JP3417680B2 - Posture processing device for CG model - Google Patents

Posture processing device for CG model

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JP3417680B2 JP19958694A JP19958694A JP3417680B2 JP 3417680 B2 JP3417680 B2 JP 3417680B2 JP 19958694 A JP19958694 A JP 19958694A JP 19958694 A JP19958694 A JP 19958694A JP 3417680 B2 JP3417680 B2 JP 3417680B2
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、人体や動物のようにリ
ンクと関節から構成されるリンク機構の物体をコンピュ
ータの内部でモデル化して、CG(コンピュータ・グラ
フィックス)により可視化する際に、リンクと関節を持
つジョイント・パーツを繋いで作られたパペットから出
力されるジョイント・パーツの種類や幾何情報,接続情
報,関節の変動量等を姿勢処理手段(計算機)に入力
し、姿勢処理手段によって、CGモデルの姿勢付けを行
い、姿勢付けされたCGモデルの画像を表示部に表示す
る姿勢処理装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention models a link mechanism object composed of links and joints, such as a human body or an animal, inside a computer and visualizes it by CG (computer graphics). The type and geometrical information of the joint parts output from the puppet made by connecting the joint parts having the link and the joint, the connection information, the variation amount of the joint, etc. are input to the posture processing means (computer), and the posture processing means The present invention relates to a posture processing device for performing posture setting of a CG model and displaying an image of the postured CG model on a display unit.

【0002】[0002]

【従来の技術】リンク機構から成るCGモデルに姿勢を
与える最も簡単な方法は、各関節に対して関節角度をパ
ラメータで直接与えることである。この手法では、希望
の姿勢を実現するための関節角度がデザイナーに把握し
ずらいため、入力に応じてCGモデルの姿勢を変化させ
たCG画像を提示してデザイナーに姿勢をフィードバッ
グすることが不可欠になる。
2. Description of the Related Art The simplest method of giving a posture to a CG model including a link mechanism is to give a joint angle as a parameter directly to each joint. With this method, it is difficult for the designer to grasp the joint angle for realizing the desired posture, so it is essential to present the posture to the designer by presenting the CG image in which the posture of the CG model is changed according to the input. become.

【0003】さらに、入力を容易にするために、CGモ
デルを構成する複数個のパーツに位置と向きとを与え、
リンク機構の拘束条件を利用して関節角度を計算し、よ
り少ない指定で姿勢を設定する手法がある。人体のCG
モデルに姿勢を与えることを例に取ると、これは、掌や
足や胴体などの位置と向きを指定して、それらの位置と
向きが固定かつノード(関節)間距離一定の条件の下
で、各関節角度を求めること(リンク機構の逆問題を解
くこと)に相当する。パーツ位置の指定は3次元マウス
などのポインティング・デバイスを用いて行うが、デザ
イナーへのCG画像による姿勢情報のフィードバッグが
やはり必要である。
Furthermore, in order to facilitate the input, the positions and orientations are given to a plurality of parts constituting the CG model,
There is a method of calculating the joint angle using the constraint condition of the link mechanism and setting the posture with less designation. CG of human body
Taking the posture of the model as an example, this is done under the condition that the positions and orientations of palms, legs, torso, etc. are specified, and those positions and orientations are fixed and the node (joint) distance is constant. , Is equivalent to finding each joint angle (solving the inverse problem of the link mechanism). The position of the part is specified by using a pointing device such as a three-dimensional mouse, but it is still necessary to provide the designer with a CG image-based posture information feed bag.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の手法
は、デザイナーがモデルの姿勢を直観的に把握できない
と言う問題点を有している。モデルの3次元における姿
勢を確認するためには、視点位置を多地点に設置したC
G画像を作成しなくてはならない。また、姿勢の指定に
ポインティング・デバイスを用いた場合は、一度に一部
のパーツや関節のみしか操作できないため、デザイナー
の思考を中断してしまうと言う問題がある。従来の手法
は、デザイナーの通常の造形作業とはかけ離れ過ぎてい
るため、CGモデルに姿勢を付けるためには特殊知識や
熟練が必要である。本発明は、この点に鑑みて創作され
たものであって、リンクと関節を持つCGモデルの姿勢
付けを簡単に行い得るようになったCGモデルの姿勢処
理装置を提供することを目的としている。
The above-mentioned conventional method has a problem that the designer cannot intuitively grasp the posture of the model. In order to confirm the 3D posture of the model, the viewpoint positions are set at multiple points C
You have to create a G image. In addition, when a pointing device is used to specify the posture, only some parts or joints can be operated at a time, which causes a problem of interrupting the designer's thinking. Since the conventional method is far from the usual modeling work of the designer, special knowledge and skill are required to set the posture of the CG model. The present invention was created in view of this point, and an object of the present invention is to provide a posture processing device for a CG model that can easily perform the posture of a CG model having links and joints. .

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理説明
図である。請求項1のCGモデルの姿勢処理装置は、表
示部と、リンクと関節を持つジョイント・パーツの1個
または複数個を接続することにより作成されたパペット
と、姿勢処理手段とを具備し、各ジョイント・パーツ
は、関節の変動量を示すセンサを持ち、姿勢処理手段
は、パペットから送られて来た姿勢情報およびCGモデ
ルに基づいて、姿勢付けされたCGモデルを生成し、姿
勢付けされたCGモデルの画像を表示部に表示すること
を特徴とするものである。
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the present invention. A posture processing apparatus for a CG model according to claim 1, comprising a display unit, a puppet created by connecting one or more joint parts having links and joints, and a posture processing means, The joint part has a sensor that indicates the amount of change of the joint, and the posture processing means generates a postured CG model based on the posture information and the CG model sent from the puppet, and is postured. The CG model image is displayed on the display unit.

【0006】請求項2のCGモデルの姿勢処理装置は、
請求項1のCGモデルの姿勢処理装置において、各ジョ
イント・パーツは、ジョイント・パーツの種類,リンク
の長さや形を表す幾何情報を格納したジョイント・パー
ツ情報格納部を有すると共に、通信部を有することを特
徴とするものである。
A posture processing device for a CG model according to claim 2 is
In the CG model posture processing apparatus according to claim 1, each joint part has a joint part information storage unit that stores geometric information indicating a type of the joint part, a length and a shape of a link, and a communication unit. It is characterized by that.

【0007】請求項3のCGモデルの姿勢処理装置は、
請求項1または請求項2のCGモデルの姿勢処理装置に
おいて、パペットは、1個または複数個のジョイント・
パーツを接続して作成されたジョイント・パーツ列の1
個または複数個と、各ジョイント・パーツ列の1端に接
続されたベース・パーツとから構成され、各ジョイント
・パーツは、前方のジョイント・パーツから送られて来
たジョイント情報またはジョイント情報の並びを,自己
のジョイント・パーツの種類,幾何情報および関節の変
動量より成るジョイント情報に結合し、結合したジョイ
ント情報の並びを後方のジョイント・パーツに送り、ベ
ース・パーツは、複数のジョイント・パーツ列から送ら
れて来たジョイント情報の並び,ジョイント・パーツ列
とベース・パーツの接続位置情報を含む姿勢情報を姿勢
処理手段に送ることを特徴とするものである。
A posture processing device for a CG model according to claim 3 is
The posture processing apparatus for a CG model according to claim 1 or 2, wherein the puppet is one or more joints.
1 of the joint parts row created by connecting the parts
It consists of one or more pieces and a base part connected to one end of each joint part row, and each joint part is a joint information or a sequence of joint information sent from the front joint part. To the joint information consisting of the type of joint part itself, geometric information and the amount of variation of the joint, and sending the sequence of the joined joint information to the rear joint part. The base part is composed of multiple joint parts. It is characterized in that the posture information including the sequence of joint information sent from the sequence and the connection position information of the joint part sequence and the base part is transmitted to the posture processing means.

【0008】請求項4のCGモデルの姿勢処理装置は、
請求項3のCGモデルの姿勢処理装置において、ベース
・パーツに位置姿勢センサを付加することで、全体座標
系におけるパペットの姿勢および位置を計測することを
特徴とするものである。
A posture processing apparatus for a CG model according to claim 4 is
In the posture processing device of the CG model of claim 3, the posture and position of the puppet in the global coordinate system are measured by adding a position and posture sensor to the base parts.

【0009】請求項5のCGモデルの姿勢入力装置は、
表示部と、識別コードとジョイント・パーツの種類,幾
何情報とを対応付けて記憶するジョイント情報データベ
ースと、リンクと関節を持つジョイント・パーツの1個
または複数個を接続することにより作成されたパペット
と、姿勢処理手段とを具備し、各ジョイント・パーツ
は、関節の変動量を示すセンサ,自己の識別コードを格
納した識別コード格納部および通信部を有し、姿勢処理
手段は、ジョイント・パーツの識別コードを含む姿勢情
報をパペットから受け取ったとき、識別コードに基づい
てジョイント情報データベースからジョイント・パーツ
の種類,幾何情報を抽出し、抽出したジョイント・パー
ツの種類,幾何情報および姿勢情報ならびにCGモデル
に基づいて、姿勢付けされたCGモデルを生成し、姿勢
付けされたCGモデルの画像を表示部に表示することを
特徴とするものである。
A posture input device for a CG model according to claim 5 is
A puppet created by connecting a display unit, a joint information database that stores identification codes, types of joint parts, and geometric information in association with each other, and one or more joint parts that have links and joints. And a posture processing means, each joint part has a sensor indicating the amount of change of the joint, an identification code storage section storing its own identification code and a communication section, and the posture processing means is a joint part. When the posture information including the identification code of the joint part is received from the puppet, the type and the geometric information of the joint part are extracted from the joint information database based on the identification code, and the type, the geometric information and the posture information of the extracted joint part and the CG are extracted. Generate an oriented CG model based on the model, and use the oriented CG model It is characterized in that to display the image on the display unit.

【0010】請求項6のCGモデルの姿勢処理装置は、
請求項5のCGモデルの姿勢処理装置において、パペッ
トは、1個または複数個のジョイント・パーツを接続し
て作成されたジョイント・パーツ列の1個または複数個
と、各ジョイント・パーツ列の1端に接続されたベース
・パーツとから構成され、各ジョイント・パーツは、前
方のジョイント・パーツから送られて来たジョイント情
報またはジョイント情報の並びを,自己のジョイント・
パーツの識別コードおよび関節の変動量より成るジョイ
ント情報に結合し、結合したジョイント情報の並びを後
方のジョイント・パーツに送り、ベース・パーツは、複
数のジョイント・パーツ列から送られて来たジョイント
情報の並び,ジョイント・パーツ列とベース・パーツの
接続位置情報を含む姿勢情報を姿勢処理手段に送ること
を特徴とするものである。
According to a sixth aspect of the CG model posture processing apparatus,
The posture processing apparatus for a CG model according to claim 5, wherein the puppet has one or more joint part rows created by connecting one or more joint parts and one joint part row. It is composed of a base part connected to the end, and each joint part uses the joint information or the sequence of joint information sent from the joint part in front of itself.
It is connected to the joint information consisting of the identification code of the part and the amount of change of the joint, and the sequence of the combined joint information is sent to the rear joint part, and the base part is the joint sent from multiple joint part strings. It is characterized in that the posture information including the arrangement of information and the connection position information of the joint parts sequence and the base parts is sent to the posture processing means.

【0011】請求項7のCGモデルの姿勢処理装置は、
請求項6のCGモデルの姿勢処理装置において、ベース
・パーツに位置姿勢センサを付加することで、全体座標
系におけるパペットの姿勢および位置を計測することを
特徴とするものである。
A posture processing apparatus for a CG model according to claim 7 is
In the posture processing device of the CG model according to claim 6, the posture and position of the puppet in the global coordinate system are measured by adding a position and posture sensor to the base parts.

【0012】[0012]

【作用】パペットは、図1(b) に示すように、複数個の
ジョイント・パーツと,ベース・パーツを接続すること
により作成される。ジョイント・パーツには、例えば回
転関節型のものと、直動関節型のものとがある。ジョイ
ント・パーツは、1個の関節と2個のリンクから構成さ
れている。
The puppet is made by connecting a plurality of joint parts and a base part, as shown in FIG. 1 (b). The joint parts include, for example, a rotary joint type and a direct acting joint type. The joint part is composed of one joint and two links.

【0013】ジョイント・パーツJ3は、自己のジョイ
ント・パーツの種類,リンクの長さ,関節の変動量など
を含むジョイント情報をジョイント・パーツJ2に送
る。ジョイント・パーツJ2は、ジョイント・パーツJ
3から送られて来たジョイント情報に自己のジョイント
情報を追加し、追加したものをジョイント・パーツJ1
に送る。ジョイント・パーツJ1は、ジョイント・パー
ツJ2から送られて来たジョイント情報(J1とJ2
の)に自己のジョイント情報を追加し、追加したものを
ベース・パーツに送る。
The joint part J3 sends joint information including its own joint part type, link length, and joint variation amount to the joint part J2. Joint part J2 is joint part J
Add your own joint information to the joint information sent from 3 and add the added joint part J1
Send to. The joint part J1 is the joint information (J1 and J2) sent from the joint part J2.
Add your own joint information to () and send the added information to the base parts.

【0014】ベース・パーツは、受け取ったジョイント
情報の並びに、ジョイント・パーツJ1とベース・パー
ツの接続位置を示す情報を追加し、追加したものを姿勢
情報として姿勢処理手段に送る。姿勢処理手段は、パペ
ットからの姿勢情報および位置姿勢センサからの姿勢&
位置情報に基づいて、CGモデルに対して姿勢付けを行
い、姿勢付けされたCGモデルを表示部に表示する。
The base part adds the received joint information and information indicating the connection position of the joint part J1 and the base part, and sends the added information as posture information to the posture processing means. The attitude processing means includes the attitude information from the puppet and the attitude & from the position and attitude sensor.
The CG model is postured based on the position information, and the postured CG model is displayed on the display unit.

【0015】図2は本発明によるCGモデル登録処理の
流れを示す。デザイナーがパペットを直接的に触って姿
勢を付けると、内蔵のセンサが関節の角度や直動距離を
サンプリングする。サンプリング・データをもとにして
CGモデル・データベース内部のCGモデルの関節角度
とリンク長を変更し、CG画像を生成してデザイナーに
提示する。デザイナーは、実空間のパペットとその入力
結果のCG画像とを見て、OKであれば姿勢データを登
録し、処理を終了する。NGであれば、再びパペットの
姿勢を変更する。
FIG. 2 shows the flow of CG model registration processing according to the present invention. When the designer touches the puppet directly to set the posture, the built-in sensor samples the joint angle and linear motion distance. Based on the sampling data, the joint angle and link length of the CG model in the CG model database are changed, a CG image is generated and presented to the designer. The designer sees the puppet in the real space and the CG image of the input result, and if OK, registers the posture data and ends the process. If NG, change the puppet's posture again.

【0016】[0016]

【実施例】図3は本発明のCGモデル姿勢処理装置の1
実施例である。同図において、1はパペット、2は位置
姿勢センサ、3はデータ受信部、4はリンク・モデル生
成部、5は姿勢生成部、6はモデル姿勢データベース、
7はモデル配置部、8はCGモデル・データベース、9
はCG画像生成部、10はCG画像表示部をそれぞれ示
している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 3 shows a CG model posture processing apparatus 1 according to the present invention.
This is an example. In the figure, 1 is a puppet, 2 is a position and orientation sensor, 3 is a data receiving unit, 4 is a link model generating unit, 5 is a posture generating unit, 6 is a model posture database,
7 is a model placement unit, 8 is a CG model database, 9
Indicates a CG image generation unit, and 10 indicates a CG image display unit, respectively.

【0017】CGモデルはリンク機構であれば人,動
物,機械部品を問わない。また、姿勢入力用模型を便宜
上パペット(人形)と呼ぶが、人型に限るものではな
い。本発明の姿勢処理装置は、モデル姿勢入力用のパペ
ット1と、モデル位置姿勢計測用の位置姿勢センサ2
と、データ受信部3と、リンク・モデル生成部4と、姿
勢生成部5と、モデル姿勢データベース6と、モデル配
置部7と、CGモデル・データベース8と、CG画像生
成部9と、CG画像表示部10とから構成される。
The CG model may be human, animal, or mechanical parts as long as it is a link mechanism. Further, although the posture input model is called a puppet (doll) for convenience, it is not limited to a humanoid model. The attitude processing apparatus of the present invention includes a puppet 1 for model attitude input and a position and attitude sensor 2 for model position and attitude measurement.
A data receiving unit 3, a link model generating unit 4, a posture generating unit 5, a model posture database 6, a model arranging unit 7, a CG model database 8, a CG image generating unit 9, and a CG image. The display unit 10 is included.

【0018】図5に示すように、パペット1は、1個の
ベース・パーツ1−Aと複数のジョイント・パーツ1−
Bから構成される。図4に示すように、各ジョィント・
パーツ1−Bは、接続部1−B−Aと,接続部1−B−
Bと,リンク1−B−Cと,リンク1−B−Dと,関節
1−B−Eと,センサ1−B−Fと,通信部1−B−G
と,ジョイント・パーツ情報格納部1−B−Hとからな
る。
As shown in FIG. 5, the puppet 1 has one base part 1-A and a plurality of joint parts 1-.
It consists of B. As shown in FIG. 4, each joint
The part 1-B includes a connecting portion 1-BA and a connecting portion 1-B-
B, link 1-BC, link 1-BD, joint 1-BE, sensor 1-BF, communication unit 1-BG
And a joint / parts information storage unit 1-B-H.

【0019】接続部1−B−A,1−B−Bは、他のジ
ョイント・パーツと物理的に結合するためのコネクタで
あり、通信部1−B−Gの通信路も兼ねる。関節1−B
−Eは、リンク1−B−Cと1−B−Dを結合してお
り、回動してリンク間の幾何位置を変える。センサ1−
B−Fは、関節1−B−Eの変化量を測定し、リンク1
−B−Cと1−B−Dの幾何位置関係を出力する。
The connecting portions 1-B-A and 1-BB are connectors for physically connecting with other joint parts and also serve as a communication path of the communication portion 1-BG. Joint 1-B
-E connects the links 1-B-C and 1-B-D, and rotates to change the geometric position between the links. Sensor 1-
BF measures the amount of change in joint 1-BE, and uses link 1
Outputs the geometrical positional relationship between -B-C and 1-B-D.

【0020】ジョイント・パーツ情報格納部1−B−H
は、ジョイント・パーツ1−Bの種類と,リンク1−B
−Cと1−B−Dの長さや形などの幾何データを格納し
ている。通信部1−B−Gは、接続部1−B−Aや1−
B−Bで接続しているパーツ間で、センサ1−B−Fの
出力,幾何情報,接続関係等からなるジョイント情報を
通信する。
Joint / parts information storage unit 1-B-H
Is the type of joint part 1-B and link 1-B
It stores geometric data such as length and shape of -C and 1-B-D. The communication unit 1-B-G includes the connection unit 1-B-A and 1-
The joint information including the output of the sensor 1-BF, the geometric information, and the connection relationship is communicated between the parts connected by BB.

【0021】関節1−B−Eには回転関節と直動関節の
2種類があり、これらに対応してセンサ1−B−Fも回
転角度センサと直動距離センサが選択される。図4(A)
は回転関節型のジョイント・パーツを示し、図4(B) は
直動関節型のジョイント・パーツを示す。
There are two types of joints 1-BE, a rotary joint and a direct acting joint. Corresponding to these, a rotational angle sensor and a direct acting distance sensor are also selected for the sensor 1-BF. Figure 4 (A)
Shows a rotary joint type joint part, and FIG. 4 (B) shows a direct acting joint type joint part.

【0022】図5はベース・パーツの構成例を示す。ベ
ース・パーツ1−Aは、複数の接続部1−A−A(1) 〜
1−A−A(n) と、ジョイント情報受信部1−A−B
と、姿勢情報通信部1−A−Cと、ベース・パーツ情報
格納部1−A−Dとから構成される。図5のベース・パ
ーツ1−Aは、接続部の数が5のものである。接続部1
−A−A(i) (iは1,2,…,n)は、対応するジョ
イント・パーツの接続部1−B−A(または1−B−
B)と接続し、幾何的にパペットを構成すると共に、ジ
ョイント・パーツとの通信経路を構成する。
FIG. 5 shows an example of the structure of the base parts. The base part 1-A includes a plurality of connecting portions 1-A-A (1)-
1-AA (n) and joint information receiving unit 1-AB
And an attitude information communication unit 1-A-C and a base parts information storage unit 1-A-D. The base part 1-A of FIG. 5 has five connecting parts. Connection 1
-AA (i) (i is 1, 2, ..., N) is a connection part 1-BA (or 1-B-) of the corresponding joint part.
It connects with B) to form a puppet geometrically and a communication path with joint parts.

【0023】ジョイント情報受信部1−A−Bは、接続
部1−A−A(1) 〜1−A−A(5)に接続している複数
のジョイント・パーツ1−B(1) 〜(5) から、それぞれ
の先に接続している全てのジョイントのジョイント情報
を受信する。なお、ジョイント情報を伝送してこない接
続部は、接続するジョイント・パーツがないものと見做
す。
The joint information receiving section 1-A-B includes a plurality of joint parts 1-B (1) to 1-A-A (1) to 1-A-A (5). From (5), receive joint information of all joints connected to each destination. A connection part that does not transmit joint information is considered to have no joint parts to connect.

【0024】ベース・パーツ情報格納部1−A−Dは、
接続部1−A−A(1) 〜1−A−A(5) の位置関係を示
す幾何データを格納している。姿勢情報送信部1−A−
Cは上記の幾何データと全ジョイント情報とを送信す
る。
The base / parts information storage section 1-A-D
It stores geometrical data indicating the positional relationship between the connecting portions 1-AA (1) to 1-AA (5). Posture information transmitter 1-A-
C sends the above geometric data and all joint information.

【0025】図6にベース・パーツ1−Aと,ベース・
パーツの接続部1−A−A(j) 側から順にジョイント・
パーツ1−B(1) ,1−B(2) ,1−B(3) を結合させ
たパペット1の一部を示す。同図において、op−xp
−ypは、ベース・パーツに固定されたパペット座標系
である。此処では説明を簡単にするため座標系は2次元
になっているが、3次元でも同様である。ジョイント・
パーツ1−B(1) は回転型であり、ジョイント・パーツ
1−B(2) は直動型であり、ジョイント・パーツ1−B
(3) は回転型である。
FIG. 6 shows the base parts 1-A and the base parts.
Joints from the 1-AA (j) side of the connecting part of parts
A part of the puppet 1 in which parts 1-B (1), 1-B (2) and 1-B (3) are combined is shown. In the figure, op-xp
-Yp is a puppet coordinate system fixed to the base part. Here, the coordinate system is two-dimensional for simplification of description, but the same applies to three-dimensional. Joint·
Part 1-B (1) is a rotary type, joint part 1-B (2) is a direct acting type, joint part 1-B
(3) is a rotary type.

【0026】図示の例では、ジョイント・パーツ(1) は
ジョイント情報格納部にリンク長la1とlb1を幾何情報
として持ち、ジョイント・パーツ(2) はジョイント情報
格納部にリンク長la2とlb2を幾何情報として持ち、ジ
ョイント・パーツ(3) はジョイント情報格納部にリンク
長la3とlb3を幾何情報として持つ。ジョイント・パー
ツ(1) のセンサは回転角度θ1を計測し、ジョイント・
パーツ(2) のセンサは直動距離d2を計測し、ジョイン
ト・パーツ(3) のセンサは回転角度θ3を計測する。上
記の幾何情報および計測結果は、ジョイント・パーツ1
−B(3) →1−B(2) →1−B(1) の経路でベース・パ
ーツ1−Aに伝送される。ベース・パーツ情報格納部1
−A−Dは、接続部1−A−A(j) の座標(xj,y
j)を格納している。図示の例では、jは1,2,3,
4,5である。
In the illustrated example, the joint part (1) has link lengths la1 and lb1 as geometric information in the joint information storage, and the joint part (2) has link lengths la2 and lb2 in the joint information storage. As information, the joint part (3) has link lengths la3 and lb3 as geometric information in the joint information storage unit. The sensor of the joint part (1) measures the rotation angle θ1 and
The sensor of the part (2) measures the linear movement distance d2, and the sensor of the joint part (3) measures the rotation angle θ3. The above-mentioned geometric information and measurement results are joint parts 1
-B (3) → 1-B (2) → 1-B (1) is transmitted to the base part 1-A. Base parts information storage 1
-A-D is the coordinates (xj, y) of the connecting portion 1-A-A (j).
j) is stored. In the illustrated example, j is 1, 2, 3,
4 and 5.

【0027】姿勢情報送信部1−A−Cは、幾何情報,
計測結果,接続部座標値,接続関係(接続部1−A−A
(j) →ジョイント・パーツ1−B(1) →1−B(2) →1
−B(3) )をデータ受信部3に送信する。
The posture information transmitting section 1-A-C
Measurement result, coordinate value of connection part, connection relation (connection part 1-A-A
(j) → Joint parts 1-B (1) → 1-B (2) → 1
-B (3)) is transmitted to the data receiving unit 3.

【0028】位置姿勢センサ2は、計測基準座標系os
−xs−ysに対するパペット座標系の位置と傾きを計
測し、データ受信部3に送信する。測定は、接触型3次
元座標測定器のプローブ先端にベース・パーツ1−A上
のパペット座標原点を固定したり、磁気を用いた非接触
位置センサ(例:ポヒマス・センサ)をベース・パーツ
1−Aに付加することで行う。
The position and orientation sensor 2 has a measurement reference coordinate system os.
The position and inclination of the puppet coordinate system with respect to -xs-ys are measured and transmitted to the data receiving unit 3. For the measurement, the puppet coordinate origin on the base part 1-A is fixed to the probe tip of the contact type three-dimensional coordinate measuring device, or a non-contact position sensor using magnetism (eg Poimas sensor) is used as the base part 1. -It is done by adding to A.

【0029】データ受信部3は、有線や無線でパペット
1から送られて来た情報と位置姿勢センサ2から送られ
て来た情報を受信する。そして、使用されているジョイ
ント・パーツの種類,幾何データおよび接続関係をリン
ク・モデル生成部4に送り、ジョイント・パーツの関節
変位データを姿勢生成部5に送り、位置姿勢センサ2か
らのパペット座標系の位置と傾きを示すデータをモデル
配置部7に送る。
The data receiving section 3 receives the information sent from the puppet 1 and the information sent from the position and orientation sensor 2 by wire or wirelessly. Then, the type of joint parts, the geometric data and the connection relation used are sent to the link model generation unit 4, the joint displacement data of the joint parts are sent to the posture generation unit 5, and the puppet coordinates from the position and posture sensor 2 are sent. Data indicating the position and inclination of the system is sent to the model placement unit 7.

【0030】リンク・モデル生成部4は、システムの起
動時に動作するとともにパペット1のパーツ繋ぎ替えが
行われた時に動作し、各リンク間の接続関係を表す位相
と,各リンクの長さを示す幾何関係を表すリンク・モデ
ルを生成する。また、CGモデル・データベース8より
ポーズ付けを行うCGモデルを呼び出し、CGモデルを
構成する各パーツとリンク・モデルの対応付けを行う。
この対応付けの最も簡単な実現方法は、デザイナーによ
る1対1の指定入力である。
The link model generation unit 4 operates when the system is started up and when the parts of the puppet 1 are reconnected, and shows the phase representing the connection relationship between the links and the length of each link. Generate a link model that represents a geometric relationship. In addition, a CG model for making a pause is called from the CG model database 8 and each part constituting the CG model is associated with a link model.
The simplest method of realizing this association is one-to-one designation input by the designer.

【0031】例えば、図6のようにジョイント・パーツ
を接続すると、図7に示すようなリンク・モデルが生成
され、各リンクを包含するP1,P2,P3の楕円体集
合で対応するCGモデルが構成されているものとする。
P0はベース・パーツに相当するCGモデル部分であ
り、P0固定のOm−Xm−YmをCGモデル座標系と
する。以下の説明では、パペット座標系とCGモデル座
標系の縮尺を1:1とすることで、P1基部(□部)の
座標を(xj,yj)で表すものとする。なお、直動型
ジョイント部を含む楕円体は長軸の長さが可変である。
For example, when the joint parts are connected as shown in FIG. 6, a link model as shown in FIG. 7 is generated, and a corresponding CG model is formed by an ellipsoidal set of P1, P2 and P3 including each link. Assume that it is configured.
P0 is a CG model part corresponding to a base part, and Om-Xm-Ym fixed to P0 is used as a CG model coordinate system. In the following description, the scale of the puppet coordinate system and the CG model coordinate system is set to 1: 1 so that the coordinates of the P1 base portion (square portion) are represented by (xj, yj). The length of the major axis of the ellipsoid including the linear joint is variable.

【0032】姿勢生成部5は、ジョイント・パーツの関
節変位データよりリンク・モデルのノード位置を算出す
る。図6の状態にパペット1を操作したとき、関節変位
データはθ1,d2,θ3となるため、各ノードN0,
N1,N2,N3の位置座標ベクトルN0,N1,N
2,N3はCGモデル座標系で次式で計算される。
The posture generator 5 calculates the node position of the link model from the joint displacement data of the joint parts. When the puppet 1 is operated in the state of FIG. 6, since the joint displacement data are θ1, d2, θ3, each node N0,
Position coordinate vector N0, N1, N of N1, N2, N3
2, N3 are calculated by the following equation in the CG model coordinate system.

【0033】[0033]

【数1】 [Equation 1]

【0034】[0034]

【数2】 [Equation 2]

【0035】[0035]

【数3】 [Equation 3]

【0036】[0036]

【数4】 [Equation 4]

【0037】上式で算出したノード位置にリンク・モデ
ルを配置し、更にそのリンクと対応する位置にP1,P
2,P3をCGモデル座標系空間に配置することで、パ
ペット座標系上のパペットの姿勢を,CGモデル座標系
でCGモデルを用いて再現できる。上記の計算結果はC
Gモデルの姿勢としてモデル姿勢データベース6に登録
される。
A link model is placed at the node position calculated by the above equation, and P1 and P are placed at positions corresponding to the link.
By arranging 2 and P3 in the CG model coordinate system space, the posture of the puppet on the puppet coordinate system can be reproduced using the CG model in the CG model coordinate system. The above calculation result is C
The posture of the G model is registered in the model posture database 6.

【0038】モデル配置部7は、データ受信部3より計
測基準座標系におけるパペット座標系の位置(α,β)
と傾きγを入力し、CG空間座標系Og−Xg−Yg上
にCGモデルを配置する。CG空間座標系と計測基準座
標系の縮尺を処理の簡便化のために1:1とし、計測座
標系に対するパペット座標系の位置および傾きと、CG
空間座標系におけるCGモデル座標系の位置および傾き
とを等しいように設定する。このとき、モデル配置部7
は、図8に示すように、CG空間上にCGモデルを配置
する。
The model placement unit 7 receives the position (α, β) of the puppet coordinate system in the measurement reference coordinate system from the data receiving unit 3.
And the inclination γ are input, and the CG model is arranged on the CG space coordinate system Og-Xg-Yg. The scale of the CG space coordinate system and the measurement reference coordinate system is set to 1: 1 to simplify the processing, and the position and inclination of the puppet coordinate system with respect to the measurement coordinate system and the CG
The position and the inclination of the CG model coordinate system in the spatial coordinate system are set to be equal. At this time, the model placement unit 7
Arranges the CG model in the CG space as shown in FIG.

【0039】CG画像生成部9は、デザイナーの指定に
よりCG空間中に視点と視線方向を設定し、CGモデル
・データベース8中のCGモデルの色などの描画に関す
るデータを参照しながら、レイ・トレーシングなどの一
般的なCG技術を用いてCGモデルの画像を作成する。
描画された画像は、CG画像表示部10によってデザイ
ナーに提示される。
The CG image generation unit 9 sets the viewpoint and the line-of-sight direction in the CG space according to the designer's designation, and refers to the drawing data such as the color of the CG model in the CG model database 8 while referring to the ray An image of a CG model is created using a general CG technique such as racing.
The drawn image is presented to the designer by the CG image display unit 10.

【0040】第9図は本発明の他の実施例を示す図であ
る。同図において、11はジョイント情報データベース
を示す。なお、図2と同一符号は同一物を示す。図2の
実施例では、ジョイント・パーツ毎にジョイント・パー
ツ情報格納部1−B−Hにリンク長などのデータを格納
していたが、ジョイント情報格納部1−B−Hをジョイ
ント・パーツ識別コード格納部に置き換え、更にジョイ
ント情報データベース11を設置して、リンク・モデル
生成部4がジョイント情報を必要とするときはジョイン
ト・パーツ識別コードをキーとしてデータ検索する方式
でも良い。
FIG. 9 shows another embodiment of the present invention. In the figure, 11 indicates a joint information database. The same reference numerals as those in FIG. 2 indicate the same items. In the embodiment of FIG. 2, the data such as the link length is stored in the joint / parts information storage unit 1-B-H for each joint / part, but the joint information storage unit 1-B-H is used to identify the joint / parts. It may be replaced with a code storage unit, and further, a joint information database 11 may be installed, and when the link model generation unit 4 needs joint information, a data search may be performed using the joint part identification code as a key.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、デザイナーがCGモデルの姿勢付けを行うた
めには、直接的に手でパペットに姿勢付けすればよいた
め、直観的に作業を行うことが出来る。パペットはジョ
イント・パーツの接続により構成されているため、対象
となるCGモデルに応じたジョイント・パーツを選択す
ることで、適切なパペットを構成できる。更に、本発明
の姿勢処理装置を複数台用いることで、複数のCGモデ
ルの姿勢付けを同時に行うことが出来る。
As is apparent from the above description, according to the present invention, in order for the designer to pose the CG model, he or she may directly pose the puppet with his / her hands, which is intuitive. You can do the work. Since the puppet is constructed by connecting joint parts, it is possible to construct an appropriate puppet by selecting the joint parts according to the target CG model. Furthermore, by using a plurality of posture processing apparatuses of the present invention, it is possible to simultaneously perform posture setting for a plurality of CG models.

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

【図1】本発明の原理説明図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention.

【図2】本発明によるCGモデル登録処理の流れを示す
図である。
FIG. 2 is a diagram showing a flow of CG model registration processing according to the present invention.

【図3】本発明のCGモデルの姿勢処理装置の1実施例
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of a CG model posture processing device of the present invention.

【図4】本発明におけるジョイント・パーツの構成例を
示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a joint part in the present invention.

【図5】本発明におけるベース・パーツの構成例を示す
図である。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a base part in the present invention.

【図6】ジョイント接続(一部)とパペット座標系を示
す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a joint connection (a part) and a puppet coordinate system.

【図7】リンク・モデル(一部)とCGモデルの対応付
けを示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing association between a link model (a part) and a CG model.

【図8】座標系の対応を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing correspondence of coordinate systems.

【図9】本発明のCGモデルの姿勢処理装置の他の実施
例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing another embodiment of the CG model posture processing apparatus of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 パペット 2 位置姿勢センサ 3 データ受信部 4 リンク・モデル生成部 5 姿勢生成部 6 モデル姿勢データベース 7 モデル配置部 8 CGモデル・データベース 9 CG画像生成部 10 CG画像表示部 11 ジョイント情報データベース 1 puppet 2 Position and orientation sensor 3 Data receiver 4 Link model generator 5 Posture generation unit 6 model posture database 7 Model placement section 8 CG model database 9 CG image generator 10 CG image display section 11 Joint information database

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 表示部と、 リンクと関節を持つジョイント・パーツの1個または複
数個を接続することにより作成されたパペットと、 姿勢処理手段とを具備し、 各ジョイント・パーツは、関節の変動量を示すセンサを
持ち、 姿勢処理手段は、パペットから送られて来た姿勢情報お
よびCGモデルに基づいて、姿勢付けされたCGモデル
を生成し、姿勢付けされたCGモデルの画像を表示部に
表示することを特徴とするCGモデルの姿勢処理装置。
1. A display unit, a puppet created by connecting one or more joint parts having links and joints, and a posture processing means, and each joint part is a joint part. The attitude processing means has a sensor indicating the amount of fluctuation, and the attitude processing means generates an attitude-oriented CG model based on the attitude information and the CG model sent from the puppet, and displays an image of the attitude-oriented CG model on the display unit. A posture processing apparatus for a CG model, which is displayed on the screen.
【請求項2】 各ジョイント・パーツは、ジョイント・
パーツの種類,リンクの長さや形を表す幾何情報を格納
したジョイント・パーツ情報格納部を有すると共に、通
信部を有することを特徴とする請求項1のCGモデルの
姿勢処理装置。
2. Each joint part is a joint
The posture processing apparatus for a CG model according to claim 1, further comprising a joint / parts information storage unit that stores geometrical information indicating a type of a part, a length and a shape of a link, and a communication unit.
【請求項3】 パペットは、1個または複数個のジョイ
ント・パーツを接続して作成されたジョイント・パーツ
列の1個または複数個と、各ジョイント・パーツ列の1
端に接続されたベース・パーツとから構成され、 各ジョイント・パーツは、前方のジョイント・パーツか
ら送られて来たジョイント情報またはジョイント情報の
並びを,自己のジョイント・パーツの種類,幾何情報お
よび関節の変動量より成るジョイント情報に結合し、結
合したジョイント情報の並びを後方のジョイント・パー
ツに送り、 ベース・パーツは、複数のジョイント・パーツ列から送
られて来たジョイント情報の並び,ジョイント・パーツ
列とベース・パーツの接続位置情報を含む姿勢情報を姿
勢処理手段に送ることを特徴とする請求項1または請求
項2のCGモデルの姿勢処理装置。
3. The puppet has one or more joint part rows created by connecting one or more joint parts and one joint part row.
It is composed of a base part connected to the end, and each joint part uses the joint information or the sequence of joint information sent from the front joint part, the type of its own joint part, geometric information and It is combined with joint information consisting of the amount of change of joints, and the sequence of the combined joint information is sent to the rear joint part, and the base part is the sequence of joint information sent from multiple joint part strings, joint The posture processing device for a CG model according to claim 1 or 2, wherein posture information including connection position information of the parts row and the base parts is sent to the posture processing means.
【請求項4】 ベース・パーツに位置姿勢センサを付加
することで、全体座標系におけるパペットの姿勢および
位置を計測することを特徴とする請求項3のCGモデル
の姿勢処理装置。
4. The posture processing device for a CG model according to claim 3, wherein the posture and position of the puppet in the global coordinate system are measured by adding a position and posture sensor to the base part.
【請求項5】 表示部と、 識別コードとジョイント・パーツの種類,幾何情報とを
対応付けて記憶するジョイント情報データベースと、 リンクと関節を持つジョイント・パーツの1個または複
数個を接続することにより作成されたパペットと、 姿勢処理手段とを具備し、 各ジョイント・パーツは、関節の変動量を示すセンサ,
自己の識別コードを格納した識別コード格納部および通
信部を有し、 姿勢処理手段は、ジョイント・パーツの識別コードを含
む姿勢情報をパペットから受け取ったとき、識別コード
に基づいてジョイント情報データベースからジョイント
・パーツの種類,幾何情報を抽出し、抽出したジョイン
ト・パーツの種類,幾何情報および姿勢情報ならびにC
Gモデルに基づいて、姿勢付けされたCGモデルを生成
し、姿勢付けされたCGモデルの画像を表示部に表示す
ることを特徴とするCGモデルの姿勢処理装置。
5. A display unit, a joint information database that stores the identification code, the type of joint part, and geometric information in association with each other, and one or more joint parts having links and joints. And a posture processing means, each joint part is a sensor that indicates the amount of fluctuation of the joint,
When the posture processing means receives posture information including the joint part identification code from the puppet, the posture processing means has a joint information database based on the identification code.・ Part types and geometric information are extracted, and the types of joint parts extracted, geometric information and posture information, and C
A posture processing apparatus for a CG model, which generates a postured CG model based on a G model and displays an image of the postured CG model on a display unit.
【請求項6】 パペットは、1個または複数個のジョイ
ント・パーツを接続した作成されたジョイント・パーツ
列の1個または複数個と、各ジョイント・パーツ列の1
端に接続されたベース・パーツとから構成され、 各ジョイント・パーツは、前方のジョイント・パーツか
ら送られて来たジョイント情報またはジョイント情報の
並びを,自己のジョイント・パーツの識別コードおよび
関節の変動量より成るジョイント情報に結合し、結合し
たジョイント情報の並びを後方のジョイント・パーツに
送り、 ベース・パーツは、複数のジョイント・パーツ列から送
られて来たジョイント情報の並び,ジョイント・パーツ
列とベース・パーツの接続位置情報を含む姿勢情報を姿
勢処理手段に送ることを特徴とする請求項5のCGモデ
ルの姿勢処理装置。
6. The puppet has one or more joint part rows produced by connecting one or more joint parts and one joint part row.
It is composed of a base part connected to the end, and each joint part has the joint information sent from the front joint part or the sequence of joint information, the identification code of its own joint part and the joint It is combined with joint information consisting of fluctuation amount, and the combined joint information sequence is sent to the rear joint part, and the base part is the joint information sequence sent from multiple joint part strings, joint part The attitude processing apparatus for a CG model according to claim 5, wherein attitude information including connection position information of the row and the base parts is sent to the attitude processing means.
【請求項7】 ベース・パーツに位置姿勢センサを付加
することで、全体座標系におけるパペットの姿勢および
位置を計測することを特徴とする請求項6のCGモデル
の姿勢処理装置。
7. The posture processing apparatus for a CG model according to claim 6, wherein the posture and position of the puppet in the global coordinate system are measured by adding a position and posture sensor to the base parts.
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