JP2006244347A - 画像処理方法および画像処理装置およびプログラムおよび記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】自動的に形状簡略を行う。
【解決手段】ポリゴンで表現された三次元形状を描画する画像処理方法において、それぞれのポリゴンについて、ある方向を法線にもつ平面に頂点を射影することで簡略化を行うようにしたものである。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ポリゴンで表現された三次元形状を描画する画像処理方法および画像処理装置およびプログラムおよび記憶媒体に関する。

近年、種々の応用分野で三次元形状が計算機で表現される機会が多くなっており、これまでにも多くのデータが蓄積されている。

この三次元形状には、三角形ポリゴンによって表現されるものが多い。

この三角形ポリゴンで精密に表現された形状を、より簡略な表現に変換することが、セキュリティーや、データ量などの観点から求められることがある。

このような観点から提案されたものとして、例えば、特許文献１，２に開示されたものなどがある。
特開２００２−１９７１２７号公報 特開２００４−９４４６６号公報

しかしながら、このような従来技術では、形状簡略化はされているが、もとのデータ中で表現されている形状特徴データを利用したり、形状から形状特徴を抽出するなどの高コストの手法をとるか、利用者が形状に対して多くの指示を出す必要があった。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、自動的に形状簡略を行うことができる画像処理方法および画像処理装置およびプログラムおよび記憶媒体を提供することを目的とする。

本発明は、ポリゴンで表現された三次元形状を描画する画像処理方法において、それぞれのポリゴンについて、ある方向を法線にもつ平面に頂点を射影することで簡略化を行うようにしたものである。

また、前記平面は、前記三次元形状に対して、大区画と小区画の二種類の領域分けを行うことで最適な射影平面として求めるものである。

また、前記法線の方向は、形状中で共通の法線方向を持つ平面の組み合わせのうち、面積の和が最も大きくなる組み合わせの法線方向である。

また、請求項１または請求項２または請求項３記載の画像処理方法を実現するための画像処理装置である。

また、請求項１または請求項２または請求項３記載の画像処理方法を実現するためのプログラムである。
また、請求項５記載のプログラムを格納した記憶媒体である。

したがって、本発明によれば、三次元ポリゴン形状を、低コストの計算で、簡略化することができ、セキュリティーのために詳細を隠蔽したい場合などに応用できるという効果を得る。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例にかかる画像処理装置の構成の一例を示している。

同図において、ＣＰＵ（中央処理装置）１は、この画像処理装置の動作制御を行うものであり、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）２は、ＣＰＵ１が起動時に実行するプログラムや必要なデータ等を記憶するためのものであり、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）３は、ＣＰＵ１のワークエリア等を構成するためのものである。

キャラクタジェネレータ４は、図形文字の表示データを発生するためのものであり、時計回路５は、現在日時情報を出力するためのものであり、ローカルエリアネットワークインターフェース回路６は、この画像処理装置をローカルエリアネットワーク（図示略）に接続するためのものであり、ローカルエリアネットワーク伝送制御部７は、ローカルエリアネットワークを介して行う通信制御等を行うものである。

磁気ディスク装置２８、種々のアプリケーションプログラム、ワークデータ、ファイルデータ、画像データなどの種々のデータを記憶するためのものであり、ＣＲＴ画面表示装置９は、この画像処理装置を操作したりユーザに対して提示する種々の画面を表示するためのものであり、表示制御部１０は、ＣＲＴ画面表示装置９の表示内容を制御するためのものである。

キーボード装置１１は、この画像処理装置に種々のキー操作を行うためのものであり、画面指示装置１２は、ＣＲＴ画面表示装置９の任意の点を指示する等の操作作業を行うためのものであり、入力制御部１３は、キーボード装置１１および画面指示装置１２の入力情報を取り込む等するためのものである。

これらのＣＰＵ１、ＲＯＭ２、ＲＡＭ３、キャラクタジェネレータ４、時計回路５、ローカルエリアネットワーク伝送制御部７、磁気ディスク装置８、表示制御部１０、および、入力制御部１３は、バス１４に接続されており、これらの各要素間のデータのやりとりは、主としてこのバス１４を介して行われる。

図２は、本発明の一実施例にかかる三次元データ表示手段の概略構成を示している。

同図において、簡略化計算部２４は、形状簡略化の計算を実際に行うためのものであり、パラメーター入力部２６は、形状簡略化のために必要なパラメータを利用者が入力するためのものであり、形状保持部２３は、三次元ポリゴンデータを保持するためのものである。

ポリゴン入力部２１は、外部ファイル等から元の三次元ポリゴンデータを入力し、形状保持部２３に送るためのものであり、ポリゴン出力部２２は、形状保持部２３が保持する形状のポリゴンデータを、外部ファイル等へ出力するためのものである。

形状表示部２５は、形状保持部２３が保持する三次元形状ポリゴンデータを表示するためのものである。

次に、図３に従って、本発明の一実施例にかかる三次元データ表示手段の概略構成を示し説明する。

まず、ポリゴン入力部２１を介して、外部からポリゴンデータが取り込まれたものとする。

この状態で、利用者は、形状表示部２５で表示されている形状を参照して、パラメータ入力部２６より必要なパラメータを入力する（処理１０１）。

これにより、簡略化計算部２４において、パラメータ入力部２６で入力されたパラメータを使って、元のポリゴン形状が簡略化される。利用者はこの簡略化された形状を確認して良好と判断されれば、そのデータをポリゴン出力部２２より出力する。

ここで、利用者が入力するパラメータは、簡略化方向ベクトルＡ、基準点の三次元座標値Ｐ、大区間距離Ｄ、小区関分割数ｋよりなる。

例えば、図４のような形状を表現したポリゴンデータを簡略化するものとする。

これを、簡略化方向ベクトルＡの直交方向からみたものが図５である。同図において、ベクトルＡと基準点Ｐが示されている。

次いで、図６に示すように、この基準点Ｐを通り、ベクトルＡを法線方向にもつ平面Ｌ（０）を求める。さらに、Ｌ（０）に平行で、距離Ｄの間隔をもった大区間平面Ｌ（１），Ｌ（２），Ｌ（３），…，Ｌ（−１），Ｌ（−２），Ｌ（−３），…を、もとの形状を覆うだけ求める（処理１０２）。

この隣接する平面間を、図７に示すように、さらに小区間分割数ｋで分割した平面ｌ（ｌ（１），ｌ（２），ｌ（３），ｌ（４），ｌ（５）；ｋ＝５の場合）を求める（処理１０３）。

次に、形状の各ポリゴンに対して代表値として、重心点ｇ、重心点から方向ベクトルＡの負の方向に見て最初の大区間平面との距離ｆと、ポリゴンの法線方向とベクトルＡとがなす角度θの余弦値にポリゴンの面積をかけた値ｗ（図８，図１２参照）を求める（処理１０４）。

次いで、ある大区間の中に重心点が入っているすべてのポリゴンに関して、距離ｆの値ｗを重みとする重み付け平均ｒを求める。そして、その大区間の中の各小区間で、その中に重心点が入っているすべてのポリゴンの値ｗを足し合わせた値ｓを求め、この値ｓが大きい値となっているかどうかを調べる（判断１０６）。

判断１０６の結果がＮＯになる場合（例えば、値ｓが１．５以下の場合）には、この大区間で代表平面を置く距離として重み付け平均ｒを採用する（処理１０７）。

一方、判断１０６の結果画ＹＥＳになるときには、その中で最大の値sを持つ小区間において、その中で大区間の場合と同様に距離ｆの値ｗを重みとする重み付平均ｔを求め、これを大区間で代表平面を置く距離として採用する（処理１０８）。

このように、各大区間で代表平面を置く距離を求め、図９に示すように、その位置に代表平面Ｒを置く。そして、この大区間中にあるポリゴンの頂点を、代表平面位置に射影する。

ただし、ある頂点が属するすべてのポリゴンの法線方向が、簡略化方向とのなす角があるしきい値以上、例えば、４５度以上であるかどうかを調べ（判断１０９）、判断１０９の結果がＮＯになるときには、その頂点を移動し、判断１０９の結果がＹＥＳになるときには、その頂点は移動しないようにする。

これにより、方向Ａに対して形状の簡略化が行われる。

その結果、図１０，１１に示したように、元の三次元形状が簡略化されて表示されることとなる。この場合、上面の四角柱状の高い突き出し部は保持され、低い円柱状の突き出し部が除去されている。また底面の傾きが消されていることがわかる。

なお、以上の計算は、説明のために三次元で行っているが、実際にはほとんどの計算では方向成分以外は不要なので、一次元として計算処理することができる。

ここでは、方向Ａは利用者が指定するとしたが、形状中で共通の法線方向を持つ平面の組み合わせのうち、面積の和が最も大きくなる組み合わせの法線方向を採用するように、自動的に求めてもよい。

また、利用者が簡略化されたデータは適切でないと判断した場合は、再び形状保持部からデータを簡略化計算部に取り込んで、別のパラメータで簡略化を再度実行することができる。

さらに、ある方向で簡略化したあと、別の方向での簡略化をおこなうことで簡略化のレベルをあげることもできる。

このようにして、本実施例では、三次元ポリゴン形状を、低コストの計算で、簡略化することができ、セキュリティーのために詳細を隠蔽したい場合などに応用できる。

本発明の一実施例にかかる画像処理装置の構成の一例を示したブロック図。 本発明の一実施例にかかる三次元データ表示手段の概略構成を示したブロック図。 本発明の一実施例にかかる三次元データ表示手段の概略構成を示したフローチャート。 三次元形状の一例を示した概略図。 図４の図形を簡略化方向ベクトルＡの直交方向からみたものを示した概略図。 大区画平面の形成の一例を示した概略図。 小区画平面の形成の一例を示した概略図。 重心点ｇ、方向ベクトルＡの関係の一例を示した概略図。 代表平面の形成の一例を示した概略図。 簡略化された表示の一例を示した概略図。 簡略化された表示の他の例を示した概略図。 重心点から方向ベクトルＡの負の方向に見て最初の大区間平面との距離ｆを説明するための概略図。

符号の説明

２１ ポリゴン入力部
２２ ポリゴン出力部
２３ 形状保持部
２４ 簡略化計算部
２５ 形状表示部
２６ パラメータ入力部

Claims (6)

1. ポリゴンで表現された三次元形状を描画する画像処理方法において、
   それぞれのポリゴンについて、ある方向を法線にもつ平面に頂点を射影することで簡略化を行うようにしたことを特徴とする画像処理方法。
2. 前記平面は、前記三次元形状に対して、大区画と小区画の二種類の領域分けを行うことで最適な射影平面として求めることを特徴とする請求項１記載の画像処理方法。
3. 前記法線の方向は、形状中で共通の法線方向を持つ平面の組み合わせのうち、面積の和が最も大きくなる組み合わせの法線方向であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像処理方法。
4. 前記請求項１または請求項２または請求項３記載の画像処理方法を実現するための画像処理装置。
5. 前記請求項１または請求項２または請求項３記載の画像処理方法を実現するためのプログラム。
6. 請求項５記載のプログラムを格納した記憶媒体。

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