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【发明授权】建模装置、三维模型生成装置、建模方法_松下知识产权经营株式会社_201580063371.7 

申请/专利权人:松下知识产权经营株式会社

申请日:2015-11-27

公开(公告)日:2020-09-15

公开(公告)号:CN107004302B

主分类号:G06T17/20(20060101)

分类号:G06T17/20(20060101);G06T1/00(20060101)

优先权:["20141128 JP 2014-241554","20150513 JP 2015-097956"]

专利状态码:失效-未缴年费专利权终止

法律状态:2023.12.08#未缴年费专利权终止;2017.08.25#实质审查的生效;2017.08.01#公开

摘要:本发明要解决如下问题:即使在仅可以获得面的一部分的测量点的情况下,也可以建立具有良好的精度的形状模型。根据本发明的建模装置10包括数据获得部11、面提取部12和建模部13。使用分别表示三维物体30的一个面3以及包围该一个面3的多个面3的数学表达式,面提取部12求出包围一个面3的边界线。之后,面提取部12从与一个面3相关联的测量点中,提取利用从边界起在该第一面3的内侧以预定宽度W1建立的区域D1内的测量点。

主权项:1.一种建模装置,包括:数据获得部,其被配置为从进行三维物体的三维测量的测量装置中获得多个测量数据,所述多个测量数据各自表示三维坐标值并且分别与属于所述三维物体的多个测量点相对应;面提取部,其被配置为利用所述多个测量数据来生成表示构成所述三维物体的面的数学表达式;建模部,其被配置为根据所述数学表达式来生成表示所述三维物体的形状模型,其中,所述面提取部被配置为:利用表示所述三维物体的面中的第一面以及包围所述第一面的多个第二面的数学表达式,来确定包围所述第一面的边界;从属于所述第一面的多个测量点中,提取出从所述边界起在所述第一面的内侧具有预定宽度的区域内的测量点;以及利用所提取出的测量点来再次确定表示所述第一面的数学表达式。

全文数据:建模装置、三维模型生成装置、建模方法及程序技术领域[0001]本发明涉及建模装置、三维模型生成装置、建模方法及程序。背景技术[0002]过去,己经提出了用于构建所期望空间的三维模型的技术(参见文献UJP1992-133184A]。文献1中所公开的技术将格子状光投射至所期望空间,由此拍摄投影图像,并利用投影图像中的格子的格点之间的位置关系来确定平面的位置和倾斜。[0003]文献1中所论述的技术根据平面的位置和倾斜,将邻接的平面之间的关系分类成弯折、高度差边界以及面内边界,并且通过确定面之间的边界来确定交线并确定室内空间的构造线。总之,根据文献1所论述的结构,为了提取包括己经安装在所期望空间内的物体的室内的构造线,而提取出弯折、高度差边界以及面内边界。[0004]文献1论述了以使得能够复原由于被小障碍物遮挡而导致无法从图像中检测到的构造线的方式来提取构造线。[0005]顺便提及,在室内进行布的替换或者热绝缘材料的安装的情况下,可能需要在移除室内所安装的物体的状态下进行测量。[0006]文献1论述了即使在由于存在噪声或者小障碍物而导致缺少一部分区域的情况下,也可以稳定地复原构造线。然而,文献1所述的技术适用于包括相对大的物体例如,桌子的构造要素的三维模型,因此其无法生成为了布的替换或者热绝缘材料的安装的目的而将室内所安装的物体被移除的三维物体的模型。发明内容[0007]本发明的目的是提出即使在三维物体被相对大的物体部分地遮挡因而存在测量装置无法测量的区域的情况下、也能够生成三维物体的模型的建模装置。另外,本发明的另一目的是提出用于生成现实空间中的三维物体的模型的三维模型生成装置、用于生成三维物体的模型的建模方法以及用于实现建模装置的程序。[0008]根据本发明的一个方面的建模装置,包括:数据获得部,其被配置为从进行三维物体的三维测量的测量装置中获得多个测量数据,所述多个测量数据各自表示三维坐标值并且分别与属于所述三维物体的多个测量点相对应;面提取部,其被配置为利用所述多个测量数据来生成表示构成所述三维物体的面的数学表达式;建模部,其被配置为根据所述数学表达式来生成表示所述三维物体的形状模型,其中,所述面提取部被配置为:利用表示所述三维物体的面中的第一面以及包围所述第一面的多个第二面的数学表达式,来确定包围所述第一面的边界;从属于所述第一面的多个测量点中,提取出从所述边界起在所述第一面的内侧具有预定宽度的区域内的测量点;以及利用所提取出的测量点来再次确定表示所述第一面的数学表达式。[0009]根据本发明的一个方面的建模方法,包括:通过数据获得部从用于进行三维物体的三维测量的测量装置中获得多个测量数据,所述多个测量数据各自表示三维坐标值并且分别与属于所述三维物体的多个测量点相对应;通过面提取部利用所述多个测量数据来生成表示构成所述三维物体的面的数学表达式;以及通过建模部根据所述数学表达式来生成表示所述三维物体的形状模型,其中,所述面提取部被配置为:利用表示所述三维物体的面中的第一面以及包围所述第一面的多个第二面的数学表达式,来确定包围所述第一面的边界;从属于所述第一面的多个测量点中,提取从所述边界起在所述第一面的内侧具有预定宽度的区域内的测量点;以及利用所提取出的测量点来再次确定表示所述第一面的数学表达式。[0010]根据本发明的一个方面的程序,其在由计算机执行时,使计算机用作前述的建模装置。附图说明[0011]图1是实施例的示意性配置图。[0012]图2是用于说明实施例中的展开图像的示例的图。[0013]图3是用于说明实施例中的单位区域和法线向量的概念的图。[0014]图4是用于说明实施例中的单位区域和面区域之间的关系的图。[0015]图5是实施例中的操作的一个示例的流程图。[0016]图6是示出通过颜色所分类出的面区域的图。[0017]图7是用于说明实施例中的用于校正面的形状的操作的示例的图。[0018]图8A和8B是用于说明实施例中的与面的形状相对应的距离的变化的图。[0019]图9是实施例中的操作的另一示例的流程图。[0020]图10是用于说明实施例中的操作的另一示例的图。具体实施方式[0021]本实施例涉及用于利用通过对三维物体的三维测量所获得的测量结果来生成三维物体的形状模型的建模装置。此外,本实施例涉及用于生成现实空间中的三维物体的形状模型的三维模型生成装置、用于利用通过对三维物体的三维测量所获得的测量结果来生成三维物体的模型的建模方法、以及用于使得计算机能够用作建模装置的程序。[0022]如图1所示,以下说明的三维模型生成装置包括测量装置20、建模装置10和监视装置输出装置41。测量装置20进行三维物体30的三维测量。建模装置10生成三维物体30的形状模型,并且监视装置利用从建模装置10输出的图像信息来显示形状模型的图像。输出装置41包括监视装置,并且除了监视装置以外,可以优选包括打印机。如以下所述,三维模型生成装置可以优选包括用于向建模装置10给出指示的输入装置42。[0023]在本实施例中,假定三维物体30是设置在建筑物内部的房间。另外,本实施例聚焦于房间的内面。作为以上的补充说明,三维物体30可以存在于建筑物的内部或外部,并且以下所述的技术可以适用于建筑物以外的三维物体30。作为本实施例的三维物体30的房间包括单个地面31、单个天花板面32、以及多个墙面33。注意,在不需要将地面31、天花板面32和墙面33彼此进行区分的情况下,将它们各自称为面3。此外,在以下说明中,假定面3是平面。然而,即使在面3是曲面的情况下,以下所述的本实施例的技术也适用。[0024]在图1中,测量装置20是所谓的邪激光扫描器。测量装置20被配置为将激光光束投射至空间,然后接收来自物体的反射光。通常,3D激光扫描器采用飞行时间法或者相位偏移法。可选地,3D激光扫描器可以采用三角测量法的原理。在本实施例中,在假设的示例中,测量装置20采用相位偏移法。在这方面,相位偏移法表示将来自测量装置20的强度调制的激光的连续波投射至空间、并且基于所投射的照射波和所接收到的反射波之间的相位差干涉波来测量到反射激光的物体的距离。在该情景下,相位偏移法利用相位差来计算飞行时间,从而可以被视为是一种类型的飞行时间法。[0025]采用相位偏移法的测量装置20连续地测量距离,因而与利用脉冲波间歇地进行距离测量的配置相比,可以高速地测量距离。此外,该类型的测量装置20可以以等于或小于lcm的误差例如,等于或小于距离的万分之一的误差来测量距离。注意,根据以下所述的本实施例的技术,在采用飞行时间法或三角测量法的原理时,可以预期到同样的有益效果。[0026]本实施例中所使用的测量装置20包括测量单元,其中该测量单元在与设置测量单元的面平行的面内可转动。测量单元被配置为在转动中的各位置处、在与设置测量单元的面交叉的面内,利用激光来进行扫描。在这方面,将测量单元转动的面称为水平面,以及将与水平面垂直的面称为垂直面。因此,测量装置20发射激光的方向可以由与测量单元在水平面内的转动相对应的角度和与利用激光在垂直面内的扫描相对应的角度的组合来表示。将与测量单元的转动相对应的角度定义为相对于针对测量装置20所确定出的基准方向的角度,并且将与利用激光在垂直面内的扫描相对应的角度定义为相对于例如垂直方向(与水平面垂直的方向)的角度。[0027]在与利用激光的扫描相对应的角度由e表示、与测量单元的转动相对应的角度由步表示、并且测量装置20所测量出的距离由S表示的情况下,反射激光的物体的位置可以由s,e,^表示。角度e和角度也是由测量装置2〇确定出的,并且距离s是通过上述原理而确定出的。根据该配置,将利用激光所照射的部位的坐标值由参考测量装置20所确定的极坐标系球坐标系)中的坐标值来表示。[0028]所使用的激光是连续波,因此如果利用激光所照射的物体是连续的,则不中断地向物体发射激光。注意,测量装置20以恒定时间间隔确定坐标值。该时间间隔对应于与利用激光在垂直面内的扫描角度的变化相对应的角度△9。换句话说,关于垂直面,测量装置20以与角度Ae相对应的分辨率来进行测量。另一方面,关于水平面,测量装置20以与角度八也相对应的分辨率来进行测量。另一方面,适当确定角度Ae和角度△巾。除了设置测量装置20的面中的测量装置20的附近以外,测量装置20进行对几乎包围空间区域的整体的三维测量。[0029]如上所述,测量装置20以角度△0和角度A也的分辨率来测量三维物体30的与利用激光所照射的部位有关的坐标值。换句话说,测量装置20离散地确定关于三维物体30的坐标值。以下将三维物体30上的给出坐标值的位置称为“测量点”。此外,将与从测量装置20输出的三维坐标值有关的数据称为“测量数据”。可以以角度A0和角度A0的间隔来获得多个测量点。[0030]本实施例的测量装置20确定参考测量装置20所确定出的极坐标系中的坐标值。与此相对,建模装置10使用正交坐标系中的坐标值来生成与针对三维物体30的模型有关的信息。因此,在建模装置10进行用于生成形状模型的处理之前,将测量装置20针对这些测量点所确定出的极坐标系中的坐标值转换成正交坐标系中的坐标值。注意,如极坐标系那样,可以参考测量装置20来确定正交坐标系。在参考测量装置2〇的外部来确定坐标系并且可以关于该坐标系定义测量装置20的坐标值的情况下,可以参考外部的坐标系来表达这些测量点的坐标值。[0031]注意,可以通过测量装置20或建模装置10来进行将参考测量装置20所确定出的极坐标系中的坐标值转换成正交坐标系中的坐标值。在本实施例中,假定测量装置20将极坐标系中的坐标值转换成正交坐标系中的坐标值。[0032]在将测量装置20设置于地面31上的情况下,在测量单元在与地面平行的面内转动期间,测量装置20向除了地面的一部分之外的整个房间照射激光。因此,从作为中心的测量单元,向各种方向发射激光。结果,可以实现利用激光光束的三维扫描。注意,将朝向用于支撑测量单元的构件的方向从激光的发射方向中排除。因此,测量单元没有向地面的设置测量装置20的部位的周围区域发射激光。[0033]为了测量所发射的激光在被三维物体30反射之后返回至测量装置20所需的时间作为相位差,测量装置20使用强度调制的激光,以使得强度随着时间周期性地变化。将激光投射至三维物体30所存在的空间。测量装置20从照射了激光的空间接收被三维物体30反射的激光,然后计算所接收到的反射波和投射至该空间的照射波的调制波形之间的相位差。[0034]为了计算反射波和照射波之间的相位差,使用利用与照射波相对应的参考波的技术、或者利用携带有与照射波的相位相对应的信息的电信号的技术。测量装置20计算反射波和照射波之间的相位差,然后将所计算出的相位差转换成距离。[0035]为了使用与照射波相对应的参考波,将要投射至空间的激光分割成两个激光光线,并使用这两个激光光线中的一个作为照射波,并且使用这两个激光光线中的另一个作为参考波。将照射波投射至空间,以测量距离。投射参考波,以传播测量装置20已知的距离。由于参考波传播已知距离,因此可以通过计算参考波和照射波之间的相位差来计算反射波和照射波之间的相位差。[0036]作为携带与照射波的相位相对应的信息的电信号,使用用于生成照射波的调制信号。调制信号的相位和照射波的相位之间的关系几乎是恒定的,因此可以在无需使用参考波的情况下,利用调制信号来计算照射波和反射波之间的相位差。注意,在本实施例中,采用利用参考波的技术。[0037]从上述原理显而易见,3D激光扫描器所测量出的测量点的密度随着距离的减小而变密,并且随着距离的增大而变疏。因此,在设置平面格子并且将该平面格子的格点与测量点相关联的情况下,邻接的测量点之间的间隔随着到这些测量点的距离的减小而增大,并且随着到这些测量点的距离的增大而减小。总之,在现实空间中,测量点之间的间隔随着距离的增大而增大。与此相对,在测量装置20所测量出的测量点分别与具有恒定格子参数的平面格子的格点相关联的情况下,测量点之间的间隔随着距离的增大而减小。平面格子的示例可以包括方形格子、矩形格子以及斜方格子、六方格子和平行体格子等。通过3D激光扫描器的测量所获得的坐标值是极坐标系中的坐标值。在与平面格子的格点相关联地分配坐标值的情况下,现实空间内的横向直线变形成曲线。[0038]除了进行三维测量的功能以外,测量装置20还具有用于输出与激光的反射强度有关的信息的功能、以及用于拍摄三维物体30的图像的功能。更详细地,测量装置2〇具有用于输出具有表示激光的反射强度的像素值的灰度图像反射强度图像的图像数据的功能。如上所述,在以二维阵列方式来分配该灰度图像的像素值的情况下,所产生的图像展示出变形后的物体。测量装置20包括诸如CCD图像传感器和CMOS图像传感器等的固态图像传感器,和配置在固态图像传感器的前方的广角光学系统。例如,测量装置2〇在与设置测量单元的面平行的面内使测量单元转动两周。在第一周,测量装置20利用激光来确定与三维物体30有关的三维坐标值,并且在第二周,拍摄三维物体30的图像。固态图像传感器输出表示颜色图像的图像数据。基于固态图像传感器拍摄三维物体30的图像的方向,将颜色图像与灰度图像的坐标值相关联。并且,将从颜色图像获得的RGB的颜色信息与测量点相关联。[0039]注意,如上述3D激光扫描器那样可以输出测量数据和图像数据的测量装置20的示例可以包括Kinect在特定国家的注册商标)。[0040]图2示出从测量装置20输出的图像的示例。如上所述,通过将多个图像数据分配至平面所获得的图像展示出变形的物体。该图像展示出变形的物体的原因在于将测量装置20所测量出的测量点分配至平面。更详细地,将这些测量点与二维平面格子的格点相关联,因而邻接的测量点之间的间隔随着这些测量点在越近的位置而增大,并且随着这些点在越远的位置而减小。换句话说,在图2所示的二维图像中,这些测量点之间的间隔可以根据图像中的位置而改变。以下将这种二维图像称为展开图像。该展开图像具有各自表示与测量点相对应的坐标值、并且另外还表示从三维物体30的图像数据求出的灰度值颜色值的像素值。[0041]注意,测量装置20可以不限于具有利用激光光束来进行扫描的配置,并且可以具有投射光以展示诸如线状、条纹状和格子状栅格等的图案的配置。测量装置20可以是用于通过区域图像传感器来接收从强度调制的光所获得的反射光、以根据该图像传感器的输出来生成具有各自表示距离的像素值的距离图像的距离图像传感器。可选地,测量装置20可以测量从投射光到接收到的飞行时间,而无需使用强度调制的光。可选地,测量装置20可以不测量飞行时间,而可以具有使用诸如立体摄像等的三角测量法的原理的配置。[0042]在测量装置20被配置为通过立体摄像来获得测量数据的情况下,其使用照相机来获得测量数据,因此可以同时从该照相机获得图像数据。可选地,在测量装置20被配置为基于强度调制的光来进行测量的情况下,可以根据区域图像传感器的输出来生成表示所接收到的反射光的光强度的灰度图像,并且可以针对图像数据使用与该灰度图像有关的数据。在该配置中,在强度调制的光的一个或多个周期内累积所接收到的反射光的光强度,由此可以去除反射光的强度随着时间的变动。[0043]注意,测量装置20可以被配置为仅输出测量数据。测量装置20的坐标系可以不依赖于三维物体30的位置而确定出。例如,选择铅直方向作为z轴,并且选择海平面作为z轴的基准点。可以将设置测量装置20的面确定为与xy平面平行的面。选择现实空间内的固定位置作为坐标系的原点。在这方面,参考设置测量装置20的位置来确定原点。换句话说,选择利用测量装置20进行距离测量的基准点作为原点。原点可以是现实空间内的其它位置。然而,在使用设置测量装置2〇的位置作为基准的情况下,用于确定原点的计算可以是不必要的。[0044]可以不通过测量装置20、而是通过建模装置10来进行将测量数据和图像数据彼此相关联的处理。总之,可以通过测量装置20或建模装置10来进行将测量数据和图像数据彼此相关联的处理以及从极坐标系向正交坐标系的坐标转换的处理中的每一个。[0045]如上所述,测量装置20可以具有各种配置。然而,在以下所述的三维模型生成装置中,假定测量装置20被配置为输出利用激光所测量出的三维坐标值作为测量数据,并且还输出所测量出的三维物体3〇的颜色图像作为图像数据^此外,以下关于三维物体30,说明获得正交坐标系中的坐标值之后的处理。[0046]在本实施例中,如图1所示,三维物体30是由地面31、天花板面32和墙面33构成的房间。另外,根据地面31、天花板面32和墙面33各自是平面或者平面的组合的假设来进行以下说明。平面的组合的示例可以包括具有一个或多个高度差的结构。此外,本实施例的技术适用于地面31、天花板面32和墙面33中的任一个是曲面例如,具有U状截面和半球状的形状)的情况。在这种情况下,以下所述的表达式可以利用表示曲面的表达式、或者利用平面的组合来近似曲面的表达式来替换。[0047]测量装置20设置在面向三维物体30的内侧空间的地面31上。以下,如果没有必要对地面31、天花板面32和墙面33进行区分,则可以将它们各自简称为面3。注意,在一些情况下,天花板面32可以不平行于地面31,或者彼此面对的两个墙面33可以彼此不平行。然而,以下,假定天花板面32平行于地面31。另外,彼此面对的两个墙面33基本上彼此平行,但是墙面33中的任一个可以部分地包括如阶梯一样的一个或多个高度差、或者一个或多个凹处。换句话说,彼此面对的两个墙面33之间的距离允许阶段性地改变。[0048]面3可以包括诸如窗、入口和出口等的一个或多个开口。此外,面3可以安装有诸如开关和插座(电源插座等的一个或多个布线器具、以及一个或多个照明器具。另外,可以允许诸如家具等的物品配置在房间内。[0049]建模装置10利用从测量装置20获得的测量数据和图像数据来生成三维物体30的形状模型。三维物体30的形状模型的一些适当示例可以包括线框模型和表面模型。线框模型是具有将三维物体30的表面上的点互连以展现三维物体30的表面形状的数据构造的模型。建模装置10可以具有用于利用形状模型来提取与三维物体30有关的各种类型的信息的功能。可选地,在建模装置10可以具有诸如用于改变展现三维物体30的计算机图形的虚拟空间内的面3的表面属性的功能和在虚拟空间内配置物体的功能等的附加功能的情况下,建模装置10可以用作布局模拟器。[0050]建模装置10可以通过计算机根据程序进行操作来实现。优选地,这种计算机可以包括用作输入装置42的键盘和指向装置、以及用作输出装置41的显示装置。可选地,计算机可以是平板电脑或智能电话,其中,用作输入装置42的触摸面板以及用作输出装置41的显示装置合成在一个单元中。建模装置10可以不仅通过多用途计算机而且还通过特定用途计算机来实现。[0051]用作建模装置1〇的计算机可以独立地单独地进行工作,或者可以是包括彼此协作的终端装置、和计算机服务器或云计算系统的系统。在后一情况下,用户可以利用能够与计算机服务器或云计算系统的终端装置,来使用以下所述的建模装置10的功能。[0052]可以经由非暂时性计算机可读存储介质或者诸如因特网等的通信电路来提供上述程序。该程序使得计算机能够用作以下所述的建模装置10。[0053]如图1所示,建模装置10包括被配置为从测量装置20获得测量数据和图像数据的数据获得部11。数据获得部11包括用于经由有线或无线通信从测量装置20接收测量数据和图像数据作为电信号的功能、以及用于利用诸如存储卡等的存储介质从测量装置20接收测量数据和图像数据的功能其中至少之一。数据获得部11可以被配置为仅获得测量数据。建模装置10将与数据获得部11所获得的三维物体30有关的测量数据和图像数据存储在存储装置14中。另外,建模装置10包括被配置为生成三维物体30的形状模型的建模部13。[0054]由于三维物体30是房间,因此在一些情况下,在从测量装置20观看时面3可能被部分地隐藏在家具或设备等的背后,并且可能无法测量出这种隐藏的部位。由于这个原因,建模装置10基于通过部分地测量面3所获得的信息以及与面3有关的知识例如,规则或法则)来推断面3的整体形状,并且根据面3的整体形状来进一步推断三维物体3〇的整体形状。[0055]与面3有关的知识可以包括与面3的形状有关的知识以及与面3的配置有关的知识。与面3的形状有关的知识的示例可以包括“房间被一组平面包围”的知识。该知识还可以适用于相向的面3之间的距离不恒定的情况。如上所述,面3可以不是平面,而是曲面。然而,在本实施例中,假定全部的面3为平面。与面3的配置有关的知识的示例可以包括“将两个邻接的面3彼此分割的边界是两个邻接的面3之间的交线的至少一部分”的知识。另外,面3是平面,因而例如还可以使用“作为边界的一端的顶点被三个面3共用”的知识。在本实施例中,可以在用于生成三维物体30的形状模型的过程算法)中使用这些知识。[0056]根据与面3有关的上述这些知识,可以通过与构成三维物体30的面3的角相对应的顶点以及各自将这些顶点中的两个顶点互连的线段来确定三维物体30。此外,根据与面3有关的上述这些知识,认为在确定了与被三个面3共用的顶点相对应的坐标值时,确定了三维物体30的形状。在通过数学表达式(S卩,表示平面的表达式来表达面3的情况下,可以将被三个面3共用的顶点的坐标值各自确定为满足表示面3的数学表达式的坐标值。换句话说,为了生成三维物体30的形状模型,需要确定与构成三维物体30的各面3相对应的数学表达式。[0057]建模装置10包括面提取部1212,其中,面提取部1212被配置为利用存储装置14中存储的多个测量数据和图像数据来确定与构成三维物体30的各面3相对应的数学表达式。将面提取部12所确定出的针对各面3的数学表达式提供至建模部13,以生成三维物体30的形状模型。[0058]从测量装置20输出的多个测量数据与构成三维物体30的多个面3的坐标值在这方面为在正交坐标系中所表达的坐标值相对应,但是这些坐标值和面3之间的对应关系是未知的。因此,需要面提取部12通过在生成针对各面3的数学表达式之前将这些坐标值与面3相关联来对这些坐标值进行分类。[0059]可以通过针对这些坐标值各自进行将这些坐标值与面3相关联来将这些坐标值进行分类的处理。然而,处理负荷可能会随着测量点的数量的增大而增大,并且因此可能存在根据面3的条件而产生误差的可能性。由于这个原因,在本实施例中,将被认为很可能属于同一面3的测量数据统一视为组,并且将各组与对应的面3相关联,并且根据与面3相关联的组来确定表示面3的数学表达式。为了进行这种处理,面提取部12包括第一处理部121、第二处理部122和第三处理部123。[0060]操作示例1[0061]第一处理部121将如图2所示的通过将三维物体30展开在平面上所获得的展开图像P1进行分割。展开图像具有各自包括与测量数据相对应的坐标值的像素值,并且还包括三维物体30的图像数据的灰度值优选为颜色值的像素值。[0062]第一处理部121将展开图像P1分割成多个单位区域Uii=1,2,.•.)。各单位区域Ui可以被设置成具有10像素X10像素的尺寸。将如单位区域Ui那样包括多个像素的小区域称为超像素。如下是充分的:在一个单位区域Ui中所包括的像素Qnn=l,2,•.•)的数量等于或大于4,并且与展开图像P1中所包括的构成三维物体30的面3各自能够被分割成多个单位区域Ui的程度一样。单位区域Ui被设置成使得将展开图像P1分割成数百〜数千个。注意,不是始终需要将单位区域Ui的宽高比限制成1:1。[0063]另外,第一处理部121确定现实空间内的单位区域Ui的方向。例如,单位区域Ui包括100个像素Qn。在仅基于三个像素Qn的坐标值来确定单位区域Ui的方向的情况下,可能存在如下可能性:单位区域Ui的方向可能由于从单位区域Ui中选择的像素Qn不同而变化。由于这个原因,如图3所示,第一处理部121针对各单位区域Ui计算指示单位区域Ui的代表方向的法线向量Vi。[0064]在本实施例中,第一处理部121计算代表单位区域Ui的法线向量Vi。可以通过如后述的统计过程实际上为线性回归分析来计算单位区域Ui的法线向量Vi。注意,可以根据从单位区域Ui中所包括的三个像素Qn的组合计算出的法线向量的频率分布,来计算代表单位区域Ui的法线向量Vi。[0065]根据从单位区域Ui提取出的三个像素Qn所计算出的法线向量与三个像素Qn中的一个向剩余两个的两个向量的外积相对应。因此,法线向量的绝对值大小)与被三个像素Qn所包围的面积成比例。注意,测量点绕原点以恒定角度间隔配置,因而测量点之间的间隔随着从原点到测量点之间的距离的增大而增大。因此,法线向量的绝对值随着相对于原点的距离的增大而增大。在仅关注于单位区域Ui的方向而忽视从原点到单位区域Ui的距离的情况下,使用具有与法线向量Vi的方向相同的方向而大小为1的单位法线向量。以下法线向量Vi可以是单位法线向量。[0066]将通过第一处理部121所计算出的代表单位区域Ui的法线向量Vi提供至第二处理部122。在这方面,在本实施例中,假定第一处理部121扫描展开图像P1中所包括的单位区域Ui,并且每当第一处理部121计算出一个单位区域Ui的法线向量Vi时,第一处理部121将所计算出的法线向量Vi提供至第二处理部122。[0067]如图4所示,第二处理部122利用第一处理部121提供的各单位区域Ui的法线向量Vi,来将具有几乎相同方向的单位区域Ui整合成面区域Skk二1,2,...)。换句话说,通过将包括具有几乎相同方向的法线向量Vi的单位区域Ui进行分组来形成面区域Sk。[0068]对于面区域Sk,如单位区域Ui那样,确定代表面区域Sk的法线向量Tk。可以从根据构成面区域Sk的单位区域Ui的法线向量Vi所计算出的均值、中间值和最频值等中选择代表面区域Sk的法线向量Tk。注意,法线向量Tk基本上是单位法线向量。[0069]通常,在展开图像P1内形成有多个面区域Sk。第二处理部122进行对从第一处理部121提供的单位区域Ui是否包括在现存的面区域Sk中的判断。利用单位区域Ui和面区域Sk的内积的大小以及面区域Sk和单位区域Ui的代表点之间的距离,来进行该判断。优选地,该距离是面区域Sk中所包括的全部单位区域Ui的代表点和从第一处理部121提供的单位区域Ui的代表点之间的最短距离。可以通过四则运算来进行用于评价最短距离的计算,因而这种计算可能不会导致处理负荷的显著增大。[0070]在内积等于或大于预定基准值并且距离等于或短于预定基准距离的情况下,第二处理部122考虑第一处理部121提供的单位区域Ui作为要被整合到对应的面区域Sk中的候选。在内积小于预定基准值或者距离长于预定基准距离的情况下,第二处理部122将第一处理部121提供的单位区域Ui作为新的面区域Sk而添加至面区域Sk的列表(即存储面区域Sk。单位区域Ui的法线向量Vi和面区域Sk的法线向量Tk这两者是单位法线向量,因此要与内积相比的基准值在〇〜1的范围内是充分的,并且例如可以被设置成0.9。[0071]在针对第一处理部121提供的单位区域Ui要整合至的面区域Sk存在多个候选的情况下,第二处理部122利用内积和距离所定义的评价函数来选择一个面区域Sk。通过例如内积距离)来给出评价函数。第二处理部122选择使该评价函数最大的面区域Sk。评价函数和如何利用评价函数来进行判断不限于上述示例,并且可以适当进行设置。[0072]通过上述处理,第二处理部122将展开图像P1中所包括的全部单位区域Ui分类至任意的面区域Sk。作为利用第二处理部122对展开图像P1中所包括的单位区域Ui的分类的结果,可以将展开图像P1中所包括的单位区域Ui分割成多个面区域Skk=l,2,…)。各面区域Sk是被认为属于同一面3的单位区域Ui的集合,因而包括多个单位区域Ui。[0073]注意,面区域Sk不是始终与构成三维物体30的面3相对应,而可以与家具、诸如窗、入口和出口等的开口、布线器具或照明器具相对应。另外,存在面区域Sk包括由于测量误差等而导致的噪声的可能性。因而,第二处理部122将面区域Sk中所包括的单位区域Ui的数量与预定阈值相比较。第二处理部122将单位区域Ui的数量等于或小于阈值的面区域Sk视为不进行处理的区域,并从面区域Sk的列表中移除该区域S卩,从所存储的面区域Sk的信息中删除)。使用阈值1可能就足够了。然而,三维物体30的面3中所包括的单位区域Ui的数量通常相对较大,并且阈值可以被设置成相对较大的值,以将地面31、天花板面32和墙面33等与从家具等获得的面进行区分。[0074]另外,需要将与构成三维物体30的面3相对应的面区域Sk与由于家具等的存在而形成的面区域Sk进行区分。因此,第二处理部122可以被配置为经由输入部16接收来自输入装置42的操作输入,因此仅提取与面3相对应的面区域Sk。第二处理部122被配置为:在根据经由输入部16所接收到的来自输入装置42的操作输入来指定面区域Sk中的仅一个点的情况下,选择对应的面区域Sk的整体作为要进行处理的对象。[0075]通过上述处理所提取出的面区域Sk很可能与三维物体30的面3相对应。对于各面区域Sk,第二处理部122再次计算代表面区域Sk的法线向量Tk。[0076]在图5中,概述了第二处理部122的迄今为止的操作。为了根据展开图像P1来生成面区域Sk,第二处理部122扫描展开图像P1,因而顺次提取单位区域UiS101。第二处理部122针对所提取出的单位区域Ui和列表中所记录的面区域Sk,对法线向量的内积和距离进行评价S102。在内积等于或大于基准值并且距离等于或短于基准距离的情况下(S102:是),第二处理部122基于评价函数的评价结果来将单位区域Ui整合到面区域Sk中(S103。可选地,在内积小于基准值或者距离长于基准距离的情况下(S102:否),第二处理部122将单位区域Ui作为新的面区域Sk而添加至列表S104。该处理是针对展开图像P1中的全部单位区域Ui来进行的(S105。[0077]在完成了将展开图像P1的全部单位区域Ui分类至面区域Sk的情况下(S105:是),将面区域Sk中所包括的单位区域Ui的数量等于或小于阈值的面区域Sk视为不必要的面区域Sk,并且从要进行处理的对象中排除(S106。随后,再次计算面区域Sk的法线向量S107〇[0078]注意,优选地,建模装置10可以包括颜色处理部17,其中颜色处理部17被配置为将颜色信息分配至利用第二处理部122的分类所提供的多个面区域Sk。在设置了颜色处理部17的情况下,建模装置10可以优选包括输出部15,其中,输出部15被配置为输出利用颜色处理部17所分配的多个颜色信息来替换展开图像P1的像素值所准备的颜色图像的图像信息。输出部I5将该图像信息输出至输出装置41,由此使得输出装置41能够显示基于该图像信息的颜色图像。图6是利用颜色处理部17分别将颜色分配至面区域Sk所获得的示意图像。在图6中,仅针对六个面区域31、32、33、34、35和36赋予了附图标记,并且分配至这些区域的不同图案表示不同的颜色。实际上,可以从其它区域中提取面区域Sk。[0079]在设置了颜色处理部17和输出部15的情况下,用户可以通过面区域Sk的颜色来将利用第二处理部122的分类所提供的面区域Sk彼此进行区分,因而可以容易地进行利用输入装置42对面区域Sk的所期望面区域Sk的指定。注意,输出部15还具有使得输出装置41能够显示与从测量装置20输出的图像数据相对应的图像的功能。[0080]第三处理部123推断指定的面区域Sk中的全部像素是在三维物体30的特定面3中所包括的像素,并且利用所指定的面区域Sk的像素的坐标值来确定表示该面3的数学表达式。为了确定表示面3的数学表达式,执行统计过程实际上为线性回归分析)。以下说明用于确定表示面3的数学表达式的过程。[0081]假定面3是平面,因此,通过正交坐标系中的ax+by+cz=l来给出表示面3的一般表达式,其中在正交坐标系中,坐标值由(x,y,z表示。该平面具有1a的x轴截距、1b的y轴截距以及1c的z轴截距。利用测量点的坐标值来确定表示面3的数学表达式与确定a、b和c的推断值等同。换句话说,确定a、b和c的推断值可以与针对观测值为各测量点的坐标值Xi,yi,Zi并且误差项由ei表示的线性回归模型进行线性回归分析等同。该线性回归模型由aXi+byi+CZi+ei=l表示。在一般的线性回归模型中,假定误差项ei的预期值为〇,并且假定各观测值的误差项ei是不相关且同方差的。在该假设Gauss-Markoff模型)下,a、b和c的推断值由最小二乘推定量来表达。[0082]这里,观测值Xl,yi,Zi的矩阵由[X]表示,具有要素a,b,c的列向量由[A]表示,具有要素误差项ei的列向量由[E]表示,并且全部要素为1的列向量由[1]来表示。利用矩阵和向量,可以将上述线性回归模型重写为[X][A]+[E]=[1]。对于由[〜A]表示的[A]的最小二乘推定量,己知满足[〜^=的关系式。这里,[X]T表示[X]的转置矩阵。将用于计算[A]的最小二乘推定量卜A]的([X]T[X]―1[X]'^^Moore-Penrose逆矩阵,其中,M〇〇re-Penrose逆矩阵是通过逆矩阵的一般化所获得的伪逆矩阵,并且在本实施例中可以是3X3方阵。[0083]注意,第一处理部121可以采用相同或相似的处理来计算单位区域Ui的法线向量Vi。更详细地,通过将单位区域Ui中所包括的像素的坐标值应用于上述计算,针对单位区域Ui同样可以计算出与上述的a、b和c相对应的值。这些值表示面的方向,因而利用与单位区域Ui中所包括的像素相关联的坐标值计算与a、b和c相对应的值等同于确定代表单位区域Ui的法线的方向。[0084]在针对构成三维物体30的全部面3确定了表示面3的数学表达式的情况下,将这些面3的数学表达式提供至建模部13。建模部13提取被两个面3共用的交线以及被三个面3共用的顶点,由此提取出构成三维物体30的面3的轮廓。换句话说,建模部13生成与表示三维物体3〇的形状模型有关的信息。该形状模型与通过针对三维物体30的各顶点的坐标值以及表示被定义为将顶点中的两个顶点互连的交线的面3的边界的数学表达式的集合所表示的线框模型相对应。另外地或者可选地,建模部13可以形成与通过表示面3的表达式和包围面3的顶点所表示的表面模型相对应的形状模型。[0085]本实施例的三维物体30是房间,因而通常数学表达式所表示的面3是地面31、天花板面32和墙面33中的任意面。由于这个原因,为了生成房间的形状模型,需要将面3分配至地面31、天花板面32和墙面33中的任意面。为了将面3分配至地面31、天花板面32和墙面33中的任意面,建模部13将形状模型显示在用作输出装置41的监视装置的屏幕上,并且等待针对形状模型的各面从输入装置42接收类型信息。更详细地,通过用户从地面31、天花板面32和墙面33中指定形状模型的各面的类型。例如,形状模型的面的类型可以根据诸如天花板面32、地面31和墙面33的顺时针顺序等的选择顺序来确定出。[0086]可选地,建模部13可以基于作为测量数据而给出的坐标值,来识别位于诸如地面31和天花板面32等的房间的上侧和下侧的面3。因此,对于房间的形状模型,建模部13自动将面3分配至地面31和天花板面32,并且将作为形状模型中所包括的除了地面31和天花板面32以外的面3分配至墙面33。可以采用如上所述的建模部13自动确定面3的配置与如上所述的使得用户能够指定面3的类型的配置的组合。例如,建模部13可以被配置为使得能够针对自动确定出的面3的类型利用输入装置42进行校正。[0087]在利用表示面3的数学表达式来确定交线和顶点的情况下,交线无法彼此垂直。结果,存在本该具有矩形形状的面3具有平行四边形、梯形或不规则四边形的可能性。用户可以利用用作输出装置41的监视装置和输入装置42通过手动操作来校正面3的形状。然而,这种手动操作可以使得所获得的结果依赖于用户的熟练度等,并且由此获得的结果可能由于用户而变化。[0088]由于这个原因,如图7所示,第三处理部123针对所提取出的各面3,设置外接面3的矩形区域25。该矩形区域25限定了从数学表达式所获得的面3的可扩展尺寸,并且判断矩形区域25中所包括的各测量点是否可以包括在面3中。更详细地,第三处理部123计算矩形区域25中所包括的关注测量点和面3之间在面3的法线方向上的距离,并且在该距离等于或短于预定基准距离的情况下,将关注测量点视为要包括在面3中的候选。[0089]在获得多个候选时,第三处理部123以与确定表示面3的数学表达式的方式相同的方式来进行对表示基于这些候选的面的数学表达式的再确定。再确定中所使用的测量点可以仅包括通过设置矩形区域25所选择的测量点。接着,将从面3适当提取出的三个点投射至通过再确定所获得的面上,从而将从面3所提取出的三个点的坐标值转换成投射后的坐标值。利用该处理,将从面3提取出的三个点与新的坐标值相关联。第三处理部123利用这三个点的坐标值来再次确定与面3相对应的数学表达式。针对邻接的面3进行同样的再确定来确定表示面3的数学表达式,然后,利用再次确定出的数学表达式来确定交线和顶点。[0090]根据以上所述,利用矩形区域25来再次提取测量点,并且利用提取出的测量点来对表示面3的数学表达式进行校正。结果,将三维物体30中应当是矩形的面3校正成矩形。另外,在没有用户存在的情况下进行对面3的形状的校正,因而可以高再现性地生成三维物体30的形状模型。[0091]在生成三维形状模型时,建模部13可以通过将由三维坐标值所表示的三维物体30配置在建模装置10所形成的虚拟三维空间内。将建模部13所生成的三维形状模型存储在建模部13中所包括的模型存储装置131中。[0092]可以经由输出部15将模型存储装置131中所存储的与形状模型有关的数据输出至输出装置41。更详细地,输出部15利用输出装置41上的计算机图形来形成虚拟的三维空间,并且将由三维坐标值表示的虚拟的三维物体30配置在该三维空间中。在输出装置41用作监视装置的情况下,用户可以通过操作输入装置42来改变三维空间的坐标轴或用于观看三维物体30的视点的位置,来以各种方向观看三维物体30。[0093]注意,与形状模型有关的数据包括表示面3的数学表达式、表示邻接的两个面3之间的边界的数学表达式、被邻接的三个面3共用的顶点的坐标值、以及这些测量点的坐标值。输出部15可以利用上述数据将从房间内侧观看到的形状模型显示在用作输出装置41的监视装置上。[0094]从房间内侧观看到的形状模型可以用作房间的改造时的模拟。更详细地,可以在用作输出装置41的监视装置的屏幕上确认由于布、窗帘和照明器具等的房间的装饰材料的改变而导致的房间的外观如何改变。[0095]在上述操作示例中,用户指定作为被定义为单位区域Ui的集合的面区域Sk其中之一并且与构成三维物体30的面3相对应的面区域Sk。因而,提供对面区域Sk的指定是适当的,并且可以适当确定表示面3的数学表达式。注意,面3可以不是分别与面区域Sk分别相对应,而是两个以上的面区域Sk可以与单个面3相对应。在这种情况下,存在可用于确定表示面3的数学表达式的附加信息,而这些附加的可用信息可能没有被充分地使用。[0096]为了增大第三处理部123确定数学表达式所使用的信息量,第二处理部122可以优选具有整合与同一面3相对应的面区域Sk的功能。更详细地,在用户指定任意的面区域Sk中所包括的像素并且存在与同包括所指定的像素的面区域Sk相同的面3相对应的不同面区域Sk的情况下,第二处理部122可以优选同时提取与同一面3相对应的不同面区域Sk的像素。[0097]操作示例2[0098]在上述操作示例中,将具有相同方向的单位区域Ui整合到一个面区域Sk中。例如,在墙面33具有高度差的情况下,难以区分与彼此平行但彼此不同的面3相对应的单位区域Ui。由于这个原因,在通过仅基于与单位区域Ui的方向有关的信息来整合单位区域Ui来形成面区域Sk的情况下,仍然存在将多个面3整合到一个面区域Sk中的可能性。[0099]在这种情形下,优选地,除了与单位区域Ui的方向有关的信息以外,第二处理部122可以连同该信息一起使用附加信息。更详细地,对于通过基于与单位区域Ui的方向有关的信息的分类所形成的面区域Sk的候选,第二处理部122可以优选利用附加信息来确认是否将多个面3整合到单个面区域Sk中。注意,在面3明显是连续的一个面的情况下,使用附加信息的处理是不必要的。附加信息可以包含从原点到单位区域Ui的距离,或者可以包括从原点到单位区域Ui的距离以及多个单位区域Ui之间的距离。[0100]在附加信息包括从原点到单位区域Ui的距离的情况下,第二处理部122从关于展开图像P1所形成的多个单位区域Ui中每两个地提取单位区域Ui。接着,第二处理部122计算所提取出的两个单位区域Ui的法线向量的内积,并且针对内积等于或大于基准值的两个单位区域Ui,分别计算从原点到这两个单位区域Ui的距离。另外,第二处理部122计算原点到这两个单位区域Ui的距离之间的差。在该差在基准范围内的情况下,第二处理部122将这两个单位区域Ui分类至同一面区域Sk。[0101]作为从原点到单位区域Ui的距离,使用单位区域ui的代表点和原点之间的距离,代表点可以是展开图像P1中的单位区域Ui的中心处的像素,或者可以是展开图像P1中的单位区域Ui的角例如,左上角)中的像素。[0102]例如,图8A和图8B示意性示出针对墙面33和与地面31平行的面的交线的单位区域Ui的坐标值和与该单位区域Ui的距离之间的关系。另外,假定测量装置20配置在被选择为三维物体30的房间的中心附近。此外,如上所述,用于测量距离的原点被设置成测量装置20的位置。在这些条件下,距离沿着在测量装置20处于墙面33的正面的位置处距离最小并且在测量装置20处于墙面33的两端处距离最大的曲线而改变。[0103]在墙面33是平面的情况下,可以如图8A所示那样获得平滑的曲线。该曲线理想地成为对应于从原点观看墙面33的角度的正切曲线(由余弦的倒数所表示的曲线)。与此相对,图8B所示的示例表示在墙面33中存在两个凹处,并且在与这两个凹处相对应的部位处距离突然增大。在求内积的单位区域Ui中的一个存在于除凹处以外的部位并且另一个存在于与任意凹处相对应的部位的情况下,法线向量的内积可能等于或大于基准值,但是相对于原点的距离之间的差可能变得相对较大。因此,第二处理部122判断为这些单位区域Ui不属于同一面3。如上所述,即使在这些单位区域Ui具有相同方向的情况下,使用原点到各单位区域Ui的距离也使得能够基于这些距离之间的差来进行区分。[0104]确保如下:由于法线向量的内积等于或大于基准值的限制条件,因此进行了距离测量的两个单位区域Ui之间的距离相对较小。然而,无法排除这两个单位区域Ui之间存在其它单位区域Ui的可能性。因此,从面区域Sk分离的单位部分很可能具有比单位区域Ui的尺寸大的尺寸。[0105]在除了从原点到单位区域Ui的距离之外附加信息还包括单位区域Ui之间的距离的情况下,第二处理部122在判断时所使用的信息量进一步增加。在这方面,将单位区域Ui之间的距离定义为两个单位区域Ui的代表点之间的距离,并且附加信息可以包括对该距离是否在基准距离的范围内的判断的结果。换句话说,附加信息包括计算出法线向量的内积的两个单位区域Ui是否彼此邻接的信息。基于单位区域Ui的尺寸来确定基准距离,并且例如基准距离可以被定义为与单位区域Ui的一侧的像素数和数个像素之和相对应的距离。[0106]第二处理部122从关于展开图像P1所形成的多个单位区域Ui中每两个地提取单位区域Ui。通过第二处理部122所提取出的两个单位区域Ui是代表点之间的距离被判断为在基准距离的范围内的单位区域Ui,也就是说,邻接的单位区域Ui。在两个邻接的单位区域Ui的法线向量的内积等于或大于基准值的情况下,两个单位区域Ui被推断为具有几乎相同的方向。另外,在从原点到各单位区域Ui的距离之间的差在基准范围内的情况下,这两个单位区域Ui被推断为属于同一面3。操作示例2的其它操作与操作示例1的操作相同。[0107]注意,在上述操作示例中,在用于判断两个单位区域Ui之间的距离是否在基准距离的范围内的处理之后,进行用于计算两个单位区域Ui的法线向量的内积的处理。然而,可以将这些处理的顺序颠倒。[0108]操作示例3[0109]在上述操作示例中,第二处理部I22判断利用第一处理部121—个一个提供的单位区域Ui是否属于初步添加至列表的任意面区域Sk。总之,利用单位区域Ui的法线向量Vi和列表上的面区域Sk的法线向量Tk的内积、以及单位区域Ui和面区域Sk之间的距离,来判断是否将单位区域Ui整合到面区域Sk中。通过进行这种顺次处理,面区域Sk的法线向量Tk可能随着单位区域Ui被整合到面区域Sk中而改变,并且这可能使得法线向量Tk相对于面3的原始法线向量发生偏离。[0110]有鉴于此,优选地,在通过操作示例1中所述的处理提取出面区域Sk之后,第二处理部122可以针对展开图像P1的每个单位区域Ui进行对该单位区域Ui是否属于已经提取出的面区域Sk的再判断处理。更详细地,第二处理部122顺次判断展开图像P1中所包括的全部单位区域Ui各自是否被整合到已经提取出的任意现存面区域Sk中。在这方面,实际上,将单位区域Ui整合到现存面区域Sk中表示将面区域Sk被赋予的标签分配至单位区域Ui。[0111]判断方法可以与操作示例1中的判断方法相同或相似,并且整合到面区域Sk中的条件是单位区域Ui的法线向量Vi和面区域Sk的法线向量Tk的内积等于或小于基准值并且单位区域Ui和面区域Sk之间的距离等于或长于基准距离。甚至在己经整合到面区域Sk中的情况下,不满足上述条件的单位区域Ui也将从面区域Sk中移除。[0112]在针对满足上述条件的单位区域Ui要整合至的面区域Sk存在多个候选的情况下,与操作示例1的方式同样地,第二处理部122利用包括内积和距离的评价函数来确定单位区域Ui要整合至的面区域Sk。在针对展开图像P1中的全部单位区域Ui各自确定了用于整合的面区域Sk的情况下,针对各面区域Sk计算法线向量Tk。面区域Sk的法线向量Tk可以如上所述从均值、中间值和最频值等中选择出。[0113]在操作示例3中,第二处理部122在操作示例1或操作示例2中确定面区域Sk的处理作为初步处理,并且将上述处理添加至初步处理,以提高从展开图像P1提取出面区域Sk的精度。图9中概述了操作示例3在该初步处理之后的操作。在初步处理S110之后,为了根据展开图像P1来生成面区域Sk,第二处理部122再次对展开图像P1进行扫描,并且顺次提取单位区域UiS111。第二处理部122针对所提取出的单位区域Ui和列表上现存的面区域Sk的各组合,来对法线向量的内积和距离进行评价S112。在内积等于或大于基准值并且距离等于或短于基准距离的情况下S112:是),第二处理部122基于利用评价函数的评价结果来将单位区域Ui整合到现存的面区域Sk中(S113。可选地,在内积小于基准值或者距离长于基准距离的情况下(S112:否),第二处理部122丢弃当前的单位区域Ui。针对展开图像P1的全部单位区域Ui各自进行上述处理S114。[0114]在完成了将展开图像P1的全部单位区域Ui分类至面区域Sk的情况下(S114:是),考虑确定该面区域Sk,并且再次计算面区域Sk的法线向量S115。[0115]在操作示例1、操作示例2和操作示例3中,为了通过对单位区域Ui进行分类来形成面区域Sk,使用单位区域Ui的法线向量Vi和面区域Sk的法线向量Tk的内积。换句话说,基于法线向量Vi和Tk来评价单位区域Ui和面区域Sk的方向。与此相对,可以通过相对于基准方向的角度来表达单位区域Ui和面区域Sk的方向。换句话说,代替根据通过正交坐标系中的坐标值所表达的面3的数学表达式来计算法线向量,单位区域Ui和面区域Sk的方向各自可以通过基于极坐标系球坐标系)中的表达的两个角度的集合来表达。在极坐标系中表达面3的方向的情况下,可以原样使用极坐标系中的测量点的坐标值,而无需将极坐标系中的坐标值转换成正交坐标系中的坐标值。[0116]在极坐标系中,可以通过两个角度的集合来表达单位区域Ui的方向。对于具有x轴、y轴和z轴的正交坐标系,通过如下两个角度来表达单位区域Ui的方向,其中一个角度是与法线向量向xy平面的投影相对应的直线相对于x轴的角度,另一角度是法线向量相对于z轴的角度。在将xy平面视为地面的情况下,前一角度与方位角相对应,并且后一角度与仰角或倾角相对应。[0117]这里,将前一角度称为第一角度,并且将后一角度称为第二角度。为了判断两个单位区域Ui是否具有相同的方向,可以使用第一角度的平方差和第二角度的平方差之和。更详细地,在第一角度的平方差和第二角度的平方差之和等于或小于适当设置的阈值的情况下,第二处理部122可以判断为两个单位区域Ui属于同一面区域Sk。判断两个单位区域Ui是否被视为具有相同方向的技术可以应用于判断一个单位区域Ui是否属于面区域Sk。[0118]这里,测量装置20所测量出的测量点的分布密度可能是不均匀的。有鉴于此,可以在包括三维物体30的空间内设置三维格子,并且可以针对构成三维格子的各单位单元,设置表示单位单元的测量数据。三维格子的各单位单元可以优选是立方体。这种单位单元可以被视为类似于所谓的体素。格子参数可以被设置成使得包括多个测量点,并且例如格子参数可以是l〇mm。各单位单元可以具有立方体以外的形状。[0119]在包括三维物体30的空间内设置三维格子与将该空间填充单位单元等同。各单位单元可以包括多个测量点,或者可以不包括测量点。在单位单元包括一个或多个测量点的情况下,可以获得代表单位单元的测量数据。代表单位单元的测量数据表示可以根据单位单元中所包括的测量点的坐标值计算出的坐标值的平均值或者中间点的坐标值。总之,可以针对各单位单元获得一个测量数据。[0120]在将代表单位单元的多个测量数据应用于展开图像P1的情况下,可以抑制展开图像P1中的测量数据的分布深度的不均匀,并且可以减少展开图像P1中的测量数据的数量。以上已经说明了针对展开图像P1的各单位单元设置测量数据之后的处理。总之,将展开图像P1分割成单位区域Ui,并将单位区域Ui分类至面区域Sk,并且可以根据面区域Sk来确定表示面3的数学表达式,并最终生成形状模型。[0121]操作示例4[0122]为了针对平面表达式面3的数学表达式)以高稳健性来进行推断,第三处理部123可以被配置为进行以下处理称为M推断)。为了进行M推断,首先,确定推断范围(例如,土5ram、收敛条件例如,±lmm、以及重复次数。[0123]1利用与操作示例1的过程相同或相似的过程,第三处理部123利用面区域Sk中所包括的测量点或者代表单位单元的测量点来确定表示面3的数学表达式。以下,将由该数学表达式表示的面3称为候选面。另外,(2第三处理部123利用候选面的推断范围内的三维空间中所包括的测量点来再次确定面3的数学表达式。[0124]接着,(3第三处理部123针对在上述再确定中所使用测量点计算与候选面的距离即,相对于候选面的误差),并且根据距离确定权重系数。各权重系数是等于或小于i的值,并且例如可以被设置为通过{1-距离推断范围2}2而给出的值。⑷第三处理部123利用测量点的坐标值与权重系数相乘所获得的值来再次确定面3的数学表达式。'[0125]之后,第三处理部I23采用通过所确定出的数学表达式所表示的面3作为下一候选面,并且重复2〜4的上述处理直至满足收敛条件或者重复这些处理的次数达到重复次数为止。通过上述处理,将反映针对面3的数学表达式的贡献度的权重系数应用于这些测量点,因而可以在确定面3的数学表达式时降低示出大误差的异常值的影响。结果,可以以高稳健性来进行对面3的推断。注意,其它操作与上述任意操作示例中的操作相同或相似。[0126]操作示例5[0127]如针对操作示例3所述,测量装置20测量出的测量点的分布密度可能是不均匀的。更详细地,测量装置20如上所述那样测量极坐标系中的坐标值,因此测量点的分布密度随着到三维物体30的距离的减小而增大,并且测量点的分布密度随着到三维物体3〇的距离的增大而减小。另外,假定面3是平面,但是在一些情况下,测量装置20所测量出的面3可能畸变相对于平面偏移)。在这种情况下,用于确定面3的数学表达式的测量点可能包括相对于假定的平面发生了偏移的测量点。[0128]接近测量装置20的区域内的测量点的分布密度高于远离测量装置20的区域内的测量点的分布密度,因此面3的数学表达式可以趋于很好地反映与接近测量装置20的区域内的测量点有关的信息。换句话说,在面3在接近测量装置20的区域内具有畸变的情况下,所获得的面3的数学表达式可能与假定假设的面3的数学表达式有所不同。[0129]在本实施例中,用作测量装置20的3D激光扫描器使测量单元在与水平面平行的面内转动,以利用激光进行照射来对垂直面进行扫描。由于这个原因,激光多次通过测量装置20的正上方及其附近的区域。因此,扫描点的密度在测量装置20的正上方及其附近的区域变得更高。因此,在测量装置20的正上方及其附近的区域中的测量点的分布密度由于测量装置20的特性而必然高。[0130]在测量装置20的正上方及其附近的区域中,从测量装置20到天花板面32的距离最小。由于测量装置20具有上述特性并且另外在测量装置20的正上方及其附近的区域与测量装置20非常接近,因此在测量装置20的正上方及其附近的区域中的测量点的分布密度非常高。在具有高分布密度的测量点的区域与天花板面32的畸变重叠的情况下,根据包括在这种区域中所包括的测量点的测量点组所确定的面3的数学表达式与假定的天花板面32的数学表达式存在很大不同。因此,利用所确定出的天花板面32的数学表达式对房间进行建模可能导致引起房间的尺寸方面的较大误差。[0131]在利用测量装置20来测量包围房间的面3的情况下,测量装置20通常配置在远离房间的墙面33的位置。另外,在包围房间的面3中,地面31和墙面33不太可能具有畸变,但是与地面31和墙面33相比天花板面32更可能具有畸变。在一般的住宅中,向下作用于形成天花板的天花板材料的负荷是由用作墙壁的材料来承受的。尽管天花板材料的中央区域承受来自照明器具等的向下负荷,但是其不被任何材料支撑。由于这个原因,与天花板的周围区域相比,天花板材料的中央区域很可能更容易向下畸变。[0132]如上所述明显地,考虑到天花板材料具有上述畸变的情况,可以说,在利用属于天花板面32的测量点来确定表示天花板面32的数学表达式中,期望将天花板面32的中央区域中的测量点从属于天花板面32的测量点中排除。由于包围房间的面3的畸变可能趋于发生在天花板面32中,因此可以仅针对关注的天花板面32来进行以下说明。当然以下所述的处理可以适用于地面31或墙面33。[0133]更详细地,如图10所示,在确定天花板面32的数学表达式时,通过排除在天花板面32的中央区域处的区域D2中所包括的测量点而仅使用在天花板面32的周围区域处所设置的区域D1中的测量点。优选地,区域D1的尺寸与天花板面32的面积是相独立的,并且相对于天花板面32的边界包围天花板面32的边具有约40cm〜50cm的宽度W1。[0134]为了将用于确定面3的数学表达式的测量点限制成区域D1中所包括的测量点,需要预先确定天花板面32和墙面33的边界。另外,为了确定边界,需要确定面3的数学表达式。有鉴于此,为了确定天花板面32和墙面33之间的边界,通过与操作示例1中所使用的方式相同或相似的方式来确定表示面3的数学表达式,并将通过由此获得的数学表达式所表示的面3用作候选面,并且暂且基于该候选面来确定边界。[0135]由此获得的边界可能与天花板面32和墙面33之间的真实的边界不一致。然而,可合理地推断这些真实的边界各自可能存在于相对于由此获得的边界中的对应边界的预定距离例如,10cm内。因此,使用基于包围天花板面32的边界所确定出的具有预定宽度W1的区域D1中所包括的测量点与排除天花板面32的中央区域处的区域D2中所包括的测量点等同。总之,利用基于候选面所确定出的边缘确定区域D1使得能够排除天花板面32的中央区域处的测量点,并且使得能够提取天花板面32的周围区域处的测量点。[0136]如上所述,可以通过将用于确定面3的数学表达式的天花板面32的测量点限制成与天花板面32的周围区域有关的测量点,将有可能排除掉可能使所产生的数学表达式与假定的面3的数学表达式有所不同的测量点。总之,在不使用可能引起误差的测量点的情况下确定面3的数学表达式可以使得确定面3的数学表达式的精度提高。通过面提取部12的第三处理部123来进行用于提取天花板面32的周围区域处的区域D1中的测量点以及根据所提取出的测量点来确定面3的数学表达式的上述处理。然而,提取边界的处理包括在建模部13所进行的处理中,因而这里所使用的程序可以优选形成为使得第三处理部123能够使用建模部I3所进行的一个或一些处理作为子程序。操作示例5不不需要与第一处理部121和第二处理部122相对应的配置。换句话说,如下是充分的:面提取部12可以进行区域D1中的测量点的处理以及与第三处理部123所进行的处理相对应的处理。[0137]注意,在提取天花板面32的周围区域处的区域D1中的测量点的情况下,暂且基于候选面来确定边界的处理是必要的。与此相对,可以通过限制测量装置20配置的位置并且关于测量装置20所测量出的测量点的坐标值设置限制条件,来限制用于确定面3的数学表达式的测量点。[0138]例如,对于测量装置20配置的位置,条件被设置成从房间的全部墙面33到测量装置2〇的距离等于或长于预定值的状态。另外,对于测量点的坐标值极坐标系中的坐标值),例如限制条件可以被设置成测量装置20利用激光进行扫描的角度0等于或高于预定高度角度e是相对于铅直方向来确定的)。可选地,对于测量点的坐标值,限制条件可以被设置成到这些测量点的距离S等于或长于预定值极坐标系中的坐标值)、或者到这些测量点的距离S是最短距离的预定倍数,其中该预定倍数大于1倍。[0139]限制条件是为了提取天花板面32的周围区域中的测量点的目的而确定出的。优选地,测量装置20可以配置在地面31的中央,但是测量装置20距离墙面33充分远是可接受的。在房间具有5mX3.5m的尺寸的情况下,从墙面33到测量装置20的最短距离例如可以被设置成1_5m以上。可以考虑测量装置20和天花板面32相对于地面31的高度等来改变限制条件,对于被指定为天花板面32的面区域Sk,限制条件的示例可以包括角度0等于或大于35。的条件、距尚等于或长于2.5m的条件、以及距离等于或长于天花板面32和测量装置20之间的最短距离的120%的条件。当然,这些数值仅是示例,并且可以进行适当设置,只要可以实现排除天花板面32的中央区域中的测量点并且提取天花板面32的周围区域中的测量点的目的即可。[0M0]为了进行用于提取天花板面32的周围区域处的区域D1中的测量点的处理,需要第三处理部I23暂且确定边界,并且还利用这些边界来确定区域D1。与此相对,在将限制条件应用于测量点的坐标值(角度0或距离S的情况下,用于暂且确定边界的处理是不必要的。因此,可以降低处理负荷。更详细地,在用于确定面3的数学表达式的处理中限制测量点的数量,因此可以降低处理负荷。[0141]可选地,可以在利用第三处理部123所进行的处理之前,进行用于提取满足限制条件的测量点的处理。更详细地,可以在通过面提取部12进行用于确定面3的数学表达式的处理之前,通过排除可能引起误差的测量点来更精确地确定面3的数学表达式。注意,可以将操作示例5的操作与上述其它操作示例中的任意示例中的操作进行组合。[0142]如操作示例5那样,通过将天花板面32的提取测量点的区域限制成天花板面32的相对靠近墙面33的周围区域,可以抑制由于天花板面32的畸变所引起的影响,因而可以更精确地确定与天花板面32有关的数学表达式。例如,在根据利用天花板面32的全部测量点所确定出的面3的数学表达式来计算天花板面32的高度基于地面31的高度)的情况下,相对于高度的实际测量值的误差可以是1%〜2%。通过进行上述处理,可以将误差降低至大约0.1%〜0.2%。在一般的住宅中,天花板面32相对于地面31的高度约为2400mm〜2700mm,并且可以将误差降低至-l〇mm〜+10mm的范围内。[0143]注意,如上所述,在操作示例5中,说明了用于确定天花板面32的数学表达式的示例。然而,根据需要,可以将相同或相似的技术应用于用于确定地面31或墙面33的数学表达式的情况。另外,如操作示例5那样,通过利用除可能引起确定面3的数学表达式时的精度降低的测量点以外的测量点来确定面3的数学表达式,之后确定面3和面3中所分布的测量点之间的关系,可以测量面3的畸变。[0144]如上所述,本实施例的建模方法通过以下步骤来生成三维物体30的形状模型。数据获得部11从用于进行三维物体3〇的三维测量的测量装置20获得各自表示三维坐标值并且分别与属于三维物体30的多个测量点相对应的多个测量数据。接着,面提取部12利用多个测量数据来生成各自表示构成三维物体3〇的面3中的对应面的数学表达式。之后,建模部13根据数学表达式来生成表示三维物体3〇的形状模型。[0145]优选地,面提取部12可以进行第一处理、第二处理和第三处理。通过第一处理部121所进行的第一处理是用于将展开图像P1分割成多个单位区域Ui、并且计算多个单位区域ui的方向的处理,其中,展开图像pi是通过将三维物体3〇展开在平面上所获得的二维图像并且具有与多个测量数据相对应的像素值。通过第二处理部丨22所进行的第二处理是根据与方向有关的条件来将多个单位区域Ui分类至与多个单位区域Ui被认为所属的面3相对应的面区域Sk的处理。通过第三处理部123所进行的处理是针对各面区域Sk来确定表示特定面3的数学表达式的处理。[0146]此外,本实施例的建模装置10包括数据获得部11、面提取部12和建模部13。数据获得部11被配置为从用于进行三维物体30的三维测量的测量装置20中获得各自表示三维坐标值并且分别与属于三维物体3〇的多个测量点相对应的多个测量数据。面提取部12被配置为利用多个测量数据来生成各自表示构成三维物体30的面3的数学表达式。建模部13被配置为根据数学表达式来生成表示三维物体3〇的形状模型。[0147]优选地,面提取部12可以包括第一处理部121、第二处理部122和第三处理部123。第一处理部121被配置为将展开图像P1分割成多个单位区域Ui,并且确定多个单位区域Ui的方向,其中展开图像Pi是通过将三维物体3〇展开在平面上所获得的二维图像并且具有与多个测量数据相对应的像素值。第二处理部122被配置为根据与方向有关的条件来将多个单位区域Ui分类至与多个单位区域Ui被认为所属的面3相对应的面区域Sk。第三处理部123被配置为确定表示与面区域Sk相对应的面3的数学表达式。[0148]根据上述方法和配置,将从展开图像P1分割成的单位区域Ui以如下方式进行分组:同一组中的单位区域具有几乎相同的方向。通过同一组中的单位区域Ui来形成各面区域Sk。因而,与三维物体30的面3相对应的面区域Sk各自通常包括多个单位区域Ui。因此,与利用数个测量点来确定面3的数学表达式的情况相比,通过利用如此获得的面区域Sk来确定表示面3的数学表达式可以更多地降低异常值的影响。因此,可以更精确地生成三维物体30的形状模型。另外,即使在仅获得与构成三维物体30的面3的一部分有关的测量点的情况下,也可以通过利用与面3有关的信息将单位区域Ui进行整合来形成面区域Sk。因此,可以增大用于确定表示面3的数学表达式的可用的信息量,从而可以以这种信息量增大程度的高精度确定数学表达式。[0149]另外,各单位区域Ui是包括多个像素的超像素,从而与分别处理测量点的情况相比,可以更多地降低处理负荷。此外,如上所述,在确定单位区域Ui的方向以及从面区域Sk确定表示面3的数学表达式中,统计处理是可用的。因而,即使在测量点包括异常值的情况下,也可以降低或去除异常值的影响。因此,可以获得表示构成三维物体30的面3的适当的数学表达式,结果可以提高所生成的形状模型的精度。[0150]面提取部12利用基于以下条件所提取出的测量点来确定表示一个面3的数学表达式。面提取部12利用表示三维物体30的面3中的一个第一面3和包围第一面3的第二面3的数学表达式来确定包围第一面3的边界。随后,面提取部12从作为属于第一面3的多个测量点的测量点中提取与相对于边界位于第一面3内且具有预定宽度W1的区域D1有关的测量点。[0151]根据该配置,仅利用三维物体的第一面3的周围区域中的测量点来确定表示第一面3的数学表达式。因此,即使在第一面3在其中央区域处具有畸变的情况下,也可以降低由于这种畸变所产生的影响,因而可以更精确地确定表示第一面3的数学表达式。[0152]三维物体30可以是由地面31、天花板面32和多个墙面33包围的房间。在这种情况下,优选地,第一面3是天花板面32,并且包围第一面3的多个第二面3是多个墙面33。[0153]根据该配置,仅利用天花板面32的周围区域中的测量点来确定天花板面32的数学表达式。即使在天花板面32在其中央区域处具有畸变的情况下,也可以降低由于这种畸变所产生的影响,因而可以更精确地确定表示天花板面32的数学表达式。[0154]第三处理部123可以被配置为利用多个测量点中的满足针对相对于测量装置20的位置所确定出的限制条件的测量点,来确定表示面3中的特定面3的数学表达式。优选地,限制条件可以以移除特定面3的中央区域中的测量点的方式来确定。[0155]根据该配置,移除构成三维物体30的面3的中央区域中的测量点,并且仅利用接近特定面3的边界的区域中的测量点来确定特定面3的数学表达式。在通过利用面3的边界表达三维物体30来进行三维物体30建模的情况下,可以更精确地确定面3的数学表达式。[0156]优选地,建模装置10可以包括:颜色处理部17,其被配置为将多个颜色信息分配至通过第二处理部122进行分类所给出的多个面区域;以及输出部15,其被配置为输出通过利用多个颜色信息来替换展开图像P1的像素值所准备的颜色图像的图像信息。[0157]根据该配置,可以通过其颜色来识别面区域Sk。因此,在监视装置的屏幕上显示或者通过打印机来打印所输出的颜色图像的图像信息的情况下,用户可以容易地识别面区域Sk。例如,由于利用颜色来区分面区域Sk,因此可以降低用户在指定特定的面区域Sk时误指定不期望的面区域Sk的可能性。[0158]优选地,第二处理部122可以被配置为:在初步处理之后,从展开图像P1顺次提取多个单位区域Ui,并且将所提取出的多个单位区域Ui与通过初步处理所确定出的多个面区域Sk相关联。优选地,第二处理部122可以被配置为:在初步处理中,从展开图像P1顺次提取多个单位区域Ui,并且顺次对所提取出的多个单位区域Ui进行分类,以确定多个面区域Sk。[0159]根据该配置,在初步处理中,从展开图像P1顺次提取单位区域Ui,并且将单位区域Ui分配至面区域Sk,因此面区域Sk的方向可能随着单位区域Ui的整合进行而变化。换句话说,仅进行初步处理不足以降低如下的可能性:使得允许整合到面区域Sk中的单位区域Ui的方向的范围可能由于将单位区域Ui整合到面区域Sk中的定时而改变。换句话说,仅进行初步处理可能引起由于将单位区域Ui整合到面区域Sk中的定时而导致的整合条件的改变,因而不必要的单位区域Ui很可能整合到面区域Sk中。[0160]与此相对,根据上述配置,在初步处理之后,在固定面区域Sk的方向的同时进行将单位区域Ui整合到面区域Sk中的处理。因此,保持用于将单位区域Ui整合到面区域Sk中的条件不变。因此,确保了被整合到同一面区域Sk中的单位区域Ui几乎具有相同的方向。结果,可以提高表示面3的数学表达式的精度,因而也可以提高表示三维物体30的形状模型的精度。[0161]在本实施例的建模装置10中,优选地,面3是平面,并且方向由单位区域Ui的法线向量Vi表示。[0162]根据该配置,面3是平面,因此通过线性表达式来给出数学表达式。另外,可以针对平面来确定单位区域Ui的法线向量Vi。因而,计算量相对小。因而,虽然利用与许多测量点有关的信息来生成形状模型,但是处理负荷相对小,因此可以在现时的时间内完成处理。[0163]第二处理部122可以被配置为:针对从多个单位区域Ui中选择的两个单位区域Ui的各组,计算该组的两个单位区域Ui的法线向量Vi的内积,并且在内积等于或大于预定基准值的情况下将该组的两个单位区域Ui分类至同一面区域Sk。[0164]根据该配置,内积用于评价两个单位区域Ui的方向。在内积等于或大于预定基准值的情况下,将方向视为几乎相同,并且将这两个单位区域分类至同一面区域Sk。总之,在确定了法线向量之后,基于计算内积的简单处理的结果来判断两个单位区域Ui的方向是否几乎相同。因此,可以抑制处理负荷的增加。[0165]可选地,第二处理部122可以被配置为:针对从多个单位区域Ui中选择的两个单位区域Ui的各组,计算该组的两个单位区域Ui的法线向量Vi的内积并计算从二维物体30存在的现实空间内所确定出的原点到该组的两个单位区域Ui的距离。第二处理部122可以被配置为:在内积等于或大于预定基准值并且这两个距离之差在预定基准范围内的情况下,将该组的两个单位区域Ui分类至同一面区域Sk。[0166]根据该配置,为了评价这两个单位区域Ui的方向,不仅使用内积、而且还使用从原点到该组的两个单位区域Ui的距离。在内积等于或大于基准值的情况下,将方向视为几乎相同。然而,在这两个距离的不同达到这两个距离之差不在预定基准范围内的程度的情况下,将这两个单位区域Ui视为不属于同一面。根据上述内容明显的是,除了内积之外还使用相对于原点的距离可以增加信息量,并且这可以使得分类单位区域Ui的精度提高。[0167]可选地,第二处理部122可以被配置为:针对从多个单位区域Ui中选择的两个邻接的单位区域Ui的各组,计算该组的两个邻接的单位区域Ui的法线向量Vi的内积并计算从三维物体30存在的现实空间内所确定出的原点到该组的两个邻接的单位区域Ui的距离。此外,在这种情况下,第二处理部122可以被配置为:在内积等于或大于预定基准值并且这两个距离之差在预定基准范围内的情况下,将该组的两个邻接的单位区域Ui分类至同一面区域。[0168]根据该配置,为了评价这两个单位区域Ui的方向,不仅使用内积、而且还使用从原点到该组的两个单位区域Ui的距离。此外,限制条件包括单位区域Ui彼此邻接的条件。因此,处于彼此远离的位置的单位区域Ui被判断为不属于同一面。除了内积以外,该配置还使用相对于原点的距离以及两个单位区域Ui之间的距离,因此可以增加信息量,并且这可以使得分类的单位区域Ui的精度的提高。[0169]在本实施例的建模装置10中,面3是平面,并且方向可以由多个单位区域Ui相对于基准方向的角度表示。在这方面,第二处理部122可以被配置为:针对从多个单位区域Ui中选择的两个单位区域Ui的各组,计算该组的两个单位区域Ui的角度之间的差,并且在角度之差等于或小于预定基准值的情况下将该组的两个单位区域Ui分类至同一面区域Sk。[0170]根据该配置,单位区域Ui的方向由角度表示,在使用用于相对于固定点测量三维物体30的测量装置20并且基于该固定点来提供极坐标系中所表达的测量点的坐标值的情况下,不需要将坐标值转换成正交坐标系中的坐标值,因此可以将处理负荷降低到不进行这种转换的程度。[0171]注意,在上述配置示例中,假定构成三维物体30的面3是平面。即使在面3是可以由数学表达式表达的曲面的情况下,上述技术也可以适用,可选地,通过将曲面分割成适当截面并且利用多个平面来表示该分割后的截面、以将该曲面近似为多个平面,上述技术也可以适用。[0172]第一处理部121可以在包括三维物体30的三维空间内设置三维格子,并且针对各单位单元,利用与构成三维格子的单位单元中所包括的测量点有关的多个测量数据来获得代表单位单元的测量数据。在这种情况下,可以使用如此获得的多个测量数据作为展开图像P1的像素值。[0173]在该配置中,可以设置格子参数,以使得在三维格子中包括多个测量点,并且使用代表单位单元的测量点作为多个测量数据。因此,即使通过测量装置20实际测量到的测量点的分布密度不均匀的情况下,也可以获得与以几乎恒定的间隔所配置的点相对应的多个测量数据。[0174]注意,上述实施例是根据本发明的实施例之一。因此,本发明不应当被限制成上述实施例,并且当然包括上述实施例以外的实施例,另外,在不偏离根据本发明的技术概念的情况下,可以以各种方式考虑设计等对上述实施例进行变形。

权利要求:1.一种建模装置,包括:、数据获得部,其被配置为从进行三维物体的三维测量的测量装置中获得多个测量数据,所述多个测量数据各自表示三维坐标值并且分别与属于所述三维物体的多个测量点相对应;一、、面提取部,其被配置为利用所述多个测量数据来生成表示构成所述三维物体的面的数学表达式;建模部,其被配置为根据所述数学表达式来生成表示所述三维物体的形状模型,其中,所述面提取部被配置为:_利用表示所述三维物体的面中的第一面以及包围所述第一面的多个第二面的数学表达式,来确定包围所述第一面的边界;从属于所述第一面的多个测量点中,提取出从所述边界起在所述第一面的内侧具有预定宽度的区域内的测量点;以及利用所提取出的测量点来再次确定表示所述第一面的数学表达式。2.根据权利要求1所述的建模装置,其中,所述三维物体是由地面、天花板面和多个墙面包围的房间;以及所述第一面是天花板面,并且包围所述第一面的所述多个第二面是所述多个墙面。3.根据权利要求1或2所述的建模装置,其中,所述面提取部包括:第一处理部,其被配置为将展开图像分割成多个单位区域,并且确定所述多个单位区域的方向,其中所述展开图像是通过将所述三维物体展开在平面上所获得的二维图像并且具有与所述多个测量数据相对应的像素值;第二处理部,其被配置为根据包括所述方向的条件,来将所述多个单位区域分类至与所述多个单位区域被认为所属的面相对应的面区域;以及第三处理部,其被配置为确定表示与所述面区域相对应的面的数学表达式。4.根据权利要求3所述的建模装置,其中,所述第三处理部被配置为利用所述多个测量点中的满足关于相对于所述测量装置的位置所确定的限制条件的测量点,来确定表示所述面中的特定面的数学表达式,其中所述限制条件以使得移除所述特定面的中央区域的测量点的方式来确定。5.根据权利要求3或4所述的建模装置,还包括:颜色处理部,其被配置为将多个颜色信息分配至通过所述第二处理部分类所获得的多个面区域;以及输出部,其被配置为输出通过利用所述多个颜色信息来替换所述展开图像的像素值所准备的颜色图像的图像信息。6.根据权利要求3至5中任一项所述的建模装置,其中,所述第二处理部被配置为:进行用于从所述展开图像顺次提取所述多个单位区域并且将所提取出的多个单位区域顺次进行分类、以确定多个所述面区域的初步处理;以及在所述初步处理之后,从所述展开图像中顺次提取所述多个单位区域并且将所提取出的多个单位区域与通过所述初步处理所确定的所述多个面区域相关联。7.根据权利要求3至6中任一项所述的建模装置,其中,所述面是平面,并且所述方向由所述单位区域的法线向量表示。8.根据权利要求7所述的建模装置,其中,所述第二处理部被配置为:针对从所述多个单位区域中选择的两个单位区域的各组,计算该组的两个单位区域的法线向量的内积,并且在所述内积等于或大于预定基准值的情况下,将该组的两个单位区域分类至同一面区域。9.根据权利要求7所述的建模装置,其中,所述第二处理部被配置为:针对从所述多个单位区域中选择的两个单位区域的各组,计算该组的两个单位区域的法线向量的内积并计算从所述三维物体存在的现实空间内所确定出的原点到该组的两个单位区域各自的距离,以及在所述内积等于或大于预定基准值并且所述距离之差在预定基准范围内的情况下将该组的两个单位区域分类至同一面区域。10.根据权利要求7所述的建模装置,其中,所述第二处理部被配置为:针对从所述多个单位区域中选择的两个邻接的单位区域的各组,计算该组的两个邻接的单位区域的法线向量的内积并计算从所述三维物体存在的现实空间内所确定出的原点到该组的两个邻接的单位区域各自的距离,以及在所述内积等于或大于预定基准值并且所述距离之差在预定基准范围内的情况下将该组的两个邻接的单位区域分类至同一面区域。11.根据权利要求3至6中任一项所述的建模装置,其中,所述面是平面,并且所述方向由所述单位区域相对于基准方向的角度表示;以及所述第二处理部被配置为:针对从所述多个单位区域中选择的两个单位区域的各组,计算该组的两个单位区域的所述角度之差,并且在所述角度之差等于或小于预定基准值的情况下将该组的两个单位区域分类至同一面区域。12.根据权利要求3至11中任一项所述的建模装置,其中,所述第一处理部被配置为:在所述三维物体存在的预定空间内设置三维格子;利用与构成所述三维格子的各单位单元中所包括的测量点有关的所述测量数据,来计算表示所述单位单元的测量数据;以及使用表示所述单位单元的该测量数据作为所述展开图像的所述像素值。13.—种三维模型生成装置,包括:根据权利要求1至12中任一项所述的建模装置;所述测量装置;以及_监视装置,其被配置为利用从所述建模装置输出的图像信息来显示图像。14.一种建模方法,包括:通过数据获得部从用于进行三维物体的三维测量的测量装置中获得多个测量数据,所述多个测量数据各自表示三维坐标值并且分别与属于所述三维物体的多个测量点相对应;通过面提取部利用所述多个测量数据来生成表示构成所述三维物体的面的数学表达式;以及通过建模部根据所述数学表达式来生成表示所述三维物体的形状模型,其中,所述面提取部被配置为:利用表示所述三维物体的面中的第一面以及包围所述第一面的多个第二面的数学表达式,来确定包围所述第一面的边界;从属于所述第一面的多个测量点中,提取从所述边界起在所述第一面的内侧具有预定宽度的区域内的测量点;以及利用所提取出的测量点来再次确定表示所述第一面的数学表达式。15.根据权利要求14所述的建模方法,其中,所述面提取部进行如下处理:第一处理,其用于将展开图像分割成多个单位区域,并且确定所述多个单位区域的方向,其中所述展开图像是通过将所述三维物体展开在平面上所获得的二维图像并且具有与所述多个测量数据相对应的像素值;第二处理,其用于根据包含所述方向的条件,来将所述多个单位区域分类至与所述多个单位区域被认为所属的面相对应的面区域;以及第三处理,其用于确定表示与所述面区域相对应的面的数学表达式。、+16.—种程序,其在由计算机执行时,使得所述计算机能够用作根据权利要求1至12中任一项所述的建模装置。

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