JP2571178B2

JP2571178B2 - ３次元図形処理装置

Info

Publication number: JP2571178B2
Application number: JP4253555A
Authority: JP
Inventors: 隆正小山; 昌央加藤; 道雄三輪
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-08-31
Filing date: 1992-08-31
Publication date: 1997-01-16
Anticipated expiration: 2012-01-16
Also published as: JPH0683934A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータの支援の
もとに３次元の図形を作図する図形処理装置に関し、特
に、簡単な操作手順で３次元図形の正確な修正ができる
ように構成したものである。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ支援による図形処理装置
は、建築の設計や各種の映像、グラフィックの作成等に
盛んに利用されている。この図形処理装置では、コンピ
ュータが高速化し、記憶容量が増大したことに伴って、
表示画面上に立体的に図形を表示し、その立体図形を適
宜変形加工することができる機種が作られている。

【０００３】従来のこの種の図形処理装置では、立体図
形を変形する場合に、図１２に示す操作手順が採られ
る。

【０００４】先ず、操作者は、表示画面上に表示された
立体図形(ａ)の修正すべき面を構成する頂点の１つにマ
ウスのカーソルを合わせて、マウス・ボタンを押下げ
る。次に、カーソルを表示画面上の変形位置入力領域の
ｘ、ｙ、ｚの各欄に合わせて、その頂点の移動先のｘ、
ｙおよびｚ座標をテンキーによって入力する。このと
き、表示画面上には、頂点を移動先の座標位置に移した
場合の予測線が表示される(ｂ)。

【０００５】同様の操作を面の修正に必要な頂点の全て
に対して行ない(ｃ)、それが終了すると、カーソルを
「実行」の位置に動かしてマウス・ボタンを押下げる。
こうすることによって、画面上に変形された立体図形が
表示される(ｄ)。

【０００６】この図形処理装置は、図１１に示すよう
に、原図形の立体図形データを供給する立体図形生成部
１と、この立体図形データを格納する立体図形記憶部12
と、マウス・カーソルによって指定された頂点の座標を
読取る頂点座標読取部14と、変形位置入力領域に書込ま
れた移動先の座標を伝える移動先座標入力部15と、頂点
の移動に伴う立体図形データの変更を処理する頂点移動
処理部16と、立体図形データに基づいて画面上に立体図
形を表示する表示処理部13とを備えている。

【０００７】この装置では、画面上のカーソル操作によ
って移動すべき頂点が指定されると、頂点移動処理部16
は、立体図形記憶部12から読み出した立体図形データの
内から、指定された頂点をその座標によって検索し、こ
の頂点の座標を変形位置入力領域に書き込まれた値に修
正する。立体図形記憶部12の記憶する立体図形データ
は、この修正されたデータによって更新され、更新され
たデータに基づいて表示処理部13が修正された立体図形
を表示する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の図形処
理装置では、立体図形を変形加工する場合、面を構成す
る頂点の移動先を個別に指定しなければならないため、
作図を終了するまでに多くの操作回数を必要としてい
る。また、変形後の図形を想定して、頂点の移動先の位
置を正確に入力しなければならないため、変形加工作業
に難しさが伴う。この移動先の座標位置を誤って入力し
た場合には、立体図形の面が歪んだり、直線状に延長さ
れるべき稜線が途中で折れ曲がって表示されることにな
る。

【０００９】本発明は、このような従来の問題点を解決
するものであり、簡単な操作で、正確に立体図形の変形
加工を行なうことができる図形処理装置を提供すること
を目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、画
面に表示した３次元形状の原図形を変形することができ
る図形処理装置において、操作者が原図形の変形要素を
指定したとき、この変形要素を移動したときに生ずる原
図形の変形図形を形成する変形候補図形生成手段と、こ
の変形図形を画面に表示する表示処理手段と、操作者が
変形図形における変形要素の移動距離を指定したとき、
この指定に従って変形図形での変形要素の移動距離を変
更する変形候補変形処理手段と、この変形候補変形処理
手段からの信号に基づいて原図形を変形する立体図形変
形処理手段とを設けている。

【００１１】

【作用】そのため、操作者が原図形の変形要素（面、稜
線または頂点）を指定すると、指定された変形要素の位
置を移動したときに画かれる変形図形が画面上に表示さ
れる。操作者は、それを見て、変形の方向が意図する方
向と一致するときは、その変形図形における変形要素の
移動距離を指定する。この指定に従って変形図形におけ
る変形要素の移動距離が修正され、この変形図形の図形
データに基づいて、原図形の変形が行なわれる。

【００１２】

【実施例】先ず、本発明の実施例の図形処理装置を使用
して立体図形の変形加工を行なう場合の操作手順と図形
処理装置の動作とについて、図７を用いて説明する。

【００１３】操作者は、画面上に表示されている立体図
形の中から、移動しようとする変形要素［頂点(Verte
x)、稜線(Edge)または面(Surface)］を決め、メニュー
欄の該当する変形要素の種別をマウスのカーソルによっ
て指定する。図７では稜線を変形要素としている(ａ)。

【００１４】次に、マウスの左ボタンを操作して、変形
の対象となる変形要素の稜線をカーソルで特定する
(ｂ)。

【００１５】変形要素を特定した状態でマウスの左ボタ
ンを１回クリックすると、図形処理装置は、変形候補図
形の１つを予測線によって画面に表示する(ｃ)。この変
形候補図形は、後述するように、変形要素毎にそれぞれ
決められている。図７(ｃ)では、特定した稜線を、その
稜線を含む１つの面に沿って一定距離平行移動したとき
に形成される立体図形が変形候補図形として表示されて
いる。

【００１６】操作者は、表示された変形候補図形が意図
する形状と相違するときは、次の変形候補図形を表示さ
せるために、マウスの左ボタンを２回クリックする。こ
のように、マウスの左ボタンのクリック回数を変える
と、そのクリック回数に対応する変形候補図形が画面上
に表示される。図７(ｄ)には、特定した稜線を、その稜
線を含む別の面に沿って一定距離平行移動したときの立
体図形が第２の変形候補図形として表示されている。

【００１７】操作者は、意図する変形候補図形が表示さ
れると、その変形の度合を所望の形状に合わせるため、
特定した稜線の移動距離を指定する操作を行なう。この
移動距離の指定は、マウスの中ボタンを押下げた状態で
マウスを動かすことによって行なわれる。このときのマ
ウスの移動量は、画面上にｘ、ｙ、ｚ方向の変化量およ
び変形の割合を表わす変化率として変形位置入力欄に数
値表示され、また、その移動量に応じた変形図形が予測
線によって表示される(ｅ)。

【００１８】操作者は、特定した稜線の移動距離が所望
の位置にまで達すると、マウスの中ボタンを放す。この
操作によって稜線の移動距離が確定され、画面上には、
希望する変形図形が表示される(ｆ)。

【００１９】なお、稜線の移動距離の指定には、マウス
を動かす代わりに、変形位置入力欄に、直接、ｘ、ｙ、
ｚ方向の変化量を数値入力する方法を採ることもでき
る。

【００２０】この動作を行なう実施例の図形処理装置
は、図１に示すように、原図形の立体図形データを供給
する立体図形生成部１と、その立体図形データを格納す
る立体図形記憶部12と、画面上で指定された変形要素の
種別を読取る変形要素読取部２と、その種別を記憶する
変形要素記憶部５と、マウス左ボタンによって表わされ
る変形要素を特定するデータや変形候補図形の順番を指
定するデータを読取るマウス左ボタン情報読取部３と、
マウス中ボタンによって表わされる変形要素の移動距離
を読取るマウス中ボタン情報読取部４と、変形候補図形
の作成において変形要素の移動すべき方向を判定する移
動方向判定部６と、変形候補図形の図形データを生成す
る変形候補生成部８と、変形候補図形データを格納する
変形候補記憶部９と、変形要素の移動量を算出する移動
量計算部７と、算出された移動量に基づいて変形候補図
形データを変形する変形候補変形処理部10と、変形候補
変形処理部10の作成したデータに従って立体図形記憶部
12に格納された立体図形データを更新する立体図形変形
処理部11と、立体図形記憶部12および変形候補記憶部９
に格納された図形データに基づいて画面上に図形を表示
する表示処理部13とを備えている。

【００２１】次に、この図形処理装置の動作を図２のフ
ローチャートに従って説明する。

【００２２】ステップ１；立体図形生成部１は、原図形
の立体図形データを送出し、立体図形記憶部12に書き込
む。この立体図形データは、図３(ａ)に示すように、立
体図形の各頂点に関する座標、各稜線の両端に位置する
頂点番号、各面を構成する頂点番号を規定することによ
り３次元形状の図形を特定している。この図形データ
は、立体図形記憶部12から表示処理部13に伝えられ、表
示処理部13は、このデータに基づいて、画面上に立体図
形の原図形を表示する。

【００２３】ステップ２；操作者が画面上で変形要素の
種別を選択すると、変形要素読取部２は、この種別を読
取り、変形要素を特定するデータ［図３(ｂ)］を変形要
素記憶部５に格納する。

【００２４】ステップ３；操作者が画面上で変形対象と
なる変形要素を指定すると、マウス左ボタン情報読取部
３は、その変形要素の座標を読み取って、移動方向判定
部６に伝え、ステップ４；移動方向判定部６は、変形要素記憶部５か
ら入力された変形要素の種別によって、変形候補図形で
の変形要素の移動方向を判定し、その判定結果とマウス
左ボタン情報読取部３から入力された変形要素の座標と
を変形候補生成部８に伝える。

【００２５】ステップ５；変形候補生成部８は、立体図
形記憶部12から読み出した立体図形データや移動方向判
定部６からの移動情報等に基づいて、変形候補図形の図
形データを作成し、変形候補記憶部９に格納する。この
変形候補図形データは、図３(ｃ)に示すように、各変形
候補図形を表わす候補番号と共に、その変形候補図形を
構成する面に含まれる各頂点の座標を規定している。変
形要素種別に稜線または面を選択した場合は、後述する
ように、変形候補図形として、相似変形の図形と平行変
形の図形との２種類の変形パタンが決められている。そ
のため、変形候補図形データにおいては、相似変形と平
行変形とに区分して、図形データを収めている。

【００２６】ステップ６；操作者がマウスの左ボタンを
クリックすると、その回数をマウス左ボタン情報読取部
３が読取り、移動方向判定部６は、クリック回数に応じ
て、変形要素の移動方向を判定する。この判定結果に基
づいて、変形候補記憶部９では、該当する候補番号の変
形候補図形データを表示処理部13に送り、表示処理部13
は、その変形候補図形を画面上に表示する。

【００２７】ステップ７；操作者が中ボタンを押してマ
ウスの移動を開始すると、マウス中ボタン情報読取部４
は、マウスの位置座標を読取って移動量計算部７に伝
え、ステップ８；移動量計算部７は、マウスの移動量を算出
する。

【００２８】ステップ９；変形候補変形処理部10は、変
形候補記憶部９に記憶された該当する候補番号の変形候
補図形データを読み出し、移動量計算部７の算出した移
動量に基づいて変形候補図形データを修正し、この修正
したデータによって変形候補記憶部９の変形候補図形デ
ータを更新する。表示処理部13は、この更新された図形
データの変形候補図形を画面上に表示する。

【００２９】ステップ１０；操作者がマウスの中ボタン
の押下げを停止すると、変形候補変形処理部10は、その
ときの修正データを立体図形変形処理部11に伝え、立体
図形変形処理部11は、修正データに従って、立体図形記
憶部12に格納されている立体図形データを更新する。

【００３０】ステップ１１；表示処理部13は、更新され
た立体図形データに基づいて、変形加工後の立体図形を
画面上に表示する。

【００３１】なお、変形候補生成部８では、変形候補図
形データの形成に当たり、図４に示すように、変形要素
の種別を表わすデータは、変形要素記憶部５から引写
し、また、面を構成する頂点の座標データは、立体図形
記憶部12に記憶された同種のデータに、移動方向判定部
６の示す移動方向への変換を施して形成する。

【００３２】稜線を変形要素とする変形候補図形は、図
５に示すように、指定稜線を、その稜線が含まれる面に
沿って一定距離平行移動したときに形成される立体図形
（平行変形図形）と、指定稜線を、その稜線が含まれる
面に沿って相似状に伸長させながら一定距離移動したと
きに形成される立体図形（相似変形図形）との２種類で
ある。これらの平行変形図形および相似変形図形は、稜
線が２つの面に含まれるため、それぞれ２つの形態の立
体図形を有し、変形候補図形の数は、合わせて４つとな
る。

【００３３】この４つの変形候補図形は、マウス左ボタ
ンのクリック回数に応じて、順次、画面上に表示され
る。なお、原図形の形状によっては、これらの変形候補
図形の内の幾つかを採ることができない場合がある。

【００３４】面を変形要素とする変形候補図形には、図
６に示すように、指定面を、その指定面の法線方向に一
定距離平行移動したときに形成される立体図形（平行変
形図形）と、指定面を相似状に拡大させながら一定距離
平行移動したときに形成される立体図形（相似変形図
形）との２種類がある。これらの変形候補図形もマウス
左ボタンのクリック回数に応じて画面上に表示される。

【００３５】また、頂点を変形要素とする場合は、指定
された頂点を含む四角形状（または四角以上の多角形
状）の面の数に応じて変形候補図形が作成される。該当
する四角形状の面の数が０の場合（三角錐の頂点等の場
合）は、頂点を予め設定した方向に一定距離移動するこ
とによって形成される立体図形が表示される。この移動
方向の設定は、任意の方向に対して行なうことができ
る。

【００３６】該当する四角形状の面の数が１の場合は、
頂点をその面に沿って一定距離移動することによって形
成される立体図形が変形候補図形となる。この面に沿っ
た移動方向は、予め設定しておくことができる。

【００３７】また、該当する四角形状の面の数が２の場
合の変形候補図形は、指定頂点をその稜線の延長上に一
定距離移動したときに形成される立体図形となる。

【００３８】指定された頂点が、これらの条件を満たさ
ない場合には、変形候補図形の表示は行なわれず、操作
者は、従来と同じ操作によって立体図形の変形加工を行
なうことになる。

【００３９】頂点を変形要素とする場合の指定頂点の移
動先は、変形候補生成部８で求められる。変形候補生成
部８では、図９のフローチャートに示す手順によって、
これを行なう。

【００４０】ステップ１；立体図形記憶部12に格納され
た立体図形データから、指定された頂点を含む面を検索
し、ステップ３；その面の法線ベクトルを求め、ステップ４；その面の頂点の座標と頂点の数とを検出し
て、ステップ５；各データを面番号毎に揃えてデータ・テー
ブルに格納する。

【００４１】ステップ２；これらの検索を、指定頂点を
含む全ての面について実行した後、ステップ６；頂点数が４以上の面（即ち、四角形以上の
多角形）の数を求め、ステップ７；該当する面の数が、ステップ８；０の場合は、任意に設定した方向を移動方
向として、移動先の座標を求め、ステップ９；該当する面の数が１の場合は、面の方向を
移動方向として移動先の座標を求め、ステップ１０；該当する面の数が２の場合は、それらの
面の法線ベクトルの双方に直交するベクトル（即ち、指
定頂点を含む稜線方向のベクトル）を指定頂点の移動方
向として、移動先の座標を求め、ステップ１１；該当する面の数が３以上の場合は、変形
候補図形の作成動作を中止する。

【００４２】頂点を変形要素とする場合のデータの形成
過程を図１０に示している。変形候補生成部８は、マウ
ス左ボタンで指定された頂点のデータ（ｘ₁、ｙ₁、
ｚ₁）を、移動方向判定部６を経由して受け取ると
(ａ)、立体図形記憶部12に記憶された立体図形データか
ら頂点（ｘ₁、ｙ₁、ｚ₁）を含む面を検出し、各面の法
線ベクトルや頂点数を算出して、データ・テーブルを作
成する(ｂ)。

【００４３】このデータ・テーブルから頂点数（Pi）が
４以上の面をリストアップし(ｃ)、この面の数に応じて
決められた方向への移動を図るため、データ・テーブル
における頂点（ｘ₁、ｙ₁、ｚ₁）の座標を（ｘ₁＋△
ｘ₁、ｙ₁＋△ｙ₁、ｚ₁＋△ｚ₁）に変更する。

【００４４】この変更後の座標位置は、リストアップし
た面の数が０の場合には、指定頂点を、設定した任意の
方向に一定距離移動したときの位置に相当し、その面の
数が１の場合は、指定頂点を、その面に沿って設定した
方向に一定距離移動したときの位置に相当している。ま
た、リストアップした面の数が２である場合には、指定
された頂点を、２つの面の法線ベクトルに対して直交す
る方向に一定距離だけ移動したときの位置に相当してい
る。

【００４５】図８に、面を変形要素に指定して立体図形
の変形加工を行なう場合の操作手順を示している。

【００４６】マウスのカーソルを動かして、画面上のメ
ニュー欄から面（Surface）を指定し(ａ)、変形要素に
選択した面をカーソルで指定する(ｂ)。次いで、マウス
の左ボタンを１回クリックすると、図形処理装置の画面
上には、変形候補図形の１つである平行変形図形が表示
される(ｃ)。

【００４７】操作者は、表示された変形候補図形が意図
する形状と相違するときは、マウスの左ボタンを２回ク
リックする。このクリック回数に対応して、画面上には
２番目の変形候補図形である相似変形図形が表示され
る。

【００４８】この変形候補図形の変形の度合を調整する
場合には、操作者は、マウスの中ボタンを押下げてマウ
スを動かす。このときのマウスの移動量が指定した面の
移動距離を決める。画面上には変化量および変形の割合
が数字で表示されると共に、その移動量に応じた変形図
形が予測線によって画かれる(ｅ)。

【００４９】操作者は、それらを見ながら、指定した面
が所望の位置に移動したとき、マウスの中ボタンの押下
げを止める。この操作によって面の移動位置が確定さ
れ、画面上には、希望する変形図形が表示される(ｆ)。

【００５０】このように、実施例の図形処理装置では、
装置自体が変形候補図形を表示するので、操作者は、変
形候補図形を選択する操作と、選択した変形候補図形の
変形の度合を調整する操作とを行なうだけで、立体図形
を所望の形状に変形加工することができる。また、変形
図形の座標位置は、これらの操作を基に、装置自体が算
出するので、正確な変形図形を表示することができる。

【００５１】なお、変形候補図形は、これまでに説明し
た形状に限るものでは無く、種々の形状を変形候補図形
に組み入れることができる。例えば、変形要素に稜線を
指定した場合、指定稜線を、その稜線の延長線上に一定
距離移動したときに形成される立体図形を変形候補図形
として加えることもできる。

【００５２】また、変形要素を画面上で指定したとき
に、この変形要素の色を濃くしたり、点滅させたりし
て、指定した変形要素を強調して表示することもでき
る。

【００５３】また、変形要素やその移動距離の指定の仕
方、あるいは変形候補図形の選択の方式は、マウスの左
ボタンまたは中ボタンを使用する方式に限る訳では無
く、別の方法を行なってもよい。

【００５４】

【発明の効果】以上の実施例の説明から明らかなよう
に、本発明の図形処理装置は、少ない操作回数によっ
て、立体図形を正確に変形加工することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の図形処理装置における一実施例の構成
を示すブロック図、

【図２】実施例の図形処理装置における動作を説明する
フローチャート、

【図３】実施例の図形処理装置における立体図形データ
(ａ)、変形要素データ(ｂ)、変形候補データ(ｃ)のデー
タ構成を示す図、

【図４】前記データ構成の流れを説明する図、

【図５】実施例において、稜線を変形要素とする場合の
変形候補図形を示す図、

【図６】実施例において、面を変形候補とする場合の変
形候補図形を示す図、

【図７】実施例の装置において、稜線を変形要素とする
場合の操作手順を示す図、

【図８】実施例の装置において、面を変形要素とする場
合の操作手順を示す図、

【図９】実施例の装置において、頂点を変形要素とする
場合の動作フローを示す図、

【図１０】実施例の装置において、頂点を変形要素とす
る場合のデータ構成を示す図、

【図１１】従来の図形処理装置の構成を示すブロック
図、

【図１２】従来の図形処理装置における操作手順を示す
図である。

【符号の説明】

１立体図形生成部２変形要素読取部３マウス左ボタン情報読取部４マウス中ボタン情報読取部５変形要素記憶部６移動方向判定部７移動量計算部８変形候補生成部９変形候補記憶部 10 変形候補変形処理部 11 立体図形変形処理部 12 立体図形記憶部 13 表示処理部 14 頂点座標読取部 15 移動先入力部 16 頂点移動処理部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】画面に表示した３次元形状の原図形を変
形することができる図形処理装置において、操作者が前記原図形の変形要素を指定したとき、該変形
要素を移動した場合の原図形の変形図形を形成する変形
候補図形生成手段と、前記変形図形を画面に表示する表
示処理手段と、操作者が前記変形図形における前記変形
要素の移動距離を指定したとき、該指定に従って前記変
形図形における変形要素の移動距離を変更する変形候補
変形処理手段と、該変形候補変形処理手段からの信号に
基づいて前記原図形を変形する立体図形変形処理手段と
を設けたことを特徴とする図形処理装置。