JP4171884B2 - Data hierarchization and data reconstruction method / device / program / recording medium, data recording medium - Google Patents

Data hierarchization and data reconstruction method / device / program / recording medium, data recording medium Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多重解像度表現による非構造数値データの階層化に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、多重解像度表現による非構造数値データの階層化方法は、大規模もしくは精細な非構造数値データを高速に可視化するために用いられている。ここで、非構造数値データとは、地図データ、地形データ、三次元オブジェクトデータ、三次元ボリュームデータ、粒子データなどを指す。これらはすべて、図10の非構造数値データ40のように、1個以上の節点41と0個以上の要素42で構成される。要素42は複数の節点41によって形状が定義される。要素42は、例えば三次元オブジェクトデータにおいてはポリゴン、三次元ボリュームデータにおいては多面体に相当し、粒子データには相当するものがない。さらに、節点41および要素42にはデータの用途に応じて付随属性が定義される。例えば、三次元グラフィックス用途ならば反射率や透過率、数値シミュレーション用途ならば圧力や速度などの物理量が付随属性として用いられる。以降、特に断らない限り、数値データは非構造数値データのことを指す。また、多重解像度表現とは、複数レベルの解像度の数値データを容易に生成可能なデータ形式のことである。
【0003】
従来の多重解像度表現による非構造数値データの階層化方法の一例が、例えば非特許文献1に記載されている。この方法は当初、MT(Multi−TriangulationまたはMulti−Tessellation)と呼ばれていたが、後に対象数値データの次元によらない一般化された定義となり、MC(Multi−Complex)と命名されている。
【0004】
この方法では、非構造数値データの多重解像度表現を得るために、空間的に局所的な単純化操作を用いる。単純化操作の方法は様々あるが、その一例として図11に示すような節点除去がある。これによれば、非構造数値データの一部分400は、節点410を節点411に縮重させた後に除去することで、401のように一部の要素も除去されて単純化される。このような単純化操作を非構造数値データの各部位に繰り返し適用していき、非構造数値データが所定の解像度になるまで続ける。その際、単純化操作は単純化誤差の少ないものから順に行っていく。ここで単純化誤差とは、単純化操作による見た目の変化を表す量である。単純化誤差も様々な定義が考えられるが、単純化によって影響を受ける範囲400の最小包含球の直径、もしくは各座標軸に平行な最小包含直方体の最長辺を単純化誤差として定義する方法がある。単純化操作ごとに、詳細化データ、単純化誤差、さらに以前の単純化操作との依存関係を記録しておく。ここで、図11に示すように、詳細化データ330とは、単純化操作の逆操作である詳細化操作に必要な情報であり、単純化操作により喪失する情報に相当する。詳細化データは単純化操作の方法によって内容が変わってくるが、単純化操作が節点除去である場合、分裂節点413(縮重節点411に相当)を分裂させて生成する挿入節点412(除去節点410に相当)の座標と付随属性、変形を受ける要素の範囲、挿入する要素の構成節点番号と付随属性が詳細化データの一例として考えられる。ところで、単純化誤差は、詳細化操作からの視点では、詳細化操作により確保される解像度と見ることができ、以降は単純化誤差のことを単に解像度と呼ぶことにする。
【0005】
詳細化データ、解像度、依存関係の一連の情報を整理することにより、元の非構造数値データは、図12に示すような詳細化操作の依存関係グラフの形で表現できる。このグラフにおいて、ノード24は詳細化操作を表し、依存リンク25は詳細化操作の依存関係を表している。また、元の数値データ20は最下位ノード、一連の単純化の結果である単純化数値データ21は最上位ノードとなっている。ノード間には依存関係という上下関係があるため、このグラフは広い意味での階層構造を有していると言える。この依存関係グラフのデータを階層化データと呼ぶことにする。元の数値データ20、および、それにつながる依存リンク250は、今後不要なので階層化データには記録しない。元の数値データから階層化データを生成する一連の処理を分解という。
【0006】
この依存関係に基づく順序で、都合に合った詳細化操作を取捨選択して行うことで、必要な部位のみを詳細化した数値データを得ることができる。例えば、図13に示すように、ある空間範囲26において解像度をある程度高めたい場合、単純化数値データ21に対し、点線260で囲まれたノード24に対応する詳細化操作を依存リンク25に矛盾しない順序で行えばよい。点線260は、影響範囲が空間範囲26と重なり、かつ、解像度が要求解像度より低い詳細化操作のノードを囲んでいる。さらに空間範囲26で解像度を高めたい場合は、同様にして点線261で囲まれたノード24に対応する詳細化操作を行えばよい。階層化データから任意に詳細化された数値データを生成する一連の処理を再構成という。この階層化データは、解像度を局所的に任意に変化させた数値データを再構成可能な、汎用性の高い多重解像度表現となっている。
【0007】
この特徴を利用すれば、大規模な三次元非構造数値データでも、画質を損なうことなく少ないデータアクセスにより高速に可視化することができる。つまり、可視化画像の範囲外になる部位や、画像に詳細が反映されない遠方の部位は低解像度に、画像に詳細まで反映されうる視点近傍の重要な部位は高解像度にして非構造数値データを再構成し、これを可視化すればよい。再構成された非構造数値データは、階層化前の元の非構造数値データに比べ大幅にデータ量が削減されており、可視化処理の負荷を大きく減らすことができる。また、再構成の際、詳細化操作にあずからない大多数の詳細化データは参照されないため、データアクセスも大幅に削減できる。
【0008】
【非特許文献1】
プロシーディングス・カナディアン・カンファレンス・オン・コンピュテーショナル・ジオメトリ、202〜210頁、1996年8月(Proceedings Canadian Conference on Computational Geometry、pages 202−210,August 1996)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術の第1の問題点は、再構成の際に階層化データに対しランダムアクセスが頻発することである。その理由は、詳細化操作の複雑な依存関係を表す階層化データのデータ構造が不規則で構造的でないことに起因し、再構成に必要なデータが記録媒体上で細かな断片となって分散している場合が多いためである。階層化の利点は、データが大規模であればあるほど大きくなる。しかし、大規模データを格納するための大容量記録媒体は、ランダムアクセスが連続アクセスに対して桁違いに低速である磁気ディスクや磁気テープであるのが普通であるため、再構成が著しく遅延してしまうという問題がある。この問題を解決するために、ランダムアクセスによる遅延が磁気ディスクや磁気テープに比べて顕著ではない半導体メモリのような記録媒体に、階層化データを記録することも考えられるが、半導体メモリは容量あたりのコストが非常に高価であり、現実的ではない。また、記録媒体と再構成装置の間に、半導体メモリによるバッファやキャッシュを介在させることにより、ランダムアクセスをいくらか削減することができるが、そのためにはアクセスするデータが記録媒体上である程度局在している必要があり、データがまばらに分散している場合には効果が薄くなってしまう。
【0010】
第2の問題点は、階層化データのサイズが元の数値データよりも増大してしまうことである。その理由は、冗長な情報である依存リンクデータが階層化データに含まれるためである。依存リンクデータは、記録しなくても詳細化データなどの他の情報により導き出すことができるが、非構造数値データの空間的不規則性ゆえに、それには多くの処理が必要となり、柔軟な再構成を高速に行うためには、依存リンクデータの記録が必須となる。とはいえ、これによるデータサイズの増大は、階層化対象となる数値データが大規模であるほど、無視できない問題となる。
【0011】
第3の問題点は、再構成の際に依存関係グラフから必要ノードを探索する処理に無駄があることである。その理由は、ノード取捨選択の判定を必要以上の精度で行っているためである。取捨選択は、ノードの表す詳細化操作の解像度が要求解像度より低い空間領域に、詳細化操作の影響範囲が重なるかどうかで判定する。その重なり判定は、詳細化操作の解像度に応じた粗い精度で簡略化しても差し支えないところ、要求解像度と関わりなく一律に精細な精度で行っている。ストレスのないインタラクティブな可視化を実現するためにも、再構成には無駄のない処理による高速化の要請がある。
【0012】
第4の問題点は、解像度だけではなく、付随属性も加味した多元的な基準での再構成ができないことである。その理由は、従来の方法では多元的な基準での再構成について何ら考慮されていないためである。付随属性の空間的な変化が少なく、表面境界を含まない領域では、解像度の基準から詳細化の必要があると判定されたとしても、要素境界を可視化するという特殊な場合を除き、詳細化による要素細分化の意味はなく、このような場合、解像度の基準だけでは、詳細化操作処理量と再構成数値データの無駄な増大を招いてしまう。そのため、付随属性も加味した多元的な基準での再構成が必要となる。
【0013】
本発明の第1の目的は、再構成の際の階層化データに対するランダムアクセスを低減できる、多重解像度表現による非構造数値データの階層化方法を提供することにある。
【0014】
本発明の第2の目的は、階層化データのサイズ増大を低減できる、多重解像度表現による非構造数値データの階層化方法を提供することにある。
【0015】
本発明の第3の目的は、再構成に必要となるノードの探索処理を効率的に行える、多重解像度表現による非構造数値データの階層化方法を提供することにある。
【0016】
本発明の第4の目的は、解像度に加えて付随属性も加味した多元的な基準での再構成が行える、多重解像度表現による非構造数値データの階層化方法を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記第1の目的を達成するために、本発明は、階層化データを生成する際、空間的に規則階層構造を持つセルを用いて不規則な依存関係グラフを構造化し、ノード即ち詳細化操作の空間配置に関連付けて、ノードデータを記録媒体上に配置し、空間的に近傍のノードデータが記録媒体上でも近傍になる確率を高める。また、ノードデータを納めたセルのデータも空間配置を考慮した並びに記録媒体上に配置し、空間的に近傍のセルデータが記録媒体上でも近傍になる確率を高める。再構成に関与する詳細化操作が空間的に局在していることから、再構成に必要なデータも記録媒体上で局在するようになり、階層化データに対するランダムアクセスの低減を達成することができる。アクセスが局在していても不連続であることも多いため、キャッシュやバッファを介在させると、なお一層効果的にランダムアクセスの低減を達成することができる。
【0018】
上記第2の目的を達成するために、本発明は、階層化データを生成する際、従来の方法における依存リンクのうち、高解像度方向への依存リンクは生成せず、代わりに、それよりも数の少ないセルの下層リンクを生成する。また、低解像度方向への依存リンクのデータ量は、セルの規則構造を利用して圧縮することができる。さらに、本発明においては、連続的な解像度ではなく、離散的な解像度レベルを再構成の基準に用いるが、詳細化操作の解像度レベルはセルの規則構造により自明となるため、ノードに格納しておく必要がない。これらの理由により、階層化データのサイズ増大の低減を達成することができる。
【0019】
上記第3の目的を達成するために、本発明は、階層化データを生成する際、セルの空間的な大きさを、格納するノード即ち詳細化操作の解像度レベルにあわせ、再構成の際、ノード単位ではなくセル単位で探索を行う。これにより、解像度レベルに応じた精度の探索が行え、解像度レベルの許容する精度以下の近傍にあるノードが一括判定される。また、ノードは親を複数持つ複雑な依存グラフを構成している一方、セルは親を一つしか持たない単純な木構造を構成していることから、セル単位の探索の方が、手順が単純である。これらの理由により、再構成でのノード探索処理の効率化を達成することができる。
【0020】
上記第4の目的を達成するために、本発明は、階層化データを生成する際、セル以下の各レベルのセルまで詳細化を行った場合の各付随属性の変動および、表面境界の凹凸変動をセルに保持しておくこともでき、再構成の際、解像度の基準からはセルによる詳細化が必要であると判断されても、このデータを参照することにより、表面境界の変動が要求解像度の許す範囲内で、かつ付随属性の変動が指定された許容誤差以内の場合にセル以下のレベルの詳細化を省略する。このようにして、解像度に加えて付随属性も加味した多元的な基準での再構成を達成することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【0022】
図1を参照すると、本発明の実施の形態のうち、分解を行うシステムが示されており、階層化を行う数値データを格納するための数値データ格納装置16と、数値データの分解により、階層化データの生成、階層追加を行う分解装置10と、処理途中および処理後の階層化データを格納するための階層化データ格納装置17とから構成されている。
【0023】
数値データ格納装置16と階層化データ格納装置17は、半導体メモリ、磁気ディスク装置、光ディスク装置、その他のデータ格納装置であってよい。
【0024】
分解装置10は、数値データ入力部100と、単純化操作生成部101と、セル管理部102と、ノード管理部103と、詳細化データ生成部104と、単純化操作実行部105とを備えている。
【0025】
数値データ入力部100は、階層化データを新規に生成する際に、数値データ格納装置16に格納された元の数値データ30を、階層化データの構成要素である単純化数値データ31として階層化データ格納装置17に格納する。
【0026】
単純化操作生成部101は、階層化データ格納装置17に格納された単純化数値データ31を参照し、可能なすべての単純化操作の候補を生成し、単純化誤差をもとにそれらの優先順位付けを行い、随時、セル管理部102と、詳細化データ生成部104と、単純化操作実行部105とに、最優先の単純化操作に関わる情報を出力する。単純化操作に関わる情報には、単純化操作を特定するための情報と、単純化誤差と、単純化操作の影響範囲とが含まれる。単純化操作を特定するための情報とは、例えば単純化操作が節点除去である場合、除去節点番号と縮重節点番号のことである。単純化操作の影響範囲は、多面体や多角形で表される厳密な範囲でなくてもよく、処理の単純化のために、例えば、影響範囲における各座標成分の範囲で代用してもよい。単純化操作は、節点除去や辺収縮など複数の種類を利用してもよいが、単一の種類の単純化操作に限定し、詳細化操作の規則を統一した方が、少ない情報量で詳細化データを記述できる。
【0027】
セル管理部102は、階層化データ格納装置17に格納された階層化データのもう一つの構成要素であるセルデータ32を管理する。セルは詳細化操作の依存関係グラフにおけるノードを複数格納するためのデータ構造であり、解像度および影響範囲が近いノードは一つのセルにまとめられる。複数のセルは、後述のとおり、解像度を基準とした規則的な階層構造を成しており、親子関係にあるセル間は下層リンクによって結ばれている。セル管理部102は、単純化操作生成部101から出力された単純化誤差と、単純化操作の影響範囲、即ち、詳細化操作の解像度と影響範囲をもとに、これから生成されるノードを格納するセルを特定し、セルが存在していない場合は、これを新規に生成し、このセルにつながる下層リンクも生成、更新する。また、特定されたセル内にノードを格納するために必要な情報、例えばセルデータの記録媒体上での位置などを、ノード管理部103に出力する。分解の過程が進むに従い、単純化数値データ31は、単純化によりデータサイズが縮小していくが、セルデータ32は、セルの生成によりデータサイズが拡大していく。
【0028】
ノード管理部103は、階層化データ格納装置17に格納されたセルデータ32に含まれるノードデータを管理する。セル管理部102から出力された情報をもとに、セル内にノードを生成し、詳細化データ生成部104より出力された詳細化データをノード内に格納し、このノードにつながる依存リンクの生成、更新も行う。
【0029】
詳細化データ生成部104は、階層化データ格納装置17に格納された単純化数値データ31を参照して、単純化操作生成部101から出力された単純化操作に対応する詳細化データを生成し、ノード管理部103に出力する。
【0030】
単純化操作実行部105は、階層化データ格納装置17に格納された単純化数値データ31に対し、単純化操作生成部101から出力された単純化操作を実行する。
【0031】
次に、図2を参照して、本システムの動作について説明する。
【0032】
まず、新規に階層化データを生成する場合、数値データ入力部100は、数値データ格納装置16に格納された元の数値データ30を、階層化データの単純化数値データ31として階層化データ格納装置17に格納する(ステップA00)。既存の階層化データを再分解により階層追加する場合、このステップは不要である。
【0033】
次に、単純化操作生成部101は、階層化データ格納装置17に格納された単純化数値データ31をもとに、可能なすべての単純化操作の候補を生成し、単純化誤差をもとにそれらの優先順位付けを行い、最優先の単純化操作を選定する。この処理は、初回に生成した単純化操作の候補とそれらの優先順位の情報を保持しておけば、次回からは単純化数値データに変更のあった部位の単純化操作についてのみ更新することで高速に行える。もし、単純化操作の候補が存在しない場合は、分解処理を終了する(ステップA01)。
【0034】
優先順位付けは、単純化誤差そのもので行ってもよいが、単純化誤差をEとして、int(log2(L/E))で定義される解像度レベルによって行い、解像度レベルが高いほど、高い優先順位をつける。ただし、intは小数点を切り捨てて整数化する関数である。また、Lは誤差の基準とする距離であり、通常は元の数値データの各座標軸方向の幅のうち最大値を用いるが、他に基準がある場合はこれを用いてもよい。解像度レベルが高いほど、解像度が高く、誤差が少ないということになる。単純化誤差を離散化した解像度レベルを用いると、単純化誤差を用いる場合と比べ優先順位が前後するが、再構成は解像度レベルで区分けされたセル単位で処理を行うため、結果にほとんど差はない。また、単純化誤差が異なっていても解像度レベルが同じになる単純化操作が通常複数存在するため、単純化操作の順序の自由度が増し、影響範囲の競合しない同じ優先順位の単純化操作に関する分解処理を並列に行うことも可能となる。ところで、このように解像度レベルの高い順に単純化操作を行っていったとしても、解像度レベルが以前の単純化操作のものより低いとは限らず、このような場合、以前の単純化操作の解像度レベルを今回の単純化操作の解像度レベルとし、解像度レベルが分解の過程で増加しないようにする。
【0035】
次に、単純化操作生成部101は、選定された単純化操作の解像度レベルが、あらかじめ与えられた指定レベル以上であるかを確認し、そうでない場合は、分解処理を終了する(ステップA02)。
【0036】
次に、セル管理部102は、単純化操作生成部101の生成した単純化操作に対応する詳細化操作のノードを格納するセルを、単純化操作の解像度レベルと影響範囲により決定する(ステップA03)。
【0037】
セルとは、ノードを複数格納するためのデータ構造である一方、空間的な観点では、空間に格子状に敷き詰められた仮想的な立方体(一次元空間の場合は線分、二次元空間の場合は正方形、多次元空間の場合は超立方体)である。解像度レベルごとに異なる大きさのセルの格子があり、解像度レベルの異なるセル間に親子関係が成り立っている。つまり、セルは、それよりも低い各解像度レベルにおいて、ただ一つのセルに包含されている。通常、セルの一辺を、その解像度レベルをもつ単純化操作または詳細化操作が持ちうる最大の影響範囲が収まる大きさとする。これより大きい場合は、再構成の精度が無駄に粗くなってしまい、これより小さい場合は、後述する依存リンクデータの圧縮が行えなくなる。以降、解像度レベルRの定義より、セルの一辺の長さをL×2-Rとして説明する。
【0038】
ノードを格納するセルの決定方法は様々に考えられるが、例えば、詳細化操作の影響範囲の最小包含球の中心、もしくは各座標軸に平行な最小包含直方体の重心を含む、同じ解像度レベルのセルに格納する。中心や重心がセル境界上にある場合は、境界を共有するセルのどれか一つに格納する。
【0039】
次に、セル管理部102は、階層化データ格納装置17に格納されたセルデータ32を参照し、ノードを格納するセルが既存かどうかを確認し(ステップA04)、存在しない場合は新規にセルを生成し(ステップA05)、そのセルよりも高い解像度レベルの既存のセルを包含する場合は、そのセルへの下層リンクも生成する(ステップA06)。
【0040】
下層リンクは、セルが直接包含する高い解像度レベルのセルへの単方向リンクである。分解処理の立場で見れば、直系の子に相当する既存のセルへの単方向リンクである。
【0041】
付随属性も加味した多元的な基準による再構成が可能な階層化データを生成する場合は、下層リンクの生成と共に、下層変動データの生成も行い、セルに格納する。下層変動データとは、セル自身、および、子やそれ以下の各レベルの子のセルまで詳細化を行った場合の、表面境界および各付随属性のレベルごとの変動を表すデータである。各下層レベルの子のセルは、複数存在するのが普通であるので、それらのセルの詳細化による変動を集計したものを、そのレベルの変動とする。集計方法は様々に考えられるが、例えば、変動の最大値をとる方法がある。
【0042】
セルの記録媒体上でのデータ配置についてであるが、再構成の際のアクセスが局在するように、解像度レベル別にセルデータをまとめ、同じ解像度レベルのセルデータは、ヒルベルト曲線、Z曲線などの近傍保存性のよい空間充填曲線に沿う並びで、記録媒体上に配置するのが好ましい。
【0043】
次に、ノード管理部103は、セル管理部102が手配したセル内にノードを生成する(ステップA07)。
【0044】
次に、詳細化データ生成部104は、階層化データ格納装置17に格納された単純化数値データ31を参照して、単純化操作生成部101が生成した単純化操作に対応する詳細化データを生成し、ノード管理部103は、先ほど生成したノードに、この詳細化データを格納する(ステップA08)。
【0045】
次に、ノード管理部103は、生成したノードに対応する詳細化操作の影響範囲をもとに、既存のノードとの間の依存関係を見出し、関係する依存リンクを生成、更新する(ステップA09)。
【0046】
依存リンクは、詳細化操作を行う前提となる詳細化操作への単方向リンクである。分解処理の立場で見れば、依存関係にある既存のノードから新規のノードへの単方向リンクである。依存リンクは、依存するノードが属するセルの解像度レベルおよび相対的な位置関係と、セル内ノード番号とで表現すれば、データを圧縮できる。つまり、依存するノードが含まれうるセルは、セルの構造的配置から明確に限定され、セル自身、もしくは親やそれ以上のレベルの親のセル、またはそれらから直接隣接する同レベルのセルのいずれかになる。このため、相対的な位置関係により少ないビット数でセルを指定できる。直接隣接するとは、セルの頂点を含めた境界を共有しているという意味である。従って、三次元の場合は前後左右上下と斜めも含め、26個の直接隣接セルが存在し、5ビットあればその位置関係を表現できる。解像度レベルは数十から数百段程度あれば十二分であるため、数ビットから8ビット程度あれば表現できる。また、セル内ノード番号であるが、セルに含まれるノード数もさほど多くはないので、これについても少ないビット数で表現できる。
【0047】
次に、単純化操作実行部105は、階層化データ格納装置17に格納された単純化数値データ31に対し、単純化操作生成部101が生成した単純化操作を実行する(ステップA0A)。
【0048】
再びステップA01から処理を繰り返す。
【0049】
これら一連の分解処理は、付随属性を含まない要素と節点の幾何構造と、各付随属性とを分けて行うこともできる。この場合、処理を独立に行う都合上、階層化データは、幾何構造に関する部分と各付随属性に関する部分とで、記録媒体上で分けて格納した方がよい。付随属性の階層化データは、単純化数値データの節点と要素の付随属性データと、詳細化データのうち付随属性に関わる部分と、もしあれば、付随属性の下層変動データとで構成される。幾何構造の階層化データは、付随属性に関わる部分を一切省き、代わりに、付随属性の階層化データを参照するためのリンクに相当する情報を、セルデータに挿入する。独立に分解処理を行う手順は次のようになる。まず、付随属性を無視して、幾何構造のみの分解を行い、幾何構造のみの階層化データを生成、更新する。それと同時に、付随属性の階層化データにおける各データ要素の配置を計算し、付随属性の階層化データへのリンクに相当する情報をセルデータに格納し、また、各データ要素の配置の情報を別に保持しておく。次に、この保持しておいた情報を参照して、各付随属性の階層化データを生成、更新する。これにより、階層化データの付随属性の増減や、付随属性のみが時間変化するような時系列データにおいて、時刻ステップの追加、削除、間引きが行いやすくなる。
【0050】
ところで、必要以上に高い解像度レベルのセルを除去することで、データ圧縮を行うこともできる。ただし、除去した解像度レベルの詳細化は不可能になるので、非可逆圧縮である。高周波成分の除去による画像データの非可逆圧縮と似通っている。このデータ圧縮は、階層化データの生成、階層追加後に行ってもよいし、生成中に行ってもよい。後者は、除去するセルを初めから生成しない方法であり、階層化データの生成開始後、単純化操作の解像度レベルが所定のレベルに下がるまで、セル生成を停止することで実施できる。
【0051】
図3を参照すると、本発明による階層化データは、単純化数値データ21と、セル22と、直系の子のセルへの単方向リンクである下層リンク23と、セル内に格納されたノード24と、依存するノードへの単方向リンクである依存リンク25とから構成されている。図中、点線で示された、元の数値データ20と、そこを起点とする依存リンク250は、必要がないので階層化データには記録されない。図12と比較すると、本発明による階層化データは、従来の方法による階層化データとは異なり、セルと下層リンクが追加され、依存リンクが単方向リンクになっている。
【0052】
図4は、本発明による階層化データのデータ構造の一例を示す図である。
【0053】
階層化データは、単純化数値データ31と、セルデータ32とから構成されている。
【0054】
単純化数値データ31は、節点データ310と、要素データ311とから構成されている。
【0055】
節点データ310は、各節点の座標と付随属性を含む。付随属性はない場合もあれば、多数ある場合もある。
【0056】
要素データ311は、各要素の構成節点番号と付随属性を含む。粒子データの階層化の場合は、このデータは存在しない。付随属性はない場合もあれば、多数ある場合もある。また、節点の付随属性と共通の場合もあれば、そうでない場合もある。
【0057】
セルデータ32は、下層リンクデータ320と、下層変動データ321と、ノードデータ33とから構成されている。
【0058】
下層リンクデータ320は、リンク先のセルデータの記録媒体上での位置、もしくはセルを一意に識別できる番号などで表現される。
【0059】
下層変動データ321は、表面境界および各付随属性の下層レベル毎の変動データから成っている。多元的な基準での再構成を考えない場合、このデータは必要ない。
【0060】
ノードデータ33は、詳細化データ330と、依存リンクデータ331とから構成されている。
【0061】
依存リンクデータ331は、前述のとおり、依存先のノードが含まれるセルの解像度レベルと、セルの相対的な位置関係と、セル内ノード番号とで構成されている。依存リンクデータの圧縮を考えない場合は、この限りではなく、リンク先のノードデータの記録媒体上での位置、もしくはノードを一意に識別できる番号などで表現される。
【0062】
節点データ310、要素データ311、下層変動データ321、詳細化データ330は、各付随属性に関わる部分を分離し、記録媒体上でそれぞれ別の場所に分けて格納してもよい。これにより、階層化データにおける付随属性の増減や、時系列データの対応、つまり時刻ステップの追加、削除、間引きが行いやすくなる。
【0063】
図5を参照すると、本発明の実施の形態のうち、逆分解を行うシステムが示されており、復元された数値データを格納するための数値データ格納装置16と、階層化データの逆分解により、階層削減、数値データの復元を行う逆分解装置11と、処理途中および処理後の階層化データを格納するための階層化データ格納装置17とから構成されている。
【0064】
逆分解とは、後述する再構成と同様に、分解の逆操作であるが、階層化データが変更される点で再構成と異なり、主に階層化データのメンテナンスに用いる。逆分解により、階層化データの階層を削減することができ、これを最後まで行えば、元の数値データを復元することができる。
【0065】
数値データ格納装置16と階層化データ格納装置17は、半導体メモリ、磁気ディスク装置、光ディスク装置、その他のデータ格納装置であってよい。
【0066】
逆分解装置11は、数値データ出力部110と、セル管理部112と、ノード管理部113と、依存関係解決部114と、詳細化操作実行部115とを備えている。
【0067】
数値データ出力部110は、階層化データ格納装置17に格納された逆分解後の階層化データの単純化数値データ31を、数値データ格納装置16に格納する。階層化データを完全に逆分解すれば、この数値データ30は、復元された元の数値データとなる。
【0068】
セル管理部112は、階層化データ格納装置17に格納された階層化データのセルデータ32を管理する。削除すべきセルを探索し、そのセルにアクセスするために必要な情報、例えばセルデータの記録媒体上での位置などを、ノード管理部113に出力する。また、すべてのノードの削除が完了したセルの削除と、そのセルにつながる下層リンクの削除、更新も行う。逆分解の過程が進むに従い、単純化数値データ31は、詳細化によりデータサイズが拡大していくが、セルデータ32は、セルの削除によりデータサイズが縮小していく。
【0069】
ノード管理部113は、階層化データ格納装置17に格納されたセルデータ32に含まれるノードデータを管理する。セル管理部112から出力された情報をもとに、削除すべきセル内のノードを抽出し、そのノードにアクセスするために必要な情報、例えばノードデータの記録媒体上での位置などを、依存関係解決部114に出力する。また、詳細化操作が完了し、削除可能になったノードにつながる依存リンクの削除、更新も行う。
【0070】
依存関係解決部114は、ノード管理部113から出力された情報をもとに、削除すべきノードのリストを作成し、リストされたノードの詳細化データなどの情報を、依存関係を満たす順序で詳細化操作実行部115に出力する。また、削除可能になったノードの情報、例えばノードデータの記録媒体上での位置などを、ノード管理部113に出力する。
【0071】
詳細化操作実行部115は、階層化データ格納装置17に格納された単純化数値データ31に対し、依存関係解決部114から出力された詳細化データをもとに詳細化操作を実行する。
【0072】
次に、図6を参照して、本システムの動作について説明する。
【0073】
まず、セル管理部112は、階層化データ格納装置17に格納された階層化データにおいて、削除すべきセル、つまり、解像度レベルが、あらかじめ与えられた指定レベルより低いセルを探索する(ステップA10)。ノード管理部113は、そのセル内のノードを抽出し、依存関係解決部114は、そのノードをリストに登録する(ステップA11)。リストは、ノードデータの記録媒体上での位置などのリストでもよいし、明示的にリストを作成せずにノード自身に登録済みのマークをつけることで代替してもよい。
【0074】
次に、依存関係解決部114は、リストされたノードのうち、依存関係が満たされていながら未処理のもの、つまり、ノードに対応する詳細化操作がまだ行われておらず、すべての依存先ノードに対応する詳細化操作が完了しているノードを検索する(ステップA12)。詳細化操作実行部115は、階層化データ格納装置17に格納された単純化数値データ31に対し、検索されたノードに対応する詳細化操作を実行する(ステップA13)。ノード管理部113は、検索されたノードにつながる依存リンクの削除、更新を行う(ステップA14)。ステップA12において、依存先ノードが単純化数値データの場合は、対応する詳細化操作が完了しているとみなす。
【0075】
次に、セル管理部112は、削除すべきセルを探索し(ステップA15)、格納しているノード共々セルを削除し、そのセルにつながる下層リンクの削除、更新も行う(ステップA16)。ここで行うセルの探索はステップA10と同じであるので、ステップA10の探索結果を保持しておき、それを利用して探索を省略してもよい。
【0076】
次に、数値データ出力部110は、階層化データ格納装置17に格納された逆分解後の階層化データの単純化数値データ31を、数値データ格納装置16に格納する(ステップA17)。階層化データを完全に逆分解すれば、この数値データは、復元された元の数値データとなる。階層化データの階層削減のみが目的である場合、このステップは不要である。
【0077】
図7を参照すると、本発明の実施の形態のうち、再構成を行うシステムが示されており、再構成を行う階層化データを格納するための階層化データ格納装置17と、階層化データから数値データの再構成を行う再構成装置12と、再構成された数値データを格納するための再構成数値データ格納装置18とから構成されている。
【0078】
再構成とは、前述した逆分解と同様に、分解の逆操作であるが、階層化データが一切改変されない点で逆分解と異なり、主に階層化データの可視化や、数値シミュレーションへの再利用のために用いる。
【0079】
階層化データ格納装置17と再構成数値データ格納装置18は、半導体メモリ、磁気ディスク装置、光ディスク装置、その他のデータ格納装置であってよい。
【0080】
再構成装置12は、数値データ複製部120と、セル管理部122と、ノード管理部123と、依存関係解決部124と、詳細化操作実行部125とを備えている。
【0081】
数値データ複製部120は、階層化データ格納装置17に格納された階層化データの単純化数値データ31を、再構成数値データ格納装置18に格納する。この数値データ34は、その後の詳細化操作によりデータサイズが拡大していき、最終的に再構成数値データとなる。
【0082】
セル管理部122は、階層化データ格納装置17に格納された階層化データのセルデータ32を管理する。詳細化操作を行うべきセルを探索し、そのセルにアクセスするために必要な情報、例えばセルデータの記録媒体上での位置などを、ノード管理部123に出力する。
【0083】
ノード管理部123は、階層化データ格納装置17に格納されたセルデータ32に含まれるノードデータを管理する。セル管理部122から出力された情報をもとに、詳細化操作を行うべきセル内のノードを抽出し、そのノードにアクセスするために必要な情報、例えばノードデータの記録媒体上での位置などを、依存関係解決部124に出力する。また、依存関係解決部124からノードへのアクセス要求を受け付け、要求されたノードにアクセスするために必要な情報を依存関係解決部124に返す。
【0084】
依存関係解決部124は、ノード管理部123から出力された情報をもとに、詳細化操作を行うべきノードのリストを作成し、リストされたノードの詳細化データなどの情報を、依存関係を満たす順序で詳細化操作実行部125に出力する。また、依存関係を満たすために必要なノードがリストに未登録である場合、ノード管理部123に必要ノードへのアクセス要求を出し、返された情報により必要ノードをリストに追加する。
【0085】
詳細化操作実行部125は、再構成数値データ格納装置18に格納された再構成数値データ34に対し、依存関係解決部124から出力された詳細化データをもとに詳細化操作を実行する。
【0086】
次に、図8を参照して、本システムの動作について説明する。
【0087】
まず、数値データ複製部120は、階層化データ格納装置17に格納された階層化データの単純化数値データ31を、再構成数値データ格納装置18に格納する(A20)。
【0088】
次に、セル管理部122は、階層化データ格納装置17に格納された階層化データにおいて、詳細化操作を行うべきセル、つまり、解像度レベルが、あらかじめ与えられた要求レベルより低いセルを探索する(ステップA21)。ノード管理部123は、そのセル内のノードを抽出し、依存関係解決部124は、そのノードをリストに登録する(ステップA22)。リストは、ノードデータの記録媒体上での位置などのリストでもよいし、明示的にリストを作成せずにノード自身に登録済みのマークをつけることで代替してもよい。
【0089】
要求レベルは、例えば、詳細化したい部位は高い要求レベル、その他の部位は低い要求レベルというように、場所によって変わってもよい。その場合、ステップA21の探索条件である、要求レベルより解像度レベルが低いセルとは、セル内の領域における要求レベルの最大値よりも解像度レベルが低いセルという意味になる。
【0090】
詳細化操作を行うべきセルの探索は、セルと下層リンクで構築された木によって行うが、探索方法は、深さ優先探索、幅優先探索などいずれでもよい。ただし、セルデータが記録媒体上で解像度レベル別にまとまっている場合は、幅優先探索が最もアクセス局在性が高く、好適である。
【0091】
詳細化操作を行うべきノードの探索は、セル単位で行い、探索されたセル内のすべてのノードをリストに登録するのが基本であるが、さらに探索精度を高めたい場合、セル内の一部の領域で探索条件を満たさない場合に限り、ノード毎に要求レベルより解像度レベルが低いかどうかの判定を行い、判定に合格したノードのみをリストに追加すればよい。処理量は増加するが、セル内の全領域で探索条件を満たす場合と、全く満たさない場合は、処理内容に変更はなく、セル単位で処理を行うため、セルを使わずノードを直接探索する従来の方法より依然高速である。
【0092】
セルに下層変動データがある場合、解像度に加えて付随属性も加味した多元的な基準での再構成が行える。下層変動データによって、要求レベルまで詳細化した場合の、表面境界および各付随属性の変動がわかる。ここで、下層変動データについて、付随属性番号をi、セルからの相対解像度レベルをjとして、表面境界の変動値をSj、付随属性の変動値をAijとする。また、再構成処理に先立って与えられた要求レベルをR、付随属性の許容誤差をEiとする。また、現在のセルの解像度レベルをR0とする。0≦∀j<R−R0および∀iにおいて、Sj≦RかつAij≦Eiが成り立てば、つまり、現在のセルの領域を要求レベルまで詳細化した場合の、表面境界とすべての付随属性についての変動が、許容誤差以内であれば、前述の探索条件を満たしていても、現在のセルおよびその子のセルを探索から除外する。これにより、付随属性の空間変化が少ない領域では、詳細化が抑止されて要素が粗くなり、変化が急な領域では、通常どおり詳細化されて要素が細かくなった数値データを再構成できる。また、表面境界の変動のみを加味した再構成も行え、この場合、表面境界から離れた領域や、緩やかな凹凸の表面境界付近では、詳細化が抑止されて要素が粗くなり、細かな凹凸の表面境界付近では、通常どおり詳細化されて要素が細かくなった数値データを再構成できる。
【0093】
次に、依存関係解決部124は、リストされた各ノードについて、依存先のすべてのノードがリストに登録されているかを確認する(ステップA23)。未登録の依存先ノードがあれば、それをノード管理部123に照会し、リストに登録する(ステップA24)。依存先のノードが単純化数値データである場合は、リストに登録する必要はない。
【0094】
次に、依存関係解決部124は、リストされたノードのうち、依存関係が満たされていながら未処理のもの、つまり、ノードに対応する詳細化操作がまだ行われておらず、すべての依存先ノードに対応する詳細化操作が完了しているノードを検索する(ステップA25)。詳細化操作実行部125は、階層化データ格納装置18に格納された再構成数値データ34に対し、検索されたノードに対応する詳細化操作を実行する(ステップA26)。ステップA25において、依存先ノードが単純化数値データの場合は、対応する詳細化操作が完了しているとみなす。
【0095】
図9を参照すれば、単純化数値データ21において、ある空間範囲26で解像度レベルを2に高めたい場合、言い換えれば、要求レベルがある空間範囲26においては2で、その他の領域では0である場合、前述の動作により、単純化数値データ21に対し、点線260で囲まれたセル22に含まれるノード24に対応する詳細化操作を依存リンク25に矛盾しない順序で行い、要求レベルを満たした数値データを再構成することができる。さらに、空間範囲26で解像度レベルを4に高めたい場合、言い換えれば、要求レベルがある空間範囲26においては4で、その他の領域では0である場合、同様にして点線261で囲まれたセル22に含まれるノード24およびノード240に対応する詳細化操作を行い、要求レベルを満たした数値データを再構成することができる。ここで、ノード240は、要求レベル以上のセルに含まれており、本来、再構成に関与しないはずであるが、他のノードの依存関係を満たすために必要となっている。
【0096】
これら一連の再構成処理は、付随属性を含まない要素と節点の幾何構造と、各付随属性とを分けて行うこともできる。このようにすれば、再構成する付随属性の切り替えや増減を行う際、幾何構造の再構成を省略できるので効率がよい。
【0097】
ところで、連続して再構成を行う場合、次のようにすることもできる。まず、前回の再構成数値データと、その再構成に用いたノードを記録しておき、今回の再構成で用いるノードと比較する。次に、前回の再構成数値データに対し、前回にしかないノードに対応する単純化操作を行い、さらに、今回にしかないノードに対応する詳細化操作を行う。前回と今回に共通するノードに関しては単純化操作も詳細化操作も行わない。単純化数値データではなく、前回の再構成数値データをもとに再構成を行うので、差分再構成と呼ぶことにする。差分再構成は、目安として、前回と今回で共通するノード数が、前回にしかないノード数よりも多ければ、通常の再構成よりも有利となる。
【0098】
なお、上記の分解・再分解・再構成システムは、専用のハードウェアにより実現する以外に、その機能を実現するためのプログラムを、コンピュータで読み取りが可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行するものであってもよい。コンピュータで読み取りが可能な記録媒体とは、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、その他の記録媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク装置等の記憶装置を指す。
【0099】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、以下のような効果がある。
【0100】
まず、分解においては以下のような効果を有する。
【0101】
セルを用いて不規則な依存関係グラフを構造化し、ノード即ち詳細化操作の空間配置に関連付けて、ノードデータを記録媒体上に配置し、空間的に近傍のノードデータが記録媒体上でも近傍になる確率を高めている。また、セルデータも空間配置を考慮した並びに記録媒体上に配置し、空間的に近傍のセルデータが記録媒体上でも近傍になる確率を高めている。このため、再構成に関与する詳細化操作が空間的に局在していることから、再構成に必要なデータも記録媒体上で局在するようになり、階層化データに対するランダムアクセスを低減できる。アクセスが局在していても不連続であることも多いため、キャッシュやバッファを介在させると、なお一層効果的にランダムアクセスを低減できる。
【0102】
さらに、従来の方法における双方向の依存リンクのうち、高解像度方向への依存リンクは生成せず、代わりにセルの下層リンクを生成する。セルには一つ以上のノードが含まれるため、セルの数はノードの数より少なく、かつノードは一つ以上の親を持つが、セルは必ず一つの親しか持たないため、下層リンク数は依存リンク数より大幅に少なくなる。このため、高解像度方向へのリンクのデータ量を削減することができる。
【0103】
さらに、従来の方法における双方向の依存リンクのうち、低解像度方向への依存リンクを、依存先のノードが含まれるセルの相対的な位置関係および、セル内ノード番号により記述する。依存するノードが含まれうるセルの範囲は、セルの構造的配置から明確に限定され、また、セルの保持するノード数もさほど多くはないので、少ないビット数でセルおよびセル内のノードを指定できる。このため、低解像度方向へのリンクのデータ量も削減することができる。
【0104】
さらに、詳細化操作の解像度をノードに格納しておく必要がない。従来の方法においては、算出に手間がかかるこの情報を、高速化のためにノードに格納しておく必要があった。その必要がないのは、再構成の基準とするのは解像度ではなく、離散的な解像度レベルであり、ノードの解像度レベルは、ノードを含んでいるセルの規則的な階層構造によって容易に特定できるからである。このため、ノードのデータ量も削減することができる。
【0105】
また、逆分解においては以下のような効果を有する。
【0106】
逆分解では、分解と全く逆の操作が行えるため、階層数を削減した階層化データが必要な場合や、元の数値データが必要な場合に備えて、元の数値データを保持しておく必要がなくなり、データ格納装置を有効利用できる。
【0107】
そして、再構成においては以下のような効果を有する。
【0108】
再構成では、分解で生成された階層化データを利用し、この階層化データは、空間的に近傍のセルデータおよびノードデータの記録媒体上での近傍性が高い。このため、再構成に関与する詳細化操作が空間的に局在していることから、再構成に必要なデータも記録媒体上で局在するようになり、階層化データに対するランダムアクセスを低減できる。アクセスが局在していても不連続であることも多いため、キャッシュやバッファを介在させると、なお一層効果的にランダムアクセスを低減できる。
【0109】
さらに、分解で生成された階層化データにおいて、セルの空間的な大きさが、格納しているノード即ち詳細化操作の解像度レベルに合わせた大きさであるのを利用して、ノード単位ではなくセル単位で探索を行う。これにより、解像度レベルに応じた精度の探索が行え、解像度レベルの許容する精度以下の近傍にあるノードが一括判定されるので、再構成における探索処理を効率化できる。さらに、ノードは親を複数持つ複雑な依存グラフを構成している一方、セルは親を一つしか持たない単純な木構造を構成していることから、セル単位の探索の方が単純な手順で行うことができ、このことからも処理を効率化できる。
【0110】
さらに、下層変動データがセルに保持されていれば、表面境界および各付随属性の観点からも、セルおよびそれ以下の子のセルによる詳細化操作が必要かどうかの判断ができる。このため、解像度に加えて表面境界や付随属性も加味した多元的な基準での再構成が行え、無駄な詳細化操作と、無駄な節点数、要素数の増加を避けることができる。
【0111】
なお、本発明によっても、データ階層化が次元に依存せず、単純化操作方法に依存しない点は損なわれない。また、BFC(境界適合)格子などの構造格子や、それらを組み合わせた重合格子、マルチブロック格子などの数値データも階層化可能である点も損なわれない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の分解システムの構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の分解システムの動作を示す流れ図である。
【図3】本発明による階層化データの概念的な構造を示す図である。
【図4】本発明による階層化データのデータ構造の一例を示す図である。
【図5】本発明の逆分解システムの構成を示すブロック図である。
【図6】本発明の逆分解システムの動作を示す流れ図である。
【図7】本発明の再構成システムの構成を示すブロック図である。
【図8】本発明の再構成システムの動作を示す流れ図である。
【図9】本発明による階層化データを用いた再構成を説明するための図である。
【図10】非構造数値データの一例を示す図である。
【図11】非構造数値データに対する単純化操作と詳細化操作を説明するための図である。
【図12】従来の方法による階層化データの概念的な構造を示す図である。
【図13】従来の方法による階層化データを用いた再構成を説明するための図である。
【符号の説明】
10 分解装置
100 数値データ入力部
101 単純化操作生成部
102 セル管理部
103 ノード管理部
104 詳細化データ生成部
105 単純化操作実行部
11 逆分解装置
110 数値データ出力部
112 セル管理部
113 ノード管理部
114 依存関係解決部
115 詳細化操作実行部
12 再構成装置
120 数値データ複製部
122 セル管理部
123 ノード管理部
124 依存関係解決部
125 詳細化操作実行部
16 数値データ格納装置
17 階層化データ格納装置
18 再構成数値データ格納装置
20 元の数値データ
21 単純化数値データ
22 セル
23 下層リンク
24 (詳細化操作を表す)ノード
240 依存関係を満たすためだけに再構成に関与するノード
25 依存リンク
250 記録が不要な依存リンク
26 再構成範囲
260 低解像度での再構成に関与する部分
261 高解像度での再構成に関与する部分
30 元の数値データ
31 単純化数値データ
310 節点データ
311 要素データ
32 セルデータ(ノードデータを含む)
320 下層リンクデータ
321 下層変動データ
33 ノードデータ
330 詳細化データ
331 依存リンクデータ
34 再構成数値データ
40 非構造数値データ
400 非構造数値データ中の単純化される部分
401 非構造数値データ中の詳細化される部分
41 節点
410 除去節点
411 縮重節点
412 挿入節点
413 分裂節点
42 要素
A00〜A0A ステップ
A10〜A17 ステップ
A20〜A26 ステップ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to hierarchization of unstructured numerical data by multiresolution representation.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a method for hierarchizing unstructured numerical data by multi-resolution representation is used to visualize large-scale or fine unstructured numerical data at high speed. Here, unstructured numerical data refers to map data, topographic data, three-dimensional object data, three-dimensional volume data, particle data, and the like. These are all composed of one or more nodes 41 and zero or more elements 42, as in the unstructured numerical data 40 of FIG. The shape of the element 42 is defined by a plurality of nodes 41. The element 42 corresponds to, for example, a polygon in 3D object data, a polyhedron in 3D volume data, and no equivalent to particle data. Further, the node 41 and the element 42 have associated attributes defined according to the use of the data. For example, a physical quantity such as a reflectance or transmittance is used as an accompanying attribute for a three-dimensional graphics application, and a physical quantity such as pressure or speed is used for a numerical simulation application. Hereinafter, unless otherwise specified, numerical data refers to unstructured numerical data. The multi-resolution representation is a data format that can easily generate numerical data having a plurality of levels of resolution.
[0003]
An example of a conventional method for hierarchizing unstructured numerical data by multi-resolution representation is described in Non-Patent Document 1, for example. This method was originally called MT (Multi-Triangulation or Multi-Tessellation), but later became a generalized definition that does not depend on the dimension of the target numerical data, and was named MC (Multi-Complex).
[0004]
This method uses a spatially local simplification operation to obtain a multi-resolution representation of unstructured numerical data. There are various methods for the simplification operation. One example is node removal as shown in FIG. According to this, the part 400 of the unstructured numerical data is simplified by removing some elements as in 401 by removing the node 410 after degenerating the node 410 to the node 411. Such a simplification operation is repeatedly applied to each part of the unstructured numerical data until the unstructured numerical data reaches a predetermined resolution. At that time, the simplification operations are performed in order from the least simplification error. Here, the simplification error is an amount representing a change in appearance due to the simplification operation. There are various definitions of the simplification error, but there is a method of defining the diameter of the minimum inclusion sphere in the range 400 affected by the simplification or the longest side of the minimum inclusion cuboid parallel to each coordinate axis as the simplification error. For each simplification operation, detail data, simplification error, and dependency with previous simplification operations are recorded. Here, as illustrated in FIG. 11, the detailed data 330 is information necessary for the refinement operation that is the reverse operation of the simplification operation, and corresponds to information lost by the simplification operation. The contents of the refined data vary depending on the method of the simplification operation. When the simplification operation is node removal, an insertion node 412 (removed node) generated by splitting the split node 413 (corresponding to the degenerate node 411) is generated. Coordinates and associated attributes), the range of elements to be deformed, the constituent node numbers of the elements to be inserted and the associated attributes can be considered as examples of detailed data. By the way, the simplification error can be regarded as the resolution secured by the refining operation from the viewpoint of the refining operation, and hereinafter, the simplification error is simply referred to as the resolution.
[0005]
By arranging a series of detailed data, resolution, and dependency information, the original unstructured numerical data can be expressed in the form of a dependency graph of the detailed operation as shown in FIG. In this graph, the node 24 represents the refinement operation, and the dependency link 25 represents the dependency relationship of the refinement operation. The original numerical data 20 is the lowest node, and the simplified numerical data 21 that is the result of a series of simplifications is the highest node. This graph has a hierarchical structure in a broad sense because there is a dependency relationship between nodes. This dependency graph data is called hierarchical data. The original numerical data 20 and the dependent link 250 connected to the original numerical data 20 are not necessary and will not be recorded in the hierarchical data. A series of processes for generating hierarchical data from original numerical data is called decomposition.
[0006]
By selecting and performing detailed operations suitable for convenience in the order based on this dependency relationship, it is possible to obtain numerical data in which only necessary portions are detailed. For example, as shown in FIG. 13, when it is desired to increase the resolution to some extent in a certain spatial range 26, the refinement operation corresponding to the node 24 surrounded by the dotted line 260 is not contradicted to the dependency link 25 for the simplified numerical data 21. You can do it in order. A dotted line 260 surrounds a node of the refinement operation whose influence range overlaps with the spatial range 26 and whose resolution is lower than the required resolution. In the case where it is desired to further increase the resolution in the spatial range 26, the refining operation corresponding to the node 24 surrounded by the dotted line 261 may be performed in the same manner. A series of processes for generating arbitrarily detailed numerical data from hierarchical data is called reconstruction. This hierarchical data is a highly versatile multi-resolution expression that can reconstruct numerical data whose resolution is arbitrarily changed locally.
[0007]
By utilizing this feature, even large-scale three-dimensional unstructured numerical data can be visualized at high speed with few data accesses without impairing the image quality. In other words, non-structural numerical data is re-created by reducing the resolution of parts that are outside the range of the visualized image or distant parts where details are not reflected in the image, and high-resolution important parts near the viewpoint that can be reflected in detail in the image. Configure and visualize this. The amount of data of the reconstructed non-structural numerical data is greatly reduced compared to the original non-structural numerical data before hierarchization, and the load of visualization processing can be greatly reduced. In addition, since most of the detailed data that is not involved in the detailed operation is not referred to during reconfiguration, data access can be greatly reduced.
[0008]
[Non-Patent Document 1]
Proceedings Canadian Conference on Computational Geometry, pages 202-210, August 1996 (Proceedings Canadian Conference on Computational Geometry, pages 202-210, August 1996)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The first problem of the prior art is that random access frequently occurs for hierarchical data during reconfiguration. The reason is that the data structure of the hierarchical data that represents the complicated dependency of the refinement operation is irregular and unstructured, and the data required for reconstruction is distributed as fine fragments on the recording medium. This is because there are many cases. The advantage of stratification increases as the data becomes larger. However, a large-capacity recording medium for storing large-scale data is usually a magnetic disk or magnetic tape whose random access is orders of magnitude slower than continuous access, so reconfiguration is significantly delayed. There is a problem that it ends up. In order to solve this problem, it may be possible to record hierarchical data on a recording medium such as a semiconductor memory in which the delay due to random access is not significant compared to a magnetic disk or magnetic tape. The cost of is very expensive and not realistic. In addition, by interposing a buffer or cache using a semiconductor memory between the recording medium and the reconstruction device, random access can be reduced somewhat, but for this purpose, the data to be accessed is localized to some extent on the recording medium. If the data is sparsely distributed, the effect is diminished.
[0010]
The second problem is that the size of the hierarchical data is larger than the original numerical data. The reason is that the dependency link data which is redundant information is included in the hierarchical data. Dependent link data can be derived from other information such as refined data without recording, but because of the spatial irregularities of unstructured numeric data, it requires a lot of processing and flexible reconfiguration In order to perform this at high speed, it is essential to record dependent link data. However, the increase in the data size due to this becomes a problem that cannot be ignored as the numerical data to be hierarchized is larger.
[0011]
The third problem is that there is a waste in the process of searching for a necessary node from the dependency graph at the time of reconfiguration. This is because the node selection selection is determined with an accuracy higher than necessary. The selection is determined based on whether or not the influence range of the refinement operation overlaps a spatial region in which the resolution of the refinement operation represented by the node is lower than the required resolution. The overlap determination may be simplified with rough accuracy according to the resolution of the refinement operation, but is performed with fine accuracy uniformly regardless of the required resolution. In order to realize interactive visualization without stress, there is a demand for speeding up without wasteful processing for reconstruction.
[0012]
The fourth problem is that reconstruction based on a multi-dimensional standard that includes not only the resolution but also the accompanying attributes cannot be performed. This is because the conventional method does not consider any reconstruction based on a multi-dimensional standard. In areas where there is little spatial change of the accompanying attributes and the surface boundary is not included, even if it is determined that the detail needs to be refined based on the resolution standard, the refinement is performed except for the special case where the element boundary is visualized. There is no meaning of element subdivision, and in such a case, only the resolution standard causes a wasteful increase in the amount of detailed operation processing and the reconstructed numerical data. For this reason, it is necessary to perform reconstruction based on a multi-dimensional standard that also includes accompanying attributes.
[0013]
A first object of the present invention is to provide a method for hierarchizing unstructured numerical data by multi-resolution representation that can reduce random access to hierarchized data at the time of reconstruction.
[0014]
A second object of the present invention is to provide a method for hierarchizing unstructured numerical data by multi-resolution representation that can reduce the increase in size of the hierarchized data.
[0015]
A third object of the present invention is to provide a method for hierarchizing unstructured numerical data by multi-resolution representation that can efficiently perform a search process of nodes required for reconfiguration.
[0016]
A fourth object of the present invention is to provide a method for hierarchizing unstructured numerical data by multi-resolution representation, which can be reconstructed on a multi-dimensional basis in consideration of incidental attributes in addition to resolution.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the first object described above, the present invention, when generating hierarchical data, structured an irregular dependency graph using cells having a spatially regular hierarchical structure to generate a node, that is, a refinement operation. The node data is arranged on the recording medium in association with the spatial arrangement, and the probability that the spatially neighboring node data becomes the vicinity also on the recording medium is increased. In addition, the cell data in which the node data is stored is also arranged on the recording medium in consideration of the spatial arrangement, and the probability that the spatially neighboring cell data will be near on the recording medium is also increased. Since the refining operations involved in reconstruction are spatially localized, the data necessary for reconstruction is also localized on the recording medium, and the random access to hierarchical data is reduced. Can do. Even if the access is localized, it is often discontinuous. Therefore, if a cache or a buffer is interposed, the random access can be reduced even more effectively.
[0018]
In order to achieve the second object, when generating hierarchical data, the present invention does not generate a dependency link in the high resolution direction among the dependency links in the conventional method. Create a lower link for a few cells. Further, the data amount of the dependency link in the low resolution direction can be compressed using the regular structure of the cell. Furthermore, in the present invention, a discrete resolution level, not a continuous resolution, is used as a reconstruction criterion. However, since the resolution level of the refinement operation becomes obvious by the rule structure of the cell, it is stored in the node. There is no need to keep it. For these reasons, it is possible to achieve a reduction in the size increase of the hierarchical data.
[0019]
In order to achieve the above third object, according to the present invention, when generating hierarchical data, the spatial size of a cell is matched with the resolution level of a node to be stored, that is, a refining operation. Search by cell, not by node. As a result, an accuracy search according to the resolution level can be performed, and nodes in the vicinity of the accuracy below the resolution level allowance are collectively determined. In addition, while a node has a complex dependency graph with multiple parents, a cell has a simple tree structure with only one parent. Simple. For these reasons, the efficiency of node search processing in reconfiguration can be achieved.
[0020]
In order to achieve the fourth object, when the hierarchical data is generated, the present invention changes each incidental attribute and refines the surface boundary unevenness when the cells are refined to each level below the cell. In the reconstruction, even if it is determined from the resolution criteria that the cell needs to be refined, the surface boundary variation can be reduced by referring to this data. If the variation of the incidental attribute is within the specified tolerance, the sub-cell level refinement is omitted. In this way, it is possible to achieve reconstruction based on a multi-dimensional standard that considers incidental attributes in addition to resolution.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0022]
Referring to FIG. 1, a system for performing decomposition is shown in the embodiment of the present invention, a numerical data storage device 16 for storing numerical data to be hierarchized, and a hierarchical structure by dividing numerical data. Is composed of a decomposition apparatus 10 for generating hierarchical data and adding hierarchical levels, and a hierarchical data storage apparatus 17 for storing hierarchical data during and after processing.
[0023]
The numerical data storage device 16 and the hierarchical data storage device 17 may be a semiconductor memory, a magnetic disk device, an optical disk device, or other data storage devices.
[0024]
The disassembling apparatus 10 includes a numerical data input unit 100, a simplified operation generation unit 101, a cell management unit 102, a node management unit 103, a detailed data generation unit 104, and a simplified operation execution unit 105. Yes.
[0025]
When the numerical data input unit 100 newly generates hierarchical data, the original numerical data 30 stored in the numerical data storage device 16 is hierarchized as simplified numerical data 31 that is a component of the hierarchical data. The data is stored in the data storage device 17.
[0026]
The simplification operation generation unit 101 refers to the simplified numerical data 31 stored in the hierarchical data storage device 17, generates all possible simplification operation candidates, and prioritizes them based on the simplification error. Ranking is performed, and information related to the highest-priority simplification operation is output to the cell management unit 102, the detailed data generation unit 104, and the simplification operation execution unit 105 as needed. The information related to the simplification operation includes information for specifying the simplification operation, simplification error, and range of influence of the simplification operation. The information for specifying the simplification operation is, for example, the removal node number and the degenerate node number when the simplification operation is node removal. The influence range of the simplification operation may not be a strict range represented by a polyhedron or a polygon. For simplification of processing, for example, a range of each coordinate component in the influence range may be substituted. Multiple types of simplification operations, such as node removal and edge contraction, may be used. However, it is limited to a single type of simplification operation, and it is more detailed with a smaller amount of information if the rules for refinement operations are unified. Describe data.
[0027]
The cell management unit 102 manages cell data 32 that is another component of the hierarchical data stored in the hierarchical data storage device 17. The cell is a data structure for storing a plurality of nodes in the dependency relation graph of the refinement operation, and the nodes having similar resolution and influence range are collected into one cell. As will be described later, the plurality of cells have a regular hierarchical structure based on the resolution, and cells in a parent-child relationship are connected by a lower layer link. The cell management unit 102 stores the node generated from the simplification error output from the simplification operation generation unit 101 and the influence range of the simplification operation, that is, the resolution and the influence range of the refinement operation. If a cell does not exist, it is newly generated, and a lower layer link connected to this cell is also generated and updated. In addition, information necessary for storing the node in the specified cell, for example, the position of the cell data on the recording medium is output to the node management unit 103. As the decomposition process proceeds, the data size of the simplified numerical data 31 is reduced by the simplification, but the data size of the cell data 32 is increased by the generation of the cell.
[0028]
The node management unit 103 manages node data included in the cell data 32 stored in the hierarchical data storage device 17. Based on the information output from the cell management unit 102, a node is generated in the cell, the detailed data output from the detailed data generation unit 104 is stored in the node, and a dependency link connected to this node is generated. Also update.
[0029]
The detailed data generation unit 104 refers to the simplified numerical data 31 stored in the hierarchical data storage device 17, and generates detailed data corresponding to the simplified operation output from the simplified operation generation unit 101. , Output to the node management unit 103.
[0030]
The simplification operation execution unit 105 executes the simplification operation output from the simplification operation generation unit 101 on the simplified numerical data 31 stored in the hierarchical data storage device 17.
[0031]
Next, the operation of this system will be described with reference to FIG.
[0032]
First, when generating hierarchical data newly, the numerical data input unit 100 uses the original numerical data 30 stored in the numerical data storage device 16 as the simplified numerical data 31 of the hierarchical data. 17 (step A00). This step is not necessary when adding hierarchies to existing hierarchical data by re-decomposition.
[0033]
Next, the simplification operation generation unit 101 generates all possible simplification operation candidates based on the simplified numerical data 31 stored in the hierarchical data storage device 17, and based on the simplification error. And prioritize them, and select the highest priority simplification operation. This process can be performed by updating only the simplified operation of the part where the simplified numerical data has been changed from the next time if the simplified operation candidates generated in the first time and their priority information are retained. It can be done at high speed. If there is no simplification operation candidate, the decomposition process is terminated (step A01).
[0034]
Prioritization may be performed by the simplification error itself, but the int (log 2 (L / E)). The higher the resolution level, the higher the priority. Here, int is a function that rounds down the decimal point to an integer. L is a distance used as a reference for error, and normally the maximum value of the widths of the original numerical data in the direction of each coordinate axis is used. However, if there is another reference, this may be used. The higher the resolution level, the higher the resolution and the smaller the error. When using the resolution level with the simplified error discretized, the order of priority is higher than when using the simplified error, but since reconstruction is performed in units of cells divided by the resolution level, there is almost no difference in the results. Absent. In addition, since there are usually multiple simplification operations that have the same resolution level even if the simplification errors are different, the degree of freedom of the order of simplification operations increases, and the simplification operations of the same priority that do not conflict with the scope of influence. It is also possible to perform decomposition processing in parallel. By the way, even if the simplification operations are performed in the order of higher resolution levels in this way, the resolution level is not necessarily lower than that of the previous simplification operation. The level is set to the resolution level of the simplification operation this time, so that the resolution level does not increase in the process of decomposition.
[0035]
Next, the simplification operation generation unit 101 confirms whether the resolution level of the selected simplification operation is equal to or higher than a designated level given in advance. If not, the disassembly process ends (step A02). .
[0036]
Next, the cell management unit 102 determines a cell that stores a refinement operation node corresponding to the simplification operation generated by the simplification operation generation unit 101 based on the resolution level and the influence range of the simplification operation (step A03). ).
[0037]
A cell is a data structure for storing multiple nodes, but from a spatial point of view, a virtual cube that is spread in a lattice pattern in the space (in the case of a one-dimensional space, a line segment, in the case of a two-dimensional space) Is a square or a hypercube in the case of a multidimensional space. There are lattices of cells having different sizes for each resolution level, and a parent-child relationship is established between cells having different resolution levels. That is, a cell is contained in only one cell at each lower resolution level. In general, one side of a cell is set to a size that can accommodate the maximum range of influence that the simplification or refinement operation having the resolution level can have. If it is larger than this, the reconstruction accuracy becomes uselessly coarse, and if it is smaller than this, it becomes impossible to compress dependent link data described later. Hereinafter, the length of one side of the cell is defined as L × 2 from the definition of the resolution level R. -R Will be described.
[0038]
There are various methods for determining a cell for storing a node. For example, a cell having the same resolution level including the center of the minimum inclusion sphere of the influence range of the refinement operation or the center of gravity of the minimum inclusion rectangle parallel to each coordinate axis may be used. Store. If the center or center of gravity is on a cell boundary, it is stored in one of the cells sharing the boundary.
[0039]
Next, the cell management unit 102 refers to the cell data 32 stored in the hierarchical data storage device 17 to check whether or not the cell storing the node already exists (step A04). Is generated (step A05), and if an existing cell having a higher resolution level than that cell is included, a lower layer link to the cell is also generated (step A06).
[0040]
A lower layer link is a unidirectional link to a high resolution level cell that the cell directly contains. From the standpoint of decomposition processing, it is a unidirectional link to an existing cell corresponding to a direct child.
[0041]
When generating hierarchical data that can be reconfigured based on a multi-dimensional standard that also includes accompanying attributes, the lower layer link data and lower layer fluctuation data are generated and stored in the cell. The lower layer fluctuation data is data representing the fluctuation of each level of the surface boundary and each associated attribute when the cell itself and the child cells at the child and lower levels are refined. Since there are usually a plurality of child cells at each lower level, the sum of the fluctuations due to the refinement of those cells is taken as the fluctuation of that level. There are various aggregation methods. For example, there is a method of taking the maximum value of fluctuation.
[0042]
Regarding the cell data arrangement on the recording medium, the cell data is grouped by resolution level so that the access at the time of reconstruction is localized. Cell data of the same resolution level is represented by Hilbert curve, Z curve, etc. It is preferable that they are arranged on the recording medium in a line along a space filling curve with good storage stability.
[0043]
Next, the node management unit 103 generates a node in the cell arranged by the cell management unit 102 (step A07).
[0044]
Next, the detailed data generation unit 104 refers to the simplified numerical data 31 stored in the hierarchical data storage device 17, and generates detailed data corresponding to the simplified operation generated by the simplified operation generation unit 101. Then, the node management unit 103 stores the detailed data in the previously generated node (step A08).
[0045]
Next, the node management unit 103 finds the dependency relationship with the existing node based on the influence range of the refinement operation corresponding to the generated node, and generates and updates the related dependency link (step A09). ).
[0046]
The dependency link is a unidirectional link to the refinement operation that is a premise for performing the refinement operation. From the standpoint of decomposition processing, this is a unidirectional link from an existing node having a dependency relationship to a new node. Data can be compressed if the dependency link is expressed by the resolution level and relative positional relationship of the cell to which the dependent node belongs and the node number in the cell. In other words, cells that can contain dependent nodes are clearly limited by the structural arrangement of the cell, either the cell itself, a parent or higher level parent cell, or a directly adjacent cell at the same level. It becomes. For this reason, a cell can be designated with a small number of bits due to the relative positional relationship. Directly adjacent means sharing the boundary including the cell vertex. Therefore, in the three-dimensional case, there are 26 directly adjacent cells including front, back, left, right, up and down and diagonal, and the positional relationship can be expressed with 5 bits. If the resolution level is about several tens to several hundreds, the resolution level is sufficient. Moreover, although it is a node number in a cell, since the number of nodes contained in a cell is not so large, this can also be expressed with a small number of bits.
[0047]
Next, the simplification operation execution unit 105 executes the simplification operation generated by the simplification operation generation unit 101 on the simplified numerical data 31 stored in the hierarchical data storage device 17 (step A0A).
[0048]
The process is repeated again from step A01.
[0049]
These series of decomposition processes can be performed separately for elements that do not include an accompanying attribute, the geometric structure of the nodes, and the accompanying attributes. In this case, for convenience of processing, it is better to store the hierarchized data separately on the recording medium for the part related to the geometric structure and the part related to each accompanying attribute. The hierarchical data of the incidental attribute is composed of the node of the simplified numerical data and the incidental attribute data of the element, the portion related to the incidental attribute in the detailed data, and the lower-layer variation data of the incidental attribute, if any. The hierarchical data of the geometric structure omits any part related to the accompanying attribute, and instead, information corresponding to a link for referring to the hierarchical data of the accompanying attribute is inserted into the cell data. The procedure for performing the decomposition process independently is as follows. First, the accompanying attributes are ignored, and only the geometric structure is decomposed to generate and update hierarchical data of only the geometric structure. At the same time, the arrangement of each data element in the hierarchical data of the incidental attribute is calculated, information corresponding to the link to the hierarchical data of the incidental attribute is stored in the cell data, and the arrangement information of each data element is separately stored. Keep it. Next, the hierarchical data of each accompanying attribute is generated and updated with reference to the stored information. This makes it easy to add, delete, and thin out time steps in time-series data in which the accompanying attributes of the hierarchical data increase or decrease or only the accompanying attributes change over time.
[0050]
By the way, data compression can be performed by removing cells having a resolution level higher than necessary. However, since it is impossible to refine the removed resolution level, it is lossy compression. It is similar to lossy compression of image data by removing high frequency components. This data compression may be performed after generation of hierarchized data and addition of hierarchies, or during generation. The latter is a method in which cells to be removed are not generated from the beginning, and can be implemented by stopping cell generation until the resolution level of the simplification operation is lowered to a predetermined level after generation of hierarchical data is started.
[0051]
Referring to FIG. 3, the hierarchical data according to the present invention includes simplified numerical data 21, a cell 22, a lower layer link 23 that is a unidirectional link to a direct child cell, and a node 24 stored in the cell. And a dependency link 25 which is a unidirectional link to a dependent node. In the drawing, the original numerical data 20 indicated by a dotted line and the dependency link 250 starting from the numerical data 20 are not necessary and are not recorded in the hierarchical data. Compared with FIG. 12, the hierarchical data according to the present invention is different from the hierarchical data according to the conventional method in that cells and lower layer links are added, and the dependent links are unidirectional links.
[0052]
FIG. 4 is a diagram showing an example of the data structure of hierarchical data according to the present invention.
[0053]
The hierarchical data is composed of simplified numerical data 31 and cell data 32.
[0054]
The simplified numerical data 31 is composed of node data 310 and element data 311.
[0055]
The node data 310 includes the coordinates of each node and accompanying attributes. There may be no accompanying attributes or there may be many.
[0056]
The element data 311 includes a constituent node number and an associated attribute of each element. In the case of stratification of particle data, this data does not exist. There may be no accompanying attributes or there may be many. In some cases, the attribute is common to the accompanying attribute of the node, and in other cases, it is not.
[0057]
The cell data 32 includes lower layer link data 320, lower layer fluctuation data 321, and node data 33.
[0058]
The lower layer link data 320 is expressed by the position of the link destination cell data on the recording medium, or a number that can uniquely identify the cell.
[0059]
The lower layer variation data 321 is composed of variation data for each lower level of the surface boundary and each associated attribute. This data is not necessary if we do not consider reconstruction on a multidimensional basis.
[0060]
The node data 33 includes detailed data 330 and dependency link data 331.
[0061]
As described above, the dependence link data 331 includes the resolution level of the cell including the dependence destination node, the relative positional relationship between the cells, and the in-cell node number. When compression of dependent link data is not considered, this is not limited to this, and the position of the link destination node data on the recording medium or a number that can uniquely identify the node is represented.
[0062]
The node data 310, the element data 311, the lower layer variation data 321, and the detailed data 330 may be stored separately in different locations on the recording medium by separating the portions related to the accompanying attributes. This makes it easy to increase / decrease accompanying attributes in hierarchical data and to deal with time-series data, that is, to add, delete, and thin out time steps.
[0063]
Referring to FIG. 5, a system for performing reverse decomposition is shown in the embodiment of the present invention, and a numerical data storage device 16 for storing restored numerical data, and reverse decomposition of hierarchical data. , A reverse decomposition apparatus 11 that performs hierarchical reduction and numerical data restoration, and a hierarchical data storage apparatus 17 that stores hierarchical data during and after processing.
[0064]
Reverse decomposition is a reverse operation of decomposition, similar to the reconstruction described later, but is different from the reconstruction in that the hierarchical data is changed, and is mainly used for maintenance of hierarchical data. By the inverse decomposition, the hierarchy of the hierarchized data can be reduced, and if this is done to the end, the original numerical data can be restored.
[0065]
The numerical data storage device 16 and the hierarchical data storage device 17 may be a semiconductor memory, a magnetic disk device, an optical disk device, or other data storage devices.
[0066]
The inverse decomposition apparatus 11 includes a numerical data output unit 110, a cell management unit 112, a node management unit 113, a dependency relationship resolution unit 114, and a detailed operation execution unit 115.
[0067]
The numerical data output unit 110 stores the simplified numerical data 31 of the hierarchical data after reverse decomposition stored in the hierarchical data storage device 17 in the numerical data storage device 16. If the hierarchical data is completely inversely decomposed, the numerical data 30 becomes the restored original numerical data.
[0068]
The cell management unit 112 manages the cell data 32 of the hierarchical data stored in the hierarchical data storage device 17. The cell to be deleted is searched, and information necessary for accessing the cell, for example, the position of the cell data on the recording medium is output to the node management unit 113. In addition, deletion of a cell in which deletion of all nodes is completed, and deletion and update of lower layer links connected to the cell are also performed. As the reverse decomposition process progresses, the data size of the simplified numerical data 31 increases due to refinement, but the data size of the cell data 32 decreases due to cell deletion.
[0069]
The node management unit 113 manages node data included in the cell data 32 stored in the hierarchical data storage device 17. Based on the information output from the cell management unit 112, the node in the cell to be deleted is extracted, and the information necessary for accessing the node, such as the position of the node data on the recording medium, depends on the information. Output to the relationship resolution unit 114. In addition, the dependency link connected to the node that has been refined and can be deleted is also deleted and updated.
[0070]
The dependency relationship resolution unit 114 creates a list of nodes to be deleted based on the information output from the node management unit 113, and stores information such as detailed data of the listed nodes in an order that satisfies the dependency relationship. Output to the refinement operation execution unit 115. Further, the node information that can be deleted, for example, the position of the node data on the recording medium, is output to the node management unit 113.
[0071]
The refinement operation execution unit 115 performs the refinement operation on the simplified numerical data 31 stored in the hierarchical data storage device 17 based on the refinement data output from the dependency relationship resolution unit 114.
[0072]
Next, the operation of this system will be described with reference to FIG.
[0073]
First, the cell management unit 112 searches the hierarchical data stored in the hierarchical data storage device 17 for a cell to be deleted, that is, a cell whose resolution level is lower than a designated level given in advance (step A10). . The node management unit 113 extracts the node in the cell, and the dependency relationship resolution unit 114 registers the node in the list (step A11). The list may be a list such as a position of the node data on the recording medium, or may be replaced by placing a registered mark on the node itself without explicitly creating the list.
[0074]
Next, the dependency relationship resolution unit 114 satisfies the dependency relationship among the listed nodes but has not yet been processed, that is, the refinement operation corresponding to the node has not yet been performed, and all the dependency destinations have been processed. The node for which the detailed operation corresponding to the node has been completed is searched (step A12). The refinement operation execution unit 115 executes the refinement operation corresponding to the retrieved node on the simplified numerical data 31 stored in the hierarchical data storage device 17 (step A13). The node management unit 113 deletes and updates the dependency link connected to the searched node (step A14). In step A12, when the dependence destination node is simplified numerical data, it is considered that the corresponding refinement operation has been completed.
[0075]
Next, the cell management unit 112 searches for a cell to be deleted (step A15), deletes the cell together with the stored node, and deletes and updates the lower layer link connected to the cell (step A16). Since the cell search performed here is the same as step A10, the search result of step A10 may be held and the search may be omitted using this.
[0076]
Next, the numerical data output unit 110 stores the simplified numerical data 31 of the hierarchical data after reverse decomposition stored in the hierarchical data storage device 17 in the numerical data storage device 16 (step A17). If the hierarchized data is completely reverse-decomposed, this numerical data becomes the restored original numerical data. This step is not necessary if the purpose is only to reduce the hierarchy of the hierarchical data.
[0077]
Referring to FIG. 7, a system for performing reconfiguration in the embodiment of the present invention is shown. A hierarchized data storage device 17 for storing hierarchized data for reconfiguration, The reconstructing device 12 reconstructs numerical data and the reconstructed numerical data storage device 18 for storing the reconstructed numerical data.
[0078]
Reconstruction is the reverse operation of decomposition, similar to the reverse decomposition described above, but differs from reverse decomposition in that the layered data is not altered at all, mainly for visualization of layered data and reuse for numerical simulation. Use for.
[0079]
The hierarchical data storage device 17 and the reconstructed numerical data storage device 18 may be a semiconductor memory, a magnetic disk device, an optical disk device, or other data storage devices.
[0080]
The reconfiguration apparatus 12 includes a numerical data duplication unit 120, a cell management unit 122, a node management unit 123, a dependency relationship resolution unit 124, and a detailed operation execution unit 125.
[0081]
The numerical data duplication unit 120 stores the simplified numerical data 31 of the hierarchical data stored in the hierarchical data storage device 17 in the reconstructed numerical data storage device 18. The numerical data 34 is increased in data size by the subsequent refinement operation, and finally becomes reconstructed numerical data.
[0082]
The cell management unit 122 manages the cell data 32 of the hierarchical data stored in the hierarchical data storage device 17. A cell to be refined is searched, and information necessary for accessing the cell, for example, the position of the cell data on the recording medium, is output to the node management unit 123.
[0083]
The node management unit 123 manages node data included in the cell data 32 stored in the hierarchical data storage device 17. Based on the information output from the cell management unit 122, a node in the cell to be refined is extracted and information necessary for accessing the node, for example, the position of the node data on the recording medium, etc. Is output to the dependency relationship resolution unit 124. Also, the access request to the node is received from the dependency relationship resolution unit 124, and information necessary for accessing the requested node is returned to the dependency relationship resolution unit 124.
[0084]
The dependency relationship resolution unit 124 creates a list of nodes to be refined based on the information output from the node management unit 123, and obtains the dependency information such as the detailed data of the listed nodes. It outputs to the refinement operation execution part 125 in the order which satisfy | fills. When a node necessary for satisfying the dependency relationship is not registered in the list, an access request to the necessary node is issued to the node management unit 123, and the necessary node is added to the list based on the returned information.
[0085]
The refinement operation execution unit 125 executes the refinement operation on the reconfiguration numerical data 34 stored in the reconfiguration numerical data storage device 18 based on the detailed data output from the dependency relationship resolution unit 124.
[0086]
Next, the operation of this system will be described with reference to FIG.
[0087]
First, the numerical data duplication unit 120 stores the simplified numerical data 31 of the hierarchical data stored in the hierarchical data storage device 17 in the reconstructed numerical data storage device 18 (A20).
[0088]
Next, the cell management unit 122 searches the hierarchized data stored in the hierarchized data storage device 17 for a cell to be refined, that is, a cell whose resolution level is lower than a predetermined request level. (Step A21). The node management unit 123 extracts the node in the cell, and the dependency relationship resolution unit 124 registers the node in the list (step A22). The list may be a list such as a position of the node data on the recording medium, or may be replaced by placing a registered mark on the node itself without explicitly creating the list.
[0089]
The requirement level may vary depending on the location, for example, a high requirement level for a part to be refined and a low requirement level for other parts. In this case, the cell whose resolution level is lower than the required level, which is the search condition in step A21, means a cell whose resolution level is lower than the maximum required level in the area within the cell.
[0090]
The search for the cell to be refined is performed by a tree constructed by the cell and the lower layer link, but the search method may be any of depth-first search and width-first search. However, when cell data is grouped by resolution level on the recording medium, the breadth-first search has the highest access localization and is preferable.
[0091]
The search for nodes to be refined is performed on a cell-by-cell basis, and basically all nodes in the searched cell are registered in the list. Only when the search condition is not satisfied in this area, it is determined whether or not the resolution level is lower than the required level for each node, and only the nodes that pass the determination need be added to the list. Although the amount of processing increases, if the search condition is satisfied or not satisfied at all in the cell, the processing contents are not changed and the process is performed in units of cells, so the node is directly searched without using the cell. It is still faster than conventional methods.
[0092]
When there is lower layer fluctuation data in a cell, reconstruction can be performed based on a multi-dimensional standard that takes into account incidental attributes in addition to resolution. The lower layer variation data shows the variation of the surface boundary and each associated attribute when it is refined to the required level. Here, for the lower layer fluctuation data, the accompanying attribute number is i, the relative resolution level from the cell is j, and the fluctuation value of the surface boundary is S. j , The change value of the incidental attribute is A ij And In addition, the required level given prior to the reconstruction process is R, and the allowable error of the accompanying attribute is E. i And The resolution level of the current cell is set to R 0 And 0 ≦ ∀j <R−R 0 And ∀i, S j ≦ R and A ij ≦ E i If that is true, that is, if the variation of the surface boundary and all accompanying attributes when the current cell region is refined to the required level is within an allowable error, even if the above search conditions are satisfied, Excludes the current cell and its child cells from the search. Thereby, in the area where the spatial change of the accompanying attribute is small, the refinement is suppressed and the element becomes coarse, and in the area where the change is abrupt, the numerical data that is refined and the element becomes fine as usual can be reconstructed. In addition, reconstruction can be performed taking into account only surface boundary fluctuations.In this case, in the area away from the surface boundary or in the vicinity of the gentle uneven surface boundary, refinement is suppressed and the elements become rough, and fine unevenness In the vicinity of the surface boundary, it is possible to reconstruct numerical data that has been refined and refined as usual.
[0093]
Next, the dependency relationship resolution unit 124 confirms whether or not all the dependence destination nodes are registered in the list for each listed node (step A23). If there is an unregistered dependency destination node, the node management unit 123 is inquired and registered in the list (step A24). When the dependence destination node is simplified numerical data, it is not necessary to register it in the list.
[0094]
Next, the dependency relationship resolution unit 124, among the listed nodes, satisfies the dependency relationship but has not yet been processed, that is, the refinement operation corresponding to the node has not yet been performed, and all the dependency destinations A node for which the detailed operation corresponding to the node is completed is searched (step A25). The refinement operation execution unit 125 executes the refinement operation corresponding to the retrieved node on the reconstructed numerical data 34 stored in the hierarchical data storage device 18 (step A26). In step A25, when the dependence destination node is simplified numerical data, it is considered that the corresponding refinement operation has been completed.
[0095]
Referring to FIG. 9, in the simplified numerical data 21, when it is desired to increase the resolution level to 2 in a certain spatial range 26, in other words, the required level is 2 in the spatial range 26 and 0 in the other regions. In this case, by the above-described operation, the refinement operation corresponding to the node 24 included in the cell 22 surrounded by the dotted line 260 is performed on the simplified numerical data 21 in the order consistent with the dependency link 25, and the required level is satisfied. Numerical data can be reconstructed. Further, when it is desired to increase the resolution level to 4 in the spatial range 26, in other words, when the required level is 4 in the spatial range 26 with a required level and 0 in other regions, the cell 22 surrounded by the dotted line 261 in the same manner. The numerical data satisfying the required level can be reconstructed by performing the refining operation corresponding to the nodes 24 and 240 included in. Here, the node 240 is included in a cell at a required level or higher, and should not be involved in the reconfiguration originally, but is necessary to satisfy the dependency relationship of other nodes.
[0096]
The series of reconstruction processes can be performed separately for elements that do not include an accompanying attribute, a geometric structure of a node, and each accompanying attribute. In this way, when the accompanying attribute to be reconfigured is switched or increased / decreased, the reconfiguration of the geometric structure can be omitted, which is efficient.
[0097]
By the way, when performing reconfiguration | reconstruction continuously, it can also be performed as follows. First, the previous reconstruction numerical data and the node used for the reconstruction are recorded and compared with the node used for the current reconstruction. Next, a simplification operation corresponding to a node that exists only in the previous time is performed on the previous reconstruction numerical data, and further a refinement operation corresponding to a node that exists only in the current time is performed. For the nodes that are common to the previous time and the current time, neither simplification operation nor refinement operation is performed. Since reconstruction is performed based on the previous reconstruction numerical data, not simplified numerical data, it is referred to as differential reconstruction. As a guide, the differential reconstruction is more advantageous than the normal reconstruction if the number of nodes common to the previous time and this time is larger than the number of nodes that exist only in the previous time.
[0098]
The above disassembling / re-disassembling / reconfiguring system records a program for realizing its function on a computer-readable recording medium in addition to being realized by dedicated hardware. The program recorded on the computer may be read into a computer system and executed. The computer-readable recording medium refers to a storage device such as a semiconductor memory, a magnetic disk, an optical disk, other recording media, and a hard disk device built in a computer system.
[0099]
【The invention's effect】
As described above, the present invention has the following effects.
[0100]
First, decomposition has the following effects.
[0101]
Using a cell to structure an irregular dependency graph, correlate with the spatial arrangement of nodes, that is, refinement operations, place node data on the recording medium, and node data that is spatially nearby is also on the recording medium Increases the probability of becoming. In addition, the cell data is arranged on the recording medium in consideration of the spatial arrangement, and the probability that the spatially neighboring cell data is also on the recording medium is increased. For this reason, since the refining operation related to the reconstruction is spatially localized, the data necessary for the reconstruction is also localized on the recording medium, and random access to the hierarchical data can be reduced. . Even if the access is localized, it is often discontinuous. Therefore, if a cache or a buffer is interposed, random access can be reduced even more effectively.
[0102]
Further, among the bidirectional dependency links in the conventional method, a dependency link in the high resolution direction is not generated, but a lower layer link of the cell is generated instead. Since a cell contains one or more nodes, the number of cells is less than the number of nodes, and a node has one or more parents, but a cell always has only one parent, so the number of underlying links is Significantly less than the number of dependent links. For this reason, the data amount of the link in the high resolution direction can be reduced.
[0103]
Further, among the bidirectional dependency links in the conventional method, the dependency link in the low resolution direction is described by the relative positional relationship of the cell including the dependency destination node and the node number in the cell. The range of cells that can include dependent nodes is clearly limited by the structural arrangement of the cells, and the number of nodes held by the cell is not so large, so cells and nodes within the cell can be specified with a small number of bits it can. For this reason, the data amount of the link in the low resolution direction can also be reduced.
[0104]
Furthermore, it is not necessary to store the resolution of the refinement operation in the node. In the conventional method, it is necessary to store this information, which takes time to calculate, in a node for speeding up. It is not necessary to reconstruct based on discrete resolution levels, not resolution, and node resolution levels can be easily identified by the regular hierarchical structure of the cells containing the nodes. Because. For this reason, the data amount of the node can also be reduced.
[0105]
Further, the reverse decomposition has the following effects.
[0106]
Since reverse decomposition can be performed in the opposite way to decomposition, the original numerical data must be retained in case the hierarchical data with a reduced number of layers is required or the original numerical data is required. The data storage device can be used effectively.
[0107]
And in reconfiguration | reconstruction, it has the following effects.
[0108]
In the reconstruction, hierarchized data generated by the decomposition is used, and this hierarchized data has high proximity on the recording medium of spatially neighboring cell data and node data. For this reason, since the refining operation related to the reconstruction is spatially localized, the data necessary for the reconstruction is also localized on the recording medium, and random access to the hierarchical data can be reduced. . Even if the access is localized, it is often discontinuous. Therefore, if a cache or a buffer is interposed, random access can be reduced even more effectively.
[0109]
Furthermore, in the hierarchical data generated by the decomposition, the spatial size of the cell is not a node unit by utilizing the fact that the spatial size of the cell corresponds to the stored node, that is, the resolution level of the refinement operation. Search in cell units. As a result, a search with an accuracy corresponding to the resolution level can be performed, and nodes in the vicinity of the accuracy below the resolution level allowance are collectively determined, so that the search process in the reconstruction can be made efficient. In addition, while nodes constitute a complex dependency graph with multiple parents, cells constitute a simple tree structure with only one parent, so searching in units of cells is a simpler procedure. Therefore, the processing can be made more efficient.
[0110]
Furthermore, if the lower layer fluctuation data is held in the cell, it is possible to determine whether the refining operation by the cell and its child cells is necessary from the viewpoint of the surface boundary and each associated attribute. For this reason, it is possible to perform reconstruction based on a multi-dimensional reference that takes into account the surface boundary and accompanying attributes in addition to the resolution, and it is possible to avoid useless refinement operations and useless increases in the number of nodes and elements.
[0111]
Note that the present invention does not impair that data hierarchization does not depend on dimensions and does not depend on the simplified operation method. In addition, it is not impaired that numerical data such as a structural grid such as a BFC (boundary matching) grid, a superposed grid combining them, and a multi-block grid can be hierarchized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a disassembly system of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the decomposition system of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a conceptual structure of hierarchical data according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a data structure of hierarchical data according to the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a reverse decomposition system of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the reverse decomposition system of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a reconstruction system of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the reconstruction system of the present invention.
FIG. 9 is a diagram for explaining reconstruction using hierarchical data according to the present invention;
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of unstructured numerical data.
FIG. 11 is a diagram for explaining a simplification operation and a detail operation for unstructured numerical data.
FIG. 12 is a diagram illustrating a conceptual structure of hierarchical data according to a conventional method.
FIG. 13 is a diagram for explaining reconstruction using hierarchical data according to a conventional method.
[Explanation of symbols]
10 Disassembly equipment
100 Numerical data input section
101 Simplification operation generator
102 Cell management department
103 Node manager
104 Detailed data generator
105 Simplified operation execution unit
11 Reverse decomposition equipment
110 Numerical data output section
112 Cell Management Department
113 Node manager
114 Dependency Resolution Unit
115 Refinement operation execution part
12 Reconstruction device
120 Numeric data replication unit
122 Cell management unit
123 Node manager
124 Dependency Resolution Unit
125 Detailed operation execution part
16 Numerical data storage device
17 Hierarchical data storage device
18 Reconstructed numerical data storage device
20 original numerical data
21 Simplified numerical data
22 cells
23 Lower link
24 (represents a refinement operation) node
240 Nodes involved in reconfiguration only to satisfy dependencies
25 Dependent links
250 Dependent links that do not require recording
26 Reconstruction scope
260 Part involved in reconstruction at low resolution
261 Part involved in reconstruction at high resolution
30 original numerical data
31 Simplified numerical data
310 Node data
311 Element data
32 cell data (including node data)
320 Lower layer link data
321 Lower layer fluctuation data
33 node data
330 Detailed data
331 Dependent link data
34 Reconstructed numerical data
40 Unstructured numerical data
400 Simplified part of unstructured numeric data
401 Part to be refined in unstructured numeric data
41 nodes
410 Removal node
411 Degenerate nodes
412 Insertion node
413 Split node
42 elements
A00-A0A step
A10 to A17 steps
A20 to A26 steps

Claims (55)

非構造数値データから階層化データを生成する分解処理を実行することにより前記非構造数値データを多重解像度表現により階層化する方法において、
前記非構造数値データの前記多重解像度表現を得るための単純化操作による単純化誤差を解像度として、離散的な解像度レベルごとに空間に周期格子状に敷き詰められたセルであって、ある解像度レベルのセルは当該解像度レベルよりも高い解像度レベルのセルを包含する関係にあるセルを設けるステップと、
所定のセルに、解像度および空間位置が前記セルの解像度レベルおよび空間位置とそれぞれ所定の範囲内で一致するノードを格納するステップと、
前記セルから、該セルが包含し、内部にノードを有する高解像度レベルのセルへ下層リンクを設けるステップと、
を有し、前記ノードは、前記階層化データに対応し依存リンクが詳細化操作の依存関係を表す依存関係グラフにおいて詳細化操作を表すノードである、ことを特徴とする方法。
In a method of hierarchizing the unstructured numerical data by multiresolution representation by executing a decomposition process for generating hierarchical data from the unstructured numerical data ,
A cell that is spread in a periodic lattice pattern in each discrete resolution level , with a resolution of a simplification error due to a simplification operation for obtaining the multi-resolution representation of the unstructured numerical data, and having a certain resolution level Providing a cell in a relationship that includes cells having a higher resolution level than the resolution level;
Storing, in a predetermined cell, nodes whose resolution and spatial position coincide with the resolution level and spatial position of the cell within a predetermined range, respectively;
Providing a lower layer link from the cell to a high resolution level cell encompassed by the cell and having nodes therein;
Have a said node is a node representing the refinement operation in the dependency graph representing the corresponding dependent link refinement operations dependency on the hierarchical data, wherein the.
特定の解像度レベルのセルを追加するステップをさらに有する、請求項1に記載の方法。  The method of claim 1, further comprising adding a cell of a specific resolution level. 特定の解像度レベルまで最も単純化された数値データを詳細化し、該解像度レベルのセルを消去する逆分解のステップをさらに有する、請求項1または2に記載の方法。The method according to claim 1, further comprising a step of inverse decomposition that refines the most simplified numerical data to a specific resolution level and erases cells of the resolution level. 所定の解像度レベルよりも高い解像度レベルのセルをすべて削除するステップをさらに有する、請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。  The method according to any one of claims 1 to 3, further comprising the step of deleting all cells having a resolution level higher than a predetermined resolution level. 所定の解像度レベルよりも高い解像度レベルのセルを設けない、請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。  The method according to any one of claims 1 to 3, wherein cells having a resolution level higher than a predetermined resolution level are not provided. 全ての解像度レベルのセルを削除し、階層化されたデータを元のデータに復元する逆分解のステップをさらに有する、請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。The method according to any one of claims 1 to 3, further comprising a step of inverse decomposition in which cells of all resolution levels are deleted and the hierarchized data is restored to the original data. 同じ解像度レベルの分解処理を並列に行う、請求項1から6のいずれか1項に記載の方法。  The method according to any one of claims 1 to 6, wherein decomposition processing of the same resolution level is performed in parallel. ノード間の依存関係である依存リンクを、該ノードが属するセルの解像度レベルと、前記セルの相対的な位置関係と、前記セル内のノード番号により表現する、請求項1から7のいずれか1項に記載の方法。  The dependency link that is a dependency relationship between nodes is expressed by a resolution level of a cell to which the node belongs, a relative positional relationship of the cell, and a node number in the cell. The method according to item. 所定のセルからより高解像度レベルのセルへ詳細化されたときの付随属性および/または表面境界の変化量を示す変動データを生成するステップをさらに有する、請求項1から8のいずれか1項に記載の方法。  9. The method according to any one of claims 1 to 8, further comprising the step of generating variability data indicating the amount of change in associated attributes and / or surface boundaries when refined from a given cell to a higher resolution level cell. The method described. 幾何構造と付随属性を独立に分解処理する、請求項1から9のいずれか1項に記載の方法。  The method according to claim 1, wherein the geometric structure and the associated attribute are decomposed independently. 前記ノードおよび前記依存リンクおよび前記下層リンクおよび前記変動データを含むセルに関係するデータを、解像度レベルごとにまとめて記録媒体に記録する、請求項1から10に記載の方法。  11. The method according to claim 1, wherein data related to the cell including the node, the dependency link, the lower layer link, and the variation data is recorded on a recording medium collectively for each resolution level. 前記セルに関係するデータを空間充填曲線に沿う順序で前記記録媒体に記録する、請求項11に記載の方法。  The method according to claim 11, wherein data related to the cells is recorded on the recording medium in an order along a space filling curve. 前記空間充填曲線はヒルベルト曲線またはZ曲線である、請求項12に記載の方法。  The method of claim 12, wherein the space filling curve is a Hilbert curve or a Z curve. 請求項1から10のいずれか1項に記載の方法で生成された、前記ノードおよび前記依存リンクおよび前記下層リンクおよび前記変動データを含むセルに関係するデータが、解像度レベルごとにまとめて記録されたデータ記録媒体。  Data related to a cell including the node, the dependent link, the lower layer link, and the variation data generated by the method according to any one of claims 1 to 10 is recorded collectively for each resolution level. Data recording media. 前記セルに関係するデータは空間充填曲線に沿う順序で記録されている、請求項14に記載のデータ記録媒体。  The data recording medium according to claim 14, wherein data related to the cells are recorded in an order along a space filling curve. 前記空間充填曲線はヒルベルト曲線またはZ曲線である、請求項15に記載のデータ記録媒体。  The data recording medium according to claim 15, wherein the space filling curve is a Hilbert curve or a Z curve. 非構造数値データから階層化データを生成する分解処理の逆操作で あって前記階層化データの改変を伴わない再構成の方法であって、請求項1から10のいずれか1項に記載の方法で分解されたデータを、前記リンクによって詳細化に関係するセルを検索し、該セル内のノードを抽出して詳細化することにより、再構成する方法。 The method according to any one of claims 1 to 10 , wherein the reconstructing method is a reverse operation of a decomposition process for generating hierarchical data from unstructured numerical data and is not accompanied by modification of the hierarchical data. A method of reconstructing the data decomposed in step 1 by searching a cell related to the refinement by the link, extracting a node in the cell, and refining it. 非構造数値データから階層化データを生成する分解処理の逆操作であって前記階層化データの改変を伴わない再構成の方法であって、請求項9または10に記載の方法で分解されたデータを、前記リンクによって詳細化に関係するセルを検索し、前記変化量が所定の範囲内の場合には詳細化を省略し、前記変化量が所定の範囲外の場合には前記セル内のノードを抽出して詳細化することにより、再構成する方法。 11. A reconstruction method that is a reverse operation of a decomposition process for generating hierarchical data from unstructured numerical data and that is not accompanied by modification of the hierarchical data, wherein the data decomposed by the method according to claim 9 or 10 The cell related to the refinement is searched by the link, and the refinement is omitted when the change amount is within a predetermined range, and the node within the cell when the change amount is outside the predetermined range To reconstruct by extracting and refining. 非構造数値データから階層化データを生成する分解処理の逆操作であって前記階層化データの改変を伴わない再構成の方法であって、請求項1から10のいずれか1項に記載の方法によって分解されたデータを、幾何構造と付随属性を独立に再構成する方法。 The method according to any one of claims 1 to 10 , wherein the reconstructing method is a reverse operation of a decomposition process for generating hierarchical data from unstructured numerical data and is not accompanied by modification of the hierarchical data. A method for reconstructing the data decomposed by the process independently of the geometric structure and accompanying attributes. 前記分解されたデータの再構成を連続してするとき、前回の再構成に用いたノードと今回の再構成に用いるノードを比較して、前回の再構成にのみ用いたノードについては単純化操作を行い、今回の再構成にのみ用いるノードについては詳細化操作を行う、請求項17から19のいずれか1項に記載の方法。  When reconstructing the decomposed data continuously, the node used for the previous reconstruction is compared with the node used for the previous reconstruction, and the simplified operation is performed for the node used only for the previous reconstruction. The method according to any one of claims 17 to 19, wherein a refinement operation is performed for a node used only for the current reconfiguration. セル内に詳細化を行う必要のない領域がある場合に、該領域に含まれるノード検索し、該ノードは詳細化を行わない、請求項17から20のいずれか1項に記載の方法。  The method according to any one of claims 17 to 20, wherein when there is an area that does not need to be refined in a cell, a node included in the area is searched, and the node does not perform refinement. 非構造数値データから階層化データを生成する分解処理の逆操作であって前記階層化データの改変を伴わない再構成の方法であって、請求項14から16のいずれか1項に記載のデータ記録媒体を読み取り、前記リンクによって詳細化に関係するセルを検索し、該セル内のノードを抽出して詳細化することにより、分解されたデータを再構成する方法。 The data according to any one of claims 14 to 16 , wherein the reconstruction method is a reverse operation of decomposition processing for generating hierarchical data from unstructured numerical data and is not accompanied by modification of the hierarchical data. A method of reconstructing decomposed data by reading a recording medium, searching for a cell related to detail by the link, extracting a node in the cell, and refining the cell. 非構造数値データから階層化データを生成する分解処理の逆操作であって前記階層化データの改変を伴わない再構成の方法であって、請求項14から16のいずれか1項に記載のデータ記録媒体を読み取り、前記リンクによって詳細化に関係するセルを検索し、前記変化量が所定の範囲内の場合には詳細化を省略し、前記変化量が所定の範囲外の場合には前記セル内のノードを抽出して詳細化することにより、分解されたデータを再構成する方法。 The data according to any one of claims 14 to 16 , wherein the reconstruction method is a reverse operation of decomposition processing for generating hierarchical data from unstructured numerical data and is not accompanied by modification of the hierarchical data. Read the recording medium, search for a cell related to the refinement by the link, omit the refinement if the change amount is within a predetermined range, and the cell if the change amount is outside the predetermined range A method of reconstructing decomposed data by extracting and refining the nodes within. 非構造数値データから階層化データを生成する分解処理の逆操作であって前記階層化データの改変を伴わない再構成の方法であって、請求項14から16のいずれか1項に記載のデータ記録媒体を読み取り、分解されたデータを、幾何構造と付随属性を独立に再構成する方法。 The data according to any one of claims 14 to 16 , wherein the reconstruction method is a reverse operation of decomposition processing for generating hierarchical data from unstructured numerical data and is not accompanied by modification of the hierarchical data. A method of reconstructing the decomposed data independently of the geometric structure and accompanying attributes by reading the recording medium. 前記分解されたデータの再構成を連続してするとき、前回の再構成に用いたノードと今回の再構成に用いるノードを比較して、前回の再構成にのみ用いたノードについては単純化操作を行い、今回の再構成にのみ用いるノードについては詳細化操作を行う、請求項22から24のいずれか1項に記載の方法。  When reconstructing the decomposed data continuously, the node used for the previous reconstruction is compared with the node used for the previous reconstruction, and the simplified operation is performed for the node used only for the previous reconstruction. The method according to any one of claims 22 to 24, wherein a refinement operation is performed for a node that is used only for the current reconfiguration. セル内に詳細化を行う必要のない領域がある場合に、該領域に含まれるノード検索し、該ノードは詳細化を行わない、請求項22から25のいずれか1項に記載の方法。  The method according to any one of claims 22 to 25, wherein when there is an area that does not need to be refined in a cell, a node included in the area is searched, and the node does not perform refinement. 請求項14から16のいずれか1項に記載のデータ記録媒体をキャッシュまたはバッファを介在させて読み取る、請求項22から26のいずれか1項に記載の方法。  The method according to any one of claims 22 to 26, wherein the data recording medium according to any one of claims 14 to 16 is read through a cache or a buffer. 非構造数値データから階層化データを生成する分解処理を実行することにより前記非構造数値データを多重解像度表現により階層化する装置において、
前記非構造数値データの前記多重解像度表現を得るための単純化操作による単純化誤差を解像度として、離散的な解像度レベルごとに空間に周期格子状に敷き詰められたセルであって、ある解像度レベルのセルは当該解像度レベルよりも高い解像度レベルのセルを包含する関係にあるセルを設ける手段と、
所定のセルに、解像度および空間位置が前記セルの解像度レベルおよび空間位置とそれぞれ所定の範囲内で一致するノードを格納する手段と、
前記セルから、該セルが包含し、内部にノードを有する高解像度レベルのセルへ下層リンクを設ける手段と、
を有し、前記ノードは、前記階層化データに対応し依存リンクが詳細化操作の依存関係を表す依存関係グラフにおいて詳細化操作を表すノードである、ことを特徴とする装置。
In the apparatus for hierarchizing the unstructured numerical data by multi-resolution representation by executing a decomposition process for generating hierarchical data from the unstructured numerical data ,
A cell that is spread in a periodic lattice pattern in each discrete resolution level , with a resolution of a simplification error due to a simplification operation for obtaining the multi-resolution representation of the unstructured numerical data, and having a certain resolution level Means for providing a cell in a relationship including a cell having a resolution level higher than the resolution level;
Means for storing, in a predetermined cell, nodes whose resolution and spatial position coincide with the resolution level and spatial position of the cell within a predetermined range, respectively;
Means for providing a lower layer link from the cell to a high resolution level cell encompassed by the cell and having nodes therein ;
It has a said node is a node representing the refinement operation in the dependency graph representing the corresponding dependent link refinement operations dependency on the hierarchical data, that the device according to claim.
特定の解像度レベルのセルを追加する手段をさらに有する、請求項28に記載の装置。  30. The apparatus of claim 28, further comprising means for adding cells of a particular resolution level. 特定の解像度レベルまで最も単純化された数値データを詳細化し、該解像度レベルのセルを消去することにより逆分解を実行する手段をさらに有する、請求項28または29に記載の装置。30. The apparatus according to claim 28 or 29, further comprising means for performing inverse decomposition by refining the most simplified numerical data to a specific resolution level and erasing cells of the resolution level. 所定の解像度レベルよりも高い解像度レベルのセルをすべて削除する手段をさらに有する、請求項28から30のいずれか1項に記載の装置。  The apparatus according to any one of claims 28 to 30, further comprising means for deleting all cells having a resolution level higher than a predetermined resolution level. 所定の解像度レベルよりも高い解像度レベルのセルを設けない、請求項28から30のいずれか1項に記載の装置。  31. The apparatus according to any one of claims 28 to 30, wherein no cell having a resolution level higher than a predetermined resolution level is provided. 全ての解像度レベルのセルを削除し、階層化されたデータを元のデータに復元することにより逆分解を実行する手段をさらに有する、請求項28から30のいずれか1項に記載の装置。The apparatus according to any one of claims 28 to 30, further comprising means for performing inverse decomposition by deleting cells of all resolution levels and restoring the hierarchized data to the original data. 同じ解像度レベルの分解処理を並列に行う手段を有する、請求項28から33のいずれか1項に記載の装置。  34. The apparatus according to any one of claims 28 to 33, comprising means for performing decomposition processing of the same resolution level in parallel. ノード間の依存関係である依存リンクを、該ノードが属するセルの解像度レベルと、前記セルの相対的な位置関係と、前記セル内のノード番号により表現する手段を有する、請求項28から34のいずれか1項に記載の装置。  35. The means according to claim 28, further comprising means for expressing a dependency link that is a dependency relationship between nodes by a resolution level of a cell to which the node belongs, a relative positional relationship of the cell, and a node number in the cell. The apparatus according to any one of the above. 所定のセルからより高解像度レベルのセルへ詳細化されたときの付随属性および/または表面境界の変化量を示す変動データを生成する手段をさらに有する、請求項28から35のいずれか1項に記載の装置。  36. A means according to any one of claims 28 to 35, further comprising means for generating variation data indicating the amount of change in the associated attributes and / or surface boundaries when refined from a given cell to a higher resolution level cell. The device described. 幾何構造と付随属性を独立に分解処理する手段を有する、請求項28から36のいずれか1項に記載の装置。  37. Apparatus according to any one of claims 28 to 36, comprising means for resolving the geometric structure and associated attributes independently. 前記ノードおよび前記依存リンクおよび前記下層リンクおよび前記変動データを含むセルに関係するデータを、解像度レベルごとにまとめて記録媒体に記録する手段を有する、請求項28から37に記載の装置。  38. The apparatus according to any one of claims 28 to 37, further comprising means for recording data related to the nodes including the node, the dependent link, the lower layer link, and the variation data on a recording medium by resolution level. 前記セルに関係するデータを空間充填曲線に沿う順序で前記記録媒体に記録する手段を有する、請求項38に記載の装置。  39. The apparatus of claim 38, comprising means for recording data relating to the cells on the recording medium in an order along a space filling curve. 前記空間充填曲線はヒルベルト曲線またはZ曲線である、請求項39に記載の装置。  40. The apparatus of claim 39, wherein the space filling curve is a Hilbert curve or a Z curve. 非構造数値データから階層化データを生成する分解処理の逆操作であって前記階層化データの改変を伴わない再構成を実行する装置であって、請求項28から37のいずれか1項に記載の装置で分解されたデータを、前記リンクによって詳細化に関係するセルを検索し、該セル内のノードを抽出して詳細化することにより、再構成する装置。 38. An apparatus for performing reconfiguration that is a reverse operation of decomposition processing that generates hierarchical data from unstructured numerical data and that is not accompanied by modification of the hierarchical data, and is performed according to any one of claims 28 to 37. An apparatus for reconstructing the data decomposed by the apparatus in (1) by searching for a cell related to the refinement by the link, extracting a node in the cell, and refining it. 非構造数値データから階層化データを生成する分解処理の逆操作であって前記階層化データの改変を伴わない再構成を実行する装置であって、請求項36または37に記載の装置で分解されたデータを、前記リンクによって詳細化に関係するセルを検索し、前記変化量が所定の範囲内の場合には詳細化を省略し、前記変化量が所定の範囲外の場合には前記セル内のノードを抽出して詳細化することにより、再構成する装置。 38. An apparatus for performing reconstruction that is a reverse operation of decomposition processing for generating hierarchized data from unstructured numerical data and that does not involve modification of the hierarchized data, wherein the apparatus is decomposed by the apparatus according to claim 36 or 37. The cell is searched for the data related to the refinement by the link, and the refinement is omitted when the change amount is within a predetermined range, and within the cell when the change amount is outside the predetermined range. A device that reconfigures by extracting and refining nodes. 非構造数値データから階層化データを生成する分解処理の逆操作であって前記階層化データの改変を伴わない再構成を実行する装置であって、請求項28から37のいずれか1項に記載の装置によって分解されたデータを、幾何構造と付随属性を独立に再構成する装置。 38. An apparatus for performing reconfiguration that is a reverse operation of decomposition processing that generates hierarchical data from unstructured numerical data and that is not accompanied by modification of the hierarchical data, and is performed according to any one of claims 28 to 37. A device that reconstructs the data that was decomposed by the above device independently of the geometric structure and accompanying attributes. 前記分解されたデータの再構成を連続してするとき、前回の再構成に用いたノードと今回の再構成に用いるノードを比較して、前回の再構成にのみ用いたノードについては単純化操作を行い、今回の再構成にのみ用いるノードについては詳細化操作を行う手段を有する、請求項41から43のいずれか1項に記載の装置。  When reconstructing the decomposed data continuously, the node used for the previous reconstruction is compared with the node used for the previous reconstruction, and the simplified operation is performed for the node used only for the previous reconstruction. 44. The apparatus according to any one of claims 41 to 43, further comprising means for performing a refinement operation on a node used only for the current reconfiguration. セル内に詳細化を行う必要のない領域がある場合に、該領域に含まれるノード検索し、該ノードは詳細化を行わない手段を有する、請求項41から44のいずれか1項に記載の装置。  45. The method according to any one of claims 41 to 44, wherein when there is an area that does not need to be refined in a cell, a node included in the area is searched, and the node does not perform refinement. apparatus. 非構造数値データから階層化データを生成する分解処理の逆操作であって前記階層化データの改変を伴わない再構成を実行する装置であって、請求項14から16のいずれか1項に記載のデータ記録媒体を読み取り、前記リンクによって詳細化に関係するセルを検索し、該セル内のノードを抽出して詳細化することにより、分解されたデータを再構成する装置。 The apparatus according to any one of claims 14 to 16 , wherein the apparatus is a reverse operation of a decomposition process for generating hierarchical data from unstructured numerical data and performs reconstruction without modification of the hierarchical data. An apparatus for reconstructing the decomposed data by reading the data recording medium, retrieving a cell related to the refinement by the link, extracting a node in the cell, and refining it. 非構造数値データから階層化データを生成する分解処理の逆操作であって前記階層化データの改変を伴わない再構成を実行する装置であって、請求項14から16のいずれか1項に記載のデータ記録媒体を読み取り、前記リンクによって詳細化に関係するセルを検索し、前記変化量が所定の範囲内の場合には詳細化を省略し、前記変化量が所定の範囲外の場合には前記セル内のノードを抽出して詳細化することにより、分解されたデータを再構成する装置。 The apparatus according to any one of claims 14 to 16 , wherein the apparatus is a reverse operation of a decomposition process for generating hierarchical data from unstructured numerical data and performs reconstruction without modification of the hierarchical data. When the change amount is within a predetermined range, the refinement is omitted, and when the change amount is out of the predetermined range, the cell is searched. An apparatus for reconstructing decomposed data by extracting and refining nodes in the cell. 非構造数値データから階層化データを生成する分解処理の逆操作であって前記階層化データの改変を伴わない再構成を実行する装置であって、請求項14から16のいずれか1項に記載のデータ記録媒体を読み取り、分解されたデータを、幾何構造と付随属性を独立に再構成する装置。 The apparatus according to any one of claims 14 to 16 , wherein the apparatus is a reverse operation of a decomposition process for generating hierarchical data from unstructured numerical data and performs reconstruction without modification of the hierarchical data. A device that reads the data recording medium of, and reconstructs the decomposed data independently of the geometric structure and associated attributes. 前記分解されたデータの再構成を連続してするとき、前回の再構成に用いたノードと今回の再構成に用いるノードを比較して、前回の再構成にのみ用いたノードについては単純化操作を行い、今回の再構成にのみ用いるノードについては詳細化操作を行う手段を有する、請求項46から48のいずれか1項に記載の装置。  When reconstructing the decomposed data continuously, the node used for the previous reconstruction is compared with the node used for the previous reconstruction, and the simplified operation is performed for the node used only for the previous reconstruction. 49. The apparatus according to any one of claims 46 to 48, further comprising means for performing a refinement operation on a node used only for the current reconfiguration. セル内に詳細化を行う必要のない領域がある場合に、該領域に含まれるノード検索し、該ノードは詳細化を行わない手段をさらに有する、請求項46から49のいずれか1項に記載の装置。  50. The method according to any one of claims 46 to 49, further comprising means for searching for a node included in the area when there is an area that does not need to be refined in the cell, and the node does not perform the refinement. Equipment. 請求項14から16のいずれか1項に記載のデータ記録媒体をキャッシュまたはバッファを介在させて読み取る手段を有する、請求項46から50のいずれか1項に記載の装置。  The apparatus according to any one of claims 46 to 50, comprising means for reading the data recording medium according to any one of claims 14 to 16 through a cache or a buffer. 請求項1から13のいずれか1項に記載の方法をコンピュータに実行させるデータ階層化プログラム。  A data hierarchization program for causing a computer to execute the method according to any one of claims 1 to 13. 請求項1から13のいずれか1項に記載の方法をコンピュータに実行させるデータ階層化プログラムを記録した、コンピュータで読み取りが可能な記録媒体。  A computer-readable recording medium on which a data hierarchization program for causing a computer to execute the method according to any one of claims 1 to 13 is recorded. 請求項17から27のいずれか1項に記載の方法をコンピュータに実行させるデータ再構成プログラム。  A data reconstruction program for causing a computer to execute the method according to any one of claims 17 to 27. 請求項17から27のいずれか1項に記載の方法をコンピュータに実行させるデータ再構成プログラムを記録した、コンピュータで読み取りが可能な記録媒体。  A computer-readable recording medium having recorded thereon a data reconstruction program that causes a computer to execute the method according to any one of claims 17 to 27.
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