JP3764191B2 - 3次元画像処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は,リアルタイムにイベントを実行する3次元画像処理装置に関する。
3次元画像処理装置は,ポリゴンを組み合わせて表現される表示対象物を3次元座標空間に配置し,ユーザに指定される視点の位置に応じて座標配置を変更し,視点により映される対象物の3次元の画像をリアルタイムに計算して表示装置の2次元の画面に表示するものである。
【0002】
3次元画像処理装置は,3次元画像を表示するだけでなく,ユーザからの入力によりユーザの意向を受け付け,表示する仮想3次元空間上でなんらかのイベントを起こす必要がある。例えば,住宅の展示システムの場合,ユーザによる視点の移動を読み,仮想住宅内をあたかもユーザが歩いて回っているような画像計算をして表示する。そして,表示されるドアのノブをマウスによりクリックするとそのドアが開くなどのイベントが生じる。こうして,ユーザの意向をなんらかの形で入力することによって,仮想空間にイベントを起こすと,ユーザの仮想空間の探索をよりリアルに見せ,また目に見えるものを触って操作したいというユーザの要求を満足させ,興味をそそらせるものである。
【0003】
イベントは,ユーザからの入力は2次元画面に描かれた操作したい対象物をマウス,ライトペン,ボタン等で指し示すことによりひき起こすことができる。そのため,3次元画像処理装置は,ユーザの指定した2次元の画面での座標点が3次元空間上のどの対象物を指し示すのかをリアルタイムに判別する技術が必要となってくる。
【0004】
【従来の技術】
従来の技術における指定された対象物の判別は次のようなものである。まず,対象物を指定するユーザからの2次元画面への座標入力の後に,入力された座標点がどの3次元対象物を指し示しているかを判別する。そのために,予め格納されている仮想3次元空間に配置された対象物を構成する基本構成要素(ポリゴン)に対して一つ一つ視点に応じて座標変換の計算を行い,その後に,奥行きを表すZ座標が視点から1番前にあるポリゴンもしくは画素を選んでいた。そのため,一つ一つの処理に時間がかかるものであった。
【0005】
図14 (a),図14 (b)は従来の技術を示す。従来の3次元画像処理装置において,前後に重複する対象物のうち手前のもののみを表示する隠れ面処理は,▲1▼ポリゴン単位でZ座標の大小により,一番手前のポリゴンを見つけ出す方法(特開平6−162170号公報等参照)と,▲2▼ 画素単位にZ座標の大小により,一番手前の対象物を見つけ出す方法(特開平6−266821号公報等参照)の2通りがある。
【0006】
図14 (a)は上記▲1▼の方法の概略を示すものである。
図14 (a)において,
311は3次元オブジェクト指定入力の処理であって,2次元画面上に表示された3次元空間上の対象物を表示画面上で指定する入力処理を表す。
【0007】
312は座標変換の処理であって,仮想3次元空間における対象物の3次元座標を視点に応じた3次元座標に変換する処理である。
313はクリッピングの処理であって,所定の枠の大きさに対象物を切り出す処理である。
【0008】
314は最小Z座標値判定の処理であって,対象物のZ値(表示面からの奥行き)の一番小さいもの(一番手前にある対象物)を判定する処理である。
315は全てのポリゴンについて処理したかの判定処理である。
【0009】
図14 (a)の隠れ面処理と対象物の判定方法について説明する。
ユーザは表示装置の画面上で対象物を指定してマウスクリックする等で3次元オブジェクト指定入力の処理311を行う。その結果,予め格納された図形データ(仮想3次元空間上のポリゴンの座標,属性)を指定された視点に応じて座標変換する(座標変換の処理312)。さらに,対象物をピック枠でクリップする(クリッピッグの処理313)。そして,クリップ枠内にある図形データのZ値を比較する(最小Z座標値判定の処理314)を行う。このような処理をピック内にある全ての対象物について行い,Z座標値の一番小さいポリゴンを表示することにより対象物を表示し,指定された対象物とする。
【0010】
図14 (b)は上記▲2▼の方法を示す。
図14 (b)において,
321は3次元オブジェクト指定入力の処理であって,2次元画面上に表示された3次元空間(仮想3次元空間)上の対象物を2次元の表示画面上で指定する入力処理を表す。
【0011】
322は座標変換の処理であって,仮想3次元空間における対象物の3次元座標を視点に応じた3次元座標に変換する処理である。
323は画素の描画処理であって,指定された領域の対象物の画素を表示する処理である。
【0012】
324は最小Z座標値判定の処理であって,画素毎にZ座標値を比較し,最小Z座標値の画素を求める処理である。最小Z座標値を保持するためにデプスバッファ326を用意し,取り出される画素について同じ表示位置にあるデプスバッファ326のZ座標値を比較し,Z座標値の小さい方の値をデプスバッファ326に保持する。
【0013】
325は指定されたポリゴンについて,全て描画したかを判定する処理である。
326はデプスバッファである。
【0014】
ユーザは表示装置の画面上でイベントを起こす対象物を指定する(3次元オブジェクト指定入力の処理311)。座標変換を行った後,指定された領域にある3次元空間に配置された対象物の画素に対して表示を行うことにより画素毎に画素のZ座標値とデプスバッファ326に保持されているZ座標値を比較し,後から取り出した画素のZ座標値の方が小さければその値でデプスバッファ326を更新し,後から取り出した画素のZ座標値の方が大きければデプスバッファ326のZ座標値の更新をしない。Z座標値を更新する時は更新した画素の対象物の識別情報も保持しておく。このような処理を指定された領域にある全てのポリゴンに対して行い,最小Z座標値を持つ対象物を表示する。この処理において,画素と対象物の識別子の対応が付けられているのでその識別子により対象物を判定する。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
従来の対象物の判定処理は,各ポリゴンもしくは各ポリゴン毎の全ての画素についてループ処理によりまず座標変換を行い,その後Z座標値を判定したために指定された対象物の判定に時間がかかるものであった。そのため,指定された対象物に割り当てられた音等のイベントを出力するか,あるいは対象物がドアのような場合にドアを開く等のイベントを起こすまでの時間が長かった。
【0016】
本発明は,指定された対象物の判定を高速に行い,対象物の判定とイベントの実行をリアルタイムに行うことのできる3次元画像処理装置を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明は,表示対象を構成する3次元表示要素の頂点の各座標を視点に基づいて2次元画面上に透視変換したXY座標と該2次元画面からの奥行きを表すZ座標とに変換する座標変換手段と,該座標変換手段の変換した前記各3次元表示要素を構成する頂点のXY座標の組に対応して前記3次元表示要素ごとにZ座標と対象物に関する情報とを保持する3次元画像データテーブルと,該3次元画像データテーブルに基づいて表示装置に表示する表示データを作成し画像メモリに格納する表示データ作成手段と,3次元画像の表示画面上で指定された1点により3次元画像データテーブルを検索する検索手段とを備え,前記表示データ作成手段による3次元画像の表示データ作成後も該3次元画像データテーブルを保持し,該検索手段は指定された1点のXY座標をキーに該3次元画像データテーブルにおける該当する3次元表示要素の中から最小のZ座標を持つものを検索し,その3次元表示要素に該当する対象物に関する情報を出力するようにした。そのようにして,対象物の決定のための座標の再計算を不要とし,高速に対象物を判定できるようにし,対象物に関する情報を得られるようにした。また,対象物に関する情報を対象物のイベント情報へのアドレスとし,検索手段がアドレスを出力すると,そのイベント情報を実行することにより,高速にイベントが実行できるようにした。
【0018】
図1は本発明の基本構成を示す。
図1において,
1は3次元画像処理装置である。
【0019】
2は記憶部である。
3は仮想3次元空間データ保持部であって,対象物を構成する3次元表示要素(ポリゴン)の3次元座標と属性を保持するものである。
【0020】
4は3次元画像データテーブルであって,仮想3次元空間データ保持部3に保持される3次元座標値を視点に応じて2次元画面上に透視変換したXY座標値と画面からの奥行きを示すZ座標値との3次元座標値に変換した3次元座標と属性を含む3次元画像データを保持するものである。
【0021】
5はイベント情報保持部であって,対象物に割り当てられたイベント情報(対象物がドアであればドアの開く音,ドアの開く動き等)を保持するものである。
6は座標変換手段であって,対象物の仮想3次元空間データの座標値を視点の位置に応じて2次元画面上に透視変換したXY座標と画面からの奥行きを示すZ座標値との3次元座標値に変換するものである。
【0022】
7は表示データ作成手段であって,3次元画像データテーブル4に保持されている対象物の3次元画像データに基づいて,対象物を画面表示するために隠面処理し,画素毎の表示データを作成するものである。
【0023】
8はイベント実行手段であって,指定された対象物のもつイベント情報を実行するものである。
9は検索手段であって,3次元空間の対象物を表示する表示画面上で指定された1点から3次元画像データテーブルを検索するものである。
【0024】
10は表示装置であって,ディスプレイである。
11は他の情報出力装置であって,イベント情報が音声であれば音声出力装置等の表示装置以外の情報出力装置である。
【0025】
12は入力装置であって,キーボード,マウス,タッチパネル等の入力装置である。
図1の本発明の基本構成の動作を説明する。
【0026】
対象物を多角形の表示基本要素(ポリゴン)で表し,その仮想3次元空間データ(XY平面上の座標とXY平面(画像面)に垂直な奥行き方向のZ座標および属性等)での座標値を仮想3次元空間データ保持部に保持する。表示画面における視点がユーザにより指定される。座標変換手段6は,その視点から対象物を見た時の像を2次元画面上に透視変換したXY座標と画面からの奥行きを示すZ座標に変換し,その座標値を3次元画像データテーブル4に保持する。3次元画像データテーブルは表示画面におけるXY座標と視点からの奥行き方向の距離Z座標値および対象物に関する情報,対象物の属性等を保持する。表示データ作成手段7は,3次元画像データテーブル4に保持されているXY座標値により表示装置10に画面表示する位置を定め,Z座標値により隠れ面処理を施す。さらに,属性を付加して表示データを作成する。表示装置10は表示データ作成手段の作成した表示データに基づいて対象物を表示装置10に表示する。
【0027】
画面上の1点が指定されると,検索手段9は3次元画像データテーブルを参照し,指定されたXY座標の位置にある対象物を判定する。同じXY座標上に複数の対象物がある場合には,3次元画像データテーブル4に保持されているZ座標値を比較してZ座標値の一番小さい対象物を指定された対象物として判定する。そして対象物に関する情報を出力する。
【0028】
イベント実行手段8はイベント情報保持部5を参照して,指定された対象物に割り当てられているイベント情報を取り出し,表示装置10もしくは他の情報出力装置11に出力する。例えば,指定対象物がドアの把手であり,把手が指定されるとドアが開き音楽が出力されるようにイベントが設定されているとする。把手が指定され,指定された対象物が把手であることが判定されると,表示画面上のドアが開き,スピーカから音楽が出力される。
【0029】
本発明によれば,3次元画像データテーブルにより対象物を判定し,そのZ値により画像表示,画面上で指定された対象物を判定するので,対象物の座標変換処理が不要になり対象物の判定を高速に行うことができる。そのため,対象物が指定されてからイベントの実行までの時間が短くなり,画像処理をリアルタイムに行うことができるようになる。
【0030】
【実施例】
図2〜図5,図7により,住宅展示システムを例として本発明の3次元画像処理方法について説明する。
【0031】
図2 (a)は間取り図を示すものである。
21は間取り図である。
A,B,C,D,Eそれぞれの部屋の間取りである。
【0032】
A1はピアノ,A2は花ビン,A3は壁に掛けられた絵,A4はタンスである。
図2 (b)は3次元画像処理装置でピアノを表現する方法の説明図である。
【0033】
22はピアノである。
(1) ,(2) ,(3) ,(4) ,(5) ,(6) ,(7) ,(8) ,(9) ,(10),(11),(12)はそれぞれ基本構成要素(以後,ポリゴンと称する)であって,ピアノ22を12個のポリゴンにより表すものとする。各ポリゴンの頂点の座標を表してピアノの仮想3次元空間データとする。
【0034】
図3は本発明の仮想3次元空間データテーブルの例を示すものである。
図3において,
31は各部屋毎の内部のデータを指し示すアドレス表である。
【0035】
32は部屋の家具の配置を表すアドレスである。家具の名称とその先頭アドレス,イベントの有無を表すイベントフラグ,イベントの実行プログラムのある位置のアドレスであるイベントアドレスを保持するものである。イベントフラグは「1」はイベントあり,「0」はイベント無しを表す。A1はピアノであり,イベントがあるものである(ピアノを指定すると音楽が出力される)。A2は花ビンであって,イベント無しである。A3は壁の絵であって,指定すると絵が落ちるイベントを有するものである。A4はタンスであって,イベント無しである。
【0036】
33は家具A1(ピアノ)の各ポリゴンの座標位置と属性を示すものである。
(1) 〜(12)は前述のピアノのポリゴンの番号に対応し,それぞれの頂点の位置の座標をもつ。それぞれの色の属性は黒である。
【0037】
図4は本発明の3次元画像の処理方法の説明図である。
図4 (a)は視点1による表示装置への表示部分を示す。
41は部屋Aの平面図である。
【0038】
A1はピアノ,A2は花ビン,A3は絵,A4はタンスである(図2 (a)に同じ)。
視点1から花ビンA2方向を見た時に映る領域を斜線で示す。
【0039】
図4 (b)は図4 (a)の視点1により画面表示される表示画面を示す。
42は部屋Aの内部の表示であって,図4 (a)の視点により花ビンA2の方向を見た時の画面表示である。
【0040】
A1はピアノ,A2は花ビン,A3は絵である。
図5は本発明の3次元画像の処理方法の説明図である。
図5 (a)は視点2による表示装置への表示部分を示す。
【0041】
図5 (a),視点2の位置が図4 (a)と異なるのみであるので詳細な説明は省略する。
図5 (b)は図5 (a)の視点2により画面表示される表示画面を示す。
【0042】
42は部屋Aの内部の表示であって,図5 (a)の視点により画面表示されるものである。
A1はピアノ,A2は花ビン,A3は絵であって,図4 (b)と同じものである。
【0043】
図5 (b)では画像平面上でピアノA1と花ビンA2が一部重複するので,それぞれの視点からの距離を判定し,遠い方(図5 (b)の場合,ピアノA1)の重複部分は隠面処理をして表示されないようにする。また,画面上で花ビンが指定されたとき,ピアノA1と区別をする必要があるので,ピアノA1と花ビンA2の視点からの距離(Z座標値)を3次元画像ソートデータテーブル(後述する)のZ座標値を参照して比較し,Z座標値の小さい花ビンA2の方を指定された対象物とする。
【0044】
図6の本発明の実施例1のシステム構成を説明する前に図7の本発明の3次元画像データテーブルと3次元画像ソートデータテーブルの実施例について説明する。
【0045】
図7 (a)は3次元画像データテーブルであって,仮想3次元空間データテーブルの各座標を座標変換手段により座標変換して得られるXY座標とZ座標,イベントの有無を示すイベントフラグ,イベント先頭アドレス,属性等を保持するものである。
【0046】
4つのXY座標は,ポリゴンの各頂点(4つ)のXY座標である。
Z座標は,表示面からの奥行きを表す座標である。
イベントフラグはイベントの有無を示すフラグであり,1はイベント有り,0はイベント無しである。
【0047】
イベント先頭アドレスはイベントの実行プログラムの先頭アドレスである。
図7 (b)は3次元画像ソートデータテーブルであって,図7 (a)の3次元画像データテーブルをZ座標値によりソートしたものである。
【0048】
図6は本発明の実施例1のシステム構成である。
図6において,
51は3次元画像処理装置である。
【0049】
54は表示装置であって,ディスプレイである。
55は入力装置であって,キーボード,マウス,タッチパネル等である。
56’はイベント出力装置であって,音声等の出力装置である。
【0050】
3次元画像処理装置51において,
56は処理部であってメモリ上にあり,各種処理手段を備えるものである。
61は座標変換手段である。
【0051】
62はソート手段であって,3次元画像データテーブル72に保持されている3次元画像データをZ座標についてソートするものある。
63は距離計算手段であって,3次元画像ソートデータテーブル73に保持されている3次元画像データにより視点からの距離を判定するものである。
【0052】
64は表示データ作成手段であって3次元画像ソートデータテーブル73を参照して,表示装置54の表示データを作成するものである。
65はイベント実行手段であって,イベントデータ82を参照して仮想3次元空間データ81を書き換え,座標変換手段61を起動することにより実行したり,イベントの実行データを作成するものである。
【0053】
66はイベント出力手段であって,イベント出力データ保持部74に保持されているイベントの実行データをイベント出力装置56に出力するものである。
67はマッチング手段であって,対象物の指定入力があったとき,3次元画像ソートデータテーブル73を検索して,指定された対象物を判定する手段である(図1の検索手段9に相当する)。
【0054】
68は入力判定手段であって,視点位置の指定入力と対象物の指定入力を判別するものである。
69は表示データ出力手段であって,表示データ保持部75に保持されている表示データを出力するものである。
【0055】
71は記憶部1であって,内部メモリである。
記憶部1(71)において,
72は3次元画像データテーブルであって,3次元画像データを保持するものである。
【0056】
73は3次元画像ソートデータテーブルであって,Z座標でソートした3次元画像データを保持するものである。
74はイベント出力データ保持部であって,音声等の出力するイベントデータを保持するものである。
【0057】
75は表示データ保持部であって,画像メモリである。
80は記憶部2であって,内部メモリもしくは磁気ディスク装置である。
81は仮想3次元空間データである。
【0058】
82はイベントを記述したスクリプトや音声等のイベントデータである。
図8のフローチャートを参照して図6の実施例1のシステム構成の動作を説明する。
【0059】
図示のステップ番号に従って動作を説明する。
S1,S2 入力判定手段68は,視点移動入力と対象物の指定入力を待ち,入力があった場合はそのいずれかであるかを判定する。視点移動入力の場合にはS3に進み,対象物の指定入力の場合にはS8に進む。
【0060】
S3 視点移動があった場合には,座標変換手段61は仮想3次元空間データ81の座標値を視点の位置に応じて2次元画面に透視変換したXY座標値と画面からの奥行きを示すZ座標値との3次元座標値に変換する。
【0061】
S4 3次元画像データを保持する3次元画像データテーブル72を作成する。
S5 ソート手段62は3次元画像データをZ座標値についてソートする。
【0062】
S6 3次元画像ソートデータを保持する3次元画像ソートデータテーブル73に作成する。
S7 表示データ作成手段64は3次元画像ソートデータテーブル73を参照し,ポリゴンのZ座標値の大きい方から順に表示処理することにより表示装置54の画像データを作成し,表示データ保持部75に保持する。表示データ出力手段69は表示データ保持部75に保持されている表示データを取り出して表示装置54に表示する。
【0063】
S8,S9 S2において,入力判定手段68が対象物の指定入力を判定した時は,マッチング手段67は,指定された位置のXY座標により3次元画像ソートデータテーブル73をZ座標値の小さい方から検索する。
【0064】
S10 指定されたXY座標の対象物が見つかれば,距離計算手段63は指定されたXY座標にそのZ座標値を加えた座標点の視点からの距離を計算する。
S11,S11’ 距離の計算により対象物の視点からの距離が手の届く範囲(手の届く範囲の距離は予め定めておく)にあればイベントフラグを判定し,手の届く距離の範囲外であればS1に戻る。
【0065】
S12,S12’ S11’で手の届く距離にあると判定された場合には,イベント実行手段65はイベントフラグを判定する。イベントフラグが1であればS13に進み,イベントフラグが1でなければS1に戻る。
【0066】
S13 イベントフラグが1であるので,イベント実行手段65はイベントの実行データを作成し,イベント出力データ保持部74に保持する。イベント出力手段66はイベント出力データ保持部74に保持されているイベントデータを取り出してイベント出力装置56に出力する。また,イベントの実行がドアの開閉等の表示装置54に表示するものであれば,イベント実行手段65は仮想3次元空間データを書き換え,座標変換手段を起動することにより表示データを作成し,表示データ保持部75に保持し,表示データ出力手段69により表示処理をする。
【0067】
図9は本発明の実施例2のシステム構成である。
図9は,Zバッファ法により本発明を実施例する場合のシステム構成である。
図9において,
51は3次元画像処理装置である。
【0068】
54は表示装置であって,ディスプレイである。
55は入力装置であって,キーボード,マウス,タッチパネル等である。
56’はイベント出力装置であって,音声等の出力装置である。
【0069】
3次元画像処理装置51において,
56は処理部であって,メモリ上にあり各種処理手段を備えるものである。
61は座標変換手段である。
【0070】
62’はZ座標判定手段であって,画素毎にイベントテーブル73’のZ値を参照し,Z座標値の大小を判定し,Z値の小さい値によりイベントテーブル73’を更新するものである。
【0071】
63は距離計算手段であって,イベント検索手段の指示によりイベントテーブルにより距離計算を行うものである。
64は表示データ作成手段であって,表示装置54に表示するための表示データを作成するものである。
【0072】
65はイベント実行手段であって,イベントデータ82を参照して,仮想3次元空間データ81を書き換え,座標変換手段61を起動することにより実行したり,イベントの実行データを作成するものである。
【0073】
66はイベント出力手段であって,イベント出力データ保持部74に保持されているイベントの実行データをイベント出力装置に出力するものである。
67’はイベント検索手段であって,対象物の指定入力があったとき,イベントテーブル73’を検索して,指定された対象物を判定する手段である。
【0074】
68は入力判定手段であって,視点位置の指定入力と対象物の指定入力を判別するものである。
69は表示データ出力手段であって,表示データ保持部75に保持されている表示データを出力するものである。
【0075】
71は記憶部1であって,内部メモリである。
記憶部1(71)において,
72は3次元画像データテーブルであって,3次元画像データを保持するものである。
【0076】
73’はイベントテーブルであって,画素対応にZ座標値,イベントフラグ,イベントアドレスを保持するものである。
74はイベント出力データ保持部であって,音声等の出力するイベントデータを保持するものである。
【0077】
75は表示データ保持部であって,画像メモリである。
80は記憶部2であって,内部メモリもしくは磁気ディスク装置である。
81は仮想3次元空間データである。
【0078】
82はイベントを記述したスクリプトや音声等のイベントデータである。
図9のシステム構成の動作は後述する。
図10は本発明のイベントテーブルの実施例を示す。
【0079】
図10 (a)は表示画面上の画素配置である。
画面の横方向をX軸,縦方向をY軸とする。X座標の最大値はMaxX,Y座標の最大値はMaxYであり,画素毎に座標値をもつ。
【0080】
図10 (b)はイベントテーブルの実施例であって,画素毎にZ座標,イベントフラグとイベントアドレスを持つものである。
画素の位置は図10 (a)のXY座標の座標値である。
【0081】
イベントフラグ1はイベントがあることを示し,イベントフラグ0はイベントが無いことを示す。
図11は本発明の実施例2のシステム構成のフローチャートである。
【0082】
図11のフローチャートを参照して図9の実施例2のシステム構成の動作を説明する。
図示のステップ番号に従って動作を説明する。
【0083】
S1,S2 入力判定手段68は,視点移動入力と対象物の指定入力を待ち,入力があった場合はそのいずれであるかを判定する。視点移動入力の場合にはS3に進み,対象物の指定入力の場合にはS10に進む。
【0084】
S3 視点移動があった場合には,座標変換手段61は仮想3次元空間データ81を視点の位置に応じて2次元画面に透視変換したXY座標値と画面からの奥行きを示すZ座標値との3次元画像データに変換する。
【0085】
次のS4〜S9を全てのポリゴン一つ一つについて繰り返す。次のS4〜S8を,一つ一つのポリゴンの全ての画素について繰り返す。
S4,S5 Z座標判定手段62’は画素毎に同じXY座標の画素のイベントテーブル73’に保持されているZ座標値とを比較し,比較対象の画素のZ座標値がイベントテーブル73’のZ座標値より小さい場合には,イベントテーブルにそのZ座標値,イベントフラグ,イベントアドレスを書き込む。
【0086】
S6,S7 表示データ作成手段64は属性により表示データを作成する。作成された表示データは表示データ保持部75に保持する。表示データ出力手段69は表示データ保持部75に保持されている表示データを取り出して表示装置54に表示する。
【0087】
S8,S8’ 一つのポリゴンの全ての画素は終了したか判定する。全て終了していなければS4以降の処理を繰り返す。全て終了していればS9に進む。
S9,S9’ 全てのポリゴンが終了したか判定し,終了していなければ次のボリゴンについてS4以降の処理を繰り返す。全てのポリゴンについて終了していればS1に戻る。
【0088】
S10,S10’ S2において,入力判定手段68が対象物の指定入力を判定した時は,イベント検索手段67’は,指定されたXY座標によりイベントテーブル73’を検索する。指定されたXY座標が見つかればS11に進み,見つからなければS1に戻る。
【0089】
S11 イベントテーブル73’を検索して指定のXY座標が見つかった場合には,距離計算手段63は指定されたXY座標にそのZ座標値を加えた座標点の視点からの距離を計算する。
【0090】
S12,S12’ 距離の計算により座標点の視点からの距離が手の届く範囲(手の届く範囲の距離は予め定めておく)にあればイベントフラグを判定する処理S13’に進み,手の届く距離の範囲外であればS1に戻る。
【0091】
S13,S13’ S12’で手の届く距離にあると判定された場合には,イベント実行手段65はイベントフラグを判定する。イベントフラグが1であればS14に進み,イベントフラグが1でなければS1に戻る。
【0092】
S14 イベントフラグが1であるので,イベント実行手段65はイベントの実行データを作成し,イベント出力データ保持部74に保持する。イベント出力手段66はイベント出力データ保持部74に保持されているイベントデータを取り出してイベント出力装置56に出力する。また,イベントの実行がドアの開閉等の表示装置54に表示するものであれば,イベント実行手段65は仮想3次元空間データを書き換え,座標変換手段を起動することにより表示データを作成し,表示データ保持部75に保持し,表示データ出力手段69により表示処理をする。
【0093】
図12は本発明の実施例3のフローチャートである。
本発明の実施例3は,隠面処理および対象物の判定とイベントの実行の有無を3次元画像ソートデータテーブルを参照して行うものであり,画像の表示データの作成処理において対象物の距離を判断し,距離が手の届く範囲外の距離であれば対象物のイベントフラグを書換え,距離が手の届く範囲内の距離であれば対象物のイベントフラグをそのままにしておき,表示処理においてイベントフラグが1であるものについては表示色を対象物本来の色と異なるイベントが実行されることを示す予め定めた色(例えば赤)に変更し,イベントフラグが0であれば対象物本来の色を表示するものである。
【0094】
S1,S2 入力判定手段68は,視点移動入力と対象物の指定入力を待ち,入力があった場合はそのいずれであるかを判定する。視点移動入力の場合にはS3に進み,対象物の指定入力の場合にはS14に進む。
【0095】
S3 視点移動があった場合には,座標変換手段61は仮想3次元空間データ81の座標値を視点の位置に応じて2次元画面に透視変換したXY座標値と画面からの奥行きを示すZ座標値との3次元画像座標値に変換する。
【0096】
S4 3次元画像データを保持する3次元画像データテーブル72を作成する。
S5 ソート手段62は3次元画像データをZ座標値についてソートする。
【0097】
S6 3次元画像ソートデータを保持する3次元画像ソートデータテーブル73を作成する。
S7〜S9をイベントフラグが1である各ポリゴンについて繰り返す。
【0098】
S7,S8,S9 距離計算手段63は視点からの距離を計算する。そして,距離が手の届く範囲内であればイベントフラグを書き換えない。手の届く範囲外の距離であればS9でイベントフラグを0に書き換える。
【0099】
S10 イベントフラグ1の全てのポリゴンについて行ったか判定し,全てのポリゴンについて行っていなければS7以降の処理をくりかえし,全てのポリゴンについて処理を行っていればS10’でイベントフラグを判定する。
【0100】
S10’〜S12を各ポリゴンについて繰り返す。
S10’,S11,S12 イベントフラグが1であればS11で対象物の表示色を赤に表示する。イベントフラグが0であればS12で対象物の本来の色で表示する。
【0101】
S13 各ポリゴンについて処理を行ったか判定し,各ポリゴンについて処理を行っていなければS10’以降の処理を繰り返し,行っていればS1に戻る。S14,S14’ S2において,入力判定手段68が対象物の指定入力を判定した時は,マッチング手段67は,指定された位置のXY座標により3次元画像ソートデータテーブル73をZ座標値の小さい方から検索する。対象物が見つかればS15に進んでイベントフラグを判定し,見つからなければS1に戻る。
【0102】
S15,S16 イベントフラグを判定し,イベントフラグが0であればS1に戻る。イベントフラグが1であればS16でイベント実行手段65はイベントの実行データを作成し,イベント出力データ保持部74に保持する。イベント出力手段66はイベント出力データ保持部74に保持されているイベントデータを取り出してイベント出力装置56に出力する。また,イベントの実行がドアの開閉等の表示装置54に表示するものであれば,イベント実行手段65は仮想3次元空間データを書き換え,座標変換手段を起動することにより表示データを作成し,表示データ保持部75に保持し,表示データ出力手段69により表示処理をする。
【0103】
実施例3はポリゴン毎に表示する色を変えて,指定するとイベントが起こる2次元画面上の座標点を表示するものであるが,各処理中にどのポリゴンがどの3次元の対象物に属するものであるかという情報を3次元画像データテーブルに持っておき,指定するとイベントが起こる単位を3次元の対象物毎にすることとし,3次元の対象物毎に色を変えるようにすることもできる。
【0104】
図13は本発明の実施例4のフローチャートである。
本発明の実施例4は,本発明をZバッファ法により画素毎に隠面処理を施す方法に適用した場合のフローチャートであり,表示データの作成処理において,対象物の距離を判断し,距離が手の届く範囲外の距離であれば対象物のイベントフラグを0に書換え,距離が手の届く範囲内の距離であれば対象物のイベントフラグをそのままにし,表示処理においてイベントフラグが1であるものについては表示色を対象物本来の色と異なるイベントが実行されることを示す予め定められた色(例えば赤)に変更し,イベントフラグが0であれば対象物本来の色を表示するものである。
【0105】
S1,S2 入力判定手段68は,視点移動入力と対象物の指定入力を待ち,入力があった場合はそのいずれかであるかを判定する。視点移動入力の場合にはS3に進み,対象物の指定入力の場合にはS14に進む。
【0106】
S3 視点移動があった場合には,座標変換手段61は仮想3次元空間データ81の座標値を視点の位置に応じて2次元画面に透視変換したXY座標値と画面からの奥行きを示すZ座標値との3次元座標に変換する。
【0107】
S4〜S13を全てのポリゴンについて繰り返す。S4〜S12を一つのポリゴン中の全ての画素について繰り返す。
S4,S5 Z座標判定手段62’は画素毎に同じXY座標の画素のイベントテーブル73’に保持されているZ座標値とを比較し,比較対象の画素のZ座標値がイベントテーブル73’のZ座標値より小さい場合には,イベントテーブルにそのZ座標値,イベントフラグ,イベントアドレスを書き込む。
【0108】
イベントフラグが1である画素についてS6,S7,S8の処理を行う。
S6 距離計算手段63はXY座標値とそのZ座標値により示される3次元座標の視点からの距離を計算する。
【0109】
S7,S8 距離の計算結果の距離が手の届く範囲内の距離か手の届かない範囲内の距離であるか判定する。手の届く範囲外であればS8でイベントフラグを0に書き換える。手の届く範囲内の距離であればイベントフラグは書き換えない。
【0110】
S9,S10,S11 イベントフラグを判定し,イベントフラグが1であればS10で対象物を赤で表示するようにし,イベントフラグが0であれば本来の色で表示するようにする。
【0111】
S12 1つのポリゴン中の全ての画素について行ったか判定し,全ての画素について終了していればS13に進み,終了していなければS4以降の処理を繰り返す。
【0112】
S13 全てのポリゴンについて行ったか判定し,全てのポリゴンについて行っていなければS4以降の処理をくりかえし,全てのポリゴンについて処理を行っていればS1に戻る。
S14,S15,S16 S2において,入力判定手段68が対象物の指定入力を判定した時は,イベント検索手段67’は指定された位置のXY座標によりイベントテーブル73’を検索して,イベントフラグを判定する。イベントフラグが0であればS1に戻る。イベントフラグが1であればS16でイベント実行手段65はイベントの実行データを作成し,イベント出力データ保持部74に保持する。イベント出力手段66はイベント出力データ保持部74に保持されているイベントデータを取り出してイベント出力装置56に出力する。また,イベントの実行がドアの開閉等の表示装置54に表示するものであれば,イベント実行手段65は仮想3次元空間データを書き換え,座標変換手段を起動することにより表示データを作成し,表示データ保持部75に保持し,表示データ出力手段69により表示処理をする。
【0113】
実施例4は画素毎に表示する色を変えて,指定するとイベントが起こる2次元画面上の座標点を表示するものであるが,各処理中にどの画素がどの3次元の対象物に属するものであるかという情報を3次元画像データテーブルに持っておき,指定するとイベントが起こる単位を3次元の対象物毎にすることし,3次元の対象物毎に色を変えるようにすることもできる。
【0114】
【発明の効果】
本発明によれば,3次元画像データテーブル,3次元画像ソートデータテーブル,イベントテーブル等のテーブルを参照して対象物の表示および画面で指定された3次元空間の対象物を判定するので表示および判定を高速に行うことができる。また,イベントの有無をテーブルのフラグ等を参照して判定するのでイベントの選択も高速に行うことができる。
【0115】
そのため,本発明によれば対象物の表示および対象物が指定されてからイベントの実行までの時間が短くなり,画像処理をリアルタイムに行うことができるようになる。また,イベントの実行を視点からの距離により実行するか否かを決定するので,現実に近い3次元空間の探索を演出することができる。また,指定するとイベントが実行される2次元画面上の座標点を本来の色とは異なる予め定められた色で表示するのでユーザの探索を助けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本構成を示す図である。
【図2】本発明の3次元画像の処理方法の説明図である。
【図3】本発明の仮想3次元空間データテーブルの例を示す図である。
【図4】本発明の3次元画像の処理方法の説明図である。
【図5】本発明の3次元画像の処理方法の説明図である。
【図6】本発明の実施例1のシステム構成を示す図である。
【図7】本発明の3次元画像データテーブルと3次元画像ソートデータテーブルの実施例を示す図である。
【図8】本発明の実施例1のシステム構成のフローチャートを示す図である。
【図9】本発明の実施例2のシステム構成を示す図である。
【図10】本発明のイベントテーブルの実施例を示す図である。
【図11】本発明の実施例2のシステム構成のフローチャートを示す図である。
【図12】本発明の実施例3のフローチャートを示す図である。
【図13】本発明の実施例4のフローチャートを示す図である。
【図14】従来の技術を示す図である。
【符号の説明】
1:3次元画像処理装置
2:記憶部
3:仮想3次元空間データ保持部
4:3次元画像データテーブル
5:イベント情報保持部
6:座標変換手段
7:表示データ作成手段
8:イベント実行手段
9:検索手段
10:表示装置
11:他の情報出力装置
12:入力装置
Claims (8)
- 表示対象を構成する3次元表示要素の頂点の各座標を視点に基づいて2次元画面上に透視変換したXY座標と該2次元画面からの奥行きを表すZ座標とに変換する座標変換手段と,該座標変換手段の変換した前記各3次元表示要素を構成する頂点のXY座標の組に対応して前記3次元表示要素ごとにZ座標と対象物に関する情報とを保持する3次元画像データテーブルと,該3次元画像データテーブルに基づいて表示装置に表示する表示データを作成し画像メモリに格納する表示データ作成手段と,3次元画像の表示画面上で指定された1点により3次元画像データテーブルを検索する検索手段とを備え,
前記表示データ作成手段による3次元画像の表示データ作成後も該3次元画像データテーブルを保持し,該検索手段は指定された1点のXY座標をキーに該3次元画像データテーブルにおける該当する3次元表示要素の中から最小のZ座標を持つものを検索し,その3次元表示要素に該当する対象物に関する情報を出力することを特徴とする3次元画像処理装置。 - 表示対象物のイベント情報を保持したイベント情報保持部と,イベント情報を実行するイベント実行手段とを備え,3次元画像データテーブル中の対象物に関する情報がイベント情報保持部中の対象物のイベント情報を指し示すアドレスであり,
前記検索手段が3次元画像の表示画面上で指定された1点のXY座標をキーに該3次元画像データテーブルにおける3次元表示要素について検索し,該当するアドレスを出力すると,前記イベント実行手段はそのアドレスにより前記イベント情報保持部中のイベント情報を実行することを特徴とする請求項1に記載の3次元画像処理装置。 - 前記3次元画像データテーブルはイベントの有無を示すイベントフラグを保持するものであり,イベントフラグを参照してイベントの実行の有無を判定するものであることを特徴とする請求項2に記載の3次元画像処理装置。
- 指定された対象物の視点からの距離が予め定めた一定値以内であるかないかを判定する距離判定手段を備え,該距離が該一定値より大きい場合には該対象物のイベントフラグがイベント有りを示すものであってもイベントを実行しないこととし,イベント有りであって対象物の距離が一定値以内であれば,イベントを実行することを特徴とする請求項3に記載の3次元画像処理装置。
- 対象物の表示処理において,対象物の視点からの距離を判定し,該一定値以上の対象物のイベントフラグをイベントを実行しないフラグとし,イベント有りの対象物は通常の表示色と異なる予め定められた色で表示することを特徴とする請求項3に記載の3次元画像処理装置。
- ソート手段を備え,前記3次元画像データテーブルをZ座標によりソートし,ソートした結果を保持する3次元画像ソートデータテーブルを備え,
指定対象物判定時には該3次元画像ソートデータテーブルのZ座標値を小さい方から大きい方へ,画像表示時には大きい方から小さい方へ順次に検索することを特徴とする請求項1,2,3,4もしくは5に記載の3次元画像処理装置。 - 画素毎にZ座標値を判定して同一画素の位置にZ座標値の異なる対象物がある場合にZ座標値により視点に近い対象物を判定する3次元画像処理装置であって,
画素対応に視点に一番近いZ座標値と画素の対象物のイベントフラグおよびイベント情報を保持するイベントテーブルを画像表示時に作成して保持することを特徴とする請求項1,2,3もしくは4に記載の3次元画像処理装置。 - 画素毎にZ座標値を判定して同一画素の位置にZ座標値の異なる対象物の画素がある場合にZ座標値により視点に近い対象物を判定する3次元画像処理装置であって,
画素を表示する処理において,対象物の視点からの距離を判定し,該距離が一定値以上であれば該対象物のイベントフラグをイベントがなしとし,該距離が一定値以内であって,イベント有りの対象物の表示色を通常の表示色と異なる予め定められた色で表示することを特徴とする請求項1もしくは2に記載の3次元画像処理装置。
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