JP2950221B2 - ２次元色調図の表示方式及び方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は２次元色調図の表示
方式に関し、特に有限要素法を用いて得られた解析デー
タをグラフィック表示するための２次元色調図の表示方
式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の、有限要素法を用いて得られた解
析データを表示するための２次元色調図方式の一環とし
て、例えば、特開平4-343182号公報には、有限要素法を
用いた解析データによる２次元色調図表示において、要
素単位の色調図表示を実現することにより、解析データ
の明確な２次元色調図表示を達成することを目的とし
て、要素の節点及び線分上に色調境界値と一致する点が
存在するかどうかを順次調べていくことにより、求めら
れた点列によって構成される各表示領域を順次指定色で
塗り潰し、要素単位で色調表示を実現していくことを特
徴とする色調図表示方式が提案されている。

【０００３】図５は、上記特開平4-343182号公報に提案
されている色調図表示方式を説明するための図であり、
図６は、上記特開平4-343182号公報に提案されている色
調図表示方式を説明するためのフローチャートである。

【０００４】図５及び図６を参照して、上記特開平4-34
3182号公報に提案されている色調図表示方式によれば、
まず、ある要素を選択し（ステップ４０１）、ある色調
境界値を選択し（ステップ４０２）、色調境界値と要素
を囲んでなる線分上の交点及び、色調境界値より大きな
色調値を有する節点を求める（ステップ４０３）。この
求められた交点及び節点の数が一つ以上であるか否かを
判断し（ステップ４０４）、一つ以上ある場合には、こ
の求められた点列（図５（Ａ）に示した四つの交点及び
二つの節点）で構成される領域（図３（Ｂ）に示した表
示領域６Ａ）を、指定色で塗りつぶす（ステップ４０
５）。一方、上記求められた交点及び節点の数が一つ以
上ない場合には、ステップ４０６に分岐する。以上ステ
ップ４０２〜４０５までの処理を、一つの要素におい
て、色調境界値の低いものから順に繰り返す（ステップ
４０６及び４０７）。一つの要素中に存在する全ての色
調境界値について色調の順に、ステップ４０３〜４０５
の処理が終了すると（図５（Ｃ）参照）、すべての要素
についてステップ４０２〜４０７の処理を繰り返すこと
により、２次元色調表示が行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図７は、上記特開平4-
343182号公報に提案されている従来の色調図表示方式の
問題点を説明するための図である。

【０００６】以上説明した上記特開平4-343182号公報に
提案されている、従来の有限要素法を用いた解析データ
による２次元色調図の表示方式において、問題点は、図
５及び図６を参照して上述したように、要素単位で色調
境界値及び節点を結んでなる表示領域を求め、この表示
領域を指定色で塗り潰すために、図７を参照して、最終
的には表示領域内に埋もれてしまう色調境界値より大き
い値を持つ節点も、要素ごとに表示領域を構成するため
の演算の際にデータとして取り扱うこととなり、データ
数及び表示のための処理回数が増大することである。

【０００７】すなわち、このように要素ごとに表示処理
を行う従来の表示方式によれば、一つの色調で塗り潰さ
れる領域を表示するための処理の回数は、色調境界値と
交差する線分を有する要素の数、又は色調境界値より大
きい節点を有する要素の数の分だけ最低限必要とされ
る。

【０００８】特に、クライアント・サーバシステムを用
いたＸウィンドウのように、表示に要する時間が処理数
に比例する表示方式においては、要素数が増えるに従
い、処理数が増大し処理時間が長くなるという問題点を
有する。

【０００９】従って、本発明は上記問題点に鑑みてなさ
れたものであって、２次元色調図を表示するための処理
において、取り扱うデータ数及び処理回数を減少させ、
表示に要する時間を短縮すること、すなわち、データの
高速表示が可能とされる２次元色調図の表示方式及び方
法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、解析データを前記表示装置の画面上に２
次元色調図として表示するデータ処理装置において、表
示領域をメッシュで切り複数の要素に分割された要素に
ついて、一つの要素の外形線分上において色調境界値に
一致する等高線座標点を直線で結合してなる等高線を計
算する第１の手段と、前記一つの要素に隣接する第２の
要素に属し、前記一つの要素の前記等高線座標点と一致
する点を結合することにより、前記等高線を延長する第
２の手段と、前記等高線と前記色調境界値よりも高い値
を持つ外形線とを結合することにより閉空間を生成する
第３の手段と、前記第３の手段において、閉空間が複数
生成された場合、前記表示装置の表示限界又は該表示限
界近くまで互いの間隔が狭くされてなる二本の直線によ
って、前記複数の閉空間同士を接続し、前記複数の閉空
間が統合された新たな閉空間を生成する第４の手段と、
前記表示装置画面上にて、前記生成された単一閉空間、
又は前記統合された新たな閉空間を、前記色調境界対応
色に対応する指定色によって塗り潰す第５の手段と、を
含み、指定された色調境界値に対して、前記第１乃至第
５の各手段による処理が実行され、前記表示装置の画面
上で同一色調単位で色調表示処理が行われる、ことを特
徴とする２次元色調図の表示システムを提供する。

【００１１】本発明における作用・原理を以下に説明す
る。

【００１２】（１）各要素ごとに要素の外形線上におい
て、色調境界値を有する点同士を結合してなる等高線を
求める。（２）ある要素の等高線を選択し、その等高線
の座標が隣接する要素の等高線端の座標と一致する場合
には等高線を統合する。（３）統合した等高線と色調境
界値より高い値を持つ外形線によって閉空間を構成す
る。（４）ある閉空間を選択し、他の閉空間との間を表
示限界まで細くした間隔を有する閉空間により接続して
閉空間の統合を行い、統合した閉空間を指定色で塗りつ
ぶす。

【００１３】上記（１）〜（４）の手順をすべての色調
境界値について値の低いものから順番に行う。ただし、
背景色の指定がある場合、対象全体を背景色で塗りつぶ
してから上記手順を行う。これによって、表示に要する
時間を大幅に短縮することが可能とされる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について図面を
参照して以下詳細に説明する。

【００１５】図１は、本発明の一実施形態に係る２次元
色調表示方式を説明するためのフローチャートである。
図２及び図３は、本発明の一実施形態に係る２次元色調
表示方式を説明するための図であり、下記に図１に示し
たフローチャートを説明する中で、図２及び図３を適宜
参照する。

【００１６】図１、図２及び図３を参照して、本発明の
一実施形態に係る２次元色調表示方式において、有限要
素法によって得られた色調境界値についての解析データ
を表示画面上に２次元色調図として表示する場合、ま
ず、表示領域をメッシュで切り、複数の要素に分割す
る。次に、色調境界値の低い順に、一つの色調境界値を
選択し（ステップ１０１）、要素を囲む外形線分上に色
調境界値を有する要素１を選択する（ステップ１０２、
図２（Ａ）参照）。この要素１において、外形線分上に
おける色調境界値同士をつなげてなる等高線２を求める
（ステップ１０３、図２（Ａ）参照）。要素を囲む外形
線分上に色調境界値を有する要素すべてにおいて、ステ
ップ１０３の処理を行う（ステップ１０４及び１０
５）。

【００１７】続いて、ある要素１における等高線２を選
択し（ステップ１０６、図２（Ｂ）参照）、この要素１
と隣接する要素における等高線２とつながるか否かを判
断し（ステップ１０７）、つながる場合には、これらの
互いに隣接する要素におけるこれらの等高線２同士をつ
なぐ（ステップ１０８、図２（Ｂ）参照）。これによっ
て、図２（ｃ）中の中央部に示した二つの閉空間３が形
成される。一方つながらない場合には、この等高線同士
をつなぐ処理が実行されていない等高線があるか否かを
判断し（ステップ１０９）、ある場合には等高線同士を
つなぐ処理が実行されていない等高線を選択し（ステッ
プ１１０）、ステップ１０７に戻る。一方上記等高線が
ない場合には、互いに接続された等高線を選択し（ステ
ップ１１１）。

【００１８】この選択された等高線とこの等高線の有す
る色調境界値以上の節点を有する外形線とによって囲ま
れてなる閉空間３を求める（ステップ１１２、図３
（Ｃ）及び図４参照）。このステップ１１２における処
理が実行されていない等高線があるか否かを判断し（ス
テップ１１３）、ある場合には未処理の等高線を選択し
て（ステップ１１４）、ステップ１１２に戻り、一方な
い場合には、生成された閉空間が複数であるか否かを判
断する（ステップ１１５）。生成された閉空間が複数あ
る場合には、これらの複数の閉空間を統合した新たな閉
空間を生成して（ステップ１１６、図２（Ｄ）参照）、
ステップ１１７に移行する。生成された閉空間が複数な
い場合には、単数又は上記統合された閉空間を色調境界
値によって指定される色でこの閉空間を塗り潰す（ステ
ップ１１７）。未処理の色調境界値があるか否か判断し
（ステップ１１８）、ある場合にはステップ１０２に戻
る。

【００１９】以上詳説したように、図２（Ａ）を参照し
て、ある要素１の外形線分上に色調境界値が存在する場
合、これらの点をつなぎ、この要素１内において等高線
２を生成する。この操作をすべての要素に対して行う。
さらに図２（ｂ）を参照して、ある等高線２を選択し、
この等高線２の端が隣接する要素の等高線の端と同一座
標であればこれらの等高線をつないでいく。これによっ
て、図２（ｃ）中の中央部に示した二つの閉空間３が形
成される。続いて、図３を参照して、等高線がメッシュ
外形線（表示領域枠）に達した場合、メッシュ外形線と
等高線との交点、及びメッシュ外形線上の色調境界値よ
り高い値を持つ節点を外形線に沿ってつないでいく。こ
の処理を繰り返すことによって、メッシュ外形に隣接す
る閉空間が構成される。そして、隣接する要素における
等高線と互いに未接続の等高線がある場合には、これら
未接続の等高線がなくなるまで、以上の処理を繰り返す
ことにより図２（ｃ）に示した複数の閉空間が生成され
る。これら複数の閉空間を、二本の非常に間隔が狭くさ
れた直線でつなぐことにより、新たな統合された閉空間
を生成して、この統合された閉空間を一度に同一色調で
塗り潰す。

【００２０】以上説明した閉空間を統合するための処理
について詳説する。

【００２１】図２（Ｃ）及び図２（Ｄ）を参照して、上
記閉空間の統合するための処理は、閉空間３を構成して
なる第１の線を選択し、この第１の線の始端と他の閉空
間３を構成してなる第２の線の始端とを直線でつなぎ、
第１の線の終端と第２の線の終端とを直線によってつな
ぎ、この処理を互いに独立して存在する閉空間３の数に
応じて繰り返すことにより、図２（Ｄ）に示したような
統合された一つの閉空間３を形成する。この閉空間３を
統合するための接続線の間隔は表示限界まで細くされ
る。

【００２２】閉空間を統合するための直線の引き方に
は、以下のような原則がある。第１に、直線の間隔は表
示しても分からないぐらいに狭くすることである。第２
に、閉空間を統合するために引かれる直線の起点となる
上記始端と終端とは可能な限り近づけることである。こ
の始端と終端とを同一点とすることも可能であることで
ある。第３に、直線は必ず基準となる一つの閉空間から
出発していることである。本実施形態においては第３の
原則について、図２（Ｄ）を参照して、同図中の中央下
部の閉空間から他の閉空間に向かって閉空間を統合する
ための直線が全て引かれている。

【００２３】このように閉空間の統合化をすることによ
り、一回の表示処理によって、同一の色調境界値を有す
る領域を指定色で一度に塗り潰すことが可能とされる。
以上の処理を色調境界値の低いものから順に繰り返すこ
とにより、２次元色調図が完成する。

【００２４】次に、本発明の一実施形態に係る２次元色
調図の表示方式をＸウィンドウにおいて実行した結果を
説明する。

【００２５】図４は、本発明の一実施形態に係る２次元
色調図の表示方式の適用例としてＸウィンドウの概略構
成を説明するための図である。

【００２６】Ｘウィンドウは、ＵＮＩＸ環境用マルチウ
インドウ表示管理ソフトウェアであって、階層構造をな
す矩形のウインドウを複数オーバラップ表示し、ウイン
ドウに文字、図形、及び画像を表示する基本機能を備え
ている。Ｘサーバと称呼されるソフトウェアが画面制
御、キーボード及びマウス入力等を一括して管理する。
ユーザが作成したアプリケーションプログラムは、ＵＮ
ＩＸのプロセス間通信機能を使い、Ｘサーバに処理を依
頼する。このような構成を、“クライアント・サーバ方
式”と称呼する。そして、このユーザ・プログラムへの
プログラミング・インタフェースを提供するライブラリ
を、“Xlib”と称呼する。

【００２７】このXlibの提供する機能は非常に基本的な
ものに限定されているため、マウス及びキーボードを介
した対話処理を担当するものとして、“Ｘツールキッ
ト”と称呼される上位ライブラリがXlibの上に用意され
ている。このＸツールキットは、さらに“Intrisic部”
と“ウィジットライブラリ”とに分けられる。Intrisic
部は特定のヒューマンインタフェイス・スタイルに依存
しないツールキットの核となる機能をまとめた部分であ
り、ウィジットライブラリはあるヒューマンインタフェ
イスを具現化するためのライブラリである。アプリケー
ションプログラムはＸツールキットを介してXlibに格納
された関数を呼び出し、Xlibはこの関数呼び出しをＸプ
ロトコルに変換してＸサーバに送信したり、逆にサーバ
からのリプライ及びイベントをアプリケーションプログ
ラムが解釈できるデータ構造に変換する。

【００２８】３０MIPS（Million Instruction Per Seco
nd）のワークステーション上のクライアント・サーバシ
ステムを用いたＸウィンドウ上において、１００００要
素、５色調境界値の有限要素法を用いた解析データを本
発明の一実施形態に係る２次元色調表示方式により表示
処理した結果、表示に要するデータ数は１１９４個、表
示に要する時間は１秒以下で２次元色調図が表示され
た。従来の２次元色調表示方式においては、表示に要す
るデータ数は７５００個、表示に要する時間は約８秒で
ある。

【００２９】このように、本発明の一実施形態に係る２
次元色調表示方式によれば、表示に要するデータ数が大
幅に減少し、表示に要する時間が大きく短縮される。Ｘ
ウィンドウのようなクライアント・サーバシステムにお
いては、クライアントとサーバ間で表示に要するデータ
及び処理回数に比例したクライアントとサーバ間の通信
回数が必要とされる。従って、表示に要するデータ数を
減少させること及び表示に要する処理数を減少させるこ
とにより、クライアントとサーバ間の通信時間が減少さ
れるため、本発明の一実施形態に係る２次元色調表示方
式によれば、表示に要する時間を大幅に短縮することが
可能とされる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
有限要素法を用いた解析データによる２次元色調図の表
示において、従来の方式と比較して、少ないデータ数で
２次元色調図が表示できる上に、２次元色調図の表示に
要する処理回数が少なくされ、表示に要する時間が短縮
される。すなわち、上記解析データの高速表示が可能と
されるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る２次元色調表示方式
を説明するためのフローチャートである。

【図２】本発明の一実施形態に係る２次元色調表示方式
を説明するための図である。

【図３】本発明の一実施形態に係る２次元色調表示方式
を説明するための図である。

【図４】本発明の一実施形態に係るＸウィンドウの概略
構成を説明するための図である。

【図５】従来の、色調図表示方式を説明するための図で
ある。

【図６】従来の、色調図表示方式を説明するための図で
ある。

【図７】従来の、色調図表示方式の問題点を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

１ 要素 ２ 等高線 ３ 閉空間 ４ 色調境界値（線）と要素外形線分との交点 ５ 色調境界値以上の節点 ６，６ａ，６ｂ 表示領域 ７ 表示領域に埋もれる節点

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】データ処理装置において色調境界値につい
   ての解析データを表示装置の画面上に２次元色調図とし
   て表示する際して、 （ａ）表示領域をメッシュで切り複数の要素に分割し、
   色調境界値の低い順に、一つの色調境界値を選択するス
   テップと、 （ｂ）要素を囲む外形線分上に色調境界値を有する、あ
   る要素を選択するステップと、 （ｃ）前記選択された要素において外形線分上における
   色調境界値同士をつなげてなる等高線を計算するステッ
   プと、 （ｄ）ある要素における等高線を選択し、前記要素と隣
   接する要素における等高線とつながるか否かを判断し、
   つながる場合には、これらの互いに隣接する要素におけ
   るこれらの等高線同士をつなくことで、２つの閉空間を
   形成するステップと、（ｅ）一方、つながらない場合、等高線同士をつなぐ処
   理が実行されていない未接続処理の等高線があるか否か
   を判断し、未接続処理の等高線がある場合には、該未接
   続処理の等高線を選択して前記ステップ（ｄ）に戻るス
   テップと 、（ｆ）前記ステップ（ｅ）で未接続処理の等高線がない
   場合には、互いに接続された等高線を選択し、選択され
   た等高線と該等高線の有する色調境界値以上の節点を有
   する外形線とによって囲まれてなる閉空間を求めるステ
   ップと 、（ｇ）前記ステップ（ｆ）の処理が実行されていない等
   高線があるか否かを判断し、ある場合には未処理の等高
   線を選択して、前記ステップ（ｆ）に戻るステップと 、（ｈ）前記ステップ（ｆ）の処理が未処理の等高線がな
   い場合には、生成された閉空間が複数であるか否かを判
   断し、生成された閉空間が複数ある場合には、これらの
   複数の閉空間を統合した新たな閉空間を生成するステッ
   プと 、（ｉ）単数又は上記統合された閉空間を色調境界値によ
   って指定される色でこの閉空間を塗り潰すステップと 、（ｊ）未処理の色調境界値がある場合には、前記ステッ
   プ（ｂ）の処理に制御を戻すステップと を含む、ことを
   特徴とする２次元色調図表示方法。
2. 【請求項２】解析データを前記表示装置の画面上に２次
   元色調図として表示するデータ処理装置において、表示領域をメッシュで切り複数の要素に分割された要素
   について、一つの要素の外形線分上において色調境界値
   に一致する等高線座標点を直線で結合してなる等高線を
   計算する第１の手段と 、前記一つの要素に隣接する第２の要素に属し、前記一つ
   の要素の前記等高線座標点と一致する点を結合すること
   により、前記等高線を延長する第２の手段と 、前記等高
   線と前記色調境界値よりも高い値を持つ外形線とを結合
   することにより閉空間を生成する第３の手段と、前記第３の手段において、 閉空間が複数生成された場
   合、前記表示装置の表示限界又は該表示限界近くまで互
   いの間隔が狭くされてなる二本の直線によって、前記複
   数の閉空間同士を接続し、前記複数の閉空間が統合され
   た新たな閉空間を生成する第４の手段と、前記表示装置画面上にて、前記生成された単一閉空間、
   又は 前記統合された新たな閉空間を、前記色調境界対応
   色に対応する指定色によって塗り潰す第５の手段と、を含み 、指定された色調境界値に対して、前記第１乃至第５の各
   手段による処理が実行され、前記表示装置の画面上で同
   一色調単位で色調表示処理が行われる、 ことを特徴とす
   る２次元色調図の表示システム。
3. 【請求項３】要素ごとに同一の色調境界値について等高
   線を計算する手段と、 前記等高線同士をつなぐ手段と、 前記等高線によって閉空間を構成する手段と、 前記等高線と前記色調境界値以上の外形線とによって閉
   空間を構成する手段と、 前記閉空間同士をつなぎ、統合された閉空間を生成する
   手段と、 前記統合された閉空間を指定色で塗り潰すことにより、
   ２次元色調図を生成する手段と、 前記２次元色調図を表示装置に出力する手段と、 を備えたことを特徴とする２次元色調図の表示装置。