JP3382546B2 - Coordinate group curvature correction device and coordinate group curvature correction method - Google Patents

Coordinate group curvature correction device and coordinate group curvature correction method

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JP3382546B2
JP3382546B2 JP27394398A JP27394398A JP3382546B2 JP 3382546 B2 JP3382546 B2 JP 3382546B2 JP 27394398 A JP27394398 A JP 27394398A JP 27394398 A JP27394398 A JP 27394398A JP 3382546 B2 JP3382546 B2 JP 3382546B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、座標群湾曲化補正
装置および座標群湾曲化補正方法に関し、特に、マウス
などのポインティングデバイスにより一連の座標点が座
標群として入力され、その座標群を結ぶ線により曲線と
して表示画面上に描画する場合に、座標群の描画軌跡に
よる曲線を滑らかに補正する座標群湾曲化補正装置およ
び座標群湾曲化補正方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coordinate group curving correction device and a coordinate group curving correction method, and in particular, a series of coordinate points is input as a coordinate group by a pointing device such as a mouse and connects the coordinate groups. The present invention relates to a coordinate group curving correction device and a coordinate group curving correction method for smoothly correcting a curve formed by a drawing locus of a coordinate group when a curve is drawn on a display screen by a line.

【0002】[0002]

【従来の技術】コンピュータを用いて図形や絵を描画す
る場合、例えば、ペイントプログラムを起動させ、その
プログラム処理の中で鉛筆ツールを用いて線図形を描画
する場合には、表示画面において描画操作を行うが、そ
の場合には、表示画面に対する描画点の位置指定手段と
して、通常、操作者はマウスやライトペンなどのポイン
ティングデバイスを用いて、一連の座標群を入力して描
画する操作を行う。
2. Description of the Related Art When drawing a figure or a picture by using a computer, for example, when a paint program is started and a line tool is drawn by using a pencil tool in the program processing, a drawing operation is performed on a display screen. In that case, as a means for specifying the position of the drawing point on the display screen, the operator usually uses a pointing device such as a mouse or a light pen to input a series of coordinate groups and perform an operation of drawing. .

【0003】この場合において、例えば、表示画面にお
いて文字を描画する場合、また、チェック印などの手書
き風の線図形を描画する場合、マウスを動かして一連の
座標群を入力して描画するが、大抵の場合、マウスポイ
ンタが描いた軌跡(入力された一連の座標群を結んだ
線)は、滑らかではなく、結果として美しくない。これ
は、マウスの操作により座標群を入力する際に手ぶれを
伴うためである。
In this case, for example, when a character is drawn on the display screen, or when a handwriting-like line drawing such as a check mark is drawn, the mouse is moved to input a series of coordinate groups for drawing. In most cases, the locus drawn by the mouse pointer (the line connecting the series of input coordinate groups) is not smooth and, as a result, is not beautiful. This is because camera shake occurs when the coordinate group is input by operating the mouse.

【0004】特に、ポインティングデバイスのマウスを
用いた入力操作により、操作者本人がイメージした通り
の軌跡を描画することは、例えば、紙上に鉛筆で描いた
イメージと大差のない描画を表示画面上に描画すること
は非常に難しい。
In particular, drawing a trajectory exactly as the operator imagines by inputting with a mouse of a pointing device is, for example, a drawing which is not much different from an image drawn with a pencil on paper on a display screen. Very difficult to draw.

【0005】従来、ペイントプログラムの鉛筆ツールを
用いて、表示画面上のキャンバス上に、マウスポインタ
が通過した軌跡を線図形として描画する一般的な方法
は、図12に示すように、マウスポインタが通過した座
標点をある間隔(時間間隔あるいは空間間隔)ごとに取
得していき、取得した一連の座標群を逐一、直線で結ん
でいくという方法である。
Conventionally, using a pencil tool of a paint program, a general method of drawing a locus that a mouse pointer has passed on a canvas on a display screen as a line figure is as shown in FIG. This is a method in which the passed coordinate points are acquired at a certain interval (time interval or space interval), and a series of acquired coordinate groups are connected by a straight line.

【0006】仮に、入力された全ての(あるいは部分的
な)座標群を記憶装置に格納し、更に適切な条件を付加
することによって、理論上では、入力され格納された一
連の座標群を通過または近似するような曲線の方程式を
求めることができれば、例えば、図13に示すように、
座標群の間を滑らかに補間することが可能である。
If all (or partial) input coordinate groups are stored in a storage device and appropriate conditions are added, theoretically, a series of input and stored coordinate groups are passed. Alternatively, if an approximated curve equation can be obtained, for example, as shown in FIG.
It is possible to smoothly interpolate between coordinate groups.

【0007】しかしながら、このような方法を用いる場
合には、実際にマウスを動かす操作を滑らかに行えない
ことが多く、このため、ぎこちない操作を行った描画軌
跡では、与えられた座標群が歪んだ分布をしていること
になり、この場合には、歪んだ分布をした座標群を結ぶ
滑らかな曲線を描くだけであり、マウス操作の手ぶれ補
正の根本的な解決方法とはならない。12および図1
3に示す例では、丸印で表記された座標群の分布(入力
された座標群)がほぼ均等に分布(配置)された例を
しているが、ぎこちない操作により、この座標群の分布
が歪んだ分布をしていると滑らかな曲線とならない。
However, when such a method is used, the operation of actually moving the mouse cannot be performed smoothly in many cases. Therefore, the given coordinate group is distorted in the drawing trajectory in which the awkward operation is performed. In this case, a simple curve connecting the distorted coordinate groups is drawn, and this is not a fundamental solution for image stabilization of mouse operation. 12 and FIG. 1
In the example shown in 3, but an example of distribution of the coordinate group, labeled by circles (input coordinate group) are substantially evenly distributed (arranged) are shown <br/>, by awkward manipulation, the If the distribution of coordinate groups has a distorted distribution, a smooth curve cannot be obtained.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来の問題点を解決するためになされたものであり、
本発明の目的は、操作者が紙上に鉛筆で描いたイメージ
と大差のない描画を、表示画面上において行うため、マ
ウス等のポインティングデバイスを用いた入力操作によ
り入力された座標群を補正する座標群湾曲化補正装置お
よび座標群湾曲化補正方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above conventional problems.
An object of the present invention is to perform a drawing on the display screen that is not much different from an image drawn by an operator with a pencil on paper, and therefore coordinates for correcting a coordinate group input by an input operation using a pointing device such as a mouse. An object is to provide a group curving correction device and a coordinate group curving correction method.

【0009】また、本発明の他の目的は、マウス等のポ
インティングデバイスを用いて手書き風の線図形を描画
する場合において、視覚的に良好な線図形を描画するた
め、入力された座標群の位置データを補正する座標群湾
曲化補正装置および座標群湾曲化補正方法を提供するこ
とにある。
Another object of the present invention is to draw a line figure in a handwriting style by using a pointing device such as a mouse in order to draw a visually good line figure. It is an object to provide a coordinate group curving correction device and a coordinate group curving correction method for correcting position data.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、本発明による座標群湾曲化補正装置は、ポ
インティングデバイスにより入力された一連の座標点を
座標群として格納する座標群格納部と、前記座標群の各
座標点を質点の位置として当該質点を結ぶ連成バネの動
きを模擬し各質点を移動させる場合の初期パラメータを
設定する初期条件設定部と、前記初期条件設定部により
設定したパラメータに従い前記座標群の各座標点を質点
の位置とした連成バネの運動方程式を減衰項を加えて固
定端条件のもとで解く演算処理を行い当該質点の移動位
置を求めて出力する演算処理部と、前記演算処理部によ
り出力された質点の移動位置を各座標点とした座標群を
表示画面上に描画する座標群描画処理部を備えたことを
特徴とする。
In order to achieve the above object, a coordinate group curving correction device according to the present invention stores a series of coordinate points input by a pointing device as a coordinate group storage. Unit, an initial condition setting unit that sets the initial parameters for simulating the movement of a coupled spring that connects the coordinate points of the coordinate group with the coordinate points of the coordinate points as the mass point positions, and the initial condition setting unit. According to the parameters set by, the equation of motion of the coupled spring in which each coordinate point of the coordinate group is the position of the mass point is added to the damping term to solve the calculation under the fixed end condition to obtain the moving position of the mass point. The present invention is characterized by including an arithmetic processing unit for outputting and a coordinate group drawing processing unit for drawing a coordinate group with the moving position of the mass point output by the arithmetic processing unit as each coordinate point on the display screen.

【0011】また、本発明の座標群湾曲化補正方法は、
ポインティングデバイスにより入力された一連の座標点
の位置データを格納し、所定数の位置データが格納され
た場合に、格納した一連の座標点の位置データを、とな
りあった質点がバネで繋げられている連成振動子の位置
データとして入力し、初期状態として前記連成振動子は
バネが自然の長さより少しだけ伸ばされている状態で各
質点がバネで繋げられている状態に設定し、連成振動子
における各々のバネの自然の長さを計算し、質点の振動
を落ち着かせるために質点に抵抗力を作用させ、分子動
力学法を用いて運動方程式を数値積分して新たな座標点
の位置データを計算し、計算された座標点の位置データ
を前記ポインティングデバイスにより入力された一連の
座標点の位置データとして置き換えることを特徴とす
る。
The coordinate group curving correction method of the present invention is
The position data of a series of coordinate points input by the pointing device is stored, and when a predetermined number of position data are stored, the stored position data of a series of coordinate points is connected by a spring with the adjacent mass points. It is input as position data of the coupled oscillator that is present.In the initial state, the coupled oscillator is set such that each mass point is connected by springs with the spring being slightly stretched from its natural length. Calculate the natural length of each spring in the oscillator, apply a resistance force to the mass to settle the vibration of the mass, and numerically integrate the equation of motion using the molecular dynamics method to create a new coordinate point. Is calculated, and the calculated position data of the coordinate points is replaced with the position data of the series of coordinate points input by the pointing device.

【0012】このような特徴を有する座標群湾曲化補正
装置は、座標群格納部が、ポインティングデバイスによ
り入力された一連の座標点を座標群として格納すると、
初期条件設定部が、座標群の各座標点を質点の位置とし
て当該質点を結ぶ連成バネの動きを模擬し各質点を移動
させる場合の初期パラメータを設定する。そして、演算
処理部が、初期条件設定部により設定したパラメータに
従い前記座標群の各座標点を質点の位置とした連成バネ
の運動方程式を減衰項を加えて固定端条件のもとで解く
演算処理を行い当該質点の移動位置を求めて出力する。
座標群描画部は、演算処理部により出力された質点の移
動位置を各座標点とした座標群を表示画面上に描画す
る。これにより、ポインティングデバイスを用いた手書
き風の線図形の描画を行う場合において、入力された一
連の座標点の座標群として図形を描画するする際、入力
時に伴う手ぶれが原因で歪んだ線図形を滑らかに補正す
ることができ、視覚的に良好な線図形を表示画面上に描
画させることができる。
In the coordinate group curving correction device having such characteristics, when the coordinate group storage unit stores a series of coordinate points input by the pointing device as a coordinate group,
The initial condition setting unit sets the initial parameters for moving each mass point by simulating the movement of the coupled spring connecting the mass points with each coordinate point of the coordinate group as the position of the mass point. Then, the arithmetic processing unit solves the equation of motion of the coupled spring in which each coordinate point of the coordinate group is the position of the mass point according to the parameter set by the initial condition setting unit by adding a damping term under the fixed end condition. Processing is performed to obtain and output the moving position of the mass point.
The coordinate group drawing unit draws on the display screen a coordinate group with the moving position of the mass point output by the arithmetic processing unit as each coordinate point. With this, when drawing a handwriting-like line figure using a pointing device, when drawing a figure as a coordinate group of a series of input coordinate points, a line figure that is distorted due to camera shake at the time of input is drawn. It is possible to perform smooth correction, and it is possible to draw a visually good line figure on the display screen.

【0013】また、本発明による座標群湾曲化補正方法
によれば、ポインティングデバイスにより入力された一
連の座標点の位置データを格納し、所定数の位置データ
が格納された場合に、格納した一連の座標点の位置デー
タを、となりあった質点がバネで繋げられている連成振
動子の位置データとして入力し、初期状態として前記連
成振動子はバネが自然の長さより少しだけ伸ばされてい
る状態で各質点がバネで繋げられている状態に設定し、
連成振動子における各々のバネの自然の長さを計算し、
質点の振動を落ち着かせるために質点に抵抗力を作用さ
せ、分子動力学法を用いて運動方程式を数値積分して新
たな座標点の位置データを計算し、計算された座標点の
位置データを前記ポインティングデバイスにより入力さ
れた一連の座標点の位置データとして置き換える。
Further, according to the coordinate group curving correction method of the present invention, the position data of a series of coordinate points input by the pointing device is stored, and when a predetermined number of position data are stored, the stored series of coordinate data is stored. The position data of the coordinate points of is input as the position data of the coupled oscillator in which the adjacent mass points are connected by the spring, and in the initial state, the coupled oscillator has the spring stretched slightly from the natural length. Set that each mass point is connected with a spring in the state of
Calculate the natural length of each spring in the coupled oscillator,
A resistance force is applied to the mass point to settle the vibration of the mass point, the equation of motion is numerically integrated using the molecular dynamics method to calculate the position data of the new coordinate point, and the position data of the calculated coordinate point is calculated. The position data of a series of coordinate points input by the pointing device is replaced.

【0014】これにより、ポインティングデバイスによ
る座標点の入力時に、入力時に伴う手ぶれが原因で歪ん
だ線図形を滑らかに補正することができ、視覚的に良好
な線図形を表示画面上に描画させることができる。結果
として、紙上に鉛筆で描いたイメージに近い手書き風の
線図形を表示画面上に描画することができるので、コン
ピュータを使用した教育やレビューにおいて、補足説明
をするための描画補正ツールとして利用することができ
る。
Thus, when the coordinate point is input by the pointing device, the line figure distorted due to the hand movement at the time of input can be smoothly corrected, and a visually good line figure can be drawn on the display screen. You can As a result, it is possible to draw on the display screen a handwriting-like line drawing that is similar to the image drawn with a pencil on paper, so it can be used as a drawing correction tool for supplementary explanation in education and review using a computer. be able to.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施する場合の一
形態を図面を参照して具体的に説明する。図1は、本発
明の一実施例に係る座標群湾曲化補正描画ツールの要部
の構成を示すブロック図である。座標群湾曲化補正描画
ツールは、図1に示すように、ポインティングデバイス
により入力された一連の座標点を座標群として、その座
標値を格納する座標群格納部11と、格納された座標群
の各座標点の座標値から、運動方程式を数値積分するた
めに必要な初期条件を計算する初期条件演算処理部12
と、分子動力学法を用いて、与えられた初期条件で運動
方程式を数値積分して新たな座標群を計算する運動方程
式演算処理部13と、運動方程式演算処理部13により
新たに得られた座標群を表示画面上に描画する座標群描
画処理部14とを主要な構成要素として構成される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment for carrying out the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a main part of a coordinate group curving correction drawing tool according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the coordinate group curving correction drawing tool uses a series of coordinate points input by a pointing device as a coordinate group, a coordinate group storage unit 11 that stores the coordinate values, and a coordinate group storage unit 11 that stores the coordinate values. An initial condition calculation processing unit 12 for calculating an initial condition necessary for numerically integrating the equation of motion from the coordinate value of each coordinate point.
And a motion equation calculation processing unit 13 for numerically integrating the motion equation under a given initial condition to calculate a new coordinate group using the molecular dynamics method, and a motion equation calculation processing unit 13 newly obtained. The coordinate group drawing processing unit 14 for drawing the coordinate group on the display screen is a main component.

【0016】図1の座標群湾曲化補正描画ツールにおい
ては、座標群格納部11が、ポインティングデバイスに
より入力された一連の座標点の位置データをまとめて、
座標群として格納する。初期条件演算処理部12は、後
述するように、運動方程式演算処理部13により座標群
の各座標点を質点の位置として当該質点を結ぶ連成バネ
の動きを模擬し各質点の移動させる場合の初期条件のパ
ラメータとして、縮小率ε、質量m、バネ定数k、減衰
率η、時間間隔Δt、計算回数Nを設定する。
In the coordinate group curving correction drawing tool of FIG. 1, the coordinate group storage unit 11 collects position data of a series of coordinate points input by a pointing device,
Store as a coordinate group. As will be described later, the initial condition calculation processing unit 12 uses the motion equation calculation processing unit 13 to move each mass point by simulating the movement of a coupled spring that connects the mass point with each coordinate point of the coordinate group as the position of the mass point. As the parameters of the initial condition, the reduction rate ε, the mass m, the spring constant k, the damping rate η, the time interval Δt, and the number of calculations N are set.

【0017】運動方程式演算処理部13は、初期条件演
算処理部12により設定したパラメータに従い前記座標
群の各座標点を質点の位置とした連成バネの運動方程式
を減衰項を加えて固定端条件のもとで解く演算処理を行
い、質点の移動位置を求めて出力する。座標群描画処理
部14は、演算処理部により出力された質点の移動位置
を各座標点とした座標群を表示画面上に描画する。この
ようにして行われるポインティングデバイスにより入力
された一連の座標点の移動処理について、順を追って具
体的に説明する。
The motion equation calculation processing unit 13 adds the damping term to the motion equation of the coupled spring in which each coordinate point of the coordinate group is the position of the mass point according to the parameter set by the initial condition calculation processing unit 12, and the fixed end condition is applied. The calculation processing for solving the problem is performed to obtain and output the moving position of the mass point. The coordinate group drawing processing unit 14 draws on the display screen a coordinate group in which the moving position of the mass point output by the calculation processing unit is used as each coordinate point. The process of moving a series of coordinate points input by the pointing device in this way will be specifically described in order.

【0018】図2は、ポインティングデバイスにより入
力された一連の座標点から構成される座標群の一例を示
す図であり、まず、最初に、座標群格納部11にこれら
座標群の各座標値が格納される。図2においては、番号
を付けた丸印がポインティングデバイスの操作により入
力された各座標点を示しており、番号により示したよう
な順番で一連の座標点が入力されて、座標群格納部11
に格納されているものとする。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a coordinate group composed of a series of coordinate points input by a pointing device. First, each coordinate value of these coordinate groups is stored in the coordinate group storage unit 11. Is stored. In FIG. 2, numbered circles indicate coordinate points input by operating the pointing device, and a series of coordinate points are input in the order shown by the numbers, and the coordinate group storage unit 11
Stored in.

【0019】次に、初期条件演算処理部12および運動
方程式演算処理部13で行われる計算処理について説明
する。ここでは、前述したように、ポインティングデバ
イスにより入力された一連の座標群の各座標点を質点の
位置として当該質点を結ぶ連成バネの動きを模擬し各質
点を移動させる処理を行う。
Next, the calculation processing performed by the initial condition calculation processing unit 12 and the motion equation calculation processing unit 13 will be described. Here, as described above, the process of moving each mass point by simulating the movement of the coupled spring connecting the mass points with each coordinate point of the series of coordinate groups input by the pointing device as the position of the mass point is performed.

【0020】図3はポインティングデバイスにより入力
された一連の座標点を質点としたバネに繋げられている
連成振動子の様子を説明する図であり、図4は質点iの
座標x(ベクトル値)と質点iと質点(i+1)の間
の距離dの関係を説明する図である。また、図5は、
補正される前の座標群による描画例と補正された後の座
標群による曲線の描画例を示す図である。これらの図を
参照して説明する。
FIG. 3 is a view for explaining a state of a coupled oscillator connected to a spring having a series of coordinate points input by a pointing device as a mass point, and FIG. 4 is a coordinate x i (vector) of the mass point i. It is a figure explaining the relationship of the distance d i between the value), the mass point i, and the mass point (i + 1). In addition, FIG.
FIG. 6 is a diagram showing a drawing example of a coordinate group before correction and a drawing example of a curve by a coordinate group after correction. Description will be made with reference to these figures.

【0021】ポインティングデバイスにより入力された
一連の座標点は、まとめて座標群とされ、図3に示すよ
うに、その座標群の中の各座標点が質点31として、隣
り合った質点31がバネ32で繋げられている連成振動
子の中の各質点31の座標値であると解釈して演算処理
を行う。その場合に、初期状態として、この連成振動子
においては、各質点31の間に繋げられている各々のバ
ネ32が、各々のバネの自然の長さより少しだけ伸ばさ
れている状態であるとし、更に最初と最後の質点の位置
は空間的に固定(固定端条件)する。このような設定に
すると、各質点の最初の運動方向は、図3で示す矢印の
ような方向となり、各質点31の間がバネ32により引
っ張られて縮むように移動する運動を行うと、各質点3
1を結ぶ曲線は、より滑らかな曲線群に補正されること
が期待される。
A series of coordinate points input by the pointing device are collectively set as a coordinate group. As shown in FIG. 3, each coordinate point in the coordinate group is a mass point 31, and adjacent mass points 31 are springs. The calculation processing is performed by interpreting the coordinate values of each mass point 31 in the coupled oscillators connected by 32. In that case, as an initial state, in this coupled oscillator, each spring 32 connected between each mass point 31 is assumed to be in a state of being stretched a little more than the natural length of each spring. Further, the positions of the first and last mass points are spatially fixed (fixed end condition). With such a setting, the initial movement direction of each mass point becomes the direction shown by the arrow in FIG. 3, and when the movement between each mass point 31 is pulled by the spring 32 to move so as to contract, each mass point is moved. Three
The curve connecting 1 is expected to be corrected to a smoother curve group.

【0022】ここで、初期状態として、図4に示すよう
に、入力された座標群の中の各座標点の質点iと質点
(i+1)の間の距離dが、各々のバネの自然の長さ
に対して共通した比率1/εで伸ばされている設定
にすると、隣接する質点iと質点(i+1)の間のバネ
の自然の長さLは次の(式1)で求められる。
Here, as an initial state, as shown in FIG. 4, the distance d i between the mass point i and the mass point (i + 1) of each coordinate point in the input coordinate group is the natural distance of each spring. If the length L i is set to be stretched at a common ratio 1 / ε, the natural length L i of the spring between the adjacent mass points i and (i + 1) is given by the following (Equation 1). Desired.

【数1】 滑らかな補正を行うためには、縮小率εを0<ε<1の
範囲にとる必要があり、縮小率εを小さい値に設定する
ほど、各々のバネの自然の長さLは小さく設定される
ので、補正後の座標点(質点)は直線に近づくように移
動する。
[Equation 1] In order to perform smooth correction, it is necessary to set the reduction ratio ε in the range of 0 <ε <1, and the smaller the reduction ratio ε is set, the smaller the natural length L i of each spring is set. Therefore, the coordinate points (mass points) after correction move so as to approach a straight line.

【0023】初期条件演算処理部12においては、ま
ず、最初の処理として、与えられた座標群の各座標点
(質点)のすべてのバネの自然の長さLを(式1)に
より計算する。そして、更に、すべての質点の質量を
m、各質点の間のすべてのバネをバネ定数kの線形バネ
であるとみなし、質点の振動を落ち着かせるために、質
点の速度v(ベクトル値)に比例するような振動の減
衰項を加える。この場合の質点iの運動を記述する運動
方程式は、次の(式2)のようになる。
In the initial condition calculation processing unit 12, first, as a first process, the natural lengths L i of all springs at each coordinate point (mass point) of the given coordinate group are calculated by (Equation 1). . Further, the mass of all the mass points is regarded as m, and all the springs between the mass points are regarded as linear springs having a spring constant k, and in order to settle the vibration of the mass point, the velocity v i of the mass point (vector value) Add a vibration damping term that is proportional to. A motion equation describing the motion of the mass point i in this case is as shown in the following (formula 2).

【数2】 ここで係数ηは減衰率であり、この値を大きくとると、
運動方程式演算処理部13において、補正するために必
要な計算回数Nが多くなる反面、安定した補正結果が得
られる。初期条件演算処理部12では、第2番目の処理
として、与えられた座標群のすべての質点iに作用する
力fを(式2)により計算する。そして、第3番目の
処理として、分子動力学法で必要とするすべての質点i
の速度vに初期速度としてゼロを代入し、質点の質量
m、バネ定数k、および減衰率ηの各係数の値と、分子
動力学法で使われる時間間隔Δtの値を設定する。
[Equation 2] Here, the coefficient η is the damping rate, and if this value is set large,
In the equation-of-motion calculation processing unit 13, the number of calculations N required for correction increases, but a stable correction result can be obtained. In the initial condition calculation processing unit 12, as the second process, the force f i acting on all the mass points i of the given coordinate group is calculated by (Equation 2). Then, as the third processing, all mass points i required by the molecular dynamics method are
By substituting zero as the initial velocity for the velocity v i of , the value of each coefficient of the mass m of the mass point, the spring constant k, and the damping rate η, and the value of the time interval Δt used in the molecular dynamics method are set.

【0024】次に、運動方程式演算処理部13で行われ
る計算処理について説明する。運動方程式演算処理部1
3では、初期条件演算処理部12で得られた初期条件の
設定値を用いて、分子動力学法により(式2)で与えら
れた運動方程式を数値積分し、個々の質点の位置x
時間発展させていく。ここでは、分子動力学法として、
Verletアルゴリズムを用いて計算するようにしている。
このVerletアルゴリズムは、次の(式3)で表される。
Next, the calculation processing performed by the motion equation calculation processing section 13 will be described. Motion equation calculation processing unit 1
In 3, the motion equation given by (Equation 2) is numerically integrated by the molecular dynamics method using the set value of the initial condition obtained by the initial condition calculation processing unit 12, and the position x i of each mass point is calculated. Let us evolve over time. Here, as a molecular dynamics method,
It is calculated using the Verlet algorithm.
This Verlet algorithm is represented by the following (Formula 3).

【数3】 この(式3)を繰り返し計算することにより、質点の位
置xと速度vを時間発展させ、滑らかに補正された
新たな座標点からなる座標群を得る。これをポインティ
ングデバイスにより入力された一連の座標点からなる座
標群(補正前)と、計算結果による座標群(補正後)と
置き換えることにより、滑らかな曲線でポインティング
デバイスにより入力された一連の座標点による描画が行
える。
[Equation 3] By repeatedly calculating (Equation 3), the position x i of the mass point and the velocity v i are time-developed, and a coordinate group consisting of smoothly corrected new coordinate points is obtained. By replacing this with the coordinate group consisting of a series of coordinate points input by the pointing device (before correction) and the coordinate group by the calculation result (after correction), a series of coordinate points input by the pointing device with a smooth curve You can draw with.

【0025】最後に、座標群描画処理部14により、運
動方程式演算処理部13で得られた新たな座標群を逐
一、直線で結んでいき、表示画面上に描画すると、例え
ば、図5に示すように、ポインティングデバイスによる
一連の座標点の入力操作によって、アルファベットの
「b」を手書き風文字(筆記体)に描画すると、左側に
示すような手ぶれを生じたように描画の図形が、補正さ
れて、右側に示すように滑らかに補正される。
Finally, the coordinate group drawing processing unit 14 connects the new coordinate groups obtained by the motion equation calculation processing unit 13 with straight lines one by one and draws them on the display screen. For example, as shown in FIG. As described above, when the alphabet “b” is drawn in the handwriting style (cursive) by the input operation of a series of coordinate points by the pointing device, the drawn figure is corrected so as to cause the hand shake as shown on the left side. Then, it is corrected smoothly as shown on the right side.

【0026】図6は、縮小率εの変化による補正の度合
いを説明する図である。図6に示す描画例は、初期条件
のパラメータとして、質量m=1、バネ定数k=10、
減衰率η=5、時間間隔Δt=0.1、計算回数N=5
00に設定し、縮小率εを変化した例を示している。こ
こでは、計算前の描画例の曲線と、縮小率ε=0.8で
計算した描画例の曲線と、縮小率ε=0.5で計算した
描画例の曲線を併せて示している。図6の描画例の曲線
から明らかなように、縮小率εを小さくするほど、曲線
が滑らかに変化している。
FIG. 6 is a diagram for explaining the degree of correction due to changes in the reduction ratio ε. In the drawing example shown in FIG. 6, the parameters of the initial condition are mass m = 1, spring constant k = 10,
Attenuation rate η = 5, time interval Δt = 0.1, number of calculations N = 5
An example in which the reduction ratio ε is changed by setting it to 00 is shown. Here, the curve of the drawing example before calculation, the curve of the drawing example calculated at the reduction rate ε = 0.8, and the curve of the drawing example calculated at the reduction rate ε = 0.5 are also shown. As is clear from the curve of the drawing example of FIG. 6, the curve changes more smoothly as the reduction ratio ε is reduced.

【0027】図7は、計算回数Nの変化による補正の度
合いの変化を示す図である。図7に示す描画例では、初
期条件のパラメータとして、質量m=1、バネ定数k=
10、減衰率η=5、時間間隔Δt=0.1、縮小率ε
=0.1に設定し、計算回数Nを変化した例を示してい
る。ここでは、計算前の描画例の曲線と、計算回数N=
50で計算した描画例の曲線と、計算回数N=100で
計算した描画例の曲線と、更に、計算回数N=200で
計算した描画例の曲線を併せて示している。図7の描画
例の曲線から明らかなように、計算回数Nを多くするほ
ど、曲線が滑らかに変化している。
FIG. 7 is a diagram showing changes in the degree of correction due to changes in the number of calculations N. In the drawing example shown in FIG. 7, as the parameters of the initial condition, mass m = 1 and spring constant k =
10, damping rate η = 5, time interval Δt = 0.1, reduction rate ε
= 0.1 and the number of calculations N is changed. Here, the curve of the drawing example before calculation and the number of calculations N =
The curve of the drawing example calculated at 50, the curve of the drawing example calculated at N = 100, and the curve of the drawing example calculated at N = 200 are shown together. As is clear from the curve of the drawing example of FIG. 7, the curve changes more smoothly as the number of calculations N increases.

【0028】図8は、手書き文字の入力操作による一連
の座標点が取得された座標群の例を示す図である。図8
に示されるように、「Hello」というアルファベッ
ト文字をマウス操作により、手書き風に描くようにして
座標点を入力した場合の座標群を示している。ゆっくり
ドラッグして入力された部分では、座標点の密度が高
く、速くドラッグして入力された部分では、取得された
座標点の密度は低い。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a coordinate group in which a series of coordinate points is acquired by an input operation of a handwritten character. Figure 8
As shown in, the coordinate group when the coordinate point is input by drawing the alphabetic character "Hello" by a mouse operation so as to draw in a handwriting style. The density of coordinate points is high in the portion input by slowly dragging, and the density of the acquired coordinate points is low in the portion input by dragging fast.

【0029】このような入力された座標群の各座標点
を、そのまま単純に直線で結ぶと、図9に示すような描
画例の曲線となる。図9に例示される描画例の曲線は、
図8に示す座標群に対して補正を行わないで描画した描
画例の曲線を示しており、入力時の手ぶれにより、ライ
ンが歪んでしまい、美しくない描画例となっている。
If the coordinate points of the input coordinate group are simply connected by straight lines, the curve of the drawing example as shown in FIG. 9 is obtained. The curve of the drawing example illustrated in FIG.
FIG. 9 shows a curve of a drawing example in which the coordinate group shown in FIG. 8 is drawn without correction, and the line is distorted due to camera shake at the time of input, which is an unnatural drawing example.

【0030】しかし、このように入力された座標群の各
座標点に対して、本発明の座標群湾曲化補正装置により
座標群湾曲化補正を施すと、座標群の中の各座標点が移
動して、図10に示すように、各座標点を直線で結んだ
曲線として滑らかに補正されることになる。図10に示
す座標群の補正例は、初期条件のパラメータとして、質
量m=1、バネ定数k=10、減衰率η=5、時間間隔
Δt=0.1、縮小率ε=0.8、計算回数N=500
で計算した後、その座標群の各座標点を直線で結んだ描
画例となっている。先に示した図9の描画例の曲線と比
べて、明らかに補正されていることがわかる。
However, when the coordinate group curving correction device of the present invention performs coordinate group curving correction on each coordinate point of the coordinate group thus input, each coordinate point in the coordinate group moves. Then, as shown in FIG. 10, the correction is smoothly performed as a curve connecting the coordinate points with straight lines. In the correction example of the coordinate group shown in FIG. 10, as parameters of initial conditions, mass m = 1, spring constant k = 10, damping rate η = 5, time interval Δt = 0.1, reduction rate ε = 0.8, Number of calculations N = 500
It is an example of drawing in which each coordinate point of the coordinate group is connected by a straight line after the calculation. It can be seen that the correction is clearly made in comparison with the curve of the drawing example shown in FIG.

【0031】また、図11は、図8に示す座標群に対し
て別の初期条件のパラメータで補正を行った描画例を示
している。この場合の座標群の補正例は、初期条件のパ
ラメータとして、質量m=1、バネ定数k=10、減衰
率η=5、時間間隔Δt=0.1、縮小率ε=0.1、
計算回数N=50で計算した後、その座標群の各座標点
を直線で結んだ描画例となっている。縮小率εを小さい
値(=0.1)に設定することにより、一回の計算で座
標点が移動する距離が大きくなり、速く収束することに
なって、補正に要する計算回数Nを短縮させることがで
きる。この計算回数Nは、図10の場合の(1/10)
であるが、先に示した図9の描画例と比べて、描画結果
はほとんど変わらないものとなっている。
Further, FIG. 11 shows an example of drawing in which the coordinate group shown in FIG. 8 is corrected with parameters of different initial conditions. In the correction example of the coordinate group in this case, as parameters of the initial condition, mass m = 1, spring constant k = 10, damping rate η = 5, time interval Δt = 0.1, reduction rate ε = 0.1,
This is an example of drawing in which each coordinate point of the coordinate group is connected by a straight line after the number of calculations N = 50. By setting the reduction rate ε to a small value (= 0.1), the distance that the coordinate point moves increases in one calculation, and the calculation converges quickly, which reduces the number of calculations N required for correction. be able to. The number of calculations N is (1/10) in the case of FIG.
However, the drawing result is almost the same as that of the drawing example of FIG. 9 described above.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の座標群
湾曲化補正装置または座標群湾曲化補正方法によれば、
マウスなどのポインティングデバイスを用いた手書き風
の線図形の描画において、入力時に伴う手ぶれが原因で
歪んだ線図形を滑らかに補正することができ、視覚的に
良好な線図形を表示画面上に描画させることができる。
結果として、紙上に鉛筆で描いたイメージに近い手書き
風線図形を表示画面上に描画することができるので、コ
ンピュータを使用した教育やレビューにおいて、補足説
明をするためのツールとして利用することができる。
As described above, according to the coordinate group curving correction device or the coordinate group curving correction method of the present invention,
In hand-drawn line drawing using a pointing device such as a mouse, it is possible to smoothly correct a line drawing that is distorted due to camera shake during input, and draw a visually good line drawing on the display screen. Can be made.
As a result, it is possible to draw on the display screen a handwritten wind line figure that is similar to the image drawn with a pencil on paper, so it can be used as a tool for supplementary explanation in education and review using a computer. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例に係る座標群湾曲化補正描画
ツールの要部の構成を示すブロック図、
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a main part of a coordinate group curving correction drawing tool according to an embodiment of the present invention;

【図2】ポインティングデバイスにより入力された一連
の座標点から構成される座標群の一例を示す図、
FIG. 2 is a diagram showing an example of a coordinate group composed of a series of coordinate points input by a pointing device,

【図3】ポインティングデバイスにより入力された一連
の座標点を質点としたバネに繋げられている連成振動子
の様子を説明する図、
FIG. 3 is a diagram illustrating a state of a coupled oscillator connected to a spring having a series of coordinate points input by a pointing device as mass points;

【図4】質点iの座標xと質点iと質点(i+1)の
間の距離dの関係を説明する図、
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between coordinates x i of a mass point i and a distance d i between the mass point i and the mass point (i + 1).

【図5】補正される前の座標群による描画例と補正され
た後の座標群による曲線の描画例を示す図、
FIG. 5 is a diagram showing a drawing example of a coordinate group before correction and a drawing example of a curve by a coordinate group after correction;

【図6】縮小率εの変化による補正の度合いを説明する
図、
FIG. 6 is a diagram for explaining the degree of correction due to a change in reduction ratio ε;

【図7】計算回数Nの変化による補正の度合いの変化を
説明する図、
FIG. 7 is a diagram for explaining changes in the degree of correction due to changes in the number of calculations N;

【図8】手書き文字の入力操作による座標点が取得され
た座標群の例を示す図、
FIG. 8 is a diagram showing an example of coordinate groups in which coordinate points are acquired by an input operation of handwritten characters;

【図9】図8に示す座標群に対して補正を行わないで描
画した描画例を示す図、
9 is a diagram showing a drawing example in which the coordinate group shown in FIG. 8 is drawn without correction;

【図10】図8に示す座標群に対して所定の初期条件の
パラメータで補正を行った描画例を示す図、
10 is a diagram showing a drawing example in which the coordinate group shown in FIG. 8 is corrected with parameters of a predetermined initial condition;

【図11】図8に示す座標群に対して別の初期条件のパ
ラメータで補正を行った描画例を示す図、
11 is a diagram showing a drawing example in which the coordinate group shown in FIG. 8 is corrected with parameters of another initial condition;

【図12】マウスポインタが通過した軌跡を線図形とし
て描画する一般的な方法を説明する図、
FIG. 12 is a diagram for explaining a general method of drawing a trajectory that a mouse pointer has passed as a line figure;

【図13】座標点の間を滑らかに補間したときの描画を
説明するための図である。
FIG. 13 is a diagram for explaining drawing when smooth interpolation is performed between coordinate points.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…座標群格納部、 12…初期条件演算処理部、 13…運動方程式演算処理部、 14…座標群描画処理部、 31…質点、 32…バネ。 11 ... Coordinate group storage unit, 12 ... Initial condition calculation processing unit, 13 ... Motion equation calculation processing unit, 14 ... Coordinate group drawing processing unit, 31 ... mass, 32 ... Spring.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−243220(JP,A) 特開 平9−106321(JP,A) 特開 平2−285476(JP,A) 特開 平3−222025(JP,A) 特開 平4−223573(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06F 3/00 G06F 3/03 - 3/037 G06F 3/14 - 3/153 G06T 1/00 - 1/00 200 G06T 11/00 - 17/50 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-6-243220 (JP, A) JP-A-9-106321 (JP, A) JP-A-2-285476 (JP, A) JP-A-3- 222025 (JP, A) JP-A-4-223573 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G06F 3/00 G06F 3/03-3/037 G06F 3/14- 3/153 G06T 1/00-1/00 200 G06T 11/00-17/50

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ポインティングデバイスにより入力され
た一連の座標点を座標群として格納する座標群格納部
と、 前記座標群の各座標点を質点の位置として当該質点を結
ぶ連成バネの動きを模擬し各質点を移動させる場合の初
期パラメータを設定する初期条件設定部と、 前記初期条件設定部により設定したパラメータに従い前
記座標群の各座標点を質点の位置とした連成バネの運動
方程式を減衰項を加えて固定端条件のもとで解く演算処
理を行い当該質点の移動位置を求めて出力する演算処理
部と、 前記演算処理部により出力された質点の移動位置を各座
標点とした座標群を表示画面上に描画する座標群描画処
理部を備えたことを特徴とする座標群湾曲化補正装置。
1. A coordinate group storage unit for storing a series of coordinate points input by a pointing device as a coordinate group, and a movement of a coupled spring connecting the mass points with each coordinate point of the coordinate group as the position of the mass point. Then, the initial condition setting unit that sets the initial parameters for moving each mass point, and the equation of motion of the coupled spring in which each coordinate point of the coordinate group is the position of the mass point is damped according to the parameters set by the initial condition setting unit. A calculation processing unit that adds a term and performs a calculation process to solve under a fixed-end condition, and obtains and outputs the moving position of the mass point, and coordinates that use the moving position of the mass point output by the calculation processing unit as each coordinate point. A coordinate group curving correction device comprising a coordinate group drawing processing unit for drawing a group on a display screen.
【請求項2】 ポインティングデバイスにより入力され
た一連の座標点の位置データを格納し、所定数の位置デ
ータが格納された場合に、格納した一連の座標点の位置
データを、となりあった質点がバネで繋げられている連
成振動子の位置データとして入力し、初期状態として前
記連成振動子はバネが自然の長さより少しだけ伸ばされ
ている状態で各質点がバネで繋げられている状態に設定
し、連成振動子における各々のバネの自然の長さを計算
し、質点の振動を落ち着かせるために質点に抵抗力を作
用させ、分子動力学法を用いて運動方程式を数値積分し
て新たな座標点の位置データを計算し、計算された座標
点の位置データを前記ポインティングデバイスにより入
力された一連の座標点の位置データとして置き換えるこ
とを特徴とする座標群湾曲化補正方法。
2. The position data of a series of coordinate points input by a pointing device is stored, and when a predetermined number of position data are stored, the stored position data of the series of coordinate points are It is input as position data of coupled oscillators connected by springs, and in the initial state, the coupled oscillators are in a state in which the springs are slightly stretched from their natural length and each mass point is connected by springs. To calculate the natural length of each spring in the coupled oscillator, apply a resistance force to the mass point to settle the vibration of the mass point, and numerically integrate the equation of motion using the molecular dynamics method. Coordinate data by calculating position data of new coordinate points and replacing the calculated position data of the coordinate points as position data of a series of coordinate points input by the pointing device. Group curvature correction method.
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