JP3873150B2 - 3次元ベクトルの2次元表示方法および装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、3次元ベクトルの2次元表示方法および装置に関し、さらに詳しくは、3次元ベクトルの方向を2次元表示面上で常に正しく視認できるようにした3次元ベクトルの2次元表示方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図8に示すように、従来の3次元ベクトルの2次元表示方法では、3次元ベクトルの方向と大きさを表す3次元矢印jを生成し、その3次元矢印jを2次元表示面Fに視線方向に投影して矢印図形Jを生成し、その矢印図形Jを画面に表示している(印刷する場合も同じ)。
【0003】
図9は、脳の周りに発生する磁場分布を表示した画面例である。
この磁場分布画像I51は、次のようにして表示される。
(1)脳の周りに多数設置した磁気センサで脳から発生する微弱磁場の方向と強さを検出する。
(2)各観測点における微弱磁場の方向を向くと共に微弱磁場の強さに応じた大きさを持つ3次元ベクトルを生成する。
(3)各観測点における3次元ベクトルの方向と大きさを表す「3次元矢印」を生成する。
(4)各観測点に、対応する「3次元矢印」を配置した状態で、2次元表示面に「3次元矢印」を視線方向に投影して矢印図形J1〜J13を生成し、画面に表示する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
図8,図9に示す従来の3次元ベクトルの2次元表示方法では、画面に表示された矢印図形Jの方向から3次元ベクトルの方向を読み取ると共に矢印図形Jの大きさから3次元ベクトルの大きさを読み取っている。
しかし、図10に示すように、3次元矢印jが視線方向に沿って向きを変えて3次元矢印j’に変わった場合、3次元矢印jを投影した矢印図形も3次元矢印j’を投影した矢印図形も同一の矢印図形Jとなってしまう。すなわち、矢印図形Jでは、視線方向に沿った3次元ベクトルの向きを正しく視認できない問題点がある。
なお、3次元矢印jの長さで3次元ベクトルの大きさを表せば、視線方向に沿った3次元ベクトルの大きさも正しく視認できなくなる。ただし、矢印図形Jの輝度や太さで3次元ベクトルの大きさを表せば、常に3次元ベクトルの大きさを正しく視認できる。
そこで、本発明の目的は、3次元ベクトルの方向を2次元表示面上で常に正しく視認できるようにした3次元ベクトルの2次元表示方法および装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
第1の観点では、本発明は、3次元空間に分布した複数の観測点における各3次元ベクトルを2次元的に表示する3次元ベクトルの2次元表示方法であって、眼球を模した球面と瞳を模した円形のマークまたは球体からなる目玉形状の3次元オブジェクトを前記各観測点にそれぞれ配置し、前記球面の中心の位置を前記観測点の位置にそれぞれ対応させ、前記球面の直径を前記観測点における3次元ベクトルの大きさにそれぞれ対応させ、前記球面の中心から前記マークまたは球体の中心を貫く方向を前記観測点における3次元ベクトルの方向にそれぞれ対応させて、2次元表示面に投影することを特徴とする3次元ベクトルの2次元表示方法を提供する。
上記第1の観点による3次元ベクトルの2次元表示方法では、「矢印」のような記号ではなく、目玉形状の3次元オブジェクトを用いるため、2次元表示面上で常に正しく3次元ベクトルの方向を視認できるようになる。
また、目玉の向きが3次元ベクトルの方向を表すため、直観的に3次元ベクトルの方向を視認しやすくなる。むろん、投影方向に沿った3次元ベクトルの方向も視認できる。さらに、球面はどの方向に投影しても直径が同一の円形となるので、3次元ベクトルの大きさに応じた球面の直径とすれば、目玉の大きさから3次元ベクトルの大きさを容易に視認できるようになる。
【0006】
第2の観点では、本発明は、3次元空間に分布した複数の観測点における各3次元ベクトルを2次元的に表示する3次元ベクトルの2次元表示方法であって、眼球を模した球面と瞳を模した円形のマークまたは球体からなる目玉形状の3次元オブジェクトを前記各観測点にそれぞれ配置し、前記球面の中心の位置を前記観測点の位置にそれぞれ対応させ、前記マークまたは球体の大きさ、色、輝度の少なくとも1つを前記3次元ベクトルの大きさにそれぞれ対応させ、前記球面の中心から前記マークまたは球体の中心を貫く方向を前記観測点における3次元ベクトルの方向にそれぞれ対応させることを特徴とする3次元ベクトルの2次元表示方法を提供する。
上記第2の観点による3次元ベクトルの2次元表示方法では、目玉形状の瞳に相当する部分すなわちマークや球体の大きさ,色,輝度で、3次元ベクトルの大きさを表すので、目玉の大きさを一定にした場合でも、2次元表示面上で常に正しく3次元ベクトルの大きさを視認できる。
【0007】
第3の観点では、本発明は、3次元空間に分布した複数の観測点における各3次元ベクトルを2次元的に表示する3次元ベクトルの2次元表示方法であって、眼球模した球面と瞳を模した円形のマークまたは球体からなる目玉形状の3次元オブジェクトを前記各観測点にそれぞれ配置し、前記球面の中心の位置を前記観測点の位置にそれぞれ対応させ、前記球面の中心から前記マークの中心を貫く方向を前記観測点における3次元ベクトルの方向にそれぞれ対応させて、2次元表示面に投影し、前記各3次元オブジェクトの投影図形の大きさ、輝度、色相、模様の少なくとも1つを前記3次元ベクトルの大きさに対応させることを特徴とする3次元ベクトルの2次元表示方法を提供する。
【0008】
第4の観点では、本発明は、上記構成の3次元ベクトルの2次元表示方法において、前記球面が半透明であることを特徴とする3次元ベクトルの2次元表示方法を提供する。
上記第4の観点による3次元ベクトルの2次元表示方法では、目玉の背面側にマークや球体が偏位した場合でも、目玉を透けてマークや球体が見えるので、目玉の向きすなわち3次元ベクトルの方向をいっそう正しく視認できるようになる。
【0009】
第5の観点では、本発明は、3次元空間に分布した複数の観測点における各3次元ベクトルを2次元的に表示する3次元ベクトルの2次元表示装置であって、眼球を模した球面と瞳を模した円形のマークまたは球体からなる目玉形状の3次元オブジェクトを生成し、前記球面の中心の位置を前記観測点の位置にそれぞれ対応させ、前記球面の直径を前記観測点における3次元ベクトルの大きさにそれぞれ対応させ、前記球面の中心から前記マークまたは球体の中心を貫く方向を前記観測点における3次元ベクトルの方向にそれぞれ対応させて、前記各観測点にそれぞれ配置する3次元オブジェクト生成手段と、各3次元オブジェクトを視線方向に2次元表示面に投影して投影図形を生成する3次元オブジェクト投影手段と、前記投影図形を画面上に表示する表示手段とを具備したことを特徴とする3次元ベクトルの2次元表示装置を提供する。
上記第5の観点による3次元ベクトルの2次元表示装置では、上記第1の観点による3次元ベクトルの2次元表示方法を好適に実施できる。
【0010】
第6の観点では、本発明は、3次元空間に分布した複数の観測点における各3次元ベクトルを2次元的に表示する3次元ベクトルの2次元表示装置であって、眼球を模した球面と瞳を模した円形のマークまたは球体からなる目玉形状の3次元オブジェクトを生成し、前記球面の中心の位置を前記観測点の位置にそれぞれ対応させ、前記マークまたは球体の大きさ、色、輝度の少なくとも1つを前記3次元ベクトルの大きさにそれぞれ対応させ、前記球面の中心から前記マークまたは球体の中心を貫く方向を前記観測点における3次元ベクトルの方向にそれぞれ対応させて、前記各観測点にそれぞれ配置する3次元オブジェクト生成手段と、各3次元オブジェクトを視線方向に2次元表示面に投影して投影図形を生成する3次元オブジェクト投影手段と、前記投影図形を画面上に表示する表示手段とを具備したことを特徴とする3次元ベクトルの2次元表示装置を提供する。
上記第6の観点による3次元ベクトルの2次元表示装置では、上記第2の観点による3次元ベクトルの2次元表示方法を好適に実施できる。
【0011】
第7の観点では、本発明は、3次元空間に分布した複数の観測点における各3次元ベクトルを2次元的に表示する3次元ベクトルの2次元表示装置であって、眼球を模した球面と瞳を模した円形のマークまたは球体からなる目玉形状の3次元オブジェクトを生成し、前記球面の中心の位置を前記観測点の位置にそれぞれ対応させ、前記球面の中心から前記マークまたは球体の中心を貫く方向を前記観測点における3次元ベクトルの方向にそれぞれ対応させて、前記各観測点にそれぞれ配置する3次元オブジェクト生成手段と、各3次元オブジェクトを視線方向に2次元表示面に投影して投影図形を生成すると共に前記各投影図形の大きさ、輝度、色相、模様の少なくとも1つを対応する前記3次元ベクトルの大きさに対応させる3次元オブジェクト投影手段と、前記投影図形を画面上に表示する表示手段とを具備したことを特徴とする3次元ベクトルの2次元表示装置を提供する。
上記第7の観点による3次元ベクトルの2次元表示装置では、上記第3の観点による3次元ベクトルの2次元表示方法を好適に実施できる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【0013】
−第1の実施形態−
図1は、本発明の第1の実施形態にかかる3次元ベクトルの2次元表示装置を含む微弱磁場測定装置を示す構成図である。
この微弱磁場測定装置100は、被検体(例えば脳)で発生する微弱磁場を測定するために直交するz軸,y軸,x軸の各方向の磁場のみに感度を持つ微弱磁場検出用コイル11−z,11−y,11−xと、微弱磁場検出用コイル11−z,11−y,11−xからの出力電流による磁場がそれぞれ入力され、入力された磁場に対して非線形な出力電圧を生じるセンサチップ12−z,12−y,12−xと、センサチップ12−z,12−y,12−xから出力された検出信号Pz,Py,Pxを基にフィードバック信号fz,fy,fxを出力する駆動回路Dz,Dy,Dxと、駆動回路Dz,Dy,Dxを通った各検出信号をデジタルデータに変換するA/D変換器Ez,Ey,Exと、デジタルデータを蓄積するデータ蓄積装置DLと、デジタルデータを解析して微弱磁場分布画像Iを生成するデータ処理装置101と、非線形なセンサチップからの出力を線形化するために該センサチップ上にフィードバック信号fz,fy,fxによるフィードバック磁場を形成するフィードバックコイル14−z,14−y,14−xと、磁場分布画像Iを表示する表示装置4とを具備している。
【0014】
微弱磁場検出用コイル11−z,11−y,11−xと、センサチップ12−z,12−y,12−xと、フィードバックコイル14−z,14−y,14−xとは、極低温槽CR中に収容されている。
【0015】
微弱磁場検出用コイル11−x,11−yは、微弱磁場検出用コイル11−zと向きが異なるが、同じ構成である。
微弱磁場検出用コイル11−z,11−y,11−xが1組になって微弱磁場検出用組合せコイルを構成する。
【0016】
図1では、図示の都合上、微弱磁場検出用組合せコイルを1つだけしか描いていないが、実際には、被検体を覆うように分布させて、多数の微弱磁場検出用組合せコイルを配設する。
【0017】
データ処理装置101は、デジタルデータを解析して各観測点における微弱磁場の方向と強さを表す3次元ベクトルを生成するデータ解析部1と、指向性を持つ3次元形状を有しその指向方向を視線方向に沿って変えたときでも指向方向を視認できる3次元オブジェクトをその指向方向を3次元ベクトルの方向に向けた状態で生成する3次元オブジェクト生成部2と、各観測点に配置した3次元オブジェクトを視線方向に2次元表示面に投影して磁場分布画像Iを生成する3次元オブジェクト投影部3とを有している。なお、データ処理装置101の各部は、例えば、それぞれの機能を演算処理により実現するプログラムを実行することにより仮想的に構築される。
【0018】
図2は、図1の微弱磁場測定装置100により磁場分布画像Iを生成し表示する処理を示すフロー図である。
ステップS1では、極低温槽CRの湾曲部に被検体(人の頭部)を当接する。ステップS2では、データ処理装置101は、図3に示すように、半球状の空間に配設された観測点P1,P2,…,P13におけるデジタルデータを収集し蓄積する。
【0019】
ステップS3では、データ処理装置101のデータ解析部1は、観測点P1,P2,…,P13における微弱磁場の方向と強さを表す3次元ベクトルを生成する。
【0020】
ステップS4では、データ処理装置101の3次元オブジェクト生成部2は、観測点P1,P2,…,P13における3次元オブジェクトを生成する。
図4に示すように、3次元オブジェクトαは、半透明グレイ色の球面Gの一点に、青色のマークMを付けた目玉形状である。球面Gの後側領域Rは、半透明赤色に着色されている。
球面Gの中心Oが、観測点の位置に対応する。また、球面Gの中心OからマークMの中心を貫く指向方向Aが、3次元ベクトルの方向に対応する。また、球面Gの直径dが、3次元ベクトルの大きさに対応する。
【0021】
ステップS5では、データ処理装置101の3次元オブジェクト投影部3は、観測点に3次元オブジェクトを配置し、2次元表示面に視線方向に投影して、磁場分布画像Iを生成する。
【0022】
ステップS6では、図5に示すように、磁場分布画像Iを、表示装置4の画面上に表示する。
図5の磁場分布画像Iでは、観測点P1〜P13に3次元オブジェクトの投影図形α1〜α13が配置されている。投影図形α1〜α13の目玉の向きから微弱磁場の方向を視認できる。また、投影図形α1〜α13の目玉の大きさから微弱磁場の強さを視認できる。
【0023】
以上の微弱磁場測定装置100によれば、磁場分布画像Iから微弱磁場の方向と強さを直観的に常に正しく視認できる。
【0024】
−第2の実施形態−
図6は、第2の実施形態にかかる3次元ベクトルの2次元表示方法を実施して生成表示される磁場分布画像I’の例示図である。
この磁場分布画像I’は、図5の磁場分布画像Iを、2次元平面に展開表示した如き画像である。すなわち、図5の磁場分布画像Iでは、半球状の空間を立体的に表現するので、投影図形α1〜α13の3次元的関係を直感的に把握しやすい利点があるが、奥側の投影図形α4,α10の一部が、手前側の投影図形α1,α2で隠されてしまうと、奥側の投影図形が表現する3次元ベクトルの方向を読み取り難くなる。これに対し、図6の磁場分布画像I’では、投影図形α1’〜α13’を平面的な展開図で表現するので、各投影図形の3次元的関係はやや把握し難くなるものの、投影図形の重なりが回避されて、3次元ベクトルの方向の読み取りをいっそう正確に行えるようになる。
なお、2次元平面への展開方法としては、例えば観測点P1〜P13が配設された半球状の空間(図3参照)の頭頂部を地球の北極に見立て、北極を中心にした正距方位図法の要領で展開する方法を用いることが出来る。
以上の第2の実施形態によれば、半球状の空間を真上(図3の+Z側)から俯瞰した如き磁場分布画像I’を生成表示するので、画面内に多数の投影図形が存在する場合でも、それらが表現する3次元ベクトルの方向を正確に視認できるようになる。
【0025】
−他の実施形態−
(1)図7に示すように、3次元オブジェクトαとして、半透明の球面Gの中に、球面Gの直径dよりも小さい直径を有する不透明の球体Bをその一部Bp(図の網目領域)が球面Gの外側に出るように偏位させて入れ込んだ目玉形状を採用してもよい。この場合、球面Gの中心Oから球体Bの中心Obを貫く指向方向Aが、3次元ベクトルの方向に対応する。
(2)投影図形の立体感を高めるために、3次元オブジェクトに照明光を当てたときの陰影を投影図形に反映させてもよい。
(3)投影図形の輝度を変化させたり(例えば3次元ベクトルが大きいほど高輝度にする)、色相を変化させたり(例えば3次元ベクトルが大きいほど明るい色にする)、彩度を変化させたり(例えば3次元ベクトルが大きいほど彩度を高くする)、模様を変化させたり(例えば3次元ベクトルが大きいほど模様の目を細かくする)してもよい。
(4)目玉形状の「瞳」に相当する部分、すなわち図4のマークMや、図7の球体Bの外側に出た球体部分Bpの大きさを変化させたり(例えば3次元ベクトルが大きいほど大きくする)、色を変化させたり(例えば3次元ベクトルが大きいほど濃い赤色にし、3次元ベクトルが小さいほど黄色成分を多く混色する)、輝度を変化させたり(例えば3次元ベクトルが大きいほど高輝度にする)してもよい。
【0026】
【発明の効果】
本発明の3次元ベクトルの2次元表示方法および装置によれば、2次元表示面上で常に正しく3次元ベクトルの方向を視認できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態にかかる3次元ベクトルの2次元表示装置を含む微弱磁場測定装置を示す構成図である。
【図2】図1の微弱磁場測定装置による微弱磁場分布生成表示処理を示すフロー図である。
【図3】半球状の空間に配設された観測点を示す例示図である。
【図4】目玉形状の3次元オブジェクトを示す模式図である。
【図5】図1の微弱磁場測定装置により生成表示される磁場分布画像の例示図である。
【図6】第2の実施形態にかかる3次元ベクトルの2次元表示方法を実施して生成表示される磁場分布画像の例示図である。
【図7】目玉形状の3次元オブジェクトを示す別の模式図である。
【図8】従来の3次元ベクトルの2次元表示方法を示す説明図である。
【図9】従来の磁場分布画像の例示図である。
【図10】3次元ベクトルの向きが視線方向に沿って変わったときの問題点を示す説明図である。
【符号の説明】
1 データ解析部
2 3次元オブジェクト生成部
3 3次元オブジェクト投影部
4 表示装置
100 微弱磁場測定装置
101 データ処理装置
α 3次元オブジェクト
α1〜α13 投影図形
α1’〜α13’ 投影図形
B 球体
G 球面
M マーク
R 後側塗色領域
I,I’ 磁場分布画像
Claims (7)
- 3次元空間に分布した複数の観測点における各3次元ベクトルを2次元的に表示する3次元ベクトルの2次元表示方法であって、眼球を模した球面と瞳を模した円形のマークまたは球体からなる目玉形状の3次元オブジェクトを前記各観測点にそれぞれ配置し、前記球面の中心の位置を前記観測点の位置にそれぞれ対応させ、前記球面の直径を前記観測点における3次元ベクトルの大きさにそれぞれ対応させ、前記球面の中心から前記マークまたは球体の中心を貫く方向を前記観測点における3次元ベクトルの方向にそれぞれ対応させて、2次元表示面に投影することを特徴とする3次元ベクトルの2次元表示方法。
- 3次元空間に分布した複数の観測点における各3次元ベクトルを2次元的に表示する3次元ベクトルの2次元表示方法であって、眼球を模した球面と瞳を模した円形のマークまたは球体からなる目玉形状の3次元オブジェクトを前記各観測点にそれぞれ配置し、前記球面の中心の位置を前記観測点の位置にそれぞれ対応させ、前記マークまたは球体の大きさ、色、輝度の少なくとも1つを前記3次元ベクトルの大きさにそれぞれ対応させ、前記球面の中心から前記マークまたは球体の中心を貫く方向を前記観測点における3次元ベクトルの方向にそれぞれ対応させることを特徴とする3次元ベクトルの2次元表示方法。
- 3次元空間に分布した複数の観測点における各3次元ベクトルを2次元的に表示する3次元ベクトルの2次元表示方法であって、眼球模した球面と瞳を模した円形のマークまたは球体からなる目玉形状の3次元オブジェクトを前記各観測点にそれぞれ配置し、前記球面の中心の位置を前記観測点の位置にそれぞれ対応させ、前記球面の中心から前記マークの中心を貫く方向を前記観測点における3次元ベクトルの方向にそれぞれ対応させて、2次元表示面に投影し、前記各3次元オブジェクトの投影図形の大きさ、輝度、色相、模様の少なくとも1つを前記3次元ベクトルの大きさに対応させることを特徴とする3次元ベクトルの2次元表示方法。
- 請求項1から請求項3のいずれかに記載の3次元ベクトルの2次元表示方法において、前記球面が半透明であることを特徴とする3次元ベクトルの2次元表示方法。
- 3次元空間に分布した複数の観測点における各3次元ベクトルを2次元的に表示する3次元ベクトルの2次元表示装置であって、眼球を模した球面と瞳を模した円形のマークまたは球体からなる目玉形状の3次元オブジェクトを生成し、前記球面の中心の位置を前記観測点の位置にそれぞれ対応させ、前記球面の直径を前記観測点における3次元ベクトルの大きさにそれぞれ対応させ、前記球面の中心から前記マークまたは球体の中心を貫く方向を前記観測点における3次元ベクトルの方向にそれぞれ対応させて、前記各観測点にそれぞれ配置する3次元オブジェクト生成手段と、各3次元オブジェクトを視線方向に2次元表示面に投影して投影図形を生成する3次元オブジェクト投影手段と、前記投影図形を画面上に表示する表示手段とを具備したことを特徴とする3次元ベクトルの2次元表示装置。
- 3次元空間に分布した複数の観測点における各3次元ベクトルを2次元的に表示する3次元ベクトルの2次元表示装置であって、眼球を模した球面と瞳を模した円形のマークまたは球体からなる目玉形状の3次元オブジェクトを生成し、前記球面の中心の位置を前記観測点の位置にそれぞれ対応させ、前記マークまたは球体の大きさ、色、輝度の少なくとも1つを前記3次元ベクトルの大きさにそれぞれ対応させ、前記球面の中心から前記マークまたは球体の中心を貫く方向を前記観測点における3次元ベクトルの方向にそれぞれ対応させて、前記各観測点にそれぞれ配置する3次元オブジェクト生成手段と、各3次元オブジェクトを視線方向に2次元表示面に投影して投影図形を生成する3次元オブジェクト投影手段と、前記投影図形を画面上に表示する表示手段とを具備したことを特徴とする3次元ベクトルの2次元表示装置。
- 3次元空間に分布した複数の観測点における各3次元ベクトルを2次元的に表示する3次元ベクトルの2次元表示装置であって、眼球を模した球面と瞳を模した 円形のマークまたは球体からなる目玉形状の3次元オブジェクトを生成し、前記球面の中心の位置を前記観測点の位置にそれぞれ対応させ、前記球面の中心から前記マークまたは球体の中心を貫く方向を前記観測点における3次元ベクトルの方向にそれぞれ対応させて、前記各観測点にそれぞれ配置する3次元オブジェクト生成手段と、各3次元オブジェクトを視線方向に2次元表示面に投影して投影図形を生成すると共に前記各投影図形の大きさ、輝度、色相、模様の少なくとも1つを対応する前記3次元ベクトルの大きさに対応させる3次元オブジェクト投影手段と、前記投影図形を画面上に表示する表示手段とを具備したことを特徴とする3次元ベクトルの2次元表示装置。
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