JP3311058B2 - 図形処理装置及び方法 - Google Patents
図形処理装置及び方法Info
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Description
に関し、特に、3次元図形の処理を行う図形処理装置及
び方法に関する。
面等に表現された図形を3次元化する場合、要素単位で
の指示による形状定義を行っていた。
図形処理装置おいては、投影面の指示は、投影面の法線
方向ベクトルと投影面のX軸方向ベクトルとを数値入力
し行なっていた。
オペレーション時の不注意や、複雑な操作の繰り返しの
結果発生する表示装置上では、細かくて表示されず分か
らない重複した要素及び連続した要素全てを処理の対象
としていた。
表示・登録する場合、結果要素に微小要素、重複要素、
連続要素のデータが存在しても全ての要素に対し表示・
登録を行っていた。
に表現された図形を直接3次元化面(サーフェス)モデ
ル化する方法がなく、独立した3次元システムに向かっ
て、図面を見ながら形状を再入力していたので非常に手
間がかかり、また、細かな作業がミスの原因にもなって
いた。
向ベクトルの数値による入力が求められるため、オペレ
ーターは投影したい平面の法線方向ベクトルとX軸方向
ベクトルとをあらかじめ計算で求めておかなければなら
なかった。
に示すように隣合ったサーフェイス(f1とf2とf
3)の境界は1つのエッジ(e1,e2,e3)で構成
されているように見えるが、実際は図35に示すように
各サーフェイス(f1,f2,f3)が独立してエッジ
(e1−1,e1−2,e2−1,e2−2,e3−
1,e3−2)を持っているため、投影処理によって計
算された二次元形状の結果は、図36に示すように2重
の二次元要素を持つことになる。また、図37に示す図
形を、三次元形状の投影方向によって隠面処理した結果
を投影すると図38に示すように微小な要素が発生する
場合がある。このように投影処理によって重複・連続要
素、微小要素を含む二次元形状を表示・登録する場合、
全ての要素に対して表示・登録を行っているため、要素
数の増加による記憶域の圧迫や要素の表示・登録が高速
に行えなかった。
た図形から、簡単な操作で3次元図形を作成する図形処
理装置及び方法を提供することにある。
に、本願発明の図形処理装置は、表示画面上に、1つの
3次元モデルを異なる方向から見たときの複数の2次元
図形を表示する表示制御手段と、表示された2次元図形
の対象となる閉領域を指示する閉領域指示手段と、指示
された対象閉領域の面形状を選択する面形状選択手段
と、指示された領域と対応する他の2次元図形に含まれ
る要素を指定する要素指定手段と、指示された閉領域及
び選択された面形状と指定された要素から導かれた数学
式を、指示された閉領域の面形状として定義する面形状
定義手段とを有する。
面上に表示された1つの3次元モデルを異なる方向から
見たときの複数の2次元図形から対象となる閉領域を閉
領域指示手段により指示し、指示された対象閉領域の面
形状を面形状選択手段により選択し、指示された領域と
対応する他の2次元図面に含まれる要素を要素指定手段
により指定し、指示された閉領域及び選択された面形状
と指定された要素から導かれた数学式を、指示された閉
領域の面形状として定義する。
細に説明する。
係る図形処理装置のブロック図である。
CPU、13はCPU11において実行されるプログラ
ム等が格納されるROMと、この実行の際のワークエリ
アとして用いられるRAMを含むメインメモリ、14は
各種文字等のキャラクタ情報、制御情報等を入力するた
めのキーボード、15はポインティングデバイスとして
のマウス、16はキーボード14及びマウス15と本装
置との間で信号接続を行うためのキーインターフェース
である。17はLAN(ローカルエリアネットワーク)
18と本装置とを接続するLANインターフェース、1
9はROM、SRAM、RS232C方式インターフェ
ース等を有した入出力装置(以下I/Oという)であ
る。I/O19には各種外部機器を接続可能である。2
0および21は外部記憶装置としてのそれぞれハードデ
ィスク装置およびフロッピーディスク装置、22はハー
ドディスク装置20やフロッピーディスク装置21と本
装置との間で信号接続を行うためのディスクインターフ
ェースである。23はインクジェットプリンタ、レーザ
ービームプリンタ等によって構成することができるプリ
ンタ、24はプリンタ23と本装置との間で信号接続を
行うためのプリンタインターフェースである。25は表
示装置であり、26は表示装置25と本装置との間で信
号接続を行うための表示インターフェースである。12
は、上記各機器間を信号接続するためのデータバス、コ
ントロールバス、アドレスバスからなるシステムバスで
ある。
置では、一般にユーザは、表示装置25の表示画面に表
示される各種情報に対応しながら操作を行う。すなわ
ち、LAN18、I/O19に接続される外部機器、キ
ーボード14、マウス15、ハードディスク装置20、
フロッピーディスク装置21から供給される文字、画像
情報等、また、メインメモリ13に格納されユーザーの
操作にかかる操作情報等が表示装置25の表示画面に表
示され、ユーザはこの表示を見ながら情報の編集、装置
に対する指示操作を行う。
フローチャートである。
ディスク装置20に格納されたデータ(図面)を読み出
し、メインメモリ13に格納する(ステップ1)。そし
て、そのデータの全部または一部が表示装置25の表示
画面30に表示される。
図形の線分、円弧等の図形要素の隣接関係、接続状態等
を調べながら図形を閉領域化し、メインメモリ13に格
納する。閉領域とは、図3に示すように、例えば実線に
より閉じたループで構成された領域のことであり、外周
ループを必ず1つ持ち、内周ループを0個以上持つ領域
のことである。閉領域の指定は、例えば、マウス15の
移動指示により、表示画面30上のマウスカーソル31
1を移動させ、所望の点を指示する。図4におけるマウ
スカーソル311の位置で指示を行うと、マウスカーソ
ル311が属する領域(斜線部31)が判断され、閉領
域化される(ステップ2)。以後、同様にして、全図形
の閉領域化を行う。
を定義する任意の閉領域をマウスカーソル311により
指示する(ステップ3)。図5に示すように、メッセー
ジ32の指示に従い、マウスカーソル311により各閉
領域に含まれる任意の一点の位置を指示する。一点を指
示すると、各閉領域と指示した点の内外関係の判定を行
い、指示した点を内部に含む閉領域が、指示した閉領域
であると認識される(ステップ4)。
示する。面形状の指示は、面形状定義指示メニュー33
をキーボード14からの指示により表示画面30上に表
示し、マウスカーソル311により指示することにより
行う。面形状の定義には、その閉領域が3次元空間でど
のような面として表現されるかによって、平面定義(P
LANE)、断面定義(SECTION)、回転面定義
(ROT)等がある。図6は、マウスカーソル311で
指示した領域を、メッセージ32に従い、面形状定義指
示メニュー33の中のPLANE34を指示した状態の
表示画面30上の表示を示している(ステップ4)。
要素を指示する(ステップ5)。まず、閉領域の面形状
定義を指示すると、指示した各面形状の定義に従い、メ
ッセージ32が表示画面30上に表示され、面形状を定
義する要素の指示が促される。そこで、例えば図7に示
したような正面図内の平面や断面の面形状は、側面図内
の対応する要素によって定まる数学式によって表すこと
ができるので、表示されたメッセージの指示に従い、表
示画面30に表示された側面図内の対応する要素をマウ
スカーソル311により指示する。図においては、マウ
スカーソル311−1で指示された領域がマウスカーソ
ル311−2で指示された要素と対応づけられている。
同様に、図8に示したような回転面となる正面図内の閉
領域の面形状は、その閉領域内の回転中心301と、側
面図内の対応する回転要素によって定まる数学式によっ
て表すことができるので、メッセージ32の指示に従
い、表示画面30に表示された閉領域(マウスカーソル
の指示位置311−3に対応する)内の回転中心301
と、側面図内の対応する回転要素(マウスカーソルの指
示位置311−4に対応する)を、マウスカーソル31
1により指示する。以上の面形状の定義と面形状を定義
する要素の指示を全領域実施する。
閉領域と、その面形状の定義と、その面形状を定義する
要素が確定したので、これらにより面形状を表す数学式
を導き、対象閉領域の面形状として定義し、メインメモ
リ13に格納する(ステップ6)。
された閉領域の面形状と、閉領域を用い、キーボード1
4からの表示指示に基づき3次元化の処理を行い、3次
元面(サーフェス)モデルを生成し、表示画面30上に
表示した例を図9に示す。
と図形要素をマウス15とキーボード14で指示した
が、予め図面中の閉領域の内部、およびその面形状を表
す要素上に、各々対になる図形属性(たとえば記号や文
字、色など)をキーボード14により指示して、メイン
メモリ13に記憶しておき、さらに、予めこの図形属性
ごとの面形状の定義を記憶しておけば、表示、入力指示
等の対話処理を行うことなしに、バッチ処理にて面形状
の定義を行ってもよい。
となる閉領域を指示し、対象閉領域の面形状の定義を指
示し、対象閉領域の面形状を定義する要素を指示し、対
象閉領域の面形状を定義することにより、2次元図面等
として表現された図形の3次元化面(サーフェス)モデ
ル化を実現し、3次元形状入力の手間と精度を大幅に向
上することができる。
て詳細に説明する。
示すフローチャートである。投影の対象となる3次元図
形は、実施例1等により予め作成されハードディスク装
置20に格納されている。
ハードディスク装置20に記憶されている投影面の方向
を表すX軸、Y軸、Z軸それぞれを表示画面30に表示
する。あらかじめハードディスク装置20に記憶されて
いる投影面は、その面を一意に表すidと、各軸の方向
ベクトルからなるデータで構成されている。ここで表示
される投影面の方向を表すX軸、Y軸、Z軸の数は、ハ
ードディスク装置20に記憶されている投影面の数と一
致する。図11に示す例では、ハードディスク装置20
に、3つの投影面が記憶されていることを示している。
し、マウスカーソル311により、投影面を表すX軸、
Y軸、Z軸のうちいずれかをクリックするか、もしくは
投影面を一意に表すidをキーボード14より入力す
る。
投影面のX軸、Y軸、Z軸を矩形39で囲んだのち、カ
ラー表示(他の投影面を表わすX軸、Y軸、Z軸と異な
る色とする)を行ない、その投影面のデータのうちX軸
方向ベクトル、Y軸方向ベクトル、Z軸方向ベクトルを
ハードディスク装置20から読み出し、メインメモリ1
3に格納する。図12に、この状態の表示画面30上の
表示を示す。
納されている3次元図形を、ステップ12で抽出した投
影面の各軸方向ベクトルに基づき2次元図形への投影変
換を行なう。変換処理は、各軸方向ベクトルから4x4
マトリックスを作成し、メインメモリ13に格納されて
いる3次元図形の各要素定義点(線分ならば始終点、円
弧ならば中心点および始終点、円ならば中心点など)と
そのマトリックスとの積により座標変換を行ない、Z方
向の値を無視することで行なう。円・円弧についてはさ
らに径および方向を考慮、円弧は回り向きを考慮し、2
次元図形へ変換する。またメインメモリ13に格納され
ている3次元図形が面情報を保持しているならば、隠線
処理も同時に行なう。
いて、投影図の表示画面30上への表示指示に基づいて
表示行なう。同時に投影図をメインメモリ13に格納す
る。図13に、このとき表示画面30上の表示を示す。
図において、3Dエリア37と2Dエリアに表示画面3
0が分割され、それぞれのエリアに3次元図形と投影面
を選択され、変換処理された投影図が表示されている。
らかじめ登録された投影面を表示し、指示された投影面
を参照し、指示された投影面へ投影変換し、変換後の投
影図を表示することにより、オペレーターはあらかじめ
計算で投影面の法線方向ベクトルとX軸方向ベクトルを
求めておくといった作業の必要がなくなり、容易に投影
面の作成ができるという効果がある。
いて、詳細に説明する。
定のために必要な判定量は、キーボード14から入力さ
れる。ハードディスク装置20には、二次元要素に対応
するデータ(二次元線分の場合は始点・終点の座標、二
次元円弧の場合は、始点・終点・中心の座標と回り方
向、二次元円の場合は、中心の座標と半径、二次元楕円
弧の場合は、始点・終点・中心の座標と長径・短径・長
径のX軸からの角度と回り方向、二次元楕円の場合は、
始点・中心の座標と長径・短径・長径のX軸からの角度
と回り方向などの図形要素を決定するのに十分な幾何情
報)や重複・連続要素合成結果等や二次元要素データが
格納されている。これらのデータ等は、必要によりハー
ドディスク装置20から、メインメモリ13に読み込ま
れ、また、表示装置25に表示される。
示すフローチャートである。
・連続要素を判定する判定量を入力するか、あるいはメ
インメモリ13にあらかじめ設定し、格納してある値を
読み込む。判定量とは、2点が同一点と判定される距離
の一致判定量(εd)である。
納されている二次元要素データに対し、CPU11によ
り図15乃至図17に示すように一致判定量(εd)以
内で同一直線上、同一円又は同一楕円上にあり、一致判
定量(εd)の半径で、端点61を中心とする円63と
交点を持つ要素を重複・連続要素と判定する計算を行
い、重複・連続要素と判定された要素をメインメモリ1
3に格納されている各要素の合成可能要素列テーブルに
セットする。図15乃至図17は、表示画面30上に表
示された図形の一部を示すものである。図において、要
素62が重複・連続要素と判定された要素である。例え
ば、図18において、要素(e1,e2,e3,e4,
e5,e6)に対して、要素e1と他の要素(e2〜e
6)との組み合わせで線分と線分、円弧と円弧等のよう
に同じ要素種別の場合、一致判定量(εd)以内で同一
直線上、同一円上、同一楕円弧上であり、どちらかの要
素の始点・終点が他の要素の要素上にある要素、例えば
要素e5を要素e1の合成可能要素列(M1={e
5})として取り出す計算を行う。この計算を、メイン
メモリ13に格納されている他の全ての要素(e2〜e
6)についても同様に行い合成可能要素列を求め、図1
9に示すようなメインメモリ13の合成可能要素列テー
ブル70に格納する。
テップ2で重複・連続要素と判定され合成可能要素列テ
ーブル70にセットされた要素から、合成可能要素列テ
ーブル70の他の要素と結合した合成要素列を求め、メ
インメモリ13の所定の領域に格納する。例えば、図2
0において、要素(e1,e2,e3,e4,e5)に
対しステップ22によって求められた合成可能要素列テ
ーブル70をもとに、図21に示すように、まずe1の
合成可能要素列(M1)とe1をe1の合成要素(G1
={e1,e2,e3})とし、合成要素(G1)内の
要素e2,e3の合成可能要素列(M2,M3)を結合
して、合成要素列(G1={e1,e2,e3,e
4,})を求める。次に新たに加わった要素e4の合成
可能要素列(M4)を結合する。このように、合成可能
要素列テーブル70に基づき、合成要素列から合成可能
要素列を結合し、全ての合成可能要素列についても同様
に行いの合成要素列を求め、最終的に求められた合成要
素列をメインメモリ13の所定の領域に格納する。
納された合成要素列を基に要素データの合成を中央処理
装置5において行なう、例えば、ステップ23での結合
で求められた合成要素列の要素データの合成は、図22
に示すように、要素e1と要素e2において要素e1の
始点3と終点4の要素e2上の判定と要素e2の始点5
と終点6の要素e1上の判定を行い、それぞれの要素上
にない始点3と終点4を始点・終点とする要素m7を求
る。同様に図23に示すように求めた要素m7とe3の
合成で要素m8を求める。以下同様に図24、図25に
示すように、要素e5を合成するまで繰り返し、e1〜
e5の要素データを合成し、メインメモリ13に格納さ
れている合成前e1〜e5の要素データをメインメモリ
13から消去し、合成した要素データをメインメモリ1
3に格納し、データの更新をすると共に表示画面30上
に結果を表示する。円弧、楕円弧の合成の場合は合成さ
れた要素が円又は楕円になった時点で以降のデータを合
成する必要はないため処理を終了し、合成前の要素デー
タをメインメモリ13から消去し、円又は楕円としてメ
インメモリ13に要素データを格納することにより、デ
ータを更新する。
複・連続要素の判定のための判定量を設定し、線分や円
弧などの要素データの集合から重複・連続する要素を判
定し、各要素の合成可能な要素列を取り出し、重複・連
続要素であると判定された合成可能要素列のグループ化
を行い、合成要素列の要素を合成することにより、要素
数を少なくし、記憶域の圧迫を防ぎ、処理効率を上げる
ことができるという効果がある。
ついて詳細に説明する。
データは予めハードディスク装置20に格納されてお
り、必要に応じてメインメモリ13に読み込まれるもの
である。
ローチャートである。
にらかじめ設定されている誤差量を読み込むか、あるい
はキーボード14から入力を行う。誤差量は要素の始点
・終点間の距離が微小要素であるとみなす微小要素長さ
(εg)と2点が同一点と判定する距離の一致判定量
(εj)を読み込む。
ードディスク装置20より読み込み、キーボード14よ
り投影処理に必要な視線方向の入力を、例えば実施例2
の如く行う。そして、図27に示す如く表示画面30に
表示し、ハードディスク装置20より読み込んだ三次元
形状データをもとにをCPU11において、指定された
視線方向に投影処理を行い、二次元形状データを求め
る。またこのときに隠面処理の指定がされた場合は隠面
処理と投影処理を行い二次元形状データを求める。
れた二次元要素をメインメモリ13上のテーブル(以
後、処理テーブル71と呼ぶ)に格納する際に、CPU
11において線分、円弧などの要素種別毎にステップ3
1で読み込んだ誤差量(微小要素長さ(εg)、一致判
定量(εj))との比較の計算を行い、微小要素長さ以
下の要素等は処理テーブルへのセットから除く。
処理テーブル71にセットする際に、要素と設定誤差量
との比較で図28の(a)〜(K)に示すような比較条
件に1つでもあてはまる要素は微小要素と判定し、処理
テーブルへのセットを行わないことによって微小要素の
除去となる。除去となる場合は、例えば、次の通りであ
る。
2の距離daが微小要素長さ(εg)以下。
2の距離dbが微小要素長さ(εg)以下。
終点4と中心2の距離d5の差dcが一致判定量(ε
j)より大きい。
微小要素長さ(εg)以下。
一致判定量(εj)以下。
距離dfが微小要素長さ(εg)以下。
致判定量(εj)以下又は、始点1と終点4の距離d5
が一致判定量(εj)より大きい。
5又は、短軸6と楕円弧2との交点7と中心4との距離
d8が微小要素長さ(εg)以下。
が微小要素長さ(εg)以下。
5又は、短軸6と楕円弧2との交点7と中心4との距離
d8が微小要素長さ(εg)以下。
一致判定量(εj)より大きい。
ディスク装置20に格納されている二次元要素データに
対し、CPU11において、図29乃至図31に示すよ
うに一致判定量以内(εj)で同一直線上、同一円又は
同一楕円上にあり、一致判定量(εj)の半径で、端点
を中心とする円と交点を持つ要素を重複・連続要素と判
定する計算を行い、重複・連続要素と判定された要素を
各要素の合成可能要素列テーブル70にセットする。そ
して、図32に示すように、実施例3と同様にして、合
成可能要素列を求め、メインメモリ13の合成可能要素
列テーブル70に格納する。
て、合成要素列G1を求め、求められた合成要素列G1
をメインメモリ13の所定の領域に格納する。
て、メインメモリ13に格納された合成要素列を基に要
素データの合成をCPU11において行なう。
れた結果に基づいて、図形を表示画面30に表示(図3
3)するとともに、メインメモリ13の所定の領域に二
次元要素データの保存を行う。
複・連続要素の判定のための判定量を設定し、線分や円
弧などの要素データの集合から重複・連続する要素を判
定し、各要素の合成可能な要素列を取り出し、重複・連
続要素であると判定された合成可能要素列のグループ化
を行い合成要素列を求め、合成要素列の要素を合成す
る、要素数を少なくし、記憶域の圧迫を防ぎ、要素の表
示・登録を高速に行える。
次元図面で作成された図形から、簡単な操作で3次元図
形を作成することができる。
ート
図
図
図
図
図
ャート
す図
す図
す図
ャート
概念図
ャート
係を示す図
Claims (6)
- 【請求項1】 表示画面上に、1つの3次元モデルを異
なる方向から見たときの複数の2次元図形を表示する表
示制御手段と、 表示された2次元図形の対象となる閉領域を指示する閉
領域指示手段と、 指示された対象閉領域の面形状を選択する面形状選択手
段と、 指示された領域と対応する他の2次元図形に含まれる要
素を指定する要素指定手段と、 指示された閉領域及び選択された面形状と指定された要
素から導かれた数学式を、指示された閉領域の面形状と
して定義する面形状定義手段とを有することを特徴とす
る図形処理装置。 - 【請求項2】 前記表示制御手段により、前記表示画面
上に平面図、正面図及び側面図を表示し、 前記閉領域指示手段により平面図の閉領域が指示された
場合、前記要素指定手段により正面図と側面図の要素が
指示されることを特徴とする請求項1に記載の図形処理
装置。 - 【請求項3】 前記面形状が、平面、断面及び回転面を
含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の図形処理
装置。 - 【請求項4】 表示画面上に表示された1つの3次元モ
デルを異なる方向から見たときの複数の2次元図形から
対象となる閉領域を閉領域指示手段により指示し、 指示された対象閉領域の面形状を面形状選択手段により
選択し、 指示された領域と対応する他の2次元図面に含まれる要
素を要素指定手段により指定し、 指示された閉領域及び選択された面形状と指定された要
素から導かれた数学式を、指示された閉領域の面形状と
して定義することを特徴とする図形処理方法。 - 【請求項5】 前記表示画面上に平面図、正面図及び側
面図を表示し、 前記閉領域指示手段により平面図の閉領域が指示された
場合、前記要素指定手段により正面図と側面図の要素が
指示されることを特徴とする請求項4に記載の図形処理
方法。 - 【請求項6】 前記面形状が、平面、断面及び回転面を
含むことを特徴とする請求項4又は5に記載の図形処理
方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP00611393A JP3311058B2 (ja) | 1993-01-18 | 1993-01-18 | 図形処理装置及び方法 |
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---|---|---|---|
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JP2001332477A Division JP2002207779A (ja) | 2001-10-30 | 2001-10-30 | 図形処理装置及び方法 |
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Families Citing this family (1)
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---|---|---|---|---|
JP2007334436A (ja) * | 2006-06-12 | 2007-12-27 | Nitto Denko Corp | 図形処理装置、図形処理方法および図形処理プログラム |
-
1993
- 1993-01-18 JP JP00611393A patent/JP3311058B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
佐藤勇一ほか,CAD図面に基づいたソリッドモデル生成処理,情報処理学会研究報告,日本,社団法人情報処理学会,1991年 5月24日,vol.91,vo.43(CG−50),p42−50 |
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Publication number | Publication date |
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JPH06215075A (ja) | 1994-08-05 |
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