JP3017302B2 - Skinning solid shape generator - Google Patents
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- JP3017302B2 JP3017302B2 JP3046149A JP4614991A JP3017302B2 JP 3017302 B2 JP3017302 B2 JP 3017302B2 JP 3046149 A JP3046149 A JP 3046149A JP 4614991 A JP4614991 A JP 4614991A JP 3017302 B2 JP3017302 B2 JP 3017302B2
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Description
【０００１】[0001]
【技術分野】本発明は、スキニング立体形状生成装置に
関し、より詳細には、３次元立体形状生成におけるスキ
ニング立体形状生成装置に関する。例えば、複数個の異
なる断面形状を補間するスキニング装置に適用されるも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a skinning three-dimensional shape generation device, and more particularly, to a skinning three-dimensional shape generation device in three-dimensional three-dimensional shape generation. For example, the present invention is applied to a skinning device that interpolates a plurality of different cross-sectional shapes.
【０００２】[0002]
【従来技術】本発明に係る従来技術の記載された公知文
献としては、Wayne Tiller,「Rational B-Splines for
Curve and Surface Representation」（IEEE CG&A Vol.
3,No6,September,1983,pp61-69）がある。このような従
来技術では、断面を配置し、さらに断面を接続するため
の軌道を入力することによってスキニングを行ってい
た。しかしながら、このような従来技術によれば、意図
した滑らかなスキニング立体形状を生成するための軌道
の入力が困難であった。2. Description of the Related Art As a well-known document in which the prior art according to the present invention is described, Wayne Tiller, "Rational B-Splines for
Curve and Surface Representation ”(IEEE CG & A Vol.
3, No6, September, 1983, pp61-69). In such a conventional technique, skinning is performed by arranging cross sections and inputting a trajectory for connecting the cross sections. However, according to such a conventional technique, it is difficult to input a trajectory for generating an intended smooth skinning three-dimensional shape.
【０００３】この点を解決するために、本出願人により
特願平１−３０２８７０号に「スキニング立体生成方
法」が提案されている。この発明は、空間上に配置され
た複数の断面からスキニング立体を生成する方法におい
て、隣り合う二つの断面の中心の間に仮想な空間軌道を
生成し、上記生成された軌道に沿って、隣り合う二つの
断面のうち、前の断面を仮にスウィープして後の断面と
同一平面にし、前記仮にスウィープされた前の断面と後
の断面との頂点の対応関係をねじれ角度より見つけ、こ
れを真の前の断面と後の断面との頂点の対応関係とし、
該対応関係にある各頂点間を連続な曲線で補間し、この
生成した曲線によって囲まれる面に曲面を内挿してスキ
ニング立体を生成するものである。しかしながら、断面
を構成する曲線セグメントの数が同じでなければならな
いという制限があった。また、これによって生成された
スキニング立体の曲線および曲面の数は多すぎるという
デメリットがあった。[0003] In order to solve this problem, the applicant of the present invention has proposed a "skinning solid generation method" in Japanese Patent Application No. 1-302870. The present invention provides a method for generating a skinning solid from a plurality of cross sections arranged in a space, wherein a virtual spatial trajectory is generated between the centers of two adjacent cross sections, and an adjacent spatial trajectory is generated along the generated trajectory. Of the two cross sections that match, the previous cross section is temporarily swept to make it the same plane as the subsequent cross section, and the corresponding relationship between the tentatively swept front cross section and the rear cross section is found from the twist angle, and this is true. Vertices of the cross section before and after
The corresponding vertices are interpolated by a continuous curve, and a curved surface is interpolated into a surface surrounded by the generated curve to generate a skinning solid. However, there is a limitation that the number of curved segments constituting the cross section must be the same. In addition, there is a disadvantage that the number of curves and curved surfaces of the skinning solid generated by this is too large.
【０００４】[0004]
【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、断面を構成する曲線セグメントの数が異なって
も、これらの断面をより少ない曲線でつなぐことがで
き、また、これによって生成された立体がより少ない曲
面で補間されることができるようなスキニング立体形状
生成装置を提供することを目的としてなされたものであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and even if the number of curved segments constituting a cross section is different, these cross sections can be connected with a smaller number of curves. Songs with fewer solids
An object of the present invention is to provide a skinning three-dimensional shape generating device that can be interpolated by a plane .
【０００５】[0005]
【構成】本発明は、上記目的を達成するために、（１）
空間上に配置された複数の断面を補間して、スキニング
立体を生成する３次元立体形状生成装置において、複数
の断面を空間上に配置する配置手段と、該配置手段によ
り空間上に配置された各断面を構成する曲線セグメント
を整理する断面整理手段と、断面間の頂点ノードの対応
関係を見つける頂点ノード対応関係決定手段と、頂点ノ
ードの数が少ない断面に対して曲線を分割する曲線分割
手段と、前記頂点ノード間を連続な曲線で補間する曲線
補間手段と、該曲線補間手段によって得られた補間曲線
及び両側の断面とで囲まれる面を内挿する自由曲面を生
成する自由曲面生成手段とを備えたこと、更には、
（２）前記断面整理手段は、断面を構成する曲線セグメ
ントの中で、接線まで連続した１個または複数のセグメ
ントを１本のスプライン曲線としたこと、更には、
（３）前記頂点ノード対応関係決定手段は、最小ねじれ
角度法を用いたことを特徴としたものである。以下、本
発明の実施例に基づいて説明する。To achieve the above object, the present invention provides (1)
In a three-dimensional three-dimensional shape generating apparatus for generating a skinning solid by interpolating a plurality of cross sections arranged in a space, an arrangement means for arranging the plurality of cross sections in a space, and the arrangement means arranged in the space by the arrangement means Sectional arrangement means for organizing the curve segments constituting each section, vertex node correspondence determination means for finding the correspondence between vertex nodes between sections, and curve division means for dividing a curve into a section having a small number of vertex nodes A curve interpolating means for interpolating between the apex nodes with a continuous curve; and a free-form surface generating means for generating a free-form surface for interpolating a surface surrounded by an interpolation curve obtained by the curve interpolating means and cross sections on both sides. And furthermore,
(2) The cross-section arrangement means may be configured such that one or a plurality of segments continuous to a tangent among the curve segments constituting the cross-section are formed into one spline curve.
(3) The vertex node correspondence determining means uses a minimum torsion angle method. Hereinafter, a description will be given based on examples of the present invention.
【０００６】図１は、本発明によるスキニング立体形状
生成装置の一実施例を説明するための構成図で、図中、
１は図形要素発生手段、２は図形配置手段、３は断面整
理手段、４は頂点ノード対応関係決定手段、５は曲線分
割手段、６は曲線補間手段、７は自由曲面生成手段、８
はグラフィック表示制御部、９はグラフィック表示装
置、１０は図形記憶部である。FIG. 1 is a block diagram for explaining one embodiment of a skinning three-dimensional shape generating apparatus according to the present invention.
1 is a graphic element generating means, 2 is a graphic arranging means, 3 is a sectional arrangement means, 4 is a vertex node correspondence determining means, 5 is a curve dividing means, 6 is a curve interpolating means, 7 is a free-form surface generating means, 8
Denotes a graphic display control unit, 9 denotes a graphic display device, and 10 denotes a graphic storage unit.
【０００７】本発明でいうスキニング立体とは、図２に
示すような空間上に配置された複数の断面を補正して生
成した立体である。断面形状は頂点と稜線（直線、円弧
または自由曲線）より構成されるものである。以下、各
稜線を断面の曲線セグメントと呼ぶ。[0007] The skinning solid according to the present invention is a solid generated by correcting a plurality of sections arranged in a space as shown in FIG. The cross-sectional shape is composed of vertices and ridges (straight lines, arcs or free curves). Hereinafter, each ridge is referred to as a curved segment of a cross section.
【０００８】まず、３次元ＣＡＤシステムなどの図形要
素発生手段１より複数な断面形状を生成する。そして生
成した断面形状はグラフィック表示制御部８に入力さ
れ、例えばＣＲＴのようなグラフィック表示装置９の画
面上に表示されると共に、図形配置手段２に伝送され
る。該図形配置手段２により断面を空間上に所望の位置
に配置する。配置された断面がグラフィック表示装置９
に表示された後、図形記憶部１０に記憶されると共に、
断面整理手段３に伝送される。断面データが整理された
後、頂点ノード対応関係決定手段４に伝送される。頂点
ノード対応関係決定手段４より隣り合う断面間の頂点ノ
ードの対応関係を決めた後、頂点ノードの対応関係を図
形記憶部１０に記憶すると共に曲線補間手段６に伝送す
る。頂点ノード対応関係決定手段４より１対１の対応に
ならない断面組みが、曲線分割手段５より１対１になる
ように断面上の曲線を分割された後、グラフィック表示
装置９に表示されると共に、対応関係と図形と共に図形
記憶部１０に記憶された後、曲線補間手段６に伝送され
る。First, a plurality of sectional shapes are generated by a graphic element generating means 1 such as a three-dimensional CAD system. The generated cross-sectional shape is input to the graphic display control unit 8, displayed on the screen of a graphic display device 9 such as a CRT, and transmitted to the graphic arrangement unit 2. The figure arrangement means 2 arranges the cross section at a desired position in space. The arranged cross section is a graphic display device 9
Is stored in the figure storage unit 10 , and
It is transmitted to the section arrangement means 3. After the section data is arranged, it is transmitted to the vertex node correspondence determination means 4. After the apex node correspondence determining means 4 determines the apex node correspondence between adjacent cross sections, the apex node correspondence is stored in the graphic storage unit 10 and transmitted to the curve interpolation means 6. A cross-section set that does not have a one-to-one correspondence by the vertex node correspondence relation determining means 4 is divided by the curve dividing means 5 into one-to-one curves, and then displayed on the graphic display device 9. After being stored in the figure storage unit 10 together with the correspondence relation and the figure, it is transmitted to the curve interpolation means 6.
【０００９】曲線補間手段６において、図形記憶部から
読み込んだ断面のデータと頂点ノード対応関係データに
基づいて曲線補間を行う。曲線補間手段６より補間され
た曲線がグラフィック表示装置９に表示されると共に自
由曲面生成手段７に伝送される。自由曲線生成手段７に
より生成された曲面がグラフィック表示装置９に表示さ
れると共に図形記憶部１０に伝送される。[0009] The curve interpolation means 6 performs curve interpolation based on the data of the cross section read from the figure storage unit and the data on the correspondence between the vertices. The curve interpolated by the curve interpolation means 6 is displayed on the graphic display device 9 and transmitted to the free-form surface generation means 7. The curved surface generated by the free curve generating means 7 is displayed on the graphic display device 9 and transmitted to the graphic storage unit 10.
【００１０】以下に、各手段について説明する。図形配
置手段２は、３次元ＣＡＤシステムなどより生成された
複数個の断面形状を移動または回転などにより、図２に
示すように空間上に所望の位置に配置する。断面整理手
段３は各断面形状から、断面を構成するセグメントに対
して、Ｇ1連続である１個または複数個の曲線セグメン
トをまとまった１本のスプライン曲線に整理する。これ
によって、図３に示すように、断面が１個または複数個
のスプライン曲線により再構成される。以下に、断面上
における１本ずつのスプライン曲線をスプライン曲線セ
グメントと呼び、各スプライン曲線の端点を頂点ノード
と呼ぶ。なお、この断面整理手段のフローチャートは図
１０に示す。Hereinafter, each means will be described. The figure arranging means 2 arranges a plurality of cross-sectional shapes generated by a three-dimensional CAD system or the like at a desired position in space by moving or rotating as shown in FIG. The section arrangement means 3 arranges one or a plurality of G 1 continuous curve segments into one spline curve for each of the segments constituting the section from each section shape. As a result, as shown in FIG. 3, the cross section is reconstructed by one or a plurality of spline curves. Hereinafter, each spline curve on the cross section is referred to as a spline curve segment, and an end point of each spline curve is referred to as a vertex node. FIG. 10 shows a flowchart of the cross-section arrangement means.
【００１１】以下、図１０に基づいて断面整理手段のフ
ローチャートについて説明する。step１ ；断面を構成する曲線セグメント（Ｃ(ｉ)、ｉ＝
１，…ｎ、Ｃ（ｎ）＝Ｃ（１））を取り出す。step２ ；次に、ｉ＝１とする。すなわち、曲線セグメン
トのインデックスをｉとする。step３ ；次にｊ＝１とする。すなわち、スプライン曲線
のインデックスをｊとする。step４ ；Ｓ＝Ｃ(ｉ)とする。すなわち、ｉ番目の曲線セ
グメントを取り出す。step５ ；ｔ＝Ｃ(ｉ＋１)とする。すなわち、(ｉ＋１)番
目の曲線セグメントを取出す。step６ ；前記step４におけるＳと、前記step５における
ｔがＧ1連続であるかどうか調べる。step７ ；前記step６において、Ｇ1連続でなければｊ＝
ｊ＋１とする。step８ ；前記step６において、Ｇ1連続であれば、ｉ＝
ｉ＋１とする。step９ ；ｉがｎであるかどうか調べる。ｎであれば終了
し、ｎでなければ前記step４に戻り、step５〜step８の
処理を繰り返す。The flow chart of the section arrangement means will be described below with reference to FIG. step1 ; Curve segment (C (i), i =
1,... N, C (n) = C (1)). step2 ; Next, i = 1. That is, the index of the curve segment is set to i. step3 ; Then j = 1. That is, the index of the spline curve is set to j. step4 ; S = C (i). That is, the i-th curve segment is extracted. step5 ; t = C (i + 1). That is, the (i + 1) th curve segment is extracted. step6; and S in the step4, t in the step5 examine whether it is G 1 continuous. step7; in the step6, if G 1 continuous j =
j + 1. step8; in the step6, if G 1 continuous, i =
Let it be i + 1. Step 9 : Check whether i is n. If n, the process ends. If not, the process returns to step 4 and repeats steps 5 to 8.
【００１２】また、ねじれる曲面の生成を避けるため、
各断面の内最大頂点ノード数を持つ断面に対して、断面
中心から頂点ノードへ向かうベクトルで挾む角度を調
べ、その角度が１８０度より大きく３６０度より小さけ
れば、スプライン曲線を２分割して頂点ノードを増や
し、また、その角度が３６０度であれば、スプライン曲
線を３分割して頂点ノードを増やす。頂点ノード対応関
係決定手段４は、各断面の内最大頂点ノード数を持つ断
面を選ぶ（図３の断面２）。そして、最大頂点ノード数
を持つ断面を基準にして、その断面から順次に左側、そ
して右側のそれぞれの断面群に向かって、隣り合う断面
の頂点ノードの対応関係を決めてゆく。この頂点ノード
の対応関係を決める手順は以下のようになる。In order to avoid the generation of a twisted curved surface,
For the cross section having the maximum number of vertex nodes in each cross section, the angle between the vector and the vertex node from the cross section center is checked. If the angle is larger than 180 degrees and smaller than 360 degrees, the spline curve is divided into two. The number of vertex nodes is increased, and if the angle is 360 degrees, the spline curve is divided into three to increase the number of vertex nodes. The vertex node correspondence determining means 4 selects a section having the maximum number of vertex nodes among the sections (section 2 in FIG. 3). Then, based on the cross-section having the maximum number of vertex nodes, the correspondence between the vertex nodes of the adjacent cross-sections is determined sequentially from the cross-section to the left and right cross-section groups. The procedure for determining the correspondence between the vertex nodes is as follows.
【００１３】ｓｔｅｐ１；隣り合う二つの断面の中心間
に仮想な空間軌道を自由曲線で生成する。ここで、隣り
合う二つの断面の開始側の断面を前の断面と呼び、終了
側の断面を後の断面と呼ぶ。また、この自由曲線の両端
点の位置はそれぞれ前の断面と後の断面の中心位置であ
って、両端点における接ベクトルはそれぞれ前の断面と
後の断面の法線ベクトルと一致し、真中の制御点位置は
曲線の両端点における接ベクトルの交点の位置である。
また、曲線の両端点の重みは１．０である。図４は仮想
的な空間軌道をあらわす自由曲線を生成したところを示
している。ｓｔｅｐ２ ；頂点ノードの対応関係を決めるため、図５
に示すように、前記ステップ１で求めた軌道に沿って、
前の断面を仮にスィープし、後の断面と同じ平面に持っ
てくる。ｓｔｅｐ３ ；前記ステップ２で求めた仮にスィープされ
た前の断面と後の断面との頂点ノードの対応関係を決め
るため、ねじれ角度を計算する。図６では仮にスィープ
された前の断面の頂点ノードＶ７′と後の断面の頂点ノ
ードＶ１０を組み合わせるとすれば、断面の中心とそれ
ぞれの頂点ノードで決まったベクトルの挾む角度をねじ
れ角度と呼ぶ。二つ断面の頂点ノードの数が異なる場合
には、頂点ノードの数が少ない断面の各ノードに対し
て、もう一方の断面の頂点ノードの中から、ねじれ角度
より一番近い頂点ノードを選ぶ（例えば、図６のＶ７′
とＶ１０、Ｖ５′とＶ９）。これにより真の前の断面と
後の断面との頂点ノード対応関係を決める（例えば、図
５のＶ７とＶ１０、Ｖ５とＶ９）。頂点ノードの数が多
い断面における対応のない頂点ノード（図６のＶ６′と
Ｖ８′）に対して、曲線分割手段５により対応関係を決
める。また、二つの断面の頂点ノードの数が同じである
場合には、仮にスィープされた前の断面のある頂点ノー
ドと後の断面のある頂点ノードを組み合わせ、その以降
の頂点ノードに対して、順番に組み合わせていくときの
それぞれの挾む角度の総和を総ねじれ角度と呼ぶ。仮に
スイープされた前の断面と後の断面における頂点ノード
対応の複数個の組み合わせから、総ねじれ角度が最小で
あるような組み合わせ方を選ぶ。この組み合わせ方によ
り真の前の断面と後の断面との頂点ノード対応関係を決
める。以上より決まった頂点ノード対応関係をセーブす
る。Step 1 : Generates a virtual spatial trajectory between free centers of two adjacent cross sections. Here, the cross section on the start side of the two adjacent cross sections is called the previous cross section, and the cross section on the end side is called the rear cross section. Further, the free curve position of both end points of a center position in front of the cross-section and after the cross each match the normal vector of the cross section before and after cross each tangent vector at both end points, the middle Is the position of the intersection of the tangent vectors at both ends of the curve.
The weight of both ends of the curve is 1.0. FIG. 4 shows a state in which a free curve representing a virtual spatial trajectory is generated. step2 : FIG. 5 for determining the correspondence between the vertex nodes
As shown in the above, along the trajectory obtained in the step 1,
Temporarily sweep the previous section and bring it to the same plane as the later section. step3 : The torsion angle is calculated in order to determine the correspondence between the vertex nodes of the tentatively swept cross-section obtained in step 2 and the cross-section before and after. In FIG. 6, if the vertex node V7 'of the cross section before the sweep and the vertex node V10 of the rear cross section are combined, the angle between the center of the cross section and the vector determined by each vertex node is called a twist angle. . When the number of vertex nodes in the two cross sections is different, for each node in the cross section having a small number of vertex nodes, the vertex node closest to the twist angle is selected from the vertex nodes in the other cross section ( For example, V7 'in FIG.
And V10, V5 'and V9). Thereby, the vertex node correspondence between the true cross section and the rear cross section is determined (for example, V7 and V10, V5 and V9 in FIG. 5). Curve dividing means 5 determines the correspondence between unrelated vertex nodes (V6 'and V8' in FIG. 6) in a section having a large number of vertex nodes. If the number of vertex nodes in the two cross sections is the same, a swept vertex node in the previous cross section and a vertex node in the subsequent cross section are temporarily combined, and the vertex nodes in the subsequent sections are sequentially ordered. The sum of the angles between each of the combinations is called the total torsion angle. A combination that minimizes the total torsion angle is selected from a plurality of combinations corresponding to the vertex nodes in the pre-swept cross section and the post-swept cross section. A vertex node correspondence between the true cross section and the rear cross section is determined by this combination. The above determined vertex node correspondence is saved.
【００１４】曲線分割手段５は、頂点ノード対応関係決
定手段において、頂点ノードの数が多い断面における対
応のない頂点ノードに対して、数の少ない断面の対応し
た位置に曲線を分割して新しい頂点ノードを生成し、頂
点ノードの対応関係をセーブする。例えば、図６には、
Ｖ１０とＶ９の間にノードが生成される。なお、対応位
置におけるスプライン曲線のパラメータ値の決め方につ
いて、図１１を用いて説明する。The curve dividing means 5 divides a curve into corresponding positions on a cross section having a small number of vertex nodes with respect to an uncorresponding vertex node on a cross section having a large number of vertex nodes by a vertex node correspondence determining means. Generate a node and save the correspondence of the vertex nodes. For example, in FIG.
A node is created between V10 and V9. How to determine the parameter values of the spline curve at the corresponding positions will be described with reference to FIG.
【００１５】頂点ノードの数が多い断面Ａの頂点ノード
をａ１,ａ２,ａ３,ａ４とし、頂点ノードの数が少ない
断面Ｂの頂点ノードをｂ１,ｂ４とする。頂点ノード関
係の決定手段４より、ａ１とｂ１,ａ４とｂ４それぞれ
が対応するとすれば、ａ２とａ３が対応されていない。
ａ２とａ３の対応を決めるため、ｂ１とｂ４の間に、二
つの頂点ノード（例えば、ｂ２とｂ３）を生成しなけれ
ばならない。そのため、ｂ１とｂ４の間のスプライン曲
線Ｃ(ｔ)におけるｂ２とｂ３のパラメータ値を次のよう
に決める。二つの対応のある頂点ノード（ａ１とａ４）
及びその間の対応のない頂点ノード（ａ２とａ３）によ
り決まった線分（ａ１ａ２,ａ２ａ３,ａ３ａ４）の長さ
の和を全長とし、その間の対応のない頂点ノード（ａ２
とａ３）のパラメータ値は線分の長さの累積（頂点ノー
ドａ２の場合、線分ａ１ａ２の長さ、また、頂点ノード
ａ３の場合、線分ａ１ａ２の長さと線分ａ２ａ３の長さ
の和）が全長に占める割合により計算される。このよう
に計算されたパラメータ値を対応位置（ｂ２とｂ３）の
パラメータ値にする。The vertex nodes of the section A having a large number of vertex nodes are a1, a2, a3 and a4, and the vertex nodes of the section B having a small number of vertex nodes are b1 and b4. Assuming that a1 and b1 and a4 and b4 correspond, respectively, from the vertex node relation determining means 4, a2 and a3 do not correspond.
To determine the correspondence between a2 and a3, two vertex nodes (eg, b2 and b3) must be created between b1 and b4. Therefore, the parameter values of b2 and b3 in the spline curve C (t) between b1 and b4 are determined as follows. Two corresponding vertex nodes (a1 and a4)
And the sum of the lengths of the line segments (a1a2, a2a3, a3a4) determined by the vertex nodes (a2 and a3) having no correspondence therebetween is defined as the total length, and the vertex nodes (a2
And a3) are the cumulative values of the lengths of the line segments (for the vertex node a2, the length of the line segment a1a2, and for the vertex node a3, the sum of the length of the line segment a1a2 and the length of the line segment a2a3). ) Is calculated as a percentage of the total length. The parameter values calculated in this way are used as the parameter values of the corresponding positions (b2 and b3).
【００１６】曲線補間手段６は上で求めた全ての断面の
対応する頂点ノード対（例えば、図７のＶＡ,ＶＢ,Ｖ
Ｃ,ＶＤ,ＶＥ）に対して、頂点ノードと頂点ノードとの
間に自由曲線でつなぐ。ただし、つなぐ条件として、Ｇ
1以上で連続した曲線補間法を用いて行う。例えば、中
間の断面の各頂点ノードの位置における両側の補間曲線
は２次微分連続であるような条件の下で、各頂点ノード
を通過点として、頂点ノードと頂点ノードの間に１本ず
つのBezier曲線を生成し、全体として滑らかな曲線を生
成する方法がある。なお、以下に示すようなＧ1曲線補
間方法もある。The curve interpolating means 6 calculates a pair of corresponding vertex nodes (for example, VA, VB, V
C, VD, VE), a free curve is connected between the vertex nodes. However, as a connecting condition, G
This is performed using one or more continuous curve interpolation methods. For example, under the condition that the interpolated curves on both sides at the position of each vertex node of the intermediate cross section are continuous with second derivative, each vertex node is set as a passing point, and one between each vertex node. There is a method of generating a Bezier curve and generating a smooth curve as a whole. Incidentally, there is also a G 1 curve interpolation method described below.
【００１７】１．各頂点ノードに対して１本の接線ベク
トルを計算する。計算の手法は、例えば、L.Piegl,“In
teractive Data Interpolation by Rational Bezier Cu
rves",（IEEE CG&A April.1987,pp.45-58.）に記載され
ている従来技術を利用することができる。 ２．頂点ノード間を１本の円弧に近い有理 Bezier 曲線
で補間する。自由曲面生成手段７は、前記生成した曲線
及び断面によって囲まれる面に曲面を、例えば特願平２
−２９３００３号に記載されている有理境界 Gregory P
atchで図７に示すように内挿する。図８と図９は以上の
手法にてスキニング立体を生成した例である。1. One tangent vector is calculated for each vertex node. The calculation method is described in, for example, L. Piegl, “In
teractive Data Interpolation by Rational Bezier Cu
rves ", (IEEE CG & A April. 1987, pp. 45-58.) 2. Interpolate between vertex nodes with a rational Bezier curve close to one circular arc. The free-form surface generating means 7 applies a curved surface to a surface surrounded by the generated curve and cross section, for example,
Gregory P described in -293003
Interpolate as shown in FIG. FIG. 8 and FIG. 9 are examples in which a skinning solid is generated by the above method.
【００１８】[0018]
【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、以下のような効果がある。 （１）請求項１に記載された発明によると、空間上に配
置された複数の断面を補間して、スキニング立体を生成
することができる。 （２）請求項２に記載された発明によると、発明を導入
することにより断面を構成する曲線セグメントの数が異
なっても、これらの断面をより少ない曲線で滑らかにつ
なぐことができる。また、これによって生成された立体
をより少ない曲面で滑らかに補間することができる。 （３）請求項３に記載された発明によると、ユーザの意
図したスキニング立体を生成することができる。 （４）本発明を３次元ＣＡＤシステムなどに実現するこ
とによって飛行機の翼、プロペラ、パイプ、イメージ処
理における複雑なスイープ立体の生成などの形状を設計
することが容易にできる。As apparent from the above description, the present invention has the following effects. (1) According to the invention described in claim 1, a plurality of cross sections arranged in a space can be interpolated to generate a skinning solid. (2) According to the second aspect of the present invention, even if the number of curved segments constituting the cross section is different by introducing the invention, these cross sections can be smoothly connected with a smaller number of curves. In addition, the generated solid can be smoothly interpolated with a smaller number of curved surfaces. (3) According to the invention described in claim 3, a skinning solid intended by the user can be generated. (4) By implementing the present invention in a three-dimensional CAD system or the like, it is possible to easily design a shape of an airplane wing, a propeller, a pipe, or a complicated sweep solid in image processing.
【図１】 本発明によるスキニング立体形状生成装置の
一実施例を説明するための構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram for explaining an embodiment of a skinning three-dimensional shape generating apparatus according to the present invention.
【図２】 生成された複数個の断面形状を配置した図で
ある。FIG. 2 is a diagram in which a plurality of generated cross-sectional shapes are arranged.
【図３】 断面が１個又は複数個のスプライン曲線によ
り再構成された図である。FIG. 3 is a diagram in which a cross section is reconstructed by one or a plurality of spline curves.
【図４】 仮想的な空間軌道を表わす自由曲線の生成を
示す図である。FIG. 4 is a diagram showing generation of a free curve representing a virtual spatial trajectory.
【図５】 前の断面と仮にスイープし、後の断面と同じ
平面を持ってくる様子を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a state in which a previous cross section is temporarily swept to bring the same plane as a rear cross section.
【図６】 頂点ノードの対応関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the correspondence between vertex nodes.
【図７】 頂点ノード間を自由曲線でつないだ様子を示
す図である。FIG. 7 is a diagram showing a state in which vertex nodes are connected by a free curve.
【図８】 スキニング立体を生成した例を示す図であ
る。FIG. 8 is a diagram illustrating an example in which a skinning solid is generated.
【図９】 スキニング立体を生成した他の例を示す図で
ある。FIG. 9 is a diagram showing another example of generating a skinning solid.
【図１０】 断面整理手段のフローチャートを示す図で
ある。FIG. 10 is a diagram showing a flowchart of a cross-section arrangement unit.
【図１１】 スプライン曲線のパラメータ値の決め方を
説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining how to determine parameter values of a spline curve.
１…図形要素発生手段、２…図形配置手段、３…断面整
理手段、４…頂点ノード対応関係決定手段、５…曲線分
割手段、６…曲線補間手段、７…自由曲面生成手段、８
…グラフィック表示制御部、９…グラフィック表示装
置、１０…図形記憶部。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Graphic element generation means, 2 ... Graph arranging means, 3 ... Section arrangement means, 4 ... Vertex node correspondence relation determination means, 5 ... Curve division means, 6 ... Curve interpolation means, 7 ... Free-form surface generation means, 8
... Graphic display control unit, 9 ... Graphic display device, 10 ... Graphic storage unit.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−306971（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−163668（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−242476（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−148505（ＪＰ，Ａ) Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ ａｎｄ Ｇｒａ ｐｈｉｃｓ，ｖｏｌ．12，ｎｏ．３ ／４，ｐ381−389，Ｊ．Ｃ．Ｓｉｓｋａ ｅｔ ａｌ．，”３Ｄ Ｓｏｌｉｄ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｉｎ ｄｕｓｔｒｉａｌ ａｎｄ Ａｃａｄｅ ｍｉｃ Ｐｕｒｐｏｓｅｓ" (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G06T 17/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-1-306971 (JP, A) JP-A-3-163668 (JP, A) JP-A-2-242476 (JP, A) JP-A-61- 148505 (JP, A) Computers and Graphics, vol. 12, no. 3/4, p381-389, J. Mol. C. Siska et al. , "3D Solid Modeling Software Development for Industrial and Academic Purposses" (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G06T 17/00
Claims (3)
て、スキニング立体を生成する３次元立体形状生成装置
において、複数の断面を空間上に配置する配置手段と、
該配置手段により空間上に配置された各断面を構成する
曲線セグメントを整理する断面整理手段と、断面間の頂
点ノードの対応関係を見つける頂点ノード対応関係決定
手段と、頂点ノードの数が少ない断面に対して曲線を分
割する曲線分割手段と、前記頂点ノード間を連続な曲線
で補間する曲線補間手段と、該曲線補間手段によって得
られた補間曲線及び両側の断面とで囲まれる面を内挿す
る自由曲面を生成する自由曲面生成手段とを備えたこと
を特徴とするスキニング立体形状生成装置。1. A three-dimensional three-dimensional shape generating apparatus for generating a skinning solid by interpolating a plurality of cross sections arranged in a space, and arranging means for arranging the plurality of cross sections in a space;
A cross-section arranging means for arranging curve segments constituting each cross-section arranged in the space by the arranging means; a vertex node correspondence determining means for finding a corresponding relation of vertex nodes between cross-sections; a cross-section having a small number of vertex nodes A curve dividing means for dividing a curve, a curve interpolating means for interpolating between the apex nodes with a continuous curve, and an interpolation curve obtained by the curve interpolating means and a plane surrounded by cross sections on both sides. And a free-form surface generating means for generating a free-form surface to be formed.
線セグメントの中で、接線まで連続した１個または複数
のセグメントを１本のスプライン曲線としたことを特徴
とする請求項１記載のスキニング立体形状生成装置。2. The skinning device according to claim 1, wherein the cross-section arrangement means converts one or a plurality of segments, which are continuous to a tangent line, into one spline curve among the curve segments constituting the cross section. 3D shape generator.
小ねじれ角度法を用いたことを特徴とする請求項１記載
のスキニング立体形状生成装置。3. The apparatus according to claim 1, wherein said vertex node correspondence determining means uses a minimum twist angle method.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP3046149A JP3017302B2 (en) | 1991-02-18 | 1991-02-18 | Skinning solid shape generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3046149A JP3017302B2 (en) | 1991-02-18 | 1991-02-18 | Skinning solid shape generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH04263368A JPH04263368A (en) | 1992-09-18 |
| JP3017302B2 true JP3017302B2 (en) | 2000-03-06 |
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ID=12738923
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Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
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-
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- 1991-02-18 JP JP3046149A patent/JP3017302B2/en not_active Expired - Fee Related
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