JP4169488B2 - ３次元形状簡略表示用データ作成方法、装置および記録媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３次元ＣＡＤ（computer aided design：コンピュータ支援設計）／ＣＡＭ（computer aided manufacturing：コンピュータ支援製造）／ＣＡＥ（computer aided engineering：コンピュータ支援技術）／ＣＧ（computer graphics：コンピュータグラフィックス）等の３次元形状を取り扱う分野に係り、特に３次元形状簡略表示用データ作成方法、３次元形状簡略表示用データ作成装置および３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
３次元ＣＡＤ／ＣＧシステム等の普及により３次元形状データの利用者層が拡大している。これに伴い、一層快適な操作性を提供するために、３次元形状データの表示速度を向上させ、対話的な表示を実現する必要性が高まっている。
このような３次元形状データの高速表示を実現するために採用されている手法の１つに、ＬＯＤ（Ｌｅｖｅｌ Ｏｆ Ｄｅｔａｉｌ：詳細度）の導入がある。すなわち、上記ＬＯＤは、同一の３次元形状に対して複数の異なるＬＯＤの表示用データを用意し、視点から当該３次元形状までの距離等に応じて表示用データを切り替え、必要以上に詳細な表示を避けることによって、高速表示を実現する手法である。
ここで、従来、簡略表示用データ（低ＬＯＤデータ）は、元の３次元形状を構成する３次元形状要素間の包含関係にかかわらず、すべての３次元形状要素を一律に低いＬＯＤで表示するように作成されていた。
【０００３】
また、３次元形状の高速表示に外接直方体あるいは外接球を利用した方法として、特開平５−５４０８７号公報に開示された方法が知られている。この方法は、任意の複数の３次元形状をグループ化し、そのグループに属するすべての３次元形状を包含する外接直方体あるいは外接球を求めることによって表示を高速化するものである。この特開平５−５４０８７号公報の方法では、３次元形状を構成する３次元形状要素間の包含関係については着目しておらず、全く考慮していなかった。また、３次元形状要素間の包含関係に着目した方法としては、本出願人が特願２０００−１３１８５１号として出願した技術があるが、これは、３次元形状を構成する個々の３次元形状要素同士の包含関係だけを考慮した方法であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＬＯＤを導入した場合の、従来の３次元形状データの高速表示手法では、元の３次元形状を構成する３次元形状要素間の包含関係を考慮することなく、すべての３次元形状要素を低いＬＯＤで表示するように簡略表示用データを作成する。このため、例えば外装筐体の３次元形状要素に包含され覆い隠されてしまう内部部品の３次元形状要素など、本来表示処理の対象とする必要のない３次元形状要素のデータまでもが簡略表示用データに含まれてしまい、表示の高速化が阻害されることがあった。
また、例えば蓋と器のような上下２個の３次元形状要素から構成される外装筐体（以下、このように複数の３次元形状要素から構成される３次元構成要素群を「３次元形状要素集合」と称する）に内部部品の３次元形状要素が覆い隠されている場合がある。このような場合には、特願２０００−１３１８５１号により提案した技術では、内部部品が蓋にも器にも包含されない（事実その通りであるが）と判断されてしまい、蓋と器の組み合わせにより包含されるために本来不要な内部部品の３次元形状要素のデータが簡略表示用データに含まれてしまうことがあった。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、３次元形状要素の要素外接領域および３次元形状要素集合の要素集合外接領域を利用し、３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を考慮して不要データを削除し、高速表示等に好適な簡略表示用データを得ることを可能とする３次元形状簡略表示用データ作成方法、３次元形状簡略表示用データ作成装置および３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することを目的としている。
本発明の請求項１の目的は、特に、３次元形状要素および３次元形状要素集合の包含関係に基づいて不要なデータを適切に削除した簡略表示用データを作成することを可能とする３次元形状簡略表示用データ作成方法を提供することにある。
また、本発明の請求項２の目的は、特に、３次元形状要素集合を構成する３次元形状要素の要素外接領域がすべて連結されている場合にのみ３次元形状要素集合の包含関係を考慮して、３次元形状要素および３次元形状要素集合の包含関係に基づいて不要なデータを適切に削除した簡略表示用データを作成することを可能とする３次元形状簡略表示用データ作成方法を提供することにある。
【０００６】
本発明の請求項３の目的は、特に、３次元形状要素および３次元形状要素集合の外接直方体を利用して３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を簡易に判断することが可能な３次元形状簡略表示用データ作成方法を提供することにある。
本発明の請求項４の目的は、特に、３次元形状要素および３次元形状要素集合の外接球を利用して３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を簡易に判断することが可能な３次元形状簡略表示用データ作成方法を提供することにある。
本発明の請求項５の目的は、特に、３次元形状要素および３次元形状要素集合の包含関係に基づいて不要なデータを適切に削除した簡略表示用データを作成することを可能とする３次元形状簡略表示用データ作成装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の請求項６の目的は、特に、３次元形状要素集合を構成する３次元形状要素の要素外接領域がすべて連結されている場合にのみ３次元形状要素集合の包含関係を考慮して、３次元形状要素および３次元形状要素集合の包含関係に基づいて不要なデータを適切に削除した簡略表示用データを作成することを可能とする３次元形状簡略表示用データ作成装置を提供することにある。
本発明の請求項７の目的は、特に、３次元形状要素および３次元形状要素集合の外接直方体を利用して３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を簡易に判断することが可能な３次元形状簡略表示用データ作成装置を提供することにある。
本発明の請求項８の目的は、特に、３次元形状要素および３次元形状要素集合の外接球を利用して３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を簡易に判断することが可能な３次元形状簡略表示用データ作成装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の請求項９の目的は、特に、３次元形状要素および３次元形状要素集合の包含関係に基づいて不要なデータを適切に削除した簡略表示用データを作成することを可能とする３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することにある。
本発明の請求項１０の目的は、特に、３次元形状要素集合を構成する３次元形状要素の要素外接領域がすべて連結されている場合にのみ３次元形状要素集合の包含関係を考慮して、３次元形状要素および３次元形状要素集合の包含関係に基づいて不要なデータを適切に削除した簡略表示用データを作成することを可能とする３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することにある。
本発明の請求項１１の目的は、特に、３次元形状要素および３次元形状要素集合の外接直方体を利用して３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を簡易に判断することが可能な３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することにある。
本発明の請求項１２の目的は、特に、３次元形状要素および３次元形状要素集合の外接球を利用して３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を簡易に判断することが可能な３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した発明に係る３次元形状簡略表示用データ作成方法は、上述した目的を達成するために、
複数の３次元形状要素から構成される３次元形状の簡略表示用データをコンピュータの下記機能を用いて作成する方法であって、
複数の３次元形状要素から構成される３次元形状および該３次元形状の詳細表示用データを用意する機能により該詳細表示用データを用意するステップと、
前記各３次元形状要素に外接する３次元空間領域である要素外接領域を求める機能により該要素外接領域を求めるステップと、
前記複数の３次元形状要素のうちの任意個数の３次元形状要素から構成される３次元形状要素集合に外接する３次元空間領域である要素集合外接領域を求め、前記要素外接領域と前記要素集合外接領域との包含関係によって、各要素外接領域に対応する３次元形状要素と各要素集合外接領域に対応する３次元形状要素集合との包含関係を判断する機能により該包含関係を判断するステップと、
前記３次元形状を構成する３次元形状要素のうち、他の３次元形状要素集合に包含される３次元形状要素に対応する部分データを、前記３次元形状の詳細表示用データから削除してデータの総量を減らし、前記３次元形状の簡略表示用データを得る機能により該３次元形状の簡略表示用データを得るステップと
を有することを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２に記載した発明に係る３次元形状簡略表示用データ作成方法は、前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断するステップは、前記３次元形状要素集合を構成する各３次元形状要素の要素外接領域が互いに接触または交差することによってすべて連結されている場合にのみ、前記３次元形状要素集合の要素集合外接領域を求める機能により、該３次元形状要素集合の要素集合外接領域を求めるステップであることを特徴としている。
請求項３に記載した発明に係る３次元形状簡略表示用データ作成方法は、前記要素外接領域を求めるステップおよび前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断するステップは、それぞれ前記要素外接領域および前記要素集合外接領域として、前記３次元形状要素および前記３次元形状要素集合の外接直方体を求める機能により、該３次元形状要素集合の外接直方体を求めるステップを含むことを特徴としている。
請求項４に記載した発明に係る３次元形状簡略表示用データ作成方法は、前記要素外接領域を求めるステップおよび前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断するステップは、それぞれ前記要素外接領域および前記要素集合外接領域として、前記３次元形状要素および前記３次元形状要素集合の外接球を求める機能により、前記３次元形状要素および前記３次元形状要素集合の外接球を求めるステップを含むことを特徴としている。
【００１１】
請求項５に記載した発明に係る３次元形状簡略表示用データ作成装置は、上述した目的を達成するために、
複数の３次元形状要素から構成される３次元形状の簡略表示用データを作成する装置であって、
複数の３次元形状要素から構成される３次元形状および前記３次元形状の詳細表示用データを用意する手段と、
前記各３次元形状要素に外接する３次元空間領域である要素外接領域を求める手段と、
前記複数の３次元形状要素のうちの任意個数の３次元形状要素から構成される３次元形状要素集合に外接する３次元空間領域である要素集合外接領域を求め、前記要素外接領域と前記要素集合外接領域との包含関係によって、各要素外接領域に対応する３次元形状要素と各要素集合外接領域に対応する３次元形状要素集合との包含関係を判断する手段と、
前記３次元形状を構成する３次元形状要素のうち、他の３次元形状要素集合に包含される３次元形状要素に対応する部分データを、前記３次元形状の詳細表示用データから削除してデータの総量を減らし、前記３次元形状の簡略表示用データを得る手段と
を具備することを特徴としている。
【００１２】
請求項６に記載した発明に係る３次元形状簡略表示用データ作成装置は、前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断する手段は、前記３次元形状要素集合を構成する各３次元形状要素の要素外接領域が互いに接触または交差することによってすべて連結されている場合にのみ、前記３次元形状要素集合の要素集合外接領域を求める手段であることを特徴としている。
請求項７に記載した発明に係る３次元形状簡略表示用データ作成装置は、前記要素外接領域を求める手段および前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断する手段は、それぞれ前記要素外接領域および前記要素集合外接領域として、前記３次元形状要素および前記３次元形状要素集合の外接直方体を求める手段を含むことを特徴としている。
請求項８に記載した発明に係る３次元形状簡略表示用データ作成装置は、前記要素外接領域を求める手段および前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断する手段は、それぞれ前記要素外接領域および前記要素集合外接領域として、前記３次元形状要素および前記３次元形状要素集合の外接球を求める手段を含むことを特徴としている。
【００１３】
請求項９に記載した発明に係る３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、上述した目的を達成するために、
コンピュータに、複数の３次元形状要素から構成される３次元形状の簡略表示用データを作成する機能を実現させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記プログラムが、
複数の３次元形状要素から構成される３次元形状および該３次元形状の詳細表示用データを用意する機能と、
前記各３次元形状要素に外接する３次元空間領域である要素外接領域を求める機能と、
前記複数の３次元形状要素のうちの任意個数の３次元形状要素から構成される３次元形状要素集合に外接する３次元空間領域である要素集合外接領域を求め、前記要素外接領域と前記要素集合外接領域との包含関係によって、各要素外接領域に対応する３次元形状要素と各要素集合外接領域に対応する３次元形状要素集合との包含関係を判断する機能と、
前記３次元形状を構成する３次元形状要素のうち、他の３次元形状要素集合に包含される３次元形状要素に対応する部分データを、前記３次元形状の詳細表示用データから削除してデータの総量を減らし、前記３次元形状の簡略表示用データを得る機能と
を前記コンピュータに実現させるためのプログラムを含むことを特徴としている。
【００１４】
請求項１０に記載した発明に係る３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、前記記録されたプログラムにより実現される前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断する機能が、前記３次元形状要素集合を構成する各３次元形状要素の要素外接領域が互いに接触または交差することによってすべて連結されている場合にのみ、前記３次元形状要素集合の要素集合外接領域を求める機能を含むことを特徴としている。
請求項１１に記載した発明に係る３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、前記記録されたプログラムにより実現される前記要素外接領域を求める機能および前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断する機能が、それぞれ前記要素外接領域および前記要素集合外接領域として、前記３次元形状要素および前記３次元形状要素集合の外接直方体を求める機能を含むことを特徴としている。
【００１５】
請求項１２に記載した本発明に係る３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、前記記録されたプログラムにより実現される前記要素外接領域を求める機能および前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断する機能が、それぞれ前記要素外接領域および前記要素集合外接領域として、前記３次元形状要素および前記３次元形状要素集合の外接球を求める機能を含むことを特徴としている。
【００１６】
【作用】
すなわち、本発明の請求項１による３次元形状簡略表示用データ作成方法、請求項５による３次元形状簡略表示用データ作成装置または請求項９によるコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムは、複数の３次元形状要素から構成される３次元形状の簡略表示用データを作成するにあたり、複数の３次元形状要素から構成される３次元形状および該３次元形状の詳細表示用データを用意し、前記各３次元形状要素に外接する３次元空間領域である要素外接領域を求め、前記複数の３次元形状要素のうちの任意個数の３次元形状要素から構成される３次元形状要素集合に外接する３次元空間領域である要素集合外接領域を求め、前記要素外接領域と前記要素集合外接領域との包含関係によって、各要素外接領域に対応する３次元形状要素と各要素集合外接領域に対応する３次元形状要素集合との包含関係を判断して、前記３次元形状を構成する３次元形状要素のうち、他の３次元形状要素集合に包含される３次元形状要素に対応する部分データを、前記３次元形状の詳細表示用データから削除してデータの総量を減らし、前記３次元形状の簡略表示用データを得る。
このような構成により、３次元形状要素の要素外接領域および３次元形状要素集合の要素集合外接領域を利用し、３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を考慮して不要データを削除し、高速表示等に好適な簡略表示用データを得ることができ、特に、３次元形状要素および３次元形状要素集合の包含関係に基づいて不要なデータを適切に削除した簡略表示用データを作成することが可能となる。
【００１７】
また、本発明の請求項２による３次元形状簡略表示用データ作成方法、請求項６による３次元形状簡略表示用データ作成装置または請求項１０によるコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムは、前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断する際に、前記３次元形状要素集合を構成する各３次元形状要素の要素外接領域が互いに接触または交差することによってすべて連結されている場合にのみ、前記３次元形状要素集合の要素集合外接領域を求める。
このような構成により、特に、３次元形状要素集合を構成する３次元形状要素の要素外接領域がすべて連結されている場合にのみ３次元形状要素集合の包含関係を考慮して、３次元形状要素および３次元形状要素集合の包含関係に基づいて不要なデータを適切に削除した簡略表示用データを作成することが可能となる。
【００１８】
本発明の請求項３による３次元形状簡略表示用データ作成方法、請求項７による３次元形状簡略表示用データ作成装置または請求項１１によるコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムは、前記要素外接領域を求める際および前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断する際に、それぞれ前記要素外接領域および前記要素集合外接領域として、前記３次元形状要素および前記３次元形状要素集合の外接直方体を求める。
このような構成により、特に、３次元形状要素および３次元形状要素集合の外接直方体を利用して３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を簡易に判断することが可能となる。
本発明の請求項４による３次元形状簡略表示用データ作成方法、請求項８による３次元形状簡略表示用データ作成装置または請求項１２によるコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムは、前記要素外接領域を求める際および前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断する際に、それぞれ前記要素外接領域および前記要素集合外接領域として、前記３次元形状要素および前記３次元形状要素集合の外接球を求める。
このような構成により、特に、３次元形状要素および３次元形状要素集合の外接球を利用して３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を簡易に判断することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に基づき、図面を参照して本発明の３次元形状簡略表示用データ作成装置を詳細に説明する。
図１〜図４は、本発明の一つの実施の形態に係る３次元形状簡略表示用データ作成装置の構成および動作を示している。このうち、図１は、３次元形状簡略表示用データ作成装置における機能構成をブロック化して示す機能ブロック図、図２は、図１の３次元形状簡略表示用データ作成装置の機能を実現するためのシステム構成を示すシステムブロック図、図３は、図１の３次元形状簡略表示用データ作成装置において３次元形状の簡略表示用データを作成する動作を説明するためのフローチャート、そして図４は、図３の動作における３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を判断する動作を説明するためのフローチャートである。
【００２０】
図１に示す３次元形状簡略表示データ作成装置の機能構成において、３次元形状簡略表示用データ作成装置は、入力部１１、要素外接領域計算部１２、包含関係判断部１３、部分データ削除部１４、出力部１５、および表示部１６の各機能部から構成される。これら図１に示す３次元形状簡略表示用データ作成装置の各機能は、図２にシステム構成を示すコンピュータシステムおよびその上で動作するプログラムによって実現される。図２の３次元形状簡略表示用データ作成装置は、バス０、中央処理装置（ＣＰＵ）１、メモリ２、外部記憶装置３、入力装置４および、表示装置５を備えて構成される。
中央処理装置１は、一般的にはマイクロプロセッサ等を用いて構成される処理中枢である。メモリ２は、半導体メモリ等からなり、中央処理装置１における処理に直接関連して用いられる。外部記憶装置３は、典型的には、ハードディスク等により構成される。入力装置４は、このシステムに対する各種情報の入力に用いられ、マウス等のポインティングデバイス、キーボード、イメージスキャナ、ディジタイザ等を含み、各種操作指令情報および３次元形状要素データ等をシステムに入力する。
【００２１】
表示装置５は、液晶ディスプレイ、ＣＲＴ（陰極線管）等からなり、中央処理装置１における処理経過および処理結果等を表示するために用いられる。これら中央処理装置１、メモリ２、外部記憶装置３、入力装置４および、表示装置５は、共通のバス０に接続されている。
このようなシステム構成において実現される各種機能を説明するための図１に示す機能ブロック図において、入力部１１は、入力装置４および外部記憶装置３からの入力情報を取り込む。要素外接領域計算部１２は、３次元形状要素に基づき、該３次元形状要素または複数の３次元形状要素からなる３次元形状要素集合に外接する外接直方体または外接球等の所定の３次元形状の外接領域を算出する。包含関係判断部１３は、前記外接領域相互の包含関係を判断する。部分データ削除部１４は、簡略表示用データを作成する対象となる全ての３次元形状の対象データをもとにして包含関係判断部１３の判断に基づき他の外接領域に包含される３次元形状の部分データを削除する。出力部１５は、部分データ削除部１４により削除されずに残ったデータのみについての簡略表示用データを、表示部１６および外部記憶装置３に出力する。表示部１６は、表示装置５に接続されており、出力部１５から出力された簡略表示用データを表示装置５に表示させる。
【００２２】
次に、上述した図１および図２のように構成された３次元形状簡略表示データ作成装置の詳細な動作を図３および図４に示すフローチャートを参照して説明する。
（１） 入力部１１を経由して、Ｎ個（Ｎは１以上の自然数）の３次元形状要素から構成される３次元形状（の識別情報）（ステップＳ１０１）および当該３次元形状の詳細表示用データ（ステップＳ１０２）を用意する。ここでは、単一の３次元形状要素と複数の３次元形状要素からなる３次元形状要素集合とを共通の概念で取り扱うため、全ての３次元形状要素をＮ個の三次元形状要素からなる３次元形状要素集合として取扱い、単一の３次元形状要素は、その３次元形状要素集合のＮ＝１の場合とする。
【００２３】
（２） 要素外接領域計算部１２により各３次元形状要素の要素外接領域を求める（ステップＳ１０３）。要素外接領域は、外接直方体であってもよく、外接球であってもよく、あるいはそれらの組み合わせてあってもよい。
（３） 包含関係判断部１３において、個々の３次元形状要素の要素外接領域と上述した３次元形状要素集合の要素集合外接領域とを含む各外接領域の包含関係によって３次元形状要素および３次元形状要素集合の包含関係を判断し、他の３次元形状要素集合に包含されると判断された３次元形状要素にマークをつける（ステップＳ１０４）。
（４） 部分データ削除部１４において、詳細表示用データをもとにして、マークがつけられた３次元形状要素に対応する部分データを削除してデータの総量を減らし（ステップＳ１０５）、出力部１５により簡略表示用データとして出力する（ステップＳ１０６）。このとき、簡略表示時用データとして残された部分データは、詳細表示用データと同様のＬＯＤで表示することができる。
【００２４】
次に上述した（３）のステップＳ１０４における包含関係判断部１３による包含関係の判断に際し、３次元形状要素集合を構成する３次元形状要素の要素外接領域がすべて連結されている場合にのみ、３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を考慮する処理の詳細を説明する。
図４は、包含関係判断部１３にて３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を判断する処理を説明する具体的なフローチャートであり、次の通り動作する。
（３−１） ３次元形状要素集合を構成する３次元形状要素の個数Ｎを１とする（ステップＳ２０１）。
（３−２） Ｎ個の３次元形状要素から構成される３次元形状要素集合をすべて求める（ステップＳ２０２）。
（３−３） ステップＳ２０２により求められた３次元形状要素集合から、３次元形状要素集合を構成する３次元形状要素の要素外接領域がすべて連結されているもののみを残し、それ以外を取り除く（ステップＳ２０３）。ただし、個数Ｎが１の場合には、何も取り除かない。上述したように、要素外接領域は外接直方体であっても、外接球であっても、あるいはそれらの組み合わせてあってもよい。
【００２５】
要素外接領域が外接直方体である場合には、ある外接直方体Ｂ１が他の外接直方体Ｂ２に連結されているか否かは、例えば次のようにして判断すればよい。
（Ａ−１） 外接直方体Ｂ１が、外接直方体Ｂ２を定義する８個の頂点を包含するか否かを調べる（頂点が外接直方体Ｂ１に接触している場合は、外接直方体Ｂ１は当該頂点を包含すると判断する）。
（Ａ−２） 前記８個の頂点のうち少なくとも１個を包含すれば、外接直方体Ｂ１は外接直方体Ｂ２に連結されていると判断する。
一方、要素外接領域が外接球である場合には、ある外接球Ｓ１が他の外接球Ｓ２に連結されているか否かは、例えば次のようにして判断すればよい。
（Ｂ−１） 外接球Ｓ１の中心と外接球Ｓ２の中心との間の距離ｄを求める。
（Ｂ−２） 外接球Ｓ１の半径をｒ１、外接球Ｓ２の半径をｒ２としたとき、ｄ≦ｒ１＋ｒ２ならば、外接球Ｓ１は外接球Ｓ２に連結されていると判断する。
（３−４） 取り除かれない３次元形状要素集合が残っているか否かを調べ（ステップＳ２０４）、３次元形状要素集合が残っていなければ（ステップＳ２０４でＮＯ）終了し、残っていれば（ステップＳ２０４でＹＥＳ）各３次元形状要素集合の要素集合外接領域を求める（ステップＳ２０５）。
（３−５） 残っているすべての３次元形状要素集合について、各３次元形状要素集合を構成する３次元形状要素以外の３次元形状要素が当該３次元形状要素集合に包含されるか否かを、３次元形状要素の要素外接領域が３次元形状要素集合の要素集合外接領域に包含されるか否かによって判断する（ステップＳ２０６）。
【００２６】
すなわち、包含関係処理を模式的に説明するための図５に示すように、２個の３次元形状要素Ｅ１およびＥ２から構成される３次元形状要素集合Ｅ１＋２の要素集合外接領域（外接直方体）をＲ１＋２、３次元形状要素Ｅ３の要素外接領域（外接直方体）をＲ３としたとき、要素外接領域Ｒ３が要素集合外接領域Ｒ１＋２に包含されれば３次元形状要素Ｅ３は３次元形状要素Ｅ３Ｅ１＋２に包含されると判断する。
（３−６） 他の３次元形状要素集合に包含されると判断された３次元形状要素にマークをつける（ステップＳ２０７）。
（３−７） ３次元形状要素集合を構成する３次元形状要素の個数Ｎを１増やす（ステップＳ２０８）。
（３−８） 個数Ｎを予め指定した最大個数Ｍと比較し（ステップＳ２０９）、個数Ｎが最大個数Ｍよりも大きければ（ステップＳ２０９でＹＥＳ）終了し、そうでなければ（ステップＳ２０９でＮＯ）Ｓ２０２に戻り、以後の処理を繰り返す。なお、最大個数Ｍとしては、全ての３次元形状要素の個数以下で且つ１以上の任意の自然数を指定することができる。
【００２７】
以上の説明から明らかなように、この実施の形態では、複数の３次元形状要素から構成される３次元形状の簡略表示用データを作成する際に、３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を考慮して不要なデータを除いた簡略表示用データを作成することができる。また、３次元形状要素集合を構成する３次元形状要素の要素外接領域がすべて連結されている場合にのみ、３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を考慮するようにすれば、一層効果的となる。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、３次元形状要素の要素外接領域および３次元形状要素集合の要素集合外接領域を利用し、３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を考慮して不要データを削除し、高速表示等に好適な簡略表示用データを得ることを可能とする３次元形状簡略表示用データ作成方法、３次元形状簡略表示用データ作成装置および３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することができる。
【００２９】
すなわち、本発明の請求項１の３次元形状簡略表示用データ作成方法、請求項５の３次元形状簡略表示用データ作成装置または請求項９のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムによれば、複数の３次元形状要素から構成される３次元形状の簡略表示用データを作成するにあたり、複数の３次元形状要素から構成される３次元形状および該３次元形状の詳細表示用データを用意し、前記各３次元形状要素に外接する３次元空間領域である要素外接領域を求め、前記複数の３次元形状要素のうちの任意個数の３次元形状要素から構成される３次元形状要素集合に外接する３次元空間領域である要素集合外接領域を求め、前記要素外接領域と前記要素集合外接領域との包含関係によって、各要素外接領域に対応する３次元形状要素と各要素集合外接領域に対応する３次元形状要素集合との包含関係を判断して、前記３次元形状を構成する３次元形状要素のうち、他の３次元形状要素集合に包含される３次元形状要素に対応する部分データを、前記３次元形状の詳細表示用データから削除してデータの総量を減らし、前記３次元形状の簡略表示用データを得ることにより、３次元形状要素の要素外接領域および３次元形状要素集合の要素集合外接領域を利用し、３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を考慮して不要データを削除し、高速表示等に好適な簡略表示用データを得ることができ、特に、３次元形状要素および３次元形状要素集合の包含関係に基づいて不要なデータを適切に削除した簡略表示用データを作成することが可能となる。
【００３０】
また、本発明の請求項２の３次元形状簡略表示用データ作成方法、請求項６の３次元形状簡略表示用データ作成装置または請求項１０のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムによれば、前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断する際に、前記３次元形状要素集合を構成する各３次元形状要素の要素外接領域が互いに接触または交差することによってすべて連結されている場合にのみ、前記３次元形状要素集合の要素集合外接領域を求めることにより、特に、３次元形状要素集合を構成する３次元形状要素の要素外接領域がすべて連結されている場合にのみ３次元形状要素集合の包含関係を考慮して、３次元形状要素および３次元形状要素集合の包含関係に基づいて不要なデータを適切に削除した簡略表示用データを作成することが可能となる。
【００３１】
本発明の請求項３の３次元形状簡略表示用データ作成方法、請求項７の３次元形状簡略表示用データ作成装置または請求項１１のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムによれば、前記要素外接領域を求める際および前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断する際に、それぞれ前記要素外接領域および前記要素集合外接領域として、前記３次元形状要素および前記３次元形状要素集合の外接直方体を求めることにより、特に、３次元形状要素および３次元形状要素集合の外接直方体を利用して３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を簡易に判断することが可能となる。
本発明の請求項４の３次元形状簡略表示用データ作成方法、請求項８の３次元形状簡略表示用データ作成装置または請求項１２のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムは、前記要素外接領域を求める際および前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断する際に、それぞれ前記要素外接領域および前記要素集合外接領域として、前記３次元形状要素および前記３次元形状要素集合の外接球を求めることにより、特に、３次元形状要素および３次元形状要素集合の外接球を利用して３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を簡易に判断することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る３次元形状簡略表示用データ作成装置の機能構成を模式的に示す機能ブロック図である。
【図２】図１の３次元形状簡略表示用データ作成装置の機能を実現するためのシステム構成を模式的に示すシステムブロック図である。
【図３】図１の３次元形状簡略表示用データ作成装置における簡略表示用データ作成処理を説明するためのフローチャートである。
【図４】図３の簡略表示用データ作成処理における３次元形状要素および３次元形状要素集合の包含関係の判断の過程を説明するためのフローチャートである。
【図５】図１の３次元形状簡略表示用データ作成装置における包含関係の判断の過程の一例を説明するための斜視図である。
【符号の説明】
０ バス
１ 中央処理部（ＣＰＵ）
２ メモリ
３ 外部記憶装置
４ 入力装置
５ 表示装置
１１ 入力部
１２ 要素外接領域計算部
１３ 包含関係判断部
１４ 部分データ削除部
１５ 出力部
１６ 表示部
【発明の属する技術分野】
本発明は、３次元ＣＡＤ（computer aided design：コンピュータ支援設計）／ＣＡＭ（computer aided manufacturing：コンピュータ支援製造）／ＣＡＥ（computer aided engineering：コンピュータ支援技術）／ＣＧ（computer graphics：コンピュータグラフィックス）等の３次元形状を取り扱う分野に係り、特に３次元形状簡略表示用データ作成方法、３次元形状簡略表示用データ作成装置および３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
３次元ＣＡＤ／ＣＧシステム等の普及により３次元形状データの利用者層が拡大している。これに伴い、一層快適な操作性を提供するために、３次元形状データの表示速度を向上させ、対話的な表示を実現する必要性が高まっている。
このような３次元形状データの高速表示を実現するために採用されている手法の１つに、ＬＯＤ（Ｌｅｖｅｌ Ｏｆ Ｄｅｔａｉｌ：詳細度）の導入がある。すなわち、上記ＬＯＤは、同一の３次元形状に対して複数の異なるＬＯＤの表示用データを用意し、視点から当該３次元形状までの距離等に応じて表示用データを切り替え、必要以上に詳細な表示を避けることによって、高速表示を実現する手法である。
ここで、従来、簡略表示用データ（低ＬＯＤデータ）は、元の３次元形状を構成する３次元形状要素間の包含関係にかかわらず、すべての３次元形状要素を一律に低いＬＯＤで表示するように作成されていた。
【０００３】
また、３次元形状の高速表示に外接直方体あるいは外接球を利用した方法として、特開平５−５４０８７号公報に開示された方法が知られている。この方法は、任意の複数の３次元形状をグループ化し、そのグループに属するすべての３次元形状を包含する外接直方体あるいは外接球を求めることによって表示を高速化するものである。この特開平５−５４０８７号公報の方法では、３次元形状を構成する３次元形状要素間の包含関係については着目しておらず、全く考慮していなかった。また、３次元形状要素間の包含関係に着目した方法としては、本出願人が特願２０００−１３１８５１号として出願した技術があるが、これは、３次元形状を構成する個々の３次元形状要素同士の包含関係だけを考慮した方法であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＬＯＤを導入した場合の、従来の３次元形状データの高速表示手法では、元の３次元形状を構成する３次元形状要素間の包含関係を考慮することなく、すべての３次元形状要素を低いＬＯＤで表示するように簡略表示用データを作成する。このため、例えば外装筐体の３次元形状要素に包含され覆い隠されてしまう内部部品の３次元形状要素など、本来表示処理の対象とする必要のない３次元形状要素のデータまでもが簡略表示用データに含まれてしまい、表示の高速化が阻害されることがあった。
また、例えば蓋と器のような上下２個の３次元形状要素から構成される外装筐体（以下、このように複数の３次元形状要素から構成される３次元構成要素群を「３次元形状要素集合」と称する）に内部部品の３次元形状要素が覆い隠されている場合がある。このような場合には、特願２０００−１３１８５１号により提案した技術では、内部部品が蓋にも器にも包含されない（事実その通りであるが）と判断されてしまい、蓋と器の組み合わせにより包含されるために本来不要な内部部品の３次元形状要素のデータが簡略表示用データに含まれてしまうことがあった。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、３次元形状要素の要素外接領域および３次元形状要素集合の要素集合外接領域を利用し、３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を考慮して不要データを削除し、高速表示等に好適な簡略表示用データを得ることを可能とする３次元形状簡略表示用データ作成方法、３次元形状簡略表示用データ作成装置および３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することを目的としている。
本発明の請求項１の目的は、特に、３次元形状要素および３次元形状要素集合の包含関係に基づいて不要なデータを適切に削除した簡略表示用データを作成することを可能とする３次元形状簡略表示用データ作成方法を提供することにある。
また、本発明の請求項２の目的は、特に、３次元形状要素集合を構成する３次元形状要素の要素外接領域がすべて連結されている場合にのみ３次元形状要素集合の包含関係を考慮して、３次元形状要素および３次元形状要素集合の包含関係に基づいて不要なデータを適切に削除した簡略表示用データを作成することを可能とする３次元形状簡略表示用データ作成方法を提供することにある。
【０００６】
本発明の請求項３の目的は、特に、３次元形状要素および３次元形状要素集合の外接直方体を利用して３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を簡易に判断することが可能な３次元形状簡略表示用データ作成方法を提供することにある。
本発明の請求項４の目的は、特に、３次元形状要素および３次元形状要素集合の外接球を利用して３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を簡易に判断することが可能な３次元形状簡略表示用データ作成方法を提供することにある。
本発明の請求項５の目的は、特に、３次元形状要素および３次元形状要素集合の包含関係に基づいて不要なデータを適切に削除した簡略表示用データを作成することを可能とする３次元形状簡略表示用データ作成装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の請求項６の目的は、特に、３次元形状要素集合を構成する３次元形状要素の要素外接領域がすべて連結されている場合にのみ３次元形状要素集合の包含関係を考慮して、３次元形状要素および３次元形状要素集合の包含関係に基づいて不要なデータを適切に削除した簡略表示用データを作成することを可能とする３次元形状簡略表示用データ作成装置を提供することにある。
本発明の請求項７の目的は、特に、３次元形状要素および３次元形状要素集合の外接直方体を利用して３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を簡易に判断することが可能な３次元形状簡略表示用データ作成装置を提供することにある。
本発明の請求項８の目的は、特に、３次元形状要素および３次元形状要素集合の外接球を利用して３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を簡易に判断することが可能な３次元形状簡略表示用データ作成装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の請求項９の目的は、特に、３次元形状要素および３次元形状要素集合の包含関係に基づいて不要なデータを適切に削除した簡略表示用データを作成することを可能とする３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することにある。
本発明の請求項１０の目的は、特に、３次元形状要素集合を構成する３次元形状要素の要素外接領域がすべて連結されている場合にのみ３次元形状要素集合の包含関係を考慮して、３次元形状要素および３次元形状要素集合の包含関係に基づいて不要なデータを適切に削除した簡略表示用データを作成することを可能とする３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することにある。
本発明の請求項１１の目的は、特に、３次元形状要素および３次元形状要素集合の外接直方体を利用して３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を簡易に判断することが可能な３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することにある。
本発明の請求項１２の目的は、特に、３次元形状要素および３次元形状要素集合の外接球を利用して３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を簡易に判断することが可能な３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した発明に係る３次元形状簡略表示用データ作成方法は、上述した目的を達成するために、
複数の３次元形状要素から構成される３次元形状の簡略表示用データをコンピュータの下記機能を用いて作成する方法であって、
複数の３次元形状要素から構成される３次元形状および該３次元形状の詳細表示用データを用意する機能により該詳細表示用データを用意するステップと、
前記各３次元形状要素に外接する３次元空間領域である要素外接領域を求める機能により該要素外接領域を求めるステップと、
前記複数の３次元形状要素のうちの任意個数の３次元形状要素から構成される３次元形状要素集合に外接する３次元空間領域である要素集合外接領域を求め、前記要素外接領域と前記要素集合外接領域との包含関係によって、各要素外接領域に対応する３次元形状要素と各要素集合外接領域に対応する３次元形状要素集合との包含関係を判断する機能により該包含関係を判断するステップと、
前記３次元形状を構成する３次元形状要素のうち、他の３次元形状要素集合に包含される３次元形状要素に対応する部分データを、前記３次元形状の詳細表示用データから削除してデータの総量を減らし、前記３次元形状の簡略表示用データを得る機能により該３次元形状の簡略表示用データを得るステップと
を有することを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２に記載した発明に係る３次元形状簡略表示用データ作成方法は、前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断するステップは、前記３次元形状要素集合を構成する各３次元形状要素の要素外接領域が互いに接触または交差することによってすべて連結されている場合にのみ、前記３次元形状要素集合の要素集合外接領域を求める機能により、該３次元形状要素集合の要素集合外接領域を求めるステップであることを特徴としている。
請求項３に記載した発明に係る３次元形状簡略表示用データ作成方法は、前記要素外接領域を求めるステップおよび前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断するステップは、それぞれ前記要素外接領域および前記要素集合外接領域として、前記３次元形状要素および前記３次元形状要素集合の外接直方体を求める機能により、該３次元形状要素集合の外接直方体を求めるステップを含むことを特徴としている。
請求項４に記載した発明に係る３次元形状簡略表示用データ作成方法は、前記要素外接領域を求めるステップおよび前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断するステップは、それぞれ前記要素外接領域および前記要素集合外接領域として、前記３次元形状要素および前記３次元形状要素集合の外接球を求める機能により、前記３次元形状要素および前記３次元形状要素集合の外接球を求めるステップを含むことを特徴としている。
【００１１】
請求項５に記載した発明に係る３次元形状簡略表示用データ作成装置は、上述した目的を達成するために、
複数の３次元形状要素から構成される３次元形状の簡略表示用データを作成する装置であって、
複数の３次元形状要素から構成される３次元形状および前記３次元形状の詳細表示用データを用意する手段と、
前記各３次元形状要素に外接する３次元空間領域である要素外接領域を求める手段と、
前記複数の３次元形状要素のうちの任意個数の３次元形状要素から構成される３次元形状要素集合に外接する３次元空間領域である要素集合外接領域を求め、前記要素外接領域と前記要素集合外接領域との包含関係によって、各要素外接領域に対応する３次元形状要素と各要素集合外接領域に対応する３次元形状要素集合との包含関係を判断する手段と、
前記３次元形状を構成する３次元形状要素のうち、他の３次元形状要素集合に包含される３次元形状要素に対応する部分データを、前記３次元形状の詳細表示用データから削除してデータの総量を減らし、前記３次元形状の簡略表示用データを得る手段と
を具備することを特徴としている。
【００１２】
請求項６に記載した発明に係る３次元形状簡略表示用データ作成装置は、前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断する手段は、前記３次元形状要素集合を構成する各３次元形状要素の要素外接領域が互いに接触または交差することによってすべて連結されている場合にのみ、前記３次元形状要素集合の要素集合外接領域を求める手段であることを特徴としている。
請求項７に記載した発明に係る３次元形状簡略表示用データ作成装置は、前記要素外接領域を求める手段および前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断する手段は、それぞれ前記要素外接領域および前記要素集合外接領域として、前記３次元形状要素および前記３次元形状要素集合の外接直方体を求める手段を含むことを特徴としている。
請求項８に記載した発明に係る３次元形状簡略表示用データ作成装置は、前記要素外接領域を求める手段および前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断する手段は、それぞれ前記要素外接領域および前記要素集合外接領域として、前記３次元形状要素および前記３次元形状要素集合の外接球を求める手段を含むことを特徴としている。
【００１３】
請求項９に記載した発明に係る３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、上述した目的を達成するために、
コンピュータに、複数の３次元形状要素から構成される３次元形状の簡略表示用データを作成する機能を実現させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記プログラムが、
複数の３次元形状要素から構成される３次元形状および該３次元形状の詳細表示用データを用意する機能と、
前記各３次元形状要素に外接する３次元空間領域である要素外接領域を求める機能と、
前記複数の３次元形状要素のうちの任意個数の３次元形状要素から構成される３次元形状要素集合に外接する３次元空間領域である要素集合外接領域を求め、前記要素外接領域と前記要素集合外接領域との包含関係によって、各要素外接領域に対応する３次元形状要素と各要素集合外接領域に対応する３次元形状要素集合との包含関係を判断する機能と、
前記３次元形状を構成する３次元形状要素のうち、他の３次元形状要素集合に包含される３次元形状要素に対応する部分データを、前記３次元形状の詳細表示用データから削除してデータの総量を減らし、前記３次元形状の簡略表示用データを得る機能と
を前記コンピュータに実現させるためのプログラムを含むことを特徴としている。
【００１４】
請求項１０に記載した発明に係る３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、前記記録されたプログラムにより実現される前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断する機能が、前記３次元形状要素集合を構成する各３次元形状要素の要素外接領域が互いに接触または交差することによってすべて連結されている場合にのみ、前記３次元形状要素集合の要素集合外接領域を求める機能を含むことを特徴としている。
請求項１１に記載した発明に係る３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、前記記録されたプログラムにより実現される前記要素外接領域を求める機能および前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断する機能が、それぞれ前記要素外接領域および前記要素集合外接領域として、前記３次元形状要素および前記３次元形状要素集合の外接直方体を求める機能を含むことを特徴としている。
【００１５】
請求項１２に記載した本発明に係る３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、前記記録されたプログラムにより実現される前記要素外接領域を求める機能および前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断する機能が、それぞれ前記要素外接領域および前記要素集合外接領域として、前記３次元形状要素および前記３次元形状要素集合の外接球を求める機能を含むことを特徴としている。
【００１６】
【作用】
すなわち、本発明の請求項１による３次元形状簡略表示用データ作成方法、請求項５による３次元形状簡略表示用データ作成装置または請求項９によるコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムは、複数の３次元形状要素から構成される３次元形状の簡略表示用データを作成するにあたり、複数の３次元形状要素から構成される３次元形状および該３次元形状の詳細表示用データを用意し、前記各３次元形状要素に外接する３次元空間領域である要素外接領域を求め、前記複数の３次元形状要素のうちの任意個数の３次元形状要素から構成される３次元形状要素集合に外接する３次元空間領域である要素集合外接領域を求め、前記要素外接領域と前記要素集合外接領域との包含関係によって、各要素外接領域に対応する３次元形状要素と各要素集合外接領域に対応する３次元形状要素集合との包含関係を判断して、前記３次元形状を構成する３次元形状要素のうち、他の３次元形状要素集合に包含される３次元形状要素に対応する部分データを、前記３次元形状の詳細表示用データから削除してデータの総量を減らし、前記３次元形状の簡略表示用データを得る。
このような構成により、３次元形状要素の要素外接領域および３次元形状要素集合の要素集合外接領域を利用し、３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を考慮して不要データを削除し、高速表示等に好適な簡略表示用データを得ることができ、特に、３次元形状要素および３次元形状要素集合の包含関係に基づいて不要なデータを適切に削除した簡略表示用データを作成することが可能となる。
【００１７】
また、本発明の請求項２による３次元形状簡略表示用データ作成方法、請求項６による３次元形状簡略表示用データ作成装置または請求項１０によるコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムは、前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断する際に、前記３次元形状要素集合を構成する各３次元形状要素の要素外接領域が互いに接触または交差することによってすべて連結されている場合にのみ、前記３次元形状要素集合の要素集合外接領域を求める。
このような構成により、特に、３次元形状要素集合を構成する３次元形状要素の要素外接領域がすべて連結されている場合にのみ３次元形状要素集合の包含関係を考慮して、３次元形状要素および３次元形状要素集合の包含関係に基づいて不要なデータを適切に削除した簡略表示用データを作成することが可能となる。
【００１８】
本発明の請求項３による３次元形状簡略表示用データ作成方法、請求項７による３次元形状簡略表示用データ作成装置または請求項１１によるコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムは、前記要素外接領域を求める際および前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断する際に、それぞれ前記要素外接領域および前記要素集合外接領域として、前記３次元形状要素および前記３次元形状要素集合の外接直方体を求める。
このような構成により、特に、３次元形状要素および３次元形状要素集合の外接直方体を利用して３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を簡易に判断することが可能となる。
本発明の請求項４による３次元形状簡略表示用データ作成方法、請求項８による３次元形状簡略表示用データ作成装置または請求項１２によるコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムは、前記要素外接領域を求める際および前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断する際に、それぞれ前記要素外接領域および前記要素集合外接領域として、前記３次元形状要素および前記３次元形状要素集合の外接球を求める。
このような構成により、特に、３次元形状要素および３次元形状要素集合の外接球を利用して３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を簡易に判断することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に基づき、図面を参照して本発明の３次元形状簡略表示用データ作成装置を詳細に説明する。
図１〜図４は、本発明の一つの実施の形態に係る３次元形状簡略表示用データ作成装置の構成および動作を示している。このうち、図１は、３次元形状簡略表示用データ作成装置における機能構成をブロック化して示す機能ブロック図、図２は、図１の３次元形状簡略表示用データ作成装置の機能を実現するためのシステム構成を示すシステムブロック図、図３は、図１の３次元形状簡略表示用データ作成装置において３次元形状の簡略表示用データを作成する動作を説明するためのフローチャート、そして図４は、図３の動作における３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を判断する動作を説明するためのフローチャートである。
【００２０】
図１に示す３次元形状簡略表示データ作成装置の機能構成において、３次元形状簡略表示用データ作成装置は、入力部１１、要素外接領域計算部１２、包含関係判断部１３、部分データ削除部１４、出力部１５、および表示部１６の各機能部から構成される。これら図１に示す３次元形状簡略表示用データ作成装置の各機能は、図２にシステム構成を示すコンピュータシステムおよびその上で動作するプログラムによって実現される。図２の３次元形状簡略表示用データ作成装置は、バス０、中央処理装置（ＣＰＵ）１、メモリ２、外部記憶装置３、入力装置４および、表示装置５を備えて構成される。
中央処理装置１は、一般的にはマイクロプロセッサ等を用いて構成される処理中枢である。メモリ２は、半導体メモリ等からなり、中央処理装置１における処理に直接関連して用いられる。外部記憶装置３は、典型的には、ハードディスク等により構成される。入力装置４は、このシステムに対する各種情報の入力に用いられ、マウス等のポインティングデバイス、キーボード、イメージスキャナ、ディジタイザ等を含み、各種操作指令情報および３次元形状要素データ等をシステムに入力する。
【００２１】
表示装置５は、液晶ディスプレイ、ＣＲＴ（陰極線管）等からなり、中央処理装置１における処理経過および処理結果等を表示するために用いられる。これら中央処理装置１、メモリ２、外部記憶装置３、入力装置４および、表示装置５は、共通のバス０に接続されている。
このようなシステム構成において実現される各種機能を説明するための図１に示す機能ブロック図において、入力部１１は、入力装置４および外部記憶装置３からの入力情報を取り込む。要素外接領域計算部１２は、３次元形状要素に基づき、該３次元形状要素または複数の３次元形状要素からなる３次元形状要素集合に外接する外接直方体または外接球等の所定の３次元形状の外接領域を算出する。包含関係判断部１３は、前記外接領域相互の包含関係を判断する。部分データ削除部１４は、簡略表示用データを作成する対象となる全ての３次元形状の対象データをもとにして包含関係判断部１３の判断に基づき他の外接領域に包含される３次元形状の部分データを削除する。出力部１５は、部分データ削除部１４により削除されずに残ったデータのみについての簡略表示用データを、表示部１６および外部記憶装置３に出力する。表示部１６は、表示装置５に接続されており、出力部１５から出力された簡略表示用データを表示装置５に表示させる。
【００２２】
次に、上述した図１および図２のように構成された３次元形状簡略表示データ作成装置の詳細な動作を図３および図４に示すフローチャートを参照して説明する。
（１） 入力部１１を経由して、Ｎ個（Ｎは１以上の自然数）の３次元形状要素から構成される３次元形状（の識別情報）（ステップＳ１０１）および当該３次元形状の詳細表示用データ（ステップＳ１０２）を用意する。ここでは、単一の３次元形状要素と複数の３次元形状要素からなる３次元形状要素集合とを共通の概念で取り扱うため、全ての３次元形状要素をＮ個の三次元形状要素からなる３次元形状要素集合として取扱い、単一の３次元形状要素は、その３次元形状要素集合のＮ＝１の場合とする。
【００２３】
（２） 要素外接領域計算部１２により各３次元形状要素の要素外接領域を求める（ステップＳ１０３）。要素外接領域は、外接直方体であってもよく、外接球であってもよく、あるいはそれらの組み合わせてあってもよい。
（３） 包含関係判断部１３において、個々の３次元形状要素の要素外接領域と上述した３次元形状要素集合の要素集合外接領域とを含む各外接領域の包含関係によって３次元形状要素および３次元形状要素集合の包含関係を判断し、他の３次元形状要素集合に包含されると判断された３次元形状要素にマークをつける（ステップＳ１０４）。
（４） 部分データ削除部１４において、詳細表示用データをもとにして、マークがつけられた３次元形状要素に対応する部分データを削除してデータの総量を減らし（ステップＳ１０５）、出力部１５により簡略表示用データとして出力する（ステップＳ１０６）。このとき、簡略表示時用データとして残された部分データは、詳細表示用データと同様のＬＯＤで表示することができる。
【００２４】
次に上述した（３）のステップＳ１０４における包含関係判断部１３による包含関係の判断に際し、３次元形状要素集合を構成する３次元形状要素の要素外接領域がすべて連結されている場合にのみ、３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を考慮する処理の詳細を説明する。
図４は、包含関係判断部１３にて３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を判断する処理を説明する具体的なフローチャートであり、次の通り動作する。
（３−１） ３次元形状要素集合を構成する３次元形状要素の個数Ｎを１とする（ステップＳ２０１）。
（３−２） Ｎ個の３次元形状要素から構成される３次元形状要素集合をすべて求める（ステップＳ２０２）。
（３−３） ステップＳ２０２により求められた３次元形状要素集合から、３次元形状要素集合を構成する３次元形状要素の要素外接領域がすべて連結されているもののみを残し、それ以外を取り除く（ステップＳ２０３）。ただし、個数Ｎが１の場合には、何も取り除かない。上述したように、要素外接領域は外接直方体であっても、外接球であっても、あるいはそれらの組み合わせてあってもよい。
【００２５】
要素外接領域が外接直方体である場合には、ある外接直方体Ｂ１が他の外接直方体Ｂ２に連結されているか否かは、例えば次のようにして判断すればよい。
（Ａ−１） 外接直方体Ｂ１が、外接直方体Ｂ２を定義する８個の頂点を包含するか否かを調べる（頂点が外接直方体Ｂ１に接触している場合は、外接直方体Ｂ１は当該頂点を包含すると判断する）。
（Ａ−２） 前記８個の頂点のうち少なくとも１個を包含すれば、外接直方体Ｂ１は外接直方体Ｂ２に連結されていると判断する。
一方、要素外接領域が外接球である場合には、ある外接球Ｓ１が他の外接球Ｓ２に連結されているか否かは、例えば次のようにして判断すればよい。
（Ｂ−１） 外接球Ｓ１の中心と外接球Ｓ２の中心との間の距離ｄを求める。
（Ｂ−２） 外接球Ｓ１の半径をｒ１、外接球Ｓ２の半径をｒ２としたとき、ｄ≦ｒ１＋ｒ２ならば、外接球Ｓ１は外接球Ｓ２に連結されていると判断する。
（３−４） 取り除かれない３次元形状要素集合が残っているか否かを調べ（ステップＳ２０４）、３次元形状要素集合が残っていなければ（ステップＳ２０４でＮＯ）終了し、残っていれば（ステップＳ２０４でＹＥＳ）各３次元形状要素集合の要素集合外接領域を求める（ステップＳ２０５）。
（３−５） 残っているすべての３次元形状要素集合について、各３次元形状要素集合を構成する３次元形状要素以外の３次元形状要素が当該３次元形状要素集合に包含されるか否かを、３次元形状要素の要素外接領域が３次元形状要素集合の要素集合外接領域に包含されるか否かによって判断する（ステップＳ２０６）。
【００２６】
すなわち、包含関係処理を模式的に説明するための図５に示すように、２個の３次元形状要素Ｅ１およびＥ２から構成される３次元形状要素集合Ｅ１＋２の要素集合外接領域（外接直方体）をＲ１＋２、３次元形状要素Ｅ３の要素外接領域（外接直方体）をＲ３としたとき、要素外接領域Ｒ３が要素集合外接領域Ｒ１＋２に包含されれば３次元形状要素Ｅ３は３次元形状要素Ｅ３Ｅ１＋２に包含されると判断する。
（３−６） 他の３次元形状要素集合に包含されると判断された３次元形状要素にマークをつける（ステップＳ２０７）。
（３−７） ３次元形状要素集合を構成する３次元形状要素の個数Ｎを１増やす（ステップＳ２０８）。
（３−８） 個数Ｎを予め指定した最大個数Ｍと比較し（ステップＳ２０９）、個数Ｎが最大個数Ｍよりも大きければ（ステップＳ２０９でＹＥＳ）終了し、そうでなければ（ステップＳ２０９でＮＯ）Ｓ２０２に戻り、以後の処理を繰り返す。なお、最大個数Ｍとしては、全ての３次元形状要素の個数以下で且つ１以上の任意の自然数を指定することができる。
【００２７】
以上の説明から明らかなように、この実施の形態では、複数の３次元形状要素から構成される３次元形状の簡略表示用データを作成する際に、３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を考慮して不要なデータを除いた簡略表示用データを作成することができる。また、３次元形状要素集合を構成する３次元形状要素の要素外接領域がすべて連結されている場合にのみ、３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を考慮するようにすれば、一層効果的となる。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、３次元形状要素の要素外接領域および３次元形状要素集合の要素集合外接領域を利用し、３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を考慮して不要データを削除し、高速表示等に好適な簡略表示用データを得ることを可能とする３次元形状簡略表示用データ作成方法、３次元形状簡略表示用データ作成装置および３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することができる。
【００２９】
すなわち、本発明の請求項１の３次元形状簡略表示用データ作成方法、請求項５の３次元形状簡略表示用データ作成装置または請求項９のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムによれば、複数の３次元形状要素から構成される３次元形状の簡略表示用データを作成するにあたり、複数の３次元形状要素から構成される３次元形状および該３次元形状の詳細表示用データを用意し、前記各３次元形状要素に外接する３次元空間領域である要素外接領域を求め、前記複数の３次元形状要素のうちの任意個数の３次元形状要素から構成される３次元形状要素集合に外接する３次元空間領域である要素集合外接領域を求め、前記要素外接領域と前記要素集合外接領域との包含関係によって、各要素外接領域に対応する３次元形状要素と各要素集合外接領域に対応する３次元形状要素集合との包含関係を判断して、前記３次元形状を構成する３次元形状要素のうち、他の３次元形状要素集合に包含される３次元形状要素に対応する部分データを、前記３次元形状の詳細表示用データから削除してデータの総量を減らし、前記３次元形状の簡略表示用データを得ることにより、３次元形状要素の要素外接領域および３次元形状要素集合の要素集合外接領域を利用し、３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を考慮して不要データを削除し、高速表示等に好適な簡略表示用データを得ることができ、特に、３次元形状要素および３次元形状要素集合の包含関係に基づいて不要なデータを適切に削除した簡略表示用データを作成することが可能となる。
【００３０】
また、本発明の請求項２の３次元形状簡略表示用データ作成方法、請求項６の３次元形状簡略表示用データ作成装置または請求項１０のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムによれば、前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断する際に、前記３次元形状要素集合を構成する各３次元形状要素の要素外接領域が互いに接触または交差することによってすべて連結されている場合にのみ、前記３次元形状要素集合の要素集合外接領域を求めることにより、特に、３次元形状要素集合を構成する３次元形状要素の要素外接領域がすべて連結されている場合にのみ３次元形状要素集合の包含関係を考慮して、３次元形状要素および３次元形状要素集合の包含関係に基づいて不要なデータを適切に削除した簡略表示用データを作成することが可能となる。
【００３１】
本発明の請求項３の３次元形状簡略表示用データ作成方法、請求項７の３次元形状簡略表示用データ作成装置または請求項１１のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムによれば、前記要素外接領域を求める際および前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断する際に、それぞれ前記要素外接領域および前記要素集合外接領域として、前記３次元形状要素および前記３次元形状要素集合の外接直方体を求めることにより、特に、３次元形状要素および３次元形状要素集合の外接直方体を利用して３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を簡易に判断することが可能となる。
本発明の請求項４の３次元形状簡略表示用データ作成方法、請求項８の３次元形状簡略表示用データ作成装置または請求項１２のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された３次元形状簡略表示用データ作成のためのプログラムは、前記要素外接領域を求める際および前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断する際に、それぞれ前記要素外接領域および前記要素集合外接領域として、前記３次元形状要素および前記３次元形状要素集合の外接球を求めることにより、特に、３次元形状要素および３次元形状要素集合の外接球を利用して３次元形状要素と３次元形状要素集合との包含関係を簡易に判断することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る３次元形状簡略表示用データ作成装置の機能構成を模式的に示す機能ブロック図である。
【図２】図１の３次元形状簡略表示用データ作成装置の機能を実現するためのシステム構成を模式的に示すシステムブロック図である。
【図３】図１の３次元形状簡略表示用データ作成装置における簡略表示用データ作成処理を説明するためのフローチャートである。
【図４】図３の簡略表示用データ作成処理における３次元形状要素および３次元形状要素集合の包含関係の判断の過程を説明するためのフローチャートである。
【図５】図１の３次元形状簡略表示用データ作成装置における包含関係の判断の過程の一例を説明するための斜視図である。
【符号の説明】
０ バス
１ 中央処理部（ＣＰＵ）
２ メモリ
３ 外部記憶装置
４ 入力装置
５ 表示装置
１１ 入力部
１２ 要素外接領域計算部
１３ 包含関係判断部
１４ 部分データ削除部
１５ 出力部
１６ 表示部
Claims (12)
- 複数の３次元形状要素から構成される３次元形状の簡略表示用データをコンピュータの下記機能を用いて作成する方法であって、
複数の３次元形状要素から構成される３次元形状および前記３次元形状の詳細表示用データを用意する機能により該詳細表示用データを用意するステップと、
前記各３次元形状要素に外接する３次元空間領域である要素外接領域を求める機能により該要素外接領域を求めるステップと、
前記複数の３次元形状要素のうちの任意個数の３次元形状要素から構成される３次元形状要素集合に外接する３次元空間領域である要素集合外接領域を求め、前記要素外接領域と前記要素集合外接領域との包含関係によって、各要素外接領域に対応する３次元形状要素と各要素集合外接領域に対応する３次元形状要素集合との包含関係を判断する機能により該包含関係を判断するステップと、
前記３次元形状を構成する３次元形状要素のうち、他の３次元形状要素集合に包含される３次元形状要素に対応する部分データを、前記３次元形状の詳細表示用データから削除してデータの総量を減らし、前記３次元形状の簡略表示用データを得る機能により該３次元形状の簡略表示用データを得るステップと
を具備することを特徴とする３次元形状簡略表示用データ作成方法。 - 前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断するステップは、前記３次元形状要素集合を構成する各３次元形状要素の要素外接領域が互いに接触または交差することによってすべて連結されている場合にのみ、前記３次元形状要素集合の要素集合外接領域を求める機能により、該３次元形状要素集合の要素集合外接領域を求めるステップであることを特徴とする請求項１に記載の３次元形状簡略表示用データ作成方法。
- 前記要素外接領域を求めるステップおよび前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断するステップは、それぞれ前記要素外接領域および前記要素集合外接領域として、前記３次元形状要素および前記３次元形状要素集合の外接直方体を求める機能により、該３次元形状要素集合の外接直方体を求めるステップを含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の３次元形状簡略表示用データ作成方法。
- 前記要素外接領域を求めるステップおよび前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断するステップは、それぞれ前記要素外接領域および前記要素集合外接領域として、前記３次元形状要素および前記３次元形状要素集合の外接球を求める機能により、前記３次元形状要素および前記３次元形状要素集合の外接球を求めるステップを含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の３次元形状簡略表示用データ作成方法。
- 複数の３次元形状要素から構成される３次元形状の簡略表示用データを作成する装置であって、
複数の３次元形状要素から構成される３次元形状および前記３次元形状の詳細表示用データを用意する手段と、
前記各３次元形状要素に外接する３次元空間領域である要素外接領域を求める手段と、
前記複数の３次元形状要素のうちの任意個数の３次元形状要素から構成される３次元形状要素集合に外接する３次元空間領域である要素集合外接領域を求め、前記要素外接領域と前記要素集合外接領域との包含関係によって、各要素外接領域に対応する３次元形状要素と各要素集合外接領域に対応する３次元形状要素集合との包含関係を判断する手段と、
前記３次元形状を構成する３次元形状要素のうち、他の３次元形状要素集合に包含される３次元形状要素に対応する部分データを、前記３次元形状の詳細表示用データから削除してデータの総量を減らし、前記３次元形状の簡略表示用データを得る手段と
を具備することを特徴とする３次元形状簡略表示用データ作成装置。 - 前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断する手段は、前記３次元形状要素集合を構成する各３次元形状要素の要素外接領域が互いに接触または交差することによってすべて連結されている場合にのみ、前記３次元形状要素集合の要素集合外接領域を求める手段であることを特徴とする請求項５に記載の３次元形状簡略表示用データ作成装置。
- 前記要素外接領域を求める手段および前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断する手段は、それぞれ前記要素外接領域および前記要素集合外接領域として、前記３次元形状要素および前記３次元形状要素集合の外接直方体を求める手段を含むことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の３次元形状簡略表示用データ作成装置。
- 前記要素外接領域を求める手段および前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断する手段は、それぞれ前記要素外接領域および前記要素集合外接領域として、前記３次元形状要素および前記３次元形状要素集合の外接球を求める手段を含むことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の３次元形状簡略表示用データ作成装置。
- コンピュータに、複数の３次元形状要素から構成される３次元形状の簡略表示用データを作成する機能を実現させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記プログラムが、
複数の３次元形状要素から構成される３次元形状および該３次元形状の詳細表示用データを用意する機能と、
前記各３次元形状要素に外接する３次元空間領域である要素外接領域を求める機能と、
前記複数の３次元形状要素のうちの任意個数の３次元形状要素から構成される３次元形状要素集合に外接する３次元空間領域である要素集合外接領域を求め、前記要素外接領域と前記要素集合外接領域との包含関係によって、各要素外接領域に対応する３次元形状要素と各要素集合外接領域に対応する３次元形状要素集合との包含関係を判断する機能と、
前記３次元形状を構成する３次元形状要素のうち、他の３次元形状要素集合に包含される３次元形状要素に対応する部分データを、前記３次元形状の詳細表示用データから削除してデータの総量を減らし、前記３次元形状の簡略表示用データを得る機能と
を前記コンピュータに実現させるためのプログラムを含むことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 - 前記記録されたプログラムにより実現される前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断する機能は、前記３次元形状要素集合を構成する各３次元形状要素の要素外接領域が互いに接触または交差することによってすべて連結されている場合にのみ、前記３次元形状要素集合の要素集合外接領域を求める機能を含むことを特徴とする請求項９に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
- 前記記録されたプログラムにより実現される前記要素外接領域を求める機能および前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断する機能は、それぞれ前記要素外接領域および前記要素集合外接領域として、前記３次元形状要素および前記３次元形状要素集合の外接直方体を求める機能を含むことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
- 前記記録されたプログラムにより実現される前記要素外接領域を求める機能および前記要素集合外接領域を求めて包含関係を判断する機能は、それぞれ前記要素外接領域および前記要素集合外接領域として、前記３次元形状要素および前記３次元形状要素集合の外接球を求める機能を含むことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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