JP2002092649A - 画像処理装置および画像処理方法並びに記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２次元図形データを基に３次元図形を作成す
る画像処理装置および画像処理方法並びに記録媒体に関
し、上から見た２次元の形状と該形状の縁からの距離と
高さの入力により３次元図形を作成する画像処理装置お
よび画像処理方法並びに記録媒体を提供することを目的
とする。 【解決手段】 本発明は、３次元図形を真上から見たと
きの形状を入力し、入力された形状の最も近い縁からの
水平距離と高さの関係を示す図形入力し、入力された縁
からの水平距離と高さの関係を示す図形をグラフ関数に
変換する。該形状と該グラフとにより一意に決定される
３次元の図形を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２次元図形データ
を基に３次元図形を作成する画像処理装置および画像処
理方法並びに記録媒体に係り、上から見た２次元の形状
と該形状の縁からの距離と高さの入力により３次元図形
を作成する画像処理装置および画像処理方法並びに記録
媒体に関するものである。

【０００２】近年、コンピュータにおける３次元の図形
作成ツールにおいては、パーソナルコンピュータの一般
への普及、及び、パーソナルコンピュータの小型化に伴
い、ユーザに特別な知識やスキルまたは特殊な装置を必
要とせずに、直感的に３次元の図形が作成できるツール
が望まれている。

【０００３】

【従来の技術】従来の３次元の図形を作成する方法とし
て、３次元の図形を構成するそれぞれの面や線、点を３
次元の座標で指定する方法（ポリゴン・ワイヤフレーム
の手法）や、空間を３次元に区切られたマスの集合とし
て表し、各マスについて図形が存在するかどうかを指定
する方法（ビットマップの手法を３次元空間に適用した
もの）がある。

【０００４】また、Ｘ−Ｙ−Ｚの変数を持つ連立方程式
によって空間を指定する方法もある。すなわち、変形前
の一部の領域を指定して変形できるようなベクトル場関
数を指定し、このベクトル場関数に対して変形ベクトル
を乗算することにより変形曲面を形成するようにする方
法で、特開昭６２−２６５８４号に記載されている。

【０００５】さらに、特定の３次元図形への変形操作に
よって指定する方法もある。すなわち、上記特開昭６２
−２６５８４号に加えて、変形曲面のパラメータとし
て、作用点の位置、変形領域、変形ベクトルの方向、大
きさを画面を見ながら設定できるようにした方法で、特
開平７−４９９６２号、特開平７−４９９６３号に記載
されている。

【０００６】上記の方法で３次元の図形作成を実現して
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来における方法においては、以下に述べる問題点があ
る。

【０００８】上記ポリゴン・ワイヤフレームの手法や、
ビットマップの手法を３次元空間に適用した方法は、３
次元の座標を直接指定する必要があるため、利用者にと
って３次元の図形を作成するのは非常に困難であり、結
果的に図形の作成のためには特殊な装置が必要となる。
例えば、モーションキャプチャーや、特殊なゲージを使
って表面の凹凸を調べる装置、或いは、２箇所から撮影
した映像を特殊処理する装置等である。

【０００９】Ｘ−Ｙ−Ｚの変数を持つ連立方程式によっ
て空間を指定する方法は、実現しようとする図形の形状
毎に連立方程式を組み直す必要がある。また、膨大な量
の連立方程式のライブラリや、連立方程式を作成するた
めの高度なスキルと手間が、利用者に要求される。

【００１０】特定の３次元図形への変形操作によって指
定する方法は、予め元となる３次元図形のデータ、及び
変形操作のために使用する関数を持っている必要があ
る。また、膨大な量の連立方程式のライブラリや、連立
方程式を作成するための高度なスキルと手間が、利用者
に要求される。

【００１１】特開昭６２−２６５８４号、特開平７−４
９９６２号、特開平７−４９９６３号にはいくつかのサ
ンプルの関数が提示されているが、図形の形状を自動的
に関数に反映する機構が含まれておらず、これらのサン
プルの関数と異なる形状の関数の作成方法については、
利用者に任されている。

【００１２】上記いずれの方法においても、フリーハン
ドで描画された２次元の図形を３次元の図形に変換する
ことはできないため、３次元の図形を直感的に描画した
りすることは不可能である。

【００１３】また、ユーザが特別のスキルや特殊な装
置、または、膨大なデータを持つことが前提となってい
るため、それらを持たないユーザは、作成できる３次元
の図形の範囲が大幅に制限される等により利用しにくい
場合がある。

【００１４】本発明の課題は、上記問題点に鑑みてなさ
れたもので、簡単な操作により３次元図形を作成する画
像処理装置および画像処理方法並びに記録媒体を提供す
ることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題に鑑
みてなされたものであり、以下に述べる各手段を講じた
ことを特徴とする。

【００１６】本発明における第１の発明では、第１の二
次元図形を入力する第１の入力手段と、第２の二次元図
形を入力する第２の入力手段と、前記第１の入力手段で
入力された第１の二次元図形を平面形状とし、前記第２
の入力手段で入力された第２の二次元図形を断面形状と
して、三次元図形を生成する三次元図形生成手段とを有
する画像処理装置により、立体の形状の入力を二次元の
入力で行うことができる。

【００１７】本発明における第２の発明では、前記第２
の入力手段は、前記第１の入力手段で入力された平面形
状の縁からの距離と高さの関係情報を入力することによ
り、利用者は、二次元図形をグラフ化するための高度な
関数を作成する知識とスキルを必要とせず、三次元図形
の元になる形状を入力することができる。

【００１８】また、前記第２の入力手段で入力された前
記第２の二次元図形を予め設定された距離と高さの座標
で示される断面形状とし、前記三次元図形生成手段は、
前記第１の入力手段で入力された前記第１の二次元図形
の所定の位置から縁までが最小となる距離を前記第２の
二次元図形の距離座標に対応させ、前記第２の二次元図
形の距離座標から求められる高さの値を前記第１の二次
元図形の該所定の位置の高さとすることにより、利用者
は、元となる三次元図形のデータや変形操作のために使
用する関数を持たなくても三次元図形を作成することが
できる。

【００１９】さらに、前記第２の入力手段は、前記平面
形状の縁からの距離と高さの関係を示すグラフを作成す
るグラフ作成プログラムであることにより、利用者は、
二次元図形をデータ化するスキルを必要とせず、フリー
ハンドで図形を描画するだけで、断面形状を入力するこ
とができる。

【００２０】または、前記第１および第２の入力手段
は、二次元図形作成プログラムであることにより、利用
者は、二次元図形をデータ化するスキルを必要とせず、
フリーハンドで図形を描画するだけで、三次元図形の元
になる形状を入力することができる。

【００２１】本発明における第３の発明では、第１の二
次元図形を入力する第１の入力手順と、第２の二次元図
形を入力する第２の入力手順と、前記第１の入力手順で
入力された第１の二次元図形を平面形状とし、前記第２
の入力手順で入力された第２の二次元図形を断面形状と
して、三次元図形を生成する三次元図形生成手順とによ
り、立体の形状の入力を二次元の入力で行うことを可能
とする画像処理方法を提供できる。

【００２２】また、前記第２の入力手順は、前記第１の
入力手順で入力された図形の形状の縁からの距離と高さ
の関係情報を入力することにより、利用者は、二次元図
形をグラフ化するための高度な関数を作成する知識とス
キルを必要とせず、三次元図形の元になる形状を入力可
能とする画像処理方法を提供できる。

【００２３】さらに、前記第２の入力手順で入力された
前記第２の二次元図形を予め設定された距離と高さの座
標で示される断面形状とし、前記三次元図形生成手順
は、前記第１の入力手順で入力された前記第１の二次元
図形の所定の位置から縁までが最小となる距離を前記第
２の二次元図形の距離座標に対応させ、前記第２の二次
元図形の距離座標から求められる高さの値を前記第１の
二次元図形の該所定の位置の高さとすることにより、利
用者は、元となる三次元図形のデータや変形操作のため
に使用する関数を持たなくても三次元図形を作成可能と
する画像処理方法を提供できる。

【００２４】また、前記第２の入力手順は、グラフ作成
プログラムで作成された前記平面形状の縁からの距離と
高さの関係を示すグラフを前記第２の二次元図形として
入力することにより、利用者は、二次元図形をデータ化
するスキルを必要とせず断面形状を入力可能とする画像
処理方法を提供できる。

【００２５】また、前記第１および第２の入力手順は、
それぞれの二次元図形作成プログラムで作成された二次
元図形を入力することにより、利用者は、二次元図形を
データ化するスキルを必要とせず、フリーハンドで図形
を描画するだけで、三次元図形の元になる形状を入力可
能とする画像処理方法を提供できる。

【００２６】本発明における第４の発明では、コンピュ
ータに、第１の二次元図形を入力する第１の入力手順
と、第２の二次元図形を入力する第２の入力手順と、前
記第１の入力手順で入力された第１の二次元図形を平面
形状とし、前記第２の入力手順で入力された第２の二次
元図形を断面形状として、三次元図形を生成する三次元
図形生成手順とにより、立体の形状の入力を二次元の入
力で行うことを可能とするプログラムが記憶されたコン
ピュータ読み取り可能な記録媒体を提供できる。

【００２７】本発明における第５の発明では、前記第２
の入力手順は、前記第１の入力手順で入力された図形の
形状の縁からの距離と高さの関係情報を入力することに
より、利用者は、二次元図形をグラフ化するための高度
な関数を作成する知識とスキルを必要とせず、三次元図
形の元になる形状を入力することにより、利用者は、二
次元図形をグラフ化するための高度な関数を作成する知
識とスキルを必要とせず、三次元図形の元になる形状を
入力可能とするプログラムが記憶されたコンピュータ読
み取り可能な記録媒体を提供できる。

【００２８】また、前記第２の入力手順で入力された前
記第２の二次元図形を予め設定された距離と高さの座標
で示される断面形状とし、前記三次元図形生成手順は、
前記第１の入力手順で入力された前記第１の二次元図形
の所定の位置から縁までが最小となる距離を前記第２の
二次元図形の距離座標に対応させ、前記第２の二次元図
形の距離座標から求められる高さの値を前記第１の二次
元図形の該所定の位置の高さとすることにより、利用者
は、元となる三次元図形のデータや変形操作のために使
用する関数を持たなくても三次元図形を作成可能とする
プログラムが記憶されたコンピュータ読み取り可能な記
録媒体を提供できる。

【００２９】さらに、前記第２の入力手順は、グラフ作
成プログラムで作成された前記平面形状の縁からの距離
と高さの関係を示すグラフを前記第２の二次元図形とし
て入力することにより、利用者は、二次元図形をデータ
化するスキルを必要とせず断面形状を入力可能とするプ
ログラムが記憶されたコンピュータ読み取り可能な記録
媒体を提供できる。

【００３０】また、前記第１および第２の入力手順は、
それぞれの二次元図形作成プログラムで作成された二次
元図形を入力することにより、利用者は、二次元図形を
データ化するスキルを必要とせず、フリーハンドで図形
を描画するだけで、三次元図形の元になる形状を入力可
能とするプログラムが記憶されたコンピュータ読み取り
可能な記録媒体を提供できる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００３２】本発明は、パーソナルコンピュータ上で動
作する、３次元図形を表示するレンダリングソフトであ
る。

【００３３】図１は、本発明の一実施例のハード構成図
である。

【００３４】図１に示すように、画像処理装置は、後述
する３次元図形作成プログラムを実行するＣＰＵ１１、
該プログラムやデータを一時的に格納するメモリユニッ
ト１２、情報の表示を制御する表示ユニット１３、該プ
ログラムを実行するのにロードしたり必要なデータを格
納する記憶装置１４、図形作成に必要なデータや画像を
入力するキーボード１５、マウス１６、タブレット１
７、及び、スキャナー１８、また、該プログラム及び図
形作成に必要なデータや画像が記憶されているＣＤ−Ｒ
ＯＭ１９を備えている。尚、当該プログラムを格納する
媒体としてＣＤ−ＲＯＭ１９に制限するものではなく、
コンピュータが読み取り可能な媒体であればよい。ま
た、図形作成に必要なデータや画像を入力する媒体は上
記に制限するものではなく、コンピュータが読み取り可
能な媒体であればよい。

【００３５】次に、３次元図形の作成を実現する機能構
成を説明する。

【００３６】本発明の３次元図形の作成方法は、ペイン
トツールとグラフ作成ツールを用い、本発明の機能を利
用してペイントルールで入力された図形を真上（または
真下）から見たときの形状とグラフ作成ツールで入力さ
れた図形の縁の形状を基にして３次元図形を作成し、レ
ンダリングに使用する素材の形状データとして取り込み
３次元図形を表示する方法である。

【００３７】図２は、本発明の一実施例の機能構成図で
ある。

【００３８】図２に示すように、画像処理装置１００
は、入力された２次元図形を３次元図形に変換する３次
元図形制御部１０１、真上（または真下）から見たとき
の形状を２次元図形として入力する第一の２次元図形入
力部１０２、上記２次元図形の縁からの距離と高さを示
す形状を入力する第二の２次元図形入力部１０３、３次
元図形の出力処理をする３次元図形出力部１０４、３次
元図形の作成に必要な関数及び図形データを格納する記
憶装置１０５、３次元図形を表示させる表示処理部１０
６とを有する。

【００３９】３次元図形制御部１０１は、第一の２次元
図形入力部１０２で入力された真上（または真下）から
見たときの形状を、第二の２次元図形入力部１０３で入
力された縁からの距離と高さを示す形状とに基づき３次
元の図形を生成し、３次元図形出力部１０４に生成され
た３次元図形を出力させる。

【００４０】また、３次元図形制御部１０１は、第一の
２次元図形入力部１０２または第二の２次元図形入力部
１０３により入力された形状が変更された場合、変更し
た３次元図形をリアルタイムで表示するように制御す
る。

【００４１】第一の２次元図形入力部１０２は、ペイン
トツールを利用し、真上から見たときの形状をマウス１
６、タブレット１７、スキャナー１８、又は、ＣＤ−Ｒ
ＯＭ等により入力された図形を、２次元図形データに変
換する。例えば、変数ｘ、ｙで示されるビットマップ関
数ｂ＝Ｂ（ｘ，ｙ）等に変換する。なお、既に存在して
いる２次元図形データのファイルを処理対象として選択
するだけでもよい。

【００４２】すなわち、利用者が、メニューよりペイン
トツールを選択し、図形を真上から見たときの形状を入
力すると、該形状は、第一の２次元図形入力部１０２で
２次元図形データに変換された後、空間内に表示され
る。

【００４３】第二の２次元図形入力部１０３は、第一の
２次元図形入力部１０２で入力された真上から見たとき
の形状の縁からの距離と高さをキーボード１５、マウス
１６、タブレット１７等により入力し、２次元図形デー
タに変換する。例えば、縁からの距離を変数ｒ、高さの
値をｚで示されるグラフ関数ｚ＝Ｚ（ｒ）等に変換す
る。なお、既に存在している２次元図形データのファイ
ルを処理対象として選択するだけでもよい。

【００４４】すなわち、利用者が、ペイントツールを利
用して入力した前記形状を選択し、さらに、メニューよ
りグラフ作成ツールを選択し、図形の縁からの距離と高
さの関係を示すグラフを入力すると、該グラフは、第二
の２次元図形入力部１０３で２次元図形データに変換さ
れる。その後、３次元図形制御部１０１によって２次元
図形データに変換された該形状と該グラフのデータは３
次元図形制御部１０１で立体化され、立体化された図形
が画面に表示される。

【００４５】３次元図形出力部１０４は、３次元図形制
御部１０１で制御された２次元データを空間内に表示さ
せたり、変換された３次元図形データに基づき立体化さ
れた図形を出力する制御を行う。

【００４６】記憶装置１０５は、３次元図形を処理する
のに必要な基本関数や図形のデータを格納する他、３次
元図形を処理中に生成される関数や配列のデータを格納
する。

【００４７】縁からの距離と高さの関係を指定するため
に使用できる多種多様なグラフデータは、あらかじめサ
ンプルとして記憶装置１０５に格納しておき、例えば、
４分の１円の形状のグラフを使用することでキャラクタ
のイラストから縁が丸く盛り上がったふわふわした３次
元の人形を作成したり、テキストデータから縁が丸く盛
り上がったフォントを作成したり、２次元の模様のデー
タから３次元の模様を作成したりすることが簡単に行え
る。

【００４８】表示処理部１０６は、３次元図形出力部１
０４で制御された３次元図形データを画面に表示する。

【００４９】上記により得られた立体化された図形の形
状を修正する場合には、図形を真上から見たときの形状
のみ、もしくは図形の縁からの距離と高さの関係のみを
変更することにより、図形の形状を修正することが可能
である。

【００５０】図形を真上から見たときの形状を変更した
場合、図形の縁からの距離と高さの関係を指定し直す必
要はない。また、図形の縁からの距離と高さの関係を変
更した場合、図形を真上から見たときの形状を指定し直
す必要はない。

【００５１】本発明によれば、図形を真上から見たとき
の形状、もしくは図形の縁からの距離と高さの関係のい
ずれかを変更すると、直ちに新しいデータに従って図形
が修正され立体化されるため、立体化された図形の形状
を目で確認しながらリアルタイムに図形の形状を修正で
きる。

【００５２】また、本発明の３次元図形の作成方法で
は、ポリゴンデータとして与えられた３次元の図形を取
り込んで表示することも可能である。

【００５３】次に、２次元図形データ及び３次元図形デ
ータの例を説明する。

【００５４】図３は、本発明の一実施例の図形を真上か
ら見たときの形状のデータフォーマットを示す図であ
る。

【００５５】図３（Ａ）は、真上から見たときの形状を
ｘ軸とｙ軸の２次元の座標上に表示した図である。

【００５６】第一の２次元図形入力部１０２は、入力さ
れた真上から見たときの形状を２次元のビットマップデ
ータに変換するため、該形状をｘ軸とｙ軸の２次元の座
標上に展開する。

【００５７】図３（Ｂ）は、枡目状に区切られた座標上
に該形状を表示した図である。

【００５８】第一の２次元図形入力部１０２は、空間を
枡目状に区切り、それぞれの枡目の中に図形が含まれて
いるかどうかをデータに変換する。例えば、枡目に図形
が無い場合は０、有る場合は１とする。

【００５９】図形の判断は、カラーや濃度を含むビット
マップデータが一般に使用されているので、特定の色又
は濃度の部分を図形と見なすことにより可能となる。例
えば、カラービットマップが与えられた場合は、黒以外
の部分全てを図形と見なし、或いは、濃度を含むビット
マップが与えられた場合は、濃度０以外の部分を図形と
見なす等の方法で、図形の判断は可能となる。

【００６０】図３（Ｃ）は、枡目毎に図形の存在をビッ
トマップデータとして表現した図である。

【００６１】第一の２次元図形入力部１０２は、図形の
存在を２次元のビットマップデータに変換する。例え
ば、変換されたデータは、ｂ＝Ｂ（ｘ，ｙ）などで表現
される。

【００６２】図４は、本発明の一実施例の図形の縁から
の距離と高さを示すデータフォーマットを説明する図で
ある。

【００６３】図４（Ａ）は、図形の縁からの距離と高さ
をｚ軸とｒ軸の２次元の座標上に表示した図である。

【００６４】第二の２次元図形入力部１０３は、入力さ
れた図形の縁からの距離と高さを１次元の配列データに
変換するため、該形状をｚ軸とｒ軸の２次元の座標上に
展開する。

【００６５】図４（Ｂ）は、枡目状に区切られた座標上
に該形状を表示した図である。

【００６６】第二の２次元図形入力部１０３は、空間を
枡目状に区切り、それぞれの枡目に対応する高さ、つま
り、ｚ軸方向の値をデータとする。

【００６７】図４（Ｃ）は、枡目毎に図形の縁からの距
離と高さをデータとして表現した図である。

【００６８】第二の２次元図形入力部１０３は、該形状
を１次元の配列データに変換する。例えば、変換された
データは、ｚ＝Ｚ（ｒ）などで表現される。

【００６９】配列データは、関数やビットマップデータ
から抽出することも可能である。例えば、関数が与えら
れた場合は、枡目のそれぞれについて関数値を求めるこ
とにより配列データを作成でき、ビットマップデータが
与えられた場合には、それぞれのｘ座標について、最も
ｙ座標が大きい位置にある図形のｙ座標を拾うことによ
り配列データを作成できる。

【００７０】図５は、本発明の一実施例の３次元図形の
形状を示すデータフォーマットを説明する図である。

【００７１】図５（Ａ）は、真上から見たときの３次元
図形の形状をｘ軸とｙ軸の２次元の座標上に表示した図
である。

【００７２】３次元図形制御部１０１は、真上から見た
ときの３次元図形の形状をｘ軸とｙ軸の２次元の座標上
に展開する。

【００７３】図５（Ｂ）は、枡目状に区切られた座標上
に該形状を表示した図である。

【００７４】３次元図形制御部１０１は、空間を枡目状
に区切り、それぞれの枡目に相当する位置の図形の高さ
の情報を入力する。枡目に図形が存在しない場合は、図
形が存在しないことを示す情報を入力する。

【００７５】図５（Ｃ）は、枡目毎に図形の高さ情報を
ビットマップデータとして表現した図である。

【００７６】３次元図形制御部１０１は、図形の高さ情
報を２次元のビットマップデータに変換する。例えば、
変換されたデータは、ｂ＝Ｂ（ｘ，ｙ）などで表現され
る。

【００７７】図５に示される３次元図形のデータフォー
マットは、回転などによりｘ−ｙ座標と高さが一意に対
応しなくなった場合に使用できないので、より一般的な
ポリゴンに変換する方法を次に説明する。

【００７８】図６は、本発明の一実施例の３次元図形の
形状を示す他のデータフォーマットを説明する図であ
る。

【００７９】先ず、図６（Ａ）に示すように、ｘ−ｙ座
標を枡目状に区切る。

【００８０】次に、図６（Ｂ）に示すように、区切った
枡目を斜めに２分割して３角形の集まりを作成する。そ
れぞれの３角形の頂点に対応する図形の高さを結んだ３
角形はねじれのない平面になるので、そのままポリゴン
データとして利用できる。３次元図形制御部１０１は、
３角形の頂点に対応する図形の高さをデータとして取り
込んでいく。

【００８１】そして、図６（Ｃ）に示すように、例え
ば、左下から順に３角形の頂点の座標を列挙し、データ
を作成する。

【００８２】３次元図形制御部１０１は、ｘ＝０，ｙ＝
０を起点として、ｘ−ｙ平面座標と高さＺを（ｉ、ｊ、
Ｚ_ij）で表現し、また、３角形の頂点座標の３つを一組
にしてデータフォーマットを作成する。

【００８３】次に、本発明の３次元図形を作成するため
の制御を説明する。

【００８４】本発明の３次元の図形作成は、図形を真上
から見たときの形状の内点と外点を求め、内点と外点の
最短距離と内部の点における高さを求めることにより実
現される。

【００８５】図７は、本発明の一実施例の３次元図形作
成のフローチャート図である。

【００８６】図７に示すように、本発明の３次元図形作
成は、３次元図形Ｍ₁ の内容をクリアするステップＳ１
０１、ｙにＹ₀ を代入するステップＳ１０２、Ｙ₁ ＜ｙ
をチェックするステップＳ１０３、ｘにＸ₀ を代入する
ステップＳ１０４、Ｘ₁ ＜ｘをチェックするステップＳ
１０５、点Ｐ₁ （ｘ，ｙ）がＭ₀ の内部かをチェックす
るステップＳ１０６、ｒ_min に無限大を代入するステッ
プＳ１０７、ｙ’にＹ ₀ を代入するステップＳ１０８、
Ｙ_１＜ｙ’をチェックするステップＳ１０９、ｘ’にＸ
₀ を代入するステップＳ１１０、Ｘ_１＜ｘ’をチェック
するステップＳ１１１、点Ｐ₂ （ｘ’，ｙ’）がＭ₀ の
内部かをチェックするステップＳ１１２、Ｐ₁ とＰ₂ の
距離ｒを求めるステップＳ１１３、ｒがｒ_min より小さ
い場合、ｒ_min にｒを代入するステップＳ１１４、ｘ’
の値を１増やすステップＳ１１５、ｙ’の値を１増やす
ステップＳ１１７、高さｚを求めるステップＳ１１９、
ｚをＰ₁ に対応する高さとするステップＳ１２０、ｘの
値を１増やすステップＳ１２１とで構成される。

【００８７】ここで、図形を真上から見たときの形状を
Ｍ₀ 、図形の縁からの距離と高さの関係をＺとする。Ｍ
₀ はビットマップＢ（ｘ，ｙ）によって、ｚは配列Ｚ
（ｒ）によって与えられる。また、得られる３次元の図
形をＭ₁ とし、Ｍ₁ は２次元の配列Ｆ（ｘ，ｙ）で示さ
れる。

【００８８】先ず、図形を真上から見たときの形状Ｍ₀
の範囲を取得し、ｘ，ｙの最小値（ｘ₀ ，ｙ₀ ）と最大
値（ｘ₁ ，ｙ₁ ）を決定する。

【００８９】３次元図形Ｍ₁ の内容をクリアするステッ
プＳ１０１は、データを初期化するために３次元図形Ｍ
₁ の内容をクリアし、Ｆ（ｘ，ｙ）の全体を無値に設定
する。

【００９０】ｙにＹ₀ を代入するステップＳ１０２は、
ｙに初期値Ｙ₀ を代入する。

【００９１】Ｙ₁ ＜ｙをチェックするステップＳ１０３
は、ｙが最大値Ｙ₁ を超えていないかを判断する。超え
ている場合は、処理を終了する。超えていない場合は、
ステップＳ１０４を行う。

【００９２】ｘにＸ₀ を代入するステップＳ１０４は、
ｘに初期値Ｘ_０を代入する。

【００９３】Ｘ₁ ＜ｘをチェックするステップＳ１０５
は、ｘが最大値Ｘ₁を超えていないかを判断する。超え
ている場合は、ｙの値を１増やし（ステップＳ１２
３）、ステップＳ１０３に戻る。超えていない場合は、
ステップＳ１０６を行う。

【００９４】点Ｐ₁ （ｘ，ｙ）がＭ₀ の内部かをチェッ
クするステップＳ１０６は、（ｘ，ｙ）で指定される点
をＰ₁ とし、Ｐ₁ がＭ₀ の内部であるかどうかを判断す
る。すなわち、上記図３よりビットマップデータ関数Ｂ
（ｘ，ｙ）の値が０でなければＭ₀ の内部を示し、Ｂ
（ｘ，ｙ）の値が０ならばＭ₀ の外部を示す。Ｐ₁ がＭ
₀ の内部の場合は、ステップＳ１０７を行う。外部の場
合は、ｘの値を１増やし（ステップＳ１２１）、ステッ
プＳ１０５に戻る。

【００９５】ｒ_min に無限大を代入するステップＳ１０
７は、ｒ_min とｚを初期化する。ｒ _min に無限大を代入
し、ｚに無値を代入する。

【００９６】ｙ’にＹ₀ を代入するステップＳ１０８
は、ｙ’に初期値Ｙ₀ を代入する。

【００９７】Ｙ₁ ＜ｙ’をチェックするステップＳ１０
９は、ｙ’が最大値Ｙ₁ を超えていないかを判断する。
超えている場合は、ステップＳ１１９を行う。超えてい
ない場合は、ステップＳ１１０を行う。

【００９８】ｘ’にＸ₀ を代入するステップＳ１１０
は、ｘ’に初期値Ｘ₀ を代入する。

【００９９】Ｘ₁ ＜ｘ’をチェックするステップＳ１１
１は、ｘ’が最大値Ｘ₁ を超えていないかを判断する。
超えている場合は、ｙ’の値を１増やし（ステップＳ１
１７）、ステップＳ１０９へ戻る。超えていない場合
は、ステップＳ１１２を行う。

【０１００】点Ｐ₂ （ｘ’，ｙ’）がＭ₀ の内部かをチ
ェックするステップＳ１１２は、（ｘ’，ｙ’）で指定
される点をＰ₂ とし、Ｐ₂ がＭ₀ の内部であるかどうか
を判断する。すなわち、上記図３よりビットマップデー
タ関数Ｂ（ｘ’，ｙ’）の値が０でなければＭ₀ の内部
を示し、Ｂ（ｘ’，ｙ’）の値が０ならばＭ₀ の外部を
示す。Ｐ₂ がＭ₀ の内部の場合は、ｘ’の値を１増やし
（ステップＳ１１５）、ステップＳ１１１へ戻る。外部
の場合は、ステップＳ１１３を行う。

【０１０１】Ｐ₁ とＰ₂ の距離ｒを求めるステップＳ１
１３は、Ｍ₀ の内部の点Ｐ₁ と外部の点Ｐ₂ との距離ｒ
を求める。

【０１０２】

【数１】 ｒがｒ_min より小さい場合、ｒ_min にｒを代入するステ
ップＳ１１４は、ｒがｒ_min より小さい場合のみｒ_min
にｒを代入し、大きい場合はそのままの値とする。ｘ’
の値を１増やし（ステップＳ１１５）、ステップＳ１１
１へ戻る。

【０１０３】高さｚを求めるステップＳ１１９は、ｒ
_min を縁からの距離とし、対応する高さｚを求める。

【０１０４】ｚ←Ｚ（ｒ_min ） ｚをＰ₁ に対応する高さとするステップＳ１２０は、ｚ
をＰ₁ に対応する高さとして格納する。

【０１０５】Ｆ（ｘ，ｙ）←ｚ 上記フローによる処理結果は、Ｆ（ｘ，ｙ）として出力
される。

【０１０６】次に、本発明の一実施例の３次元曲面の例
を図８、図９、図１０で示す。なお、各図における
（Ａ）の形状およびサイズと（Ｃ）の底面部分の縁形状
およびサイズは等しいものである。

【０１０７】図８は、本発明の一実施例の３次元曲面
（その１）を示す図である。

【０１０８】図８（Ａ）は、真上から見たときの形状を
示す図であり、図２に示す第一の２次元図形入力部１０
２で、円形が入力された状態を示す。

【０１０９】図８（Ｂ）は、縁からの距離と高さの関係
を示すグラフであり、図２に示す第二の２次元図形入力
部１０３で、縁からの距離と高さの関係を山型で示すグ
ラフが入力された状態を示す。

【０１１０】図８（Ｃ）は、３次元曲面を示す図であ
り、図８（Ａ）と図８（Ｂ）とから生成される３次元曲
面である。円形の形状からドーナツ状の３次元曲面が生
成される一例である。

【０１１１】図９は、本発明の一実施例の３次元曲面
（その２）を示す図である。

【０１１２】図９（Ａ）は、真上から見たときの形状を
示す図であり、図２に示す第一の２次元図形入力部１０
２で、図８（Ａ）と同様の円形が入力された状態を示
す。

【０１１３】図９（Ｂ）は、縁からの距離と高さの関係
を示すグラフであり、図２に示す第二の２次元図形入力
部１０３で、縁からの距離と高さの関係を曲線と水平線
で示すグラフが入力された状態を示す。

【０１１４】図９（Ｃ）は、３次元曲面を示す図であ
り、図９（Ａ）と図９（Ｂ）とから生成される３次元曲
面である。円形の形状から上側面の平らな台形状の３次
元曲面が生成される一例である。

【０１１５】図１０は、本発明の一実施例の３次元曲面
（その３）を示す図である。

【０１１６】図１０（Ａ）は、真上から見たときの形状
を示す図であり、図２に示す第一の２次元図形入力部１
０２で、図８（Ａ）の円形と四角形を組み合わせた形状
が入力された状態を示す。

【０１１７】図１０（Ｂ）は、縁からの距離と高さの関
係を示すグラフであり、図２に示す第二の２次元図形入
力部１０３で、縁からの距離と高さの関係を山型で示す
グラフが入力された状態を示す。

【０１１８】図１０（Ｃ）は、３次元曲面を示す図であ
り、図１０（Ａ）と図１０（Ｂ）とから生成される３次
元曲面である。円形と四角形を組み合わせた形状から一
側面が斜めに平らなドーナツ状の３次元曲面が生成され
る一例である。

【０１１９】さらに、本発明の３次元図形の作成方法を
文字に適応させた例を以下に示す。

【０１２０】図１１は、本発明の一実施例の文字に適応
した立体の形状を示す図である。

【０１２１】図１１（Ａ）は、ｘ＝０、ｙ＝０を通る直
線と四角形から円錐又は四角錐を生成し、さらに、英大
文字Ａに適応した例を示す。

【０１２２】図１１（Ｂ）は、ｘ＝０、ｙ＝０を通る直
線と水平線を組み合わせたグラフと四角形から縁が斜め
に切り取られた台形もしくは頂上の切り取られた円錐形
を生成し、さらに、英大文字Ａに適応した例を示す。

【０１２３】図１１（Ｃ）は、４分の１円を示す曲線と
水平線を組み合わせたグラフと四角形から縁が丸く削ら
れた板をお盆を伏せたような形状を生成し、さらに、プ
ラス（＋）記号に適応した例を示す。

【０１２４】なお、図１１で使われたグラフを表す式
は、それぞれ、

【０１２５】

【数２】 である。

【０１２６】上述の如く、入力はいずれも２次元の図形
であるため、一般的な２次元用の画像入力手段や画像作
成手段、例えば、従来のペイントツールやグラフ作成ツ
ール等が使用でき、既存の２次元図形あるいはフリーハ
ンドの入力がそのまま利用可能である。このため、従来
技術のような特殊な装置、３次元図形のデータ、変形操
作手段のためのライブラリ、或いは、高度なスキルを必
要とせず簡単に３次元の図形を作成することができる。
また、出力結果をリアルタイムで確認しながら図形の形
状を変更することが可能である。

【０１２７】尚、本発明により生成された３次元データ
は、他のプログラムで使用できるデータフォーマットに
することで、本発明によるレンダリングソフトだけでな
く、ＣＡＤ等の他のプログラムでも使用可能となる。

【０１２８】以下に付記を記す。

【０１２９】（付記１） 第１の二次元図形を入力する
第１の入力手段と、第２の二次元図形を入力する第２の
入力手段と、前記第１の入力手段で入力された第１の二
次元図形を平面形状とし、前記第２の入力手段で入力さ
れた第２の二次元図形を断面形状として、三次元図形を
生成する三次元図形生成手段とを有する画像処理装置。

【０１３０】（付記２） 前記第２の入力手段は、前記
第１の入力手段で入力された平面形状の縁からの距離と
高さの関係情報を入力することを特徴とする付記１記載
の画像処理装置。

【０１３１】（付記３） 前記第２の入力手段で入力さ
れた前記第２の二次元図形を予め設定された距離と高さ
の座標で示される断面形状とし、前記三次元図形生成手
段は、前記第１の入力手段で入力された前記第１の二次
元図形の所定の位置から縁までが最小となる距離を前記
第２の二次元図形の距離座標に対応させ、前記第２の二
次元図形の距離座標から求められる高さの値を前記第１
の二次元図形の該所定の位置の高さとすることを特徴と
する付記２記載の画像処理装置。

【０１３２】（付記４） 前記第２の入力手段は、前記
平面形状の縁からの距離と高さの関係を示すグラフを作
成するグラフ作成プログラムであることを特徴とする付
記１又は２記載の画像処理装置。

【０１３３】（付記５） 前記第１および第２の入力手
段は、二次元図形作成プログラムであることを特徴とす
る付記１記載の画像処理装置。

【０１３４】（付記６） 第１の二次元図形を入力する
第１の入力手順と、第２の二次元図形を入力する第２の
入力手順と、前記第１の入力手順で入力された第１の二
次元図形を平面形状とし、前記第２の入力手順で入力さ
れた第２の二次元図形を断面形状として、三次元図形を
生成する三次元図形生成手順とを有する画像処理方法。 （付記７） 前記第２の入力手順は、前記第１の入力手
順で入力された図形の形状の縁からの距離と高さの関係
情報を入力することを特徴とする付記６記載の画像処理
方法。

【０１３５】（付記８） 前記第２の入力手順で入力さ
れた前記第２の二次元図形を予め設定された距離と高さ
の座標で示される断面形状とし、前記三次元図形生成手
順は、前記第１の入力手順で入力された前記第１の二次
元図形の所定の位置から縁までが最小となる距離を前記
第２の二次元図形の距離座標に対応させ、前記第２の二
次元図形の距離座標から求められる高さの値を前記第１
の二次元図形の該所定の位置の高さとすることを特徴と
する付記７記載の画像処理方法。

【０１３６】（付記９） 前記第２の入力手順は、グラ
フ作成プログラムで作成された前記平面形状の縁からの
距離と高さの関係を示すグラフを前記第２の二次元図形
として入力することを特徴とする付記７又は８記載の画
像処理方法。

【０１３７】（付記１０） 前記第１および第２の入力
手順は、それぞれの二次元図形作成プログラムで作成さ
れた二次元図形を入力することを特徴とする付記６記載
の画像処理方法。

【０１３８】（付記１１） コンピュータに、第１の二
次元図形を入力する第１の入力手順と、第２の二次元図
形を入力する第２の入力手順と、前記第１の入力手順で
入力された第１の二次元図形を平面形状とし、前記第２
の入力手順で入力された第２の二次元図形を断面形状と
して、三次元図形を生成する三次元図形生成手順とを実
行させるプログラムが記憶されたコンピュータ読み取り
可能な記録媒体。 （付記１２） 前記第２の入力手順は、前記第１の入力
手順で入力された図形の形状の縁からの距離と高さの関
係情報を入力することを特徴とする付記１１記載のコン
ピュータ読み取り可能な記録媒体。 （付記１３） 前記第２の入力手順で入力された前記第
２の二次元図形を予め設定された距離と高さの座標で示
される断面形状とし、前記三次元図形生成手順は、前記
第１の入力手順で入力された前記第１の二次元図形の所
定の位置から縁までが最小となる距離を前記第２の二次
元図形の距離座標に対応させ、前記第２の二次元図形の
距離座標から求められる高さの値を前記第１の二次元図
形の該所定の位置の高さとすることを特徴とする付記１
２記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

【０１３９】（付記１４） 前記第２の入力手順は、グ
ラフ作成プログラムで作成された前記平面形状の縁から
の距離と高さの関係を示すグラフを前記第２の二次元図
形として入力することを特徴とする付記１１又は１２記
載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

【０１４０】（付記１５） 前記第１および第２の入力
手順は、それぞれの二次元図形作成プログラムで作成さ
れた二次元図形を入力することを特徴とする付記１１記
載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

【０１４１】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、次に述べる
効果を実現することができる。

【０１４２】本発明によれば、立体を真上から見たとき
の形状を入力し、入力された該形状の縁からの距離と高
さを示す形状を入力し、入力された２種類の形状に基づ
き３次元の図形を生成することにより、利用者は、２次
元の形状を入力するのみで、特殊な装置や高度なスキル
を要求する関数の作成等を必要とせず３次元の図形を簡
単に作成することができる等の特長を有する。

【０１４３】また、本発明によれば、立体を真上から見
たときの形状を２次元図形のデータに変換し、入力され
た該形状の縁からの距離と高さを示す形状をグラフ関数
に変換し、変換された２次元図形のデータと変換された
グラフ関数に基づき３次元の図形を生成することによ
り、利用者は、２次元の形状をデータに変換する従来の
ペイントツールで立体を真上から見たときの形状を入力
でき、２次元の形状をグラフ関数に変換する従来のグラ
フ作成ツールで縁からの距離と高さを示す形状を入力す
ることができるため、本発明を利用するための特別な知
識を必要とすることなく３次元の図形を効率よく作成す
ることができる等の特長を有する。

【０１４４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のハード構成図である。

【図２】本発明の一実施例の機能構成図である。

【図３】本発明の一実施例の図形を真上から見たときの
形状のデータフォーマットを説明する図である。

【図４】本発明の一実施例の図形の縁からの距離と高さ
を示すデータフォーマットを説明する図である。

【図５】本発明の一実施例の３次元図形の形状を示すデ
ータフォーマットを説明する図である。

【図６】本発明の一実施例の３次元図形の形状を示す他
のデータフォーマットを説明する図である。

【図７】本発明の一実施例の３次元図形作成のフローチ
ャート図である。

【図８】本発明の一実施例の３次元曲面（その１）を示
す図である。

【図９】本発明の一実施例の３次元曲面（その２）を示
す図である。

【図１０】本発明の一実施例の３次元曲面（その３）を
示す図である。

【図１１】本発明の一実施例の文字に適応した立体の形
状を示す図である。

【符号の説明】

１１ ＣＰＵ １２ メモリユニット １３ 表示ユニット １４ 記憶装置 １５ キーボード １６ マウス １７ タブレット １８ スキャナー １９ ＣＤ−ＲＯＭ １００ 画像処理装置 １０１ ３次元図形制御部 １０２ 第一の２次元図形入力部 １０３ 第二の２次元図形入力部 １０４ ３次元図形出力部 １０５ 記憶装置 １０６ 表示処理部

フロントページの続き (72)発明者 北 竜也 東京都稲城市大字大丸1405番地 株式会社 富士通パソコンシステムズ内 Ｆターム(参考） 5B050 BA07 BA09 BA18 CA07 DA10 EA13 EA28

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の二次元図形を入力する第１の入力
   手段と、 第２の二次元図形を入力する第２の入力手段と、 前記第１の入力手段で入力された第１の二次元図形を平
   面形状とし、前記第２の入力手段で入力された第２の二
   次元図形を断面形状として、三次元図形を生成する三次
   元図形生成手段とを有する画像処理装置。
2. 【請求項２】 前記第２の入力手段は、前記第１の入力
   手段で入力された平面形状の縁からの距離と高さの関係
   情報を入力することを特徴とする請求項１記載の画像処
   理装置。
3. 【請求項３】 第１の二次元図形を入力する第１の入力
   手順と、 第２の二次元図形を入力する第２の入力手順と、 前記第１の入力手順で入力された第１の二次元図形を平
   面形状とし、前記第２の入力手順で入力された第２の二
   次元図形を断面形状として、三次元図形を生成する三次
   元図形生成手順とを有する画像処理方法。
4. 【請求項４】 コンピュータに、 第１の二次元図形を入力する第１の入力手順と、 第２の二次元図形を入力する第２の入力手順と、 前記第１の入力手順で入力された第１の二次元図形を平
   面形状とし、前記第２の入力手順で入力された第２の二
   次元図形を断面形状として、三次元図形を生成する三次
   元図形生成手順とを実行させるプログラムが記憶された
   コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
5. 【請求項５】 前記第２の入力手順は、前記第１の入力
   手順で入力された図形の形状の縁からの距離と高さの関
   係情報を入力することを特徴とする請求項４記載のコン
   ピュータ読み取り可能な記録媒体。
6. 【請求項６】 コンピュータに、 第１の二次元図形を入力する第１の入力手順と、 第２の二次元図形を入力する第２の入力手順と、 前記第１の入力手順で入力された第１の二次元図形を平
   面形状とし、前記第２の入力手順で入力された第２の二
   次元図形を断面形状として、三次元図形を生成する三次
   元図形生成手順とを実行させるプログラム。
7. 【請求項７】 前記第２の入力手順は、前記第１の入力
   手順で入力された図形の形状の縁からの距離と高さの関
   係情報を入力することを特徴とする請求項６記載のプロ
   グラム。