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JP2024122709A - Distortion area estimation device, distortion area estimation method, machine learning device, and machine learning method - Google Patents

Distortion area estimation device, distortion area estimation method, machine learning device, and machine learning method Download PDF

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JP2024122709A JP2023030394A JP2023030394A JP2024122709A JP 2024122709 A JP2024122709 A JP 2024122709A JP 2023030394 A JP2023030394 A JP 2023030394A JP 2023030394 A JP2023030394 A JP 2023030394A JP 2024122709 A JP2024122709 A JP 2024122709A
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distortion
cross
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surface model
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央浩 藤岡
雄吉 長
甲士郎 榎
治郎 植松
幸村 松村
嵩史 島口
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Abstract

【課題】3次元のサーフェスモデルにおいて生じ得る、錯視に起因する視覚的な歪みを検出する技術を提供すること。【解決手段】歪み領域推定装置(1)は、3次元のサーフェスモデルに含まれ得る、錯視に起因して視覚的に歪んで見える歪み領域を推定する推定ステップを実行する制御部(プロセッサ12)を備えている。【選択図】図1[Problem] To provide a technology for detecting visual distortions caused by optical illusions that may occur in a three-dimensional surface model. [Solution] A distortion area estimation device (1) includes a control unit (processor 12) that executes an estimation step of estimating a distortion area that may be included in a three-dimensional surface model and that appears visually distorted due to an optical illusion. [Selected Figure] Figure 1

Description

本発明は、3次元のサーフェスモデルにおける歪み領域を推定する歪み領域推定装置及び歪み領域推定方法に関する。また、本発明は、このような歪み領域を推定する学習済モデルを構築する機械学習装置及び機械学習方法に関する。 The present invention relates to a distortion area estimation device and a distortion area estimation method for estimating a distortion area in a three-dimensional surface model. The present invention also relates to a machine learning device and a machine learning method for constructing a trained model for estimating such a distortion area.

乗用車及び作業車に代表される車両の部品(内装部品及び外装部品を含む)の設計には、3次元CAD(Computer Aided Design)が広く用いられている(例えば、特許文献1参照)。各部品は、3次元CADを用いて外観である意匠と、外からは目視できない内部の構造と、を設計される。3次元CADは、設計された各部品の3次元モデルを表すデータを生成するとともに、その3次元モデルを可視化する。また、各部品の製造工程では、3次元モデルのデータに基づいて各部品を製造することができる。 Three-dimensional CAD (Computer Aided Design) is widely used to design vehicle parts (including interior and exterior parts) such as passenger cars and work vehicles (see, for example, Patent Document 1). For each part, the exterior design and internal structure that cannot be seen from the outside are designed using 3D CAD. 3D CAD generates data that represents a 3D model of each designed part, and visualizes the 3D model. In addition, during the manufacturing process for each part, each part can be manufactured based on the 3D model data.

なお、以下においては、3次元モデルのうち、外観を構成する面を表すモデルのことをサーフェスモデルと呼ぶ。 In the following, the three-dimensional model that represents the surfaces that make up the exterior will be referred to as a surface model.

特開平9-326046号公報Japanese Patent Application Publication No. 9-326046

上述したように、3次元CADを用いて設計した部品の3次元モデルに基づき当該部品を設計した場合に、設計時の意図とは異なり、外観を構成する面の一部が不自然に歪んで見える場合がある。このような歪みは、その一部が錯視に起因して視覚的に歪んで見えることが原因であると考えられる。 As mentioned above, when a part is designed based on a 3D model of the part designed using 3D CAD, some of the surfaces that make up the exterior may appear unnaturally distorted, contrary to the intention at the time of design. This type of distortion is thought to be caused by an optical illusion that causes some of the surfaces to appear visually distorted.

部品におけるこのような歪みを解消するためには、3次元CAD上におけるサーフェスモデルの目視による確認が欠かせない。部品の製造後に確認される歪みは、サーフェスモデルにおいても程度の大小はあるものの生じているためである。 In order to eliminate such distortions in parts, it is essential to visually check the surface model on the 3D CAD. This is because the distortions observed after the parts are manufactured also occur, to varying degrees, in the surface model.

サーフェスモデルの目視による確認は、人手に頼らざるを得ないため手間がかかる。また、目視により発見できる歪みの程度は、目視により確認する作業者の熟練度に依存してばらつきやすい。このように、サーフェスモデルの目視による確認は、部品延いては製品のコストアップ及び美観低下の原因になりやすい。 Visual inspection of surface models is time-consuming because it must be done manually. Furthermore, the degree of distortion that can be detected by visual inspection is likely to vary depending on the skill level of the worker performing the visual inspection. In this way, visual inspection of surface models can easily lead to increased costs and poor aesthetics for parts and products.

本発明の一態様は、上述した課題に鑑みなされたものであり、その目的は、3次元のサーフェスモデルにおいて生じ得る歪みであって、錯視に起因する視覚的な歪みを検出する技術を提供することである。 One aspect of the present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a technology for detecting visual distortions that may occur in three-dimensional surface models and that are caused by optical illusions.

上記の課題を解決するために、本発明の第1の態様に係る歪み領域推定装置は、3次元のサーフェスモデルに含まれ得る歪み領域であって、錯視に起因して視覚的に歪んで見える歪み領域を推定する推定ステップを実行する制御部を備えている。 In order to solve the above problem, the distortion area estimation device according to the first aspect of the present invention includes a control unit that executes an estimation step of estimating a distortion area that may be included in a three-dimensional surface model and that appears visually distorted due to an optical illusion.

上記の課題を解決するために、本発明の第9の態様に係る歪み領域推定方法は、3次元のサーフェスモデルに含まれ得る歪み領域であって、錯視に起因して視覚的に歪んで見える歪み領域を推定する推定ステップを含んでいる。 In order to solve the above problem, a distortion area estimation method according to a ninth aspect of the present invention includes an estimation step of estimating a distortion area that may be included in a three-dimensional surface model and that appears visually distorted due to an optical illusion.

上記の課題を解決するために、本発明の第13の態様に係る機械学習装置は、前処理ステップと、学習用データセットを用いた教師あり学習によって、3次元のサーフェスモデルに含まれる線に含まれ得る歪み領域であって、錯視に起因して視覚的に歪んで見える歪み領域を推定する学習済モデルを構築する構築ステップと、を実行する制御部を備えており、前記前処理ステップは、前記サーフェスモデルに含まれる前記線において複数の単位区間を設定し、各単位区間の形状の特徴を示す特徴量を導出する特徴量導出ステップを含み、前記学習済モデルの入力は、各単位区間について導出された前記特徴量であり、前記学習済モデルの出力は、各単位区間について前記歪み領域を含んでいるか否かの推定結果である。 In order to solve the above problem, the machine learning device according to the thirteenth aspect of the present invention includes a control unit that executes a preprocessing step and a construction step of constructing a trained model that estimates a distortion area that may be included in a line included in a three-dimensional surface model and that appears visually distorted due to an optical illusion, by supervised learning using a training dataset, the preprocessing step includes a feature derivation step of setting a plurality of unit intervals in the line included in the surface model and deriving features that indicate the characteristics of the shape of each unit interval, the input of the trained model being the features derived for each unit interval, and the output of the trained model being an estimation result of whether or not each unit interval contains the distortion area.

上記の課題を解決するために、本発明の第14の態様に係る機械学習方法は、前処理ステップと、学習用データセットを用いた教師あり学習によって、3次元のサーフェスモデルに含まれる線に含まれ得る歪み領域であって、錯視に起因して視覚的に歪んで見える歪み領域を推定する学習済モデルを構築する構築ステップと、を含んでおり、前記前処理ステップは、前記サーフェスモデルに含まれる前記線において複数の単位区間を設定し、各単位区間の形状の特徴を示す特徴量を導出する特徴量導出ステップを含み、前記学習済モデルの入力は、各単位区間について導出された前記特徴量であり、前記学習済モデルの出力は、各単位区間について前記歪み領域を含んでいるか否かの推定結果である。 In order to solve the above problem, the machine learning method according to the 14th aspect of the present invention includes a preprocessing step and a construction step of constructing a trained model that estimates a distortion area that may be included in a line included in a three-dimensional surface model and that appears visually distorted due to an optical illusion by supervised learning using a training dataset, the preprocessing step includes a feature derivation step of setting a plurality of unit intervals in the line included in the surface model and deriving features that indicate the shape characteristics of each unit interval, the input of the trained model being the features derived for each unit interval, and the output of the trained model being an estimation result of whether or not each unit interval contains the distortion area.

本発明の各態様に係る歪み領域推定装置は、コンピュータによって実現してもよい。この場合には、コンピュータを前記歪み領域推定装置が備える各部(ソフトウェア要素)として動作させることにより前記歪み領域推定装置をコンピュータにて実現させる歪み領域推定装置の歪み領域推定プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。 The distortion area estimation device according to each aspect of the present invention may be realized by a computer. In this case, the distortion area estimation program of the distortion area estimation device, which causes the computer to operate as each unit (software element) of the distortion area estimation device to realize the distortion area estimation device, and the computer-readable recording medium on which the program is recorded, also fall within the scope of the present invention.

また、本発明の各態様に係る機械学習装置は、コンピュータによって実現してもよい。この場合には、コンピュータを前記機械学習装置が備える各部(ソフトウェア要素)として動作させることにより前記機械学習装置をコンピュータにて実現させる機械学習装置の歪み機械学習プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。 The machine learning device according to each aspect of the present invention may be realized by a computer. In this case, the distortion machine learning program of the machine learning device that realizes the machine learning device on a computer by making the computer operate as each part (software element) of the machine learning device, and the computer-readable recording medium on which it is recorded, also fall within the scope of the present invention.

本発明の一態様によれば、3次元のサーフェスモデルにおいて生じ得る歪みであって、錯視に起因する視覚的な歪みを検出する技術を提供することができる。 According to one aspect of the present invention, a technology can be provided for detecting visual distortions that may occur in a three-dimensional surface model and that are caused by optical illusions.

本発明の一実施形態に係る歪み領域推定システムの構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a distorted area estimation system according to an embodiment of the present invention. 図1に示す歪み領域推定システムに含まれる歪み領域推定装置により実行される歪み領域推定方法の流れを示すフローチャートである。2 is a flowchart showing the flow of a distorted area estimation method executed by a distorted area estimation device included in the distorted area estimation system shown in FIG. 1 . 図2に示す歪み領域推定方法に含まれる前処理ステップの流れを示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a flow of pre-processing steps included in the distortion region estimation method shown in FIG. 2 . 図1に示す歪み領域推定装置により歪みの有無を推定される部品のサーフェスモデルの斜視図である。2 is a perspective view of a surface model of a part for which the presence or absence of distortion is estimated by the distortion area estimation device shown in FIG. 1 . 図4に示すサーフェスモデルの一部を拡大した斜視図である。FIG. 5 is an enlarged perspective view of a portion of the surface model shown in FIG. 4 . 図4に示すサーフェスモデルの断面プロファイルの一例である。5 is an example of a cross-sectional profile of the surface model shown in FIG. 4. 図4に示すサーフェスモデルの一部を拡大した斜視図であり、図2に示す歪み領域推定方法に含まれる特徴量導出ステップの過程において定められる点を図示する斜視図である。5 is an enlarged perspective view of a portion of the surface model shown in FIG. 4, illustrating points determined in the process of a feature amount derivation step included in the distortion region estimation method shown in FIG. 2; FIG. 図2に示す歪み領域推定方法に含まれる特徴量導出ステップにおいて導出される特徴量の一例を説明するための模式図である。3 is a schematic diagram for explaining an example of a feature amount derived in a feature amount derivation step included in the distortion region estimation method shown in FIG. 2 . 図1に示す歪み領域推定システムに含まれる機械学習装置が実行する機械学習方法の流れを示すフローチャートである。2 is a flowchart showing the flow of a machine learning method executed by a machine learning device included in the distortion region estimation system shown in FIG. 1 . 上段は、推定ステップの一変形例において得られたPCA特徴量を2次元平面上にプロットした散布図である。下段は、上段の散布図の一部を拡大した散布図である。The upper part is a scatter plot in which the PCA feature quantities obtained in a modified example of the estimation step are plotted on a two-dimensional plane, and the lower part is a scatter plot obtained by enlarging a part of the upper scatter plot.

〔歪み領域推定システム〕
本発明の一実施形態に係る歪み領域推定装置1を含む歪み領域推定システムSについて、図1を参照して説明する。図1は、歪み領域推定システムSの構成を示す図である。
[Distortion area estimation system]
A distorted area estimation system S including a distorted area estimation device 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 1. Fig. 1 is a diagram showing the configuration of the distorted area estimation system S.

歪み領域推定システムSは、3次元のサーフェスモデルにおいて生じ得る歪みであって、錯視に起因する視覚的な歪みの有無を推定するためのシステムである。歪み領域推定システムSは、図1に示すように、歪み領域推定装置1と、3次元CAD(Computer Aided Design)2と、機械学習装置3(図9参照)を備えている。 The distortion area estimation system S is a system for estimating the presence or absence of visual distortion caused by an optical illusion, which is a distortion that may occur in a three-dimensional surface model. As shown in FIG. 1, the distortion area estimation system S includes a distortion area estimation device 1, a three-dimensional CAD (Computer Aided Design) 2, and a machine learning device 3 (see FIG. 9).

歪み領域推定装置1を含む歪み領域推定システムSは、乗用車及び作業車に代表される車両の部品(内装部品及び外装部品を含む)の設計段階において、部品の3次元のサーフェスモデルにおいて生じ得る歪みであって、錯視に起因する視覚的な歪みを検出することを目的としている。車両の例としては、乗用車及び作業車以外に、建設機械や農業機械なども挙げられる。また、車両は、ユーザが運転することによって運行される車両であってもよいし、自動運転によって運行される車両であってもよい。本実施形態では、部品の一例として乗用車の外装部品を用いて歪み領域推定システムS及び歪み領域推定装置1について説明する。 The distortion area estimation system S, which includes the distortion area estimation device 1, is intended to detect visual distortions caused by optical illusions that may occur in three-dimensional surface models of vehicle parts (including interior and exterior parts) such as passenger cars and work vehicles during the design stage of the vehicle parts. Examples of vehicles include construction machinery and agricultural machinery in addition to passenger cars and work vehicles. Furthermore, the vehicle may be a vehicle that is operated by a user or a vehicle that is operated by automatic driving. In this embodiment, the distortion area estimation system S and the distortion area estimation device 1 will be described using an exterior part of a passenger car as an example of a part.

部品は、3次元CAD2を用いて設計される。すなわち、3次元CAD2は、部品の3次元のサーフェスモデルを生成し、このサーフェスモデルを表すデータを3次元CAD2が備えているストレージ、又は、3次元CAD2の外部に設けられているストレージに格納する。本実施形態では、3次元CAD2のストレージにサーフェスモデルを表すデータが格納されているものとして説明する。なお、サーフェスモデルは、3次元モデルの一態様であり、厚みが定義されない面を用いて部品の外観(意匠)を表現するモデルである。 The part is designed using 3D CAD 2. That is, 3D CAD 2 generates a three-dimensional surface model of the part and stores data representing this surface model in a storage provided in 3D CAD 2 or in a storage provided outside 3D CAD 2. In this embodiment, it is assumed that data representing the surface model is stored in the storage of 3D CAD 2. Note that a surface model is one aspect of a three-dimensional model, and is a model that expresses the appearance (design) of a part using surfaces whose thickness is not defined.

歪み領域推定装置1は、3次元のサーフェスモデルに含まれ得る歪み領域であって、錯視に起因して視覚的に歪んで見える歪み領域を推定する推定ステップを実行する制御部(後述するプロセッサ12)を備えている。この推定ステップは、教師あり学習により構築された学習済モデルを用いて、前記サーフェスモデルに含まれる線に含まれ得る歪み領域であって、錯視に起因して視覚的に歪んで見える歪み領域を推定するように構成されていてもよいし、教師なし学習により構築された学習済モデルを用いて、歪み領域を推定するように構成されていてもよいし、プログラムに沿って実行される所定のアルゴリズム(例えば主成分分析(PCA)のアルゴリズム)を用いて歪み領域を推定するように構成されていてもよい。 The distortion area estimation device 1 includes a control unit (processor 12, described later) that executes an estimation step of estimating a distortion area that may be included in a three-dimensional surface model and that appears visually distorted due to an optical illusion. This estimation step may be configured to estimate a distortion area that may be included in a line included in the surface model and that appears visually distorted due to an optical illusion using a trained model constructed by supervised learning, or may be configured to estimate a distortion area using a trained model constructed by unsupervised learning, or may be configured to estimate a distortion area using a predetermined algorithm (e.g., a principal component analysis (PCA) algorithm) executed according to a program.

<歪み領域推定装置の概要>
本実施形態の歪み領域推定装置1は、歪み領域推定方法M1を実行するための装置である。歪み領域推定方法M1は、3次元CAD2から提供されたサーフェスモデルを表すデータに基づき、機械学習により構築された学習済モデルLMを用いて、前記サーフェスモデルに含まれる線に含まれ得る歪み領域を推定する方法である。ここで、歪み領域とは、錯視に起因して視覚的に歪んで見える領域を意味する。また、本実施形態では、サーフェスモデルに含まれる線として、サーフェスモデルの断面プロファイルを用いる。ただし、サーフェスモデルに含まれる線は、断面プロファイルに限定されるものではなく、例えば、サーフェスモデルを構成する面における構成線であってもよい。この構成線は、サーフェスモデルを構成する面における境界線又は稜線と言い替えることもできる。
<Outline of the distortion area estimation device>
The distorted area estimation device 1 of this embodiment is a device for executing the distorted area estimation method M1. The distorted area estimation method M1 is a method for estimating a distorted area that may be included in a line included in a surface model using a learned model LM constructed by machine learning based on data representing a surface model provided from a three-dimensional CAD 2. Here, the distorted area means an area that appears visually distorted due to an optical illusion. In addition, in this embodiment, a cross-sectional profile of the surface model is used as the line included in the surface model. However, the line included in the surface model is not limited to the cross-sectional profile, and may be, for example, a constituent line on a surface that constitutes the surface model. The constituent line can also be referred to as a boundary line or a ridge line on a surface that constitutes the surface model.

学習済モデルLMのアルゴリズム、歪み領域推定装置1の構成、及び、歪み領域推定方法M1の流れの詳細については、後述する。 Details of the algorithm of the learned model LM, the configuration of the distortion region estimation device 1, and the flow of the distortion region estimation method M1 will be described later.

学習済モデルLMの入力は、サーフェスモデルの断面プロファイルにおいて設定された複数の単位区間の各々について導出された特徴量である。この特徴量は、各単位区間の形状の特徴を示すように適宜選択することができる。 The input of the learned model LM is the feature values derived for each of the multiple unit sections set in the cross-sectional profile of the surface model. These feature values can be appropriately selected to indicate the shape characteristics of each unit section.

学習済モデルLMの出力は、上述した断面プロファイルの各単位区間について歪み領域を含んでいるか否かの推定結果である。例えば、ある単位区間について、歪み領域を含んでいると判断した場合、学習済モデルLMは、「1」を出力し、歪み領域を含んでいないと判断した場合、学習済モデルLMは、「0」を出力する。 The output of the trained model LM is an estimation result of whether or not each unit section of the cross-sectional profile described above contains a distorted area. For example, if it is determined that a certain unit section contains a distorted area, the trained model LM outputs "1", and if it is determined that it does not contain a distorted area, the trained model LM outputs "0".

学習済モデルLMの入力である特徴量と、学習済モデルLMの出力である歪み領域を含んでいるか否かの推定結果との間には、関係式として明示的に特定することは困難であるものの、一定の関係があることを本願の発明者らは見出した。したがって、特徴量を入力とする学習済モデルLMを用いれば、断面プロファイルの各単位区間が歪み領域を含んでいるか否かを精度良く推定することができる。 The inventors of the present application have found that, although it is difficult to explicitly specify as a relational equation between the feature values that are input to the trained model LM and the estimation result of whether or not a distorted region is included that is the output of the trained model LM, there is a certain relationship. Therefore, by using the trained model LM that takes feature values as input, it is possible to accurately estimate whether or not each unit section of the cross-sectional profile includes a distorted region.

<機械学習装置の概要>
機械学習装置3は、機械学習方法M3を実行するための装置である。機械学習方法M3は、3次元CAD2から提供されたサーフェスモデルを表すデータを用いて学習用データセットDSを作成すると共に、学習用データデータセットDSを用いた機械学習によって学習済モデルLMを構築するための方法である。機械学習装置3の構成及び機械学習方法M3の流れの詳細については、後述する。
<Overview of machine learning device>
The machine learning device 3 is a device for executing the machine learning method M3. The machine learning method M3 is a method for creating a learning data set DS using data representing a surface model provided from the 3D CAD 2, and for constructing a learned model LM by machine learning using the learning data set DS. The configuration of the machine learning device 3 and the flow of the machine learning method M3 will be described in detail later.

歪み領域推定システムSは、準備フェーズと試用フェーズとを経て実用フェーズに至る。準備フェーズ、試用フェーズ、及び実用フェーズについて、その内容を簡単に説明すれば、以下のとおりである。 The distortion region estimation system S goes through a preparation phase and a trial phase before arriving at a practical phase. The contents of the preparation phase, trial phase, and practical phase can be briefly explained as follows.

(1)準備フェーズ
準備フェーズにおいては、サーフェスモデルに歪み領域が含まれているか否かの判定を作業者が行う。作業者によるサーフェスモデルに歪み領域が含まれているか否かの判定が行われる度に、機械学習装置3は、3次元CAD2から提供されたサーフェスモデルを表すデータから学習用データ(教師データ)を作成し、作成した学習用データを学習用データセットDSに追加する。準備フェーズは、準備フェーズの開始から所定の期間(例えば、1週間、1ヶ月、又は1年など)が経過した時点で終了してもよいし、準備フェーズにおける歪み領域の推定回数が所定の回数(例えば、100回、1000回、又は10000回など)に達した時点で終了してもよい。準備フェーズが終了すると、機械学習装置3は、学習用データDSを用いた機械学習によって学習済モデルLMを構築する。構築された学習済モデルLMは、機械学習装置3から歪み領域推定装置1に転送される。
(1) Preparation Phase In the preparation phase, an operator determines whether or not a distortion region is included in the surface model. Each time the operator determines whether or not a distortion region is included in the surface model, the machine learning device 3 creates learning data (teacher data) from data representing the surface model provided by the three-dimensional CAD 2, and adds the created learning data to the learning dataset DS. The preparation phase may end when a predetermined period (e.g., one week, one month, or one year) has elapsed since the start of the preparation phase, or when the number of times the distortion region is estimated in the preparation phase reaches a predetermined number (e.g., 100 times, 1000 times, or 10,000 times). When the preparation phase ends, the machine learning device 3 constructs a trained model LM by machine learning using the training data DS. The constructed trained model LM is transferred from the machine learning device 3 to the distortion region estimation device 1.

(2)試用フェーズ
試用フェーズにおいては、サーフェスモデルに歪み領域が含まれているか否かの判定を作業者が行うと共に、サーフェスモデルに含まれる線に歪み領域が含まれているか否かを歪み領域推定装置1が推定する。作業者によるサーフェスモデルに歪み領域が含まれているか否かの判定の測定が行われる度に、歪み領域推定装置1は、3次元CAD2から提供されたサーフェスモデルを表すデータに基づき、学習済モデルLMを用いてサーフェスモデルに歪み領域が含まれているか否かを推定する。試用フェーズは、試用フェーズの開始から所定の期間(例えば、1週間、1ヶ月、又は1年など)が経過した時点で終了してもよいし、試用フェーズにおけるサーフェスモデルに歪み領域が含まれているか否かの推定回数が所定の回数(例えば、100回、1000回、又は10000回など)に達した時点で終了してもよい。試用フェーズが終了すると、作業者は、自身が行った判定結果と、歪み領域推定装置1が推定した歪み領域が含まれているか否かの推定結果とを比較し、歪み領域推定装置1の推定精度を評価する。推定精度が不十分である場合には、準備フェーズに戻る。推定精度が十分である場合には、実用フェーズに進む。なお、推定精度の確認は、準備フェーズが終了した段階で、学習用データセットDSの一部を利用して行ってもよい。この場合、試用フェーズを省略することができる。
(2) Trial Phase In the trial phase, the operator judges whether or not the surface model includes a distorted area, and the distorted area estimation device 1 estimates whether or not the line included in the surface model includes a distorted area. Every time the operator performs a measurement to judge whether or not the surface model includes a distorted area, the distorted area estimation device 1 estimates whether or not the surface model includes a distorted area using the learned model LM based on data representing the surface model provided from the three-dimensional CAD 2. The trial phase may end when a predetermined period (e.g., one week, one month, or one year) has elapsed since the start of the trial phase, or when the number of estimations of whether or not the surface model includes a distorted area in the trial phase reaches a predetermined number (e.g., 100 times, 1000 times, or 10,000 times). When the trial phase ends, the operator compares the judgment result he or she made with the estimation result of whether or not the distorted area is included estimated by the distorted area estimation device 1, and evaluates the estimation accuracy of the distorted area estimation device 1. If the estimation accuracy is insufficient, the process returns to the preparation phase. If the estimation accuracy is sufficient, the process proceeds to the practical phase. Note that the estimation accuracy may be confirmed by using a part of the learning dataset DS at the end of the preparation phase. In this case, the trial phase can be omitted.

(3)実用フェーズ
実用フェーズにおいては、歪み領域推定装置1がサーフェスモデルに歪み領域が含まれているか否かの推定を行う。実用フェーズにおいて歪み領域推定装置1が用いる学習済モデルLMは、試用フェーズにおいて十分な推定精度を有することを確かめられたものである。実用フェーズにおいては、作業者によるサーフェスモデルに歪み領域が含まれているか否かの判定を省略することができる。このため、サーフェスモデルに歪み領域が含まれているか否かの判定の手間から作業者を解放すると共に、精度良くサーフェスモデルに歪み領域が含まれているか否かの推定を行うことが可能になる。
(3) Practical Phase In the practical phase, the distorted region estimation device 1 estimates whether or not the surface model includes a distorted region. The learned model LM used by the distorted region estimation device 1 in the practical phase has been confirmed to have sufficient estimation accuracy in the trial phase. In the practical phase, the determination by the operator as to whether or not the surface model includes a distorted region can be omitted. This relieves the operator from the trouble of determining whether or not the surface model includes a distorted region, and makes it possible to estimate with high accuracy whether or not the surface model includes a distorted region.

<歪み領域推定装置の構成>
歪み領域推定装置1の構成について、図1を参照して説明する。図1の上段は、歪み領域推定装置1の構成を示すブロック図である。
<Configuration of the distortion region estimation device>
The configuration of the distorted region estimation device 1 will be described with reference to Fig. 1. The upper part of Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of the distorted region estimation device 1.

歪み領域推定装置1は、図1に示すように、メモリ11と、プロセッサ12と、ストレージ13と、を備えている。メモリ11、プロセッサ12、及びストレージ13は、不図示のバスを介して互いに接続されている。このバスには、更に、不図示の入出力インタフェース、及び、不図示の通信インタフェースが接続されていてもよい。この入出力インタフェースは、例えば、3次元CAD2から歪み領域推定装置1にサーフェスモデルを表すデータを入力するため、或いは、歪み領域推定装置1から外部装置(例えば、3次元CAD2)に判定結果を出力するために利用される。また、この通信インタフェースは、例えば、外部装置(例えば、機械学習装置3)から学習済モデルLMを取得するために利用される。 As shown in FIG. 1, the distortion region estimation device 1 includes a memory 11, a processor 12, and a storage 13. The memory 11, the processor 12, and the storage 13 are connected to each other via a bus (not shown). This bus may further include an input/output interface (not shown) and a communication interface (not shown). This input/output interface is used, for example, to input data representing a surface model from the 3D CAD 2 to the distortion region estimation device 1, or to output a judgment result from the distortion region estimation device 1 to an external device (e.g., the 3D CAD 2). In addition, this communication interface is used, for example, to acquire a learned model LM from an external device (e.g., the machine learning device 3).

メモリ11は、機械学習により構築された学習済モデルLMを記憶するための構成である。学習済モデルLMは、後述する前処理ステップにより導出される特徴量であって、サーフェスモデルに含まれる線(本実施形態では、サーフェスモデルの断面プロファイル)の各単位区間の特徴量を入力とし、各単位区間について歪み領域を含んでいるか否かの推定結果を出力とするアルゴリズムである。なお、メモリ11としては、例えば、半導体RAM(Random Access Memory)等を用いることができる。また、学習済モデルLMの機械学習アルゴリズムとしては、勾配ブースティングを好適に用いることができる。また、ベイジアンガウス混合モデルや、サポートベクターマシンなどのアルゴリズムを学習済モデルLMの機械学習アルゴリズムとして用いることができる。以下においては、機械学習アルゴリズムのことを単にアルゴリズムとも称する。 The memory 11 is configured to store the learned model LM constructed by machine learning. The learned model LM is an algorithm that inputs the feature amount of each unit section of a line included in a surface model (in this embodiment, the cross-sectional profile of the surface model), which is a feature amount derived by a preprocessing step described later, and outputs an estimation result of whether or not each unit section includes a distortion area. Note that, for example, a semiconductor RAM (Random Access Memory) can be used as the memory 11. Gradient boosting can be preferably used as the machine learning algorithm of the learned model LM. In addition, algorithms such as a Bayesian Gaussian mixture model and a support vector machine can be used as the machine learning algorithm of the learned model LM. Hereinafter, the machine learning algorithm is also simply referred to as the algorithm.

プロセッサ12は、メモリ11に記憶された学習済モデルLMを用いて、後述する歪み領域推定方法M1を実行するための構成である。プロセッサ12としては、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphic Processing Unit)、マイクロプロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ、マイクロコントローラ、TPU(Tensor Processing Unit)等のASIC(Application Specific Integrated Circuit)又は、これらの組み合わせ等を用いることができる。プロセッサ12は、本願発明の一態様における制御部として機能し、「演算装置」と呼ばれることもある。 The processor 12 is configured to execute a distortion region estimation method M1, which will be described later, using the learned model LM stored in the memory 11. The processor 12 may be, for example, a central processing unit (CPU), a graphic processing unit (GPU), a microprocessor, a digital signal processor, a microcontroller, an application specific integrated circuit (ASIC) such as a tensor processing unit (TPU), or a combination of these. The processor 12 functions as a control unit in one aspect of the present invention, and may also be referred to as a "computing device."

ストレージ13は、学習済モデルLMを格納(不揮発保存)するための構成である。プロセッサ12は、各単位区間について歪み領域を含んでいるか否かの推定を行う際にストレージ13に格納された学習済モデルLMをメモリ11上に展開して利用する。なお、ストレージ13としては、例えば、フラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、又は、これらの組み合わせ等を用いることができる。 The storage 13 is configured to store (non-volatilely store) the learned model LM. When estimating whether each unit section includes a distortion region, the processor 12 deploys the learned model LM stored in the storage 13 on the memory 11 and uses it. Note that the storage 13 may be, for example, a flash memory, a hard disk drive (HDD), a solid state drive (SSD), or a combination of these.

なお、本実施形態においては、単一のプロセッサ(プロセッサ12)を用いて歪み領域推定方法M1を実行する構成を採用しているが、本発明は、これに限定されない。すなわち、複数のプロセッサを用いて歪み領域推定方法M1を実行する構成を採用してもよい。例えば、前処理ステップS11(後述)を第1のプロセッサにおいて実行し、推定ステップS12(後述)を第2のプロセッサにおいて実行してもよい。この場合、連携して歪み領域推定方法M1を実行する複数のプロセッサは、単一のコンピュータに設けられ、バスを介して相互に通信可能に構成されていてもよいし、複数のコンピュータに分散して設けられ、ネットワークを介して相互に通信可能に構成されていてもよい。一例として、クラウドサーバを構成するコンピュータに内蔵されたプロセッサと、そのクラウドサーバの利用者が所有するコンピュータに内蔵されたプロセッサとが、連携して歪み領域推定方法M1を実行する態様などが考えられる。 In this embodiment, a configuration is adopted in which the distortion region estimation method M1 is executed using a single processor (processor 12), but the present invention is not limited to this. That is, a configuration in which the distortion region estimation method M1 is executed using multiple processors may be adopted. For example, the preprocessing step S11 (described later) may be executed in a first processor, and the estimation step S12 (described later) may be executed in a second processor. In this case, the multiple processors that cooperate to execute the distortion region estimation method M1 may be provided in a single computer and configured to be able to communicate with each other via a bus, or may be provided in a distributed manner in multiple computers and configured to be able to communicate with each other via a network. As an example, a processor built in a computer that constitutes a cloud server and a processor built in a computer owned by a user of the cloud server may cooperate to execute the distortion region estimation method M1.

また、本実施形態においては、歪み領域推定方法M1を実行するプロセッサ(プロセッサ12)と同じコンピュータに内蔵されたメモリ11に学習済モデルLMを格納する構成を採用しているが、本発明は、これに限定されない。すなわち、歪み領域推定方法M1を実行するプロセッサと異なるコンピュータに内蔵されたメモリに学習済モデルLMを格納する構成を採用してもよい。この場合、学習済モデルLMを格納するメモリが内蔵されたコンピュータは、歪み領域推定方法M1を実行するプロセッサが内蔵されたコンピュータとネットワークを介して相互に通信可能に構成される。一例として、クラウドサーバを構成するコンピュータに内蔵されたメモリに学習済モデルLMを格納し、そのクラウドサーバの利用者が所有するコンピュータに内蔵されたプロセッサが歪み領域推定方法M1を実行する態様などが考えられる。 In addition, in this embodiment, a configuration is adopted in which the learned model LM is stored in memory 11 built into the same computer as the processor (processor 12) that executes the distortion area estimation method M1, but the present invention is not limited to this. In other words, a configuration may be adopted in which the learned model LM is stored in memory built into a computer different from the processor that executes the distortion area estimation method M1. In this case, the computer with the built-in memory that stores the learned model LM is configured to be able to communicate with the computer with the built-in processor that executes the distortion area estimation method M1 via a network. As an example, a mode can be considered in which the learned model LM is stored in memory built into a computer that constitutes a cloud server, and a processor built into a computer owned by a user of the cloud server executes the distortion area estimation method M1.

また、本実施形態においては、単一のメモリ11に学習済モデルLMを格納する構成を採用しているが、本発明は、これに限定されない。すなわち、複数のメモリに学習済モデルLMを分散して格納する構成を採用してもよい。この場合、学習済モデルLMを格納する複数のメモリは、単一のコンピュータ(歪み領域推定方法M1を実行するプロセッサが内蔵されたコンピュータであってもよいし、そうでなくてもよい)に設けられていてもよいし、複数のコンピュータ(歪み領域推定方法M1を実行するプロセッサが内蔵されたコンピュータを含んでいてもよいし、そうでなくてもよい)に分散して設けられていてもよい。一例として、クラウドサーバを構成する複数のコンピュータの各々に内蔵されたメモリに学習済モデルLMを分散して格納する構成などが考えられる。 In addition, in this embodiment, a configuration is adopted in which the learned model LM is stored in a single memory 11, but the present invention is not limited to this. That is, a configuration may be adopted in which the learned model LM is distributed and stored in multiple memories. In this case, the multiple memories that store the learned model LM may be provided in a single computer (which may or may not be a computer with a built-in processor that executes the distortion area estimation method M1), or may be distributed and provided in multiple computers (which may or may not include a computer with a built-in processor that executes the distortion area estimation method M1). As an example, a configuration may be considered in which the learned model LM is distributed and stored in memories built into each of the multiple computers that make up the cloud server.

<歪み領域推定方法の流れ>
歪み領域推定方法M1の流れについて、図2~図8を参照して説明する。図2は、歪み領域推定方法M1の流れを示すフローチャートである。図3は、歪み領域推定方法M1に含まれる前処理ステップS11の流れを示すフローチャートである。図4は、歪み領域推定装置1により歪みの有無を推定される部品のサーフェスモデルSMの斜視図である。図5は、サーフェスモデルSMの一部を拡大した斜視図である。図6は、サーフェスモデルSMの断面プロファイルの一例である。図7は、サーフェスモデルSMの一部を拡大した斜視図であり、歪み領域推定方法M1に含まれる特徴量導出ステップS112の過程において定められる点を図示する斜視図である。図8は、特徴量導出ステップS112において導出される特徴量の一例を説明するための模式図である。なお、図4、図5、及び図7に図示されているように、本実施形態では、サーフェスモデルSMを取り扱う空間においてx軸、y軸、及びz軸により規定される直交座標系を用いている。ただし、歪み領域推定方法M1及び後述する機械学習方法M3において用いる座標系は、直交座標系に限定されない。機械学習方法M3において用いる座標系は、例えば、斜交座標系であってもよいし、極座標系であってもよいし、一般座標系であってもよい。なお、一般座標系の例としては、円筒座標系が挙げられる。
<Flow of the distortion area estimation method>
The flow of the distortion area estimation method M1 will be described with reference to FIG. 2 to FIG. 8. FIG. 2 is a flowchart showing the flow of the distortion area estimation method M1. FIG. 3 is a flowchart showing the flow of the pre-processing step S11 included in the distortion area estimation method M1. FIG. 4 is a perspective view of a surface model SM of a part for which the presence or absence of distortion is estimated by the distortion area estimation device 1. FIG. 5 is a perspective view of an enlarged portion of the surface model SM. FIG. 6 is an example of a cross-sectional profile of the surface model SM. FIG. 7 is a perspective view of an enlarged portion of the surface model SM, illustrating a point determined in the process of the feature amount derivation step S112 included in the distortion area estimation method M1. FIG. 8 is a schematic diagram for explaining an example of a feature amount derived in the feature amount derivation step S112. As shown in FIG. 4, FIG. 5, and FIG. 7, in this embodiment, an orthogonal coordinate system defined by the x-axis, y-axis, and z-axis in the space in which the surface model SM is handled is used. However, the coordinate system used in the distortion area estimation method M1 and the machine learning method M3 described later is not limited to the orthogonal coordinate system. The coordinate system used in the machine learning method M3 may be, for example, an oblique coordinate system, a polar coordinate system, or a general coordinate system. An example of the general coordinate system is a cylindrical coordinate system.

歪み領域推定方法M1は、前処理ステップS11と、推定ステップS12と、を含んでいる。 The distortion area estimation method M1 includes a preprocessing step S11 and an estimation step S12.

(前処理ステップ)
前処理ステップS11は、プロセッサ12が、学習済モデルLMに入力するサーフェスモデルの断面プロファイルの各単位区間における特徴量を導出するステップである。前処理ステップS11は、図3に示すように、断面プロファイル生成ステップS111と、特徴量導出ステップS112と、を含んでいる。
(Pre-processing step)
The pre-processing step S11 is a step in which the processor 12 derives features for each unit section of the cross-sectional profile of the surface model to be input to the learned model LM. As shown in FIG. 3, the pre-processing step S11 includes a cross-sectional profile generation step S111 and a feature derivation step S112.

断面プロファイル生成ステップS111は、サーフェスモデルSMの表面プロファイルから複数の断面プロファイルを生成するステップである。
断面プロファイル生成ステップS111が生成する複数の断面プロファイルは、互いに交わる3軸により構成される斜交座標系で表される複数の断面であって、前記3軸のうち2軸により規定される平面と平行な複数の断面における断面プロファイルである、ことが好ましい。また、隣接する断面プロファイル同士の間隔は、等間隔であることがより好ましい。
The cross-sectional profile generating step S111 is a step of generating a plurality of cross-sectional profiles from the surface profile of the surface model SM.
The multiple cross-sectional profiles generated in the cross-sectional profile generating step S111 are preferably cross sections expressed in an oblique coordinate system formed by three mutually intersecting axes, and are cross-sectional profiles in multiple cross sections parallel to a plane defined by two of the three axes. In addition, it is more preferable that the intervals between adjacent cross-sectional profiles are equal.

上述したように、本実施形態では、互いに直交するx軸、y軸、及びz軸を3軸とする直交座標系を用いている。そのうえで、複数の断面プロファイルとして、(1)xy平面と平行であり、且つ、等間隔な複数の断面Cxy、(2)yz平面と平行であり、且つ、等間隔な複数の断面Cyz、及び(3)zx平面と平行であり、且つ、等間隔な複数の断面Czx、における断面プロファイルを用いている(図4及び図5参照)。また、隣接する断面Cyz同士の間隔dyzを20mmに設定している(図5参照)。隣接する断面Cxy同士の間隔、及び、隣接する断面Czx同士の間隔も、断面Cyzと同様に20mmに設定している。ただし、これらの間隔は、想定される歪み領域のサイズなどに応じて、適宜定めることができる。 As described above, in this embodiment, an orthogonal coordinate system is used with three axes, the x-axis, the y-axis, and the z-axis, which are orthogonal to each other. In addition, as the multiple cross-sectional profiles, (1) multiple cross sections C xy parallel to the xy plane and equally spaced, (2) multiple cross sections C yz parallel to the yz plane and equally spaced, and (3) multiple cross sections C zx parallel to the zx plane and equally spaced are used (see FIGS. 4 and 5). In addition, the interval d yz between adjacent cross sections C yz is set to 20 mm (see FIG. 5). The interval between adjacent cross sections C xy and the interval between adjacent cross sections C zx are also set to 20 mm, similar to the cross section C yz . However, these intervals can be appropriately determined according to the size of the expected distortion region, etc.

なお、部品の形状から、断面Cxy,Cyz,Czxのうち歪み領域を推定しやすい断面がどの断面であるかが既知である場合などは、断面Cxy,Cyz,Czxのうち何れかの断面を選択し、その断面における断面プロファイルのみを用いることもできる。ただし、断面Cxy,Cyz,Czxの全ての断面プロファイルを用いることによって、各部品における座標軸の向きを気にする必要がなくなるし、歪み領域の見逃しを削減することができる。 In addition, when it is known from the shape of the part which of the cross sections Cxy , Cyz , and Czx is the cross section that is easy to estimate the distortion area, it is also possible to select one of the cross sections Cxy , Cyz , and Czx and use only the cross section profile of that cross section. However, by using all the cross section profiles of the cross sections Cxy , Cyz , and Czx , it becomes unnecessary to be concerned about the direction of the coordinate axes of each part, and it is possible to reduce overlooking of distortion areas.

特徴量導出ステップS112は、サーフェスモデルSMに含まれる前記線において複数の単位区間を設定し、各単位区間の形状の特徴を示す特徴量を導出するステップである。本実施形態では、サーフェスモデルSMに含まれる線として、図4及び図5に示す断面Cxy,Cyz,Czxの各々における断面プロファイルを採用している。図6には、断面Cyzにおける断面プロファイルの一例を示している。図6に示す断面プロファイルを例にすれば、特徴量導出ステップS112は、断面Cyzにおける断面プロファイルにおいて、複数の単位区間Se(iは、3≦i≦Nの整数、ここでNは、正の整数)を設定し、各単位区間Seの特徴量を導出する。
より具体的には、サーフェスモデルSMの断面プロファイルは、各々が単一のスプライン曲線により構成されたN本の曲線を直列に接続することによって構成されている。特徴量導出ステップS112は、i番目(iは、2以上N-1以下の整数)のスプライン曲線からなる第1区間と、i-1番目のスプライン曲線からなる第2区間と、i+1番目のスプライン曲線からなる第3区間と、により構成される区間を前記単位区間として、各単位区間の前記特徴量を導出する。例えば、図6及び図7に示す単位区間Sei+1を第1区間とする場合、第2区間は単位区間Seであり、第3区間は単位区間Sei+2である。
なお、本実施形態においては、第1区間を中央として、その前後に位置する第2区間及び第3区間を両端として、後述する20個の特徴量を導出する。以下においては、第1区間を中央として、その前後に位置する第2区間及び第3区間を両端とする3区間を用いて導出された20個の特徴量を、第1区間の特徴量と称する。
The feature amount derivation step S112 is a step of setting a plurality of unit sections in the line included in the surface model SM, and deriving a feature amount indicating a feature of the shape of each unit section. In this embodiment, the cross-sectional profiles in each of the cross sections C xy , C yz , and C zx shown in Figs. 4 and 5 are adopted as the lines included in the surface model SM. Fig. 6 shows an example of the cross-sectional profile in the cross section C yz . Taking the cross-sectional profile shown in Fig. 6 as an example, the feature amount derivation step S112 sets a plurality of unit sections Sei (i is an integer of 3≦i≦N, where N is a positive integer) in the cross-sectional profile in the cross section C yz , and derives a feature amount of each unit section Sei .
More specifically, the cross-sectional profile of the surface model SM is formed by serially connecting N curves, each of which is formed by a single spline curve. The feature amount deriving step S112 derives the feature amount of each unit interval, with the unit interval being a first interval formed by the i-th (i is an integer between 2 and N-1) spline curve, a second interval formed by the i-1-th spline curve, and a third interval formed by the i+1-th spline curve. For example, when the unit interval Sei+1 shown in FIG. 6 and FIG. 7 is the first interval, the second interval is the unit interval Sei , and the third interval is the unit interval Sei +2 .
In this embodiment, the first section is set as the center, and the second and third sections located before and after the first section are set as both ends to derive 20 feature amounts described below. Hereinafter, the 20 feature amounts derived using the three sections, with the first section set as the center, and the second and third sections located before and after the first section as both ends, are referred to as feature amounts of the first section.

次に、特徴量導出ステップS112は、第1区間(例えば単位区間Sei+1)、前記第2区間(例えば単位区間Se)、及び前記第3区間(例えば単位区間Sei+2)の各々をM等分(Mは、2以上の整数)することにより得られるM個の擬似的な線分を、それぞれ、線分L1j、線分L2j、及び線分L3j(jは、1以上M以下の整数)とする。図6に示す断面プロファイルでは、各単位区間Sei+1の始点及び終点の各々を点P及び点Pi+1としている。そのうえで、線分Pi+1を6等分することにより得られる5つの点を点Pijとしている(図7参照)。したがって、第1区間である単位区間Sei+1の線分Pijが線分L1jに対応する。同様に、第2区間である単位区間Seの線分Pijが線分L2jに対応し、第3区間である単位区間Sei+2の線分Pijが線分L3jに対応する。なお、図7に示す断面プロファイルでは、上述したようにM=6を採用している。ただし、Mは、M=6に限定されず、サーフェスモデルSMの大きさやデザインなどに応じて適宜選択することができる。Mの定型的な例としては、M=50が挙げられるが、Mは、10程度であってもよいし、100程度であってもよい。 Next, in the feature derivation step S112, M pseudo line segments obtained by dividing each of the first section (e.g., unit section Se i+1 ), the second section (e.g., unit section Se i ), and the third section (e.g., unit section Se i+2 ) into M equal parts (M is an integer equal to or greater than 2) are defined as line segments L1j, L2j, and L3j (j is an integer equal to or greater than 1 and equal to or less than M). In the cross-sectional profile shown in FIG. 6 , the start point and the end point of each unit section Se i+1 are defined as points P i and P i+1 . Then, five points obtained by dividing the line segment P i P i+1 into six equal parts are defined as points P ij (see FIG. 7 ). Therefore, the line segment P i P ij of the unit section Se i+1 , which is the first section, corresponds to the line segment L1j. Similarly, the line segment P i P ij of the unit section Sei, which is the second section, corresponds to the line segment L2j, and the line segment P i P ij of the unit section Sei +2, which is the third section, corresponds to the line segment L3j. Note that in the cross-sectional profile shown in FIG. 7, M=6 is used as described above. However, M is not limited to M=6, and can be appropriately selected depending on the size, design, etc. of the surface model SM. A typical example of M is M=50, but M may be about 10 or about 100.

なお、本実施形態では、yz平面に平行な断面Cyzにおける断面プロファイルにおいて、iを用いて一般化した単位区間Sei+1を第1区間とする場合を例にして20個の特徴量の導出の仕方について説明する。ただし、実際の特徴量導出ステップS112では、当該断面プロファイルにおいて各単位区間Se(iは2以上N-1以下の整数)を第1区間とする場合について20個の特徴量を繰り返し導出する。また、断面Cyzにおける断面プロファイルの場合と同様に、断面Cxy,Czxの各々における断面プロファイルの各単位区間についても20個の特徴量を繰り返し導出する。 In this embodiment, the method of deriving the 20 feature amounts will be described by taking as an example a case where a unit section Sei +1 generalized using i is set as the first section in a cross-sectional profile in a cross-section Cyz parallel to the yz plane. However, in the actual feature amount deriving step S112, the 20 feature amounts are repeatedly derived for a case where each unit section Sei (i is an integer of 2 to N-1) in the cross-sectional profile is set as the first section. Also, similar to the case of the cross-sectional profile in the cross-section Cyz , the 20 feature amounts are repeatedly derived for each unit section of the cross-sectional profile in each of the cross-sections Cxy and Czx .

特徴量導出ステップS112は、各単位区間の特徴量として、少なくとも、第1区間における隣接する線分L1jと線分L1j+1とのなす角の変化量の最大値と、第2区間における隣接する線分L2jと線分L2j+1とのなす角の変化量の最大値と、第3区間における隣接する線分L3jと線分L3j+1とのなす角の変化量の最大値と、を導出する。
そのうえで、特徴量導出ステップS112では、第1区間における隣接する線分L1jと線分L1j+1とのなす角の変化量の最大値を第1の特徴量とする。また、特徴量導出ステップS112では、第2区間における隣接する線分L2jと線分L2j+1とのなす角の変化量の最大値と、第3区間における隣接する線分L3jと線分L3j+1とのなす角の変化量の最大値とを比較し、小さい方を第2の特徴量とし、大きい方を第3の特徴量とする。
The feature derivation step S112 derives, as features for each unit section, at least the maximum amount of change in the angle between adjacent line segments L1j and L1j+1 in the first section, the maximum amount of change in the angle between adjacent line segments L2j and L2j+1 in the second section, and the maximum amount of change in the angle between adjacent line segments L3j and L3j+1 in the third section.
Then, in the feature amount derivation step S112, the maximum amount of change in the angle between adjacent line segments L1j and L1j+1 in the first section is determined as the first feature amount. Also, in the feature amount derivation step S112, the maximum amount of change in the angle between adjacent line segments L2j and L2j+1 in the second section is compared with the maximum amount of change in the angle between adjacent line segments L3j and L3j+1 in the third section, and the smaller of these is determined as the second feature amount and the larger of these is determined as the third feature amount.

ここで、第2区間である単位区間Seにおける線分Lij(線分Pij)と線分Lij+1(線分Pij+1)とのなす角θijとしては、鋭角と鈍角とが考えられるが、本実施形態では、鋭角の角度を角θijとして採用する。図8では、角θi1~角θi4を図示している。角θijの変化量とは、単位区間Seの長さを6等分することで得られる長さLで角θijを割ることによって得られる。 Here, the angle θ ij between line segment Lij (line segment P i P ij ) and line segment Lij+1 (line segment P i P ij+1 ) in unit interval Sei , which is the second interval, can be an acute angle or an obtuse angle, but in this embodiment, an acute angle is used as the angle θ ij . Fig. 8 illustrates angles θ i1 to θ i4 . The change in angle θ ij is obtained by dividing angle θ ij by length Li , which is obtained by dividing the length of unit interval Sei into 6 equal parts.

また、第1区間における角度の変化量の最大値、第2区間における角度の変化量の最大値、及び、第3区間における角度の変化量の最大値の大小関係を、0,-1,1の何れかの値で表現したものを第4の特徴量とする。第1区間における角度の変化量の最大値の絶対値が小さく、第2区間及び第3区間における角度の変化量の最大値の絶対値が大きい場合、0を採用する。また、上述した0を採用する場合に該当しない場合のうち、角度の変化量の最大値が正である場合、-1を採用する。この場合の例としては、(1)第1区間~第3区間における角度の変化量の最大値が何れも正であり、且つ、第2区間、第1区間、及び、第3区間の順番で角度の変化量の最大値が小さくなる場合や、(2)第2区間及び第3区間の各々の角度の変化量の最大値が同程度であり、且つ、第1区間の角度の変化量の最大値が第2区間及び第3区間の各々の角度の変化量の最大値よりも大きい場合や、(3)第2区間の角度の変化量の最大値が第1区間及び第3区間の各々の角度の変化量の最大値よりも大きく、且つ、第1区間及び第3区間の各々の角度の変化量の最大値が同程度である場合など、が挙げられる。なお、角度の変化量の最大値同士を比較して、同程度と認定する範囲は、適宜定めることができる。また、角度の変化量の最大値同士を比較して、同程度であるか否かを判定する場合、比較する角度の変化量の最大値同士における大小関係は、問わない。また、上述した0を採用する場合に該当しない場合のうち、角度の変化量の最小値が負である場合、1を採用する。この場合の例としては、(4)第1区間~第3区間における角度の変化量の最小値が何れも負であり、且つ、第2区間、第1区間、及び、第3区間の順番で角度の変化量の最小値が小さくなる場合や、(5)第2区間及び第3区間の各々の角度の変化量の最小値が同程度であり、且つ、第1区間の角度の変化量の最小値が第2区間及び第3区間の各々の角度の変化量の最小値よりも小さい場合や、(6)第2区間の角度の変化量の最小値が第1区間及び第3区間の各々の角度の変化量の最小値よりも小さく、且つ、第1区間及び第3区間の各々の角度の変化量の最小値が同程度である場合など、が挙げられる。また、0を採用する場合、-1を採用する場合、及び、1を採用する場合の各々について、更なる判定基準を設けてもよい。 The fourth feature is the magnitude relationship between the maximum angle change amount in the first interval, the maximum angle change amount in the second interval, and the maximum angle change amount in the third interval, expressed as one of the values 0, -1, or 1. If the absolute value of the maximum angle change amount in the first interval is small and the absolute values of the maximum angle change amount in the second and third intervals are large, 0 is adopted. Furthermore, in cases other than those in which 0 is adopted as described above, if the maximum angle change amount is positive, -1 is adopted. Examples of this case include (1) the maximum values of the angle change in the first to third sections are all positive, and the maximum values of the angle change become smaller in the order of the second section, the first section, and the third section; (2) the maximum values of the angle change in the second section and the third section are similar, and the maximum value of the angle change in the first section is greater than the maximum value of the angle change in the second section and the third section; and (3) the maximum value of the angle change in the second section is greater than the maximum value of the angle change in the first section and the third section, and the maximum values of the angle change in the first section and the third section are similar. The range in which the maximum values of the angle change are compared and determined to be similar can be appropriately determined. In addition, when the maximum values of the angle change are compared to determine whether they are similar, the magnitude relationship between the maximum values of the angle change to be compared does not matter. In addition, in cases that do not fall under the above-mentioned case of adopting 0, if the minimum value of the angle change is negative, 1 is adopted. Examples of this case include (4) the minimum values of the angle change in the first to third sections are all negative, and the minimum values of the angle change decrease in the order of the second section, the first section, and the third section; (5) the minimum values of the angle change in the second and third sections are similar, and the minimum value of the angle change in the first section is smaller than the minimum value of the angle change in the second and third sections; and (6) the minimum value of the angle change in the second section is smaller than the minimum value of the angle change in the first and third sections, and the minimum value of the angle change in the first and third sections is similar. In addition, further criteria may be set for each of the cases of adopting 0, adopting -1, and adopting 1.

また、特徴量導出ステップS112は、第1区間における角度(D1)を第5の特徴量とし、第2区間における角度と第3区間における角度のうち、小さい方(Ds)及び大きい方(Db)の各々を第6の特徴量及び第7の特徴量とする。 In addition, the feature derivation step S112 sets the angle in the first section (D1) as the fifth feature, and sets the smaller (Ds) and larger (Db) of the angles in the second section and the third section as the sixth and seventh features, respectively.

また、Dsに対するD1の差分を第8の特徴量とし、Dbに対するD1の差分を第9の特徴量とする。 The difference between Ds and D1 is the eighth feature, and the difference between Db and D1 is the ninth feature.

また、DbとDsとの差の絶対値を第10の特徴量とする。 The absolute value of the difference between Db and Ds is the tenth feature.

また、第2区間における角度の和と、第3区間における角度の和との和を第11の特徴量とする。 The sum of the angles in the second section and the sum of the angles in the third section is the eleventh feature.

また、第1区間における角度の和と、第2区間における角度の和と、第3区間における角度の和との和を第12の特徴量とする。 The sum of the angles in the first section, the second section, and the third section is defined as the twelfth feature.

また、第1区間における角度の最大値、第2区間における角度の最大値、及び、第3区間における角度の最大値の大小関係を、0,-1,1の何れかの値で表現したものを第13の特徴量とする。第1区間における角度の最大値の絶対値が小さく、第2区間及び第3区間における角度の最大値の絶対値が大きい場合、0を採用する。また、上述した0を採用する場合に該当しない場合のうち、角度の最大値が正である場合、-1を採用する。この場合の例としては、第1区間~第3区間における角度の最大値が何れも正であり、且つ、第2区間、第1区間、及び、第3区間の順番で角度の最大値が小さくなる場合が挙げられる。また、上述した0を採用する場合に該当しない場合のうち、角度の最小値が負である場合、1を採用する。この場合の例としては、第1区間~第3区間における角度の最小値が何れも負であり、且つ、第2区間、第1区間、及び、第3区間の順番で角度の最小値が小さくなる場合が挙げられる。なお、第4の特徴量の場合と同様に、0を採用する場合、-1を採用する場合、及び、1を採用する場合の各々について、更なる判定基準を設けてもよい。 The thirteenth feature is a value that expresses the magnitude relationship between the maximum angle in the first section, the maximum angle in the second section, and the maximum angle in the third section, using any one of the values 0, -1, and 1. If the absolute value of the maximum angle in the first section is small and the absolute values of the maximum angle in the second and third sections are large, 0 is adopted. If the maximum angle is positive in cases that do not fall under the above-mentioned cases of adopting 0, -1 is adopted. An example of this case is when the maximum angle values in the first to third sections are all positive, and the maximum angle values decrease in the order of the second section, the first section, and the third section. If the minimum angle value is negative in cases that do not fall under the above-mentioned cases of adopting 0, 1 is adopted. An example of this case is when the minimum angle values in the first to third sections are all negative, and the minimum angle values decrease in the order of the second section, the first section, and the third section. As with the fourth feature, further criteria may be set for each of the cases where 0 is adopted, -1 is adopted, and 1 is adopted.

また、第1区間における長さL(以下において、長さL1と称する)を第14の特徴量とする。 Moreover, the length L i in the first section (hereinafter, referred to as length L1) is defined as a fourteenth feature amount.

また、第2区間における長さL(以下において、長さL2と称する)と第3区間における長さL(以下において、長さL3と称する)とを比較し、小さい方(Ls)及び大きい方(Lb)の各々を第15の特徴量及び第16の特徴量とする。 In addition, the length Li in the second section (hereinafter referred to as length L2) is compared with the length Li in the third section (hereinafter referred to as length L3), and the smaller one (Ls) and the larger one (Lb) are defined as the 15th feature and the 16th feature, respectively.

また、L1に対するLsの比率(ln(Ls/L1))を第17の特徴量とする。 The ratio of Ls to L1 (ln(Ls/L1)) is the 17th feature.

また、L1に対するLbの比率(ln(Lb/L1))を第18の特徴量とする。 The ratio of Lb to L1 (ln(Lb/L1)) is the 18th feature.

また、Lsに対するLbの比率(ln(Lb/Ls))を第19の特徴量とする。 The ratio of Lb to Ls (ln(Lb/Ls)) is the 19th feature.

また、L1、L2、及びL3の大小関係を、0,-1,1の何れかの値で表現したものを第20の特徴量とする。L1が小さく、L2及びL3が大きい場合、及び、L1が大きく、L2及びL3が小さい場合、0を採用する。また、L2、L1、及びL3の順番で単調に小さくなっていく場合、-1を採用する。また、L2、L1、及びL3の順番で単調に大きくなっていく場合、1を採用する。なお、0を採用する場合、-1を採用する場合、及び、1を採用する場合の各々について、更なる判定基準を設けてもよい。 The 20th feature is the magnitude relationship between L1, L2, and L3 expressed as one of the values 0, -1, and 1. If L1 is small and L2 and L3 are large, or if L1 is large and L2 and L3 are small, 0 is adopted. If L2, L1, and L3 monotonically decrease in this order, -1 is adopted. If L2, L1, and L3 monotonically increase in this order, 1 is adopted. Note that further criteria may be set for each of the cases of adopting 0, -1, and 1.

以上のように、本実施形態では、特徴量導出ステップS112は、20個の特徴量を導出する。ただし、特徴量導出ステップS112が導出する特徴量は、上記の20個に限定されるわけではない。上述した特徴量の一部を省略することもできるし、上述した特徴量に対して別の特徴量を追加することもできる。特徴量導出ステップS112が導出する特徴量は、部品の形状や生じ得る歪みの対応などに応じて適宜定めることができる。 As described above, in this embodiment, the feature derivation step S112 derives 20 feature values. However, the feature values derived by the feature derivation step S112 are not limited to the above 20. Some of the above feature values may be omitted, or other feature values may be added to the above feature values. The feature values derived by the feature derivation step S112 may be determined appropriately depending on the shape of the part, the response to possible distortion, etc.

(推定ステップ)
推定ステップS12は、プロセッサ12が、学習済モデルLMを用いて、サーフェスモデルSMに含まれる線(本実施形態では断面プロファイル)に含まれ得る歪み領域であって、錯視に起因して視覚的に歪んで見える歪み領域の有無を推定するステップである。推定ステップS12において、プロセッサ12は、前処理ステップS11において導出された特徴量を表すデータをメモリ11から読み出し、読み出した特徴量を表すデータを学習済モデルLMに入力する。そして、学習済モデルLMから出力された推定結果、すなわち、各単位区間について前記歪み領域を含んでいるか否かの推定結果を表すデータをストレージ13に書き込む。推定結果を表すデータの態様は適宜定めることができるが、本実施形態では、単位区間に歪み領域が含まれている場合に「1」とし、単位区間に歪み領域が含まれていない場合に「0」とする。
(Estimation step)
In the estimation step S12, the processor 12 uses the learned model LM to estimate the presence or absence of a distorted area that may be included in a line (in this embodiment, a cross-sectional profile) included in the surface model SM and that appears visually distorted due to an optical illusion. In the estimation step S12, the processor 12 reads data representing the feature amount derived in the preprocessing step S11 from the memory 11, and inputs the data representing the read feature amount to the learned model LM. Then, the processor 12 writes the estimation result output from the learned model LM, that is, data representing the estimation result of whether or not each unit section includes the distorted area, to the storage 13. The form of the data representing the estimation result can be appropriately determined, but in this embodiment, if the unit section includes a distorted area, it is set to "1", and if the unit section does not include a distorted area, it is set to "0".

実際の推定ステップS12では、断面Cxy,Cyz,Czxの全ての断面プロファイルにおいて、各単位区間Se(iは2以上N-1以下の整数)を第1区間とする場合について20個の特徴量を入力として、各単位区間について前記歪み領域を含んでいるか否かの推定結果を出力する。 In the actual estimation step S12, for all cross-sectional profiles of cross sections C xy , C yz , and C zx , 20 feature amounts are input for each unit section Sei (i is an integer between 2 and N-1) as the first section, and an estimation result as to whether or not each unit section includes the distortion region is output.

なお、歪み領域推定方法M1は、推定ステップS12にて推定した推定結果を表すデータ出力する出力ステップを更に含んでいてもよい。この出力ステップにおいて、プロセッサ12は、推定結果を表すデータをストレージ13から読み出し、読み出した推定結果を表すデータを3次元CAD2に提供するように構成されていてもよい。これにより、3次元CAD2は、サーフェスモデルSMの各断面プロファイルを構成する各単位区間に含まれている歪み領域を、他の領域とは差別化することができる。また、この出力ステップにおいて、プロセッサ12は、ストレージ13から読み出した推定結果をディスプレイに出力することによって、ユーザに提示するように構成されていてもよい。これにより、ユーザは、サーフェスモデルSMの各断面プロファイルを構成する各単位区間に歪み領域が含まれているか否かを知ることができる。 The distortion region estimation method M1 may further include an output step of outputting data representing the estimation result estimated in the estimation step S12. In this output step, the processor 12 may be configured to read data representing the estimation result from the storage 13 and provide the read data representing the estimation result to the three-dimensional CAD 2. This allows the three-dimensional CAD 2 to differentiate the distortion region included in each unit section constituting each cross-sectional profile of the surface model SM from other regions. Also, in this output step, the processor 12 may be configured to present the estimation result read from the storage 13 to the user by outputting it to a display. This allows the user to know whether or not a distortion region is included in each unit section constituting each cross-sectional profile of the surface model SM.

<機械学習装置及び機械学習方法>
機械学習装置3の構成について、図1及び図9を参照して説明する。図1の下段は、機械学習装置3の構成を示すブロック図である。図9は、機械学習装置3が実行する機械学習方法M3の流れを示すフローチャートである。
<Machine learning device and machine learning method>
The configuration of the machine learning device 3 will be described with reference to Fig. 1 and Fig. 9. The lower part of Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of the machine learning device 3. Fig. 9 is a flowchart showing the flow of a machine learning method M3 executed by the machine learning device 3.

機械学習装置3は、学習済モデルLMを構築するための機械学習方法M3を実行する装置である。機械学習装置3は、図5に示すように、ストレージ31と、プロセッサ32と、メモリ33と、を備えている。ストレージ31、プロセッサ32、及びメモリ33は、不図示のバスを介して互いに接続されている。このバスには、更に、不図示の入出力インタフェース及び不図示の通信インタフェースが接続されていてもよい。この入出力インタフェースは、例えば、外部装置(例えば、センサ及びキーボード)から機械学習装置3に教師データを入力するために利用される。また、この通信インタフェースは、例えば、外部装置(例えば、前述した歪み領域推定装置1)に学習済モデルLMを提供するために利用される。 The machine learning device 3 is a device that executes a machine learning method M3 for constructing a trained model LM. As shown in FIG. 5, the machine learning device 3 includes a storage 31, a processor 32, and a memory 33. The storage 31, the processor 32, and the memory 33 are connected to each other via a bus (not shown). This bus may further be connected to an input/output interface (not shown) and a communication interface (not shown). This input/output interface is used, for example, to input training data from an external device (e.g., a sensor and a keyboard) to the machine learning device 3. In addition, this communication interface is used, for example, to provide the trained model LM to an external device (e.g., the above-mentioned distortion area estimation device 1).

ストレージ31は、学習用データセットDSを格納するための構成である。学習用データセットDSは、サーフェスモデルSMの各断面プロファイルを構成する各単位区間における複数の特徴量を表すデータに対して、その単位区間について歪み領域を含んでいるか否かの推定結果を表すラベルを付した教師データの集合である。 The storage 31 is configured to store the learning dataset DS. The learning dataset DS is a collection of training data in which data representing multiple feature amounts in each unit section constituting each cross-sectional profile of the surface model SM is labeled with an estimation result indicating whether or not the unit section contains a distortion area.

ここで、複数の特徴量を表すデータに対して推定結果を表すラベルを付すとは、複数の特徴量を表すデータと推定結果とを任意の方法で関連付けることを指す。複数の特徴量を表すデータと推定結果とを関連付ける方法としては、例えば、複数の特徴量を表すデータと推定結果とを1対1で対応付けるテーブルを作成する方法や、推定結果に対応するディレクトリに複数の特徴量を表すデータを格納する方法などが挙げられる。なお、ストレージ31としては、例えば、フラッシュメモリ、HDD、SSD、又は、これらの組み合わせ等を用いることができる。 Here, attaching a label representing an estimation result to data representing multiple feature quantities refers to associating the data representing multiple feature quantities with the estimation result in an arbitrary manner. Examples of methods for associating the data representing multiple feature quantities with the estimation result include a method of creating a table that associates the data representing multiple feature quantities with the estimation result on a one-to-one basis, and a method of storing the data representing multiple feature quantities in a directory corresponding to the estimation result. Note that, for example, a flash memory, HDD, SSD, or a combination of these can be used as the storage 31.

図9に示すように、機械学習方法M3は、前処理ステップS31と、構築ステップS32と、を含んでいる。
前処理ステップS31は、図2に示す前処理ステップS11と同様ステップである。すなわち、前処理ステップS31は、プロセッサ32が、学習済モデルLMに入力するサーフェスモデルSMの断面プロファイルの各単位区間における複数の特徴量を導出するステップである。前処理ステップS31は、プロセッサ32が、各単位区間における複数の特徴量を表すデータの集合を学習用データセットDSとする。
As shown in FIG. 9, the machine learning method M3 includes a preprocessing step S31 and a construction step S32.
The pre-processing step S31 is the same as the pre-processing step S11 shown in Fig. 2. That is, the pre-processing step S31 is a step in which the processor 32 derives a plurality of feature amounts in each unit section of the cross-sectional profile of the surface model SM to be input to the learned model LM. In the pre-processing step S31, the processor 32 sets a set of data representing a plurality of feature amounts in each unit section as a learning dataset DS.

各学習用データセットDSには、各単位区間における複数の特徴量を表すデータが含まれている。各学習用データセットDSに含まれる各単位区間における複数の特徴量を表すデータは、学習済モデルLMに入力する各単位区間における複数の特徴量を表すデータと同様、サーフェスモデルの断面プロファイルにおいて設定された複数の単位区間の各々について導出された複数の特徴量を表すデータである。 Each learning dataset DS contains data representing multiple feature quantities in each unit interval. The data representing multiple feature quantities in each unit interval contained in each learning dataset DS is data representing multiple feature quantities derived for each of the multiple unit intervals set in the cross-sectional profile of the surface model, similar to the data representing multiple feature quantities in each unit interval input to the trained model LM.

前処理ステップS31においては、更に、各単位区間について導出された複数の特徴量に対して上述する推定結果を表すラベルを付す。 In the pre-processing step S31, a label representing the estimation result described above is further attached to the multiple feature amounts derived for each unit interval.

構築ステップS32において、プロセッサ32は、ストレージ31に格納された学習用データセットDSをメモリ33上に展開し、この学習用データセットDSを用いた教師あり機械学習によって、学習済モデルLMを構築する構築処理を実行するための構成である。学習済モデルLMは、上述したとおり、サーフェスモデルの断面プロファイルにおいて設定された複数の単位区間の各々について導出された複数の特徴量を入力とし、断面プロファイルの各単位区間について歪み領域を含んでいるか否かの推定結果を出力とするアルゴリズムである。プロセッサ32としては、例えば、CPU、GPU、マイクロプロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ、マイクロコントローラ、TPU等のASIC、又は、これらの組み合わせ等を用いることができる。プロセッサ32は、本願発明の一態様における制御部として機能し、「演算装置」と呼ばれることもある。
メモリ33は、プロセッサ32が構築処理を実行することにより得られた学習済モデルLMを記憶するための構成である。メモリ33としては、例えば、半導体RAMを用いることができる。メモリ33に記憶された学習済モデルLMは、上述したストレージ31に格納(不揮発保存)されてもよい。
In the construction step S32, the processor 32 is configured to execute a construction process in which the learning data set DS stored in the storage 31 is expanded on the memory 33, and a learned model LM is constructed by supervised machine learning using the learning data set DS. As described above, the learned model LM is an algorithm that inputs a plurality of feature quantities derived for each of a plurality of unit sections set in the cross-sectional profile of the surface model, and outputs an estimation result of whether or not each unit section of the cross-sectional profile contains a distortion region. As the processor 32, for example, a CPU, a GPU, a microprocessor, a digital signal processor, a microcontroller, an ASIC such as a TPU, or a combination thereof can be used. The processor 32 functions as a control unit in one aspect of the present invention, and is sometimes called a "calculation device".
The memory 33 is configured to store the trained model LM obtained by executing the construction process by the processor 32. For example, a semiconductor RAM can be used as the memory 33. The trained model LM stored in the memory 33 may be stored (non-volatilely stored) in the storage 31 described above.

なお、ここでは、学習済モデルLMを構築する構築処理を含む機械学習方法M3を単一のコンピュータに設けられた単一のプロセッサ32が実行する構成について説明したが、これに限定されない。すなわち、この機械学習方法M3を単一のコンピュータに設けられた、或いは、複数のコンピュータに分散して設けられた複数のプロセッサが共同して実行する構成を採用することも可能である。 Note that, although the configuration has been described here in which the machine learning method M3, including the construction process for constructing the trained model LM, is executed by a single processor 32 provided in a single computer, the present invention is not limited to this. In other words, it is also possible to adopt a configuration in which the machine learning method M3 is executed jointly by multiple processors provided in a single computer or distributed across multiple computers.

また、ここでは、学習用データセットDSを単一のコンピュータに設けられた単一のストレージ31に格納する構成について説明したが、これに限定されない。すなわち、学習用データセットDSを、単一のコンピュータに設けられた、或いは、複数のコンピュータに分散して設けられた複数のストレージに分散して格納する構成を採用することも可能である。また、学習用データセットDSは、プロセッサ32及びメモリ33と共にコンピュータに内蔵されたストレージ31に格納されている必要はなく、そのコンピュータとネットワークを介して通信可能に構成されたクラウドサーバに格納されていてもよい。 Although the configuration in which the learning dataset DS is stored in a single storage 31 provided in a single computer has been described here, the present invention is not limited to this. In other words, it is also possible to adopt a configuration in which the learning dataset DS is stored in a single computer or in multiple storages distributed across multiple computers. Furthermore, the learning dataset DS does not need to be stored in the storage 31 built into the computer together with the processor 32 and memory 33, but may be stored in a cloud server configured to be able to communicate with the computer via a network.

また、ここでは、学習済モデルLMを単一のコンピュータに設けられた単一のメモリ33に記憶させる構成について説明したが、これに限定されない。すなわち、学習済モデルLMを単一のコンピュータに設けられた、或いは、複数のコンピュータに分散して設けられた複数のメモリに分散して記憶させる構成を採用することも可能である。 In addition, although a configuration in which the trained model LM is stored in a single memory 33 provided in a single computer has been described here, this is not limiting. In other words, it is also possible to adopt a configuration in which the trained model LM is stored in a single computer or in multiple memories provided in a distributed manner across multiple computers.

なお、プロセッサ32に機械学習方法M3を実行させるためのプログラムは、例えば、コンピュータ読み取り可能な一時的でない有形の記録媒体に記録されている。プロセッサ32は、このプログラムに含まれる命令を実行することによって、判定方法S1を実行する。この記録媒体は、ストレージ31であってもよいし、メモリ33であってもよいし、その他の記録媒体であってもよい。例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブル論理回路が、その他の記録媒体として利用可能である。 The program for causing the processor 32 to execute the machine learning method M3 is recorded, for example, on a computer-readable, non-transitory, tangible recording medium. The processor 32 executes the determination method S1 by executing instructions contained in this program. This recording medium may be the storage 31, the memory 33, or another recording medium. For example, a tape, a disk, a card, a semiconductor memory, or a programmable logic circuit may be used as the other recording medium.

機械学習装置3によれば、上述した歪み領域推定装置1が利用する学習済モデルLMを構築することができる。しかも、機械学習に用いる教師用データは、サーフェスモデルSMの各断面プロファイルを構成する各単位区間における複数の特徴量を表すデータに対して、その単位区間について歪み領域を含んでいるか否かの推定結果を表すラベルを付したものである。サーフェスモデルSMに歪み領域が含まれているか否かの判断は、従来、ディスプレイ上にサーフェスモデルSMを表示させたうえで、作業員がサーフェスモデルSMを目視により確認することによって行っていたものである。したがって、教師データの作成に際し、作業員が容易に歪み領域の有無の判定を行うことができる。或いは、既に蓄積されている目視確認の結果を、教師用データとして利用することができる。したがって、機械学習装置3によれば、精度の高い教師用データを容易に作成することができる。機械学習装置3を用いて実施される機械学習方法M3、及び、コンピュータを機械学習装置3として動作させるプログラムについても、同様のことが言える。 According to the machine learning device 3, it is possible to construct a learned model LM used by the above-mentioned distortion region estimation device 1. Moreover, the teacher data used for machine learning is data representing a plurality of feature amounts in each unit section constituting each cross-sectional profile of the surface model SM, to which a label indicating an estimation result of whether or not the unit section contains a distortion region has been attached. Conventionally, the determination of whether or not the surface model SM contains a distortion region has been performed by an operator visually checking the surface model SM after displaying the surface model SM on a display. Therefore, when creating teacher data, an operator can easily determine whether or not a distortion region exists. Alternatively, the results of visual confirmation that have already been accumulated can be used as teacher data. Therefore, according to the machine learning device 3, it is possible to easily create highly accurate teacher data. The same can be said about the machine learning method M3 implemented using the machine learning device 3 and the program that operates a computer as the machine learning device 3.

なお、本実施形態においては、学習済モデルLMを構築する機械学習方法M3と学習済モデルLMを用いて歪み領域の有無を推定する推定方法とを、2つの装置においてそれぞれ実行する態様について説明したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、学習済モデルLMを構築する機械学習方法M3と、学習済モデルLMを用いて歪み領域の有無を推定する推定方法とを、1つの装置において実行する態様も本発明の範疇に含まれる。 In this embodiment, the machine learning method M3 for constructing the learned model LM and the estimation method for estimating the presence or absence of a distorted area using the learned model LM are described as being executed in two devices, respectively, but the present invention is not limited to this. In other words, the scope of the present invention also includes an embodiment in which the machine learning method M3 for constructing the learned model LM and the estimation method for estimating the presence or absence of a distorted area using the learned model LM are executed in one device.

〔推定ステップの変形例〕
図2に示す歪み領域推定方法M1の推定ステップS12は、プロセッサ12が、学習済モデルLMを用いて、サーフェスモデルSMに含まれる線(本実施形態では断面プロファイル)に含まれ得る歪み領域であって、錯視に起因して視覚的に歪んで見える歪み領域の有無を推定するように構成されていた。
[Modification of the Estimation Step]
The estimation step S12 of the distortion area estimation method M1 shown in FIG. 2 is configured such that the processor 12 uses the learned model LM to estimate the presence or absence of a distortion area that may be included in a line (in this embodiment, a cross-sectional profile) included in the surface model SM and that appears visually distorted due to an optical illusion.

ただし、推定ステップS12の変形例は、学習済モデルLMを用いずに、サーフェスモデルSMに含まれ得る歪み領域を推定するように構成されていてもよい。この場合、プロセッサ12は、前処理ステップS11により導出された複数の特徴量(本実施形態では、20個の特徴量)に対して主成分分析(PCA)を実施し、2次元の特徴量(以下においてPCA特徴量と称する)に変換する。 However, a modified example of the estimation step S12 may be configured to estimate a distortion area that may be included in the surface model SM without using the learned model LM. In this case, the processor 12 performs a principal component analysis (PCA) on the multiple features (in this embodiment, 20 features) derived in the preprocessing step S11, and converts them into two-dimensional features (hereinafter referred to as PCA features).

図10の上段は、PCA特徴量を2次元平面上にプロットした散布図である。図10の下段は、図10の上段の一部を拡大した散布図である。 The top part of Fig. 10 is a scatter plot in which the PCA features are plotted on a two-dimensional plane. The bottom part of Fig. 10 is a scatter plot that is an enlarged version of a portion of the top part of Fig. 10.

推定ステップS12の変形例においては、PCA特徴量がプロットされる2次元平面上において、サーフェスモデルSMの断面プロファイルの各単位区間について歪み領域を含んでいるとプロセッサ12が推定する領域R(図10の下段参照)をあらかじめ定めておく。推定ステップS12の変形例は、歪み領域を含む単位区間の特徴量をPCA特徴量に変換した場合に、2次元平面上の特定の領域に集まりやすいという傾向を利用している。このように、PCA特徴量を用いて推定ステップS12を構成することにより、学習済モデルLMを用いずに、サーフェスモデルSMに含まれ得る歪み領域を推定することができる。 In a modified example of estimation step S12, a region R (see the lower part of Figure 10) that the processor 12 estimates to contain a distortion region for each unit section of the cross-sectional profile of the surface model SM on the two-dimensional plane on which the PCA features are plotted is predefined. The modified example of estimation step S12 utilizes the tendency that when features of unit sections containing distortion regions are converted into PCA features, they tend to gather in specific regions on the two-dimensional plane. In this way, by configuring estimation step S12 using PCA features, it is possible to estimate distortion regions that may be included in the surface model SM without using the learned model LM.

なお、本変形例では、前処理ステップS11において導出した複数の特徴量に対してPCAを実施している。ただし、本変形例において用いる複数の特徴量は、適宜変更することができる。また、歪み領域を含む単位区間の特徴量を規定する領域Rも、適宜変更することができる。 In this modified example, PCA is performed on the multiple feature quantities derived in the preprocessing step S11. However, the multiple feature quantities used in this modified example can be changed as appropriate. In addition, the region R that defines the feature quantities of the unit section including the distortion region can also be changed as appropriate.

図1に示す歪み領域推定システムSに含まれる機械学習装置3と歪み領域推定装置1とを用いて、サーフェスモデルSMの断面プロファイルに含まれ得る歪み領域の推定を行った。本実施例では、学習済モデルLMのアルゴリズムとして、ベイジアンガウス混合モデル(BayesianGaussianMixture)、サポートベクターマシン(SupportVectorMachine)、及び、勾配ブースティング(LightGBM)を用いた。以下では、ベイジアンガウス混合モデル、サポートベクターマシン、及び、勾配ブースティングの各々を、第1実施例、第2実施例、及び第3実施例と称する。 The machine learning device 3 and the distortion area estimation device 1 included in the distortion area estimation system S shown in FIG. 1 were used to estimate distortion areas that may be included in the cross-sectional profile of the surface model SM. In this embodiment, the Bayesian Gaussian Mixture model, the Support Vector Machine, and the Gradient Boosting (LightGBM) were used as algorithms for the trained model LM. Hereinafter, the Bayesian Gaussian Mixture model, the Support Vector Machine, and the Gradient Boosting will be referred to as the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment, respectively.

第1実施例~第3実施例では、学習フェーズ、試用フェーズ(検証フェーズ)、及び実用フェーズ(推定フェーズ)の各フェーズにおいて同じデータセットを用いた。これらのデータセットは、13部品のサーフェスモデルSMの複数の断面プロファイルから得られた12214件の単位区間に対応する。本実施例では、第1実施例~第3実施例の各々において、12214件の単位区間のうち、7816件(全体の64%)を学習フェーズに用い、1955件(全体の16%)を試用フェーズに用い、2443件(全体の20%)を実用フェーズに用いた。なお、学習フェーズには機械学習装置3を用い、機械学習装置3が機械学習方法M3を実行することにより得られた学習済モデルLMを歪み領域推定装置1に提供した。試用フェーズ及び実用フェーズは、歪み領域推定装置1を用いた。 In the first to third examples, the same data set was used in each of the learning phase, trial phase (verification phase), and practical phase (estimation phase). These data sets correspond to 12,214 unit sections obtained from multiple cross-sectional profiles of the surface models SM of 13 parts. In this example, of the 12,214 unit sections, in each of the first to third examples, 7,816 (64% of the total) were used in the learning phase, 1,955 (16% of the total) were used in the trial phase, and 2,443 (20% of the total) were used in the practical phase. Note that the machine learning device 3 was used in the learning phase, and the learned model LM obtained by the machine learning device 3 executing the machine learning method M3 was provided to the distortion region estimation device 1. The distortion region estimation device 1 was used in the trial phase and practical phase.

学習済モデルLMを用いた推定ステップS12では、上述したように、各単位区間に対応する20個の特徴量を入力とし、その単位区間に歪み領域が含まれているか否かの推定結果を出力とした。出力である推定結果は、単位区間に歪み領域が含まれている場合に「1」とし、単位区間に歪み領域が含まれていない場合に「0」とした。 In the estimation step S12 using the trained model LM, as described above, 20 feature quantities corresponding to each unit interval were input, and the estimation result of whether or not the unit interval contained a distorted area was output. The output estimation result was set to "1" if the unit interval contained a distorted area, and "0" if the unit interval did not contain a distorted area.

また、学習済モデルLMを用いた推定結果の評価は、以下の3通りとした。
・正解:作業者が歪みと判断した箇所を、学習済モデルLMも歪みと推定した。
・未検出:作業者が歪みと判断した箇所を、学習済モデルLMは歪みと推定しなかった。
・過検出:作業者が歪みと判断しなかった箇所を、学習済モデルLMは歪みと推定した。
In addition, the estimation results using the learned model LM were evaluated in the following three ways.
Correct answer: The area that the operator judged to be distorted was also estimated to be distorted by the trained model LM.
- Undetected: The learned model LM did not estimate an area that the operator judged to be distorted as distorted.
Overdetection: The trained model LM estimated that a part was distorted in a way that the operator did not determine.

正解は、その割合(正解率)が高いほど高評価となる。未検出は、その割合(未検出率)が低いほど高評価となる。過検出は、その割合(過検出率)が0%にならないことを良しとする。 The higher the percentage of correct answers (correct answer rate), the higher the evaluation will be. The lower the percentage of undetected answers (undetected rate), the higher the evaluation will be. It is considered acceptable for the percentage of overdetected answers (overdetected rate) to not reach 0%.

なお、部品における歪み領域の有無の判断は、作業者が見ても迷う場合があるし、作業者の熟練度にも依存する。したがって、過検出率が極短に低い場合は、歪みといえるかもしれない疑わしい場合を見過ごしていると考えられるので、学習済モデルLMとしては好ましくない。 However, even an operator may have difficulty determining whether or not there is a distorted area in a part, and the determination also depends on the operator's level of skill. Therefore, if the overdetection rate is extremely low, it is likely that suspicious cases that may be considered to be distortion are overlooked, and this is not desirable as a trained model LM.

第1実施例であるベイジアンガウス混合モデルを採用した学習済モデルLMは、実用フェーズの2443件において、正解が32件、未検出が11件、過検出が161件であった。第2実施例であるサポートベクターマシンを採用した学習済モデルLMは、正解が34件、未検出が9件、過検出が10件であった。第3実施例である勾配ブースティングを採用した学習済モデルLMは、正解が38件、未検出が5件、過検出が98件であった。 The trained model LM using the Bayesian Gaussian mixture model, the first embodiment, had 32 correct answers, 11 undetected cases, and 161 overdetected cases out of 2,443 cases in the practical phase. The trained model LM using the support vector machine, the second embodiment, had 34 correct answers, 9 undetected cases, and 10 overdetected cases. The trained model LM using gradient boosting, the third embodiment, had 38 correct answers, 5 undetected cases, and 98 overdetected cases.

第1実施例は、未検出及び過検出が一番多かった。また、正解が0件の部品が存在した。また、過検出と推定された単位区間についても作業員が確認したところ、歪みのようには見えない箇所が多く存在していた。 The first example had the most non-detections and overdetections. There were also parts with zero correct answers. Furthermore, when workers checked the unit sections that were estimated to be overdetected, they found that there were many areas that did not appear to be distorted.

第2実施例は、正解及び未検出の件数は悪くないが、過検出が少なかった。そのため、作業員によっては見逃される可能性がある歪みのように見える箇所を抽出できない可能性が高い。 In the second example, the number of correct answers and undetected cases was not bad, but there were few overdetections. Therefore, there is a high possibility that it will not be possible to extract areas that appear to be distorted and may be overlooked by some workers.

第3実施例は、未検出の件数が少なく、且つ、過検出の件数が第1実施例と第2実施例との中間くらいで適切と感じられた。過検出と推定された単位区間についても作業員が確認したところ、見ようによっては歪みのように見える単位区間を抽出していた。 The third example had a low number of undetected cases, and the number of overdetected cases was somewhere between those of the first and second examples, which seemed appropriate. When the workers checked the unit sections that were estimated to be overdetected, they found that they had extracted unit sections that could be seen as distorted depending on how they looked at them.

以上の結果から、歪み領域推定システムSにおいて用いる学習済モデルLMのアルゴリズムとしては、勾配ブースティングが好ましいことが分かった。 From the above results, it was found that gradient boosting is a preferable algorithm for the learned model LM used in the distortion region estimation system S.

〔まとめ〕
本発明の第1の態様に係る歪み領域推定装置は、3次元のサーフェスモデルに含まれ得る歪み領域であって、錯視に起因して視覚的に歪んで見える歪み領域を推定する推定ステップを実行する制御部を備えている。
〔summary〕
A distortion area estimation device according to a first aspect of the present invention includes a control unit that executes an estimation step of estimating a distortion area that may be included in a three-dimensional surface model and that appears visually distorted due to an optical illusion.

上記の構成によれば、3次元のサーフェスモデルにおいて生じ得る歪みであって、錯視に起因する視覚的な歪みを検出することができる。 The above configuration makes it possible to detect visual distortions that may occur in a three-dimensional surface model and are caused by optical illusions.

また、本発明の第2の態様に係る歪み領域推定装置においては、上述した第1の態様に係る歪み領域推定装置の構成に加えて、前記制御部は、前記推定ステップの前に前処理ステップを更に実行し、前記推定ステップは、教師あり学習により構築された学習済モデルを用いて、前記サーフェスモデルに含まれる線に含まれ得る歪み領域であって、錯視に起因して視覚的に歪んで見える歪み領域を推定し、前記前処理ステップは、前記サーフェスモデルに含まれる前記線において複数の単位区間を設定し、各単位区間の形状の特徴を示す特徴量を導出する特徴量導出ステップを含み、前記学習済モデルの入力は、各単位区間について導出された前記特徴量であり、前記学習済モデルの出力は、各単位区間について前記歪み領域を含んでいるか否かの推定結果である、構成が採用されている。 In addition to the configuration of the distortion area estimation device according to the second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the distortion area estimation device according to the first aspect described above, the control unit further executes a preprocessing step before the estimation step, and the estimation step uses a trained model constructed by supervised learning to estimate a distortion area that may be included in a line included in the surface model and that appears visually distorted due to an optical illusion, the preprocessing step includes a feature derivation step of setting a plurality of unit intervals in the line included in the surface model and deriving a feature that indicates a feature of the shape of each unit interval, the input of the trained model is the feature derived for each unit interval, and the output of the trained model is an estimation result of whether or not each unit interval includes the distortion area.

上記の構成によれば、各単位区間について導出された特徴量を入力された学習済モデルが各単位区間について前記歪み領域を含んでいるか否かの推定結果を出力することができる。したがって、本歪み領域推定装置を用いることにより、3次元のサーフェスモデルにおいて生じ得る歪みであって、錯視に起因する視覚的な歪みを検出することができる。 According to the above configuration, it is possible to output an estimation result of whether or not the trained model to which the feature quantities derived for each unit section are input includes the distorted region for each unit section. Therefore, by using this distorted region estimation device, it is possible to detect visual distortions that may occur in a three-dimensional surface model and are caused by optical illusions.

また、本発明の第3の態様に係る歪み領域推定装置においては、上述した第2の態様に係る歪み領域推定装置の構成に加えて、前記サーフェスモデルに含まれる前記線は、前記サーフェスモデルの断面プロファイルであり、前記前処理ステップは、前記断面プロファイルにおいて前記複数の単位区間を設定し、各単位区間の前記特徴量を導出する、構成が採用されている。 In addition, in the distortion region estimation device according to the third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the distortion region estimation device according to the second aspect described above, the lines included in the surface model are a cross-sectional profile of the surface model, and the pre-processing step sets the multiple unit sections in the cross-sectional profile and derives the feature amount of each unit section.

特徴量を導出するために用いる線としては、サーフェスモデルの断面プロファイルが好適である。 The cross-sectional profile of the surface model is suitable as the line to use to derive the features.

また、本発明の第4の態様に係る歪み領域推定装置においては、上述した第3の態様に係る歪み領域推定装置の構成に加えて、前記前処理ステップは、前記サーフェスモデルの表面プロファイルから複数の前記断面プロファイルを生成する断面プロファイル生成ステップを更に含む、構成が採用されている。 In addition, in the distortion region estimation device according to the fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the distortion region estimation device according to the third aspect described above, the pre-processing step further includes a cross-sectional profile generation step of generating a plurality of the cross-sectional profiles from the surface profile of the surface model.

上記の構成によれば、複数の断面プロファイルを用いて、サーフェスモデルにおいて生じ得る歪み領域を検出することができる。そのため、ユーザは、サーフェスモデルにおいて歪みが生じている領域を2次元的に把握することができる。 According to the above configuration, it is possible to detect areas of distortion that may occur in a surface model using multiple cross-sectional profiles. This allows the user to grasp in two dimensions the areas in the surface model where distortion occurs.

また、本発明の第5の態様に係る歪み領域推定装置においては、上述した第4の態様に係る歪み領域推定装置の構成に加えて、前記断面プロファイル生成ステップが生成する前記複数の前記断面プロファイルは、互いに交わる3軸により構成される斜交座標系で表される複数の断面であって、前記3軸のうち2軸により規定される平面と平行な複数の断面における断面プロファイルである、構成が採用されている。 In addition, in the distortion region estimation device according to the fifth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the distortion region estimation device according to the fourth aspect described above, a configuration is adopted in which the multiple cross-sectional profiles generated in the cross-sectional profile generation step are multiple cross sections represented in an oblique coordinate system formed by three mutually intersecting axes, and are cross-sectional profiles in multiple cross sections parallel to a plane defined by two of the three axes.

複数の断面プロファイルは、隣接する断面プロファイル同士が平行であることが好ましい。なお、隣接する断面プロファイル同士が平行であり、且つ、等間隔であることがより好ましい。隣接する断面プロファイル同士が等間隔であることによって、この間隔よりもサイズが大きな歪み領域を見逃す確率を低減することができる。 It is preferable that adjacent cross-sectional profiles of the multiple cross-sectional profiles are parallel to each other. It is more preferable that adjacent cross-sectional profiles are parallel to each other and are equally spaced apart. By having adjacent cross-sectional profiles be equally spaced apart, it is possible to reduce the probability of overlooking a distortion region that is larger than the distance between the adjacent cross-sectional profiles.

また、本発明の第6の態様に係る歪み領域推定装置においては、上述した第5の態様に係る歪み領域推定装置の構成に加えて、前記3軸の各々をx軸、y軸、及びz軸として、前記断面プロファイルは、(1)xy平面と平行であり、且つ、等間隔な複数の断面、(2)yz平面と平行であり、且つ、等間隔な複数の断面、及び(3)zx平面と平行であり、且つ、等間隔な複数の断面、における断面プロファイルである、構成が採用されている。 In addition, in the distortion region estimation device according to the sixth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the distortion region estimation device according to the fifth aspect described above, a configuration is adopted in which the three axes are the x-axis, y-axis, and z-axis, respectively, and the cross-sectional profiles are cross-sectional profiles at (1) multiple cross sections parallel to the xy plane and equally spaced, (2) multiple cross sections parallel to the yz plane and equally spaced, and (3) multiple cross sections parallel to the zx plane and equally spaced.

上記の構成によれば、断面プロファイル生成ステップが断面プロファイルを生成するときに、サーフェスモデルの向きを考慮することなく、機械的に前処理ステップを実行することができる。したがって、歪み領域を推定するときの効率を高めることができる。 According to the above configuration, when the cross-sectional profile generation step generates the cross-sectional profile, the pre-processing step can be performed mechanically without considering the orientation of the surface model. Therefore, it is possible to improve the efficiency of estimating the distortion area.

また、本発明の第7の態様に係る歪み領域推定装置においては、上述した第3の態様~第6の態様の何れか一態様に係る歪み領域推定装置の構成に加えて、前記断面プロファイルの各々は、N個(Nは、3以上の整数)の曲線を直列に接続することにより構成されており、前記曲線の各々は、単一のスプライン曲線により構成されており、前記特徴量導出ステップは、i番目(iは、2以上N-1以下の整数)のスプライン曲線からなる第1区間と、i-1番目のスプライン曲線からなる第2区間と、i+1番目のスプライン曲線からなる第3区間と、により構成される区間を前記単位区間として、各単位区間の前記特徴量を導出する、構成が採用されている。 In addition, in the seventh aspect of the present invention, in addition to the configuration of the distortion region estimation device according to any one of the third to sixth aspects described above, each of the cross-sectional profiles is configured by connecting N curves (N is an integer equal to or greater than 3) in series, each of the curves being configured by a single spline curve, and the feature derivation step derives the feature of each unit section, with the section being configured by the first section consisting of the i-th spline curve (i is an integer equal to or greater than 2 and equal to or less than N-1), the second section consisting of the i-1-th spline curve, and the third section consisting of the i+1-th spline curve as the unit section.

サーフェスモデルが3次元CADで取り扱われるCADデータである場合、表面プロファイルは、複数の構成面からなる。このような場合に、断面プロファイルは複数のスプライン曲線を接続することにより構成されるため、上記の構成を好適に用いることができる。 When the surface model is CAD data handled by 3D CAD, the surface profile is made up of multiple constituent surfaces. In such cases, the cross-sectional profile is constructed by connecting multiple spline curves, so the above configuration can be used advantageously.

また、本発明の第8の態様に係る歪み領域推定装置においては、上述した第7の態様に係る歪み領域推定装置の構成に加えて、前記第1区間、前記第2区間、及び前記第3区間の各々をM等分(Mは、2以上の整数)することにより得られるM個の擬似的な線分を、それぞれ、線分L1j、線分L2j、及び線分L3j(jは、1以上M以下の整数)として、前記特徴量導出ステップは、各単位区間の特徴量として、少なくとも、前記第1区間における隣接する線分L1jと線分L1j+1とのなす角の変化量の最大値と、前記第2区間における隣接する線分L2jと線分L2j+1とのなす角の変化量の最大値と、前記第3区間における隣接する線分L3jと線分L3j+1とのなす角の変化量の最大値と、を導出する、構成が採用されている。 In addition, in the distortion region estimation device according to the eighth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the distortion region estimation device according to the seventh aspect described above, the M pseudo line segments obtained by dividing each of the first section, the second section, and the third section into M equal parts (M is an integer equal to or greater than 2), are defined as line segments L1j, L2j, and L3j (j is an integer equal to or greater than 1 and equal to or less than M), respectively, and the feature derivation step derives, as features of each unit section, at least the maximum value of the change in the angle between adjacent line segments L1j and L1j+1 in the first section, the maximum value of the change in the angle between adjacent line segments L2j and L2j+1 in the second section, and the maximum value of the change in the angle between adjacent line segments L3j and L3j+1 in the third section.

特徴量の例としては、上述のような特徴量が上げられる。少なくともこれらの特徴量を用いることによって、曲率が相対的に小さな第1区間を曲率が相対的に大きな第2区間及び第3区間で挟み込んだ単位区間において生じる歪みを精度よく推定することができる。 Examples of features include the features described above. By using at least these features, it is possible to accurately estimate the distortion occurring in a unit section in which a first section with a relatively small curvature is sandwiched between a second section and a third section with a relatively large curvature.

本発明の第9の態様に係る歪み領域推定方法は、3次元のサーフェスモデルに含まれ得る歪み領域であって、錯視に起因して視覚的に歪んで見える歪み領域を推定する推定ステップを含んでいる。
また、本発明の第10の態様に係る歪み領域推定方法においては、上述した第9の態様に係る歪み領域推定方法の構成に加えて、前記推定ステップの前に実行される前処理ステップを更に含み、前記推定ステップは、教師あり学習により構築された学習済モデルを用いて、前記サーフェスモデルに含まれる線に含まれ得る歪み領域であって、錯視に起因して視覚的に歪んで見える歪み領域を推定し、前記前処理ステップは、前記サーフェスモデルに含まれる前記線において複数の単位区間を設定し、各単位区間の形状の特徴を示す特徴量を導出する特徴量導出ステップを含み、前記学習済モデルの入力は、各単位区間について導出された前記特徴量であり、前記学習済モデルの出力は、各単位区間について前記歪み領域を含んでいるか否かの推定結果である、構成が採用されている。
A distortion area estimation method according to a ninth aspect of the present invention includes an estimation step of estimating a distortion area that may be included in a three-dimensional surface model and that appears visually distorted due to an optical illusion.
Furthermore, a distorted area estimation method according to a tenth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the distorted area estimation method according to the ninth aspect described above, further includes a preprocessing step executed before the estimation step, in which the estimation step uses a trained model constructed by supervised learning to estimate a distorted area that may be included in a line included in the surface model and that appears visually distorted due to an optical illusion, the preprocessing step includes a feature derivation step of setting a plurality of unit intervals in the line included in the surface model and deriving features indicating characteristics of a shape of each unit interval, an input of the trained model is the feature derived for each unit interval, and an output of the trained model is an estimation result of whether or not each unit interval includes the distorted area.

また、本発明の第11の態様に係る歪み領域推定方法においては、上述した第10の態様に係る歪み領域推定方法の構成に加えて、前記サーフェスモデルに含まれる前記線は、前記サーフェスモデルの断面プロファイルであり、前記前処理ステップは、前記断面プロファイルにおいて前記複数の単位区間を設定し、各単位区間の前記特徴量を導出する、構成が採用されている。 In addition, in the distortion region estimation method according to the eleventh aspect of the present invention, in addition to the configuration of the distortion region estimation method according to the tenth aspect described above, the lines included in the surface model are a cross-sectional profile of the surface model, and the pre-processing step sets the multiple unit sections in the cross-sectional profile and derives the feature amount of each unit section.

また、本発明の第12の態様に係る歪み領域推定方法においては、上述した第11の態様に係る歪み領域推定方法の構成に加えて、前記前処理ステップは、前記サーフェスモデルの表面プロファイルから複数の前記断面プロファイルを生成する断面プロファイル生成ステップを更に含む、構成が採用されている。 In addition, in the distortion region estimation method according to the twelfth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the distortion region estimation method according to the eleventh aspect described above, the pre-processing step further includes a cross-sectional profile generation step of generating a plurality of the cross-sectional profiles from the surface profile of the surface model.

本発明の第9~第12の態様に係る歪み領域推定方法は、それぞれ、本発明の第1~第4の態様に係る歪み領域の推定装置と同じ効果を奏する。 The distortion area estimation methods according to the ninth to twelfth aspects of the present invention each have the same effects as the distortion area estimation devices according to the first to fourth aspects of the present invention.

本発明の第13の態様に係る機械学習装置は、前処理ステップと、学習用データセットを用いた教師あり学習によって、3次元のサーフェスモデルに含まれる線に含まれ得る歪み領域であって、錯視に起因して視覚的に歪んで見える歪み領域を推定する学習済モデルを構築する構築ステップと、を実行する制御部を備えており、前記前処理ステップは、前記サーフェスモデルに含まれる前記線において複数の単位区間を設定し、各単位区間の形状の特徴を示す特徴量を導出する特徴量導出ステップを含み、前記学習済モデルの入力は、各単位区間について導出された前記特徴量であり、前記学習済モデルの出力は、各単位区間について前記歪み領域を含んでいるか否かの推定結果である。 A machine learning device according to a thirteenth aspect of the present invention includes a control unit that executes a preprocessing step and a construction step of constructing a trained model that estimates a distortion area that may be included in a line included in a three-dimensional surface model and that appears visually distorted due to an optical illusion, by supervised learning using a training dataset, the preprocessing step including a feature derivation step of setting a plurality of unit intervals in the line included in the surface model and deriving features that indicate characteristics of the shape of each unit interval, the input of the trained model being the features derived for each unit interval, and the output of the trained model being an estimation result of whether or not each unit interval includes the distortion area.

本発明の第14の態様に係る機械学習方法は、前処理ステップと、制御部が、学習用データセットを用いた教師あり学習によって、3次元のサーフェスモデルに含まれる線に含まれ得る歪み領域であって、錯視に起因して視覚的に歪んで見える歪み領域を推定する学習済モデルを構築する構築ステップと、を含んでおり、前記前処理ステップは、前記サーフェスモデルに含まれる前記線において複数の単位区間を設定し、各単位区間の形状の特徴を示す特徴量を導出する特徴量導出ステップを含み、前記学習済モデルの入力は、各単位区間について導出された前記特徴量であり、前記学習済モデルの出力は、各単位区間について前記歪み領域を含んでいるか否かの推定結果である。 The machine learning method according to the fourteenth aspect of the present invention includes a preprocessing step and a construction step in which a control unit constructs a trained model that estimates a distortion area that may be included in a line included in a three-dimensional surface model and that appears visually distorted due to an optical illusion, by supervised learning using a training dataset, the preprocessing step includes a feature derivation step in which a plurality of unit sections are set in the line included in the surface model, and features indicating characteristics of the shape of each unit section are derived, the input of the trained model being the features derived for each unit section, and the output of the trained model being an estimation result of whether or not each unit section includes the distortion area.

本発明の第13の態様に係る機械学習装置、及び、本発明の第14の態様に係る機械学習方法は、それぞれ、本発明の第2の態様に係る歪み領域の推定装置と同じ効果を奏する。 The machine learning device according to the thirteenth aspect of the present invention and the machine learning method according to the fourteenth aspect of the present invention each achieve the same effects as the distortion area estimation device according to the second aspect of the present invention.

〔付記事項〕
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、上述した実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる他の実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
[Additional Notes]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the claims. Other embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the above-described embodiments are also included in the technical scope of the present invention.

1 歪み領域推定装置
11 メモリ
12 プロセッサ
M1 歪み領域推定方法
S11 前処理ステップ
S12 推定ステップ
2 3次元CAD
3 機械学習装置
31 ストレージ
32 プロセッサ
33 メモリ
LM 学習済モデル
DS 学習用データセット
REFERENCE SIGNS LIST 1 Distortion area estimation device 11 Memory 12 Processor M1 Distortion area estimation method S11 Pre-processing step S12 Estimation step 2 Three-dimensional CAD
3 Machine learning device 31 Storage 32 Processor 33 Memory LM Trained model DS Training data set

Claims (14)

3次元のサーフェスモデルに含まれ得る歪み領域であって、錯視に起因して視覚的に歪んで見える歪み領域を推定する推定ステップを実行する制御部を備えている、
ことを特徴とする歪み領域推定装置。
a control unit that executes an estimation step of estimating a distortion area that may be included in a three-dimensional surface model and that appears visually distorted due to an optical illusion;
A distortion area estimation device comprising:
前記制御部は、前記推定ステップの前に前処理ステップを更に実行し、
前記推定ステップは、教師あり学習により構築された学習済モデルを用いて、前記サーフェスモデルに含まれる線に含まれ得る歪み領域であって、錯視に起因して視覚的に歪んで見える歪み領域を推定し、
前記前処理ステップは、前記サーフェスモデルに含まれる前記線において複数の単位区間を設定し、各単位区間の形状の特徴を示す特徴量を導出する特徴量導出ステップを含み、
前記学習済モデルの入力は、各単位区間について導出された前記特徴量であり、
前記学習済モデルの出力は、各単位区間について前記歪み領域を含んでいるか否かの推定結果である、
ことを特徴とする請求項1に記載の歪み領域推定装置。
The control unit further performs a pre-processing step before the estimation step,
The estimation step estimates a distortion area that may be included in a line included in the surface model and that appears visually distorted due to an optical illusion, using a learned model constructed by supervised learning;
the pre-processing step includes a feature amount deriving step of setting a plurality of unit sections on the line included in the surface model and deriving feature amounts indicating characteristics of a shape of each unit section;
An input of the trained model is the feature derived for each unit interval,
The output of the trained model is an estimation result of whether or not each unit section includes the distortion region.
2. The distortion area estimation device according to claim 1 .
前記サーフェスモデルに含まれる前記線は、前記サーフェスモデルの断面プロファイルであり、
前記前処理ステップは、前記断面プロファイルにおいて前記複数の単位区間を設定し、各単位区間の前記特徴量を導出する、
ことを特徴とする請求項2に記載の歪み領域推定装置。
the lines included in the surface model are cross-sectional profiles of the surface model;
the pre-processing step includes setting the plurality of unit sections in the cross-sectional profile and deriving the feature amount of each unit section;
3. The distortion area estimation device according to claim 2.
前記前処理ステップは、前記サーフェスモデルの表面プロファイルから複数の前記断面プロファイルを生成する断面プロファイル生成ステップを更に含む、
ことを特徴とする請求項3に記載の歪み領域推定装置。
The pre-processing step further includes a cross-sectional profile generating step of generating a plurality of the cross-sectional profiles from a surface profile of the surface model.
4. The distortion area estimation device according to claim 3.
前記断面プロファイル生成ステップが生成する前記複数の前記断面プロファイルは、互いに交わる3軸により構成される斜交座標系で表される複数の断面であって、前記3軸のうち2軸により規定される平面と平行な複数の断面における断面プロファイルである、
ことを特徴とする請求項4に記載の歪み領域推定装置。
The plurality of cross-sectional profiles generated in the cross-sectional profile generating step are cross sections represented by an oblique coordinate system formed by three mutually intersecting axes, and are cross-sectional profiles in a plurality of cross sections parallel to a plane defined by two of the three axes.
5. The distortion area estimation device according to claim 4.
前記3軸の各々をx軸、y軸、及びz軸として、
前記断面プロファイルは、(1)xy平面と平行であり、且つ、等間隔な複数の断面、(2)yz平面と平行であり、且つ、等間隔な複数の断面、及び(3)zx平面と平行であり、且つ、等間隔な複数の断面、における断面プロファイルである、
ことを特徴とする請求項5に記載の歪み領域推定装置。
The three axes are defined as the x-axis, the y-axis, and the z-axis,
The cross-sectional profiles are: (1) a plurality of cross sections parallel to an xy plane and equally spaced apart; (2) a plurality of cross sections parallel to a yz plane and equally spaced apart; and (3) a plurality of cross sections parallel to a zx plane and equally spaced apart.
The distortion area estimation device according to claim 5 .
前記断面プロファイルの各々は、N個(Nは、3以上の整数)の曲線を直列に接続することにより構成されており、
前記曲線の各々は、単一のスプライン曲線により構成されており、
前記特徴量導出ステップは、i番目(iは、2以上N-1以下の整数)のスプライン曲線からなる第1区間と、i-1番目のスプライン曲線からなる第2区間と、i+1番目のスプライン曲線からなる第3区間と、により構成される区間を前記単位区間として、各単位区間の前記特徴量を導出する、
ことを特徴とする請求項3~6の何れか1項に記載の歪み領域推定装置。
Each of the cross-sectional profiles is configured by connecting N curves in series (N is an integer equal to or greater than 3),
each of the curves is constructed from a single spline curve;
the feature deriving step defines a section as the unit section, the section being composed of a first section composed of an i-th spline curve (i is an integer not less than 2 and not more than N-1), a second section composed of an i-1-th spline curve, and a third section composed of an i+1-th spline curve, and derives the feature of each unit section;
7. The distortion region estimating device according to claim 3, wherein the distortion region estimating device comprises: a first section for estimating a distortion area;
前記第1区間、前記第2区間、及び前記第3区間の各々をM等分(Mは、2以上の整数)することにより得られるM個の擬似的な線分を、それぞれ、線分L1j、線分L2j、及び線分L3j(jは、1以上M以下の整数)として、
前記特徴量導出ステップは、各単位区間の特徴量として、少なくとも、前記第1区間における隣接する線分L1jと線分L1j+1とのなす角の変化量の最大値と、前記第2区間における隣接する線分L2jと線分L2j+1とのなす角の変化量の最大値と、前記第3区間における隣接する線分L3jと線分L3j+1とのなす角の変化量の最大値と、を導出する、
ことを特徴とする請求項7に記載の歪み領域推定装置。
M pseudo line segments obtained by equally dividing each of the first section, the second section, and the third section into M sections (M is an integer equal to or greater than 2) are defined as line segments L1j, L2j, and L3j (j is an integer equal to or greater than 1 and equal to or less than M), respectively.
the feature deriving step derives, as features for each unit section, at least a maximum value of an angle change between adjacent line segments L1j and L1j+1 in the first section, a maximum value of an angle change between adjacent line segments L2j and L2j+1 in the second section, and a maximum value of an angle change between adjacent line segments L3j and L3j+1 in the third section;
The distortion region estimating device according to claim 7 .
3次元のサーフェスモデルに含まれ得る歪み領域であって、錯視に起因して視覚的に歪んで見える歪み領域を推定する推定ステップを含んでいる、
ことを特徴とする歪み領域推定方法。
a step of estimating a distortion area that may be included in the three-dimensional surface model and that appears visually distorted due to an optical illusion;
A method for estimating a distorted area comprising:
前記推定ステップの前に実行される前処理ステップを更に含み、
前記推定ステップは、教師あり学習により構築された学習済モデルを用いて、前記サーフェスモデルに含まれる線に含まれ得る歪み領域であって、錯視に起因して視覚的に歪んで見える歪み領域を推定し、
前記前処理ステップは、前記サーフェスモデルに含まれる前記線において複数の単位区間を設定し、各単位区間の形状の特徴を示す特徴量を導出する特徴量導出ステップを含み、
前記学習済モデルの入力は、各単位区間について導出された前記特徴量であり、
前記学習済モデルの出力は、各単位区間について前記歪み領域を含んでいるか否かの推定結果である、
ことを特徴とする請求項9に記載の歪み領域推定方法。
further comprising a pre-processing step performed before said estimation step;
The estimation step estimates a distortion area that may be included in a line included in the surface model and that appears visually distorted due to an optical illusion, using a learned model constructed by supervised learning;
the pre-processing step includes a feature amount deriving step of setting a plurality of unit sections on the line included in the surface model and deriving feature amounts indicating characteristics of a shape of each unit section;
An input of the trained model is the feature derived for each unit interval,
The output of the trained model is an estimation result of whether or not each unit section includes the distortion region.
The method for estimating a distorted region according to claim 9 .
前記サーフェスモデルに含まれる前記線は、前記サーフェスモデルの断面プロファイルであり、
前記前処理ステップは、前記断面プロファイルにおいて前記複数の単位区間を設定し、各単位区間の前記特徴量を導出する、
ことを特徴とする請求項10に記載の歪み領域推定方法。
the lines included in the surface model are cross-sectional profiles of the surface model;
the pre-processing step includes setting the plurality of unit sections in the cross-sectional profile and deriving the feature amount of each unit section;
The method for estimating a distorted region according to claim 10 .
前記前処理ステップは、前記サーフェスモデルの表面プロファイルから複数の前記断面プロファイルを生成する断面プロファイル生成ステップを更に含む、
ことを特徴とする請求項11に記載の歪み領域推定方法。
The pre-processing step further includes a cross-sectional profile generating step of generating a plurality of the cross-sectional profiles from a surface profile of the surface model.
The method for estimating a distorted region according to claim 11 .
前処理ステップと、学習用データセットを用いた教師あり学習によって、3次元のサーフェスモデルに含まれる線に含まれ得る歪み領域であって、錯視に起因して視覚的に歪んで見える歪み領域を推定する学習済モデルを構築する構築ステップと、を実行する制御部を備えており、
前記前処理ステップは、前記サーフェスモデルに含まれる前記線において複数の単位区間を設定し、各単位区間の形状の特徴を示す特徴量を導出する特徴量導出ステップを含み、
前記学習済モデルの入力は、各単位区間について導出された前記特徴量であり、
前記学習済モデルの出力は、各単位区間について前記歪み領域を含んでいるか否かの推定結果である、
ことを特徴とする機械学習装置。
The present invention includes a control unit that executes a preprocessing step and a construction step of constructing a trained model that estimates a distortion area that may be included in a line included in a three-dimensional surface model and that appears visually distorted due to an optical illusion, by supervised learning using a training dataset,
the pre-processing step includes a feature amount deriving step of setting a plurality of unit sections on the line included in the surface model and deriving feature amounts indicating characteristics of a shape of each unit section;
An input of the trained model is the feature derived for each unit interval,
The output of the trained model is an estimation result of whether or not each unit section includes the distortion region.
A machine learning device characterized by:
前処理ステップと、学習用データセットを用いた教師あり学習によって、3次元のサーフェスモデルに含まれる線に含まれ得る歪み領域であって、錯視に起因して視覚的に歪んで見える歪み領域を推定する学習済モデルを構築する構築ステップと、を含んでおり、
前記前処理ステップは、前記サーフェスモデルに含まれる前記線において複数の単位区間を設定し、各単位区間の形状の特徴を示す特徴量を導出する特徴量導出ステップを含み、
前記学習済モデルの入力は、各単位区間について導出された前記特徴量であり、
前記学習済モデルの出力は、各単位区間について前記歪み領域を含んでいるか否かの推定結果である、
ことを特徴とする機械学習方法。
The method includes a preprocessing step, and a construction step of constructing a trained model by supervised learning using a training dataset, the trained model estimating a distortion area that may be included in a line included in a three-dimensional surface model and that appears visually distorted due to an optical illusion,
the pre-processing step includes a feature amount deriving step of setting a plurality of unit sections on the line included in the surface model and deriving feature amounts indicating characteristics of a shape of each unit section;
An input of the trained model is the feature derived for each unit interval,
The output of the trained model is an estimation result of whether or not each unit section includes the distortion region.
A machine learning method comprising:
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