CN1355511A

CN1355511A - 根据Z坐标值控制α值的立体绘图设备及其方法

Info

Publication number: CN1355511A
Application number: CN01124659A
Authority: CN
Inventors: 森胁升平; 畔川善郁; 千叶修
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-11-28
Filing date: 2001-07-27
Publication date: 2002-06-26
Anticipated expiration: 2021-07-27
Also published as: KR20020041736A; US20020063705A1; JP2002163672A; CN1272748C; TW512281B; KR100453529B1

Abstract

在颜色寄存器(2)中,物体Z坐标值被设定于α寄存器(2d)。于是,绘图部件(3)根据存贮在坐标寄存器(1)中的坐标数据和存贮在颜色寄存器(2)中的颜色数据绘制物体。因此,近前的受绘物体透明度增加,能看清受绘物体的后面,从而改善了视见度。

Description

根据Z坐标值控制α值的立体绘图设备及其方法

技术领域

本发明涉及物体立体绘图技术，特别涉及的是，根据Z坐标值控制受绘物体透射率的α值和颜色数据的RGB(红、绿、蓝)值，同时绘制物体的立体绘图设备及其方法。

背景技术

近来，为了能在汽车驾驶系统及其它类似系统上输出真实细腻的图像，可对立体图像进行高速处理的立体绘图设备已不断得到使用。在传统立体绘图设备中，预先确定了作为受绘物体颜色数据的RGB值及透射率的α值，受绘物体就是参照此RGB值及α值被绘制的。

可是，在传统立体绘图设备中，物体的RGB值和α值是不可变量。因此在某一观测点，如汽车的驾驶系统接近受绘物体时，即使用户想了解受绘物体周围的详细情况，而隐藏在受绘物体后面的其它受绘物体却不被显示，视见度差就是由此造成的。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种视见度好的立体绘图设备及其方法。

本发明的另一目的在于提供一种可减少绘图数据量的立体绘图设备及其方法。

本发明的再一个目的在于提供一种可获得黑视或白视之类效果的立体绘图设备及其方法。

本发明提供了一种按颜色数据和坐标数据绘制物体的立体绘图设备，包括：一个根据坐标数据中的纵深坐标值设定物体透射率的透射率设定部件；一个根据含透射率由透射率设定部件所设定的透射率的颜色数据及坐标数据绘制物体的绘图部件。

透射率设定部件，由于根据坐标数据中的纵深坐标值设定物体的透射率，因而，绘图数据中不必含有透射率，从而减少了绘图数据量。

本发明提供了另一种根据颜色数据及含纵深坐标值的坐标数据绘制物体的一种立体绘图设备，包括：一个存贮物体颜色数据的颜色寄存器；一个当物体纵深坐标值在阈值以下时，在颜色寄存器中设定该物体的颜色数据，和当物体纵深坐标值超出阈值时，在颜色寄存器中设定一给定值的颜色数据设定部件；一个根据颜色寄存器所存贮的颜色数据和坐标数据绘制物体的绘图部件。

颜色设定部件，由于当物体的纵深坐标值超出阈值时，在颜色寄存器中设定一给定值，因此不显示比所定位置深的受绘物体，从而，可以获得白视或黑视之类的视觉效果。

本发明另外还提供了一种根据颜色数据和坐标数据绘制物体的立体绘图方法，其中包括以下步骤：步骤一是根据坐标数据所含纵深坐标值设定物体透射率；步骤二是根据含所设透射率的颜色数据及坐标数据绘制物体。

由于物体透射率系根据坐标数据的纵深坐标值设定，因此绘图数据不必含有透射率，从而减少了绘图数据量。

附图说明

图1表示本发明实施方式1的立体绘图设备的配置示意框图。

图2是绘图部件3配置的详细说明框图。

图3A表示由传统立体绘图设备绘制的物体实例图。图3B表示由本发明实施方式1的立体绘图设备绘制的物体实例图。

图4表示本发明实施方式2的立体绘图设备配置的示意框图。

图5A表示由传统立体绘图设备绘制的物体实例图。图5B表示由本发明实施方式2的立体绘图设备绘制的物体实例图。

图6表示本发明实施方式3的立体绘图设备配置的示意框图。

图7A表示由传统立体绘图设备绘制的物体实例图。图7B表示由本发明实施方式3的立体绘图设备绘制的物体实例图。

实施方式

实施方式1

本发明实施方式1的立体绘图设备，通过将纵深信息的坐标值代入透射率的α值，使受绘物体随着Z坐标值的减少，即随着该受绘物体的靠近，而愈加透明。这里，将最近前的Z坐标值设为“0”，并使之随纵深而增加。

图1是表示本发明实施方式1的立体绘图设备的配置示意框图。此立体绘图设备包括：

存贮受绘物体各坐标值的坐标寄存器1；

存贮受绘物体各颜色数据的颜色寄存器2；

根据坐标寄存器1存贮的坐标数据及颜色寄存器2存贮的颜色数据绘制物体的绘图部件3；

显示由绘图部件3所绘物体的显示单元4。

坐标寄存器1包括：

存贮受绘物体X坐标值的X寄存器1a；

存贮受绘物体Y坐标值的Y寄存器1b；

存贮受绘物体Z坐标值的Z寄存器1c；

存贮受绘物体结构映像坐标的U坐标值的U寄存器1d；

存贮受绘物体结构映像坐标的V坐标值的V寄存器1e。

颜色寄存器2包括：

存贮受绘物体R值的R寄存器2a；

存贮受绘物体G值的G寄存器2b；

存贮受绘物体B值的B寄存器2c；

作为α值存贮受绘物体Z坐标值的α寄存器2d。

受绘物体的坐标数据及颜色数据由外部设备，例如装有CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)的CD-ROM驱动器读取，并分别设定坐标寄存器1及颜色寄存器2。

图2是图1所示绘图部件3配置的详细说明框图。绘图部件3包括：

可对构成受绘物体的立体多边形数据进行一系列几何运算的几何运算单元5；

根据从几何运算单元5输出的运算后的顶点数据进行一系列绘图处理的立体绘图单元6。

几何运算单元5，对立体多边形数据进行几何运算，并把组成基本数据的被坐标变换了的多边形的顶点数据，例如顶点坐标数据输出给视见区。

立体绘图单元6，根据几何运算单元5输出的顶点坐标数据生成组成基本数据的各多边形的像素数据，并写入像素存贮器。当由立体绘图单元6把一帧的像素数据写入时，显示单元4便从像素存贮器读出像素数据并连续显示。

几何运算单元5包括：

模型变换/可见区变换部件51：用模型坐标系定义需要绘制的立体形状，并将其变换为一个完全坐标系，从而将该模型坐标系定义的立体形状置入一空间内，进而针对立体形状决定视见点位置和视轴方向等的投影条件，从而变换为可见区中的立体形状；

光线计算部件52：计算由模型变换/可见区变换部件51进行模型变换和可见区变换之后的立体形状的光线亮度；

透视变换/视见区变换部件53：把成为目标的立体形状进行透视变换，并将可见区变换为视见区。

立体绘图单元6包括：

多边形建立部件61：计算多边形顶点坐标的差值，并输出多边形顶点间的倾斜度；

边缘生成部件62：参照从多边形建立部件61输出的多边形顶点间的倾斜度，生成多边形顶点间的边缘；

扫描线变换部件63：根据边缘生成部件62生成的多边形边缘，变换各多边形为像素单位；

像素生成部件64：生成各多边形的像素数据；

剪辑检测部件65：删除不在显示范围内的像素；

图案检测部件66：确定各像素是否成为绘制目标；

Z比较部件67：比较多边形的Z值，以确定是否是应在显示画面上绘制的多边形；

α混合部件68：参照代表透明度的α值，以合成前后连续的多边形的颜色数据；

像素存贮器69：以帧图像方式存贮生成的像素数据。

图3A表示由传统立体绘图设备绘制的物体实例图。在显示画面20A上，主要显示楼房21a等的建筑物的受绘物体和道路22a的受绘物体。在传统的立体绘图设备中，由于是预先确定受绘物体的α值，因此，显示不出例如楼房21a后面的道路23a的详细情况。

图3B表示由本发明实施方式1的立体绘图设备绘制的物体实例图。在显示画面20b上，主要显示楼房21b等的建筑物受绘物体，和目前行进中的道路22b的受绘物体。在本实施方式的立体绘图设备中，由于设定Z坐标值为受绘物体的α值，因此，越是靠近前，受绘物体的α值越小，而透明度也变得越大。例如，隐藏在楼房21b后面的道路23b周围是透明显示的。

在上述说明中，将Z坐标值代入了α值，但是，更普遍的作法是，将α值定义为Z坐标值的单调增加函数，也可获得相同效果。例如，如果将α值定义为Z坐标值的正的系数的线性函数，就可以增加或减少α值相对Z坐标值的变化率，因而可更恰当地设定受绘物体透明度。此外，可将最纵深的Z坐标值设为“0”，并使其随着靠向前来而增加，在此情况下，可将Z坐标值的倒数设为α值。

如上所述，若采用本实施方式的立体绘图设备，因为是将Z坐标值设定于受绘物体α值，而进行绘图，所以，当视见点靠近受绘物体时，隐藏在其后的其它受绘物体便可透过前面的受绘物体看到，从而改善了可视度。此外，由于把Z坐标值作为受绘物体的α值使用，因此不必保留每个受绘物体的α值，可以减少绘图数据量。进言之，即使受绘物体本来就没有α值的，也可获得上述效果。

实施方式2

本发明的实施方式2中的立体绘图设备，当纵深信息的Z坐标值在阈值以下时，将Z坐标值代入透射率的α值，使受绘物体透明，当Z坐标值超过阈值时，把α值设为一大值，使受绘物体不透明。另外，同实施方式1一样，将最靠近前的Z坐标值设为“0”，并使其随纵深而增加。

图4表示本发明实施方式2的立体绘图设备配置的示意框图。此立体绘图设备包括：

存贮受绘物体各坐标值的坐标寄存器1；

存贮受绘物体各颜色数据的颜色寄存器2；

显示由绘图部件3所绘物体的显示单元4；

将存贮在Z寄存器1c中的Z坐标值与阈值比较，并在α寄存器2d中设定一个值的比较电路7。

同时，标有与实施方式1的立体绘图设备配置部分相同的参照符号的配置部分，具有与实施方式1相同的功能。

比较电路7，将存贮在Z寄存器1c的Z坐标值与内部保留的阈值比较，如果Z坐标值等于或低于阈值，则在α寄存器2d设定Z坐标值，以增加受绘物体透明度。另外，如果Z坐标值超出阈值，则在α寄存器2d设一大值，使受绘物体不透明。

图5A表示由传统立体绘图设备绘制的物体实例图。因为与图3A完全相同，所以在这里不再重述。图5B表示由本实施方式的立体绘图设备绘制的物体实例图。在显示画面20c上，主要显示楼房21c等的建筑物受绘物体，和目前行进中的道路22c的受绘物体。在本实施方式的立体绘图设备中，当Z坐标值在阈值以下时，因为Z坐标值被设定于受绘物体的α值，因此，靠近前的受绘物体α值变低，并且透明。例如，隐藏在楼房21c后面的道路23c周围的详细情况可透明看到。另一方面，当Z坐标值超出阈值时，将受绘物体的α值设为一个大值，从而，纵深位置比楼房21c远的建筑物就变为不透明体。

按上述说明，当Z坐标值在阈值以下时，将Z坐标值代入α值，但是，普遍的作法是，可将α值定义为Z坐标值的单调增加函数，也能获得类似效果。例如，如果将α值定义为正系数的Z坐标值的线性函数，就可增加或减少α值相对Z坐标值的变化率，从而更恰当地设定受绘物体透明度。此外，可将最纵深的Z坐标值设为“0”，并使其随靠前而增加，在此情况下，当Z坐标值等于或超出阈值时，Z坐标值的倒数可作α值用。

如上所述，采用本实施方式的立体绘图设备，当Z坐标值在阈值以下时，由于设定Z坐标值为受绘物体的α值进行绘图，因此，当视见点靠近受绘物体时，隐藏在受绘物体后的其它受绘物体便可透过其看到，从而改善了可视度。此外，由于把Z坐标值作为受绘物体的α值使用，因此不必保留每个受绘物体的α值，这样可减少绘图数据量。进言之，即使对本来就没有α值的受绘物体，也可获得上述效果。

实施方式3

本发明实施方式3的立体绘图设备，当代表纵深信息的受绘物体Z坐标值在阈值以上时，以一个给定值代入颜色数据，便可不显示深处的受绘物体。同时，与实施方式3相同，将最近前的Z坐标值设为“0”，并使之随纵深而增加。

图6表示本发明实施方式3的立体绘图设备配置的示意框图。此立体绘图设备包括：

存贮受绘物体各坐标值的坐标寄存器1；

存贮受绘物体各颜色数据的颜色寄存器2’；

根据坐标寄存器1存贮的坐标数据及颜色寄存器2’存贮的颜色数据绘制物体的绘图部件3；

显示绘图部件3所绘物体的显示单元4；

将Z坐标值与阈值比较，以便在颜色寄存器2’中设定值的RGB设置电路9。

同时，标有与实施方式1的立体绘图设备配置部分相同的参照符号的配置部分，具有与实施方式1相同的功能。但有一点不同的是，颜色寄存器2’与实施方式1的颜色寄存器2相比较，α寄存器2d被删除了。

比较电路8将Z坐标值与在内部保留的阈值比较，如果Z坐标值在阈值以下时，就将R值、G值和B值设于颜色寄存器2’中，以便绘制物体。如果Z坐标值超出阈值，将一给定值设于颜色寄存器2’中，以禁止绘图。同时，Z坐标值不加更改地贮存在Z寄存器1c中。

图7A表示由传统立体绘图设备绘制的物体实例图。因为与图3A所示内容相同，所以在这里不再重述。图7B表示由本实施方式的立体绘图设备绘制的物体实例图。在显示画面20d上，主要显示楼房等的建筑物受绘物体，和目前行进中的道路22d的受绘物体。在本实施方式的立体绘图设备中，当Z坐标值在阈值以下时，因为将R、G和B值存贮在颜色寄存器2’中，象往常一样显示靠近前的受绘物体。并且，当Z坐标值超出阈值时，由于在颜色寄存器2’中存贮一给定值，不显示后面的建筑物和道路24d。另外，如果将颜色寄存器2’中的值设定为(R，G，B)＝(0，0，0)，如图7B所示靠后的部分显得仿佛被一层雾所笼罩。相反，如果设定一个大(R，G，B)值，靠后的部分看似被涂黑了一样。

如上所述，采用本实施方式的立体绘图设备，当Z坐标值超出阈值时，由于在颜色寄存器2’中设一给定值进行绘图，从而，可以获得能黑视或白视比所定位置深的受绘物体的视觉效果。此外，由于不必绘制比所定位置深的小物体，从而使立体绘图设备的处理效率得以改善。

Claims

1.一种基于颜色数据和坐标数据绘制物体的立体绘图设备，包括：

透射率设定部件，用于根据所述坐标数据所含的纵深坐标值设定物体透射率；

绘图部件，用于根据含所述透射率设定部件所设定透射率的颜色数据及所述坐标数据绘制物体。

2.权利要求1记载的立体绘图设备，其中：

所述透射率设定部件将物体的纵深坐标值设定为该物体的透射率。

3.权利要求1记载的立体绘图设备，其中：

所述透射率设定部件使用物体纵深坐标值的单调增加函数计算该物体的透射率。

4.权利要求1记载的立体绘图设备，其中：

所述透射率设定部件使用物体纵深坐标值的倒数计算该物体的透射率。

5.权利要求1记载的立体绘图设备，其中：

所述透射率设定部件，当物体纵深坐标值在阈值以下时，将纵深坐标值设定为该物体的透射率，

当物体纵深坐标值超出阈值时，将一给定值设定为该物体的透射率。

6.权利要求1记载的立体绘图设备，其中：

所述透射率设定部件，当物体纵深坐标值在阈值以下时，使用物体纵深坐标值的单调增加函数计算该物体的透射率，

7.权利要求1记载的立体绘图设备，其中：

所述透射率设定部件，当物体纵深坐标值在阈值以上时，使用物体纵深坐标值的倒数计算该物体的透射率，

当物体纵深坐标值比阈值小时，将一给定值设定于该物体的透射率。

8.一种基于颜色数据和含纵深坐标值的坐标数据绘制物体的立体绘图设备，包括：

颜色寄存器，用于贮存物体颜色数据；

颜色数据设定部件，用于当物体纵深坐标值在阈值以下时，将该物体的颜色数据设定于所述颜色寄存器，当物体纵深坐标值超出阈值时，将一给定值设定于所述颜色寄存器；

绘图部件，用于根据存贮在所述颜色寄存器中的颜色数据及所述坐标数据绘制物体。

9.一种基于颜色数据和坐标数据绘制物体的立体绘图方法，它包括以下步骤：

根据所述坐标数据所含的纵深坐标值设定物体的透射率；

根据含所述设定的透射率的颜色数据及所述坐标数据绘制物体。

10.权利要求9记载的立体绘图方法，其中：

设定所述物体透射率的步骤包括下述步骤，即将物体的纵深坐标值设定为该物体透射率。

11.权利要求9记载的立体绘图方法，其中：

设定所述物体透射率的步骤包括下述步骤，即使用物体纵深坐标值的单调增加函数计算该物体透射率的步骤。

12.权利要求9记载的立体绘图方法，其中：

设定所述物体透射率的步骤包括下述步骤，即使用物体纵深坐标值的倒数计算该物体透射率的步骤。

13.权利要求9记载的立体绘图方法，其中：

设定所述物体透射率的步骤包括下述步骤，即当物体纵深坐标值在阈值以下时，将纵深坐标值设定为该物体的透射率，

14.权利要求9记载的立体绘图方法，其中：

设定所述物体透射率的步骤包括下述步骤，即当物体纵深坐标值在阈值以下时，使用纵深坐标值的单调增加函数计算该物体的透射率，

15.权利要求9记载的立体绘图方法的一种，其内容为：

设定所述物体透射率的步骤包括下述步骤，即当物体纵深坐标值在阈值以上时，使用物体纵深坐标值的倒数计算该物体的透射率，

当物体纵深坐标值比阈值小时，将一给定值设定为该物体的透射率。