JP2003186925A - Three-dimensional shape processor and curved surface interpolation program - Google Patents
Three-dimensional shape processor and curved surface interpolation programInfo
- Publication number
- JP2003186925A JP2003186925A JP2001382182A JP2001382182A JP2003186925A JP 2003186925 A JP2003186925 A JP 2003186925A JP 2001382182 A JP2001382182 A JP 2001382182A JP 2001382182 A JP2001382182 A JP 2001382182A JP 2003186925 A JP2003186925 A JP 2003186925A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- curved surface
- boundary
- line segment
- interpolated
- curve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Image Generation (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、専用の3次元形状
処理装置やパーソナルコンピュータなど情報処理装置な
どに実施されるN角形領域に曲面を内挿する技術に関
し、特に、N角形領域に綺麗に内挿可能な曲面を生成す
ることができる曲面内挿技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for interpolating a curved surface into an N-gonal region, which is implemented in a dedicated three-dimensional shape processing device, an information processing device such as a personal computer, and particularly, to clean the N-gonal region neatly. The present invention relates to a curved surface interpolation technique capable of generating a curved surface that can be interpolated.
【0002】[0002]
【従来の技術】グラフィクス表示装置とコンピュータと
を用いたCAD/CAM装置など3次元形状処理装置で
は、従来より、3次元立体形状を生成したり、生成され
ている3次元立体形状を変形させたり、その他、様々な
処理を行っている。なお、3次元立体形状とは、例えば
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、その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。本発明は、このような3次元形状処理装置な
どにおいて従来より行われている3次元形状処理の一つ
である曲面生成に係わり、より詳細には、複数本のB−
スプライン曲線を用いて構成した曲線メッシュにより生
成した内挿曲面を滑らかに且つ曲面間に重なりや隙間が
ないように内挿する内挿曲面生成方法に関する。なお、
このような分野の従来技術としては、例えばGrego
ryパッチなどを用いた自由曲面の内挿方法がある。こ
の従来技術では、境界横断導関数を指定し、これを用い
て曲面の形状を変形し、曲面同士を接続したり、曲面を
内挿したりする。また、有理境界Gregoryパッチ
を用いてなめらかな曲面形状を生成する方法なども公知
である。例えば特開平7−282117号公報に示され
た自由曲面生成方法は前記したような従来技術の一つで
あり、有理B−スプライン曲線を共有境界とする2枚の
曲面を生成する場合に、境界曲線とその境界曲線につな
がる曲線から境界における連続性を判定し、その連続性
から境界における接続条件を求め、求められた接続条件
から面の内部制御点を生成することにより隣り合う2枚
の自由曲面形状を滑らかに接続する。また、曲線メッシ
ュを用いて曲面を生成する方法では、例えば、“鳥谷浩
志,千代倉弘明,3次元CADの基礎と応用,199
1.”記載の技術によれば、N角形領域をN個の四辺形
面で内挿する。2. Description of the Related Art In a three-dimensional shape processing device such as a CAD / CAM device using a graphics display device and a computer, a three-dimensional three-dimensional shape is conventionally generated or the generated three-dimensional three-dimensional shape is deformed. , Other various processing is performed. The three-dimensional solid shape refers to, for example, a shape generated as solid model data in the boundary expression format, and the solid model in the boundary expression format is
It defines a closed area in a three-dimensional space by elements such as ridges, vertices, and faces, and expresses a solid body filled with contents. The present invention relates to curved surface generation, which is one of the three-dimensional shape processing conventionally performed in such a three-dimensional shape processing device, and more specifically, a plurality of B-
The present invention relates to an interpolation curved surface generation method for smoothly interpolating an interpolation curved surface generated by a curve mesh configured using spline curves so that there is no overlap or gap between curved surfaces. In addition,
As a conventional technique in such a field, for example, Grego
There is a free-form surface interpolation method using a ry patch or the like. In this conventional technique, a cross-boundary derivative is designated, the shape of a curved surface is deformed using this, and the curved surfaces are connected to each other or the curved surface is interpolated. A method of generating a smooth curved surface shape using a rational boundary Gregory patch is also known. For example, the free-form surface generation method disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-28217 is one of the conventional techniques described above, and when generating two curved surfaces having a rational B-spline curve as a shared boundary, the boundary is generated. The continuity at the boundary is determined from the curve and the curve connected to the boundary curve, the connection condition at the boundary is determined from the continuity, and the internal control points of the surface are generated from the calculated connection condition, so that two adjacent free sheets are free. Connect curved shapes smoothly. Further, in the method of generating a curved surface using a curved mesh, for example, “Hiroshi Toritani, Hiroaki Chiyokura, Basics and Applications of 3D CAD, 199”.
1. According to the described technique, an N-gonal region is interpolated by N quadrilateral faces.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た特開平7−282117号公報に示された自由曲面生
成方法では、滑らかな接続を実現するために、内挿曲面
として使えない曲面を生成してしまうというような問題
があるし、前記した曲線メッシュを用いて曲面を生成す
る方法では、図14に示したように、N角形領域Aの複
数の境界曲線(曲面の境界を表す曲線)のそれぞれの長
さが極端に異なる場合、内挿面のN角形領域の境界曲線
以外の曲線C(内部曲線と呼ぶ)がうねりやすいので、
内挿した曲面がうねったり、曲面同士が互いに干渉した
りする可能性がある。また、N角形領域を構成する連続
の頂点が存在しない場合や、1個のみ存在する場合に
は、内挿曲面を生成できないという問題もある。例え
ば、円形領域には曲面を内挿できないのである。本発明
の目的は、このような従来技術の問題を解決することに
あり、具体的には、N角形領域を覆うような1枚のB−
スプライン曲面を生成することにより、N角形領域に綺
麗に内挿可能な曲面を生成することができる曲面内挿方
法を提供することにある。However, in the above-mentioned free-form surface generating method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-28217, a curved surface that cannot be used as an interpolating curved surface is generated in order to realize a smooth connection. However, in the method of generating a curved surface using the curved mesh described above, as shown in FIG. 14, each of a plurality of boundary curves (curves representing boundaries of the curved surface) of the N-gonal area A is formed. If the lengths of the two are extremely different, the curve C (called an internal curve) other than the boundary curve of the N-shaped area of the interpolation surface is likely to swell,
The interpolated curved surfaces may undulate or the curved surfaces may interfere with each other. There is also a problem that an interpolated surface cannot be generated when there are no continuous vertices forming the N-gonal region or when there is only one. For example, a curved surface cannot be interpolated in a circular area. An object of the present invention is to solve such a problem of the related art, and specifically, one sheet of B- that covers an N-gonal region is used.
An object of the present invention is to provide a curved surface interpolation method that can generate a curved surface that can be neatly interpolated in an N-gonal region by generating a spline curved surface.
【0004】[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、N角形領域に曲面を内
挿することができる3次元形状処理装置において、内挿
する曲面の領域の範囲を表す4つの境界平面を決定する
平面決定手段と、前記N角形領域の各境界曲線上の複数
の点から周辺の前記境界平面へ下ろした線分を生成する
線分生成手段と、その線分について属する前記境界平面
を決定し、線分とその境界平面との交点からN角形領域
に内挿する曲面の境界曲線を生成する境界曲線生成手段
と、その境界曲線と前記各線分上の各点から内挿する曲
面を生成する内挿曲面生成手段とを備えたことを特徴と
する。また、請求項2記載の発明では、N角形領域に曲
面を内挿する曲面内挿プログラムにおいて、内挿する曲
面の領域の範囲を表す4つの境界平面を決定し、前記N
角形領域の各境界曲線上の複数の点から周辺の前記境界
平面へ下ろした線分を生成し、その線分について属する
前記境界平面を決定し、線分とその境界平面との交点か
らN角形領域に内挿する曲面の境界曲線を生成し、その
境界曲線と前記各線分上の各点から内挿する曲面を生成
する構成にしたことを特徴とする。また、請求項3記載
の発明では、請求項2記載の発明において、N角形領域
を構成する辺が利用者の指定した許容誤差範囲内で生成
された曲面上に乗っている構成にしたことを特徴とす
る。また、請求項4記載の発明では、請求項2記載の発
明において、4つの境界平面により決定される領域の範
囲をN角形領域より広くする構成にしたことを特徴とす
る。また、請求項5記載の発明では、請求項2記載の発
明において、N角形領域を構成する辺の数に制限がない
構成にしたことを特徴とする。また、請求項6記載の発
明では、請求項2記載の発明において、N 角形領域を
構成する頂点の数に制限がない構成にしたことを特徴と
する。また、請求項7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2乃至請求項6のいず
れか1項に記載のプログラムを記憶したことを特徴とす
る。In order to solve the above-mentioned problems, according to the invention of claim 1, in a three-dimensional shape processing apparatus capable of interpolating a curved surface in an N-gonal region, Plane determining means for determining four boundary planes representing the range of the area; line segment generating means for generating a line segment drawn from a plurality of points on each boundary curve of the N-gonal area to the surrounding boundary planes; Boundary curve generating means for determining the boundary plane to which the line segment belongs, and generating a boundary curve of a curved surface to be interpolated in the N-gonal region from the intersection of the line segment and the boundary plane, and the boundary curve and each of the line segments. And an interpolated curved surface generating means for generating a curved surface to be interpolated from the respective points. In the invention according to claim 2, in a curved surface interpolation program for interpolating a curved surface into an N polygonal area, four boundary planes representing the range of the curved surface area to be interpolated are determined, and the N
A line segment is drawn from a plurality of points on each boundary curve of the polygonal region to the surrounding boundary plane, the boundary plane to which the line segment belongs is determined, and an N-sided polygon is formed from the intersection of the line segment and the boundary plane. It is characterized in that a boundary curve of a curved surface to be interpolated in a region is generated, and a curved surface to be interpolated is generated from the boundary curve and each point on each line segment. Further, in the invention according to claim 3, in the invention according to claim 2, the side forming the N-gonal region is arranged on a curved surface generated within a permissible error range specified by the user. Characterize. The invention according to claim 4 is characterized in that, in the invention according to claim 2, the range of the region determined by the four boundary planes is made wider than the N-gonal region. The invention according to claim 5 is characterized in that, in the invention according to claim 2, the number of sides forming the N-gonal region is not limited. Further, the invention according to claim 6 is characterized in that, in the invention according to claim 2, the number of vertices constituting the N-gonal region is not limited. Further, the invention according to claim 7 is characterized in that the program according to any one of claims 2 to 6 is stored in a storage medium storing the program.
【0005】[0005]
【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1は本発明が実施例されるシ
ステムの一例を示すコンピュータシステムの構成ブロッ
ク図である。図示したように、この実施例のコンピュー
タシステムは、入力部1、出力部2、CPU3、メモリ
(例えばRAM)4、記憶部(例えばハードディスク装
置)5、および媒体駆動部6などを備えている。前記に
おいて、入力部1は、出力部2を構成している表示装置
に表示されたN角形領域を受け付けるマウスや、キーボ
ードのような入力装置を有している。なお、N角形領域
は、これらの形状を構成する点や曲線などの幾何形状デ
ータと、この幾何形状データの相関関係を示す位相デー
タとからなっている。また、出力部2は、記憶部5に記
憶された形状データを読み出して出力する出力手段であ
り、ディスプレイのような表示装置やプリンタのような
出力装置を有している。また、記憶部5は、設計対象物
の形状を示す複数の形状データやプログラムなどを記憶
し、媒体駆動部6は例えばCD−ROMやフロッピー
(登録商標)ディスクなど着脱可能な記憶媒体を駆動
し、本発明に係わるプログラムなどをその記録媒体から
読み込む。なお、この実施例では、請求項1記載の平面
決定手段、線分生成手段、境界曲線生成手段、および内
挿曲面生成手段が、プログラムを記憶したメモリ4およ
びそのプログラムに従って動作するCPU3などにより
実現される。このような構成で、この実施例では、プロ
グラムに従って、まず、CPU3が、対象とする3次元
形状モデルを表示装置に表示させ、利用者にN角形領域
を指定させ、指定されたN角形領域に係わるデータを取
得し、そのデータを記憶部5に格納する。例えば、図2
においては、対象とする稜線に対して、それぞれ異なる
丸め半径で丸めることによって生成された3角形領域A
がN角形領域である(丸め処理により生成された曲面は
その処理を施した元の面と滑らかに接しているとは限ら
ない)。操作対象となるこのようなN角形領域と一辺
を、利用者はマウスなどにより指定するのである。図2
におけるN角形領域と一辺をマウスなどでクリックして
選択すると、最終的に生成されるB−スプライン曲面の
一つの境界曲線が指定した辺にほぼ平行になる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration block diagram of a computer system showing an example of a system in which the present invention is implemented. As illustrated, the computer system of this embodiment includes an input unit 1, an output unit 2, a CPU 3, a memory (for example, RAM) 4, a storage unit (for example, a hard disk device) 5, a medium driving unit 6, and the like. In the above description, the input unit 1 has an input device such as a mouse or a keyboard that receives the N-shaped region displayed on the display device that constitutes the output unit 2. The N-gonal region is composed of geometrical shape data such as points and curves forming these shapes and phase data showing a correlation between the geometrical shape data. The output unit 2 is an output unit that reads out and outputs the shape data stored in the storage unit 5, and has a display device such as a display and an output device such as a printer. The storage unit 5 stores a plurality of shape data indicating the shape of the design object, a program, and the like, and the medium driving unit 6 drives a removable storage medium such as a CD-ROM or a floppy (registered trademark) disk. , The program according to the present invention is read from the recording medium. In this embodiment, the plane determining means, the line segment generating means, the boundary curve generating means, and the interpolated curved surface generating means according to claim 1 are realized by the memory 4 storing the program, the CPU 3 operating according to the program, and the like. To be done. With such a configuration, in this embodiment, according to the program, the CPU 3 first displays the target three-dimensional shape model on the display device, prompts the user to specify the N-gonal region, and sets the specified N-gonal region. The related data is acquired and the data is stored in the storage unit 5. For example, in FIG.
, The triangular region A generated by rounding the target ridgeline with different rounding radii.
Is an N-gonal region (the curved surface generated by the rounding process is not always in smooth contact with the original surface subjected to the process). The user designates such an N-shaped region to be operated and one side with a mouse or the like. Figure 2
When the N-shaped polygonal area and the one side are selected by clicking with a mouse or the like, one boundary curve of the finally generated B-spline curved surface becomes substantially parallel to the designated side.
【0006】図3に、この実施例の動作フローを示す。
以下、図2に示した例を用い、図3に従って、この実施
例の動作を説明する。この実施例では、最初に、指定さ
れたN角形領域に対応する内挿曲面領域の範囲を表す4
つの境界平面を決定する(S1)。生成しようとするの
曲面の大まかな大きさを決めるのである。そのため、ま
ず、N角形領域の境界曲線列の中心と平均法線ベクトル
を求める。なお、境界曲線列の中心は曲線の制御点(自
由曲線の2つの端点の間にある点列で、曲線の形状はこ
の複数の制御点と2つの端点により表現することができ
る)の座標値の平均値である。また、平均法線ベクトル
とは、境界曲線を境界とする滑らかな任意の曲面上で、
面の単位ベクトルを積分したものであり、この面積分の
結果で得られるベクトルは境界曲線のみに依存する。こ
のような平均法線ベクトルを境界曲線を用いて公知の方
法により算出する。続いて、境界曲線列の中心と平均法
線ベクトルを利用して一つの平面を生成する。その平面
の原点と法線ベクトルはそれぞれ境界曲線列の中心と平
均法線ベクトルである。さらに、境界曲線列をその平面
へ射影して射影境界曲線列を生成し、平面上に座標系を
構成する。座標系のZ軸の方向は平面の法線ベクトルの
方向と一致する。X軸の方向は前記中心(前記原点)か
ら最初に利用者が指定したN角形領域の一辺の射影曲線
の中心位置へ向かうベクトルの方向である。また、Y軸
の方向はZ軸とX軸との外積ベクトルの方向である。こ
うして、そのような座標系における射影曲線列のバウン
ディングボックス(射影曲線列に外接する境界箱)を得
る。バウンディングボックスはX,Y軸に平行な四辺形
である。なお、バウンディングボックスは多少大きくす
る(例えば一辺の長さを5パーセントくらい大きくす
る)。なぜなら、バウンディングボックスの大きさは最
終的に生成される曲面の大きさに影響し、多少大きくす
ることにより、N角形領域に所望の精度で綺麗に曲面を
内挿することが容易になる。続いて、バウンディングボ
ックスからZ軸に平行な4つの境界平面を生成する。後
で、内挿するB−スプライン曲面の境界を規定するとき
にこの4つの境界平面を利用するためである。図4に、
Z軸から見たときのバウンディングボックスBを示す。FIG. 3 shows an operation flow of this embodiment.
The operation of this embodiment will be described below with reference to FIG. 3 using the example shown in FIG. In this embodiment, first, 4 representing the range of the interpolated curved surface area corresponding to the designated N polygonal area.
Two boundary planes are determined (S1). It determines the rough size of the curved surface to be generated. Therefore, first, the center of the boundary curve string of the N-gonal region and the average normal vector are obtained. The center of the boundary curve sequence is the coordinate value of the control point of the curve (the sequence of points between the two end points of the free curve, and the shape of the curve can be represented by these control points and two end points). Is the average value of. Also, the average normal vector is a smooth curved surface with a boundary curve as the boundary,
It is an integral of the unit vector of the surface, and the vector obtained as a result of this area depends only on the boundary curve. Such an average normal vector is calculated by a known method using a boundary curve. Then, one plane is generated using the center of the boundary curve sequence and the average normal vector. The origin of the plane and the normal vector are the center of the boundary curve sequence and the average normal vector, respectively. Further, the boundary curve sequence is projected onto the plane to generate a projected boundary curve sequence, and a coordinate system is constructed on the plane. The direction of the Z axis of the coordinate system matches the direction of the plane normal vector. The direction of the X-axis is the direction of the vector from the center (the origin) to the center position of the projective curve of one side of the N-gonal region initially designated by the user. The direction of the Y axis is the direction of the outer product vector of the Z axis and the X axis. In this way, a bounding box (a bounding box circumscribing the projection curve string) of the projection curve string in such a coordinate system is obtained. The bounding box is a quadrangle parallel to the X and Y axes. In addition, the bounding box should be made slightly larger (for example, the length of one side should be increased by about 5%). This is because the size of the bounding box affects the size of the curved surface that is finally generated, and by making it slightly larger, it becomes easier to cleanly insert the curved surface into the N-gonal region with desired accuracy. Then, four boundary planes parallel to the Z axis are generated from the bounding box. This is to use these four boundary planes later when defining the boundary of the B-spline curved surface to be interpolated. In Figure 4,
The bounding box B as viewed from the Z axis is shown.
【0007】次に、N角形領域の境界曲線に基づいた線
分を生成する(S2)。そのため、まず、各境界曲線上
に複数個のサンプリング点を生成する。なお、サンプリ
ング点の数は例えば境界曲線の次数の2倍にする。そし
て、サンプリング点における境界曲線を横切る方向のベ
クトルを決める。決め方は、例えば次に示す2通りのい
ずれかである。一つは、N角形領域の境界曲線における
隣接面の境界導関数を利用する方法で、この方法によれ
ば生成される内挿面と隣接面との接続がより滑らかにな
る。他の一つはN角形領域の境界曲線の接線ベクトルを
利用する方法で、N角形領域のサンプリング点における
法線ベクトルと境界曲線の接線ベクトルとの外積で得ら
れたベクトルを利用する。なお、2本の境界曲線の共有
点においては、共有点におけるそれぞれの境界曲線につ
いての単位接線ベクトルの和ベクトルを利用する。した
がって、2本の境界曲線が滑らかに接続してもベクトル
を特定できる。そして、決まったベクトルと前記4つの
境界平面との交点を求め、最も近い交点と境界曲線上の
点で決まった線分を求める。最も近い交点をもつ境界平
面はその線分の属する境界平面である。これらの線分は
後で点群を発生させるときに利用される。図5に、発生
した線分群を示す。Next, a line segment based on the boundary curve of the N-gonal area is generated (S2). Therefore, first, a plurality of sampling points are generated on each boundary curve. The number of sampling points is, for example, twice the order of the boundary curve. Then, the vector in the direction crossing the boundary curve at the sampling point is determined. For example, one of the following two methods can be used for the determination. One is a method of utilizing the boundary derivative of the adjacent surface in the boundary curve of the N-gonal region, which makes the connection between the interpolation surface and the adjacent surface smoother. The other one is a method of using the tangent vector of the boundary curve of the N-gonal region, and uses a vector obtained by the outer product of the normal vector of the sampling points of the N-gonal region and the tangent vector of the boundary curve. At the common point of the two boundary curves, the sum vector of the unit tangent vectors for each boundary curve at the common point is used. Therefore, the vector can be specified even if the two boundary curves are smoothly connected. Then, the intersection point of the determined vector and the four boundary planes is obtained, and the determined line segment is obtained at the closest intersection point and the point on the boundary curve. The boundary plane having the closest intersection is the boundary plane to which the line segment belongs. These line segments will be used later when generating the point cloud. FIG. 5 shows a group of generated line segments.
【0008】前記において、境界曲線上のすべてのサン
プリング点の線分が同じ境界平面に属さない場合には、
線分群と交点群をそれぞれの属する境界平面に分け、さ
らに、2つの境界平面のどちらの線分にもなる共通線分
を決める必要がある。例えば、図11に示したような例
では、稜線(境界曲線)を分割する必要があるのであ
る。そのため、次に、以下のようにして、境界曲線を分
割して線分の属する境界平面を決め、共通線分を求める
(S3)。まず、境界曲線と線分方向を用いてル−ルド
曲面を生成し、ル−ルド曲面と2つの境界平面とが交叉
する交線を求める。そして、ル−ルド曲面における交線
の、交叉する境界平面が変る位置の単方向パラメータ
(uまたはv)を境界曲線の分割用パラメータとして境
界曲線を分割する。さらに、分割点における線分が乗る
直線と2つの境界平面の交線との干渉点を求め、分割点
と干渉点で決まった線分を2つの境界平面の共通線分と
する。なお、干渉点は交点だけに限定せず、2つの直線
がねじれの位置にある場合も、それらの直線が互いにも
っとも近い点を干渉点として計算する。こうして、最終
的には、一つの境界曲線上のすべてのサンプリング点の
線分が同じ境界平面に属する状態となる。これまでの説
明で明らかなように、ステップS2において生成した各
線分の一方の端点はサンプリング点であり、もう一方の
端点は境界平面上の点であるが、次に、その境界平面上
の複数の端点から、最小2乗法を用いて曲線を生成し、
その曲線を内挿する曲面の境界曲線とする(図6参照)
(S4)。なお、この境界曲線の生成に際して、その生
成の元になる点列は近似したい曲線の始点から終点に向
かって整列されていなければならない。また、ある境界
平面に属する境界曲線が存在しない場合は、その平面の
両側の境界平面上に生成されるそれぞれの境界曲線の端
点を利用して直線(近似曲線)を生成する。その際、近
似曲線の端点とするための境界曲線が隣合う平面に存在
しない場合には、近似曲線を接線方向に直線形状でさら
に隣りの境界平面まで延長する。前記において、内挿す
る曲面の4本の境界曲線の端点同士が必ず一致するとは
限らない。そこで、次に、端点同士の位置を一致させる
ように調整する。最後に、内挿する曲面を生成する(S
5)。生成される曲面の4本の境界曲線となる前記4本
の境界曲線を拘束条件として曲面を生成するのである。
そのため、まず、前記した各線分について、線分のもう
一方の端点と中間のサンプリング点から構成される点群
を求める。図7に、発生した線分上の点群を示す。な
お、中間のサンプリング点の数は、多ければ多いほど生
成される曲面のNサイド(N側)の領域外の形状が周り
の面の形状に近付く半面、制御点の数が増え、処理速度
が低下する。そのため、この実施例では、中間のサンプ
リング点の数を3にする。但し、N角形領域を構成する
各辺が、そのサンプリング点の数に依存して生成された
内挿曲面上に利用者の指定した許容誤差範囲内で乗らな
い場合には、サンプリング点の数を増やし、制御点の数
を増やす。In the above, when the line segments of all sampling points on the boundary curve do not belong to the same boundary plane,
It is necessary to divide the line segment group and the intersection point group into respective boundary planes to which they belong, and further to determine a common line segment that is a line segment of either of the two boundary planes. For example, in the example shown in FIG. 11, it is necessary to divide the ridge line (boundary curve). Therefore, next, the boundary curve is divided and the boundary plane to which the line segment belongs is determined as follows, and the common line segment is obtained (S3). First, a ruled curved surface is generated using the boundary curve and the line segment direction, and an intersecting line where the ruled curved surface and two boundary planes intersect is obtained. Then, the boundary curve is divided using the unidirectional parameter (u or v) at the position where the intersecting boundary plane of the ruled curved surface changes as the boundary curve dividing parameter. Further, an interference point between a straight line on which the line segment at the division point rides and an intersection line of the two boundary planes is obtained, and the line segment determined by the division point and the interference point is set as a common line segment of the two boundary planes. Note that the interference point is not limited to the intersection point, and even when two straight lines are in a twisted position, the point where the straight lines are closest to each other is calculated as the interference point. Thus, finally, the line segments of all the sampling points on one boundary curve belong to the same boundary plane. As is clear from the above description, one end point of each line segment generated in step S2 is a sampling point, and the other end point is a point on the boundary plane. Generate a curve from the end points of using the method of least squares,
The curve is used as the boundary curve of the curved surface to be interpolated (see FIG. 6).
(S4). When generating this boundary curve, the sequence of points from which the boundary curve is generated must be aligned from the starting point to the ending point of the curve to be approximated. Further, when there is no boundary curve belonging to a certain boundary plane, a straight line (approximate curve) is generated by using the end points of the boundary curves generated on the boundary planes on both sides of that plane. At that time, when the boundary curve for making the end point of the approximate curve does not exist in the adjacent planes, the approximate curve is linearly extended in the tangential direction to the adjacent boundary plane. In the above, the end points of the four boundary curves of the curved surface to be interpolated do not always coincide with each other. Therefore, next, adjustment is made so that the positions of the end points coincide with each other. Finally, a curved surface to be interpolated is generated (S
5). The curved surface is generated under the constraint conditions of the four boundary curves which become the four boundary curves of the generated curved surface.
Therefore, first, for each line segment described above, a point group composed of the other end point of the line segment and an intermediate sampling point is obtained. FIG. 7 shows a point cloud on the generated line segment. As the number of intermediate sampling points increases, the shape outside the N side (N side) region of the generated curved surface approaches the shape of the surrounding surface, but the number of control points increases and the processing speed increases. descend. Therefore, in this embodiment, the number of intermediate sampling points is set to 3. However, if each side forming the N-gonal region does not fit on the interpolation surface generated depending on the number of sampling points within the allowable error range specified by the user, the number of sampling points is set to Increase the number of control points.
【0009】次に、前記4本の境界曲線から双1次ブレ
ンドのCoons曲面を定義する。また、この曲面上に
ける各点から境界曲線へ射影した点のパラメータを各点
の初期パラメータとする。そして、境界曲線を境界とす
る最小2乗法により近似曲面をB−スプライン曲面とし
て生成する。図8に、生成した曲面の制御点(曲面を表
現する複数の点であり、ほぼその曲面に沿って存在す
る)を示す。また、図9に、最終的に生成される曲面の
等高線を示す。さらに、内挿する曲面の生成例として、
前記N角形領域が3角形領域の例を図10に、4角形領
域の例を図11に、5角形領域の例を図12に、6角形
領域の例を図13に示す。このように、本発明によるN
角形領域への曲面内挿はN角形領域を構成する辺の数に
制限がないし、N角形領域を構成する頂点の数にも制限
がない。最後に、このようにして生成した曲面の形状デ
ータを記憶部5へ書き込む。以上、本発明の一実施例に
ついて説明したが、説明したようなN角形領域への曲面
内挿方法に従ってプログラミングしたプログラムを例え
ば着脱可能な記憶媒体に記憶し、その記憶媒体をこれま
で本発明によったN角形領域への曲面内挿を行えなかっ
たパーソナルコンピュータなど情報処理装置に装着する
ことにより、または、そのようなプログラムをネットワ
ークを介してそのような情報処理装置へ転送することに
より、その情報処理装置においても本発明によったN角
形領域への曲面内挿を行うことができる。Next, a Coons surface of a bilinear blend is defined from the four boundary curves. Further, the parameters of the points projected from the points on the curved surface to the boundary curve are set as the initial parameters of the points. Then, the approximated curved surface is generated as a B-spline curved surface by the least squares method with the boundary curve as the boundary. FIG. 8 shows the control points of the generated curved surface (a plurality of points expressing the curved surface, which exist substantially along the curved surface). Further, FIG. 9 shows contour lines of the curved surface finally generated. Furthermore, as an example of generating a curved surface to be interpolated,
FIG. 10 shows an example where the N-gonal region is a triangular region, FIG. 11 shows an example of a quadrilateral region, FIG. 12 shows an example of a pentagonal region, and FIG. 13 shows an example of a hexagonal region. Thus, N according to the present invention
The curved surface interpolation into the polygonal region does not limit the number of sides forming the N-gonal region and the number of vertices forming the N-gonal region. Finally, the shape data of the curved surface thus generated is written in the storage unit 5. As described above, one embodiment of the present invention has been described. However, a program programmed according to the curved surface interpolation method for the N-gonal region as described above is stored in, for example, a removable storage medium, and the storage medium has been used in the present invention. By mounting it on an information processing device such as a personal computer that could not perform curved surface interpolation into the N-gonal region, or by transferring such a program to such an information processing device via a network, Also in the information processing device, curved surface interpolation to the N-gonal region according to the present invention can be performed.
【0010】[0010]
【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および請求項2記載の発明では、N角形領域に
曲面を内挿する際、内挿する曲面の領域の範囲を表す4
つの境界平面が決定され、前記N角形領域の各境界曲線
上の複数の点から周辺の前記境界平面へ下ろした線分が
生成され、その線分について属する境界平面が決定さ
れ、線分とその境界平面との交点からN角形領域に内挿
する曲面の境界曲線が生成され、その境界曲線と前記各
線分上の各点から内挿する曲面が生成されるので、N角
形領域を覆うような1枚のB−スプライン曲面を生成す
ることができ、それにより、曲面をN角形領域に綺麗に
内挿することができる。また、請求項3記載の発明で
は、請求項2記載の発明において、N角形領域を構成す
る辺が利用者の指定した許容誤差範囲内で生成された曲
面上に乗るので、曲面をN角形領域に所望の精度で綺麗
に内挿することができる。また、請求項4記載の発明で
は、請求項2記載の発明において、4つの境界平面によ
り決定される領域の範囲がN角形領域より広いので、曲
面をN角形領域に所望の精度で綺麗に内挿することが容
易になる。また、請求項5記載の発明では、請求項2記
載の発明において、N角形領域を構成する辺の数に制限
がないので、N角形領域への曲面内挿の適用範囲が広く
なる。また、請求項6記載の発明では、請求項2記載の
発明において、N 角形領域を構成する頂点の数に制限
がないので、同様に、N角形領域への曲面内挿の適用範
囲が広くなる。また、請求項7記載の発明では、請求項
2乃至請求項6のいずれか1項に記載のプログラムが例
えば着脱可能な記憶媒体に記憶されるので、その記憶媒
体をこれまで請求項2乃至請求項6のいずれか1項に記
載の発明によったN角形領域への曲面内挿を行えなかっ
たパーソナルコンピュータなど情報処理装置に装着する
ことにより、その情報処理装置においても請求項2乃至
請求項6のいずれか1項に記載の発明の効果を得ること
ができる。As described above, according to the present invention,
According to the first and second aspects of the present invention, when a curved surface is interpolated in an N-gonal area, the range of the curved surface area to be interpolated is expressed.
One boundary plane is determined, a line segment drawn from a plurality of points on each boundary curve of the N-gonal region to the peripheral boundary plane is generated, a boundary plane to which the line segment belongs is determined, and the line segment and its A boundary curve of a curved surface to be interpolated in the N polygonal area is generated from the intersection with the boundary plane, and a curved surface to be interpolated from the boundary curve and each point on each of the line segments is generated. One B-spline curved surface can be generated, which allows the curved surface to be neatly interpolated into the N-gonal region. Further, in the invention according to claim 3, in the invention according to claim 2, since the sides forming the N-gonal region ride on the curved surface generated within the allowable error range specified by the user, the curved surface is the N-gonal region. It is possible to interpolate neatly with desired accuracy. Further, in the invention according to claim 4, in the invention according to claim 2, the range of the region determined by the four boundary planes is wider than the N-gonal region, so that the curved surface is neatly and accurately contained within the N-gonal region. Easy to insert. Further, in the invention according to claim 5, in the invention according to claim 2, since the number of sides forming the N polygonal region is not limited, the applicable range of the curved surface interpolation to the N polygonal region is widened. Further, in the invention according to claim 6, in the invention according to claim 2, since the number of vertices forming the N 2 polygonal region is not limited, similarly, the applicable range of the curved surface interpolation to the N 2 polygonal region is widened. . In the invention according to claim 7, the program according to any one of claims 2 to 6 is stored in, for example, a removable storage medium. The information processing apparatus according to any one of items 6 to 6, wherein the information processing apparatus is mounted on an information processing apparatus such as a personal computer that cannot perform curved surface interpolation into an N-gonal region, and the information processing apparatus also includes the information processing apparatus. The effect of the invention described in any one of 6 can be obtained.
【図1】本発明が実施例されるシステムの一例を示すコ
ンピュータシステムの構成ブロック図である。FIG. 1 is a configuration block diagram of a computer system showing an example of a system in which the present invention is implemented.
【図2】本発明の一実施例に係わるN角形領域を示す説
明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an N-shaped region according to an embodiment of the present invention.
【図3】本発明の一実施例を示す曲面内挿プログラムの
フロー図である。FIG. 3 is a flowchart of a curved surface interpolation program showing an embodiment of the present invention.
【図4】本発明の一実施例を示す曲面内挿方法の説明図
である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a curved surface interpolation method showing an embodiment of the present invention.
【図5】本発明の一実施例を示す曲面内挿方法の他の説
明図である。FIG. 5 is another explanatory diagram of the curved surface interpolation method showing the embodiment of the present invention.
【図6】本発明の一実施例を示す曲面内挿方法の他の説
明図である。FIG. 6 is another explanatory diagram of the curved surface interpolation method showing the embodiment of the present invention.
【図7】本発明の一実施例を示す曲面内挿方法の他の説
明図である。FIG. 7 is another explanatory diagram of the curved surface interpolation method showing the embodiment of the present invention.
【図8】本発明の一実施例を示す曲面内挿方法の他の説
明図である。FIG. 8 is another explanatory diagram of the curved surface interpolation method showing the embodiment of the present invention.
【図9】本発明の一実施例を示す曲面内挿方法の他の説
明図である。FIG. 9 is another explanatory diagram of the curved surface interpolation method showing the embodiment of the present invention.
【図10】本発明の一実施例を示す曲面内挿方法の他の
説明図である。FIG. 10 is another explanatory diagram of the curved surface interpolation method showing the embodiment of the present invention.
【図11】本発明の一実施例を示す曲面内挿方法の他の
説明図である。FIG. 11 is another explanatory diagram of the curved surface interpolation method showing the embodiment of the present invention.
【図12】本発明の一実施例を示す曲面内挿方法の他の
説明図である。FIG. 12 is another explanatory diagram of the curved surface interpolation method showing the embodiment of the present invention.
【図13】本発明の一実施例を示す曲面内挿方法の他の
説明図である。FIG. 13 is another explanatory diagram of the curved surface interpolation method according to the embodiment of the present invention.
【図14】従来技術および本発明に係わる曲面内挿方法
の説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram of a curved surface interpolation method according to the related art and the present invention.
1 入力部 2 出力部 3 CPU 4 メモリ 5 記憶部 6 媒体駆動部 1 Input section 2 Output section 3 CPU 4 memory 5 memory 6 Medium drive
Claims (7)
る3次元形状処理装置において、 内挿する曲面の領域の範囲を表す4つの境界平面を決定
する平面決定手段と、前記N角形領域の各境界曲線上の
複数の点から周辺の前記境界平面へ下ろした線分を生成
する線分生成手段と、 その線分について属する前記境界平面を決定し、線分と
その境界平面との交点からN角形領域に内挿する曲面の
境界曲線を生成する境界曲線生成手段と、その境界曲線
と前記各線分上の各点から内挿する曲面を生成する内挿
曲面生成手段とを備えたことを特徴とする3次元形状処
理装置。1. A three-dimensional shape processing apparatus capable of interpolating a curved surface into an N-gonal area, wherein: plane determining means for determining four boundary planes representing a range of the area of the curved surface to be interpolated; and the N-gonal area. Line segment generating means for generating a line segment drawn from a plurality of points on each boundary curve to the surrounding boundary plane, and determining the boundary plane to which the line segment belongs, and the intersection of the line segment and the boundary plane Boundary curve generating means for generating a boundary curve of a curved surface to be interpolated from N to N polygonal area, and interpolation curved surface generating means for generating a curved surface to be interpolated from the boundary curve and each point on each line segment. A three-dimensional shape processing device characterized by:
ログラムにおいて、内挿する曲面の領域の範囲を表す4
つの境界平面を決定し、前記N角形領域の各境界曲線上
の複数の点から周辺の前記境界平面へ下ろした線分を生
成し、その線分について属する前記境界平面を決定し、
線分とその境界平面との交点からN角形領域に内挿する
曲面の境界曲線を生成し、その境界曲線と前記各線分上
の各点から内挿する曲面を生成することを特徴とする曲
面内挿プログラム。2. In a curved surface interpolation program for interpolating a curved surface in an N-gonal area, the range of the curved surface area to be interpolated is expressed as 4
Determine one boundary plane, generate a line segment drawn from a plurality of points on each boundary curve of the N-gonal region to the peripheral boundary plane, and determine the boundary plane to which the line segment belongs,
A curved surface characterized by generating a boundary curve of a curved surface to be interpolated in an N-gonal region from an intersection of a line segment and its boundary plane, and generating a curved surface to be interpolated from the boundary curve and each point on each line segment. Interpolation program.
いて、N角形領域を構成する辺が利用者の指定した許容
誤差範囲内で生成された曲面上に乗っていることを特徴
とする曲面内挿プログラム。3. The curved surface interpolation program according to claim 2, wherein edges forming the N-gonal region are on a curved surface generated within a permissible error range designated by the user. Insertion program.
いて、4つの境界平面により決定される領域の範囲をN
角形領域より広くすることを特徴とする曲面内挿プログ
ラム。4. The curved surface interpolation program according to claim 2, wherein a range of an area determined by four boundary planes is N.
A curved surface interpolation program that is wider than a rectangular area.
いて、N角形領域を構成する辺の数に制限がないことを
特徴とする曲面内挿プログラム。5. The curved surface interpolation program according to claim 2, wherein the number of sides forming the N-gonal region is not limited.
いて、N 角形領域を構成する頂点の数に制限がないこ
とを特徴とする曲面内挿プログラム。6. The curved surface interpolation program according to claim 2, wherein there is no limitation on the number of vertices forming the N polygonal area.
て、請求項2乃至請求項6のいずれか1項に記載のプロ
グラムを記憶したことを特徴とする記憶媒体。7. A storage medium storing a program, wherein the program according to any one of claims 2 to 6 is stored.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001382182A JP4005352B2 (en) | 2001-12-14 | 2001-12-14 | 3D shape processing apparatus and curved surface interpolation program |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001382182A JP4005352B2 (en) | 2001-12-14 | 2001-12-14 | 3D shape processing apparatus and curved surface interpolation program |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003186925A true JP2003186925A (en) | 2003-07-04 |
JP4005352B2 JP4005352B2 (en) | 2007-11-07 |
Family
ID=27592635
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001382182A Expired - Fee Related JP4005352B2 (en) | 2001-12-14 | 2001-12-14 | 3D shape processing apparatus and curved surface interpolation program |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4005352B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4809480B2 (en) * | 2006-08-23 | 2011-11-09 | メンタル イメージズ ゲーエムベーハー | Computer graphics method and system for generating images with rounded corners |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5806169B2 (en) * | 2012-06-21 | 2015-11-10 | トヨタ自動車株式会社 | Design data generation apparatus, generation method thereof, and program |
-
2001
- 2001-12-14 JP JP2001382182A patent/JP4005352B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4809480B2 (en) * | 2006-08-23 | 2011-11-09 | メンタル イメージズ ゲーエムベーハー | Computer graphics method and system for generating images with rounded corners |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4005352B2 (en) | 2007-11-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6940505B1 (en) | Dynamic tessellation of a base mesh | |
JPH11149573A (en) | Modeling method using rounding operation and inverse rounding operation method for solid to be deformed and inverse rounding operation method | |
US20070229544A1 (en) | Nurbs surface deformation apparatus and the method using 3d target curve | |
WO2000002165A1 (en) | Method for generating polygon data and image display using the same | |
WO2007083602A1 (en) | Interpolation processing method, interpolation processing device, shape evaluation method, and shape evaluation device | |
JP4301791B2 (en) | CAD system and CAD program | |
CN113359607B (en) | Track determination method applied to corner transition of five-axis numerical control machine | |
US20080266293A1 (en) | Method for converting polygonal surfaces to levelsets | |
JP5458440B2 (en) | Curved surface generation device and curved surface generation program | |
JP4005352B2 (en) | 3D shape processing apparatus and curved surface interpolation program | |
JP4163446B2 (en) | Curved surface interpolation method, curved surface interpolation program and storage medium | |
CN106981095B (en) | A kind of improved smooth free-form deformation | |
JP2005149245A (en) | Cad system, curved surface analysis device, curved surface reproducing device, and method and program therefor | |
JP4320577B2 (en) | Three-dimensional model generation method and apparatus, and computer program | |
Freitag et al. | Enhancements in blending algorithms | |
JP6026949B2 (en) | Curved surface drawing apparatus and curved surface drawing program | |
JP4397548B2 (en) | Three-dimensional shape processing apparatus, skinning three-dimensional shape generation method, and recording medium | |
JP2875294B2 (en) | Free-form surface generation method | |
JPH068988B2 (en) | Spline interpolation method | |
JP3148792B2 (en) | Method and apparatus for generating free-form surface | |
JP4005290B2 (en) | Three-dimensional shape processing method and storage medium storing the shape processing method | |
JP4093903B2 (en) | Curved surface generation apparatus, curved surface generation method, program, and recording medium | |
JP3641856B2 (en) | Method for generating fillet surface | |
JPH10198812A (en) | Approximating method for free-form surface | |
CN115482333A (en) | Three-dimensional surface extrusion modeling method based on spline interpolation function |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041104 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20041109 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070417 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070814 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070823 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100831 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100831 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110831 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110831 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120831 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120831 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130831 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |