JPH03175588A - 視点回転方式 - 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〕 本発明は視点回転方式、特に、３次元の立体モデルをデ
イスプレィ画面に投影表示する３次元モデル表示装置に
おいて、投影表示の際の視点位置を変更する視点回転方
式に関する。

〔従来の技術〕

特願昭６２−２６３２５１の特許明細書に記載された方
式は、ユーザの２次元変位操作の基づいて視点を回転す
る。この方式では、マウス等の２次元変位操作に応じて
画面上の３次元モデルが回転する。ユーザは投影表示さ
れている３次元モデルを確認しながら視点位置を決める
。

この方式では、３次元モデルの回転を第４図に示す２軸
まわりの回転処理によって行っている。

１つは縦方向回転処理であり、この場合の回転軸は画面
水平方向の軸２０１である。３次元モデルは第２図の矢
印２０３の表す方向に回転する。

第５図は３次元モデルを観察する視点位置３０３を示し
たものであるが、縦方向回転処理では、視点位置は仰角
３０１が変わる。

もう１つの回転処理は横方向回転処理であり、この場合
の回転軸は３次元モデル中に固定された軸２０２である
。軸２０２は軸２０１と直交する。

通常、軸２０２は３次元モデルにおける上下方向を表す
方向に設定される。３次元モデルは第４図の矢印２０４
の表す方向に回転する。視点位置は第５図において方位
角３０２が変わる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の視点回転方式は、３次元モデル中に複数個の立体
が含まれ、上下方向が各立体によって異なる場合に不都
合が生じるという欠点がある。

例えば、円柱４０１と円柱４０２が第６図（ａ＞のよう
に配置され、それぞれの中心軸４０３と中心軸４０４が
平行でないような場合に、それぞれの円柱について、そ
の中心軸を上下方向として考えながら観察しようとする
と、視点の変更操作が難しいものになる。

第６図（ｂ）において、３次元モデルの回転軸を軸４０
５と軸４０６に設定する。軸４０５は画面水平方向の軸
であり、縦方向回転処理を行う。

軸４０６は中心軸４０３と平行に設定された軸であり、
横方向回転処理を行う。

第６図（ｂ）の３次元モデルを適宜回転させて第６図（
Ｃ”）のような画面表示にすることができる。第６図（
Ｃ）では、ユーザから見て、第６図（ｂ　）における円
柱４０１と等しい位置に円柱４０２が置かれている。

第６図（ｂ）で円柱４０１を矢印４０７の方向からｒ！
Ａ察しようと意図した場合には、軸４０６まわりに３次
元モデルの回転を行えばよい。ところが、今度は、第６
図（Ｃ）において円柱４０２を矢印４０８の方向から観
察しようと意図したとすると、簡単な操作ではできず、
軸４０５まわりの回転と軸４０６まわりの回転を組み合
わせなけれはならない。

第６図（ｂ）の円柱４０１と第６図（Ｃ）の円柱４０２
は等しく配置されているように見えるにもかかわらず、
円柱４０２に関する視点の回転操作が難しいものになっ
ている。

本発明は、このような問題点を解消し、複数個の立体か
らなる３次元モデルに関して、等しく簡単な操作によっ
て各立体を任意の方向から観察できるような視点位置変
更手段を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の視点回転方式は、ユーザの２次元変位操作にお
ける１方向の成分量に応じ画面上の３次元モデルを該３
次元モデル中に設定された回転軸まわりに回転させる３
次元モデル横方向回転処理手段と、前記２次元変位操作
における他方向の成分量に応じて前記回転軸を含む前記
３次元モデルを画面水平軸まわりに回転させる３次元モ
デル縦方向回転処理手段とによって前記３次元モデルの
投影表示の際の視点位置を回転させる視点回転方式にお
いて、ユーザの指示により前記３次元モデル中の任意の
立体の面を選択し該面に対してその法線方向に前記回転
軸を設定する回転軸設定処理手段と、前記回転軸と画面
水平軸方向が直交するように前記回転軸を含む前記３次
元モデルを回転させる３次元モデル初期回転処理手段と
を含んで構成される。

〔作用〕

本発明では、従来において３次元モデル中に固定的に設
定されていた横方向回転処理のための回転軸を、３次元
モデル中の立体の任意の面を選択して、その法線方向に
設定できるようにした。

第２図（ａ）において、立体５０１を観察するために、
回転軸設定処理により面５０２を選択したとすると、面
５０２の法線方向に軸５０４が設定される。３次元モデ
ル初期回転処理によって軸５０４が画面水平方向の軸５
０３と直交するように３次元モデルが最初に自動的に回
転する（第２図（ｂ））。

その後は、従来と同様に、ユーザの２次元変位操作に応
じて、軸５０３まわりの縦方向回転処理と軸５０４まわ
りの横方向回転処理によって、３次元モデルが回転する
。

観察したい立体の面を選択してその法線方向に３次元モ
デルの回転軸を設定することにより、その立体固有の上
下方向を基準とした視点位置の変更操作が可能になる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。

１０１はユーザの指示に従って３次元モデルの任意の面
を選択し、その法線方向を３次元モデルの回転軸として
設定るる回転軸設定処理手段、１０２は回転軸設定処理
１０１により設定された回転軸が画面水平方向と直交す
るように３次元モデルを回転させる３次元モデル初期回
転処理手段、１０３は回転軸設定処理１０１により３次
元モデル中に設定された回転軸を中心として、ユーザの
２次元変位の１方向の成分量に応じて３次元モデルを回
転させる３次元モデル横方向回転処理手段、１０４は画
面水平方向の軸を中心として、ユーザの２次元変位の他
方向の成分量に応じて３次元モデルを回転させる３次元
モデル縦方向回転処理手段である。

第６図は本発明の詳細を示す装置のブロック図である。

６０１は立体のデータと頂点等の座標値が格納される立
体データ格納ファイル、６０２はマウス等の２次元座標
入力デバイス、６０３は面の面番号を記憶する面番号レ
ジスタ、６０４は２次元座標入力デバイス６０２からの
位置信号に基づいて面番号を取り出し面番号レジスタに
記憶する面選択回路、６０５は面番号レジスタ６０３の
面の法線ベクトルデータを立体データ格納ファイル６゜
１から読みだす法線ベクトルデータフェッチ回路、６０
６は法線ベクトルデータフェッチ回路６０５から法線ベ
クトルデータを読みだし画面上下方向のベクトルを利用
して以下の式に基づいて回転軸方向と回転角を算出する
初期回転パラメータ算出回路である。

面の法線ベクトルをａ、画面上下方向を表すベクトルを
ｂとすれば、回転軸方向ベクトルＣは次式で求められる
。

ｃ＝ａＸｂ　　（Ｘはベクトル外積） 回転角ｄは次式で求められる。

ｄ＝ａ−ｂ　　（・は内積） ６０７は２次元座標入力デバイス６０２より出力される
Ｘ方向の変位とＸ方向の変位を定数倍して横方向回転処
理の回転角と縦方向回転処理の回転角を算出する回転パ
ラメータ算出回路、６０８は立体データ格納ファイル６
０１内の立体データを、初期回転パラメータ算出回路６
０６から出力される回転軸方向と回転角に従って回転変
換する初期回転変換回路、６０９は初期回転変換回路６
０８で回転変換した立体データを、回転パラメータ算出
回路６０７から出力される横方向回転処理の回転角と横
方向回転角の回転角に従って回転変換する回転変換回路
である。

このとき、横方向回転処理の回転軸方向は法線ベクトル
データフェッチ回路６０５からの出力が用いられ、縦方
向回転処理の回転軸方向は画面水平軸を表すベクトルが
用いられる。

算出式と回路構成は、特願昭６２−２６３２５１の特許
明細書の実施例に記載されている。

６１０は回転変換回路６０９で回転変換し・た立体デー
タを用いて立体の投影表示を行う投影表示装置である。

以上のような装置構成において、ユーザが面を選択して
回転軸を設定する動作は以下のようになる。

■ユーザは２次元座標入力デバイス６０１を操作して面
を選択する。

■ユーザが選択した面の面番号が面選択回路６゜４によ
り面番号レジスタ６０３に記憶される。

■ユーザが選択した面の法線ベクトルデータが法線ベク
トルデータフェッチ回路６０５がら出力される。

■初期回転パラメータ算出回路６０６は、ユーザが選択
した面の法線方向が画面水平方向と直交するような３次
元モデルの初期回転処理の際の回転軸方向と回転角を求
める。

次に、ユーザの２次元変位操作によって、３次元モデル
の縦方向回転処理と横方向回転処理が実行され、視点位
置が回転する場合の動作を説明する。

■ユーザは２次元座標入力デバイス６０２を２次元的に
変位させる。

■回転パラメータ算出回路６０７は、縦方向回転処理と
横方向回転処理の際の２つの回転角を算出する。

■初期回転変換回路６０８は、■で求めた回転軸と回転
角に従って、３次元モデルの初期回転処理を行う。すな
わち、立体データの回転変換を行う。この結果、３次元
モデルの選択された面の法線方向は画面水平方向と直交
する。

■回転変換回路６０９は、■で求めた回転角に従って、
３次元モデルの縦方向回転処理と横方向回転処理を行う
。すなわち、■で回転変換された立体データにさらに回
転変換を施す、この結果、３次元モデルが回転し視点位
置の変更が行われる。

■■〜■の処理を繰り返すことによって、ユーザの２次
元変位に応じて３次元モデルが連続的に回転し視点位置
も変化していく。

〔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、３次
元モデルを回転させる回転軸が、任意の面の法線方向に
設定できるので、複数の立体から３次元モデルが構成さ
れる場合でも、等しく簡単な操作によって各立体を任意
の方向から観察できるようになり、３次元モデルを用い
た各種作業の操作性が改善できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図（
ａ）、（ｂ）は本発明の動作原理を説明した図、第３図
は本発明の詳細を示したブロック図、第４図は従来にお
ける視点回転方式を説明した図、第５図は従来方式にお
ける視点の位置関係を説明した図、第６図（ａ）〜（ｃ
）は従来方式における問題点を詳細に説明した図である
。 １０１・・・回転軸設定処理手段、１０２・・・３次元
モデル初期回転処理手段、１０３・・・３次元モデル横
方向回転処理手段、１０４・・・３次元モデル縦方向回
転処理手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ユーザの２次元変位操作における１方向の成分量に応じ
   画面上の３次元モデルを該３次元モデル中に設定された
   回転軸まわりに回転させる３次元モデル横方向回転処理
   手段と、前記２次元変位操作における他方向の成分量に
   応じて前記回転軸を含む前記３次元モデルを画面水平軸
   まわりに回転させる３次元モデル縦方向回転処理手段と
   によって前記３次元モデルの投影表示の際の視点位置を
   回転させる視点回転方式において、ユーザの指示により
   前記３次元モデル中の任意の立体の面を選択し該面に対
   してその法線方向に前記回転軸を設定する回転軸設定処
   理手段と、前記回転軸と画面水平軸方向が直交するよう
   に前記回転軸を含む前記３次元モデルを回転させる３次
   元モデル初期回転処理手段とを含むことを特徴とする視
   点回転方式。