專利名稱：用于形成表面處理數(shù)據(jù)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在樹脂產(chǎn)品的表面上形成顆粒圖案的方法和裝置。
背景技術(shù)：
出于各種目的在家用電器、文具產(chǎn)品或汽車內(nèi)部產(chǎn)品的表面上形成顆粒，例如用于改善外觀和觸感、防眩光和防滑。采用諸如皮紋、木紋、石紋、沙紋、梨紋、和幾何圖案的各種精細圖案來作為顆粒圖案。為了在樹脂產(chǎn)品的表面上形成這些顆粒，通常通過例如蝕刻方法或電鑄方法在金屬模具上賦予顆粒圖案。在上述蝕刻方法中，通過腐蝕形成形狀；因此，該方法還適用于以低成本制造大量產(chǎn)品的金屬模具；不過，該方法難以呈現(xiàn)精細的形狀，并且難以重復地形成相同的形狀。 此外，在產(chǎn)品曲面的法線方向上形成顆粒的情況下，如果出現(xiàn)了所謂的“下切”，即產(chǎn)品的移除方向與產(chǎn)品的曲面在沿著注塑成型金屬模具的打開方向的表面上相交，則在移除模制產(chǎn)品時模具上顆粒的不均勻與轉(zhuǎn)印至模制產(chǎn)品的顆粒的不均勻相干擾；如果從金屬模具強力移除模制產(chǎn)品，則會破壞模制產(chǎn)品上的顆粒。為了避免這種情況，必須根據(jù)脫模角(由產(chǎn)品曲面的法線方向和產(chǎn)品的移除方向形成的90°的補角)的變化通過減小顆粒的深度來防止出現(xiàn)下切，因為沿著模具打開方向的脫模角(draft)變得接近0°。另外，在通過蝕刻方法為金屬模具賦予顆粒圖案的情況下，顆粒的深度無法連續(xù)改變；如果使深度逐步變淺，則其接合部會暴露從而破壞外觀。另一方面，在電鑄方法中，通過手工將凸印出顆粒的薄樹脂片接合到要形成為產(chǎn)品形狀的模具的表面上，將其用作主模型，并經(jīng)過樹脂翻轉(zhuǎn)和電鑄處理以獲得成型模具。不過在把樹脂片接合到三維模型上的時候會出現(xiàn)拉長或失真，或者在圖案的結(jié)合部出現(xiàn)不一致；因此，工人需要很高的技能來進行修正，以使這些缺陷不可見。此外，由于這種方法需要很多處理，因此工期較長并且花費很大；因此僅具有專用設(shè)施的特種制造商才能夠采用電鑄方法。另外，顆粒的形狀和尺寸是由主模型形成時接合的樹脂片上的顆粒確定的，因此難以隨后在需要的部分提供額外的圖案，并且還難以擴大或縮小顆粒圖案。此外，兩種方法都因為需要化學溶液處理等而不夠理想。另外，為了使更容易地形成高質(zhì)量顆粒變得可能，在例如專利文獻I和專利文獻2中已經(jīng)提出了已知的方法。根據(jù)這種方法，通過讀取皮革模具等的表面形狀而獲得的測量值被轉(zhuǎn)換成圖像數(shù)據(jù)，其中表面形狀的深度由256個灰度的密度表示，從而將顆粒圖案的形狀數(shù)據(jù)數(shù)字化；在此基礎(chǔ)上，使用計算機生成處理數(shù)據(jù)，通過使用該處理數(shù)據(jù)將顆粒賦予諸如壓花輥或壓花板的平面結(jié)構(gòu)，或者通過切割或激光處理將顆粒賦予諸如金屬模具的立體結(jié)構(gòu)。在通過顆粒形狀數(shù)據(jù)生成處理數(shù)據(jù)時，如果簡單通過在具有三維形狀的立體結(jié)構(gòu)(如金屬模具)的表面上進行投影來獲得處理數(shù)據(jù)，則各個顆粒部分會在立體結(jié)構(gòu)的傾斜表面上擴展和失真；因此，需要在產(chǎn)品曲面的法線方向上形成顆粒。因此，為了在產(chǎn)品表面的法線方向上形成顆粒而提供了一種建模軟件，其中例如根據(jù)與圖像數(shù)據(jù)中顆粒的深度對應的密度，使用通過將三維像素(voxel)疊加在產(chǎn)品曲面上來生成顆粒的三維像素數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。在這種三維像素系統(tǒng)中，將產(chǎn)品形狀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成由小球體或立方體構(gòu)成的三維像素數(shù)據(jù)，并確定與各個三維像素對應的顆粒的圖像數(shù)據(jù)的像素。然后將像素的密度轉(zhuǎn)換成偏移量，并在三維像素數(shù)據(jù)上疊加與該偏移量對應的三維像素。將這些轉(zhuǎn)換成多邊形數(shù)據(jù)從而獲得了最終數(shù)據(jù)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻I JP-A-H07-241909
專利文獻2 JP-A-2004-35866
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題在上述系統(tǒng)中，首先，需要大量的數(shù)據(jù)將產(chǎn)品形狀數(shù)據(jù)成三維像素數(shù)據(jù)。此外，考慮到普通計算機的數(shù)據(jù)處理能力，對于具有由多個曲面形成的復雜形狀的產(chǎn)品的表面，在每個分割的范圍內(nèi)生成顆粒，并且在生成顆粒之后必須在與相鄰顆粒形狀的接合處執(zhí)行處理；而滿足上述要求的處理尚未實現(xiàn)。
換句話說，難以使用相同的形狀來對準接合部處的顆粒部分，并且為了使結(jié)合部更不明顯，需要大量工時的手工修正是必需的。另外，手工修正會使要接合的顆粒部分的形狀變形；因此，工藝質(zhì)量會根據(jù)工人的技能而不同，因而角會變圓，溝槽和脊部會擴展或彎曲；因此，外觀往往會偏離修正的目的而發(fā)生劣化，質(zhì)量會變得不穩(wěn)定。因此，現(xiàn)實情況是，傳統(tǒng)方法的主要應用目標僅限于平面表面和圓柱表面。為此,發(fā)明人提出了將產(chǎn)品的形狀轉(zhuǎn)換成自由曲面(free-form surface)上的多邊形網(wǎng)格并且在多邊形的各個頂點處設(shè)置局部坐標的方法，從而計算三維空間中的方向和實際距離以直接獲得紋理信息。這種方法不僅當然地適用于能夠展成平面表面的可展表面，還適用于具有平緩高斯曲率的表面，盡管該表面不是可展表面；因此，可以對無法在較短計算時間內(nèi)由單值函數(shù)表示的形狀賦予顆粒。不過，在產(chǎn)品形狀是由不可展表面形成并且具有大高斯曲率、或者是由盡管其高斯曲率平緩但是具有很寬區(qū)域的許多曲面形成的情況下，仍存在隨著表面上的位置進一步遠離局部坐標系的原點而使紋理上的間隔變寬并且失真加大的風險。因此在進一步改善后，本發(fā)明期望提供通過簡單的處理在產(chǎn)品表面上形成失真較小的顆粒的方法和裝置，其中所述簡單的處理即使在產(chǎn)品形狀具有大高斯曲率或者是高斯曲率平緩但是由很多曲面形成(因此具有很寬區(qū)域)的情況下也不需要過多的數(shù)據(jù)量，并且提供能夠形成表面處理數(shù)據(jù)的方法和裝置，其中根據(jù)所述表面處理數(shù)據(jù)，即使在數(shù)據(jù)被分割時也能夠使顆粒形狀的接合部變得平滑。解決問題的手段為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了用于形成表面處理數(shù)據(jù)的方法，該方法包括將賦予了通過自由曲面定義的顆粒的對象的產(chǎn)品形狀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成多邊形網(wǎng)格；將多邊形網(wǎng)格分割成多個區(qū)域；
將分割的多個區(qū)域之一設(shè)置為初始區(qū)域，并將基于初始區(qū)域的紋理映射到初始區(qū)域中；合成連接至所映射的紋理的新的紋理，其中所述新的紋理相比紋理數(shù)據(jù)具有滿足預定請求等級的變化；在與合成了紋理數(shù)據(jù)的區(qū)域相鄰并且不具有紋理值的多個區(qū)域中重復映射新的紋理，從而在多邊形網(wǎng)格的全部區(qū)域中映射紋理；基于映射到多邊形網(wǎng)格的紋理在各個法線方向上偏移多邊形網(wǎng)格的各個頂點；基于各個頂點形成新的多邊形網(wǎng)格數(shù)據(jù)；和將新的多邊形網(wǎng)格數(shù)據(jù)用作賦予了顆粒的表面處理數(shù)據(jù)。優(yōu)選通過在預定的角度范圍內(nèi)分割多邊形網(wǎng)格來將多邊形網(wǎng)格分割成多個區(qū)域， 所述預定的角度范圍是使用預定的基準軸和多邊形網(wǎng)格的法線方向計算出的。由于是在通過精細分割產(chǎn)品整個表面所獲得的每個區(qū)域中逐步進行新紋理的合成，因此不要求紋理數(shù)據(jù)覆蓋產(chǎn)品的整個表面，因此僅需要準備較小尺寸的樣本數(shù)據(jù)。上述新紋理的合成可以通過在初始區(qū)域和與其相鄰的相鄰區(qū)域之間設(shè)置重疊區(qū)域并且在該重疊區(qū)域中以小片(patch)為單位來執(zhí)行合成來實現(xiàn)，并且在多邊形網(wǎng)格的全部區(qū)域中的紋理映射是通過如下方式執(zhí)行的將以小片單位合成的新紋理映射到正被處理并且由重疊區(qū)域和相鄰區(qū)域形成的區(qū)域中，并且通過將正被處理的映射區(qū)域和初始區(qū)域用作新的初始區(qū)域來重復進行新的紋理的合成?；蛘?，上述新紋理的合成也可以通過針對不具有紋理值并且與映射了紋理的區(qū)域的邊界相鄰的每個頂點的像素信息進行確定并且執(zhí)行合成來實現(xiàn)，而多邊形網(wǎng)格中的全部區(qū)域中的紋理映射還可以通過如下方式執(zhí)行對在上述頂點處以像素為單位合成的新紋理進行映射并且在不具有紋理值的每個頂點處重復進行新紋理的合成。另外，可以將以小片單位合成和以像素單位合成用作可選擇模式。此外，在以小片單位合成紋理中的重疊區(qū)域的設(shè)置可以通過如下方式來執(zhí)行搜索相鄰區(qū)域的其它區(qū)域的邊界線來作為連接多邊形網(wǎng)格的頂點的線、在相鄰區(qū)域的外側(cè)擴展和倍增該邊界線、以及將倍增的邊界線與初始區(qū)域重疊的區(qū)域設(shè)置為重疊區(qū)域。此時，在每個分割區(qū)域的多邊形中，對多邊形所屬的每個區(qū)域分配ID ;因此，可以通過查詢ID來對邊界線執(zhí)行搜索以提高效率。邊界線的倍增通過如下方式執(zhí)行跟隨邊界線的頂點以獲得連接各個頂點的邊線的另一端的頂點、順次連接各另一端的頂點、在該邊界線的外側(cè)擴展新的邊界線、以及順序重復該處理，從而能夠獲得多個擴展的邊界線；在倍增之前使第一邊界線平滑的情況下，可以簡化擴展處理。可以通過將正被處理的區(qū)域投影到二維平面上、在投影平面上設(shè)置覆蓋正被處理的區(qū)域的矩形區(qū)域、對該矩形區(qū)域分配新的紋理、獲得使映射到初始區(qū)域中的紋理的紋理值與新紋理的紋理值之差最小的最優(yōu)邊界線、以及使用該最優(yōu)邊界線將新的紋理連接至映射到初始區(qū)域中的紋理，來實現(xiàn)以小片單位合成新的紋理。由于連接了相當多的具有矩形區(qū)域尺寸的紋理，因此能夠忠實保持由紋理數(shù)據(jù)表示的顆粒的特征，并且用于處理的計算時間不需要很長。優(yōu)選從包含映射到初始區(qū)域中的紋理的紋理數(shù)據(jù)中切出與映射到初始區(qū)域中的紋理的重疊區(qū)域最相似的紋理，然后將其用作要分配給矩形區(qū)域的新的紋理，從而獲得了使映射到初始區(qū)域中的紋理與新紋理之間的差異特別小的最優(yōu)邊界線。因此，由于新的紋理被分配至二維平面上的矩形區(qū)域，因此不必跟隨在從紋理數(shù)據(jù)切出時正被處理的區(qū)域的復雜輪廓，從而可以簡單地完成處理。通過跟隨倍增的邊界線中的一個邊界線并且從當前頂點移動到邊界線上的下一個頂點、或者在前進方向未倒轉(zhuǎn)的情況下移動到相鄰的內(nèi)側(cè)邊界線或外側(cè)邊界線上的頂點當中像素值之差最小的頂點，可以容易地獲得最優(yōu)邊界線，從而獲得從初始區(qū)域中映射的紋理到新的紋理的平滑連接。期望的是在排除了重疊區(qū)域兩端的預定數(shù)量的邊界線的同時來執(zhí)行對最優(yōu)邊界線的搜索。在將最優(yōu)邊界線用作中心的預定范圍內(nèi)，根據(jù)到最優(yōu)邊界線的距離來對映射到初始區(qū)域中的紋理的紋理值和分配到矩形區(qū)域的新的紋理的紋理值加權(quán)，并且混合，從而獲 得兩個紋理之間的特別平滑的連接。以像為單位合成新的紋理可以通過如下方式執(zhí)行，其中在一個區(qū)域中搜索不具有像素值并且與具有像素值的頂點相鄰的頂點，將該頂點設(shè)置為確定了像素值的對象頂點，將包含該對象頂點的預定范圍投影到二維平面上，在投影平面上設(shè)置包含該對象頂點和多個與該對象頂點相鄰并具有紋理值的頂點的模板，搜索使紋理數(shù)據(jù)與模板的紋理值之差最小的模板的位置，并且在上述對象頂點處映射與已經(jīng)搜索的模板位置處的模板內(nèi)部對象頂點的位置相對應的紋理數(shù)據(jù)的紋理值。通過如下方式將產(chǎn)品形狀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成多邊形網(wǎng)格將產(chǎn)品形狀數(shù)據(jù)分割成多個小片，在每個小片的自由曲面的參數(shù)空間中使用預定的分割線來生成柵格點，并以預定的間隔在小片的邊界線上生成點序列，使用該邊界線內(nèi)側(cè)的小片上的柵格點和邊界線上的點序列來形成具有自由曲面上的各個頂點的三維多邊形網(wǎng)格，以及將全部小片的多邊形網(wǎng)格集成為一個多邊形網(wǎng)格。此時，優(yōu)選使得用于生成上述柵格點的分割線和小片的邊界線上的點序列分別布置為在預定的范圍內(nèi)具有均勻的間隔，并且通過連接邊界線內(nèi)側(cè)的柵格點以形成柵格網(wǎng)格、將柵格網(wǎng)格轉(zhuǎn)換成三角的多邊形、以及將柵格網(wǎng)格外圍的柵格點連接至邊界線上的點序列以形成三角的多邊形來形成三維多邊形網(wǎng)格。特別地，期望的是邊界線上的小片的點序列由于具有相同的位置而在相鄰小片之間被共用。此外，優(yōu)選通過將基于紋理的基本偏移量乘以與金屬模具的脫模角對應的偏移量減小率來獲得多邊形網(wǎng)格的每個頂點偏移的偏移量。由于偏移量減小率連續(xù)變化，因此不出現(xiàn)下切并且顆粒的深度平滑變化，從而獲得具有外觀良好的外表面?？梢酝ㄟ^將與紋理的頂點對應的紋理值乘以預定轉(zhuǎn)換率來獲得多邊形網(wǎng)格的頂點的基本偏移量。另外，優(yōu)選使紋理數(shù)據(jù)是這樣的圖像數(shù)據(jù)其中將相對二維位置坐標的顆粒深度分配到密度等級時所獲得的像素值被用作紋理值。由于紋理數(shù)據(jù)自身可以使用少量數(shù)據(jù)來表示紋理，因此數(shù)據(jù)處理變得簡單。
本發(fā)明的優(yōu)點在如上所述的本發(fā)明中，首先將產(chǎn)品形狀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成多邊形網(wǎng)格，然后處理為不具有厚度的曲面數(shù)據(jù)，從而使得要處理的數(shù)據(jù)量較小。多邊形網(wǎng)格被分割成多個區(qū)域，并將以預定的平滑度來與預先映射的區(qū)域中的紋理相連接的紋理映射到相鄰區(qū)域；順次重復該處理以在整個多邊形網(wǎng)格中映射紋理，從而通過選擇區(qū)域的分割精細度，即使在產(chǎn)品形狀具有不可展表面的情況下，也能夠?qū)崿F(xiàn)提供幾乎不失真的外觀良好的顆粒的效果。此外，由于在每個被分割區(qū)域中逐 步進行新紋理的合成，因此紋理數(shù)據(jù)不需要具有覆蓋整個產(chǎn)品表面的大??；由此僅需要準備較小的樣本數(shù)據(jù)。


圖I是示出了根據(jù)一個實施例的用于形成表面處理數(shù)據(jù)的裝置構(gòu)造的框圖；圖2是示出了該裝置中用于形成表面處理數(shù)據(jù)的處理流程的主流程圖；圖3A是示出了將多邊形網(wǎng)格分割成區(qū)域的思想的示意圖；圖3B是示出了將多邊形網(wǎng)格分割成區(qū)域的思想的示意圖；圖3C是示出了將多邊形網(wǎng)格分割成區(qū)域的思想的示意圖；圖4是示出了形成三角的多邊形網(wǎng)格的細節(jié)的流程圖；圖5A是示出了小片中的分割過程的示意圖；圖5B是示出了小片中的分割過程的示意圖；圖6是示出了柵格點和邊界線的視圖；圖7是示出了提取柵格點以形成多邊形網(wǎng)格的過程的示意圖；圖8是示出了在邊界線上生成點序列的過程的示意圖；圖9是示出了使用柵格點來生成方形柵格網(wǎng)格的視圖；圖10是示出了在方形柵格網(wǎng)格的外圍的凹陷部分中形成三角形的過程的示意圖；圖11是示出了使用方形柵格網(wǎng)格和邊界線上的點序列來生成三角的多邊形的過程的視圖；圖12是示出了在小片上生成的三角的多邊形網(wǎng)格的視圖；圖13是示出了對三角的多邊形網(wǎng)格成型的過程的示意圖；圖14是示出了紋理合成和映射的細節(jié)的流程圖；圖15是示出了紋理合成和映射的細節(jié)的流程圖；圖16是示出了平滑邊界線的過程的示意圖；圖17A是示出了平滑邊界線的過程的示意圖；圖17B是示出了平滑邊界線的過程的示意圖；圖17C是示出了平滑邊界線的另一過程的示意圖；圖18是示出了設(shè)置矩形區(qū)域的過程的示意圖；圖19是示出了提取與重疊區(qū)域中的紋理最相似的紋理的過程的流程圖；圖20A是示出了模板匹配過程的示意圖；圖20B是示出了模板匹配過程的示意圖21A是示出了搜索“最優(yōu)邊界線”的過程的示意圖；圖21B是示出了搜索“最優(yōu)邊界線”的過程的示意圖；圖21C是示出了搜索“最優(yōu)邊界線”的過程的示意圖；圖22是示出了混合像素值的過程的示意圖；圖23是示出了以像素為單位的映射處理的流程圖；圖24A是示出了設(shè)置在確定了像素值的對象頂點處的局部坐標系的視圖；圖24B是示出了設(shè)置在確定了像素值的對象頂點處的局部坐標系的視圖；圖25A是示出了模板匹配過程的示意圖； 圖25B是示出了模板匹配過程的示意圖；圖26是示出了偏移映射的思想的示意圖；圖27是示出了賦予顆粒形狀的細節(jié)的流程圖；圖28是不出了金屬模具和產(chǎn)品之間的取決于脫模角的干擾的不意圖；圖29是示出了脫模角與偏移量減小率之間的關(guān)系的視圖，并示出了變化公式的思想；和圖30是示出了在應用偏移量減小時顆粒深度上的變化的視圖。
具體實施例方式下面對根據(jù)本發(fā)明的實施例進行說明。圖I是示出了根據(jù)一個實施例的用于形成表面處理數(shù)據(jù)的裝置構(gòu)造的框圖。用于形成表面處理數(shù)據(jù)的裝置10具有用于輸入產(chǎn)品的表面形狀、顆粒的紋理數(shù)據(jù)和處理工具數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)輸入部分11 ;輸入數(shù)據(jù)存儲部分12 ;和用于生成多邊形數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理部分13，其中基于存儲在輸入數(shù)據(jù)存儲部分12中的數(shù)據(jù)將顆粒形狀賦予產(chǎn)品的曲面；多邊形數(shù)據(jù)存儲部分19，用于存儲所生成的多邊形數(shù)據(jù)；和數(shù)據(jù)輸出部分20，用于從多邊形數(shù)據(jù)存儲部分19輸出作為處理數(shù)據(jù)的多邊形數(shù)據(jù)。配備有鍵盤和推送桿等的操作輸入部分22以及能夠顯示圖像數(shù)據(jù)的監(jiān)視器23連接至用于形成表面處理數(shù)據(jù)的裝置10。通過自由曲面來定義要輸入數(shù)據(jù)輸入部分11中的用作產(chǎn)品形狀數(shù)據(jù)的表面形狀數(shù)據(jù)，在該自由曲面中，通常用作CAD數(shù)據(jù)的各個坐標以參數(shù)u和V的函數(shù)S=F (U，V)來表示，該表面形狀數(shù)據(jù)由通過預先由自由曲線表示的邊界線分割成多個曲面的小片信息形成，并且存儲在輸入數(shù)據(jù)存儲部分12中。除非另外規(guī)定，邊界線包括所謂的外形線(trim line)，并且包括不具有與產(chǎn)品形狀的邊緣相鄰和遠離的小片的邊界線。表面形狀數(shù)據(jù)包含賦予了產(chǎn)品顆粒的對象部分(下文中稱作賦予顆粒的對象)的完整尺寸。紋理數(shù)據(jù)是256灰度級的二維灰度級數(shù)據(jù)，其中將顆粒的深度分配給密度并且可以使用少量的數(shù)據(jù)來表示紋理，從而使數(shù)據(jù)易于處理。另外，即使是面積大小近似為投影到如后文所述分割的多邊形網(wǎng)格區(qū)域的二維平面面積的二倍到四倍的區(qū)域也可以處理，從而在這一方面也能夠使數(shù)據(jù)量變小。讀取紋理數(shù)據(jù)來作為將使用數(shù)據(jù)處理部分13進行處理的像素值。
處理工具數(shù)據(jù)例如包含將多邊形網(wǎng)格分割成區(qū)域的分割角度；以后文所述的小片單位模式擴展形成重疊區(qū)域的邊界線的數(shù)量；用于在紋理混合時確定權(quán)重范圍的距離最優(yōu)邊界線的最大距離；在搜索最優(yōu)邊界線時要排除的線的數(shù)量；在像素單位模式下要投影的預定區(qū)域的大??；在小片單位模式和像素單位模式下要使用的每個模板的大小，以及用于計算隨著脫模角的傾斜而變化的減小率而使用的注塑模具的模具打開方向。尤為期望的是，數(shù)據(jù)處理部分13即使在包括不可展表面的自由曲面上也能夠以任意精度賦予平滑連續(xù)的顆粒，并且通過應用圖像縫合來生成顆粒，其中在確定了要應用于產(chǎn)品表面的紋理時從樣本紋理中復制預定的區(qū)域并且進行合成。為此，數(shù)據(jù)處理部分13配備有多邊形網(wǎng)格形成部分30、多邊形網(wǎng)格集成部分31、多邊形網(wǎng)格區(qū)域分割部分32、紋理合成部分33、顆粒生成部分34和工作存儲器35。多邊形網(wǎng)格形成部分30在每個小片W的自由曲面上形成三角的多邊形網(wǎng)格，并且多邊形網(wǎng)格集成部分31將構(gòu)成了表面形狀數(shù)據(jù)的全部小片W的三角的多邊形網(wǎng)格集成為一個文件數(shù)據(jù)。 多邊形網(wǎng)格區(qū)域分割部分32以偏離法線方向(例如Z軸)的預定角度對集成的三角的多邊形網(wǎng)格執(zhí)行區(qū)域分割，從而確定初始區(qū)域。紋理合成部分33將紋理映射到初始區(qū)域的三角的多邊形網(wǎng)格中，并在相鄰的區(qū)域中通過紋理合成來合成連續(xù)的顆粒圖像；在各個區(qū)域中順次重復該映射。此時，通過操作輸入部分22的選擇，可以使用其中以小片為單位執(zhí)行將新紋理分配到正被處理的區(qū)域中的模式以及以像素為單位執(zhí)行分配的模式，如后文所述?；谂c集成的多邊形網(wǎng)格的各個頂點對應的紋理數(shù)據(jù)的密度等級，顆粒生成部分34移動各個頂點的位置并生成賦予了顆粒的多邊形數(shù)據(jù)。對于集成的多邊形網(wǎng)格的頂點位置的偏移，通過應用取決于金屬模具的脫模角的偏移量減小率來改變偏移量，從而防止在移除模具時出現(xiàn)下切。在數(shù)據(jù)處理部分13中，已經(jīng)預先設(shè)置了多個用于確定偏移量減小率的變化公式，考慮到例如模具材料的特性和產(chǎn)品的形狀，可以通過操作輸入部分22的操作來選擇一個變化公式。在工作存儲器35中，暫時存儲數(shù)據(jù)處理部分13內(nèi)部各個部分中的處理數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理部分13將賦予了顆粒的多邊形數(shù)據(jù)存儲在多邊形數(shù)據(jù)存儲部分19中。監(jiān)視器23可以顯示每個處理的進展狀態(tài)以及顯示圖像。接下來，對形成表面處理數(shù)據(jù)的上述裝置中的處理細節(jié)進行說明。圖2是示出了處理流程的主流程圖。當通過操作輸入部分22的操作將產(chǎn)品的表面形狀數(shù)據(jù)、顆粒的紋理數(shù)據(jù)、模具打開方向的角度信息、后文所述的集成多邊形網(wǎng)格的間隔上限值b、用于分割多邊形網(wǎng)格區(qū)域的分割角度、擴展以形成重疊區(qū)域的邊界線的數(shù)量、到最優(yōu)邊界線的最大距離、以及要從搜索中排除的線的數(shù)量輸入到數(shù)據(jù)輸入部分11中時，將各個數(shù)據(jù)存儲在輸入數(shù)據(jù)存儲部分12中。在輸入數(shù)據(jù)時，還通過操作輸入部分22來選擇紋理分配模式和用于確定偏移量減小率的變化公式。首先在步驟100，多邊形網(wǎng)格形成部分30從輸入數(shù)據(jù)存儲部分12讀取小片W的信息并形成三角的多邊形網(wǎng)格Qc。在步驟101，執(zhí)行檢查以確定在輸入數(shù)據(jù)存儲部分12中是否還存在未被處理的小片信息，也即全部小片W的三角的多邊形網(wǎng)格Qc的形成是否已經(jīng)完成。當尚未完成全部小片W的三角的多邊形網(wǎng)格Qc的形成時，處理返回步驟100。當已經(jīng)完成全部小片W的三角的多邊形網(wǎng)格Qc的形成并且輸入數(shù)據(jù)存儲部分12中不存在未被處理的小片信息時，處理進入步驟102。在步驟102，多邊形網(wǎng)格集成部分31將全部小片W的三角的多邊形網(wǎng)格Qc集成到表示單個曲面的一個集成多邊形網(wǎng)格QT的文件中。在步驟103，多邊形網(wǎng)格區(qū)域分割部分32將集成的三角的多邊形網(wǎng)格QT分割成多個區(qū)域。在該步驟中，使用通過基準軸和多邊形網(wǎng)格的法線方向計算的角度范圍來執(zhí)行分害I]。該角度范圍提供為處理工具數(shù)據(jù)的分割角度。以高斯半球為示例，圖3A示出了將z軸方向示例性地用作金屬模具移除方向的示例，并且相對作為z軸上最大點的頂點周圍的網(wǎng)格的法線方向，在經(jīng)度方向上將360°分割成12個等分部分，并且在緯度方向方向上將90°分成四個等分部分。隨著每個方向上的分割數(shù)量增加，即隨著角度范圍變得更小，三角的多邊形網(wǎng)格的頂點在如后文所述投影到二維平面上時的偏移變得更小并且其精度變高。在步驟104，紋理合成部分33執(zhí)行紋理合成和映射，使得相鄰的邊界部分在已經(jīng)分割的每個多邊形網(wǎng)格區(qū)域中更平滑地變化。在步驟105，基于紋理數(shù)據(jù)和處理工具數(shù)據(jù)，顆粒生成部分34通過偏移映射(displacement mapping)來移動集成的多邊形網(wǎng)格QT的各個頂點，并將它們作為要賦予顆粒形狀的多邊形數(shù)據(jù)存儲在多邊形數(shù)據(jù)存儲部分19中。在完成了多邊形數(shù)據(jù)的形成后，在步驟106，在監(jiān)視器23上顯示處理已完成的事實，然后處理結(jié)束。然后數(shù)據(jù)輸出部分20通過操作輸入部分22的操作從多邊形數(shù)據(jù)存儲部分19讀取多邊形數(shù)據(jù)，從而將多邊形數(shù)據(jù)作為處理數(shù)據(jù)輸出至例如處理設(shè)備。圖4是示出了在步驟100形成三角的多邊形網(wǎng)格Qc的細節(jié)的流程圖。在步驟200，計算參數(shù)u和V的分割數(shù)量，從而使圖5A所示的所選擇小片的自由曲面J上的柵格的間隔變得小于等于間隔上限值b。例如，小片W的u的參數(shù)間隔(最大值-最小值)除以任意整數(shù)m以獲得參數(shù)間隔C。該小片除以c并且與間隔上限值b進行比較；在所得的值大于b的情況下增大m。重復該處理直到全部的柵格間隔變得小于間隔上限值b。對參數(shù)V執(zhí)行類似的處理。圖5B示出了自由曲面上的分割線。在步驟201，使用如上所述計算的u和V的各自的分割數(shù)量來計算各個柵格點處的參數(shù)值，并且如圖6所示在自由曲面上生成這些點。所生成的點在下文中稱作柵格點Ca。圖6是沿著u-v平面的放大視圖，為了簡明起見省略了等參數(shù)曲線。在步驟202，提取了用于形成多邊形網(wǎng)格的柵格點Ca。具體來說，在柵格點Ca當中，忽略位于邊界線外側(cè)的柵格點，該邊界線包括小片W的邊界線K (由圖7中的開口圓表示)，此外還忽略位于邊界線K內(nèi)側(cè)但是距離邊界線小于顆粒間隔的1/100的距離的柵格點。該柵格間隔可以是間隔上限值b，或可以是實際分割的柵格間隔。邊界線K包括外形線，由B-spline曲線表示。邊界線K的形狀對于每個小片是任意的。忽略距離邊界線K小于預定距離的柵格點Ca的原因是為了避免使用邊界線K上的點形成的多邊形變得過小，如后文所述。在步驟203，計算對邊界線K進行分割以使得間隔小于等于間隔上限值b的分割數(shù)量，并且在步驟204，如圖8所示，使用該分割數(shù)量在邊界線K上生成點序列Cb。在后文中還以Cb表示點序列的各個點。分割數(shù)量可以設(shè)置為與柵格點Ca的情況一樣對整個外圍進行等分的值；不過，還可以使用間隔上限值b對柵格點Ca的分割和點序列Cb的分割執(zhí)行等分，并且僅對超出間隔上限值b的最后部分減半。因此，柵格點和點序列分別具有預定范圍內(nèi)的均勻間隔。在存在相鄰的小片Wl和W2的情況下，即在這些小片共享邊界線的情況下，在邊界線K的小片Wl和W2彼此相鄰的范圍內(nèi)，各個小片的邊界線Kl和K2由相同的曲線公式表 示，于是生成相同的點序列Cb。在表達式不相同的情況下，假設(shè)兩個曲線在相位上相同，并且在小片之一(即小片Wl)的邊界線Kl上生成的點序列Cb共享為另一小片W2的邊界線K2上的點序列。在步驟205，如圖9所示，使用在前面描述的步驟412提取的柵格點Ca來生成方形柵格網(wǎng)格Sqc。盡管各個交點對應于柵格點Ca，但省略了對其使用黑圓的表示。在步驟206，在方形柵格網(wǎng)格Sqc的外圍形狀為階梯形狀并具有凹陷部分的情況下，如圖10中的El和D2部分所示，使用直線連接處在外圍和凹陷部分內(nèi)角兩側(cè)的兩個柵格點以形成三角形Λ I和Λ 2。不過在如Ε3部分的虛線所示的連接兩個柵格點的直線與邊界線K相交的情況下，不形成三角形。在步驟207，如圖11所示，對在方形柵格網(wǎng)格Sqc的每個柵格中位于一組對角位置的柵格點進行連接，以生成三角的多邊形Tpc。然后在步驟208，在位于方形柵格網(wǎng)格Sqc外圍的柵格點Ca和邊界線K上的點序列Cb之間生成三角的多邊形。在該步驟中，如圖11所示，首先，選擇一個位于外圍的柵格點Cal，并將該點連接至位于邊界線K上并最靠近該點的點Cbl。將用于連接的直線RO共享為一個邊，計算由位于方形柵格網(wǎng)格Sqc的外圍上的相鄰柵格點Ca2形成的三角形Λ Cal-Cb l_Ca2和由位于邊界線K上的相鄰柵格點Cb2形成的三角形Λ Cal-Cb 1-Cb2，并采用這兩個三角形中更接近等邊三角形的一個作為三角的多邊形Tpc?？梢愿鶕?jù)三角形的最大內(nèi)角與最小內(nèi)角之差接近O (零)或者根據(jù)最長邊的長度與最短邊的長度之比接近I來確定一個三角形是否更接近等邊三角形。接下來，對于與如上所述選擇的柵格點Cal順次相鄰的方形柵格網(wǎng)格Sqc的外圍上的柵格點(例如Ca2)重復上述處理。重復處理的順序應當預先確定，從而以相鄰逆時針或順時針的方向重復處理。由此，如圖12所示，在小片的自由曲面J上生成了從方形柵格網(wǎng)格Sqc的外圍擴展至邊界線K上的點序列Cb的三角的多邊形網(wǎng)格Qc。在步驟209，通過邊緣交換對三角的多邊形網(wǎng)格Qc進行整形。在步驟208生成的三角的多邊形網(wǎng)格是通過在每個步驟中選擇更接近良好形成的等邊三角形的三角形而生成的；不過考慮所生成的三角的多邊形網(wǎng)格的整體，在某些情況下可以通過邊緣交換來生成更好的三角形。在該步驟中，針對通過將方形柵格網(wǎng)格Sqc的外圍上的柵格點Ca3連接至邊界線上的點Cb3而獲得的一個邊線Rl (圖13中由虛線表示)，其中在其兩側(cè)都存在三角的多邊形，計算通過將構(gòu)成三角的多邊形之一的邊界線上的點Cb4連接至構(gòu)成了另一個三角的多邊形的外圍上的柵格點Ca4所獲得的邊線R2 (由粗實線表示)。由此獲得了形成在新的邊線R2兩側(cè)的兩個三角形(邊緣交換之后獲得的三角形)。如圖13所不，在邊緣交換之后獲得的兩個二角形Δ Ca4_Cb4_Ca3和Δ Ca4-Cb4-Cb3相比邊緣交換之前的兩個三角形Λ Ca3_Cb3_Cb4和Λ Ca3_Cb3_Ca4更接近等邊三角形的情況下，忽略由虛線表示的邊線Rl并且用邊緣交換之后的三角形Δ Ca4-Cb4-Ca3和Λ Ca4_Cb4_Cb3來替換三角的多邊形，將邊緣交換之后的三角形作為三角的多邊形。

通過針對方形柵格網(wǎng)格Sqc的外圍上的順次相鄰的柵格點重復上述處理來對三角的多邊形網(wǎng)格Qc進行整形。如在步驟204的處理中所述，在共享一個邊界線的各小片之間，共享了邊界線上的點序列；因而，在步驟102中集成三角的多邊形網(wǎng)格Qc時，各個小片連續(xù)而無中斷，從而獲得一個集成的多邊形網(wǎng)格QT。邊界線上的柵格點Ca和點Cb變?yōu)榧傻亩噙呅尉W(wǎng)格QT的頂點pc (參照圖12)。圖14和15是示出了如圖2所示的流程圖在步驟104處的紋理合成和映射的細節(jié)的流程圖。在步驟300，將區(qū)域固有的ID分配給構(gòu)成了上述在步驟103被分割成多個區(qū)域的集成多邊形網(wǎng)格的每個區(qū)域的三角的多邊形，并將一個區(qū)域設(shè)置為初始區(qū)域。例如，在圖3B所示的示例中，考慮到圍繞頂點的區(qū)域被投影到Z軸方向，因此將這些區(qū)域集成成一個區(qū)域；該區(qū)域被用作初始區(qū)域A。在步驟301，紋理合成部分33從存儲在輸入數(shù)據(jù)存儲部分12中的紋理數(shù)據(jù)中切出覆蓋初始區(qū)域A的任意紋理GA，在基準方向(z軸方向)上投影到初始區(qū)域A，并執(zhí)行紋理的像素值信息的映射(下文簡稱作紋理映射)。接下來在步驟302，檢查預先選擇的紋理分配模式是小片單位模式還是像素單位模式。當模式為小片單位模式時，處理進至步驟303，而當模式為像素單位模式時，處理進至步驟320。在步驟303，在準備重疊區(qū)域的設(shè)置時，通過跟隨三角的多邊形的頂點來搜索穿過與初始區(qū)域A相鄰的相鄰區(qū)域B的外圍邊緣的邊界線H)(參照圖3B)。由于對每個三角的多邊形分配了區(qū)域固有的ID，因此可以高效地執(zhí)行搜索。此外，為了簡化在后續(xù)步驟中執(zhí)行的邊界線的擴展，在步驟304對上述搜索到的邊界線H)進行平滑。具體來說，如圖16所示，如果構(gòu)成了邊界線H)的兩個連續(xù)的邊線是一個三角形的兩邊，則以該三角形的余下的一邊來替換該兩個邊，從而形成了邊界線F1。圖中的黑圓表示多邊形網(wǎng)格的頂點。在步驟305，如圖17A所示，以箭頭的方向順次跟隨平滑后的邊界線Fl的頂點，以獲得連接至各個頂點(黑圓)的邊線(虛線)的另一端的頂點，對這些頂點進行連接和擴展以獲得邊界線F2。接下來，如圖17B所示，連接至各個頂點的邊線的另一端基于邊界線F2以類似的方式進行連接，從而獲得了邊界線F3。圖17C示出了基于邊界線F3的邊界線F4的設(shè)置。這些邊界線F通過構(gòu)成多邊形網(wǎng)格的三角形向外擴展。當邊界線F的擴展以已經(jīng)被設(shè)置為處理工具數(shù)據(jù)的擴展線的數(shù)量相對應的倍數(shù)順次重復時，可以獲得圖3C所示的倍增的邊界線Fm。使用如后文所述的重疊區(qū)域來平滑地連接區(qū)域內(nèi)側(cè)的紋理；不過，擴展的邊界線F的數(shù)量是考慮到重疊區(qū)域的面積范圍、紋理的特征和多邊形網(wǎng)格的細度而預先設(shè)置的。圖3C所示的邊界線Fm的最內(nèi)側(cè)是邊界線Fl。此外，在步驟306，與初始區(qū)域重疊并且被倍增的邊界線Fm圍繞的區(qū)域被設(shè)置為 重疊區(qū)域D。在步驟307，其中上述重疊區(qū)域D和對邊界線H)進行了搜索的相鄰區(qū)域B已通過將三角的多邊形投影到平面上而二維化，同時在區(qū)域分割時用作處理工具數(shù)據(jù)的相鄰區(qū)域B的角度范圍的中間值被用作法線方向。其中對邊界線H)進行了搜索的相鄰區(qū)域B與重疊區(qū)域D組合，組合的區(qū)域也稱作“正被處理的區(qū)域”X，意味著該區(qū)域是用于紋理映射的待處理對象。在步驟308，如圖18所示，設(shè)置對投影平面上正被處理的區(qū)域X進行覆蓋的矩形區(qū)域H。在步驟309，通過模板匹配從紋理數(shù)據(jù)中搜索與映射到初始區(qū)域A中的紋理GA的重疊區(qū)域D最相似的紋理GB，然后確定紋理GB并將其分配至矩形區(qū)域H。圖19是示出了提取最相似的紋理GB的過程細節(jié)的流程圖。假設(shè)重疊區(qū)域D中的初始區(qū)域A的頂點的數(shù)量為n，則各個頂點具有紋理GA的像素信息。因此，在步驟330，如圖20A所示，設(shè)置了包含重疊區(qū)域D的η個像素值并且與矩形區(qū)域H具有相同大小的模板PT。在步驟331，如圖20Β所示，使用如下公式來計算模板PT內(nèi)部頂點的像素值GA(g)與紋理數(shù)據(jù)的像素值GS (g)之差的平方值之和，同時在χ-y方向上執(zhí)行紋理數(shù)據(jù)的平移。紋理數(shù)據(jù)內(nèi)部的像素值GS(g)與矩形區(qū)域H的像素值GA(g)之間的差值平方和=(GS1 (g) -GA1 (g))2+ (GS2 (g) -GA2 (g)) W+…+ (GSn (g) -GAn (g))2然后確定模板PT中和值最小的位置。在步驟332，將模板PT的像素值GA(g)和像素值GS(g)之差的總值最小的位置處的紋理用作最相似的紋理，并切出面積與矩形區(qū)域H相等的紋理GB。通過分配與矩形區(qū)域H具有相同大小的紋理GB來填充正被處理的區(qū)域X。結(jié)果，如圖21A所示，在重疊區(qū)域D中，映射在初始區(qū)域A中的紋理GA與分配至矩形區(qū)域H (正被處理的區(qū)域X)的紋理GB重疊。圖中的多邊形線是倍增的邊界線Fm。在多邊形網(wǎng)格中，頂點僅由邊界線上的黑圓表示，以避免復雜。然后處理返回圖14和圖15所示的流程，在步驟310，在重疊區(qū)域D中搜索“最優(yōu)邊界線”FS，“最優(yōu)邊界線”FS用于將初始區(qū)域A中的紋理GA平滑地連接至分配給正被處理的區(qū)域X的紋理GB。換句話說，執(zhí)行用于獲得使像素值彼此之差最小的邊界線FS的圖像縫
八
口 ο
通過使用排除了重疊區(qū)域D中兩端的α個邊界線的中間區(qū)域作為搜索區(qū)域Μ，來執(zhí)行對最優(yōu)邊界線FS的搜索。將從搜索中排除的線的數(shù)量α作為處理工具數(shù)據(jù)存儲在輸入數(shù)據(jù)存儲部分12中，其細節(jié)將在后文描述。在該步驟中，如圖21Β的實線所示，在從搜索區(qū)域M中邊界線上的一個點開始順次跟隨頂點的同時，在頂點當前處在第i個邊界線Fi上的情況下，該頂點移動至同一邊界線上的下一個頂點、或者例如移動至在投影平面上的前進方向的角度不返回至90°的條件下向內(nèi)第(i-Ι)個邊界線或向外第(i+Ι)個邊界線上的像素值之差最小的頂點。圖21B中的箭頭a表示從邊界線Fi上的一個頂點移動邊界線Fi-I上的頂點的示例，箭頭b表示從邊界線Fi上的一個頂點移動邊界線Fi+Ι上的頂點的示例。搜索從搜索區(qū)域M的全部邊界線開始，并將整個路徑內(nèi)具有最小的像素值之差的邊界線用作最優(yōu)邊界線FS。基于周圍四個像素的像素值通過執(zhí)行雙線性內(nèi)插來計算頂點位置的像素值。
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另外，在尚未執(zhí)行紋理映射的區(qū)域(相鄰區(qū)域B)中，像素值之差被設(shè)置為O (零)，并對當前位置的邊界線進行跟隨。通過使用上述獲得的(如圖21C所例示的)最優(yōu)邊界線FS，將要映射到初始區(qū)域A一側(cè)的正被處理的區(qū)域X中的紋理GB的末端被分割，并且紋理GB在最優(yōu)邊界線FS上連接至初始區(qū)域中的紋理GA，從而在使像素值的變化較小的同時平滑地連接兩個紋理。換句話說，在初始區(qū)域A的紋理的像素值與新的紋理(即分配至正被處理的區(qū)域X的紋理)的像素值之差具有最小水平的變化的同時將新的紋理連接至現(xiàn)有的紋理。在此實施例中，代替在彼此鄰接的狀態(tài)下將紋理GB和紋理GA在最優(yōu)邊界線FS上連接，在步驟311可以根據(jù)到最優(yōu)邊界線FS的距離對紋理GB和紋理GA的像素值進行加權(quán)并且在以最優(yōu)邊界線FS為中心的兩側(cè)上混合，從而更加平滑地連接彼此相鄰的區(qū)域GA和GB0在此步驟中，如圖22所示，假設(shè)要混合的對象是位于最優(yōu)邊界線FS的每一側(cè)上的Lmax范圍中的頂點的像素值。在最優(yōu)邊界線FS上，紋理GA的像素值GA (g)和紋理GB的像素值GB (g)分別計作50% ;在最優(yōu)邊界線FS的相鄰區(qū)域B —側(cè)，由于到最優(yōu)邊界線FS的距離較大，像素值GA (g)的比例降低而像素值GB (g)的比例增大；并且在Lmax位置處的頂點處，像素值GA (g)的比例設(shè)為0，像素值GB (g)的比例設(shè)為100%。另一方面，在最優(yōu)邊界線FS的相鄰區(qū)域A —側(cè)，由于到最優(yōu)邊界線FS的距離較大，像素值GA (g)的比例增大而像素值GB (g)的比例降低；并且在Lmax位置處的頂點處，像素值GA (g)的比例設(shè)為100%，像素值GB (g)的比例設(shè)為O。換句話說，混合后的每個頂點處的像素值GR由如下公式表示，其中到最優(yōu)邊界線的距離是L，與從最優(yōu)邊界線到相鄰區(qū)域B相反的方向為正(+ )。GR (g) =GA (g) (Lmax+L) /2Lmax+GB (g) (Lmax-L) /2Lmax使用從頂點到最優(yōu)邊界線的最短距離作為最優(yōu)邊界線到頂點的距離L。此外，對最優(yōu)邊界線FS的搜索限制在搜索區(qū)域M內(nèi)，其中排除掉要在重疊區(qū)域兩端排除的α個邊界線，以避免出現(xiàn)無法執(zhí)行混合的情況，因為在將最優(yōu)邊界線FS用作重疊區(qū)域最外側(cè)(初始區(qū)域側(cè))的邊界線的情況下，紋理GB不分配至最優(yōu)邊界線FS的初始區(qū)域一側(cè)。
為此，即使最優(yōu)邊界線FS經(jīng)過搜索區(qū)域M最外端部分的邊界線上的頂點，位于距離最優(yōu)邊界線FS的Lmax范圍內(nèi)的頂點也位于要分配紋理GB的重疊區(qū)域內(nèi)，于是可以執(zhí)行像素值的混合。因此，期望將要從搜索中排除的線的數(shù)量α設(shè)置為能夠覆蓋Lmax的距離加上微小裕量的邊界線的數(shù)量。類似地，要從搜索中排除的線的數(shù)量α設(shè)置在重疊區(qū)域內(nèi)側(cè)的相鄰區(qū)域一側(cè)，于是可以在重疊區(qū)域的內(nèi)側(cè)執(zhí)行像素值的混合。在步驟312，在重疊區(qū)域D內(nèi)側(cè)混合了像素值的上述紋理被映射到正被處理的區(qū)域X中。結(jié)果，初始區(qū)域A的紋理GA更加平滑地連接至紋理GB，其中紋理GB被映射到以最優(yōu)邊界線為中心的2Lmax范圍內(nèi)的正被處理的區(qū)域X中。在步驟313，執(zhí)行檢查以確定是否對所有被分割區(qū)域完成了紋理映射。
在剩余未處理區(qū)域的情況下，在步驟314將初始區(qū)域A與正被處理的區(qū)域X集成以形成新的區(qū)域，并且重置三角的多邊形的ID ;然后處理返回步驟303，并重復步驟303到步驟312的處理。在如上所述以小片單位模式執(zhí)行紋理合成的情況下，從紋理數(shù)據(jù)切出的尺寸較大；因此存在這樣的優(yōu)點，即輸入到數(shù)據(jù)輸入部分11的紋理數(shù)據(jù)所指示的顆粒特征能夠忠實保持，并且處理所需的計算時間不長。在完成了全部區(qū)域的紋理映射之后，處理進至步驟105。另一方面，在從步驟302分支的步驟320，在已經(jīng)經(jīng)過紋理映射并具有像素值的區(qū)域(開始的初始區(qū)域A)和不具有像素值的區(qū)域(相鄰區(qū)域B)之間的邊界部分執(zhí)行模板匹配，并且從紋理數(shù)據(jù)中提取能夠以最小的變化平滑連接至已經(jīng)具有像素值的區(qū)域的像素，并針對各個頂點將所述像素映射到不具有像素值的區(qū)域中。圖23是示出了上述以像素單位進行映射的細節(jié)的流程圖。首先在步驟340，搜索與具有像素值的區(qū)域中的頂點鄰近并且不具有像素值的頂點，并將該頂點設(shè)置為確定了像素值的對象頂點pgb。然后在步驟341，如圖24A所示，設(shè)置以與對象頂點pgb相鄰的多邊形中獲得的頂點處的法線方向為z坐標軸的局部坐標系；在步驟342,如圖24B所示,將包含對象頂點pgb和在X方向上的Imm和y方向上的Imm的范圍內(nèi)的預定區(qū)域N投影到局部坐標系的xy平面上，從而進行二維化。要投影的頂點是通過以第一層(使用一個邊線連接的頂點)、第二層(使用兩個邊線連接的頂點)和第三層的次序搜索對象頂點Pgb周圍的頂點所指定的范圍內(nèi)的全部頂點。在三維網(wǎng)格中，頂點不必規(guī)律排列；因此，為了獲得適當?shù)募y理，必須將頂點位置投影到上述局部坐標系的xy平面上，并確定該位置的像素值?；谠谕队暗絰y平面上的位置周圍四個像素的像素值通過執(zhí)行雙線性內(nèi)插來獲得頂點的像素值GA (g)。在步驟343，如圖25A所示，將包含多個具有像素值的頂點pga以及不具有預設(shè)像素值的對象頂點Pgb的區(qū)域設(shè)置為模板PP。在圖24A至25B中，黑圓表示具有像素值的頂點pga，白圓表示不具有像素值的頂點；特別地，模板PP區(qū)域中的白圓是確定了像素值的對象頂點pgb。圖25A和圖25B所示的頂點位置僅示例性示出，未與圖24B所示的對準。此外，在模板PP中，頂點pga的像素值由空白表示，不具有像素值的對象頂點部分由陰影表示。模板PP內(nèi)的對象頂點pgb的位置作為處理工具與模板尺寸一起預先輸入；該位置還可以在處理之前任意輸入。在步驟344，如圖25B所示，在紋理數(shù)據(jù)的xy方向上執(zhí)行平移的同時計算模板PP內(nèi)的頂點的像素值GA (g)和紋理數(shù)據(jù)的像素值GS (g)之差的平方和，并搜索具有最小總和值的模板PP的位置。計算總值的過程與步驟309中提取與重疊區(qū)域D的紋理GA最相似的紋理GB的過程類似。隨后，在步驟345，在模板PP中像素值GA (g)和像素值GS (g)之差的平方和最小的位置處，基于紋理數(shù)據(jù)周圍四個像素的像素值并且在與不具有像素值的頂點對應的位置處通過執(zhí)行雙線性內(nèi)插來計算的像素值GS (g)被投影到對象頂點pgb。 由此，在水平變化為使得對象頂點周圍的像素值與紋理數(shù)據(jù)的像素值之差的平方和最小的情況下將新的紋理連接至現(xiàn)有的紋理。返回圖15所示的流程圖，在步驟321，執(zhí)行檢查以確定集成的多邊形網(wǎng)格QT中是否剩余不具有像素值的頂點。在剩余不具有像素值的頂點的情況下，處理返回步驟320，并重復以像素單位提取像素值并進行映射。重復該處理直到多邊形網(wǎng)格的整個表面不剩余不具有像素值的頂點。這種處理應當以ID編號的順序針對通過分割集成多邊形網(wǎng)格所獲得的各個區(qū)域順次執(zhí)行。此時，在步驟320映射了頂點值的頂點pgb自然在下一步處理中變成具有頂點值的頂點pga。在如上文所述以像素單位模式執(zhí)行紋理合成的情況下，由于是以像素單位執(zhí)行合成，因此不會出現(xiàn)失真和不連續(xù)部分，從而能夠精確得到平滑的變化。因此，有利的是例如使得邊界線的擴展和像素值的混合變得不再必需。在對多邊形網(wǎng)格的全部頂點完成了像素值的映射之后，處理進至步驟105。接下來對如圖2的流程圖中的步驟105所示的通過偏移映射將顆粒形狀賦予三維多邊形網(wǎng)格(集成多邊形網(wǎng)格QT)的細節(jié)進行說明。要通過偏移映射進行偏移的曲面P’由公式(I)表示。p，(U，V) =p (U，V)+h (U，V) q (U，V)…(I)在該步驟,如圖26所示，P (U，V)表示偏移之前的曲面(基本曲面)，h(u，v)表示偏移量，q(u，v)表示偏移方向上的單位矢量。因此在多邊形網(wǎng)格QT中的P (U，V)處的每個頂點pc均根據(jù)上述公式進行偏移。圖27是示出了在步驟105由多邊形網(wǎng)格區(qū)域分割部分32賦予顆粒形狀的細節(jié)的流程圖。首先在步驟400，選擇集成的多邊形網(wǎng)格QT中的頂點pc之一，并計算頂點pc的法線方向。所選擇的頂點位置是任意的?？梢允褂庙旤cpc的參數(shù)值從自由曲面獲得法線方向，或者在頂點pc周圍的多邊形的法線方向中取平均值來獲得。
該法線方向在偏移頂點以及后面計算脫模角時成為單位矢量q。接下來在步驟401，基于預先設(shè)置并存儲在輸入數(shù)據(jù)存儲部分12中的要處理的金屬模具的模具打開方向和頂點坐標的法線方向來計算脫模角。然后在步驟402，基于與處理開始時選擇的脫模角相對應的顆粒深度的變化公式來獲得頂點位置處的偏移量減小率。如圖28所示，假設(shè)以相對于頂點法線方向成90度的方向和由空箭頭表示的模具打開方向形成的脫模角為角度Θ，則隨著脫模角變小，下切會變大，從而在打開模具時金屬模具與產(chǎn)品側(cè)的顆粒相干擾。因此，如圖29所示，變化公式設(shè)置為使得偏移量減小率隨著脫模角Θ變小而增大(即偏移量變小)。此時，額外考慮金屬模具與產(chǎn)品之間的實際干擾通過模制之后樹脂的收縮而略微減輕，來確定變化公式。偏移量減小率根據(jù)脫模角連續(xù)改變。在步驟403，從存儲在工作存儲器中的頂點信息中讀取像素值(密度)go
在步驟404，基于像素值g與顆粒深度之間的轉(zhuǎn)換率來獲得頂點的基準偏移量。假設(shè)顆粒的最大深度(即最大偏移量)為hmax，轉(zhuǎn)換率成為hmax/255，并且基準偏移量h由使用像素值g的公式(2)表示。h=(g/255)hmax…(2)例如,在hmax為300 μ m、像素值g為128的情況下,基準偏移量為150 μ m。在步驟405，通過將基準偏移量乘以偏移量減小率來計算最終偏移量。因此，當基準偏移量h為例如200 μ m時，如果脫模角大于25°，則將偏移量減小率設(shè)為0%，并且最終的偏移量hf保持為200μπι;如果脫模角處在0°到25°的范圍內(nèi)，則將偏移量減小率設(shè)為90到0%，最終的偏移量hf可以從20 μ m變化到200 μ m。在步驟406，多邊形網(wǎng)格QT的頂點pc根據(jù)上述公式(I)來偏移，其中將如上文所述獲得的最終偏移量hf設(shè)置為h (U，V)并使用單位矢量q (法線方向)。接下來在步驟407執(zhí)行檢查以確定是否剩余未經(jīng)過上述處理的頂點。在剩余未經(jīng)過處理的頂點的情況下，處理返回步驟400并重復步驟400至406的處理。當針對所有頂點完成了基于紋理數(shù)據(jù)的在法線方向上的偏移時，處理從步驟407進至步驟408，并連接處在偏移后的新位置的各個頂點pc，從而形成賦予了顆粒形狀的多邊形數(shù)據(jù)。該多邊形數(shù)據(jù)存儲在多邊形數(shù)據(jù)存儲部分19中。通過使用多邊形數(shù)據(jù)，由于上述具有小脫模角部分的偏移量的減小，使得金屬模具和產(chǎn)品之間不出現(xiàn)下切；因此，如圖30所示獲得了顆粒深度(高度)Rs連續(xù)變化的產(chǎn)品。在該圖中，空箭頭表示模具打開方向。如上文所述完成了用于形成賦予了顆粒的多邊形數(shù)據(jù)的處理。由于在此實施例中提供了用于紋理合成的小片單位模式和像素單位模式，因此在例如選擇了小片單位模式的情況下，經(jīng)過一系列處理之后，通過操作輸入部分22從多邊形數(shù)據(jù)存儲部分19讀取多邊形數(shù)據(jù)，并且在監(jiān)視器23上顯示和確認。在如上所述以小片單位分配紋理的情況下，輸入到數(shù)據(jù)輸入部分11中的由紋理數(shù)據(jù)表示的顆粒特征可以被忠實保持，從而有利于使處理的計算時間不需要過長。另一方面，在每個被分割區(qū)域的邊界部分容易出現(xiàn)不連續(xù)部分；因此在即使在小片單位模式下使用監(jiān)視器進行確認來使用圖像縫合之后仍剩余難以接受的不連續(xù)部分的情況下，可以通過選擇像素單位模式來獲得不具有不連續(xù)部分的賦予了顆粒的數(shù)據(jù)，盡管處理時間會延長。在該實施例中，圖2所示流程圖中的步驟100至102構(gòu)成了多邊形網(wǎng)格化部分，并且步驟103對應于本發(fā)明中的多邊形網(wǎng)格區(qū)域分割部分。圖14和圖15所示流程圖中的步驟300至314構(gòu)成了本發(fā)明的根據(jù)權(quán)利要求24的紋理合成/映射部分；特別地，步驟303至306構(gòu)成了重疊區(qū)域設(shè)置部分，步驟307和308構(gòu)成了矩形區(qū)域設(shè)置部分，步驟309構(gòu)成了紋理分配部分，步驟310構(gòu)成了最優(yōu)邊界線搜索部分。步驟311和312構(gòu)成了圖像縫合部分，步驟313和314構(gòu)成了初始區(qū)域重置部分。另外，在正被處理的區(qū)域X中執(zhí)行映射，并且“與在像素值之差最小的最優(yōu)邊界線FS處被映射到初始區(qū)域A中的紋理GA相連接的”紋理GB 對應于根據(jù)本發(fā)明的“與滿足預定請求水平的變化相連的”新的紋理。此外，步驟300至302、320和321構(gòu)成了本發(fā)明根據(jù)權(quán)利要求25的紋理合成/映射部分；特別地，圖23所示流程圖中的步驟340構(gòu)成了對象頂點搜索部分，步驟341至343構(gòu)成了模板設(shè)置部分，步驟344構(gòu)成了模板位置搜索部分，步驟345構(gòu)成了紋理映射部分。與“在包含對象頂點的模板PP內(nèi)的頂點處的像素值GA (g)與紋理數(shù)據(jù)的像素值GS (g)之差的平方值總和為最小的模板位置處”的對象頂點相對應的紋理數(shù)據(jù)的像素值對應于根據(jù)本發(fā)明的“與滿足預定請求水平的變化相連的新的紋理”。圖27所示的流程圖的步驟400至407構(gòu)成頂點偏移部分，步驟408構(gòu)成賦予了顆粒的多邊形網(wǎng)格形成部分。如上文所述構(gòu)成了本發(fā)明的實施例；首先，輸入數(shù)到據(jù)輸入部分11中的定義在自由曲面上的產(chǎn)品形狀數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成多邊形網(wǎng)格，通過對其分割而獲得的一個區(qū)域被用作初始區(qū)域A，并且對從輸入到數(shù)據(jù)輸入部分11中的樣本的紋理數(shù)據(jù)中切出的紋理GA進行映射。然后合成新的紋理GB從而能夠以平滑的變化連接至映射的紋理GA，并且重復在不具有紋理值的相鄰區(qū)域中的紋理GB的映射，從而在多邊形網(wǎng)格的全部區(qū)域中映射紋理。此外，基于映射的紋理在各個法線方向上偏移多邊形網(wǎng)格QT的各個頂點，并且將通過連接偏移的各個頂點而形成的新的多邊形網(wǎng)格數(shù)據(jù)用作對其賦予顆粒的表面處理數(shù)據(jù)。在上述實施例中，將產(chǎn)品形狀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成多邊形網(wǎng)格，然后處理為不具有厚度的曲面數(shù)據(jù)，從而使得要處理的數(shù)據(jù)量較小。另外，由于在通過精細分割產(chǎn)品整個表面所獲得的每個區(qū)域中進行了新紋理的合成，因此即使在產(chǎn)品形狀具有不可展表面的情況下，也能夠以很小的失真賦予外觀良好的顆粒；并且僅需要準備較小的樣本數(shù)據(jù)來作為要輸入到數(shù)據(jù)輸入部分11中的紋理數(shù)據(jù)。特別地，在小片單位模式下合成新紋理時，在初始區(qū)域A與相鄰區(qū)域B之間設(shè)置重疊區(qū)域D，在此重疊區(qū)域D中使用以小片為單位準備的紋理來執(zhí)行合成，以具有矩形區(qū)域H的尺寸，并且在由重疊區(qū)域D和相鄰區(qū)域B形成的正被處理的區(qū)域X中執(zhí)行映射。然后重復如下處理，其中將執(zhí)行映射的正被處理的區(qū)域X和初始區(qū)域A重置為新的初始區(qū)域并設(shè)置重疊區(qū)域D，從而在多邊形網(wǎng)格的全部區(qū)域中執(zhí)行紋理映射。由于連接了較大量的具有矩形區(qū)域H的尺寸的紋理，因此由輸入到數(shù)據(jù)輸入部分11中的紋理數(shù)據(jù)表示的顆粒的特征可以被忠實保持，并且處理的計算時間不需要過長。為了設(shè)置重疊區(qū)域D，可以搜索相鄰區(qū)域B的邊界線F來作為連接多邊形網(wǎng)格的頂點的線，在相鄰區(qū)域B的外側(cè)擴展和倍增該邊界線F，并將這些倍增的邊界線F1、F2、F3……與初始區(qū)域A重疊的區(qū)域用作重疊區(qū)域D。因此通過增大/減小倍增的邊界線F的數(shù)量易于可變地設(shè)置重疊區(qū)域D的大小。在每個被分割區(qū)域的多邊形中，對多邊形所屬的每個區(qū)域分配ID;因此，可以通過查詢ID來對上述邊界線F高效地執(zhí)行搜索。此外，在倍增前的邊界線H)的兩個連續(xù)的邊線是一個三角形的兩邊的情況下，通過用該三角形的余下的一邊的一個邊線來替換兩個邊來獲得平滑的界線F1，從而更簡單地執(zhí)行倍增處理。由于是通過在預定的角度范圍內(nèi)分割多邊形網(wǎng)格來將多邊形網(wǎng)格QT分割成區(qū)域，所述預定的角度范圍是使用預定的基準軸和多邊形網(wǎng)格的法線方向來計算的，因此可以通過適當?shù)剡x擇角度范圍來控制紋理映射時的精度。邊界線F的倍增是通過如下方式來執(zhí)行的跟隨邊界線Fl的頂點以獲得連接各 個頂點的邊線的另一端的頂點、順次連接另一端的頂點、在邊界線Fl的外側(cè)設(shè)置新的邊界線、以及順序重復該處理以獲得多個擴展的邊界線F2、F3……。由此可以容易地以構(gòu)成多邊形網(wǎng)格的三角形的間隔來獲得邊界線F的倍增?？梢酝ㄟ^將正被處理的區(qū)域X投影到二維平面上、在投影平面上設(shè)置對正被處理的區(qū)域X進行覆蓋的矩形區(qū)域H、對該矩形區(qū)域分配新的紋理GB、以及獲得使映射到初始區(qū)域A上的紋理GA的紋理值與新的紋理的紋理值之差最小的最優(yōu)邊界線FS，來執(zhí)行以小片單位進行的新紋理的合成。此時，從包含映射到初始區(qū)域A中的紋理GA的樣本紋理數(shù)據(jù)中切出與映射到初始區(qū)域A中的紋理GA的重疊區(qū)域D最相似的紋理，然后將其用作分配給矩形區(qū)域H的新的紋理GB ;因此獲得了作為像素值之差的最小值的較小的絕對值，從而獲得紋理GA和GB之間的偏差特別小的最優(yōu)邊界線FS。通過跟隨倍增的邊界線Fm當中的一個邊界線并且從當前頂點移動到邊界線上的下一個頂點、或者在前進方向未倒轉(zhuǎn)的情況下移動到相鄰的內(nèi)側(cè)邊界線或外側(cè)邊界線上的頂點當中像素值之差最小的頂點來獲得最優(yōu)邊界線FS，從而使搜索變得容易。此外，對最優(yōu)邊界線FS的搜索限制在搜索區(qū)域M內(nèi)，其中排除了重疊區(qū)域D兩端的α個邊界線；因此即使在搜索區(qū)域的最外端部分變成最優(yōu)邊界線FS的情況下，也可以確保得到以最優(yōu)邊界線作為中心的預定范圍2Lmax。根據(jù)到最優(yōu)邊界線FS的距離來對預定范圍2Lmax內(nèi)映射到初始區(qū)域A中的紋理GA的紋理值和分配到矩形區(qū)域H的新的紋理GB的紋理值加權(quán)，并進行混合，從而使得從初始區(qū)域A到相鄰區(qū)域B的紋理變化特別平滑。如下文所述執(zhí)行以像素單位合成新的紋理。首先，在一個區(qū)域中搜索不具有像素值并且與具有像素值的頂點相鄰的頂點，將該頂點設(shè)置為確定了像素值的對象頂點，將包含該對象頂點的預定范圍投影到二維平面上，并在投影平面上設(shè)置包含對象頂點和多個與對象頂點相鄰并具有紋理值的頂點的模板。然后，搜索使紋理數(shù)據(jù)與模板的紋理值之差最小的模板位置，并且在上述對象頂點處映射與已經(jīng)搜索的模板位置處的模板內(nèi)部對象頂點的位置相對應的紋理數(shù)據(jù)的紋理值。由此可以在不需要混合像素值的情況下合成變化平滑并具有聞精度的新的紋理。另外，可以通過將產(chǎn)品形狀數(shù)據(jù)分割成多個小片、使用每個小片的自由曲面的參數(shù)空間中預定的分割線來生成柵格點并以預定的間隔在小片的邊界線上生成點序列、使用該邊界線內(nèi)側(cè)的柵格點和邊界線上的點序列來形成具有自由曲面上的各個頂點的三維多邊形網(wǎng)格、以及將全部小片的多邊形網(wǎng)格集成到一個多邊形網(wǎng)格，來將產(chǎn)品形狀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成多邊形網(wǎng)格。 在對通過分割表面形狀數(shù)據(jù)獲得的多個小片W形成了各個多邊形網(wǎng)格之后，將全部小片的多邊形網(wǎng)格集成到一個多邊形網(wǎng)格Qc中，從而通過對每個小片重復少量的計算處理而容易地將整個表面形狀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成多邊形網(wǎng)格。用于生成上述柵格點的分割線和邊界線上的點序列被分別布置為在預定的范圍內(nèi)具有均勻的間隔；并且通過連接邊界線內(nèi)側(cè)的柵格點以形成柵格網(wǎng)格、將柵格網(wǎng)格轉(zhuǎn)換成三角的多邊形、以及將柵格網(wǎng)格外圍的柵格點連接至邊界線上的點序列以形成三角的多邊形，來形成三維多邊形網(wǎng)格。因此，不執(zhí)行將三維多邊形網(wǎng)格投影到二維平面上以及將三角的多邊形恢復為三維多邊形網(wǎng)格的處理，從而使計算負荷極小并縮短了處理時間。此外不會出現(xiàn)與二維化和三維化處理相關(guān)聯(lián)的失真。另外，邊界線上的點序列由于具有相同的位置而在相鄰小片之間共享，從而各個 小片連續(xù)地連接，并且集成為一個多邊形網(wǎng)格變得容易。對于顆粒生成部分34的處理，通過將基于紋理的基本偏移量乘以與金屬模具的脫模角相對應的偏移量減小率來設(shè)置多邊形網(wǎng)格的每個頂點偏移的偏移量。因此在移除模具時不出現(xiàn)下切，從而平滑地改變顆粒的深度并獲得具有外觀良好的外表面的顆粒形狀。在以小片單位模式執(zhí)行紋理合成的情況下，如上文所述，有利的是能夠使輸入數(shù)據(jù)輸入部分11的紋理數(shù)據(jù)所表示的顆粒特征被忠實保持并且使處理所需的計算時間不長。不過，在顆粒紋理具有諸如由直線和曲線形成的正方形和圓形的幾何圖案的情況下，即使執(zhí)行了像素值的混合也會存在偏差。另一方面，在此實施例中，像素單位模式也是可選的，從而可以以像素單位模式合成不具有不連續(xù)部分(如偏差)的紋理，盡管取決于目標水平需要略長的處理時間。表面形狀的小片W的尺寸僅應當根據(jù)形成表面處理數(shù)據(jù)10的裝置的計算機的處理性能而任意確定。在此實施例中，已經(jīng)描述了在由輸入到數(shù)據(jù)輸入部分11中的小片信息所定義的每個小片單位中生成三角形網(wǎng)格的示例；不過，在表面形狀數(shù)據(jù)的尺寸較小并且對應于一個小片的情況下，自然不必分成多個小片，從而不需要如圖2所示的步驟102的轉(zhuǎn)換成集成多邊形網(wǎng)格的處理。在此實施例中，已經(jīng)描述了將B-spline曲線用作邊界線的自由曲線的示例；不過本發(fā)明同樣適用于其它自由曲線。此外，在此實施例中，在通過分割集成的多邊形網(wǎng)格GT所獲得的區(qū)域的連接部分處以小片單位模式執(zhí)行的紋理合成中，在步驟311中在將最優(yōu)邊界線FS用作中心的兩側(cè)混合紋理GA和GB的像素值；不過，在如圖21C所示的最優(yōu)邊界線FS上通過簡單地連接紋理GA和紋理GB獲得了足夠平滑的連接的情況下，可以省略混合像素值的處理。前面假設(shè)以256級的灰度標度圖像數(shù)據(jù)來提供紋理數(shù)據(jù)；不過，不受此限制，還可以使用其中將顆粒深度信息提供為多個顏色成分的密度的圖像數(shù)據(jù)。將基于顆粒的紋理數(shù)據(jù)對多邊形網(wǎng)格QT的各個頂點pc進行偏移的方向設(shè)置為法線方向；不過，該方向可以設(shè)為任意方向。
在顆粒圖案偏移映射中，對于與脫模角對應的偏移量減小率，假設(shè)該減小率連續(xù)變化；不過，當然也可以使該減小率以任意階躍呈階梯型改變。此外，在處理開始時與表面形狀數(shù)據(jù)和紋理數(shù)據(jù)的輸入一起選擇了用于確定偏移量減小率的變化公式；不過，還可以在到達偏移映射階段、在監(jiān)視器23上顯示了提示選擇的消息、并且所等待的選擇操作已被執(zhí)行之后才開始偏移映射處理。盡管已經(jīng)參照具體實施例對本發(fā)明進行了詳細描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然能夠在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的前提下實現(xiàn)各種變化和修改。本申請基于2010年3月9日提交的日本專利申請(No. 2010-052123)，其內(nèi)容通過引用并入本文。工業(yè)實用性本發(fā)明在用于制造各種在表面上形成顆粒圖案的樹脂產(chǎn)品的領(lǐng)域具有顯著效果。對參考標號的說明10用于形成表面處理數(shù)據(jù)的裝置11數(shù)據(jù)輸入部分12輸入數(shù)據(jù)存儲部分13數(shù)據(jù)處理部分19多邊形數(shù)據(jù)存儲部分20數(shù)據(jù)輸出部分22操作輸入部分23監(jiān)視器30多邊形網(wǎng)格形成部分31多邊形網(wǎng)格集成部分32多邊形網(wǎng)格區(qū)域分割部分33紋理合成部分34顆粒生成部分35作存儲器A初始區(qū)域b間隔上限值B相鄰區(qū)域Ca、Cal、Ca2、Ca3、Ca4 柵格點Cb點序列Cbl、Cb2、Cb3、Cb4 點D重疊區(qū)域R)、F1、F2、F3、F4 邊界線GA、GB 紋理H矩形區(qū)域J自由曲面K、K1、K2 邊界線M搜索區(qū)域
N預定區(qū)域PP、PT 模板pc 頂點Qc三角的多邊形網(wǎng)格QT集成多邊形網(wǎng)格RO用于連接的直線R1、R2 邊線
Sqc方形柵格網(wǎng)格Tpc三角的多邊形W、W1、W2 小片X正被處理的區(qū)域Λ1、Λ2 三角形
權(quán)利要求
1.一種用于形成表面處理數(shù)據(jù)的方法，包括 將賦予了通過自由曲面定義的顆粒的對象的產(chǎn)品形狀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成多邊形網(wǎng)格； 將所述多邊形網(wǎng)格分割成多個區(qū)域； 將分割區(qū)域之一設(shè)置為初始區(qū)域，并將基于所述初始區(qū)域的紋理映射到所述初始區(qū)域中； 合成連接至所映射的紋理的新的紋理，其中所述新的紋理相比紋理數(shù)據(jù)具有滿足預定請求水平的變化； 在與合成了紋理數(shù)據(jù)的區(qū)域相鄰并且不具有紋理值的區(qū)域中，重復地映射所述新的紋理，從而在所述多邊形網(wǎng)格的全部區(qū)域中映射紋理； 基于映射到所述多邊形網(wǎng)格的紋理，在各個法線方向上偏移所述多邊形網(wǎng)格的各個頂占. 基于各個頂點形成新的多邊形網(wǎng)格數(shù)據(jù)；和 將所述新的多邊形網(wǎng)格數(shù)據(jù)用作賦予了顆粒的表面處理數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的用于形成表面處理數(shù)據(jù)的方法，其中 通過設(shè)置與所述初始區(qū)域中的一個相鄰區(qū)域相鄰的重疊區(qū)域并且在所述重疊區(qū)域中以小片單位執(zhí)行合成來實現(xiàn)所述新的紋理的合成；并且 通過在正被處理的并且由所述重疊區(qū)域和所述相鄰區(qū)域形成的區(qū)域中對以小片單位合成的所述新的紋理進行映射，并且通過使用正被處理的映射區(qū)域和初始區(qū)域作為新的初始區(qū)域來重復所述新的紋理的合成，以在所述多邊形網(wǎng)格的全部區(qū)域中執(zhí)行紋理映射。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的用于形成表面處理數(shù)據(jù)的方法，其中 通過在不具有紋理值的、處在與映射了紋理的區(qū)域相鄰的區(qū)域中并且與具有紋理值的頂點相鄰的每個頂點處以像素單位執(zhí)行合成來執(zhí)行所述新的紋理的合成；并且 通過對在上述頂點處以像素單位合成的所述新的紋理進行映射并且在不具有紋理值的每個頂點處重復合成所述新的紋理來實現(xiàn)所述多邊形網(wǎng)格中的全部區(qū)域中的紋理映射。
4.根據(jù)權(quán)利要求I的用于形成表面處理數(shù)據(jù)的方法，其中 以小片單位模式和像素單位模式執(zhí)行所述新的紋理的合成，這些模式是可選擇的； 在小片單位模式下，通過如下方式執(zhí)行合成 在所述初始區(qū)域中設(shè)置與所述相鄰區(qū)域相鄰的重疊區(qū)域并且在所述重疊區(qū)域中以小片單位執(zhí)行合成；并且 在正被處理的并且由所述重疊區(qū)域和所述相鄰區(qū)域形成的區(qū)域中對以小片單位合成的所述新的紋理進行映射，并且通過使用正被處理的映射區(qū)域和所述初始區(qū)域作為新的初始區(qū)域來重復所述新的紋理的合成，以在所述多邊形網(wǎng)格的全部區(qū)域中執(zhí)行紋理映射；和在像素單位模式下，通過如下方式執(zhí)行合成 在不具有紋理值的、處在與映射了紋理的區(qū)域相鄰的區(qū)域中并且與具有紋理值的頂點相鄰的每個頂點處以像素單位執(zhí)行合成；和 對在上述頂點處以像素單位合成的所述新的紋理進行映射，并且在不具有紋理值的每個頂點處重復所述新的紋理的合成，以實現(xiàn)所述多邊形網(wǎng)格中的全部區(qū)域中的紋理映射。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或4的用于形成表面處理數(shù)據(jù)的方法，其中 通過如下方式設(shè)置所述重疊區(qū)域搜索所述相鄰區(qū)域的其它區(qū)域的邊界線來作為用于連接所述多邊形網(wǎng)格的頂點的線. 在所述相鄰區(qū)域的外側(cè)擴展和倍增該邊界線；以及 將其中倍增的邊界線與所述初始區(qū)域重疊的區(qū)域設(shè)置為所述重疊區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的用于形成表面處理數(shù)據(jù)的方法，還包括 在每個分割區(qū)域的各多邊形中，對各多邊形所屬的每個區(qū)域分配ID ;和 通過查詢ID來執(zhí)行對邊界線的搜索。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6的用于形成表面處理數(shù)據(jù)的方法，還包括 在設(shè)置所述重疊區(qū)域時在倍增之前使邊界線平滑。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項的用于形成表面處理數(shù)據(jù)的方法，其中 所述邊界線的倍增是通過如下方式執(zhí)行的跟隨所述邊界線上的各頂點以獲得連接到各個頂點的邊界線的另一端的頂點、順次連接各另一端的頂點、在該邊界線的外側(cè)設(shè)置新的邊界線、以及順序重復該處理，從而獲得多個擴展的邊界線。
9.根據(jù)權(quán)利要求2以及4至8中任一項的用于形成表面處理數(shù)據(jù)的方法，其中 通過如下方式以小片單位合成新的紋理 將正被處理的區(qū)域投影到二維平面上； 在投影平面上設(shè)置對正被處理的區(qū)域進行覆蓋的矩形區(qū)域； 對所述矩形區(qū)域分配新的紋理； 搜索使映射到所述初始區(qū)域中的紋理的紋理值與所述新的紋理的紋理值之差最小的最優(yōu)邊界線；以及 使用所述最優(yōu)邊界線將所述新的紋理連接至映射到所述初始區(qū)域中的紋理。
10.根據(jù)權(quán)利要求2以及4至8中任一項的用于形成表面處理數(shù)據(jù)的方法，其中 通過如下方式以小片單位合成新的紋理 將正被處理的區(qū)域投影到二維平面上； 在投影平面上設(shè)置對正被處理的區(qū)域進行覆蓋的矩形區(qū)域； 對所述矩形區(qū)域分配新的紋理； 搜索使映射到所述初始區(qū)域中的紋理的紋理值與所述新的紋理的紋理值之差最小的最優(yōu)邊界線；以及 在將最優(yōu)邊界線用作中心的預定范圍內(nèi)，根據(jù)到最優(yōu)邊界線的距離來對映射到所述初始區(qū)域中的紋理的紋理值和分配到所述矩形區(qū)域的新的紋理的紋理值進行加權(quán)，并混合這些紋理值。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10的用于形成表面處理數(shù)據(jù)的方法，其中 通過從包含映射到所述初始區(qū)域中的紋理的紋理數(shù)據(jù)中切出與映射到所述初始區(qū)域中的紋理的重疊區(qū)域最相似的紋理，以獲得要分配給所述矩形區(qū)域的新的紋理。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項的用于形成表面處理數(shù)據(jù)的方法，其中 通過跟隨倍增的各邊界線中的一個邊界線并且從當前頂點移動到該邊界線上的下一個頂點、或者在前進方向未翻轉(zhuǎn)的情況下移動到相鄰的內(nèi)側(cè)邊界線或外側(cè)邊界線上的各頂點當中其像素值之差最小的頂點，來搜索所述最優(yōu)邊界線。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的用于形成表面處理數(shù)據(jù)的方法，其中在排除了所述重疊區(qū)域兩端的預定數(shù)量的邊界線的同時來執(zhí)行對所述最優(yōu)邊界線的搜索。
14.根據(jù)權(quán)利要求3或4的用于形成表面處理數(shù)據(jù)的方法，其中 通過如下方式以像素單位合成新的紋理 在一個區(qū)域中搜索不具有像素值并且與具有像素值的頂點相鄰的頂點，將所述頂點設(shè)置為確定了像素值的對象頂點； 將包含所述對象頂點的預定范圍投影到二維平面上； 在投影平面上設(shè)置包含所述對象頂點和與所述對象頂點相鄰并具有紋理值的多個頂點的模板； 搜索使其中紋理數(shù)據(jù)與模板的紋理值之差最小的模板的位置；和在所述對象頂點處映射與處在已經(jīng)搜索到的模板位置處的模板的內(nèi)部的對象頂點的位置相對應的紋理數(shù)據(jù)的紋理值。
15.根據(jù)權(quán)利要求I至14中任一項的用于形成表面處理數(shù)據(jù)的方法，其中 通過如下方式將所述產(chǎn)品形狀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成所述多邊形網(wǎng)格 將所述產(chǎn)品形狀數(shù)據(jù)分割成多個小片， 使用每個小片的自由曲面的參數(shù)空間中預定的分割線來生成柵格點，并以預定的間隔在小片的邊界線上生成點序列， 使用該邊界線內(nèi)側(cè)上的柵格點和該邊界線上的點序列來在自由曲面上形成具有相應頂點的三維多邊形網(wǎng)格，以及 將全部小片的多邊形網(wǎng)格集成為一個多邊形網(wǎng)格。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的用于形成表面處理數(shù)據(jù)的方法，其中 將用于生成上述柵格點的分割線和所述邊界線上的點序列設(shè)置為在各個預定的范圍內(nèi)具有均勻的間隔；并且 通過如下方式來形成三維多邊形網(wǎng)格 連接邊界線內(nèi)側(cè)的各柵格點以形成柵格網(wǎng)格； 將所述柵格網(wǎng)格轉(zhuǎn)換成三角的多邊形；以及 將所述柵格網(wǎng)格外圍的柵格點連接至所述邊界線上的點序列以形成三角的多邊形。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16的用于形成表面處理數(shù)據(jù)的方法，其中 在具有相同位置的相鄰小片之間共用所述邊界線上的小片的點序列。
18.根據(jù)權(quán)利要求I至17中任一項的用于形成表面處理數(shù)據(jù)的方法，其中 通過在預定的角度范圍內(nèi)分割所述多邊形網(wǎng)格來將所述多邊形網(wǎng)格分割成各區(qū)域，所述預定的角度范圍是使用預定的基準軸和所述多邊形網(wǎng)格的法線方向計算的。
19.根據(jù)權(quán)利要求I至18中任一項的用于形成表面處理數(shù)據(jù)的方法，其中 在每個分割區(qū)域中的各多邊形當中，對各多邊形所屬的每個區(qū)域分配ID。
20.根據(jù)權(quán)利要求I至19中任一項的用于形成表面處理數(shù)據(jù)的方法，其中 通過將基于紋理的基本偏移量乘以與金屬模具的脫模角相對應的偏移量減小率來獲得所述多邊形網(wǎng)格的每個頂點偏移的偏移量。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的用于形成表面處理數(shù)據(jù)的方法，其中 通過將與紋理的頂點相對應的紋理值乘以預定轉(zhuǎn)換率來獲得所述多邊形網(wǎng)格的頂點的基本偏移量。
22.根據(jù)權(quán)利要求I至21中任一項的用于形成表面處理數(shù)據(jù)的方法，其中 所述紋理數(shù)據(jù)是將相對二維位置坐標的顆粒深度分配到密度等級時所獲得的像素值用作紋理值的圖像數(shù)據(jù)。
23.一種用于形成表面處理數(shù)據(jù)的裝置，包括 數(shù)據(jù)輸入部分，其輸入賦予了通過自由曲面定義的顆粒的產(chǎn)品形狀數(shù)據(jù)、以及紋理數(shù)據(jù)； 多邊形網(wǎng)格轉(zhuǎn)換部分，其將所述產(chǎn)品形狀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成多邊形網(wǎng)格； 多邊形網(wǎng)格區(qū)域分割部分，其將所述多邊形網(wǎng)格分割成多個區(qū)域； 紋理合成/映射部分，其將分割區(qū)域之一設(shè)置為初始區(qū)域，在所述初始區(qū)域中映射紋理，以滿足預定請求水平的變化來合成連接至所映射的紋理的新的紋理，在與所述區(qū)域相鄰的相鄰區(qū)域中重復地映射新的紋理，從而在所述多邊形網(wǎng)格的全部區(qū)域中映射紋理；頂點偏移部分，其基于映射的紋理在各個法線方向上偏移所述多邊形網(wǎng)格的各個頂點；和 賦予顆粒的多邊形網(wǎng)格形成部分，其通過連接已被所述頂點偏移部分偏移的頂點來形成包含顆粒形狀的賦予了顆粒的多邊形網(wǎng)格，其中 輸出賦予了顆粒的多邊形網(wǎng)格的數(shù)據(jù)作為表面處理數(shù)據(jù)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的用于形成表面處理數(shù)據(jù)的裝置，其中 所述紋理合成/映射部分包括 重疊區(qū)域設(shè)置部分，其在映射了紋理的所述初始區(qū)域中設(shè)置與所述相鄰區(qū)域相鄰的重置區(qū)域； 矩形區(qū)域設(shè)置部分，其將正被處理的并且由所述重疊區(qū)域和所述相鄰區(qū)域形成的區(qū)域投影到二維平面上，并且在投影平面上設(shè)置覆蓋正被處理的區(qū)域的矩形區(qū)域； 紋理分配部分，其將與映射到初始區(qū)域中的紋理的所述重疊區(qū)域最相似的紋理分配給所述矩形區(qū)域； 最優(yōu)邊界線搜索部分，其獲得最優(yōu)邊界線，其中在所述重疊區(qū)域獲得映射到所述初始區(qū)域中的紋理的紋理值與分配給所述矩形區(qū)域的紋理的紋理值之差； 圖像縫合部分，其將分配給所述矩形區(qū)域的紋理映射到正被處理的區(qū)域中，從而使所述紋理在最優(yōu)邊界線處連接至映射到所述初始區(qū)域中的紋理；和 初始區(qū)域重置部分，其將所述初始部分和已經(jīng)映射了紋理的正被處理的區(qū)域設(shè)置為新的初始區(qū)域。
25.根據(jù)權(quán)利要求23的用于形成表面處理數(shù)據(jù)的裝置，其中 紋理合成/映射部分包括 對象頂點搜索部分，其在一個區(qū)域中搜索不具有像素值并且與具有像素值的頂點相鄰的頂點，將所述頂點設(shè)置為確定了像素值的對象頂點； 模板設(shè)置部分，其將包含所述對象頂點的預定區(qū)域投影到二維平面上，并且設(shè)置所述包含對象頂點和與所述對象頂點相鄰并具有紋理值的多個頂點的模板； 模板位置搜索部分，其搜索使所述紋理數(shù)據(jù)與模板的紋理值之差最小的模板的位置；和紋理映射部分，其在所述對象頂點處映射與已經(jīng)搜索到的模板的位置處的模板內(nèi)部的 對象頂點的位置相對應的紋理數(shù)據(jù)的紋理值。
全文摘要
即使在產(chǎn)品形狀為不可展表面的情況下，也能夠形成能夠在產(chǎn)品表面上以很小的失真賦予外觀良好的顆粒的表面處理數(shù)據(jù)。產(chǎn)品的多邊形網(wǎng)格表面被分割成多個區(qū)域，在初始區(qū)域A中映射紋理GA。相鄰區(qū)域B的邊界線向外倍增，在初始區(qū)域和相鄰區(qū)域之間提供重疊區(qū)域D，將要處理的區(qū)域X(重疊區(qū)域+相鄰區(qū)域)投影到二維平面上并分配紋理GB。獲得重疊區(qū)域中使紋理GA和GB的紋理值的像素值之差最小的最優(yōu)邊界線FS，將紋理GB映射到正被處理的區(qū)域X以將該紋理在最優(yōu)邊界線處連接至紋理GA。還可以將最優(yōu)邊界線用作中心來執(zhí)行像素值的混合。在將初始區(qū)域和相鄰區(qū)域用作新的初始區(qū)域的情況下重復上述處理，并且對基于映射到全部區(qū)域中的紋理而偏移的多邊形網(wǎng)格的頂點進行連接來獲得賦予了顆粒的多邊形數(shù)據(jù)。
文檔編號B29C59/02GK102792302SQ201180012819
公開日2012年11月21日 申請日期2011年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月9日
發(fā)明者三浦憲二郎, 菊田守 申請人:國立大學法人靜岡大學, 康奈可關(guān)精株式會社