋理映 射中，例如對于圖8(a)所示之具有正面外觀的三維模型，是先行準(zhǔn)備如同 圖(b)所示之包含多個紋理的原始圖像，并在構(gòu)成三維模型的各多邊形 (polygon)的頂點(diǎn)(同圖(a)中以黑點(diǎn)表示)，以其原始圖像中的位置(在同圖(b) 中是以黑點(diǎn)表示)做為紋理坐標(biāo)而建立關(guān)聯(lián)。并且，將通過與該多邊形的各 頂點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的紋理坐標(biāo)所特定的原始圖像中的區(qū)域的圖像做為紋理而貼 附于各多邊形。通過紋理映射的方法，可使三維模型的外觀多樣化。此外， 在下述2個專利文獻(xiàn)中，揭示使用紋理映射的方法的圖像處理裝置。
專利文獻(xiàn)1:日本特開2000-30083號公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:日本特開2002-74395號公報(bào)
利用上述現(xiàn)有的紋理映射的方法時，與各多邊形的頂點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的紋理 坐標(biāo)是固定的。因此，賦予三維模型動作時，會有產(chǎn)生不自然的顯示的情 形。亦即，依據(jù)運(yùn)動數(shù)據(jù)(motion data)，使三維模型的鄰接配置的2個 零件彎曲時，如圖9(a)所示，有時會產(chǎn)生在該彎曲部分的周邊面積大幅變 化的多邊形。此時，包含在原始圖像的欲映射于同多邊形的紋理，會如圖 (b)所示，在大幅變形后才進(jìn)行映射，而使該顯示給予觀看者一種不協(xié)調(diào)感。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而創(chuàng)作，目的在提供一種可對在虛擬三維空間 中做出動作的三維模型適當(dāng)進(jìn)行紋理映射的圖像處理裝置、圖像處理方法 及信息存儲介質(zhì)。
為解決上述課題，本發(fā)明的圖像處理裝置，對于構(gòu)成在虛擬三維空間 中所配置的三維模型的1個以上的多邊形，映射由該多邊形的紋理坐標(biāo)所 確定的紋理，并顯示上述三維模型，該圖像處理裝置包括三維模型姿勢 變化機(jī)構(gòu)，其根據(jù)所給予的運(yùn)動數(shù)據(jù)，使上述三維模型的姿勢經(jīng)時變化；
和紋理坐標(biāo)位移機(jī)構(gòu)，其根據(jù)由上述三維模型姿勢變化機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的上述 三維模型的姿勢的經(jīng)時變化，使上述多邊形的紋理坐標(biāo)位移。
此外，本發(fā)明的圖像處理方法，對于構(gòu)成在虛擬三維空間中所配置的 三維模型的l個以上的多邊形，映射由該多邊形的紋理坐標(biāo)所確定的紋理，
并顯示上述三維模型，該圖像處理方法包括根據(jù)所給予的運(yùn)動數(shù)據(jù)，使
上述三維模型的姿勢經(jīng)時變化的三維模型姿勢變化步驟；和根據(jù)上述三維
模型姿勢變化步驟中所產(chǎn)生的上述三維模型的姿勢的經(jīng)時變化，使上述多 邊形的紋理坐標(biāo)位移的紋理坐標(biāo)位移步驟。
此外，本發(fā)明的信息存儲介質(zhì)，是存儲有用以使計(jì)算機(jī)作為下列機(jī)構(gòu)
而發(fā)揮功能的程序?qū)τ跇?gòu)成在虛擬三維空間中所配置的三維模型的1個 以上的多邊形，映射由該多邊形的紋理坐標(biāo)所確定的紋理，并顯示上述三
維模型的機(jī)構(gòu)；根據(jù)所給予的運(yùn)動數(shù)據(jù)，使上述三維模型的姿勢經(jīng)時變化 的三維模型姿勢變化機(jī)構(gòu)；和根據(jù)由上述三維模型姿勢變化機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的 上述三維模型的姿勢的經(jīng)時變化，使上述多邊形的紋理坐標(biāo)位移的紋理坐 標(biāo)位移機(jī)構(gòu)等。計(jì)算機(jī)是例如個人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器計(jì)算機(jī)、家庭用游戲機(jī)、 業(yè)務(wù)用游戲機(jī)、便攜式游戲機(jī)、便攜式電話機(jī)、行動信息終端機(jī)等。程序 亦可存儲于CD-ROM、 DVD-ROM、 ROM盒式磁帶(cartridge)等計(jì)算機(jī)可 讀取的信息存儲介質(zhì)中。
根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)三維模型之姿勢的經(jīng)時變化，使多邊形的紋理坐標(biāo) 位移。因此，可防止只有一部分的映射于多邊形的紋理過度放大縮小，并 能夠?qū)崿F(xiàn)具備協(xié)調(diào)感的三維模型的顯示。
此外，本發(fā)明之另一方式，還具備存儲機(jī)構(gòu)，該存儲機(jī)構(gòu)將時刻、表
示在該時刻下的上述三維模型的姿勢的數(shù)據(jù)、構(gòu)成在該時刻下的上述三維 模型的至少一部分的多邊形的紋理坐標(biāo)的位移量相關(guān)聯(lián)地存儲，上述紋理 坐標(biāo)位移機(jī)構(gòu)根據(jù)上述存儲機(jī)構(gòu)的存儲內(nèi)容，使上述多邊形的紋理坐標(biāo)位 移。如此一來，即可以非常簡單且確實(shí)的方法使多邊形的紋理坐標(biāo)適當(dāng)變 化。


圖1是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式相關(guān)的圖像處理裝置中姿勢變化前的 三維模型的立體圖。
圖2是表示紋理原始圖像的一例的圖。
圖3是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式相關(guān)的圖像處理裝置中姿勢變化后的三維模型的立體圖。
圖4是本發(fā)明的實(shí)施方式相關(guān)的圖像處理裝置的構(gòu)成圖。
圖5是表示包含關(guān)鍵幀坐標(biāo)位移數(shù)據(jù)的運(yùn)動數(shù)據(jù)的構(gòu)成的圖。
圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式相關(guān)的圖像處理的流程圖。
圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式相關(guān)的圖像處理裝置所表示的三維模型的正面外觀的圖。
圖8是說明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的變形前的三維模型的表示的圖。
圖9是說明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的變形后的三維模型的表示的圖。
具體實(shí)施例方式
以下，根據(jù)附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的最佳實(shí)施方式。
在本實(shí)施方式中，在計(jì)算機(jī)的存儲器上建立虛擬三維空間。該虛擬三 維空間中，配置有由1個以上(在本實(shí)施方式中為多個)的多邊形所構(gòu)成的 三維模型(三維對象)。圖1是表示該三維模型在某一時刻(在此假設(shè)1=0000) 的形狀的立體圖。該圖所示的三維模型，具有重疊4個約為同一尺寸的四 角柱的形狀，各四角柱是由8個頂點(diǎn)所確定、而由6個多邊形所構(gòu)成。此 外，三維模型中，被設(shè)定有2支骨架(bone) A、 B，上側(cè)2個四角柱的姿 勢是根據(jù)骨架A而變化，而下側(cè)2個四角柱的姿勢則根據(jù)骨架B而變化。 亦即，骨架A、 B的姿勢會根據(jù)運(yùn)動數(shù)據(jù)產(chǎn)生經(jīng)時變化，而隨著該變化，上述骨架周圍的多邊形的位置也會隨之產(chǎn)生經(jīng)時變化。
此外，骨架是形成周圍的多邊形頂點(diǎn)的基準(zhǔn)的線段，例如將骨架A配置成貫通上側(cè)2個四角柱的中心，將骨架B配置成貫通下側(cè)2個四角柱的 中心。此外，三維模型在此為了說明而使用簡化的形狀，但亦可使用較復(fù) 雜的形狀，例如表現(xiàn)人體、生物、機(jī)器人等某種物體的形狀。此外，在此 雖使鄰接的多邊形共有頂點(diǎn)，但亦可分別具有頂點(diǎn)。此外，運(yùn)動數(shù)據(jù)針對 三維模型整體準(zhǔn)備1個亦可，或針對三維模型的每個部份準(zhǔn)備亦可。
圖2是表示包含有被映射于圖1所示的三維模型的紋理的紋理原始圖 像的圖。在本實(shí)施方式中，構(gòu)成三維模型的各多邊形的各頂點(diǎn)與紋理坐標(biāo) 建立關(guān)聯(lián)。紋理坐標(biāo)是用以指定位于紋理原始圖像中的位置，并且由與各 多邊形的頂點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的紋理坐標(biāo)所包圍的的紋理原始圖像中的區(qū)域的圖 像作為紋理而被映射。在此，圖1所示的頂點(diǎn)Vn與紋理坐標(biāo)Tn建立管關(guān) 聯(lián)。
圖3是表示圖1所示的三維模型根據(jù)運(yùn)動數(shù)據(jù)變化姿勢的樣子，亦即 表示從具有圖1所示的形狀的時刻起經(jīng)過規(guī)定時間后之時刻(在此假設(shè)t=0035)的三維模型的形狀。在此，是根據(jù)運(yùn)動數(shù)據(jù)，在t=OOOO與t=0035 設(shè)定有連續(xù)的關(guān)鍵幀(keyfmme)。在圖1中，骨架A與骨架B是位于直線 上，相對地，在此，骨架A與骨架B是朝向不同的方向。根據(jù)上述情況， 上側(cè)2個四角柱的姿勢會大幅傾斜。此時，在彎曲部份，多邊形的面積會 大幅變化。例如，由頂點(diǎn)V5至V8所包圍的多邊形面積，會比變化姿勢 前(參照圖l)更寬。因此，在此，映射圖2所示紋理原始圖像中的紋理坐 標(biāo)T5至T8所包圍的區(qū)域的圖像時，會被大幅度地放大。因此，在本實(shí)施 方式中，除了使紋理坐標(biāo)T7位移成T7'外，亦使紋理坐標(biāo)T8位移成T8'。 亦即，由于紋理坐標(biāo)具有縱方向以及橫方向的2成分，因此，針對紋理坐 標(biāo)T7相加(AU7， AV7)而設(shè)定為紋理坐標(biāo)T7'，而針對紋理坐標(biāo)T8相加 (AU8， AV8)而設(shè)定為紋理坐標(biāo)T8'。
藉此，將紋理坐標(biāo)T5、 T6、 T7'、 T8'這樣的比三維模型的姿勢變化前 面積更為寬廣的紋理予以映射至由頂點(diǎn)V5至V8所包圍的多邊形，而得 以抑制紋理的放大顯示。如此來，通過本實(shí)施方式，即使在根據(jù)運(yùn)動數(shù)據(jù) 進(jìn)行姿勢變化時，依然可在協(xié)調(diào)感良好的情況下實(shí)現(xiàn)紋理映射后的三維模型的顯示。此外，上述的紋理坐標(biāo)變更是適合用于，例如當(dāng)適用在表示人 體的三維模型中、身子按照運(yùn)動數(shù)據(jù)產(chǎn)生向后彎時的該人體的彎曲部份、 以及腕部按照運(yùn)動數(shù)據(jù)彎曲時的該腕部的彎曲部份是適宜的。
圖4是本實(shí)施方式的圖像處理裝置的構(gòu)成圖。該圖所示的圖像處理裝 置10，包含存儲部12;圖像處理部14;顯示部16。存儲部12是由硬盤存儲裝置或RAM等公知的存儲裝置所構(gòu)成，特別是存儲運(yùn)動數(shù)據(jù)18及模 型數(shù)據(jù)20。運(yùn)動數(shù)據(jù)18是表示三維模型(在此為骨架)的姿勢變化的數(shù)據(jù)， 在此，包含有紋理坐標(biāo)位移數(shù)據(jù)18a。運(yùn)動數(shù)據(jù)18亦可以是顯示構(gòu)成三維 模型的各多邊形頂點(diǎn)的位置變化的數(shù)據(jù)，此時，同樣是根據(jù)運(yùn)動數(shù)據(jù)18 表示三維模型的姿勢變化。紋理坐標(biāo)位移數(shù)據(jù)18a是表示構(gòu)成三維模型的 多邊形的部份或全部的頂點(diǎn)的紋理坐標(biāo)的位移量(上述之AUn、 AVn)的數(shù) 據(jù)。圖5表示運(yùn)動數(shù)據(jù)18的一例。如該圖所示，運(yùn)動數(shù)據(jù)是將關(guān)鍵幀時 刻t、該時刻下的各骨架的姿勢數(shù)據(jù)Pt、以及與該時刻下的部份或全部的 多邊形頂點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的紋理坐標(biāo)的位移量(AUn、 AVn)建立關(guān)聯(lián)所構(gòu)成的。 對于紋理坐標(biāo)未產(chǎn)生位移的關(guān)鍵幀(例如t二0000的關(guān)鍵幀)，則不存儲位 移量(AUn、 AVn)。
模型數(shù)據(jù)20是由紋理數(shù)據(jù)20a與多邊形數(shù)據(jù)20b所構(gòu)成。多邊形數(shù) 據(jù)20b是表示相對于構(gòu)成三維模型的各多邊形的骨架的位置等的數(shù)據(jù)，用 以特定三維模型的形狀。多邊形數(shù)據(jù)20b中，亦包含各多邊形頂點(diǎn)的紋理 坐標(biāo)。紋理數(shù)據(jù)20a是表示上述紋理原始圖像的數(shù)據(jù)。
圖像處理部14是以CPU、 RAM等為中心所構(gòu)成的公知的計(jì)算機(jī)，可 使用個人計(jì)算機(jī)、家庭用游戲機(jī)、業(yè)務(wù)用游戲機(jī)、便攜式游戲機(jī)等來構(gòu)成。 在此，圖像處理部14是通過執(zhí)行規(guī)定的程序，在存儲器上建立虛擬三維 空間，并針對構(gòu)成配置于該虛擬三維空間的三維模型的各多邊形，映射由 該多邊形的紋理坐標(biāo)所特定的紋理，并且生成用以表示從所給予的視角所 見的虛擬三維空間的樣子的圖像。此外，是實(shí)現(xiàn)有，根據(jù)運(yùn)動數(shù)據(jù)18，使 三維模型的姿勢經(jīng)時變化的三維模型姿勢變化部14a;和根據(jù)三維模型姿 勢變化部Ma所產(chǎn)生的三維模型的姿勢的經(jīng)時變化，使各多邊形的紋理坐 標(biāo)位移的紋理坐標(biāo)位移部14b。程序是通過例如CD-ROM或DVD-ROM 等可由計(jì)算機(jī)讀取的信息存儲介質(zhì)，供給至圖像處理部14。另外，亦可經(jīng)由因特網(wǎng)等數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)供給至圖像處理部14。顯示部16是由LCD、 CRT、家庭用電視接收機(jī)等所構(gòu)成，用以顯示圖像處理部14所生成的虛 擬三維空間的圖像。
圖6是圖像處理裝置10的動作流程圖。如該圖所示，圖像處理裝置 10首先是根據(jù)運(yùn)動數(shù)據(jù)18，計(jì)算出當(dāng)前時刻的三維模型的姿勢數(shù)據(jù) (S101)。具體而言，是從存儲部12讀出當(dāng)前時刻前后的關(guān)鍵幀時刻的關(guān)鍵 幀姿勢數(shù)據(jù)，通過插補(bǔ)該數(shù)據(jù)，而計(jì)算出當(dāng)前時刻的三維模型的各骨架的 姿勢數(shù)據(jù)。接著，而判斷關(guān)鍵幀紋理坐標(biāo)位移數(shù)據(jù)是否與現(xiàn)在時刻的前或 后的關(guān)鍵幀時刻相關(guān)聯(lián)地被存儲(S102)。然后，只要關(guān)鍵幀紋理坐標(biāo)位移數(shù)據(jù)與至少一方的關(guān)鍵幀時刻相關(guān)聯(lián)地存儲，即可根據(jù)該數(shù)據(jù)取得當(dāng)前時 刻的各多邊形頂點(diǎn)的紋理坐標(biāo)的位移量(S103)。亦即，可從存儲部12讀取當(dāng)前時刻的前后的關(guān)鍵幀時刻的關(guān)鍵幀紋理坐標(biāo)位移數(shù)據(jù)，并通過插補(bǔ)該 數(shù)據(jù)，從而計(jì)算出當(dāng)前時刻的紋理坐標(biāo)位移數(shù)據(jù)(表示紋理坐標(biāo)的位移量)。 然后，根據(jù)S101所計(jì)算出的各骨架的姿勢數(shù)據(jù)、S103所計(jì)算出的紋理坐 標(biāo)的位移量、存儲于存儲部12的模型數(shù)據(jù)20，將三維模型的姿勢更新的 同時，對更新后的姿勢的三維模型，以位移后的紋理坐標(biāo)所特定的紋理原 始圖像中的區(qū)域的圖像作為紋理進(jìn)行映射。之后，即生成表示當(dāng)前時刻的 虛擬三維空間的圖像(S104)，并將該圖像供給至顯示部16，并更新由顯示 部所進(jìn)行的虛擬三維空間的顯示(S105)。之后，等候下一個顯示更新時機(jī) (S106)，再次進(jìn)行SIOI之后的處理。如上所述，S101乃至S105的處理， 是每隔規(guī)定時間反復(fù)進(jìn)行。
根據(jù)上述圖像處理裝置10，紋理坐標(biāo)是隨著與運(yùn)動數(shù)據(jù)所對應(yīng)的三維 模型的姿勢變化而產(chǎn)生位移，因此可解決僅在部分多邊形映射極端變形的 紋理的問題，而得以顯示具良好協(xié)調(diào)感的三維模型。亦即，針對時刻t= 0000的三維模型(圖1)，映射圖2所示的紋理時，外觀正面會呈現(xiàn)圖7(a) 所示的自然圖像，但若不以本實(shí)施方式的方式使紋理坐標(biāo)進(jìn)行適當(dāng)位移， 則在時刻t二0035下，三維模型的形狀會如圖3所示呈現(xiàn)彎曲，與此相伴， 外觀正面便如同圖9所示會呈現(xiàn)一部份大幅變形(失真)的不自然圖像。相 對地，依照本實(shí)施方式使紋理坐標(biāo)適當(dāng)進(jìn)行位移后，即可如圖7(b)所示， 抑制上述變形的程度。如此一來，即可顯示具良好協(xié)調(diào)感的三維模型。
權(quán)利要求
1.一種圖像處理裝置，對于構(gòu)成在虛擬三維空間中所配置的三維模型的1個以上的多邊形，映射由該多邊形的紋理坐標(biāo)所確定的紋理，并顯示上述三維模型，該圖像處理裝置包括三維模型姿勢變化機(jī)構(gòu)，其根據(jù)所給予的運(yùn)動數(shù)據(jù)，使上述三維模型的姿勢經(jīng)時變化；和紋理坐標(biāo)位移機(jī)構(gòu)，其根據(jù)由上述三維模型姿勢變化機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的上述三維模型的姿勢的經(jīng)時變化，使上述多邊形的紋理坐標(biāo)位移。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，其特征在于， 還具備存儲機(jī)構(gòu)，該存儲機(jī)構(gòu)將時刻、表示在該時刻下的上述三維模型的姿勢的數(shù)據(jù)、構(gòu)成在該時刻下的上述三維模型的至少一部分的多邊形 的紋理坐標(biāo)的位移量相關(guān)聯(lián)地存儲，上述紋理坐標(biāo)位移機(jī)構(gòu)根據(jù)上述存儲機(jī)構(gòu)的存儲內(nèi)容，使上述多邊形 的紋理坐標(biāo)位移。
3. —種圖像處理方法，對于構(gòu)成在虛擬三維空間中所配置的三維模型 的l個以上的多邊形，映射由該多邊形的紋理坐標(biāo)所確定的紋理，并顯示 上述三維模型，該圖像處理方法包括根據(jù)所給予的運(yùn)動數(shù)據(jù)，使上述三維模型的姿勢經(jīng)時變化的三維模型 姿勢變化步驟；和根據(jù)上述三維模型姿勢變化步驟中所產(chǎn)生的上述三維模型的姿勢的 經(jīng)時變化，使上述多邊形的紋理坐標(biāo)位移的紋理坐標(biāo)位移步驟。
4. 一種信息存儲介質(zhì)，是存儲有用以使計(jì)算機(jī)作為下列機(jī)構(gòu)而發(fā)揮功 能的程序?qū)τ跇?gòu)成在虛擬三維空間中所配置的三維模型的1個以上的多邊形， 映射由該多邊形的紋理坐標(biāo)所確定的紋理，并顯示上述三維模型的機(jī)構(gòu)；根據(jù)所給予的運(yùn)動數(shù)據(jù)，使上述三維模型的姿勢經(jīng)時變化的三維模型 姿勢變化機(jī)構(gòu)；和根據(jù)由上述三維模型姿勢變化機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的上述三維模型的姿勢的 經(jīng)時變化，使上述多邊形的紋理坐標(biāo)位移的紋理坐標(biāo)位移機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明是提供一種可對在虛擬三維空間中做出動作的三維模型適當(dāng)進(jìn)行紋理映射的圖像處理裝置、圖像處理方法及信息存儲介質(zhì)。一種對于構(gòu)成在虛擬三維空間中所配置的三維模型的各多邊形，映射由該多邊形的紋理坐標(biāo)所確定的紋理，并顯示上述三維模型的圖像處理裝置(10)，其特征為包括根據(jù)所給予的運(yùn)動數(shù)據(jù)(18)，使上述三維模型的姿勢經(jīng)時變化的三維模型姿勢變化部(14a)；根據(jù)由三維模型姿勢變化部(14a)所產(chǎn)生的上述三維模型的姿勢的經(jīng)時變化，使上述各多邊形的紋理坐標(biāo)位移的紋理坐標(biāo)位移部(14b)。
文檔編號G06T15/04GK101203888SQ20068002226
公開日2008年6月18日 申請日期2006年10月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月7日
發(fā)明者大槻憲弘 申請人:科樂美數(shù)碼娛樂株式會社