JP2701056B2 - 三次元物体の二次表現方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は三次元物体の二次元表現方法、特にコンピュ
ータによる画像処理を利用した三次元物体の二次元表現
方法に関する。

〔従来の技術〕 建築、インテリアの設計などでは、外装、内装図面を
描いて顧客に呈示する必要がある。このような図面に
は、ドア、窓、家具など種々の三次元物体が描かれるこ
とになり、しかもこれら三次元物体は、木目模様、布
地、金属表面などの表面情報をもっている。従来、この
ような図面の作成は、デザイナーの手作業に負っていた
が、近年ではCADを利用したコンピュータシステムによ
る方法が試みられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、デザイナーの手作業による方法は、非
常に労力と時間を費やし、作業効率が悪いという問題が
ある。また、現在知られているCADを利用した方法で
は、三次元形状の設計については効率良い方法が実現さ
れつつあるが、表面情報をもった三次元物体の二次元画
像を形成する方法については効率良い方法が提案されて
いない状況である。特に、木目模様、布地、金属表面と
いった素材感をもたせた二次元表示を行う効率的な方法
は知られていない。

そこで本発明は、表面情報をもった三次元物体を効率
良く二次元表示することのできる方法を提供することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、表面情報をもった三次元物体を二次元平面
上に表現する方法において、 三次元座標系上で三次元物体の設計を行い、三次元座
標値をもった複数の点と、この複数の点の相互関係と、
を示す形状データを用意する段階と、 用意した形状データに基づいて、複数の点を相互関係
に従って線分で結び、この線分を二次元投影することに
より、三次元物体を二次元平面上にワイヤーフレーム表
示する段階と、 三次元物体に与えるべき表面情報を、所定の画素値お
よび二次元座標値をもった画素Ｑ（xq,yq）の集合とし
て用意する段階と、 ワイヤーフレーム表示に基づいて、線分で囲まれた三
次元物体の表面の一部分の領域を、対象領域として指定
する段階と、 指定された対象領域内に三次元座標値をもった画素Ｐ
（xp,yp,zp）の集合を定義し、画素Ｐと画素Ｑとの間に
所定の対応関係を定義する段階と、 画素Ｐを二次元平面上に投影し、この投影面上におい
て、各画素Ｐを対応する画素Ｑのもつ画素値に基づいて
表現することにより、二次元画像を得る段階と、 を行うようにしたものである。

〔作 用〕

本発明による方法では、三次元座標系上で、三次元物
体表面の所望の対象領域に、所望の表面情報が割付けら
れる。三次元座標系上での割付けであるため、用意した
表面情報をそのままの形で割付けることができる。ま
た、表面情報は二次元画像であればどのような情報でも
よいので、カラースキャナなどによって入力した任意の
絵柄を利用することができる。こうして表面情報が割付
けられた三次元物体を二次元投影することによって二次
元画像を容易に得ることができる。

〔実施例〕

以下本発明を図示する実施例に基づいて説明する。第
１図は本発明の一実施例に係る方法の流れ図であり、第
２図はこの流れ図の手順を実施するための装置構成を示
すブロック図である。まず、第２図のブロック図から説
明する。CAD装置１は、一般的な三次元形状設計が可能
な装置であり、この装置によって三次元座標系に所望の
三次元形状が定義される。ここで定義された三次元形状
データは、フォーマット変換装置２を介して、演算処理
装置３に与えられる。この演算処理装置３は具体的には
ホストコンピュータ内の処理システムによって構成され
る。フォーマット変換装置２は、CAD装置１内のデータ
フォーマットで作成された三次元形状データを、演算処
理装置３内のデータフォーマットに変換する機能を有す
る。

一方、カラースキャナ４は、物体表面に割り付けるべ
き表面情報を入力する機能を果たす。たとえば、木目模
様をこのカラースキャナ４で取り込むと、取り込んだ木
目模様のデータは２次元画像データとして演算処理装置
３に送られる。この木目模様のデータは、表面情報記憶
装置５に記憶しておくことができ、必要なときにはいつ
でも演算処理装置３によって読み出される。演算処理装
置３は、後述する種々の処理を実行する機能を有し、グ
ラフィックディスプレイ６を処理経過を表示してオペレ
ータに必要な情報を与えるとともに、オペレータからの
指示を周辺入力装置７から入力する。周辺入力装置７と
しては、タブレット、ファンクションキー、あるいはダ
イヤル入力装置などが用いられる。演算処理装置３によ
って最終的に求まった二次元画像は、カラーハードコピ
ー装置８によって出力され、ハードコピーが得られる。

続いて、第１図の流れ図を参照しながら、本発明によ
る処理を説明する。まず、ステップS1において、三次元
物体の形状設計が行われる。これは、CAD装置１におい
て行われる作業であり、三次元座標系上で三次元物体が
定義される。具体的には、三次元座標系における座標値
の集合として形状データが生成されることになる。たと
えば、第３図に示すような立方体であれば、その８つの
頂点の三次元座標値の集合とこれら８頂点の関係を示す
データが形状データということになる。この形状データ
の生成方法は、一般的なCADの技術として公知であるた
め、ここでは説明を省略する。

次に、ステップS2において、生成された形状データの
フォーマット変換が行われる。これは一般に、CAD装置
１と演算処理装置２とが異なるデータフォーマットを有
するためである。データフォーマットが共通の場合に
は、この処理は不要である。フォーマット変換された形
状データは演算処理装置３に取り込まれる。

続くステップS3以降は、演算処理装置３によって処理
される。まず、ステップS3において、与えられた形状デ
ータに基づいてワイヤーフレーム表示がなされる。この
表示は、グラフィックディスプレイ６上になされる。第
４図は、グラフィックディスプレイ６の表示画面例を示
す図である。ここで、表示画面は、物体表示領域61、表
面情報表示領域62、コマンド表示領域63に分割されてい
る。物体表示領域61には、処理対象となる三次元物体の
二次元投影画像が表示され、表面情報表示領域62には、
物体表面に割付ける二次元画像が表示され、コマンド表
示領域63には処理を行うのに必要な種々のコマンドが表
示される。いま、ステップS1において、第３図に示すよ
うな立方体形状が生成されたものとして説明を続けよ
う。ワイヤーフレーム表示は、三次元座標系上に視点を
決め、この視点位置から三次元物体を二次元投影するこ
とによって得られる。したがって、第３図に示すような
立方体形状に対するワイヤーフレーム表示は、たとえば
第４図（ａ）のようになる。オペレータはこの表示が気
に入らなければ、コマンド表示領域63内のコマンドによ
って視点位置を変えれば、別な表示が得られる。なお、
三次元座標系における物体を所定の視点位置に基づいて
二次元座標系に投影する方法は、種々の方法が公知であ
る。

ワイヤーフレーム表示がなされたら、ステップS4にお
いて隠線消去処理を行う。すなわち、第４図（ａ）に示
す画像から、同図（ｂ）に示す画像が得られる。この隠
線消去の方法も種々のものが公知であるので、ここでは
説明を省略する。

続いて、ステップS5において、絵柄を割付けるのか、
着色処理を行うのか判断する。オペレータはコマンド入
力によっていずれかを指定することになる。絵柄の割付
けを指定したら、ステップS6において、絵柄の選択を行
う。この選択は、第４図（ｃ）に示すように、表面情報
表示領域62にいくつかの絵柄を表示させて行うとよい。
ここで表示される絵柄は、カラースキャナ４によって入
力され、表面情報記憶装置５に記憶されていた画像情報
に基づくものである。オペレータは表示された絵柄の中
から、木目模様、水玉模様など、所望のものを選択す
る。この選択は、第４図（ｄ）に示すように、表面情報
表示領域62内のカーソルC1によって所望の絵柄を指定す
るようにすると操作性がよい。

次にステップS7において、割付面の指定を行う。これ
は物体のどの面を対象にして絵柄の割付けを行うかを指
定するものである。既に表示画面上には物体がワイヤー
フレーム表示されているので、このワイヤーで囲まれた
閉領域を割付面に指定する作業を行うだけでよい。具体
的には、第４図（ｄ）に示すように、物体表示領域61内
にカーソルC2を表示し、これを動かすことによって所望
の割付面を指定できるようにする。同図（ｄ）の例で
は、カーソルC2によって割付面S1が指定される。

ステップS6で絵柄が選択され、ステップS7で割付面が
指令されたら、ステップS8によって割付処理を行う。た
だし、この割付けは次のようにして三次元座標系上で行
われる。まず、第５図（ａ）に示すように、三次元座標
系上で割付面S1が抽出され、この割付面S1上に複数の画
素が定義される。各画素はそれぞれの位置を示す三次元
座標値をもっている。たとえば、第５図（ａ）の画素Ｐ
は、（x_p,y_p,z_p）なる座標値をもつ。なお、図では説明
の便宜上、１画素をかなり大きな閉領域として示してい
るが、実際には１画素は点として認識されるほどの微小
領域である。一方、第５図（ｂ）に示すように、割付け
るべき絵柄Ｅはもともと画素の集合として構成されてお
り、各画素は二次元座標値をもっている。たとえば、画
素Ｑは、（x_q,y_q）なる座標値をもつ。ここで、割付面S
1上の画素と、絵柄Ｅ上の画素とが、同じピッチの配列
になるようにしておけば、両者の画素間に１対１の対応
関係ができる。たとえは、第５図（ａ）の画素Ｐには、
同図（ｂ）の画素Ｑが対応する。この対応関係は、それ
ぞれの画素の座標値から演算によって求めることができ
る。

ところで、絵柄Ｅを構成する各画素Ｑには何らかの色
値が与えられているはずである。そこで、割付面S1上の
任意の画素Ｐの色値を、絵柄Ｅ上の対応する画素Ｑに与
えられた色値に基づいて決定することができる。必要な
場合には、三次元座標系に光源を仮定し、この光源の位
置および光源色を考慮して、最終的な色値を決定するこ
ともできる。このような色値の決定方法は、たとえば特
開昭62−10774号公報に記載されている。このような色
値の決定を、割付面S1上のすべての画素について行え
ば、割付処理完了である。割付処理が完了したら、各色
値をもった三次元座標系上の画素の集合を二次元投影
し、グラフィックディスプレイ６に表示すれば、第４図
（ｅ）に示すような画像が得られる。

一方、ステップS5において、着色処理を指定した場合
は、ステップS9で色選択を行う。これは、たとえばRGB
の３原色の色値をそれぞれキーボードから入力すればよ
い。続いて、ステップS10で着色面の指定を行う。これ
は第４図（ｆ）に示すようなカーソルC3によって着色面
S3を指定すればよい。続くステップS11の着色処理で
は、指定した着色面に指定色を付す作業が行われる。す
なわち、着色面S3を構成する各画素に、指定色に相当す
る色値が与えられ、再び二次元投影像を表示することに
よって、第４図（ｇ）に示すような画像が得られる。

以上のようにして、各面ごとに絵柄の割付処理または
着色処理が繰り返して行われる（ステップS12）。すべ
ての面についての処理が完了したら、ステップS13にお
いて、二次元画像の出力が行われる。すなわち、二次元
投影像をカラーハードコピー装置８によって出力し、こ
のハードコピーを顧客に呈示することになる。なお、三
次元座標系における各画素のデータを記憶させておけ
ば、このデータを読み出すことにより、顧客からの要望
による割付絵柄の変更や着色変更などに容易に対処する
ことができる。

〔発明の効果〕

以上のとおり本発明による方法では、三次元座標系上
で、三次元物体表面の所望の対象領域に所望の表面情報
を割付け、これを二次元投影するようにしたため、表面
情報をもった三次元物体の二次元表現を容易に行うこと
ができるようになる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る三次元物体の二次元表現方法の一
実施例の手順を示す流れ図、第２図は第１図の手順を実
施するのに適したシステムのブロック図、第３図はCAD
装置によって設計された三次元物体の一例を示す図、第
４図は第２図に示す装置による表示画面の例を示す図、
第５図は第１図のステップS8の割付処理の原理を説明す
る図である。 61……物体表示領域、62……表面情報表示領域、63……
コマンド表示領域、C1〜C3……カーソル、P,Q……画
素。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面情報をもった三次元物体を二次元平面
   上に表現する方法であって、 三次元座標系上で三次元物体の設計を行い、三次元座標
   値をもった複数の点と、この複数の点の相互関係と、を
   示す形状データを用意する段階と、 前記形状データに基づいて、前記点を前記相互関係に従
   って線分で結び、この線分を二次元投影することによ
   り、前記三次元物体を二次元平面上にワイヤーフレーム
   表示する段階と、 前記三次元物体に与えるべき表面情報を、所定の画素値
   および二次元座標値をもった画素Ｑ（xq,yq）の集合と
   して用意する段階と、 前記ワイヤーフレーム表示に基づいて、線分で囲まれた
   前記三次元物体の表面の一部分の領域を、対象領域とし
   て指定する段階と、 前記対象領域内に三次元座標値をもった画素Ｐ（xp,yp,
   zp）の集合を定義し、画素Ｐと画素Ｑとの間に所定の対
   応関係を定義する段階と、 画素Ｐを二次元平面上に投影し、この投影面上におい
   て、各画素Ｐを対応する画素Ｑのもつ画素値に基づいて
   表現することにより、二次元画像を得る段階と、 を有することを特徴とする三次元物体の二次元表現方
   法。