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形態変換技術

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Free Form Deformation(FFD)法とは、3次元物体の周辺に制御格子点を設定し、制御格子点を移動することによって、物体の形状をなめらかに変換する、コンピュータグラフィクスの方法です。

FFD法による形態変換
図1.FFD法による形態変換

このとき、変形された形態ではなく、変形した格子を考えると、変形後の歪んだ格子は、2つの形態の違いを表現する関数だとみなすことができます。もし、最初の形(初期形態)と変形後の形(目標形態)が、どちらも人体の形状で、同じ数、同じトポロジーのデータ点から成るデジタルモデルならば、初期形態が目標形態に一致するように変形させる格子点の動きを、計算できることができます。

図2は、足の3次元形状を174点のデータ点から成るデジタルモデルにし、初期形態(青)を目標形態(赤)に変換するような、格子点の移動を計算した例です。2つの形態がよく似ていれば、格子を少し動かしただけで2つの形態は一致します。しかし、あまり似ていない場合は格子をたくさん動かさないと、2つの形態は一致しません。したがって、格子点の移動量を使って、2つの足の間の形態距離を定義することができます。

初期形態(青)を目標形態(赤)に変換する変形格子
図2.初期形態(青)を目標形態(赤)に変換する変形格子

変形格子は、2つの形態の違いに関する情報をもっているので、これを製品の形の設計に利用することも可能です。図3は、応用イメージです。標準的な形をした人(Group A)にフィットする製品(Group Aにフィットする製品)があり、標準的でない形をした人(Group B)がいるとします。このとき、標準的な人にフィットする製品を、標準的な人(Group A)の形態を標準的でない人(Group B)の形態変換する関数で変形することにより、標準的でない人(Group B)にフィットする製品を設計しよう、というわけです。

形態変換関数の応用イメージ
図3.形態変換関数の応用イメージ