JPH0259867A - 多面体形状変形表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は機械部品などの立体形状のモデルをデイスプレ
ィ画面を見ながら対話的に作成する形状モデリングシス
テ・ムにおいて、各対話操作において多面体形状に変形
を加えその結果をデイスプレィ画面に表示するような多
面体形状変形表示装置に関する。

（従来の技術） 形状のモデリングシステムにおける形状モデルの持ち方
は種々あるか多面体形状を複数個の凸多面体に分解し各
凸多面体の合成により目的の多面体形状を表すという方
式がある。例えば特願昭６２−４１６２５号に記載され
ている発明はこの方式をベースとしており、最初の立体
を繰り返し平面で分割し複数の凸多面体に分割していき
その中の必要な凸多面体の合成によって所望の多面体形
状を表すようにしたものである。

この方式の欠点の１つは、作成した多面体形状をデイス
プレィ画面に表示する際に画面に各凸多面体のデータを
重ねて描画するという方法になるために、各凸多面体間
の接合面における不要な継目まで表示されてしまうとい
うことにある０例えば第２図（ａ）においては凸多面体
２０１と凸多面体２０２間の継目２０３が不要であり、
第２図（ｂ）のように継目が消去されるべきである。

これを解決する手段として文献（生前、西国「多面体の
隠線消去の一手法」情報処理、ｖｏ１１３、ｎｏ、４．
ＰＰ、２３９．１９７２）で提案されている手法がある
。これを第３図を用いて説明する。多面体を構成する凸
多面体３０１と凸多面体３０２の各稜線を画面３０３に
投影する。

画面に投影された各稜線すなわち２次元線分について、
２つの凸多面体間で、同一直線上に並ぶものを探す、第
３図では線分３０４と線分３０５がこれにあたる。さら
に、同一直線上の線分と線分の重なりを判定する。そし
て画面に線分を描画するときに線分と線分の重なった部
分を消去して表示ずようにする。第３図では破線３０６
が重なって消去された部分である。

（発明力！解決しようとする課題） 上述の方法は、多面体形状を画面に投影した後に、２次
元の画面座標系において、同一直線上で重なる線分のベ
アを見つけ、重なり部分を消去している。一般に対話型
の形状モデリングシステムでは、立体形状をいろいろな
角度から眺めるために、頻繁に投影の視点位置を変化さ
せることが多い。このような場合、上述の方式では視点
位置を変更するごとに、線分の重なりを判定してその部
分を消去するという処理を繰り返さなければならない。

従って、再表示の際に計算時間を多く要しレスポンスが
遅れるという問題点が発生する。このように、従来の多
面体形状変形表示装置には解決すべき課題があった。

本発明は、接合面の不要な継目を消去する処理を上述の
方式のように形状表示時に行なうのではなく形状変形時
に行うことによりこの問題点を解決し、視点位置の変更
による多面体形状の再表示をより迅速に行えるようにす
ることを目的としている。

（課題を解決するための手段） 本発明の多面体形状変形表示装置は、 多面体形状を構成する複数個の凸多面体のデータを格納
する多面体データ格納手段と、前記多面体形状を変形さ
せることを目的として前記多面体データ格納手段に対し
て新たに凸多面体のデータを追加し又は既存の凸多面体
のデータを変更する凸多面体データ変更手段と、２個の
凸多面体を接合した場合の接合部の不要な継目を消去す
るために接合面周囲の各稜線について稜線を表す３次元
線分を非表示部分と表示部分に分けそれぞれ３次元線分
として生成するという処理を前記凸多面体データ変更手
段において追加され又は変更された凸多面体と前記多面
体データ格納手段内の既存の各凸多面体の間で行う表示
非表示データ生成手段と、 前記表示非表示データ生成手段で生成した３次元線分デ
ータを格納し前記多面体データ格納手段における各凸多
面体の各稜線に対応して表示部分と非表示部分の３次元
線分データを保持する表示非表示データ格納手段と、 前記多面体データ格納手段と前記表示非表示データ格納
手段の内容から各凸多面体間の接合部における不要な継
目が消去された多面体形状の投影像を表示する形状表示
手段とから構成される。

（作用） 凸多面体データ変更手段は、多面体データ格納手段内に
凸多面体の追加または変更を行い、その凸多面体の情報
を表示非表示データ生成手段に送る０表示部表示データ
生成手段は、その凸多面体とそれ以外の既存の凸多面体
との間で接合面の継目消去処理を行う、すなわち、２つ
の凸多面体を接合した時に、接合面周囲の稜線を表す３
次元線分を、表示すべき部分と非表示にすべき部分に分
割し、それぞれ新たな３次元線分を生成する。例えば第
４図で稜線４０１は表示３次元線分４０３と非表示３次
元線分４０４に分割される。そして、稜線４０２は表示
３次元線分４０５と非表示３次元線分４０６に分割され
る。

生成された３次元線分は表示非表示データ格納手段に格
納される。すなわち、表示非表示データ格納手段におい
て凸多面体間の接合面周囲の表示部分と非表示部分の情
報が得られていることになる。　形状表示手段において
は、稜線全体を投影描画するのでなく、表示非表示デー
タ格納手段内の３次元線分データを入力して非表示の線
分は描画せず、表示すべき線分のみ描画する。これによ
り、継目が消去された第２図（ｂ）のような画像が表示
される。

また−視点位置の変更を行っても１表示部表示データ格
納手段内の３次元線分データは投影面のデータであり変
更する必要がない。従って、形状表示手段における画面
への投影描画処理のみ再度行えば、池の視点位置からの
継目消去された投影像が得られる。

（実施例） 第１図は本発明の全体構成図である。

第１図において１０１は多面体データ格納手段であり、
多面体形状を構成する複数の凸多面体データを格納する
。

１０２は凸多面体データ変更手段であり、多面体形状を
変形させることを目的として、多面体データ格納手段１
０１内に新たに凸多面体データを追加したり既存の凸多
面体データを変更したりする。

１０３は表示非表示データ生成手段であり、２個の凸多
面体を接合した場合の接合部の不要な継目を消去するた
めに接合面周囲の各稜線について稜線の一部もしくは全
体を表示部分を非表示部分に分けそれらを３次元線分と
して出力するという処理を、凸多面体データ変更手段１
０２において追加あるいは変形された凸多面体と多面体
データ格納手段１０１内のそれ以外の全ての凸多面体の
間で行う。

１０４は表示非表示データ格納手段であり、表示非表示
データ生成手段１０３から出力される３次元線分データ
を格納することにより、多面体データ格納手段１０１に
おける各凸多面体の各稜線について表示部分と非表示部
分の３次元線分データを保持する。

１０５は形状表示手段であり、多面体データ格納手段１
０１と表示非表示データ格納手段１０４の内容から各凸
多面体間の接合部の不要な継目が消去された多面体形状
の投影像を表示する。

第５図は本発明を具体化した回路の一実施例を示すブロ
ック図である。

第５図において、５０１は３次元線分データメモリであ
り、各凸多面体の接合面周囲に各稜線について、稜線を
表す３次元線分を分割して得られた３次元線分データが
格納されている。３次元線分には表示すべきものと不要
な継目として非表示にすべきものがあるが、ここでは表
示すべきもののみ格納している。ただし、非表示のもの
も格納しても横わない。各３次元線分データは第６図の
ような詳細構造を有している。すなわち、線分の両端の
頂点ＩＤ、同一稜線の分割から得られた複数個の３次元
線分を互いにたどるためのポインタから構成される。３
次元線分データメモリは第１図における表示非表示デー
タ格納手段１０４に相当する。

５０２は多面体形状データメモリであり、多面体を構成
する１個１個の凸多面体の形状データが格納されている
。各凸多面体ごとに頂点、稜線、画のデータが格納され
、それらは例えばウィングドエツジデータ構成を有して
いる。各頂点、各稜線、各画、各凸多面体にはＩＤが付
けられており、ＩＤを指定すれば必要な形状データにア
クセスできるようになっている。また、各凸多面体ごと
に充填か空洞の属性が与えられており、充填の凸多面体
全体で目的とする多面体形状力「表される。また、各稜
線からは３次元線分データメモリ５０１におけるその稜
線から生成された３次元線分データへのポインタが格納
されている。多面体形状データメモリ４０２は第１図に
おける多面体データ格納手段１０１に相当する。

５０３は多面体分割変形回路であり、多面体形状データ
メモリ５０２における複数の凸多面体のうちいずれか１
個を選んでそれを平面で任意に分割し、多面体形状デー
タメモリ５０２に書き戻す。

また、複数の凸多面体の１つ１つに充填か空洞の属性を
与える。この回路のより具体的な構成は特許明細書０願
昭６２−１１６２５号の実施例に記載されている。多面
体分割変形回路５０３は第１図における凸多面体データ
変更手段１０２に相当する。

５０４は凸多面体スキャン回路であり、多面体形状デー
タメモリ５０２内の全ての充填の凸多面体のＩＤを１頓
に読み出し、各凸多面体の面のＩＤ及びデータを多面体
形状データメモリ５０２を参照しながら順に出力する。

５０５は凸多面体フェッチ回路であり、多面体分割変形
回路５０３において追加あるいは変更した凸多面体のＩ
Ｄを入力し、その凸多面体の面のＩＤ及びデータを多面
体形状データメモリ５０２を参照にしながら順に出力す
る。

５０６は接合面判定回路であり、凸多面体スキャン回路
５０４及び凸多面体フェッチ回路５０５からそれぞれ面
のＩＤ及びデータを入力し、面のベアが互いに接してい
るか否かを判定する。判定結果を制御信号として出力す
る。

５０７と５０８は隣接面スキャン回路であり、それぞれ
凸多面体スキャン回路５０４と凸多面体フェッチ回路５
０５から入力した面ＩＤによりその面の周囲の稜線ＩＤ
と稜線を介して隣接する面のＩＤ及びデータとを順に読
み出す。ただし、この処理が行われるのは入力した２つ
の面が接しているとき、すなわち、接合面判定回路５０
６からの制御信号がＯＮの時である。

５０９は同一平面判定回路であり、隣接面スキャン回路
５０７及び隣接面スキャン回路５０８からそれぞれ面の
ＩＤ及びデータを入力し、面のペアが同一平面上にある
か否かを判定する６判定結果を制御信号として出力する
。

５１０と５１１は３次元線分フェッチ回路であり、それ
ぞれ隣接面スキャン回路５０７と隣接面スキャン回路５
０８から入力した稜線ＩＤによりその稜線から生成され
た表示３次元線分データを多面体形状データメモリ５０
２を参照し３次元線分データメモリ５０１から読み出す
。ただし、稜線が未だ３次元線分を生成していない場合
には、その稜線全体を表す３次元線分を３次元線分デー
タメモリ５０１に生成した後に読み出す。

５１２は３次元線分重なり判定回路であり、３次元線分
フェッチ回路５０８及び３次元線分フェッチ回路５０９
から入力した２つの表示３次元線分が３次元的に重なる
かどうか判定し、重なる場合には３次元線分の端点座標
から重なりのパターンを判別し、重なりのパターンを区
別する信号を出力する。可能な重なりのパターンを第７
図に示す。

５１３は３次元線分データ更新回路であり、３次元線分
重なり判定口Ｒ５１２から入力した表示３次元線分の重
なりパターンに応じて、３次元線分フェッチ回路５１０
及び５１１から入力した３次元線分データを用いて３次
元線分データメモリ５０１内の３次元線分データの更新
を行う、更新は、第７図に示す方式で行われる。第７図
（ａ）では線分７０１と線分７０２を削除し線分７０３
と線分７０４を生成し、第７図（ｂ）では線分７０５と
線分７０６を削除し、線分７０７と線分７０８を生成す
る。線分７０１と線分７０３、線分７０５と線分７０７
と線分７０８、線分７０２と線分７０４はそれぞれ同じ
稜線から生成されている。

なお、凸多面体スキャン回路５０４、凸多面体フェッチ
回路５０５、接合面判定回路５０６、隣接面スキャン回
路５０７、隣接面スキャン回路５０８、同一平面判定回
路５０９．３次元線分フェッチ回路５１０．３次元線分
フェッチ回路５１１３次元線分重なり判定回路５１２−
３次元線分データ更新回路５１３は第１図における表示
非表示データ生成手段１０３に相当する９５１４は表示
用稜線データ読み出し回路であり、多面体形状データメ
モリ５０２内の充填の凸多面体の稜線が順に読み出され
、それが３次元線分を持っているときは、３次元線分デ
ータメモリ５０１からその稜線から生成された表示３次
元線分を読み出す。

５１５は線分描画回路であり、表示用稜線データ読み出
し回路５１４から稜線データあるいは３次元線分データ
を入力し、稜線あるいは３次元線分を画面に投影し２次
元の線分を描画する。

５１６は線分が描画されるデイスプレィ画面である。

表示用稜線データ読み出し回路５１４、線分描画回路５
１５、デイスプレィ画面５１６は第１図における形状表
示手段１０５に相当する。

以上のような構成の多面体形状変形表示装置において、
１個の凸多面体が追加されて他の既存の凸多面体と接合
される場合に、接合面の不要な継目が消去されて表示さ
れる動作を第８図を例に説明する。

（１）５多面体フェッチ回路５０５において、新たな凸
多面体８０１に属する全ての面のＩＤが順に読み出され
る。

（２）凸多面体スキャン回路５０４において、既存の凸
多面体のＩＤが順に読み出される０例えばそのうちの１
つを凸多面体８０２とする。凸多面体８０２に属する全
ての面のＩＤが順に読み出される。

（３）接合面判定回路５０６において、凸多面体８０１
と凸多面体８０２から読み出された面のベアが接するか
否かが判定される。これにより接合面８０３と接合面８
０４が見つけられる。

（４）隣接面スキャン回路５０７と隣接面スキャン回路
５０８において、接合面８０３と接合面８０４の周囲の
稜線と隣接面が順に読み出される。

（５）同一平面判定回路５０９において、接合面８０３
と接合面８０４の隣接面のベアが同一平面上にあるか否
かが判定される。これにより接合面の隣接面で互いに同
一平面上にある面８０５と８０６のベアが見つけられる
。

（６）３次元線分フェッチ回路５１０と３次元線分フェ
ンチ回路５１１において、稜線８０７と稜線８０８から
生成された３次元線分が順に読み出される。この場合、
３次元線分は未だ生成されていないので、稜線８０７全
体と稜線８０８全体を表す３次元線分８０９と３次元線
分８１Ｏが３次元線分データメモリ５０１に生成され、
それが読み出される。

（７）３次元線分重なり判定回路５１２において、３次
元線分８０つと３次元線分８１０の重なりが判定される
。この場合、両線分の片端が互いに重なっているのが判
定される。

（８）３次元線分データ更新回路５１３において、３次
元線分８０９および３次元線分８１０から重なりが除去
された新たな３次元線分８１１と３次元線分８１２が生
成され、３次元線分データメモリ５０１が更新される。

（１）から（８）までで接合面周囲のｖ！１線の表示非
表示データが生成された９次にこれをもとに継目か消去
された画１象（第８図〈ｄ））が表示されるのは次の（
９）から（１０）の動作による。

くっ）表示用稜線データ読み出し回路５１４において、
多面体を構成する充填の全面多面体に関して、各稜線デ
ータおよび表示３次元線分データが読み出される。

（１０）線分描画回路５１５において、各稜線の投影像
か描画される。表示３次元線分があるときは稜線全体で
なくその一部である表示３次元線分が描画される。

（発明の効果） 以上の説明で明らかなように、この発明によると、接合
面の不要な継目を消去する処理を２次元８凛系で行うの
でなく形状変形時に３次元座標系上で行うので、視点位
置の変更をしても継目消去処理を改めて行う必要がなく
、多面体形状の再表示か迅速に行えるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体ブロック図、第２図は本発明にお
いて解決しようとする問題点を示した図、第３図は従来
技術の動作を説明した図、第４図は本発明の動作原理を
示した図、第５図は本発明を具体化した回路の一実施例
を示すプロｙり図、第６図は本発明で用いる３次元線分
データの構成例を示した図、第７図は本発明における３
次元線分データの更新パターンを示した図、第８図は本
発明により継目消去が行われて表示される動作例を示し
た図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 多面体形状を構成する複数個の凸多面体のデータを格納
   する多面体データ格納手段と、 前記多面体形状を変形させることを目的として前記多面
   体データ格納手段に対して新たに凸多面体のデータを追
   加し又は既存の凸多面体のデータを変更する凸多面体デ
   ータ変更手段と、 ２個の凸多面体を接合した場合の接合部の不要な継目を
   消去するために接合面周囲の各稜線について稜線を表す
   ３次元線分を非表示部分と表示部分に分けそれぞれ３次
   元線分として生成するという処理を前記凸多面体データ
   変更手段において追加され又は変更された凸多面体と前
   記多面体データ格納手段内の既存の各凸多面体の間で行
   う表示非表示データ生成手段と、 前記表示非表示データ生成手段で生成した３次元線分デ
   ータを格納し前記多面体データ格納手段における各凸多
   面体の各稜線に対応して表示部分と非表示部分の３次元
   線分データを保持する表示非表示データ格納手段と、 前記多面体データ格納手段と前記表示非表示データ格納
   手段の内容から各凸多面体間の接合部における不要な継
   目が消去された多面体形状の投影像を表示する形状表示
   手段とからなることを特徴とする多面体形状変形表示装
   置。