JP2006185005A

JP2006185005A - ３次元形状特定装置、３次元形状表示装置、プログラム及び記憶媒体

Info

Publication number: JP2006185005A
Application number: JP2004375501A
Authority: JP
Inventors: Jun Sato; 佐藤　　淳
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2024-12-27
Also published as: JP4643984B2

Abstract

【課題】３次元形状データのデータ量が過度に大きくなることなく、また、３次元形状の見栄えが悪くなることもなく、３次元形状の見せたくない部分を見せないようにする。
【解決手段】３次元形状のファイル中に表示禁止情報となる表示禁止平面が含まれているか否かを判断する（ステップＳ１１）。含まれているときは（ステップＳ１１のＹ）、視点操作で要求された視線ベクトルＶについて、ファイル中に含まれている表示禁止平面に基づいて表示を禁止すべきか否かを判断する（ステップＳ１２）。そして、ステップＳ１２における判断に従って、要求された視点での３次元形状の表示は禁止すべきか否かを判定する（ステップＳ１３）。禁止すべきときは（ステップＳ１３のＹ）、要求された視点操作に従った表示はできない旨のメッセージを表示する（ステップＳ１４）。
【選択図】図７

Description

本発明は、３次元ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ／ＣＧなど、３次元形状を扱う分野において用いる３次元形状特定装置、３次元形状表示装置、プログラム及び記憶媒体に関する。

特許文献１には、３次元形状データについて、閲覧者に見せたくない部位の形状を非表示又は透明化するなど、その部分のみを表示しないようにする技術が開示されている。

特開平１０−２１４３５６号公報

３次元ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ／ＣＧなどにおいて、作成した３次元形状を開示して作成者以外に閲覧させる際、意匠上の理由や機密性が高いなどの理由から、作成した３次元形状の一部分だけは閲覧者に見せたくないという場面がしばしば発生する。

また、例えば、製品カタログなどをＷｅｂ上で開示する場合など、開示の目的によっては、閲覧者に見せたいのは製品の３次元形状の外装形状だけであって、製品の底面や背面など閲覧者に見せる必要がない部位が存在する。

これらの場合に、閲覧者が自由に３次元形状に対する視点操作を行えるときには、次の（１）（２）のいずれかで対応せざるを得ない。

（１）オリジナルの３次元形状データの他に閲覧用の形状データも用意して閲覧に供する。

（２）閲覧用の形状データは用意せず、オリジナルの３次元形状データから閲覧に供したくない部分の画像を削って閲覧に供する。

（１）の場合は、見栄えもよく、自然な対応ではあるが、オリジナルの３次元形状データ他に閲覧用の形状データを用意しなくてはならず、データ作成のための手間が余計に掛かる不具合があり、また、用途に応じた２種類のデータを維持しなくてはならないという管理上の不具合もある。

（２）の場合は、あるべきものが削られた画像を閲覧することになるので、不自然で見栄えも悪いという不具合がある。

さらに、特許文献１に開示の技術では、閲覧者に見せたくない部位の形状を非表示又は透明化するなど、その部分のみは表示しない手段であるが、この技術では、閲覧者はその周囲の形状から概形を把握することができてしまう場合があるという不具合がある。

本発明の目的は、３次元形状データのデータ量が過度に大きくなることなく、また、３次元形状の見栄えが悪くなることもなく、３次元形状の見せたくない部分を見せないようにすることである。

本発明は、３次元形状を表す３次元形状データに対し前記３次元形状のうち表示を禁止する部分を特定する特定手段と、この特定した部分の表示を禁止する情報である表示禁止情報を前記３次元形状データに付加したファイルを作成する付加手段と、を備えている３次元形状特定装置である。

また、３次元形状を表す３次元形状データを含むファイルから当該３次元形状データが表す３次元形状の特定部分の表示を禁止する情報である表示禁止情報を抽出する非表示情報抽出手段と、この表示禁止情報に基づいて前記３次元形状の表示を禁止する視線方向を算出する禁止視点情報算出手段と、前記３次元形状の表示装置での表示の要求があったときは、当該要求が前記表示を禁止する視線方向への表示であったときは当該視線方向での前記３次元形状表示を禁止する視点操作抑制手段と、を備えている３次元形状表示装置である。

さらに、３次元形状を表す３次元形状データに対し前記３次元形状のうち表示を禁止する部分を特定する特定手段と、この特定した部分の表示を禁止する情報である表示禁止情報を前記３次元形状データに付加したファイルを作成する付加手段と、をコンピュータに実行させるコンピュータに読取可能なプログラムである。

また、３次元形状を表す３次元形状データを含むファイルから当該３次元形状データが表す３次元形状の特定部分の表示を禁止する情報である表示禁止情報を抽出する非表示情報抽出手段と、この表示禁止情報に基づいて前記３次元形状の表示を禁止する視線方向を算出する禁止視点情報算出手段と、前記３次元形状の表示装置での表示の要求があったときは、当該要求が前記表示を禁止する視線方向への表示であったときは当該視線方向での前記３次元形状表示を禁止する視点操作抑制手段と、をコンピュータに実行させるコンピュータに読取可能なプログラムである。

本発明によれば、３次元形状のうち表示を禁止する部分を特定し、その３次元形状の表示を禁止する視線方向を算出して、３次元形状の表示の要求があったときは、当該要求が表示を禁止する視線方向への表示であったときは、当該視線方向での３次元形状表示を禁止する。よって、３次元形状データのデータ量が過度に大きくなることなく、また、３次元形状の見栄えが悪くなることもなく、３次元形状の見せたくない部分を見せないようにすることができる。

以下、発明を実施するための最良の一形態について説明する。

図１は、本実施形態の３次元形状設定・表示装置１の電気的な接続のブロック図である。３次元形状設定・表示装置１は、本発明の３次元形状設定装置、３次元形状表示装置を実施するもので、パソコン、ワークステーションなどで構成される。

図１に示すように、３次元形状設定・表示装置１は、各種演算を行い、コンピュータの各部を集中的に制御するＣＰＵ１２と、各種のＲＯＭ、ＲＡＭからなるメモリ１３とが、バス１４で接続されている。

バス１４には、所定のインターフェースを介して、ハードディスクなどの磁気記憶装置１５と、キーボード、マウスなどの入力装置１６と、表示装置１７と、光ディスクなどの本発明の記憶媒体を実施する記憶媒体１８を読み取る記憶媒体読取装置１９とが接続され、また、ネットワーク２と通信を行う所定の通信制御装置２０が接続されている。

記憶媒体１８としては、ＣＤ，ＤＶＤなどの光ディスク、光磁気ディスクなどの各種メディアを用いることができる。また、記憶媒体読取装置１９は、具体的には記憶媒体１８の種類に応じて光ディスクドライブ装置、光磁気ディスクドライブ装置などが用いられる。

３次元形状設定・表示装置１は、記憶媒体１８から、本発明のプログラムを実施する後述の機能を実現するためのプログラム２３を読み取って、磁気記憶装置１５にインストールする。これらのプログラム２３はインターネットなどのネットワーク２を介してダウンロードしてインストールするようにしてもよい。このインストールにより、３次元形状設定・表示装置１は、後述の所定の処理の実行が可能な状態となる。なお、このプログラム２３は、所定のＯＳ上で動作するものであってもよい。なお、プログラム２３は、例えばＣＡＤなどのアプリケーションソフトである。

図２は、プログラム２３に基づいて３次元形状設定・表示装置１が実行する処理の機能ブロック図である。

プログラム２３に基づいて３次元形状設定・表示装置１が実現する機能は、非表示情報設定部１０１と、視点操作抑制部１０２とに分かれる。

まず、非表示情報設定部１０１について説明する。非表示情報設定部１０１は、非表示情報付加手段１１１を備えている。

非表示情報付加手段１１１は、新規に作成した３次元形状データ、あるいは３次元形状データがファイルに格納されている場合にはそのファイルから入力した３次元形状データに対して、その３次元形状データが表現している３次元形状のうちで表示を禁止する部分を特定する情報（表示禁止情報）を付加して、ファイルに出力する。これにより、作成されたファイル中には３次元形状データと表示禁止情報とが含まれることになる。このファイルは、外部記憶装置である磁気記憶装置１５に記憶する。

表示禁止情報としては、例えば、表示禁止平面を用いる。表示禁止平面は、文字通り、その表示を禁止する有限の領域をもつ仮想的な平面である。ここで「仮想」とは、表示の主対象である３次元形状の一部では無く、属性的な要素であることを意味する。この場合に、ある表示を許可しない部位が複数存在すれば、表示禁止平面も複数となる。すなわち、３次元形状のある部位を表示したくないときは、その部位を構成する各平面を表示禁止平面に指定する。

以下の説明では、３次元形状の表示を禁止する部分を指定する情報として、この表示禁止平面を用いた場合を例として説明する。

視点操作抑制部１０２は、非表示情報抽出手段１２１、禁止視点情報算出手段１２２、視点操作抑制手段１２３を備えている。

非表示情報抽出手段１２１は、非表示情報付加手段１１１で作成されたファイルから、そのファイルに格納された３次元形状データとともに、表示禁止情報（表示禁止平面）を抽出する。

禁止視点情報算出手段１２２は、抽出した表示禁止平面から、閲覧者に閲覧を認めない視点方向を示す禁止視点情報を算出する。すなわち、ある視線方向で見た場合に、その方向での表示を禁止すべきであるか否かは、視線ベクトル（単位ベクトル）と各表示禁止平面の法線ベクトル（単位ベクトル）がなす角度から判断することができる。この両ベクトルがなす角度と表示を禁止すべきか許可すべきかの判断との関係を図３に示す。

より具体的には、いずれかの表示禁止平面の法線ベクトル（単位ベクトル）との内積が正数又は０となる視線ベクトルの視点は、閲覧者に認めない視点情報となる。言い換えれば、すべて負であれば、閲覧者から要求された視点操作は認めて良い。

図３（ａ）の例では、表示禁止平面Ｈ_１の法線ベクトル（単位ベクトル）Ｎ_１と、視線ベクトルＶとの内積が正数となるので、この例は表示を禁止すべき位置関係になる。

また、図３（ｂ）の例では、表示禁止平面Ｈ_２の法線ベクトル（単位ベクトル）Ｎ_２と、視線ベクトルＶとの内積が負数となるので、この例は表示を許可すべき位置関係になる。

よって、ある視線ベクトルＶからある３次元形状Ｚをみたときに、表示を許可すべきか否かは、その３次元形状Ｚの表示禁止平面と、その視線ベクトルＶとが、図３（ａ）の関係となるか、図３（ｂ）の関係となるかによる。

このようにして、３次元形状の閲覧を禁止する視線ベクトルを算出して、これを禁止視点情報とする。

視点操作抑制手段１２３は、閲覧者が３次元形状を表示装置で見ているときに、その閲覧者が設定・変更しようとした３次元形状を表示装置で表示する際の視点が禁止視点情報として設定されていれば、その設定・変更を禁止する処理を行う。

図４、図５は、具体的な事例を図示したものである。図４において、（ａ）は３次元形状Ｚの底面図、（ｂ）は同斜視図、（ｃ）は同正面図、（ｄ）が右側面図である。図４において表示禁止平面Ｈを示し、その法線ベクトルＮの方向を矢印で示している。図５は、３次元形状Ｚを斜め下から見た状態をレンダリング表示している。

図４における斜め下から見た図において、斜線がついた平面が表示禁止平面であり、矢印がその法線方向である。（ｃ）（ｄ）の正面図や側面図の状態は、視点に対する形状の位置関係が、表示禁止平面Ｈの表側が見えない状態にあるため、閲覧者に画像を表示できる状態である。正面図（ｃ）の状態から、３次元形状Ｚの底面を見ようとして閲覧者が視点を操作しようとしても、禁止視点情報算出手段１２２および視点操作抑制手段１２３が実行する処理によって操作できない。つまり、この場合、３次元形状Ｚの底面図（ａ）は表示できない。同様に、表示禁止平面Ｈが見える状態にある図５の状態は表示できない。しかし、３次元形状Ｚを斜めから見た場合でも、上方からの場合には表示できる。

以上のような３次元形状設定・表示装置１が実行する処理についてフローチャートを参照して説明する。

まず、非表示情報設定部１０１について説明する。

すなわち、図６に示すように、対象となる３次元形状データの３次元形状を表示し、入力装置１６を操作して、表示を禁止する部分を特定すると（ステップＳ１のＹ）、この表示を禁止する部分を特定する情報（表示禁止情報）、前述の例で表示禁止平面を、を付加して、３次元形状データとが含まれるファイルに出力し、あるいは、３次元形状データとともに新規のファイルに出力する（ステップＳ２）。

次に、視点操作抑制部１０２が実行する処理について説明する。

すなわち、図７に示すように、ファイル中の３次元形状データに基づいて表示装置１７に３次元形状を表示する場合に、表示禁止情報となる表示禁止平面がファイル中に含まれているか否かを判断する（ステップＳ１１）。含まれているときは（ステップＳ１１のＹ）、視点操作で要求された視線ベクトルＶについて、ファイル中に含まれている表示禁止平面に基づいて表示を禁止すべきか否かを判断する（ステップＳ１２）。

そして、ステップＳ１２における判断に従って、要求された視点での３次元形状の表示は禁止すべきか否かを判定する（ステップＳ１３）。禁止すべきときは（ステップＳ１３のＹ）、要求された視点操作に従った表示はできない旨のメッセージを表示装置１７に表示して閲覧者に報知する（ステップＳ１４）。禁止すべきでないときは（ステップＳ１３のＮ）、視点操作で要求されたとおりに、視点情報を変更し、要求どおりの視点で３次元形状を表示する（ステップＳ１５）。

次に、ステップＳ１２の判断について詳細に説明する。

図８に示すように、視点操作で要求された視線ベクトルＶと、表示禁止平面Ｈの法線ベクトルＮとの内積Ｖ・Ｎを計算する（ステップＳ２１）。そして、この内積Ｖ・Ｎが正数又は０であるときは（ステップＳ２２のＮ）、その視点操作で要求された視点情報での３次元形状の表示を禁止すべきと判定する（ステップＳ２３）。また、内積Ｖ・Ｎが負数であるときは（ステップＳ２２のＹ）、ステップＳ２１，Ｓ２２の判定は表示禁止平面Ｈが複数あるときは、すべての表示禁止平面Ｈを対象に行ない（ステップＳ２４）、すべての表示禁止平面Ｈについて内積Ｖ・Ｎが負数であるときは（ステップＳ２２のＹ）、その視点操作で要求された視点情報での３次元形状の表示を許可すべきと判定する（ステップＳ２５）。

図９は、図７の処理の他の例のフローチャートである。図９において図７と同一符号のステップは図７と同様であるため、詳細な説明は省略する。図９の処理では、ステップＳ３１，Ｓ３２が追加されている。

ステップＳ３１では、３次元形状の一部である部品ｉについてステップＳ１２の判定の対象とする表示禁止平面Ｈを決定し、ステップＳ１２では、ステップＳ３１で判定の対象とするとした表示禁止平面Ｈを対象として処理を行う。このような判定は３次元形状を構成するすべての部品を対象に、１つの部品について禁止すべきとの判定（ステップＳ１３のＹ）がされるまで行なう（ステップＳ３２のＮ）。すなわち、図９の処理例は、表示禁止平面Ｈを他の部品形状が隠す場合があることを想定したものである。

図１０を参照して、ステップＳ３１の処理の詳細について説明する。まず、３次元形状のある部分である部品ｉが、要求された視線で見た場合に、他の部分である部品ｋに隠されてしまうか否かを判定する（ステップＳ４１）。この判定で部品ｉが部品ｋに隠されてしまうときは（ステップＳ４２のＹ）、部品ｉの表示禁止平面ＨをステップＳ１２の判定処理の対象から外す（ステップＳ４３）。

部品ｉの表示禁止平面Ｈのうち、ひとつでもステップＳ４２のＹの判定がされない限りは、部品ｉのすべての表示禁止平面Ｈについて部品ｋに隠れるか否かを判定する（ステップＳ４４のＹ）。このような判定は、すべての他の部品ｋについて判断する（ステップＳ４５）。

なお、ステップＳ４１の判断で、ある部品ｉの表示禁止平面（有限領域をもつ平面）Ｈが、他の部品ｋに隠されるか否かは、ＣＡＤ／ＣＧ分野で周知の隠面処理の手法で容易に判定することができる。

なお、前述の各例では、表示禁止情報として表示禁止平面を用いる例を説明したが、次に、表示禁止情報の他の例について説明する。

これは、非表示情報設定部１０１において、３次元形状を構成する各面を対象に、表示を禁止する旨を属性情報として設定するものである。

この場合、視点操作抑制部１０２のうち、非表示情報抽出手段１２１において抽出する対象が前述の例とは異なることになる。ここでは、３次元形状を構成する各面について、前述の属性情報が付加されているか否かを判断する。属性情報が設定されている面については、その面の形状が平面であれば前述の表示禁止平面Ｈを用いる場合と同様の処理を行う。面が曲面形状である場合には、視線ベクトルＶと内積を計算する対象となる法線ベクトルＨは、例えば平均法線ベクトルとする。平均法線ベクトルは、曲面の境界曲線列を積分することで求められる。

また、前述の３次元形状設定・表示装置１は、非表示情報設定部１０１と、視点操作抑制部１０２の両方の機能を実現するものであったが、この機能の一方のみを実現する装置として、本発明を実施してもよい。すなわち、３次元形状設定装置と３次元形状表示装置を別装置として実施する。

例えば、視点操作抑制部１０２の機能のみを実施するビューワとして、本発明の３次元形状表示装置を実施することができる。これは、３次元形状設定装置を実施するＣＡＤシステムなどで生成された３次元形状を閲覧するための専用システムであり、３次元形状を編集するなど、形状や寸法など形状に付随する各種情報を閲覧する機能以外は備えないものである。

本発明の一実施の形態である３次元形状設定・表示装置の電気的な接続のブロック図である。３次元形状設定・表示装置の機能ブロック図である。視線ベクトルと表示禁止平面の法線ベクトルとがなす角度と、３次元形状の表示の禁止、許可の関係を説明する説明図である。３次元形状設定・表示装置が実行する処理の内容を説明する説明図である。図４の場合の３次元形状の例のレンダリング表示の斜視図である。非表示情報設定部が実行する処理のフローチャートである。視点操作抑制部が実行する処理のフローチャートである。ステップＳ１２のサブルーチンを示すフローチャートである。視点操作抑制部が実行する処理の他例のフローチャートである。ステップＳ３１のサブルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１３次元形状設定装置、３次元形状表示装置
１７表示装置
１８記憶媒体
２３プログラム
１２１非表示情報抽出手段
１２２禁止視点情報算出手段
１２３視点操作抑制手段

Claims

３次元形状を表す３次元形状データに対し前記３次元形状のうち表示を禁止する部分を特定する特定手段と、
この特定した部分の表示を禁止する情報である表示禁止情報を前記３次元形状データに付加したファイルを作成する付加手段と、
を備えている３次元形状特定装置。
前記付加手段は、前記表示禁止情報として前記表示の禁止を行なう有限の領域をもつ仮想的な平面である表示禁止平面を用いる、請求項１に記載の３次元形状特定装置。
前記付加手段は、前記表示禁止情報として前記３次元形状を構成する面を対象に表示を禁止する旨を属性情報として設定する、請求項１に記載の３次元形状特定装置。
３次元形状を表す３次元形状データを含むファイルから当該３次元形状データが表す３次元形状の特定部分の表示を禁止する情報である表示禁止情報を抽出する非表示情報抽出手段と、
この表示禁止情報に基づいて前記３次元形状の表示を禁止する視線方向を算出する禁止視点情報算出手段と、
前記３次元形状の表示装置での表示の要求があったときは、当該要求が前記表示を禁止する視線方向への表示であったときは当該視線方向での前記３次元形状表示を禁止する視点操作抑制手段と、
を備えている３次元形状表示装置。
前記非表示情報抽出手段は、前記表示禁止情報として前記表示の禁止を行なう有限の領域をもつ仮想的な平面である表示禁止平面を抽出する、請求項４に記載の３次元形状表示装置。
前記非表示情報抽出手段は、前記表示禁止情報として前記３次元形状を構成する面を対象に表示を禁止する旨を設定する属性情報を抽出する、請求項４に記載の３次元形状表示装置。
前記禁止視点情報算出手段は、視線方向を示すベクトルである視線ベクトルと前記表示禁止平面の法線ベクトルとがなす角度により前記表示を禁止する視線方向を算出する、請求項５に記載の３次元形状表示装置。
前記禁止視点情報算出手段は、前記視線ベクトルと前記法線ベクトルとの内積を求め、当該内積の値が正数又は０のときに前記表示を禁止する視線方向と判定する、請求項７に記載の３次元形状表示装置。
前記禁止視点情報算出手段は、前記３次元形状のある部分がある視点では前記３次元形状の他の部分に隠されてしまうときは、当該ある部分の前記表示禁止平面については当該ある視点における前記３次元形状の表示を禁止する視線方向の算出を行なわない、請求項４，５，７，８のいずれかの一項に記載の３次元形状表示装置。
前記視点操作抑制手段で前記３次元形状表示を禁止するときは、その旨を報知する報知手段をさらに備えている請求項４〜９のいずれかの一項に記載の３次元形状表示装置。
３次元形状を表す３次元形状データに対し前記３次元形状のうち表示を禁止する部分を特定する特定手段と、
この特定した部分の表示を禁止する情報である表示禁止情報を前記３次元形状データに付加したファイルを作成する付加手段と、
をコンピュータに実行させるコンピュータに読取可能なプログラム。
前記付加手段は、前記表示禁止情報として前記表示の禁止を行なう有限の領域をもつ仮想的な平面である表示禁止平面を用いる、請求項１１に記載のプログラム。
前記付加手段は、前記表示禁止情報として前記３次元形状を構成する面を対象に表示を禁止する旨を属性情報として設定する、請求項１１に記載のプログラム。
３次元形状を表す３次元形状データを含むファイルから当該３次元形状データが表す３次元形状の特定部分の表示を禁止する情報である表示禁止情報を抽出する非表示情報抽出手段と、
この表示禁止情報に基づいて前記３次元形状の表示を禁止する視線方向を算出する禁止視点情報算出手段と、
前記３次元形状の表示装置での表示の要求があったときは、当該要求が前記表示を禁止する視線方向への表示であったときは当該視線方向での前記３次元形状表示を禁止する視点操作抑制手段と、
をコンピュータに実行させるコンピュータに読取可能なプログラム。
前記非表示情報抽出手段は、前記表示禁止情報として前記表示の禁止を行なう有限の領域をもつ仮想的な平面である表示禁止平面を抽出する、請求項１４に記載のプログラム。
前記非表示情報抽出手段は、前記表示禁止情報として前記３次元形状を構成する面を対象に表示を禁止する旨を設定する属性情報を抽出する、請求項１４に記載のプログラム。
前記禁止視点情報算出手段は、視線方向を示すベクトルである視線ベクトルと前記表示禁止平面の法線ベクトルとがなす角度により前記表示を禁止する視線方向を算出する、請求項１５に記載のプログラム。
前記禁止視点情報算出手段は、前記視線ベクトルと前記法線ベクトルとの内積を求め、当該内積の値が正数又は０のときに前記表示を禁止する視線方向と判定する、請求項１７に記載のプログラム。
前記禁止視点情報算出手段は、前記３次元形状のある部分がある視点では前記３次元形状の他の部分に隠されてしまうときは、当該ある部分の前記表示禁止平面については当該ある視点における前記３次元形状の表示を禁止する視線方向の算出を行なわない、請求項１４，１５，１７，１８のいずれかの一項に記載のプログラム。
前記視点操作抑制手段で前記３次元形状表示を禁止するときは、その旨を報知する報知手段をさらに備えている請求項１４〜１９のいずれかの一項に記載のプログラム。
請求項１１〜２０のいずれかの一項に記載のプログラムを記憶している、記憶媒体。