JP2775723B2

JP2775723B2 - 多角形の描画方法及び装置

Info

Publication number: JP2775723B2
Application number: JP3001037A
Authority: JP
Inventors: 明市川
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1991-01-09
Filing date: 1991-01-09
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2013-07-16
Also published as: JPH04250580A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、グラフィックディスプ
レイ装置に描画を行う方法及び装置、詳しくは、多角形
の描画方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の多角形の描画をスキャンラインア
ルゴリズムで行う場合には、内部外部の判定は次のよう
にして行われている。なお、描画ルールは、even-odd r
ule で説明する。スキャンラインとパスとの交差におい
て、奇数番目から偶数番目までの間が内部区間であり、
その間を描画する。但し、頂点との交差については特別
な処理が必要で、極大点、極小点では、交差を２個（偶
数）と数え、連続点では、１個（奇数）と数える。

【０００３】しかし、スキャンラインがそのスキャンラ
インと平行なパス（以下、水平パスと称する）と交差し
た場合には、その交差を１個または２個のどちらにすべ
きか判断がつかない。そのため、水平パスの場合は、直
接その区間をビットマップメモリに書き込む等の処理を
行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の水平
パスが存在する多角形の描画方法においては、水平パス
の区間を直接ビットマップメモリに書き込む等、複雑な
図形の描画にあたっては、描画処理速度の低下を招いて
いた。本発明は、従来の上記事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、スキャンラインと水平パスの交差
を、他のパスあるいは頂点と同様に、奇数または偶数と
判断する基準を儲け、水平パスが存在するスキャンライ
ンにおいても他のスキャンラインと同様に処理速度を劣
化させることなく、順次内部区間を求めて描画を行う方
法および装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の特徴によ
れば、水平パスが存在する多角形の内部をスキャンライ
ンにより塗りつぶして描画する方法において、スキャン
ラインによる塗りつぶしのルールを認識し、水平パスに
隣接するパスの向き、スキャンラインとパスとの交差状
況および水平パスと交差するパスの数を検出し、前記認
識した塗りつぶしルールに応じて、前記検出したデータ
のうちのいずれかを基準として多角形の内部および外部
を判定し、これにより描画区間を決定して描画を行うこ
とから成る多角形の描画方法が提供される。

【０００６】本発明の第２の特徴によれば、水平パスが
存在する多角形の内部をスキャンラインにより塗りつぶ
して描画する装置において、スキャンラインによる塗り
つぶしのルールを認識する手段と、水平パスに隣接する
パスの向きを検出する手段と、スキャンラインとバスと
の交差状況を検出する手段と、水平パスと交差するパス
の数を検出する手段と、前記認識した塗りつぶしルール
に応じて、前記検出手段からのデータのうちのいずれか
を基準として多角形の内部および外部を判定する手段
と、前記多角形の内外部判定手段の出力を受けて描画区
間を決定する手段とから成る多角形の描画装置が提供さ
れる。

【０００７】すなわち本発明によれば、水平パスが存在
する多角形の内部をスキャンラインにより塗りつぶして
描画する方法において、スキャンラインによる塗りつぶ
しのルールがeven-odd rule, non-zero winding number
rule がどれであるかに応じて、水平パスに隣接するパ
スの向き、スキャンラインとバスとの交差状況および水
平パスと交差するパスの数のいずれかを基準として、多
角形の内部および外部を判定する。たとえば、non-zero
winding number ruleでは、パスの方向性が重要であ
り、パスの向きと交差状況からそれを判断して、多角形
の内外部を判定する。また、even-odd rule では、水平
パスと交差するパスの数を判断基準として交点数処理を
行う。この交点数処理では、他のパスあるいは頂点と同
様に、奇数または偶数と判断する基準を設けており、こ
れにより処理速度を劣化することなく、順次多角形の内
外部の判定を行うことができる。そしてこれらの判定結
果に基づき描画区間を決定して描画を行う。

【０００８】図１は本発明の構成を明示するための全体
構成図である。図１において、図形記憶手段１には、多
角形等の輪郭情報が記憶されている。上記多角形を構成
するパスのうち水平パスと隣接するパスの方向が、パス
の向きを検出する手段２により検出され、スキャンライ
ンとパスがどこで交差しているかというパスの交差状況
が、パス交差状況検出手段３により検出され、水平パス
と交差するパスの数が、パス交点数検出手段４により検
出される。塗りつぶしルール設定手段５が設けられてお
り、これにより塗りつぶしルールが設定される。

【０００９】パスの向きを検出する手段２、パス交差状
況検出手段３、パス交点数検出手段４および塗りつぶし
ルール設定手段５の出力に応じて、制御手段６が、塗り
つぶしのルールがeven-odd rule, non-zero winding nu
mber rule のどれであるかに応じて、水平パスに隣接す
るパスの向き、スキャンラインとパスとの交差状況およ
び水平パスと交差するパスの数のいずれかを基準とする
かを判断し、多角形の内外部を判定する手段６を制御し
て多角形の内部および外部を判定させる。その後、描画
区間決定手段８がこの判定結果に応じて描画区間を決定
する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明をレーザビームプリンタに応用
した場合を例に取り、詳細な説明を行う。図２は、その
レーザビームプリンタの概要を示すブロック図である。
このレーザビームプリンタは、画像供給装置２１と、記
録部２２と、これらを駆動する電源２３と、オペレータ
が記録動作の指示を入力するパネル２４とから構成され
ている。

【００１１】画像供給装置２１には、ホストコンピュー
タ等から所定の画像を記録するための信号を受け入れる
ホストインタフェース（Ｉ／Ｆ）接続端子２６とローカ
ルエリアネットワーク等の接続を行うＬＡＮ接続端子２
７とが設けられている。記録部２２には、記録用紙２９
上に画像信号に対応した画像の記録を行う装置で、画像
供給装置２１から画像信号３１と動作指令３４とを受け
入れる一方、記録動作のための同期パルス３２と状態信
号３３とを、画像供給装置２１に向けて出力するよう構
成されている。

【００１２】図３は、図２の記録部２２の要部斜視図を
示したものである。ここで、レーザ発振器５１から発射
されたレーザビーム５２は、偏光子５３とレーザビーム
変調器５４と偏光子５５を通過した後、ポリゴンミラー
５６で反射してレンズ５７を経て感光ドラム５８の外周
面に達する。図２の画像供給装置２１からの画像信号３
１（ビットストリーム）は、端子６１からレーザビーム
変調器５４に入力し、例えば電気光学効果により変調器
５４中を通過するレーザビームの偏波面を画像信号に応
じて回転させる。

【００１３】この、いわゆる電気的シャッタ作用によ
り、白黒２値の画像信号がレーザビームの光学的オン・
オフ信号に変換されて感光ドラム５８の外周面に照射さ
れる。ポリゴンミラー５６はモータ６２により一定速度
で回転しており、このレーザビーム５２を反射させた
後、矢印６３の方向（この方向を主走査方向という）に
走査させる。すなわち、１ライン分の画像信号が光学的
ビット列に変換されて感光ドラム５８の回転軸６４と平
行する方向に照射される間、感光ドラム５８が矢印６５
の方向（この方向を副走査方向という）に回転する。こ
うして、記録すべき画像に対応する静電潜像が感光ドラ
ム５８の外周面に形成される。この静電潜像は、感光ド
ラム５８の矢印６５の方向の回転につれて現像器６６を
通過する。ここで、トナーがその静電潜像に応じて付着
する。図示しない記録紙搬送機構によって記録用紙２９
が矢印方向６８に送られてくると、転写器６９の作用に
よって感光ドラム５８の外周に付着したトナーが記録用
紙２９に転写される。記録用紙２９は、さらに矢印６８
の方向に送られて定着などの処理をされ記録物が得られ
る。

【００１４】なお、レーザビーム５２は、矢印６３の方
向に感光ドラム５８の両端を越える幅で走査されてい
る。そこで、走査開始センサ７１と走査終了センサ７２
のレーザビーム通過を検出するパルスによって画像信号
３１の転送タイミングが図られる。図２の画像供給装置
２１の具体的な構成を図４にブロック図を用いて示し
た。この回路は、ＣＰＵバス３６に接続されたマイクロ
プロセッサ（ＣＰＵ）３７と各種のインタフェース（Ｉ
／Ｆ）３８〜４０と、メモリ４１〜４６と、制御ブロッ
ク４７〜４８とから構成されている。

【００１５】インタフェースには、ホストＩ／Ｆ３８
と、パネルＩ／Ｆ３９と、記録部Ｉ／Ｆ４０とがある。
ホストＩ／Ｆ３８は、図示しないホストコンピュータか
ら入力する印字データを例えばRS232Cで受信する回路で
ある。また、パネルＩ／Ｆ３９は、オペレータの操作す
るパネル２４（図２）から入力する指示信号を中継する
回路である。そして、記録部Ｉ／Ｆ４０は画像供給装置
２１と記録部２２との間で授受が行われる図２で説明し
た信号を中継する回路である。

【００１６】メモリには、文字パターンメモリ４４、４
６とビットマップメモリ４１とランダムアクセスメモリ
（ＲＡＭ）４２と、プログラムメモリ４３、４５とがあ
る。文字パターンメモリ４４、４６は、いわゆるフォン
トメモリと呼ばれるメモリで、ドットマトリクスで構成
される文字パターンを格納するメモリである。ビットマ
ップメモリ４１は、記録部２２（図２）において記録用
紙２９上に記録する画像を、例えば１頁分、ビットマッ
プ形式で格納する回路である。ランダムアクセスメモリ
（ＲＡＭ）４２は、マイクロプロセッサ３７の動作のた
めの種々のデータや、制御部Ｉ／Ｆ３８から入力された
印字データを格納する等のために使用される回路であ
る。またプログラムメモリ４３、４５はマイクロプロセ
ッサ３７を動作させるためのプログラムを格納する回路
である。

【００１７】これらのメモリのうち、プログラムメモリ
４５及び文字パターンメモリ４６は着脱可能なメモリで
これらを必要に応じて交換することにより、様々な種類
のプログラム及び文字パターンを使用することが可能と
なる。制御ブロックとしては、ビットマップコントロー
ラ４７、ＰＴＣ４８がある。ビットマップコントローラ
４７はビットマップメモリ４１へのアクセスタイミング
やアドレスを制御する回路であり、ビットマップメモリ
４１に形成された画像データを記録部Ｉ／Ｆ４０へ転送
するための制御を行う。ＰＴＣは既知のプログラマブル
・タイマ・カウンタで、時間等の計測及びタイミングの
発生等を行う回路である。

【００１８】この実施例では、図１に示した本発明の図
形記憶手段１はビットマップメモリ４１で実現される。
また、その他の手段のうち記憶機能は、ＲＡＭ４２で実
現され、その他の機能は、ＣＰＵ３７で実現される。以
下の説明は、図２の画像供給装置２１、特にＲＡＭ４
２、ＣＰＵ３７で実現される機能である。以下で用いる
言葉の定義を、図１２、図１３、図１４、図１５、図１
６及び図１７を用いて説明する。

【００１９】(1) バスの向き、交差状況、方向値 non-zero rule での塗りつぶしでは、パスとスキャンラ
インが交差する際、そのパスの方向性が重要である。そ
の方向性を方向値として数値で表現するが、それに必要
なパスの向き(control flag)、交差状況(path conditio
n)、そして方向値を以下のように定義する。 (1) パスの向き１（上向きパス） −１（下向きパス）０（水平パス） (2) 交差状況１（交差位置が上端点でかつその点が極大点または下端
点）２（それ以外） (3) 方向値（パスの向き）＊（交差状況）例として、図１２及び図１３を示す。

【００２０】(2) パラレルフラグパラレルリスト(Parallel List) からラインテーブル(L
ine Table)を作成する際、パラレルフラグ(parallelfla
g) を設定する。parallel flag は、図１４に示すよう
に定義する。これを設定することにより、図１５に示す
判断が可能となる。例として、図１６を示す。これによ
り、図１７に示すように、区間〔A₂、A₄〕、〔A₃、A₅〕
と別々の水平パスだったものが、区間〔A₂、A₅〕は水平
であると判断可能となる。

【００２１】(3) ラインリスト各スキャンラインが、水平でないパスと初めて交差する
交点をもとにして、パスの各々に対して、情報リストを
作成する。これをラインリストと呼ぶ。リストの中身に
ついては、図３０及び図３１に示されている。 (4) ソートラインリストラインリストのスキャンラインとの交差位置について昇
順にソートしたリストをソートラインリストと呼ぶ。

【００２２】(5) パラレルリスト一連の水平パスの最小値、最大値の点について作ったラ
インリストを順番に管理するリストをパラレルリストと
呼ぶ。例として、図１８に示す。 (6) ラインテーブル水平パス存在時に、現交差位置を昇順にソーティングし
た情報リストのことをラインテーブルと呼ぶ。ラインテ
ーブルは、ソートラインリスト、パラレルリストを基に
順に作成するが、交差位置について同じものがあれば、
以下の要素(b) 、(c) 、(d) に関してはそのテーブルに
書き加えていく。例として、図３３を示す。

【００２３】(a) ラインリストインデックス（Line Lis
t ID) 塗りつぶし区間を決定する際、ラインリストインデック
スを参照し、そのラインリストの現交差位置を求める。 (b) パラレルフラッグ (c) 交点数交点数処理により求められる。交点数処理については後
述する。

【００２４】(d) コントロールフラッグ (e) 次リストへのポインタこれらのリストは、マイクロプロセッサ３７により作成
され、ＲＡＭ４２中に記憶される。描画処理の全体のフ
ローは、図５に示してある。すなわち、まず図形の登録
を行う。これは、ユーザが図６で示すような直線や曲線
の輪郭情報を何らかの方法で登録することである。次に
直線近似を行う。直線近似とは、曲線で定義されたパス
を複数の連続した直線に近似することである。直線近似
後の図形を図７に示す。さらに、この図形に基づいて頂
点リストを作成する。次に、ソートポイントリストを作
成する。ここでは、頂点リストの各頂点に対して、前後
の頂点との大小関係により分類を行い、残った頂点のｙ
座標についてソーティングをし、それをソートポイント
リストに登録する。分類は、頂点が次の３種類の少なく
ともどれか１つを満足するかを基準にして行う。

【００２５】上向きパスの上端点下向きパスの上端点水平パスの開始点なお、これらのパスの例を図８の太い矢印で示す。ま
た、例として図９に示すようなパス１、２の頂点リスト
及びソートポイントリストを作成すると、図１０のよう
になる。なお、頂点A₄は水平パスの中間点のため、ま
た、頂点A₂、A₆、B₂は極小点のため、ソートポイントリ
ストには登録しない。ここでの頂点リスト、ソートポイ
ントリストは、実際のデータ構造とは異なる。以上まと
めると、１つの頂点に対して可能な分類は、図１１に示
す５種類である。図１１において、考慮するパスは太い
矢印で示されている。

【００２６】次に、水平パスが存在するスキャンライン
における描画処理について説明する。その描画処理のフ
ローを図１９に示す。まず、ソートラインリストの順に
ラインテーブルを作成し、これを順次繰り返す。これが
終了すると、パレレルリストの情報をラインテーブルに
追加する。次に塗りつぶしルールがeven-odd rule かど
うかを判断し、YES ならば交点数処理を行って描画区間
を決定し、NOならば交点数処理を行わずに描画区間を決
定する。

【００２７】描画ルールが、even-odd rule の場合、交
点数の処理を行うが、この処理とは、パスとスキャンラ
インとの交差カウントを１個と数えるか、２個と数える
かを判断して処理することである。その判断基準につい
ては、図２０ないし図２５を参照して以下説明する。 (1) 水平パス上は、常に内部区間と判断する。 (2) 水平パスと交差する他のパスに対して、スキャンラ
インとの交点数は、常に２個とカウントする（例A₈、
B₆、C₃) 。 (3) スキャンラインが水平パスの左端点と交差する場合
の交点数のカウントは、図２０に示すように判断する。 (4) スキャンラインが水平パスの右端点と交差する場合
の交点数のカウントは、図２１に示すように判断する。
なお図２１において、交点数のカウントが左端点と同じ
（逆）とは、左端点のカウントが１個ならば１（２）
個、２個ならば２（１）個ということである。

【００２８】なお、図２５のような図形に対しては、水
平パスの端点Ａでの方向値は−３なので、これを−１と
−２に分け、隣接するパスの向きは下向き（−１）下向きのパスが１本交差（−２）と考える。

【００２９】描画区間の決定の方法は、塗りつぶしのル
ールが、even-odd rule の場合と、non-zero winding n
umber ruleの場合とで異なる。以下説明する。 (a) even-odd rule の場合上述した交点数処理を施した交点数を基に、交差カウン
トの奇数番目と偶数番目を持つラインテーブルのライン
リストインデックスを参照して、そのラインリストのス
キャンラインとの交差位置を見て、描画区間を決定す
る。すなわち、図２６に示すように、ビットマップメモ
リには、ラインテーブルの順に、交点数の奇数番目と偶
数番目の各ラインリストと、スキャンラインとの交差位
置間を描画する。 (b) non-zero winding number ruleの場合ラインテーブルの順に方向値とパラレルフラグを加算
し、方向値和が、０から０以外と、０以外から０にな
り、かつ、そのとき（方向値和が、０以外から０になっ
たとき）のパラレルフラグ和が０である区間となるライ
ンテーブルのラインリストインデックスを参照して、そ
のラインリストのスキャンラインとの交差位置を見て、
描画区間を決定する。すなわち、図２７に示すように、
ビットマップメモリには、ラインテーブルの順の方向値
とパラレルフラグを加算し、方向値和が０から０以外
と、０以外から０になり、かつ、そのときのパラレルフ
ラグ和が０である区間を求め、そのスキャンラインとの
交差位置間を描画する。これは、図４のビットマップメ
モリ４１に対して行われる。

【００３０】図１６の図形について、塗りつぶしのルー
ルを (a) even-odd rule とした場合、(b) non-zero winding
number ruleとした場合のラインテーブルをそれぞれ図２８および図２９に示
す。なおこれらの図において、＊の付いているものは、
実際には含まれず、計算により求めたものである。

【００３１】

【発明の効果】本発明では、水平パスに隣接するパスの
向き、スキャンラインとパスがどこで交差しているかと
いう交差状況、及び、水平パスと交差するパスの数を検
出し、その検出データと塗りつぶしのルールに応じて、
スキャンラインと水平パスの交差を、他のパス、あるい
は、頂点と同様に、奇数または偶数と判断する基準を設
けているので、水平パスが存在するスキャンラインにお
いても他のスキャンラインと同様に処理速度を劣化させ
ることなく、順次内部区間を求め描画を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を明示するための全体構成図であ
る。

【図２】レーザビームプリンタの概要を示すブロック図
である。

【図３】レーザビームプリンタの記録部の要部斜視図で
ある。

【図４】レーザビームプリンタの画像供給装置の詳細な
ブロック図である。

【図５】本発明による画像処理の全体のフローを示すフ
ローチャートである。

【図６】登録された図形（パス１、２）とその頂点座標
を示す図である。

【図７】図６の登録図形の直線近似後の図形を示す図で
ある。

【図８】パスと頂点との関係により分類した頂点の図で
ある。

【図９】各種の頂点で構成される２つのパスの図であ
る。

【図１０】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ図９のパスの頂点
リスト及びソートポイントリストを示す図である。

【図１１】５つに分類される頂点を示す図である。

【図１２】パスの方向値の定義を説明するため用いる図
形の一例を示す図である。

【図１３】図１２の図形における方向値をプロットした
図である。

【図１４】パラレルフラグの定義を示す図である。

【図１５】パラレルフラグにより可能となる判断の内容
を示す図である。

【図１６】スキャンラインに水平パスが存在する図形の
例を示した図である。

【図１７】図１６の図形における交点について、パラレ
ルフラグの値、水平パスの関係等を示した図である。

【図１８】パラレルリストを示す図である。

【図１９】水平パスが存在するスキャンラインにおける
描画処理のフローチャートである。

【図２０】交点数処理の判断基準を示す図である。

【図２１】交点数処理の判断基準を示す図である。

【図２２】交点数処理の判断基準を説明するために用い
る図形の例を示す図である。

【図２３】交点数処理の判断基準を説明するために用い
る図形の例を示す図である。

【図２４】交点数処理の判断基準を説明するために用い
る図形の例を示す図である。

【図２５】交点数処理の判断基準を説明するために用い
る図形の例を示す図である。

【図２６】even-odd rule の場合におけるラインテーブ
ルとビットマップメモリとの関係を示す図である。

【図２７】non-zero winding number ruleの場合におけ
るラインテーブルとビットマップメモリとの関係を示す
図である。

【図２８】図１６の図形についてeven-odd rule を用い
た場合におけるラインテーブルを示す図である。

【図２９】図１６の図形についてnon-zero winding num
ber ruleを用いた場合におけるラインテーブルを示す図
である。

【図３０】ラインリストのデータ構造を示す図である。

【図３１】ソートラインリストに関するデータ構造を示
す図である。

【図３２】パラレルリストに関するデータ構造を示す図
である。

【図３３】ラインテーブルに関するデータ構造を示す図
である。

【符号の説明】

２１画像供給装置２２記録部２３電源２４パネル２９記録用紙５１レーザ発振器５２レーザビーム５３、５５偏光子５４レーザビーム変調器５６ポリゴンミラー５７レンズ５８感光ドラム６２モータ７１走査開始センサ７２走査終了センサ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】水平パスが存在する多角形の内部をスキ
ャンラインにより塗りつぶして描画する方法において、
スキャンラインによる塗りつぶしのルールを認識し、水
平パスに隣接するパスの向き、スキャンラインとバスと
の交差状況および水平パスと交差するパスの数を検出
し、前記認識した塗りつぶしルールに応じて、前記検出
したデータのうちのいずれかを基準として多角形の内部
および外部を判定し、これにより描画区間を決定して描
画を行うことから成る多角形の描画方法。
【請求項２】水平パスが存在する多角形の内部をスキ
ャンラインにより塗りつぶして描画する装置において、
スキャンラインによる塗りつぶしのルールを認識する手
段と、水平パスに隣接するパスの向きを検出する手段
と、スキャンラインとバスとの交差状況を検出する手段
と、水平パスと交差するパスの数を検出する手段と、前
記認識した塗りつぶしルールに応じて、前記検出手段か
らのデータのうちのいずれかを基準として多角形の内部
および外部を判定する手段と、前記多角形の内外部判定
手段の出力を受けて描画区間を決定する手段と、から成
る多角形の描画装置。