JPH0140381B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 発明の技術分野 本発明は３次元物体認識方式に係り、特に基本
物体から合成され階層データ構造で表現される合
成３次元物体の、任意の視点から見た立体像デー
タを高速に得ることのできる３次元物体認識方式
に関する。

(ロ) 技術の背景 或る物体を任意の視点から見た立体像をスクリ
ーン上に表示する場合に、その物体を複数の基本
物体から合成し、その合成３次元物体についての
処理を行なつて上記合成３次元物体を或る視点か
ら見たなら見えるであろう立体像をスクリーン上
に表示する技法が開発されつつある。

しかし、それら知られ得る技法はそれに要する
データ処理量が厖大になつて処理に時間がかかり
過ぎるというそれ固有の解決されねばならない技
術的課題を抱えている。

(ハ) 従来技術と問題点 現在知られる上述技法の１つには或る視点から
眺めた３次元物体の立体像をスクリーン上に得る
ために３次元像を２次元像に変換する透視変換を
不可欠としているから、その変換で処理せねばな
らないデータ量が３次元物体を構成する基本物体
の数にも依存するが莫大な量になつてしまうのが
避けられず、所望の結果を得るのに長時間を要す
るほか、その処理は視点に依存するため視点に応
じた処理をしなければならないという大きな制約
を負つている。

(ニ) 発明の目的 本発明は上述したような従来方式の抱えている
技術的課題に着目して為されたもので、その目的
は各視線毎に視点に至近の物体存在分割空間を求
める手段を構築してデータ処理量を削減し、処理
時間の大幅な短縮を為し、併せて立体像生成にお
ける視点への依存性を排して成る３次元物体認識
方式を提供することにある。

(ホ) 発明の構成 そして、この目的達成のため、本発明方式はユ
ニバース空間内の、基本物体から合成され階層デ
ータ構造で表現される合成３次元物体を任意の視
点から射る視線が上記合成３次元物体のための或
る分割空間レベルにおける分割空間を貫くときそ
の視点に近い分割空間が物体不存在空間、物体存
在空間又は物体一部存在空間のいずれであるかを
検出する検出手段と、物体不存在空間であること
に応答して当該分割空間レベルで視線が貫く他の
分割空間について上記検出手段の動作を生ぜしめ
る検出制御手段と、物体一部存在空間であること
に応答して上記或る分割空間レベルの次位の分割
空間レベルの分割空間について上記検出手段及び
又は検出制御手段の動作を生ぜしめる処理反復手
段とを備え、該処理反復手段により視点に近い分
割空間であつて視線と交差する分割空間が物体存
在空間となる最終分割空間レベルに至るまで上記
処理を為して該最終分割空間レベルでの物体存在
空間の物体情報を出力して上記任意の視点から見
た立体像のためのデータを得るようにしたもので
ある。

(ヘ) 発明の実施例 以下、添付図面を参照しながら本発明の実施例
を説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す。この図にお
いて、１０は本発明を実施するシステム全体の制
御を司る制御モジユールで、１１はユーザから与
えられる物体に応じて必要となる基本物体情報及
びCGSデータ（constructive solid geometry
data）を格納するメモリ部である。１２はオク
トリー生成モジユールで、これは制御モジユール
１０の制御（図中、実線で制御を表わす。以下同
じ。）の下にメモリ部１１からのデータ（図中、
点線でデータを表わす。以下同じ。）を基にして
公知の技法で第２図に示すようなオクトリーデー
タ構造を生成する。第２図のオクトリーデータ構
造中のN₀、N₁、N₂…はノードと呼ばれ、各ノー
ドは基本物体から合成されオクトリーデータ構造
（階層データ構造）で表現される合成３次元物体
がユニバーサル空間内に置かれた状態で、そのユ
ニバーサル空間が先ず、最初の８つのオクタント
（分割空間）に分割された場合のそれぞれのオク
タントを表わすデータ構造をノードN₀で表わし、
その各オクタントが更に８分割されたサブオクタ
ントの各々を表わすデータ構造をノードN₁で表
わす如くして表わされる。そして、それぞれのノ
ードはそのオクタントレベルにおけるオクタント
の各々が物体不存在空間（以下、VOID（０）と
表わす。）、物体存在空間（以下、HOMO(1)と表
わす）、又は物体一部存在空間（以下、HETB
（→）と表わす。）であるか否かを表わすと共に、
HETE（→）の場合には次のサブオクタントの内
の、後述するような検索をすべきオクタントを指
定するポインタを有し、又HOMO(1)の場合には
物体の番号を携えている。

このようなデータ構造を有するオクトリーデー
タ構造を格納するのがオクトリー生成モジユール
３に接続されたオクトリーデータ構造格納メモリ
１３である。

メモリ１３は視線が物体と交差するオクタント
であつてそのオクタントがHOMC(1)になつてい
るものを検索するオクトリー検索モジユール１４
へ接続され、このモジユール１４はそこで検索さ
れたオクタントにおける基本物体、例えば球の番
号及び制御信号を交差判定モジユール１５、輝度
計算モジユール１６に送つてその基本物体の性
質、例えば透過、反射等によつてはその基本物体
を基点として更にオクトリー検索モジユール１４
における検索を進めるようモジユール１５，１６
から制御を受けるように構造されている。そのオ
クトリー検索モジユール１４は次のような構成を
有する（第３図参照）。

即ち、上述合成３次元物体を任意の視点から射
る視線がその物体のための或るオクタントレベル
におけるオクタントを貫くときその視点に近いオ
クタントがVOID（０）、HOMO(1)、又はHETE
（→）のいずれであるかを検出する検出部１７と、
VOID（０）であることを線１８を経て知らされ
ることに応答してそのオクタントレベルで視線が
貫く値のオクタントについての同様の検出を行な
うよう検出部１７に働きかける検出制御１９と、
HETE（→）であることを線２０を経て知らされ
ることに応答して上記或るオクタントレベルの次
のオクタントレベルのオクタントについての同様
の検出及び又は制御の繰返しを生ぜしめるよう線
２１を介して検出部１７、検出制御部１９を制御
する処理反復部２２とを有する。

次に、上述構成になる本発明実施例の動作態様
を説明する。

システムへ与えられるユーザ任様の物体に応じ
て必要とされる基本物体情報及びCGSデータが
メモリ部１１からオクトリー生成モジユール１２
へ入力されて、そこで上記物体に相応した合成３
次元物体の第２図に例示する如きオクトリーデー
タ構造が生成せしめられ、そしてオクトリーデー
タ構造格納メモリ１３に格納される。

そのオクトリーデータ構造になる合成３次元物
体は第４図には明示しないが、そのオクトリーデ
ータ構造は第５図にその一部を示す如きものであ
るとする。

このオクトリーデータ構造になる合成３次元物
体を完全に取り込むユニバーサル空間（最初に８
分割される空間）Ｓ内の合成３次元物体の認識を
行なうべく、任意の視線(1)にてユニバーサル空間
Ｓを射た場合にその視線が貫くオクタントを既知
の方法で視線Ｐに近い方から求める〔Scは合成
３次元物体を視点Ｐから見た場合のに見える立体
像のためのスクリーンである〕。これらオクタン
トの物体存在態様を示すノードN₀の討該データ
部のうち、視点Ｐに近いオクタントＯに対応する
データ部が先ず、検出部１７で検索される。オク
タントＯはVOID（０）、即ち物体の存在しないオ
クタントであることの認識が得られる。そこで、
次のオクタント４について同様の処理が検出制御
部１９の制御の下になされる。このオクタントに
ついても、VOID（０）であることが判明される
ので、上記視線(1)についてのそれ以上の検索を終
了し、次の視線例えば(2)について上記説明と同じ
手順を踏んでその視様についての検索が行なわれ
る。これを説明すると、次のようになる。

先ず、視線(2)がユニバーサル空間Ｓを貫いてい
るオクタント１，５についてノードN₀を用いて
上述と同じ検索を行なう。その検索は視点Ｐに近
いオクタント１についてなされ、そのオクタント
１に対応するデータ部が調べられる。そこには、
HETE（→）を示すデータがあるので、このデー
タに応答する処理反復部２２はオクタント１のサ
ブオクタントについて上述同様の処理を開始させ
るよう検出部１７、検出制御部１９を制御する。
即ち、視線(2)がオクタント１のうちのいずれのサ
ブオクタントを貫いているかを視点Ｐに近い順に
求める。それらのサブオクタントはオクタント１
―０、オクタント１―１、オクタント１―７であ
る（レベル１のノードN₁参照）。

これらオクタントのうちの視点Ｐに近い方から
順番にVOID（０）か、HOMO(1)か、HETE（→）
であるかを検出部１７で調べ、VOID（０）なら
ばオクタントレベル１のうちの次のオクタントに
進み、HOMO(1)ならばそのオクタントにおける
物体の番号をオクタントレベル１のノードN₁内
の対応するデータ部から調べる。又、HETE
（→）ならばオクタントレベル０からオクタント
レベル１へオクトリーを降りたと同様にして次の
オクタントレベル２へ降りる。このようにしてオ
クトリーを降りていく途中においてHOMO(1)と
なつているオクタント、又は最終的に必ず
HOMO(1)になつているオクタントレベルのオク
タントに至つたとき検索を終了する。そのオクタ
ントの物体の番号は線２３を経て反復処理部２２
にて受け取る。

上述視線(1)、(2)と同様の処理が他の視線すべて
について施行される。

こうして得られた物体情報を交差判定モジユー
ル１５、輝度計算モジユール１６に渡してこれら
モジユールでの所要の処理を行なつた結果、可視
点が求められると、それ以上の検索は行なわれな
いが、上記物体情報を送つて来たオクタントを基
点として更に検索を行なう必要がある場合には、
上述検索手順を踏んで同様の検索を行なうようモ
ジユール１５，１６からオクトリー検索モジユー
ル１４に合図される。

このように、静的な階層構造の検索を経て物体
の認識を行なうから、処理の高速性は格段に向上
するし、又視点の移動に起因して生ずる不具合を
解消することができる。

なお、上述実施例においては分割空間をオクタ
ントとする場合について説明したが、本発明の趣
旨からしてこれのみに限定されるものではない。

(ト) 発明の効果 以上述べたように、本発明によれば、 (1) 物体認識の処理速度を格段に速め得て、 (2) この効果を視点の移動によつて阻害されるこ
となく亨受し得る、等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は
第１図オクトリー生成モジユールにて生成される
オクトリーデータ構造を例示する図、第３図はオ
クトリー検索モジユールの詳細図、第４図は合成
３次元物体が置かれているユニバーサル空間を視
点Ｐから見てオクトリー検索を行なう過程を説明
するための図、第５図は第４図における検索過程
で検索されるオクトリーデータ構造例を示す図で
ある。 図中、１０は制御モジユール、１１はメモリ
部、１２はオクトリー生成モジユール、１３はオ
クトリーデータ構造格納メモリ、１４はオクトリ
ー検索モジユール、１５は交差判定モジユール、
１６は輝度計算モジユール、１７は検出部、１９
は検出制御部、２２は処理反復部である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ユニバース空間内の、基本物体から合成され
   階層データ構造で表現される合成３次元物体を任
   意の視点から射る視線が上記合成３次元物体のた
   めの或る分割空間レベルにおける分割空間を貫く
   ときその視点に近い分割空間が物体不存在空間、
   物体存在空間又は物体一部存在空間のいずれであ
   るかを検出する検出手段と、物体不存在空間であ
   ることに応答して当該分割空間レベルで視線が貫
   く他の分割空間について上記検出手段の動作を生
   ぜしめる検出制御手段と、物体一部存在空間であ
   ることに応答して上記或る分割空間レベルの次位
   の分割空間レベルの分割空間について上記検出手
   段及び又は検出制御手段の動作を生ぜしめる処理
   反復手段とを備え、該処理反復手段により視点に
   近い分割空間であつて視線と交差する分割空間が
   物体存在空間となる最終分割空間レベルに至るま
   で上記処理を為して該最終分割空間レベルでの物
   体存在空間の物体情報を出力して上記任意の視点
   から見た立体像のためのデータを得るようにした
   ことを特徴とする３次元物体認識方式。 ２ 上記分割空間はオクタントであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の３次元物体認
   識方式。