JP2656473B2

JP2656473B2 - 図形データ検索装置

Info

Publication number: JP2656473B2
Application number: JP61149554A
Authority: JP
Inventors: 岩村　　一昭; 繁角本; 泰典江村
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Seiko Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Via Mechanics Ltd
Priority date: 1986-06-27
Filing date: 1986-06-27
Publication date: 1997-09-24
Anticipated expiration: 2012-09-24
Also published as: US5099520A; JPS636671A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、計算機に入力した図形データを、メモリへ
格納し、この図形データを検索する方法に係り、特に任
意の位置にある図形の検索を高速化するのに好適な、図
形データの検索方法に関する。

［従来の技術］本発明に関連した特開昭58−117077の発明では、図形
データの格納アドレスを登録したアドレスデータテーブ
ルと、図形データの存在する有効座標領域を適当な小区
分領域に分割した各領域について、その領域を代表する
座標と、この区分領域を通過する図形のアドレスを格納
した、アドレスデータテーブル上の領域アドレスを対応
づけた管理テーブルの、二つのテーブルを用いて図形を
検索する方法が提案されている。

［発明が解決しようとする問題点］上記従来技術は、（１）．任意の図形を検索する場合に、数段階に階層化
された管理テーブルを参照する必要があり、図形処理の
高速化の障害となっている。

（２）．この方式を有効にするためには、アドレスデー
タテーブルには区分領域に含まれる図形が順番に入って
いなければならない。従って図形を新たに追加したり、
削除すると、アドレスデータをソーティングして区分領
域に含まれる図形が順番に入るようにアドレスデータを
並べかえる必要がある。

（３）．図形を構成する線分の端点、屈曲点、線分など
を選択的に検索する機能がないため、例えば線分上の指
定位置の点だけを検索する場合に、まず候補になる図形
全体を検索し、その後で求める点を抽出する必要があ
り、検索の能率が悪い。

という各種の問題があった。本発明の目的は、図形デー
タに対して、これらの問題を解決する能率の良い図形デ
ータの検索方法を提案することにある。

［問題点を解決するための手段］上記目的は、図形データの格納アドレスを、位置座標
に対応づけた多次元配列のアドレスデータテーブルに格
納することにより達成される。また、特に図形データを
構成する線分の（ｉ）．端点、（ii）屈折点、（ii
i）．線分上の点、（iv）面を構成する点のいずれかだ
けを検索する場合には、対象となる条件を満たす図形デ
ータの格納アドレスだけをアドレスデータテーブルに格
納して検索を行なうか、またはアドレスデータテーブル
に各項目に対応する識別子を併せて格納することによ
り、能率の良い図形検索が達成される。

［作用］本発明では、空間的広がりを持つ図形データに対し
て、その図形データの広がり以上の次元を持つ配列から
なるアドレスデータテーブルを対応づける。ここで、図
形データとアドレスデータテーブルの間で座標変換を行
なうことにより、図形上の任意の点をアドレスデータテ
ーブルの一つの配列番号に対応づけることができる。そ
して各図形データが格納されているメモリのアドレス
を、アドレスデータテーブルに格納する。ここで任意の
位置にある図形データを検査する場合、その位置からア
ドレスデータテーブルの対応する配列番号を求め、そこ
に格納されている図形のアドレスを介して求める図形を
検索することができる。また、アドレスデータテーブル
に、図形データが格納されているメモリのアドレスと併
せて、その図形データの識別子を格納すれば、検索時に
この識別子を判定することにより、線分や点などの図形
を構成する特定の要素を選択的に能率良く抽出すること
もできる。

［実施例］本発明による図形データの格納方法を第１図により説
明する。

本発明では、数値化された図形データに対して、図形
データの格納先アドレスを登録したアドレスデータテー
ブルをメモリ上に作成する。図形データテーブル12にお
いて、Nmは、第ｍ番目の図形を構成している点の数、Pm
ⁿは、第ｍ番目の図形の、第ｎ番目の点を示し、その右
に書かれたX,Yは、それぞれPmⁿのＸ座標、Ｙ座標を表
す。本実施例では、このような二次元の線図形に対して
アドレスデータテーブル11を作成する。

10は、図面に書かれた図形の存在する領域である。図
面は二次元的な広がりを有し、第１図の０（0,0）を原
点にとりＸ方向、Ｙ方向を図のように決める。そして、
図形存在領域10をＸ方向、Ｙ方向にそれぞれ等分割し
て、セルと呼ばれる領域に区分する。図中13が分割され
たセルである。Ｉは、セルをＸ方向に数えた番号、Ｊ
は、セルをＹ方向に数えた番号である。セル番号に対応
して、固定容量のメモリ16が対応づけられている。この
メモリ16の先頭アドレスは、I,Jを用いて計算される。
メモリ16には、セルを通過する全図形データについて、
その格納アドレスデータ14と、図形データの特徴を示す
識別子15を登録する。この識別子の一例として、（ｉ）
端点を‘1'、（ii）屈曲点を‘2'、（iii）線分上の点
を‘3'とする。また線分で囲まれた面を表す場合には、
面を構成する点であることを示す値‘4'とする。こうし
て図形の端点と屈曲点の情報を格納したい場合には、そ
れぞれの座標を格納した図形データテーブルの領域のア
ドレスと、端点または屈曲点を示す識別子とをメモリ16
に格納する。線上の点の情報も併せて格納したい場合に
は、線分の始点あるいは終点の座標を格納したメモリの
アドレスと、線上の点を示す識別子をメモリ16に格納す
る。

さらにメモリ16に、第１図に示すNmの格納されている
図形データテーブルの領域アドレス（例えば、第１図の
図形データテーブルの領域121のアドレス）も追加登録
するようにすれば、図形全体を検索することができる。

図形存在領域10には線図形L₁,線図形L₂,線図形L₃が記
載されている。この図形を後述する図面入力装置で読み
取り、線図形L₁,線図形L₂,線図形L₃ごとにその端点、屈
曲点の図面上におけるX,Y座標を図形データテーブル12
にその構成点数Nmとともに格納する。

図形データテーブルには、図形を構成する点の座標と
その構成点数とを格納するテーブルである。図形データ
テーブル上の領域Ｙ（L₁）内の領域121は線図形L₁上の
端点、屈曲点領域122は線図形L₁の第１番目の点PiのＸ
座標を格納する領域であり、領域123は線図形L₁の第１
番目の点PiのＹ座標を格納する領域である。線図形L₁の
第ｉ番目の点のＸ座標は領域124に、線図形L₁の第ｉ番
目の点のＹ座標は領域125にそれぞれ格納され、線図形L
₁上のすべての端点、屈曲点についてそのＸ座標とＹ座
標が領域Ｙ（L₁）に格納される。

同様にして、線図形L₂,L₃についてもその端点、屈曲
点のX,Y座標を領域Ｙ（L₂）、領域Ｙ（L₃）にそれぞれ
格納する。

11は、図形データテーブル12内の領域のアドレス及び
図形の特徴を示す情報をセルごとに格納するテーブルで
ある。Ｘ（I,J）は、図形存在領域10内のセル（I,J）に
対応するメモリ領域であり、この領域に大きさは一定で
ある。このように名セルに対応するメモリ領域の大きさ
は一定であるので、セル番号（I,J）から先頭アドレス
が求まれば、各メモリ領域内の領域のアドレスも順次決
まる。このメモリ領域Ｘ（I,J）には、セル（I,J）を通
過する線分に関するデータがすべて格納されている。

各領域は、アドレスデータを登録する領域14と図形の
特徴を示す識別子を登録する領域15とに分かれている。

セル（I,J）には、線図形L₁を構成する線分l₁が通過
しているので、これらの線分の始点又は終点のX,Y座標
が格納されている図形データテーブル内の領域のアドレ
スが、アドレステーブル11内のＸ（I,J）メモリ領域に
それぞれ格納されている。また，図形の特徴を示す識別
子を格納されている。領域161には、線図形L₁の第ｉ番
目の点の座標が格納されている領域126のアドレスとそ
の点が線分上の点であることを示す識別子３が、領域16
2には線図形L₁の第ｉ＋１番目の点の座標が格納されて
いる領域127のアドレスとその点が端点であることを示
す識別子１が、領域163には線図形L₂の第２番目の点が
格納されている領域128のアドレスとその点が線分上の
点であることを示す識別子３が領域164には線図形L₃の
第Ｋ番目の点が格納されている領域129のアドレスとそ
の点が線分上の点であることを示す別子がそれぞれ登録
されている。Ｘ（I,J＋１）はセル（I,J＋１）に対する
メモリ領域であり、領域165には線分L₂のｊ番目の点の
座標が格納されている領域128アドレスとその点が屈曲
点であることを示す識別子２が、領域166には線分L₂の
第ｊ番目の点の座標が格納されている領域128のアドレ
スとその点が線分上の点であることを示す識別子３が、
領域167には線分L₃のＫ番目の点座標が格納されている
領域120のアドレスとその点が線分上の点であることを
示す識別子がそれぞれ登録されている。領域168は空き
領域である。Ｘ（I,J＋１）は、セル（I,J−１）に対応
するメモリ域であり、セル（I,J−１）には図形は通過
していないので領域169,領域170,領域171,領域172に
は、アドレスデータ及び識別子は登録されていない。第
１図のアドレステーブル11にはデータが登録されていな
い空き領域を斜線で示してある。また、アドレステーブ
ル11と図形データテーブル12間の矢印は、アドレスデー
タテーブル11内の領域と、この領域格納されているアド
レスの示している図形データテーブル12内の領域との対
応関係を規定している。本方法を実施する装置の全体構
成を第２図に示す。計算機（CPU）201には、I/O装置202
とデータバス211を介して、メモリ203と図形データ入力
装置208が接続されている。メモリ203は、図形データを
格納する図形データテーブルエリア204、図形データの
格納先アドレスを登録するアドレスデータテーブルエリ
ア205と、図形データ格納プログラムエリア206と図形デ
ータ検索プログラムエリア207よりなる。また、各プロ
グラムはハードウェアで実現することも可能である。

処理対象となる図形データは、計算機201により、図
形データ入力部208を起動して、メモリ203内の図形デー
タテーブル領域に格納される。ここで図形データは、折
線の端点、および屈曲点の座標によって記述されてい
る。図形データ入力装置208は、計算機201により起動さ
れ、図面209に書かれた図形を読みとるものである。こ
の図形データ入力装置208は、人手で座標データ化する
マニュアル図面入力装置、または自動的に読み取る自動
図面入力装置、または他のシステムで作成した図形を、
磁気テープなどを介して受け渡すための磁気テープ装置
などで構成される。

図形データを格納する場合は、計算機201が図形デー
タ入力装置208に起動をかけて、図面に書かれている図
形を読み取りる。そして、計算機201は図形データ格納
プログラムエリア206に起動をかけて、図形データ入力
装置により読み取られた図形データを図形データテーブ
ルエリア204に格納し、図形データの格納されている領
域のアドレスをアドレスデータテーブルエリア205に格
納する。図形データを検索する場合は、計算機201が図
形データ検索プログラムに起動をかけて、アドレスデー
タテーブルエリア205を参照して、図形データテーブル
エリア204に格納されている図形データを検索する。

アドレスデータテーブルは第３図に示すアルゴリズム
に従って作成する。まずアドレスデータテーブルのメモ
リ全体を、例えば値０を代入することによって初期化す
る（ステップ301）。次に全図形データを参照して、Ｘ
方向、Ｙ方向それぞれについての座標値を比較し、最大
値と最小値を求め、その差から図形データのサイズとし
て、Ｘ方向の長さFX、Ｙ方向の長さFYを求める（ステッ
プ302）。この後、図形データの各図形の端点、および
屈曲点の座標値を参照しながら、端点、屈曲点の座標を
格納した図形データテーブルの領域アドレスと、識別子
をアドレスデータテーブルの領域アドレスと、識別子を
アドレスデータテーブルのメモリ16に登録する。まず、
座標変換式によって、座標（X,Y）を、その座標を含むセルの番号
（I,J）に変換するステップ（305）。ここで、FXは図形
の存在する領域のＸ干向の長さ、FYは図形の存在する領
域のＹ方向の長さである。AXは図形の存在する領域のＸ
方向の分割数であり、AYは図形の存在する領域のＹ方向
の分割数である。［］はガウス記号であり、［］内
に書かれた数を越えない最大の整数をとることを意味す
る。次にこのセル番号（I,J）に対応するメモリ16に、
図形データの格納先アドレスを登録する。（I,J）に対
応するメモリ16の容量は固定されている。メモリ16内の
配列は（I,J,K）と考えることができる。ここでＫは１
からメモリ16に登録可能なデータ数までの範囲を動く。
図形データの格納アドレスを登録するメモリ16の先頭ア
ドレスADRは、 ADR＝AY×DP×NB×ｉ＋NB×DP×ｊ＋FST＄AD……（２）より計算できる。ここでDPはメモリ16に格納できるデー
タ数、NBは一つの図形データの格納先アドレスと識別子
を格納するメモリ16の容量、FST＄ADはアドレスデータ
テーブルの先頭アドレスである。もし AY＝2^m、DP＝2ⁿ、NB＝2^l とすると、 ADR＝ｉ×2^m+n-l＋ｊ×2^n-lFST＄AD ……（３）と書ける。２の中乗は、シフト演算により計算できるた
め計算機処理に向いている。

（２）または（３）式よりアドレスを計算ステップ
（306）、このメモリに図データの格納アドレスと、識
別子を格納するステップ（108）。きの時，配列（I,J,
K）を持つメモリにすでにデータが入っている場合は、
（I,J,K＋１）、（I,J,K＋２）というように最後の配列
を更新しながら、格納可能なメモリを選択するステップ
（307）。このメモリには初期値０が登録されている。
以上の処理をすべて端点と屈曲点について折り返す（ス
テップ304）。

さらに、端点および屈曲点を除く線分上の点もアドレ
スデータテーブルに登録する場合にはステップ（30
9）、まず図形を構成する各線分とセルの境界の交点を
求める（ステップ311）。この場合、垂直方向、水平方
向、どちらのセルの境界を選んで線分との交点を求める
かを求める。そのため線分を対角線として、Ｘ方向、Ｙ
方向に平行な辺を持つ外接四角形を設定し、そのＸ方向
の長さをDX、Ｙ方向の長さをDYとする。そしてDX≧DYな
らば、垂直方向のセルの境界を選択する。またDY＞DYな
らば、水平方向のセルの境界を選択して、線分との交点
を求めて行く。求めた交点は、（１）式を用いて交点を
含むセルの番号（I,J）に変換する（ステップ312）。そ
してDX≧DYならばＪ、DX＜DYならば、Ｉを一時記憶して
おく。次に垂直方向のセルの境界を選択する場合は、先
に記憶していたＪ′を呼び出し、Ｉ″＝ＩＪ＜Ｊ′ならばＪ≦Ｊ″＜Ｊ′ Ｊ′＜ＪならばＪ＜Ｊ″≦Ｊを満足するセル番号（Ｉ″,J″）を求める（ステップ31
3）。水平方向のセルの境界を選択する場合は、先に記
憶していたＩ′を呼び出し、Ｊ″＝ＪＩ＜Ｉ′ならばＩ≦Ｉ″＜Ｉ′ Ｉ′＜ＩならばＩ＜Ｉ″≦Ｉを満たすセル番号（Ｉ″,I″）を求める。こうして求め
たセル番号（ｉ″,j″）は、（２）または（３）式に代
入してアドレスデータテーブルの領域アドレスを計算し
（ステップ314）、メモリ16に図形データの格納アドレ
スと、線分上の点を示す識別子を格納する（ステップ31
5）。この方法によって、線分が通過するすべてのセル
に対応するアドレスデータテーブル11に、図形データの
格納アドレスと、端点、屈曲点以外の線分上の点を示す
識別子が格納される。

以上の処理を図形を構成するすべての線分について繰
り返す（ステップ310）。アドレスデータテーブルへの
アドレスと識別子の格納はすべての図形について実行す
る（ステップ303）。ステップ303に、図形の色、サイズ
を判定したり、さらに、図形データの端点のみ、端点お
よび屈曲点のみ、または面上の点のみというように特定
の候補だけを選択的に格納する機能を付加することによ
って、その特定の情報についてのみアドレスデータテー
ブルを作成できる。また図形の追加または削除も、上の
アルゴリズムで対応できる。ただし図形を削除する場合
は、アドレスと識別子をメモリ16に格納するかわりに削
除することになる。この二つの場合、アドレスデータテ
ーブル全体の更新は必要としないことは明らかである。

実際にアドレスデータテーブルを用いる図形処理の例
として、第４図に示すようなＴ字接続処理を示す。この
処理は、端点Ｐから指令範囲内にある最も近い線分Ｌを
選択し（点Ｐを含む線分は除外する）、点Ｐを線分Ｌ上
に引き込む処理である。本処理では、まず、端点、屈曲
点、線分上の点についてアドレスデータテーブルを作成
する。次に第２図のメモリ203の図形データ検索プログ
ラムエリアに格納されている図形検索プログラムを起動
する。図形検索アルゴリズムを第５図に示す。まず座標
Ｐを指定し（ステップ501）、点Ｐのまわりに探索窓を
設定（ステップ502）する。その探索窓の左下および右
上の座標を、（１）式によってセル番号に変換する（ス
テップ503）。そしてこのステップ503で求めたセル番号
を参照して、探索窓の内側にあるセルの番号を求め（ス
テップ504）、（２）または（３）式を用いて、これら
の番号に対応するアドレスデータテーブルのアドレスを
求める（ステップ506）。この指定されたアドレスから
配列を更新しながら、空き領域（初期値０が格納されて
いる）を見出すまで、メモリ16の中に格納された図形の
アドレスと識別子を求める（ステップ507）。ステップ5
06とステップ507の処理は、探索窓の内側にあるセルの
すべてについて行なう（ステップ505）。このデータの
中のアドレスと識別子より、図形存在領域の対応する線
分を選択し、抽出した線分群と点Ｐとの距離を求め最も
近い線分を選択する（ステップ508）。そしてこの線分
と点Ｐを含む線分の交点Ｑを求め、点Ｐの座標を点Ｑの
座標にする。

本方法をさらに立体図形に関するアドレスデータテー
ブルの構成へ適用するためには、配列（I,J,K）の次元
を増やすことによって可能である。次に、あらかじめ準
備しておいた一定のメモリ容量に対して、図形データの
数が多すきで図形データのアドレスデータを格納しきれ
ない場合のアドレスデータの格納方法について第６図に
より説明する。第６図（ａ）は、セル（I,J）を通過し
ている図形を示す。このセル（I,J）には線図形Lnと線L
mとが通過しており、▲Ｐ^j _n▼は線図形Ln上のｉ番目の
点（線分上の点）、▲Ｐ^j+1 _n▼は線図形Ln上のｊ＋１番
目の点（屈曲点）、▲Ｐ^j _m▼は線図形Lm上のｉ番目の点
（線分上の点）、▲Ｐ^j+1 _m▼は線図形Lm上のｊ＋１番目
の点（屈曲点）である。

また、図中破線で示した線図形Laは新たに追加された
線図形を意味する。▲Ｐ^l _a▼は線図形La上の第ｌ番目の
点（屈曲点）を示す。

第６図（ｂ）は、アドレスデータを格納しきれない場
合のアドレスデータテーブル600への格納方法の一例を
示す。Ｘ（I,J）はセル（I,J）に対応するメモリ領域で
ある。このメモリ領域Ｘ（I,J）の一部の領域61にアド
レスのオーバーフローを示す識別子として値５を格納
し、そのアドレスで指示された別のメモリ領域62にメモ
リ領域Ｘ（I,J）に格納しきれなかったアドレスデータ
を引き続き格納していく。また、第６図（ｃ）のアドレ
スデータテーブル610に示すように、メモリ領域Ｘ（I,
J）先頭の領域63にはアドレスと、オーバーフローを示
す識別子５を格納し、ここに格納されていたアドレスデ
ータと新しいアドレスデータとを合わせて、そのアドレ
スの示す別のメモリ領域04に移してもよい。このように
メモリへの格納を制御することによって、図形データが
密に存在するセルに対しても本方式を拡張して適用でき
る。さらに、第６図（ｄ）のアドレスデータテーブル62
0に示すように、このようなオーバーフローの生じてい
るセルに対して、新たに図形が追加される場合にも、そ
のオーバーフローしているデータとともに、追加する図
形のアドレスデータを、別の新しいメモリ領域66に移し
てもよい。この場合、領域65に格納されているアドレス
のみを変更すればよい。領域71に格納されているアドレ
スデータが新しく追加されたデータである。また、第６
図（ｅ）のアドレスデータテーブル620に示すように、
オーバーフローした際にアドレスデータを別のメモリ領
域に格納する場合、そのアドレスデータと対になる領域
67のアドレスが示す別の領域68を設け、さらに次に新し
い図形が追加された時には、この領域68内の部分領域69
に格納されているアドレスを用いて、もう一つ別の領域
70を指示することによって、順次新しい図形のアドレス
データを格納することができる。このように、本方式は
多様な拡張ができ、図形データ格納方法は広範に実用可
能である。

［発明の効果］本方法に従えば、（１），（２）（あるいは（３））
式よりアドレスを計算して、図形データの格納アドレス
を登録したアドレスデータテーブルの特定の領域を指定
して、その領域の中の図形だけを参照して図形を検索す
る。従って、従来方法のように全図形を参照したり、ま
た従来方法のようにアドレスデータを管理するための特
別なテーブルの参照も必要としないため、図形検索を高
速化される。また、図形の追加または削除に伴うアドレ
スデータテーブルの更新も必要としない。さらに識別子
により、図形の特定部分の選択的な検索ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、図形データテーブルとアドレスデータテーブ
ルの関係と各テーブルの構成を示す図、第２図は、本発
明の図形データ格納方法を実施する場合のハードウェア
の構成を示す図、第３図は、図形データ格納アルゴリズ
ムを示す図、第４図は、Ｔ字接続処理の方法を示す図、
第５図は、図形検索アルゴリズムを示す図、第６図は、
オーバーフローが生じた場合のアドレスデータの構成を
示す図である。符号の説明 11……アドレスデータテーブル、12……データテーブ
ル、13……セル、14……アドレスデータ、15……識別
子、16……一定容量メモリ領域、201……計算機（CP
U）、202……I/O装置、203……メモリ、204……図形デ
ータテーブル、205……アドレスデータテーブル、206…
…図形データ格納プログラム、207……図形データ検索
プログラム、208……図形データ入力部、209……図面、
210……磁気テープ、211……テータバス

フロントページの続き (72)発明者江村泰典東京都千代田区大手町２丁目６番２号日立精工株式会社内 (56)参考文献特開昭58−117077（ＪＰ，Ａ) 朴木実「データベース・導入と設計」（昭50−９−５）Ｐ．37−38

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】図面上に描かれている図形を図形データと
して取り込む図形データ入力部（208）と、該図形データを小領域単位で管理できるように取り込む
ための入力制御プログラムが記憶された図形データ格納
プログラム領域、該図形データを記憶する図形データ格
納領域、該図形データ格納領域における該図形データの
格納アドレスを記憶するアドレス記憶領域、及び、該格
納アドレスを参照して該図形データ格納領域内の該図形
データを検索するための検索制御プログラムが記憶され
た図形データ検索プログラム領域とを有するメモリ（20
3）と、少なくとも上記図形データ入力部及び上記メモリの動作
を制御する制御装置（201）とを備え、上記アドレス記憶領域は、上記小領域のそれぞれに対し
て設けられた上記小領域に存在する図形を特徴部ごとに
記憶する特定複数の部分記憶領域を有しており、上記小領域中に図形が存在しない場合には、上記小領域
に対応する部分記憶領域は空き領域のまま上記アドレス
記憶領域中に確保され、かつ、１つの上記記憶領域を構成する複数の部分記憶領域にお
いて、上記小領域に存在する図形の特徴部の数が、上記
小領域に対応する部分記憶領域の数より少ない場合に
は、残りの部分記憶領域は空き領域のまま上記アドレス
領域中に確保されるように構成され、上記検索制御プログラムは、任意の小領域を検索キーと
して、該小領域に対応する複数の部分記憶領域にアクセ
スすることを特徴とする図形データ検索装置。
【請求項２】上記図形データ検索プログラム領域には、
上記図面上の任意の位置と対応する小領域を特定し、該
小領域に付された番号をもとに所定の演算により該小領
域に対応する部分記憶領域のアドレスを特定し、該部分
記憶領域に格納された図形のアドレスから、該図形を検
索結果とする図形検索プログラムが記憶されていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の図形データ
検索装置。