JPH0496186A - 自由曲面上への基本模様マッピング方法 - 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］ この発明は、基本模様を有する２次元のテクスチャを、
３次元曲面からなる自由曲面にマツピングして自由曲面
上に基本模様を繰り返し生成する自由曲面上への基本模
様マツピング方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来、この種のマツピング方法として、例えば特願昭６
３−３２２９１０号に提案された技術がある。

即ち、上記の技術では、第８図に示すように独立な２個
のパラメータＵ、　　Ｖで表される３次元の曲面形状Ｓ
Ｏ上に、第９図に示すように異なる色の配置によって基
本模様Ｊ１が描かれた２次元のテクスチャＴＥをマツピ
ングするに際して、先ずその曲面形状ＳＯ上にて任意に
指定された点Ｐｌを通り、パラメータｕ、ｖが一定とな
る線分Ｌｕ。

Ｌｖをそれぞれ求める。次に、それら両線分Ｌｕ。

Ｌｖ上で、前記指定された点Ｐｉまでの実寸法（長さ）
ｊ２ｕ、Ａｖをそれぞれ求め、それら長さｌｕ、ｌｖを
テクスチャＴＥの両辺寸法Ｔｕ。

Ｔｖでそれぞれ除して両余りＲｕ、Ｒｖを求める。

続いて、両余りＲｕ、Ｒｖの位置に対応するテクスチャ
上Ｅ上の座標点（Ｒｕ、Ｒｖ）の色情報を取り出し、そ
の色情報に基づいて曲面形状ＳＯ上の前記指定された点
Ｐ１に彩色を行う。そして、このように複数の点Ｐ１に
ついて彩色を行うことにより、曲面形状ＳＯ上に基本模
様Ｊｌを繰り返し生成する。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、前記従来技術において、例えば第１０図に示
すように、所定の基本模様Ｊ１を有する２次元のテクス
チャＴＥを、複数の３次元曲面Ｓｌ、Ｓ２．Ｓ３からな
る自由曲面Ｓにマツピングして基本模様Ｊｌを繰り返し
生成した場合に、各曲面８１〜Ｓ３の境界にて隣接する
基本模様Ｊ１の間でズレが生じて全体模様Ｊが不連続に
なるという虞があった。特に、第１０図に示すように、
隣接する曲面Ｓｌ、Ｓ２の間で、パラメータＵ、Ｖの位
相が９０°回転して異なっているような場合には、基本
模様Ｊ１にも回転が生じてズレの原因になっていた。

この発明は前述した事情に鑑みてなされたものであって
、その目的は、基本模様を有する２次元テクスチャを複
数の３次元曲面よりなる自由曲面上にマツピングして基
本模様を繰り返し生成するに際して、基本模様の寸法及
び形状を正確に一致させた状態で、連続性を保ちながら
基本模様を繰り返し生成することが可能な自由曲面上へ
の基本模様マツピング方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、この発明においては、第
１図のフローチャートに示すように、異なる色の配置に
よって基本模様が描かれた２次元のテクスチャを、独立
な２個のパラメータで表される複数の３次元曲面からな
る自由曲面にマツピングすることにより、自由曲面上に
基本模様を繰り返し生成する自由曲面上への基本模様マ
ツピング方法において、 自由曲面上に任意の点を指定しくＰＬ）、その自由曲面
上に、その指定された任意の点を通る水平面及び垂直面
を設定しくＰ２）、それら水平面及び垂直面と自由曲面
との交線をそれぞれ定め（Ｐ３）、 その定められた各交線上で、指定された任意の点と任意
に定めた基準位置との間の長さをそれぞれ算出しくＰ４
）、 その算出された各長さをテクスチャの両辺の寸法で除し
た余りから、自由曲面上の指定された任意の点が対応す
るテクスチャ上の座標点を算出しくＰ５）、 その算出されたテクスチャ上の座標点における色情報を
取り出しくＰ６）、 その取り出された色情報に基づいて自由曲面上の任意の
点に彩色する（Ｐ７）こと を特徴としている。

［作用］ 上記の構成によれば、独立な２個のパラメータで表され
る複数の３次元曲面からなる自由曲面上に任意の点を指
定しくＰＬ）、その自由曲面上に、その指定された任意
の点を通る水平面及び垂直面を設定しくＰ２）、その設
定された水平面及び垂直面と自由曲面との交線をそれぞ
れ定め（Ｐ３）、その定められた各交線上で、指定され
た任意の点と任意に定めた基準位置との間の長さをそれ
ぞれ算出しくＰ４）、その算出された各長さをテクスチ
ャの両辺の寸法で除した余りから、自由曲面上の任意の
点が対応するテクスチャ上の座標点を算出しくＰ５）、
その算出されたテクスチャ上の座標点における色情報を
取り出しくＰ６）、その取り出された色情報に基づいて
自由曲面上の任意の点を色彩する（Ｐ７）。そして、自
由曲面上にて指定される任意の点を他の点に移しながら
順次処理を繰り返すことにより、その自由曲面上には基
本模様を有するテクスチャがマツピングされて、その基
本模様が繰り返し生成される。

即ち、複数の３次元曲面からなる自由曲面は、指定され
た任意の点を通る水平面及び垂直面によって一つのまと
まった面として処理されることになる。そして、その同
一面上において、指定された任意の点の位置は、水平面
及び垂直面との各交線上における基準位置からの長さを
用いた座標点として連続して特定されることになる。

従って、各３次元曲面の間で２個のパラメータの位相が
互いに異なっていても、その位相の違いに関わりなく自
由曲面上における任意の点が連続的に特定される。よっ
て、その任意の点に対応して、テクスチャ上の色情報は
自由曲面上にて順次に連続して彩色され、自由曲面上に
はテクスチャの基本模様が、その大きさ、形状及び位相
を同じくした状態で繰り返し生成される。

［実施例］ 以下、この発明を具体化した一実施例を図面・に基づい
て詳細に説明する。

第２図はこの発明の自由曲面上への基本模様マツピング
方法を採用した画像処理装置を示すブロック図である。

この実施例における画像処理装置は、電子計算機及びそ
の周辺機器から構成され、文字及び数値等をキー人力す
るキーボード１、形状データを入力する図形入力装置（
マウス）２．２次元のテクスチャの色情報を読み取るイ
メージスキャナ３、文字及び図形等を表示する表示装置
（ＣＲＴデイスプレィ）４、各種データを記憶する外部
記憶装置５及びこれらの装置に接続されて各種制御を行
う電子制御装置６等から構成されている。

電子制御装置６は、周知のＣＰＵ７、ＲＯＭ８及びＲＡ
Ｍ９等を中心に、算術論理演算回路として構成されると
共に、ＣＲＴデイスプレィ４に表示する文字及び図形等
の画像データを記憶するビデオＲＡＭｌ０を備えている
。又、電子制御装置６はキーボードｌ、マウス２及びイ
メージスキャナ３からの各種データを入力する入力ポー
ト１１、外部記憶装置５の動作を制御して各種データの
読み取り及び書き込みを行うディスクコントローラ１２
、ビデオＲＡＭｌ０に書き込まれるデータをＣＲＴデイ
スプレィ４に直ちに表示させるＣＲＴコントローラ１３
等を備えている。

上記のような構成の画像処理装置において、電子制御装
置６は以下のようなデータ処理を実行して２次元の画像
を得る。

第１に、キーボード１やマウス２を駆使して作成され、
独立な２個のパラメータで表される複数の３次元曲面か
らなる自由曲面の形状データを、ＲＡＭ９もしくは外部
記憶装置５に格納する処理を行う。

第２に、イメージスキャナ３から入力される２次元のテ
クスチャの基本模様に係る色情報及び寸法情報を、ＲＡ
Ｍ９もしくは外部記憶装置５に格納する処理を行う。

第３に、上記作成された自由曲面の形状データを、キー
ボード１等により指示された視線条件に基づき、ビデオ
ＲＡＭｌ０及びＣＲＴコントローラ１３を介してＣＲＴ
デイスプレィ４に表示する処理を行う。

第４に、ＲＡＭ９もしくは外部記憶装置５に格納された
２次元のテクスチャの基本模様に係る色情報及び寸法情
報を、ビデオＲＡＭｌ０及びＣＲＴコントローラ１３を
介してＣＲＴデイスプレィ４に表示する処理を行う。

第５に、ＲＡＭ９もしくは外部記憶装置５に格納された
２次元のテクスチャの基本模様に係る色情報及び寸法情
報を、上記作成された自由曲面の形状データにマツピン
グすることにより、自由曲面の形状データに基本模様を
繰り返し生成する「テクスチャマツピング処理」を行う
。

次に、上記のように電子制御装置６により実行されるデ
ータ処理のうち、前述した第５の「テクスチャマツピン
グ処理」について、第３図のフローチャートに従って詳
しく説明する。

処理が開始されると、先ず前処理としてステップ１００
において、３次元形状に対して視線方向及びビューサイ
ズを設定する。即ち複数の３次元曲面よりなる自由曲面
の形状データを、ＣＲＴデイスプレィ４に表示する際の
視線方向及びそのビューサイズを設定する。

次に、ステップ１１０において、その自由曲面上に２次
元のテクスチャを繰り返し生成するに当たり、その自由
曲面上にマツピングの始線となる基準線ＣＨ，ＣＶを任
意に設定する。即ち、第５図に示すように、自由曲面Ｓ
の形状データにおいて、ステップ１００にて設定した矩
形ビューの水平方向の面上線としての基準線ＣＨを設定
すると共に、第４図に示すように、同じく垂直方向の面
上線としての基準線ＣＶを設定する。

以上の前処理を行った後、ステップ２００へ移行し、ス
テップ２００においては、第４，５図に示すように、ス
テップ１００にて設定したビュー内における視線方向と
形状データの自由曲面Ｓとの交点Ｐを指定する。

続くステップ２１０において、第４図に示すように、そ
の交点Ｐを通る矩形ビュー内における水平面ＳＨを算出
すると共に、第５図に示すように、同じく交点Ｐを通る
垂直面ＳＶを算出する。

次に、ステップ２２０において、第４図に示すように、
交点ＰＨ（基準位置）を算出すると共に、第５図に示す
ように、交点ＰＶ（基準位置）を算出する。

更に、ステップ２３０において、第４図に示すように、
自由曲面Ｓの形状データにおいて、水平面ＳＨと交わる
各曲面ＳＨＩ、ＳＨ２，ＳＨ３゜・・・ＳＨｍを検索し
、それら各曲面ＳＨ１゜ＳＦ３．ＳＦ３．・・・ＳＨｍ
との交線ＬＨＩ。

ｌＨ２，ｌＨ３，・・・ＬＨｍを算出する。

続いて、ステップ２４０において、第４図に示すように
、各交線ＬＨＩ、ＬＨ２，ＬＨ３，・・・ＬＨｍに沿っ
て、基準位置となる交点ＰＨから交点Ｐまでの長さＩＨ
を算出する。即ち、基準位置となる交点ＰＨと交点Ｐと
の相対的な位置関係及び各曲面ＳＨＩ、ＳＨ２，ＳＨ３
，・・・ＳＨｍの隣接情報から、基準となる交点ＰＨか
ら交点Ｐまでの長さＩＨを、各交線ＬＨＩ、ＬＨ２゜ｌ
Ｈ３，・・・ＬＨｍの長さの加算によって算出する。

同様に、ステップ２５０において、第５図に示すように
、自由曲面Ｓの形状データにおいて、垂直面ＳＶと交わ
る各曲面ＳＶＩ、ＳＶ２．　　・・・ＳＶｎ　（第５図
には曲面ＳＶ１のみを図示した）を検索し、それら各曲
面ＳＶＩ、ＳＶ２．　　・・・ＳＶｎとの交線ＬＶ１．
ＬＶ２．・・・Ｌｖｎ（第５図には交線ＬＶＩのみを図
示した）を算出する。

次に、ステップ２６０において、第５図に示すように、
各交線ＬＶ１．Ｌｖ２．・・・ＬＶｎに沿って、基準位
置となる交点ＰＶから交点Ｐまでの長さＥＶを算出する
。即ち、基準位置となる交点ＰＶと交点Ｐとの相対的な
位置関係及び各曲面ＳＶ１．Ｓｖ２．・・・ＳＶｎの隣
接情報から、基準位置となる交点ＰＶから交点Ｐまでの
長さＺＶを、各交線ＬＶ１．ＬＶ２．・・・Ｌｖｎの長
さの加算によって算出する（第５図の場合、交線ＬＶＩ
のみに基ついて長さＥＶか算出される）。

その後、ステップ２７０において、先のステップ２４０
にて算出された長さＩＨを、第６図に示すように、マツ
ピンク゛の対象としての基本模様の描かれた２次元のテ
クスチャＴＥの水平方向（テクスチャには予め水平方向
及び垂直方向が対応付けられている）の寸法ＴＨで除し
て、余りＲＨを求める。

又、ステップ２８０においては、同様に先のステップ２
６０にて算出された長さｌＨを、第６図に示すように、
テクスチャＴＥの垂直方向の寸法ＴＶで除して、余りＲ
Ｖを求める。

上記両ステップ２７０，２８０にて求められた余りＲＨ
，ＲＶは、形状データの自由曲面Ｓに、ステップ１１０
にて設定された基準線ＣＨ，ＣＶを始線としてテクスチ
ャＴＥを敷き詰めたもの・とじて、その形状データにお
ける交点Ｐの位置がテクスチャＴＥ上の何れの位置に対
応するかを示す座標点に相当するものとなる。

従って、次のステップ２９０においては、その余りＲＨ
，ＲＶの値を、第６図に示すように、テクスチャＴＥ上
の座標点（ＲＨ，ＲＶ）の値として、その座標点（ＲＨ
，ＲＶ）上の色情報を取り出す処理を行う。

続くステップ３００においては、その取り出された色情
報に基づいて陰影計算される表示色を算出する。陰影計
算とは光源による陰影付けを考慮したもので、光源の方
向と曲面とのなす角度により表示色を補正する周知の処
理である。

次いで、ステップ３１０において、先のステップ１００
にて設定されたビュー内において、交点Ｐに対応する位
置に、前記ステップ３００にて算出された表示色を彩色
する。

その後、ステップ３２０においては、先のステップ１０
０にて設定されたビュー内において、ステップ２００〜
３１０の処理が未だ施されていない画素が存在するか否
かを判断する。そして、未だ処理が施されていない画素
が存在する場合には、ステップ３２０からステップ２０
０ヘジヤンプして、その画素に対応するビュー内の新た
な交点Ｐについて、ステップ２００〜３１０の一連の処
理を繰り返す。

又、未だ処理が施されていない画素か存在しない場合に
は、ビュー内の形状データへの彩色か全て完了したもの
として、「テクスチャマツピンク処理」を終了する。

即ち、この「テクスチャマツピング処理」によれば、指
定された交点Ｐを通る水平面ＳＨ及び垂直面ＳＶとの交
線ＬＨｍ、ＬＶｎ上において、基準位置としての各交点
ＰＨ，ＰＶから交点Ｐまでの両長さＡＨ，ＡＶをそれぞ
れ算出し、その両長さＩＨ，ＩＶと２次元のテクスチャ
ＴＥの両辺の寸法ＴＨ，ＴＶとの関係から定まるテクス
チャＴＥ上の座標点（ＲＨ，ＲＶ）の色情報から、指定
された交点Ｐにおける彩色を行っている。

つまり、複数の３次元曲面からなる自由曲面Ｓは、指定
された任意の交点Ｐを通る水平面ＳＨ及び垂直面Ｓ■に
よって一つのまとまった面として処理されることになる
。そして、その同一面上において、指定された任意の交
点Ｐの位置は、水平面ＳＨ及び垂直面ＳＶとの各交線Ｌ
Ｈｍ、ＬＶｎ上における基準位置としての各交点ＰＨ，
ＰＶからの長さを用いた座標点ＣＩＨ，ｌＶ）として連
続して特定されることになる。

従って、各３次元曲面の間で２個のパラメータＵ、Ｖの
位相か互いに異なっていても、その位相の違いに関わり
なく自由曲面Ｓ上における任意の交点Ｐが連続的に特定
される。よって、その任意の交点Ｐに対応して、テクス
チャＴＥ上の色情報を自由曲面Ｓ上にて順次に連続して
彩色することができる。

このため、例えば第７図に示すように、３つの３次元曲
面Ｓｌ、Ｓ２，８３よりなる自由曲面Ｓにおいて、隣接
する各３次元曲面Ｓｔ、Ｓ２の間で、パラメータＵ、Ｖ
の位相が９０°回転して異なっているような場合でも、
自由曲面Ｓ上には、テクスチャＴＥの基本模様Ｊｌが、
その大きさ、形状及び位相を同じくした状態で繰り返し
生成される。この結果、マツピング後の自由曲面Ｓでは
、基本模様Ｊ１のズレや回転が発生することがなく、全
体模様Ｊとして連続性を保ちなから基本模様Ｊｌを繰り
返し生成することができる。

尚、この発明は前記実施例に限定されるものではなく、
発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の一部を適宜
に変更して実施することかできるのは勿論のことである
。

［発明の効果］ 以上詳述したように、この発明によれば、基本模様を有
する２次元テクスチャを複数の３次元曲面よりなる自由
曲面上にマツピンクして基本模様を繰り返し生成するに
際して、複数の３次元曲面からなる自由曲面が、指定さ
れた任意の点を通る水平面及び垂直面によって一つのま
とまった面として処理されることになるので、基本模様
の寸法及び形状を正確に一致させた状態で、連続性を保
ちながら基本模様を繰り返し生成することができるとい
う優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の基本的構成を説明するフローチャー
ト、第２図はこの発明を採用したー実施例における画像
処理装置を示すブロック図、第３図はその画像処理装置
の電子処理装置により実行されるテクスチャマツピング
処理を説明するフローチャート、第４図は自由曲面上に
指定された任意の交点を通る水平面及びその水平面に対
する交線等を説明する図、第５図は自由曲面上に指定さ
れた任意の交点を通る垂直面及びその垂直面に対する交
線等を説明する図、第６図はテクスチャ上の座標点等を
説明する図、第７図は実施例におけるテクスチャマツピ
ング処理の効果を説明する図である。第８図〜第１０図
は従来例を示し、第８図は曲面形状上の点を説明する図
、第９図はテクスチャ上の座標点を説明する図、第１０
図はテクスチャマツピング処理の不具合を説明する図で
ある。 図中、１はキーボード、２はマウス、３はイメージスキ
ャナ、４はＣＲＴデイスプレィ、５は外部記憶装置、６
は電子制御装置、ＴＥはテクスチャ、Ｊｌは基本模様、
Ｕ、Ｖはパラメータ、Ｓは自由曲面の集合体、８１〜Ｓ
３は単一自由曲面、Ｐは交点、ＳＨは水平面、ＳＶは垂
直面、ＬＨＩ。 ＬＨ２，ＬＨ３，ＬＨｍ、ＬＶＩ、ＬＶ２．ＬＶｎは交
線、ＰＨ，ＰＶは基準位置としての交点、ＡＨ，ｎＶは
長さ、ＴＨ，ＴＶは寸法、ＲＨ。 ＲＶは余りである。 特許出願人　　　　　トヨタ自動車　株式会社代理人　
弁理士　　恩　１）博　宣（ほか１名）団 図 一山一や

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　異なる色の配置によって基本模様が描かれた２次元
   のテクスチャを、独立な２個のパラメータで表される複
   数の３次元曲面からなる自由曲面にマッピングすること
   により、前記自由曲面上に前記基本模様を繰り返し生成
   する自由曲面上への基本模様マッピング方法において、 前記自由曲面上に任意の点を指定し、 前記自由曲面上に、前記指定された任意の点を通る水平
   面及び垂直面を設定し、 前記水平面及び前記垂直面と前記自由曲面との交線をそ
   れぞれ定め、 その定められた各交線上で、前記指定された任意の点と
   任意に定めた基準位置との間の長さをそれぞれ算出し、 その算出された各長さを前記テクスチャの両辺の寸法で
   除した余りから、前記自由曲面上の前記指定された任意
   の点が対応する前記テクスチャ上の座標点を算出し、 その算出された前記テクスチャ上の座標点における色情
   報を取り出し、 その取り出された色情報に基づいて前記自由曲面上の任
   意の点に彩色すること を特徴とする自由曲面上への基本模様マッピング方法。