JP2001022805A - 平面判定処理方法および平面判定処理手段を備えた3次元立体処理システム - Google Patents

平面判定処理方法および平面判定処理手段を備えた3次元立体処理システム

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JP2001022805A
JP2001022805A JP11193614A JP19361499A JP2001022805A JP 2001022805 A JP2001022805 A JP 2001022805A JP 11193614 A JP11193614 A JP 11193614A JP 19361499 A JP19361499 A JP 19361499A JP 2001022805 A JP2001022805 A JP 2001022805A
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Naoyuki Sato
直之 佐藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 平面判定処理を簡単に行えるようにして、処
理コストを低減することができる平面判定処理方法など
を提供する。 【解決手段】 与えられた面が平面か否かを判定する平
面判定処理方法において、平面判定を行おうとする面の
境界曲線上から任意の4点を取得し、取得した4点中の
3点で平面を定義し、定義した平面に残りの1点が乗っ
ているか否かを判定し、4点が同一平面上に乗っていな
いと判定されたならば、前記面が平面でないと判定し、
4点が同一平面に乗っていると判定されたならば、厳密
な平面判定処理を行う構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、専用の3次元立体
処理装置やパーソナルコンピュータなどの情報処理装置
などにより形成される3次元立体の面が平面か否かを判
定する平面判定処理方法に係わり、特に、厳密な平面チ
ェックに先んじて行う平面ラフチェック方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のグラフィクス表示装置とコンピュ
ータを用いたCAD/CAMシステムなどでは、3次元
立体上の面が平面か否かを判定する際に、次のような手
順により判定していた。なお、前記3次元立体とは、境
界表現形式のソリッドモデルデータとして生成された形
状を指し、境界表現形式のソリッドモデルとは、稜線や
頂点や面というような要素により3次元空間上に閉じた
領域を定義し、中身の詰まった立体を表現したものであ
る。また、平面判定の対象となる領域は、無限大および
面積0を除く任意の広さの領域である。 (1)境界曲線によって閉じられた平面判定を行おうと
する面の平均法線ベクトルを求める。平均法線ベクトル
の求め方を示す図が図4である。図4(a)には平面判
定を行おうとする面の全体を示し、図4(b)には図4
(a)に記載した微少要素を拡大して示している。図4
(a)に示すように、平均法線ベクトル24は、境界曲
線20により閉じられた面21中の微少要素22におけ
る単位法線ベクトル23(図4(b)参照)を積分した
値である。また、この単位法線ベクトル23を求める際
には、前記面は座標軸X、Y、Zに対してどのような傾
きで置いてもよい。 (2)前記面の中心位置を求める。面の中心位置の求め
方を示す図が図5である。図5に示すように、その中心
位置30は、閉じられた領域(平面判定対象の前記面2
1)を形成する複数の(何本でもよい)境界曲線20か
らなるループ上のすべての頂点25a〜25dおよびル
ープ周りの曲線稜線26〜29の制御点26a、26
b、27a、27b、28a、28b、29a、29b
の座標値の平均値として求められる。なお、制御点26
a、26b、27a、27b、28a、28b、29
a、29bとは、曲線形状を決めるための点である。 (3)前記のようにして求めた平均法線ベクトルと面の
中心位置から平面を定義し、面の周りの各境界曲線がそ
の平面に乗っているか否かをチェックする。面の周りの
各境界曲線が平面に乗っているか否かをチェックする方
法を示す図が図6である。図6に示すように、境界曲線
20上の制御点20a〜20iが平面31に乗っている
か否かをチェックするのである。例えば、平面31上の
任意の1点P0から、制御点20aに向かうベクトルを
A0とし、平面31の法線ベクトルをB0としたとき、
ベクトルA0とベクトルB0の内積の値が「0」となる
ならば、その制御点20aは平面31に乗っていると判
定する。 (4)前記(3)において、すべての境界曲線20が平
面31に乗っていれば、面21は平面であると判定す
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
従来技術では、法線ベクトルや中心位置を求めるのに多
量の計算が伴うため、処理コストが高くなるという問題
がある。本発明の課題は、このような従来技術の問題を
解決し、処理コストを低減することができる平面判定処
理方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項1記載の発明では、与えられた面が平面か
否かを判定するための平面判定処理方法において、平面
判定を行おうとする面の境界曲線上から取得した任意の
4点が同一平面上に乗っているか否かを判定し、同一平
面に乗っていないと判定されたならば、前記面が平面で
ないと判定する方法にした。また、請求項2記載の発明
では、請求項1記載の発明において、境界曲線上から取
得した任意の4点中の3点で定義した平面に残りの1点
が乗っているか否かを判定することにより、4点が同一
平面上に乗っているか否かを判定する方法にした。ま
た、請求項3記載の発明では、請求項1または請求項2
記載の発明において、4点が同一平面に乗っていると判
定されたとき、厳密な平面判定処理を行う方法にした。
また、請求項4記載の発明では、プログラムを記憶した
記憶媒体において、請求項1、請求項2、または請求項
3記載の平面判定処理方法をプログラミングしたプログ
ラムを記憶する構成にした。また、請求項5記載の発明
では、与えられた面が平面か否かを判定するための平面
判定処理手段を備えた3次元立体処理システムにおい
て、平面判定を行おうとする面の境界曲線上から取得し
た任意の4点中の3点で定義した平面に残りの1点が乗
っているか否かを判定することにより、4点が同一平面
上に乗っているか否かを判定し、同一平面に乗っていな
いと判定されたならば、前記面が平面でないと判定する
平面判定処理手段を備えた。
【0005】また、請求項6記載の発明では、請求項5
記載の発明において、4点が同一平面に乗っていると判
定されたとき、厳密な平面判定処理を行うように平面判
定処理手段を構成した。前記のような手段にしたので、
請求項1記載の発明では、平面判定を行おうとする面の
境界曲線上から取得した任意の4点が同一平面上に乗っ
ているか否かが判定され、同一平面に乗っていないと判
定されたならば、前記面が平面でないと判定される。請
求項2および請求項5記載の発明では、請求項1記載の
発明において、境界曲線上から取得した任意の4点中の
3点で定義した平面に残りの1点が乗っているか否かが
判定され、残りの1点が前記平面に乗っていないなら
ば、判定しようとする面が平面でないと判定される。請
求項3および請求項6記載の発明では、請求項1、請求
項2、または請求項5記載の発明において、4点が同一
平面に乗っていると判定されたとき、厳密な平面判定処
理が行われる。請求項4記載の発明では、プログラムを
記憶した記憶媒体において、請求項1、請求項2、また
は請求項3記載の平面判定処理方法をプログラミングし
たプログラムが記憶媒体に記憶される。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の実施の
形態を詳細に説明する。図2は本発明の一実施形態を示
す3次元立体処理装置の構成ブロック図である。図示し
たように、この実施形態の3次元立体処理装置は、本発
明に係わる処理など、外部からの入力などにより取得さ
れた3次元立体に関する境界表現形式のソリッドモデル
データを処理するデータ処理部1、キーボードやテキス
ト表示装置などを有した操作表示部2、ソリッドモデル
データから3次元形状(3次元立体)データを生成する
3次元形状生成部3、3次元形状生成部3により生成さ
れた3次元形状データに従って3次元立体を表示するグ
ラフィク表示装置4、3次元立体などを紙上に出力する
プロッタ5、ネットワークを介して外部からソリッドモ
デルデータを取得したりする通信制御部6などを備えて
いる。なお、前記データ処理部1は、プログラムを記憶
したメモリおよびそのプログラムに従って動作するCP
Uを有して、従来技術によった厳密な平面判定処理やそ
れに先んじて行う平面ラフチェックを行う平面判定処理
手段として動作する。上記の構成を有する本実施形態の
3次元立体処理装置では、従来技術に基づいた厳密な平
面判定処理を行うことができると共に、それに先んじて
行う平面ラフチェックを行うことができる。
【0007】図1に、本実施形態の動作フローを示し、
図3に、本実施形態における平面判定処理方法を示す。
以下、図1の動作フローに従い、かつ、図2〜図6を参
照しつつ、本実施形態の動作を説明する。まず、データ
処理部1が、境界表現形式のソリッドモデルデータを、
例えば、着脱可能な記憶媒体や通信制御部6を介して外
部から取得し、それを3次元形状生成部3に渡し、その
3次元立体をグラフィクス表示装置4に表示させる。そ
して、表示された3次元立体上における平面か否かを判
定する面21を、利用者にマウスなどポインティング装
置を用いて指示させる。これにより、利用者の指示した
面を示す位置情報が3次元形状生成部3に与えられる
と、3次元形状生成部3はその面を示すソリッドモデル
データを抽出し、抽出されたデータがデータ処理部1に
与えられると、データ処理部1は、その面を示す前記デ
ータに従って、ソリッドモデルデータ中の、平面か否か
を判定する面の境界曲線20(図4、図6参照)を認識
し、その境界曲線20上から任意の4点のデータを取得
する(ステップS1)。ソリッドモデルデータ中から、
平面か否かを判定する面21が属するループ(複数の境
界曲線20から構成されている)を示す情報を探索し、
その情報に関連付けられている頂点25a〜25dのデ
ータを探索し、最初に見つかった4個の頂点25a〜2
5dを前記任意の4点とし、その座標値をソリッドモデ
ルデータ中から取得するのである。次に、前記4点中の
3点で、平面31を定義する(ステップS2)。例え
ば、前記任意の4点(頂点25a〜25d)のベクトル
をそれぞれp1,p2,p3,p4と表し、二つのベクトル(p2−p
1)と(p3−p1)の外積(二つのベクトルの絶対値をA
p、Bp、二つのベクトルの成す角をθabとすると、
大きさはAp×Bpsinθabとなり、ベクトルの方向
は二つのベクトル(p2−p1)と(p3−p1)を含む平面に
垂直である)を法線ベクトルB1とし、1点p1を通る平
面31を定義するのである(図3参照)。
【0008】続いて、前記のようにして定義した平面3
1上の1点p1を始点とし、残りの1点p4を終点とするベ
クトル(p4−p1)(図3参照)と前記法線ベクトルB1
との内積を計算する。つまり、二つのベクトルのx、
y、z成分からその内積(二つのベクトル(p4−p1)、
B1の絶対値をCp、Dp、二つのベクトル(p4−p
1)、B1の成す角をθcdとすると、大きさはCp×
Dpcosθcd)が0か否かを調べるのである。これに
より、二つのベクトル(p4−p1)、B1のなす角度が直
角か否かを調べ(内積が0であれば直角)、残りの1点
が定義された平面31に乗っているか否かを判定する
(ステップS3)。そして、二つのベクトル(p4−p
1)、B1が直角でないと判定されたならば、残りの1
点p4が平面31に乗っていないと判定し(ステップS3
でNo)、したがって、面21は平面形状でないと判定す
る(ステップS4)。それに対して、残りの1点p4が平
面31に乗っていると判定されたならば(ステップS3
でYes)、「従来の技術」に前述したような厳密な平面
判定処理を行い、判定対象の面21がほんとうに平面で
あるのか否かを再チェックする(ステップS5)。こう
して、本発明によれば、平面でないという判定を、「従
来の技術」に前述したような厳密な平面判定処理を行う
前に、簡単な平面判定処理で出すことができるので、処
理コストを低減することができる。なお、上記した本実
施形態では3次元立体処理装置に本発明を適用した場合
について説明したが、本発明による平面判定処理または
本発明による平面のラフチェックは、パーソナルコンピ
ュータなど汎用の情報処理装置上においても実現するこ
とができる。また、本発明による平面判定処理手段を備
えていなかった情報処理装置に、本発明による平面判定
処理方法をプログラミングしたプログラムを記憶した記
憶媒体を装填することにより、その情報処理装置上で本
発明による平面判定処理を実行させることができる。
【0009】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
請求項1記載の発明では、平面判定を行おうとする面の
境界曲線上から取得した任意の4点が同一平面上に乗っ
ているか否かが判定され、同一平面に乗っていないと判
定されたならば、前記面が平面でないと判定されるの
で、平面でないという判定を簡単な処理で行うことがで
き、したがって、処理コストを低減することができる。
また、請求項2または請求項5記載の発明では、請求項
1記載の発明において、境界曲線上から取得した任意の
4点中の3点で定義した平面に残りの1点が乗っている
か否かが判定され、残りの1点が前記平面に乗っていな
いならば、判定しようとする面が平面でないと判定され
るので、請求項1記載の発明の効果を簡単な演算手段に
より実現することができる。また、請求項3および請求
項6記載の発明では、請求項1、請求項2、または請求
項5記載の発明において、4点が同一平面に乗っている
と判定されたとき、厳密な平面判定処理が行われるの
で、平面であるという判定も正確に行うことができる。
また、請求項4記載の発明では、プログラムを記憶した
記憶媒体において、請求項1、請求項2、または請求項
3記載の平面判定処理方法をプログラミングしたプログ
ラムが記憶媒体に記憶されるので、その記憶媒体を情報
処理装置に装填することにより、それまで本発明によっ
た平面判定処理手段を備えていなかった情報処理装置上
で本発明によった平面判定処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す平面判定処理方法の
動作フロー図である。
【図2】本発明の一実施形態を示す3次元立体処理装置
の構成ブロック図である。
【図3】本発明の一実施形態を示す平面判定処理方法の
説明図である。
【図4】(a)、(b)は従来技術および本発明の平面
判定処理方法に係わる説明図である。
【図5】従来技術および本発明の平面判定処理方法に係
わる他の説明図である。
【図6】従来技術および本発明の平面判定処理方法に係
わる他の説明図である。
【符号の説明】
1 データ処理部 2 操作表示部 3 3次元形状生成部 4 グラフィクス表示装置 5 プロッタ 6 通信制御部

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 与えられた面が平面か否かを判定するた
    めの平面判定処理方法において、 平面判定を行おうとする面の境界曲線上から取得した任
    意の4点が同一平面上に乗っているか否かを判定し、同
    一平面に乗っていないと判定されたならば、前記面が平
    面でないと判定することを特徴とする平面判定処理方
    法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の平面判定処理方法におい
    て、境界曲線上から取得した任意の4点中の3点で定義
    した平面に残りの1点が乗っているか否かを判定するこ
    とにより、4点が同一平面上に乗っているか否かを判定
    することを特徴とする平面判定処理方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2記載の平面判定
    処理方法において、4点が同一平面に乗っていると判定
    されたとき、厳密な平面判定処理を行うことを特徴とす
    る平面判定処理方法。
  4. 【請求項4】 プログラムを記憶した記憶媒体におい
    て、請求項1、請求項2、または請求項3記載の平面判
    定処理方法をプログラミングしたプログラムを記憶した
    記憶媒体。
  5. 【請求項5】 与えられた面が平面か否かを判定するた
    めの平面判定処理手段を備えた3次元立体処理システム
    において、 平面判定を行おうとする面の境界曲線上から取得した任
    意の4点中の3点で定義した平面に残りの1点が乗って
    いるか否かを判定することにより、4点が同一平面上に
    乗っているか否かを判定し、同一平面に乗っていないと
    判定されたならば、前記面が平面でないと判定する平面
    判定処理手段を備えたことを特徴とする3次元立体処理
    システム。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の3次元立体処理システム
    において、4点が同一平面に乗っていると判定されたと
    き、厳密な平面判定処理を行うように平面判定処理手段
    を構成したことを特徴とする3次元立体処理システム。
JP11193614A 1999-07-07 1999-07-07 平面判定処理方法および平面判定処理手段を備えた3次元立体処理システム Withdrawn JP2001022805A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006285836A (ja) * 2005-04-04 2006-10-19 Univ Of Electro-Communications 3次元cadシステム及びソリッドモデルの作成方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006285836A (ja) * 2005-04-04 2006-10-19 Univ Of Electro-Communications 3次元cadシステム及びソリッドモデルの作成方法

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