JP3691105B2 - 三次元画像処理システム - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、光源位置又は視点位置を簡単に設定することができる三次元画像処理システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
機械、電気、建築等の分野における三次元の計算機援用設計(CAD)システム、或いはその他のコンピュータ・グラフィックス・システムの如きコンピュータ画像処理システムにおいては、所与の三次元物体をCRT表示装置に二次元表示させる場合、所要の条件に適った視点位置又は光源位置を設定しなければならない場合が多々生じる。例えば、建築物又は室内のある面を明視部分として表示したい場合、その要求を満たすことのできる光源位置を所与の三次元座標系内において設定しなければならない場合を挙げることができる。この種の要求は建築の分野に限定されるものではなく、コンピュータ・グラフィックスを扱う種々の分野で頻繁に生じるものである。
【0003】
このような場合、従来では、(1)所望の状態が得られるような光源位置座標をキーボードから入力するか、(2)三次元物体の三面図のどれか一つの表示面上の任意の点を指示し、その視線方向に垂直な基準面上に光源を設定する方法が採用されている。。また、(3)透視変換等により三次元物体を二次元表示した画面上において明視部分を持たせたい面を指示することにより、現在の視点座標と指示面の法線ベクトルとから光源の三次元座標位置を算出する方法も提案されている(特開平5−266210号公報)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、(1)の方法では、操作者が座標系における三次元物体と光源(視点)との相対位置関係を把握する必要がある。したがって、操作者に空間位置を把握する能力が要求されるほか、実際には、設定操作を多数回繰り返さなければ所望の位置に光源を設定できないため、時間が掛かるという問題点を有している。また、(2)の方法では、操作者に三面図から三次元空間を把握する能力が要求されるほか、光源位置を基準面上にしか設定できないので、所望の位置に光源を設定するためには一度設定してから移動させなくてはならず、やはり手間が掛かるという問題を有している。さらに、(3)の方法では、操作者に三次元空間の把握能力がなくてもよいが、光源の位置を直接設定することができない。したがって、平行光の設定には向いているが、点光源等の光源位置を必要とする設定には向いていない上に視点位置の設定にはこの方法は使用できないという問題点を有している。
【0005】
本発明の目的は、したがって、所与の三次元物体を表す三次元座標系内において、所望の条件に適った光源座標位置又は視点座標位置を経験や熟練に頼らず誰でも簡単に設定することができるようにした、三次元画像処理システムを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の特徴は、所与の三次元物体の形状データを格納しておく記憶装置と、前記三次元物体の二次元透視画像を表示するため前記形状データを三次元透視変換処理するデータ処理装置と、該データ処理装置に応答して作動する画像表示装置とを備えて成る三次元画像処理システムにおいて、該画像表示装置の画像表示面の所望の二次元位置を指定するための入力装置と、前記二次元透視画像のうち該入力装置によって指定された二次元位置に最も近い面の中心座標を示す三次元中心座標データを得るための第1計算部と、前記三次元中心座標データと前記二次元透視画像の視点位置データとに基づき、前記二次元透視画像のための視点座標系における前記中心座標の深さを示す深さデータを得るための第2計算部と、前記視点位置データと前記二次元座標データと該深さデータとに基づいて前記二次元透視画像における前記所望位置に相応する三次元座標位置を示す設定座標位置データを得るための第3計算部とを備え、前記三次元物体の二次元透視画像を示す画像データを作成するための光源又はカメラ位置の設定を前記設定座標位置データに従って行うようにした点にある。
【0007】
【作用】
入力装置によって二次元透視画像上で光源又はカメラの所望位置を指定すると、二次元透視画像上でその指定された位置に最も近い三次元物体の面の中心座標を示す三次元中心座標データが第1計算部から得られる。第2計算部では、この三次元中心座標データから二次元透視画像のための視点座標系における三次元中心座標の深さが計算され、深さデータとして出力される。この深さデータが指定された位置の二次元データに加えられて三次元座標位置データとされ、これが設定座標位置データとして出力される。そして、この設定座標位置データによって示される三次元位置に光源又はカメラ位置が設定される。
【0008】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の一実施例につき詳細に説明する。
【0009】
図1は、本発明により構成された三次元画像処理システム1の概略構成を示す図である。三次元画像処理システム1は、所要の三次元物体の形状データが格納されている記憶装置2とこの形状データを処理するための画像データ処理部3とを有しており、画像データ処理部3からの表示用画像データAがCRT表示装置(CRT)4に入力され、ここで所要の画像が表示される。CRT4に表示された画像上の所望の位置を画像データ処理部3に指示するため、画像データ処理部3には入力装置5が接続されており、入力装置5の操作に従う入力信号Bが画像データ処理部3に入力されている。入力装置5としては、例えばマウスを用いることができる。
【0010】
図2は画像データ処理部3の構成を示すブロック図である。ここで、11は記憶装置2内に格納されている形状データのうち所要の形状データCを読み出すためのデータ読出部、12はデータ読出部11から形状データCを受け取って三次元透視変換を行い、二次元透視画像表示のための二次元画像データを含む画像データDを出力する二次元透視画像データ作成部、13は画像データDを受け取り、この画像データDに従う画像をCRT4上に表示するための表示用画像データAを作成して出力するための表示制御部である。
【0011】
図3は、上述のシステムにより、三次元物体である立方体Sが、CRT4の画面上に、予め設定されている視点座標系の視点Xから見た二次元透視画像SAとして表示されている様子が示されている。
【0012】
図2に戻ると、図3に示した如く二次元透視画像SAが表示されているCRT4上において光源の位置を入力装置5によって指定することによってその光源の三次元座標系内における座標位置を自動的に設定するため、第1計算部14、第2計算部15、第3計算部16及び設定部17から成る光源位置設定部20が設けられている。
【0013】
入力装置5からの入力信号Bは二次元透視画像データ作成部12に入力されており、入力信号Bはここで処理されてCRT4の画面上においてカーソルYとして表示される(図3参照)。入力信号Bは、また、第1計算部14のデータ検索部14Aにも入力されており、操作者が入力装置5によってカーソルYの位置を確定する操作を行うと、データ検索部14Aはこの確定されたカーソル位置を示す入力信号Bに従う二次元指定座標データPに基づいて、カーソルYに最も近い二次元透視画像SAの面SA1のデータEを、データ読出部11を介して記憶装置2から取り込むというデータ検索動作を実行する。
【0014】
このようにして検索されたデータEは第1計算部14の中心座標計算部14Bに送られ、ここで面SA1の中心座標位置Zが計算され、この計算結果を示す三次元中心座標データFが第1計算部14の出力として出力される。
【0015】
三次元中心座標データFは、二次元透視画像データ作成部12から視点Xの座標位置を示す視点座標データGが入力されている第2計算部15に入力されている。第2計算部15は三次元中心座標データF及び視点座標データGに基づいて、二次元透視画像SAのための視点座標系における中心座標位置Zの深さが計算される。
【0016】
ここで、中心座標位置Zの深さとは、図4を参照して説明すると、視点Xから中心座標位置Zを見た場合の視線経路XZにおいて、視線経路XZとCRT4の画面位置との交点CRと中心座標位置Zとの距離aである。
【0017】
この距離aを示す深さデータHは、同じく視点座標データGが入力されている第3計算部16に入力される。
【0018】
第3計算部16は、二次元透視画像データ作成部12からカーソルYにより指定された二次元指定座標データPをさらに受け取っており、これらの入力データに基づいて光源位置Qを示す三次元の光源座標データIが演算され出力される。
【0019】
この光源位置Qは、図4に示されるように、視点座標系において、視点Xから指定位置を示すカーソルYを見た場合の視線経路XQの延長線上であって、カーソルYの位置より深さaだけ進んだ点に定められている。
【0020】
光源座標データIは設定部17に入力され、ここで所定の三次元空間座標系のデータに変換され、さらに光源の方向性(もしあれば)を加味したデータが付加されて光源についての全ての内容を含む光源データJとして出力され、二次元透視画像データ作成部12に入力される。
【0021】
この結果、二次元透視画像データ作成部12では、光源データJに基づいて立方体Sの各面に明暗を付けた二次元透視画像を示す画像データを作成することが可能となる。
【0022】
上記では、カーソルYによって光源位置を設定する場合の一実施例について説明したが、カーソルYにより、全く同様にして視点位置を設定することも可能である。
【0023】
上記の構成によれば、操作者は二次元透視画像SA上のカーソルYを入力装置5により自由に移動させ、これにより任意の位置を指定するだけで、三次元空間上のおおよその目的の位置にライト(光源)またはカメラ(視点)の位置を設定できる。
【0024】
このように、操作者には三次元システム操作の経験を全く要求しないので、光源又は視点の位置を簡単に設定することができ、また試行錯誤の必要なしにそれらの設定ができる。この結果、操作時間を短縮でき、作業能率を著しく向上させることができる。
【0025】
なお、図2に示した構成の機能と同一の機能は、コンピュータに所定のプログラムを実行させることによっても同様にして実施することができる。
【0026】
図5は、画像データ処理部3を公知の構成のコンピュータシステムとし、このコンピュータシステムに格納された画像データ処理プログラムを実行させて本発明による三次元画像処理システムを構成する場合の、画像データ処理プログラムを示すフローチャートである。
【0027】
以下、このフローチャートに基づいてその動作を説明する。画像データ処理プログラムの実行が開始されると、ステップ31において記憶装置2から所要の三次元物体の形状データCの読み出しが行われ、次のステップ32においてその形状データCに基づく二次元透視画像SAがCRT4において表示される。次いで、ステップ33において、入力装置5によって指定された二次元透視画像SAにおける光源(又は視点)位置を示す二次元指定座標データPが入力される。
【0028】
ステップ34では指定位置に最も近い面SA1のデータEが記憶装置2から読み込まれ、ステップ35で光源(又は視点)の位置とすべき三次元位置座標が算出される。そして、ステップ36で光源又は視点が設定され、このプログラムの実行が終了する。
【0029】
【発明の効果】
本発明によれば、操作者は入力装置により二次元透視画像上の任意の位置を指定するだけで、三次元空間上のおおよその目的の位置に光源または視点の位置を設定できる。このように、操作者には三次元システム操作の経験を全く要求しないので、光源又は視点の位置を経験、熟練を要することなく誰でも簡単に設定することができ、また試行錯誤の必要なしにそれらの設定ができるので、操作時間を短縮でき、作業能率を著しく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による三次元画像処理システムの一実施例の概略構成図。
【図2】図1の画像データ処理部の詳細ブロック図。
【図3】図1に示した三次元画像処理システムによる二次元透視画像表示を説明するための説明図。
【図4】図2の第2計算部及び第3計算部における動作を説明するための説明図。
【図5】図2に示す画像データ処理部の機能と同様の機能をコンピュータを用いて実現するための画像データ処理プログラムを示すフローチャート。
【符号の説明】
1 三次元画像処理システム
2 記憶装置
3 画像データ処理部
4 CRT表示装置
5 入力装置
12 二次元透視画像データ作成部
13 表示制御部
14 第1計算部
15 第2計算部
16 第3計算部
A 表示用画像データ
B 入力信号
C 形状データ
D 画像データ
E データ
F 三次元中心座標データ
G 視点座標データ
H 深さデータ
I 光源座標データ
P 二次元指定座標データ
Q 光源位置
S 立方体
SA 二次元透視画像
SA1 面
X 視点
Y カーソル
Z 中心座標位置
a 深さ
Claims (1)
- 所与の三次元物体の形状データを格納しておく記憶装置と、前記三次元物体の二次元透視画像を表示するため前記形状データを三次元透視変換処理するデータ処理装置と、該データ処理装置に応答して作動する画像表示装置とを備えて成る三次元画像処理システムにおいて、
該画像表示装置の画像表示面の所望の二次元位置を指定するための入力装置と、
前記二次元透視画像のうち該入力装置によって指定された二次元位置に最も近い面の中心座標を示す三次元中心座標データを得るための第1計算部と、
前記三次元中心座標データと前記二次元透視画像の視点位置データとに基づき、前記二次元透視画像のための視点座標系における前記中心座標の深さを示す深さデータを得るための第2計算部と、
前記視点位置データと前記二次元座標データと該深さデータとに基づいて前記二次元透視画像における前記所望位置に相応する三次元座標位置を示す設定座標位置データを得るための第3計算部とを備え、
前記三次元物体の二次元透視画像を示す画像データを作成するための光源又はカメラ位置の設定を前記設定座標位置データに従って行うようにしたことを特徴とする三次元画像処理システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9321295A JP3691105B2 (ja) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | 三次元画像処理システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9321295A JP3691105B2 (ja) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | 三次元画像処理システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH08273001A JPH08273001A (ja) | 1996-10-18 |
JP3691105B2 true JP3691105B2 (ja) | 2005-08-31 |
Family
ID=14076268
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP9321295A Expired - Lifetime JP3691105B2 (ja) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | 三次元画像処理システム |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3691105B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
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CN102411765B (zh) * | 2011-08-22 | 2014-08-13 | 广东省电力设计研究院 | 三维电力网络的建设方法及装置 |
CN104391947B (zh) * | 2014-12-01 | 2017-11-21 | 广东电网有限责任公司清远供电局 | 海量gis数据实时处理方法及系统 |
-
1995
- 1995-03-28 JP JP9321295A patent/JP3691105B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPH08273001A (ja) | 1996-10-18 |
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