JP2606129B2 - 対話的物体変形装置 - Google Patents

対話的物体変形装置

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JP2606129B2
JP2606129B2 JP6106989A JP10698994A JP2606129B2 JP 2606129 B2 JP2606129 B2 JP 2606129B2 JP 6106989 A JP6106989 A JP 6106989A JP 10698994 A JP10698994 A JP 10698994A JP 2606129 B2 JP2606129 B2 JP 2606129B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、CAD/CAM、CG
等において対話的に曲面形状を作成する対話的物体変形
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】特開平4−246786号公報に記載の
立体形状操作方法は、立体形状を関数による3次元表現
を用いて表現することで、少ないパラメータ、少ないデ
ータ量で多様な形状を表現し、立体形状操作を容易にす
ることを目的としている。上記の立体形状操作方法で物
体形状の変形を行う場合には、ユーザは、変形コマンド
を入力した後に変形量を入力する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の立体形状操作方
法では、ユーザが目指す形状を得るために、ユーザが変
形量を推定する必要があり、このことは、ユーザにとっ
て難しいという問題があった。そのため、一度では、目
的とする形状に近付けず、ユーザは何度も変形量の推定
と変形操作とを繰り返す必要があった。
【0004】本発明の目的は、ユーザ自身が変形量を推
定する必要がなく、ユーザが目指す物体形状を早く得る
ことができる対話的物体変形装置を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の対話的物体変形
装置は、変形コマンドを入力する入力装置と、複数のパ
ラメータで制御される物体形状を記憶する物体形状記憶
部と、変形コマンドの履歴から変形量を決定する変形規
則を記憶する変形規則記憶部と、変形コマンドの履歴を
記憶する変形履歴記憶部と、入力装置から与えられた変
形コマンドに対応した変形規則を変形規則記憶部より検
索し、入力された変形コマンド以前に入力された変形コ
マンドを変形履歴記憶部より検索し、入力された変形コ
マンドを変形履歴記憶部に記憶し、検索した変形コマン
ドの履歴を変形規則に作用させて変形量を決定する変形
量決定部と、物体形状記憶部より物体形状を呼び出し、
呼び出した物体形状に変形量決定部で決定した変形量だ
け物体形状を変形し、変形された物体形状を物体形状記
憶部に記憶する物体形状生成部と、物体形状生成部で生
成された物体形状を表示する表示装置とを備えることを
特徴としている。
【0006】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は、本発明の一実施例を示すブロック
図である。
【0007】図1の対話的物体変形装置は、変形コマン
ドを入力するキーボード等の入力装置10と、変形コマ
ンドの履歴を記憶する変形履歴記憶部60と、変形規則
を記憶する変形規則記憶部50と、入力された変形コマ
ンドに対応した変形規則を変形規則記憶部50より呼び
出し、前回までに入力された変形コマンドを変形履歴記
憶部60より呼び出し、今回入力した変形コマンドを変
形履歴記憶部60に記憶し、呼び出した変形コマンドの
履歴を変形規則に作用させて変形量を決定する変形量決
定部40と、物体形状を制御する変形量を記憶する物体
形状記憶部30と、物体形状記憶部30より変形量を呼
び出し、変形量決定部40より供給された変形量を代入
して物体形状を変形し、変形量を物体形状記憶部30に
記憶する物体形状生成部20と、物体形状生成部20で
生成された物体形状を表示するディスプレイ装置等の表
示装置70とから構成されている。
【0008】次に、図1を参照して、本実施例の動作に
ついて説明する。ここでは、複数のパラメータで形状を
制御する物体について考える。
【0009】変形規則記憶部50には、変形コマンドに
対応する変形規則が格納されている。変形規則では、物
体を制御する複数のパラメータのうち変形に使用するパ
ラメータの種類、パラメータの増減量(以降、変形量と
呼ぶ)の算出方法、変形量の初期値より構成されてい
る。変形履歴記憶部60は、入力した変形コマンドの履
歴を記憶する。
【0010】入力装置10から与えられた変形を表す変
形コマンドは、変形量決定部40に供給される。変形量
決定部40は、供給された変形コマンドに対応する規則
を変形規則記憶部50より呼び出し、前回までに入力し
た変形コマンドを変形履歴記憶部60より呼び出す。ま
た、今回入力した変形コマンドは、変形履歴記憶部60
に保存する。
【0011】さらに、次のように変形量を求める。変形
コマンドの履歴が変形履歴記憶部60にない場合、変形
量の値は、変形量の初期値を採用する。変形コマンドの
履歴が変形履歴記憶部60にある場合、以下のように変
形量を定める。
【0012】今回入力されたコマンドが、前回、さらに
は前前回に入力されたコマンドと同じ場合には、現段階
の形状と目的とする形状との距離が遠いとみなして、一
回の変化量が大きくなるようにする。今回入力されたコ
マンドが、前回と逆の方向への変化を行うものであれ
ば、現段階の形状が目的の形状へ近付いてきたと判断し
て、一回の変化量を小さくする。
【0013】具体的には、あらかじめ変形コマンド間の
類似度を設定しておき、類似度が1であれば、同じコマ
ンド、類似度が−1であれば、逆の方向への変形を行う
コマンドであるとする。そして、類似度から計算される
関数(増減量関数)により変形量を求める。この増減量
関数もあらかじめ設定しておく。コマンド間の類似度
は、1、−1だけでなく、0、あるいは0.5などの値
を設定することもできる。
【0014】さらに、増減量関数により変形量を求める
際に、直前に入力されたコマンドの影響を大きく、それ
より以前に入力されたコマンドの影響を小さくするため
に、最も最後に入力されたコマンドに対しては、最も大
きな重み付けを与え、それより以前に入力されたコマン
ドに対しては、昔に入力されたコマンドほど重み付けが
小さくなるようにする。そして、重み付けされた類似度
の総和(変化強度と呼ぶ)を求め、そこから、増減量関
数を計算する。なお、この重み付け係数もあらかじめ決
めておく。
【0015】変形量決定部40で得られた変形量は、物
体形状生成部20に供給される。物体形状生成部20
は、物体形状を制御する全ての変形量を物体形状記憶部
30より呼び出し、新たに変形量決定部40より供給さ
れた変形量を代入して物体形状を変形し、変形量を物体
形状記憶部30に保存し、物体形状を表示装置70に送
り、表示する。
【0016】次に、具体例を用いて説明する。ここで
は、n個の量ε1 ,・・・,εn で形状が制御される物
体S S=S(ε1 ,・・・,εn ) (1) について考える。
【0017】こうした複数個のパラメータで制御される
形状としては、電子情報通信学会論文誌D−II Vo
l.173−D−II No.10 pp.1716−1
724に記載されている超2次関数がある。こうした、
超2次関数で表現される物体S(x,y,z)は、独立
したa1 ,a2 ,a3 ,ε1 ,ε2 ,θ,ηの7つのパ
ラメータで表現することができる。
【0018】
【数1】
【0019】入力装置10に変形コマンドDm を入力し
たとする。変形量決定部40は、入力された変形コマン
ドDm をうけて変形規則Rを呼び出す。以下で、変形規
則の一例を説明するが、7つのパラメータは独立である
ので、1つのパラメータのみを変化させる、もっとも簡
単な例について説明する。
【0020】図2に示すように、ε2 を増大させると、
超2次関数の生成する形状は平になり、ε2 を減少させ
ると、超2次関数の生成する形状は尖る。そこで、変形
コマンド「平になる」の場合、変形量の算出方式を前回
の変形量の値ε2 ,変形量の増減量Δε2 を用いて ε2 ←ε2 +Δε2 (3) とする。
【0021】また、変形コマンド「尖る」の場合、変形
量の算出方式を前回の変形量の値ε2 ,変形量の増減量
Δε2 を用いて ε2 ←ε2 −Δε2 (4) とする。
【0022】変形コマンドDm 以前に入力した変形コマ
ンドを変形履歴記憶部60より呼び出す。変形履歴記憶
部60に変形コマンドが保存されていない場合、変形コ
マンドの増減量Δε2 を Δε2 =ε2 default (5) とする。
【0023】変形履歴記憶部60に変形コマンドが保存
されている場合、 Δε2 =F(δ2 ) (6) とする。上記の式で、Fは増減量関数、変数δ2 は変形
強度とする。
【0024】増減量関数Fは、図3のように定める。変
形強度δ2 の値は、以下のように定める。なお、最後に
入力された変形コマンドDm がm番目の入力であるとす
る。
【0025】まず、m−1個の変形コマンドD1 ,・・
・,Dm-1 を変形履歴記憶部60から呼び出す。この場
合、変形強度δ2
【0026】
【数2】
【0027】とする。変数ωi はコマンド間の類似度、
変数αi 2 は重み付け変数とする。このように、変形強
度δ2 は、最大5回前までの変形コマンドの履歴を参照
して計算する。
【0028】表1は、変形コマンド間の類似度ωi を表
している。変形コマンド間の類似度ωi とは、最後に入
力された変形コマンドDm と第i番目の変形コマンドD
i 間の類似度を意味する。
【0029】
【表1】
【0030】第i番目の重み付け係数αi 2
【0031】
【数3】
【0032】と定める。このように、重み付け係数を設
定することにより、最後の入力から時間的に近い入力の
影響は強く、遠い入力の影響は弱くなる。
【0033】以下で、増減量関数Fの挙動を、ある形状
を「尖る」場合について説明する。ここでは、変形コマ
ンド「尖る」を繰り返して入力する場合と、逆の変形コ
マンド「平になる」とを繰り返して入力する場合につい
て説明する。
【0034】1回目の入力で変形コマンド「尖る」が入
力された場合、変形量ε2 の値を ε2 =ε2 m=1 (10) とする。なお、 ε2 m=i (i=自然数) (11) は、第i回目の変形量ε2 の値とする。
【0035】同じ変形コマンドを繰り返して入力する場
合、2回目の入力でも、ユーザは、変形コマンド「尖
る」を入力する。2回目の入力で変形コマンド「尖る」
が入力されると、この場合、重み付け係数αi 2 は、式
(9)よりα1 2 =1/2、類似度ωi は、表1よりω
1 =1となるので、これらを式(7)に代入すると、変
形強度δ2 の値は、
【0036】
【数4】
【0037】となり、変形量の増減量Δε2 の値は、図
4が示すように、
【0038】
【数5】
【0039】となる。従って、変形量ε2 の値は、式
(3)により
【0040】
【数6】
【0041】となる。
【0042】3回目の入力で変形コマンド「尖る」が入
力されると、変形強度δ2 、変形量の増減量Δε2 、変
形量ε2 の値は、
【0043】
【数7】
【0044】となる。
【0045】さらに、4回目の入力で変形コマンド「尖
る」が入力されると、変形強度δ2、変形量の増減量Δ
ε2 、変形量ε2 の値は、
【0046】
【数8】
【0047】となる。
【0048】以上のように、変形コマンド「尖る」を繰
り返し入力すると、変形量ε2 の量は、次第に大きくな
る。
【0049】逆に、反対の変形コマンドを交互に入力し
た場合、2回目の入力で変形コマンド「平になる」が入
力されると、変形強度δ2 は、
【0050】
【数9】
【0051】となり、変形量の増減量Δε2 は、図5が
示すように、
【0052】
【数10】
【0053】となる。従って、変形量ε2 の値は、式
(4)により、
【0054】
【数11】
【0055】となる。
【0056】3回目の入力で変形コマンド「尖る」が入
力されると、変形強度δ2 、変形量の増減量Δε2 、変
形量ε2 の値は、
【0057】
【数12】
【0058】となる。
【0059】さらに、4回目の入力で変形コマンド「平
になる」が入力されると、変形強度δ2 、変形量の増減
量Δε2 、変形量の値は、
【0060】
【数13】
【0061】となる。
【0062】以上により、反対の変形コマンドをを繰り
返し交互に入力すると、変形量ε2の増減量は次第に小
さくなる。
【0063】変形量決定部40は、決定した変形量ε2
を物体形状生成部20に供給する。物体形状記憶部30
では、物体Sを制御する変形量を保存する。表2は、物
体形状記憶部30に記憶している物体形状を表すデータ
の一例である。
【0064】
【表2】
【0065】物体形状生成部20では、物体形状記憶部
30より物体Sの形状を制御する7個のパラメータ
1 ,a2 ,a3 ,ε1 ,ε2 ,θ,ηを呼び出し、変
形量決定部40より供給された変形量ε2 の値を更新し
て、式(2)に代入して物体Sを求め、得られたε2
再度物体形状記憶部30に保存し、物体Sを表示装置7
0で表示する。
【0066】
【発明の効果】以上のように、本発明による対話的物体
変形装置は、変形コマンドの履歴から変形方式を推定す
る規則を用意したために、ユーザ自身が変形量を推定す
る必要がなくなるので、ユーザが目指す物体形状を早く
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図2】物体の変形コマンドと変形量(変形パラメー
タ)の関係の一例を示す図である。
【図3】増減量関数F(δ2 )の一例を示す図である。
【図4】同じ変形コマンドを繰り返し入力する場合に増
減量関数Fのとる値を示す図である。
【図5】作用が反対の変形コマンドを交互に繰り返し入
力する場合に増減量関数Fのとる値を示す図である。
【符号の説明】
10 入力装置 20 物体形状生成部 30 物体形状記憶部 40 変形量決定部 50 変形規則記憶部 60 変形履歴記憶部 70 表示装置

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】変形コマンドを入力する入力装置と、 複数のパラメータで制御される物体形状を記憶する物体
    形状記憶部と、 変形コマンドの履歴から変形量を決定する変形規則を記
    憶する変形規則記憶部と、 変形コマンドの履歴を記憶する変形履歴記憶部と、 入力装置から与えられた変形コマンドに対応した変形規
    則を変形規則記憶部より検索し、入力された変形コマン
    ド以前に入力された変形コマンドを変形履歴記憶部より
    検索し、入力された変形コマンドを変形履歴記憶部に記
    憶し、検索した変形コマンドの履歴を変形規則に作用さ
    せて変形量を決定する変形量決定部と、 物体形状記憶部より物体形状を呼び出し、呼び出した物
    体形状に変形量決定部で決定した変形量だけ物体形状を
    変形し、変形された物体形状を物体形状記憶部に記憶す
    る物体形状生成部と、 物体形状生成部で生成された物体形状を表示する表示装
    置とを備えることを特徴とする対話的物体変形装置。
  2. 【請求項2】前記変形規則が、物体を制御する複数のパ
    ラメータのうち変形に使用するパラメータの種類と、変
    形量の算出方法と、変形量の初期値とから構成されるこ
    とを特徴とする請求項1記載の対話的物体変形装置。
  3. 【請求項3】前記変形履歴記憶部が変形コマンドの履歴
    を記憶していない場合には、変形量の値として前記変形
    規則の変形量の初期値を採用することを特徴とする請求
    項2記載の対話的物体変形装置。
  4. 【請求項4】前記変形量決定部が、今回入力された変形
    コマンドが以前に入力された変形コマンドと同じ場合に
    は、現段階の形状と目的とする形状との距離が遠いとみ
    なして変形量を大きくし、今回入力された変形コマンド
    が以前と逆の方向への変化を行うものである場合には、
    現段階の形状が目的の形状へ近付いてきたと判断して変
    形量を小さくすることを特徴とする請求項1〜3記載の
    対話的物体変形装置。
  5. 【請求項5】前記変形量決定部が、あらかじめ設定して
    おいた変形コマンド間の類似度から計算される増減量関
    数により変形量を決定することを特徴とする請求項1〜
    3記載の対話的物体変形装置。
  6. 【請求項6】前記増減量関数により変形量を求める際
    に、直前に入力された変形コマンドに対しては最も大き
    な重み付けを与え、以前に入力された変形コマンドほど
    重み付けが小さくなるようにしたことを特徴とする請求
    項5記載の対話的物体変形装置。
JP6106989A 1994-05-20 1994-05-20 対話的物体変形装置 Expired - Lifetime JP2606129B2 (ja)

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JPH07320078A JPH07320078A (ja) 1995-12-08
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KR100466806B1 (ko) * 2001-07-26 2005-01-24 학교법인 포항공과대학교 가상 가공 시뮬레이션용 정밀 절삭력 및 가공 표면 오차예측 방법

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