JPH0520404A

JPH0520404A - ３次元図形処理方式

Info

Publication number: JPH0520404A
Application number: JP3193602A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Sekine; 弘隆関根; Katsuji Shimodaira; 勝治下平
Original assignee: NAGANO NIPPON DENKI SOFTWARE KK; NEC Corp; NEC Software Nagano Ltd
Current assignee: NAGANO NIPPON DENKI SOFTWARE KK; NEC Corp; NEC Software Nagano Ltd
Priority date: 1991-07-09
Filing date: 1991-07-09
Publication date: 1993-01-29

Abstract

(57)【要約】【目的】３次元図形処理中に２次元図形処理を有し、
複雑な処理を容易に実施する３次元図形処理方式に関す
るものである。【構成】入力された３次元のデータを制御部２によ
り、投影面上での処理か、要素を含む平面上の処理とす
るかを分類する。投影面上での処理の場合は、投影面デ
ータ変換部３により投影面上の２次元データに変換す
る。また平面上の処理の場合は、平面定義部４により要
素を含む平面定義後、平面データ変換部５により平面上
の２次元データに変換する。変換された２次元データを
２次元幾何計算部６により結果を求め、投影面からのデ
ータ逆変換部７、３次元データ逆変換部８により、再度
３次元データに変換する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は３次元ＣＡＤシステムに
関し、特に３次元図形データの編集処理が難しいＣＡＤ
システムにおいて処理を容易にする３次元図形処理方式
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の３次元ＣＡＤシステムは処理が複
雑なため編集処理において高度な３次元の幾何計算処理
が必要であった。また、２次元ＣＡＤシステムでの２次
元の幾何計算処理を３次元ＣＡＤシステムに流用するこ
とが不可能であった。

【０００３】従来、ＣＡＤシステム入力装置から３次元
図形データを入力する入力部と、入力部によって入力さ
れた３次元図形データにより図形処理計算をおこなう３
次元幾何計算部と３次元幾何計算部によって算出された
図形データを出力する出力部を有する３次元図形処理方
式においては３次元の幾何計算処理をする場合、立体的
思考能力が必要であり２次元よりも高度なロジックを必
要としていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の３次元
図形処理方式は、３次元の幾何計算が非常に複雑となっ
ているため、プログラム作成が困難であった。また、２
次元の図形処理とは違い紙上でのイメージ作りが困難な
ためプログラム作成者の立体的思考能力も必要であると
いうような問題点があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の３次元図形処理
方式は、ＣＡＤシステム入力装置から３次元図形データ
を入力する入力部と、この入力部によって入力された３
次元図形データの処理方式を分類する制御部と、入力部
によって入力された３次元図形データを視線方向と垂直
に位置する投影面へのデータ変換するための投影面デー
タ変換部と、入力部によって入力された３次元図形デー
タにより一意に定まる平面を決定する平面定義部と、こ
の平面定義部によって求められた平面上でのデータに入
力部で入力された３次元図形データをデータ変換するた
めの平面データ変換部と、投影面データ変換部と平面デ
ータ変換部により２次元データに変換された図形データ
により図形処理計算をおこなう２次元幾何計算部と、こ
の２次元幾何計算部によって算出された投影面上の図形
データから投影前の３次元データに逆変換する投影面か
らのデータ逆変換部と、２次元幾何計算部によって算出
された平面上の図形データから３次元データに逆変換す
る３次元データ逆変換部と、投影面からのデータ逆変換
部と、３次元データ逆変換部によって求められた図形デ
ータを出力部する出力とを特徴として有している。

【０００６】

【実施例】次に、本発明について図を参照して詳細に説
明する。

【０００７】図１は、本発明の一実施例の３次元図形処
理方式の構成を示すブロック図である。本実施例の３次
元図形処理方式は、ＣＡＤシステム入力装置から３次元
図形データを入力する入力部１と、この入力部１によっ
て入力された３次元図形データの処理方式を分類する制
御部２と、入力部１によって入力された３次元図形デー
タを視線方向と垂直に位置する投影面へのデータに変換
するための投影面データ変換部３と、入力部１によって
入力された３次元図形データにより一意に決まる平面を
決定する平面定義部４と、この平面定義部４によって求
められた平面上でのデータに入力部１で入力された３次
元図形データを２次元のデータに変換するための平面デ
ータ変換部５と、投影面データ変換部３と平面データ変
換部５により２次元データに変換された図形データによ
り図形処理計算をおこなう２次元幾何計算部６と、この
２次元幾何計算部６によって算出された投影面上の図形
データから投影前の３次元データに変換する投影面から
のデータ逆変換部７と、２次元幾何計算部６によって算
出された平面上の図形データから、３次元データに変換
する３次元データ逆変換部８と、投影面からのデータ逆
変換部７と３次元データ逆変換部８によって求められた
図形データを出力する出力部９から構成されている。

【０００８】入力部１は、操作者からの動作指示データ
と、要素入力データと、要素指示データからなる操作者
入力データを入力する。入力装置としては、例えばタブ
レット・スタイラスペン・マウス・キーボード・ファン
クションキー等で構成される。

【０００９】制御部２は、入力部１によって入力された
操作者入力データのうち動作指示データを解析して投影
面上での処理をするのか、要素入力データ・要素指示デ
ータを含む平面上での処理をするのかを判断し、前者で
あれば投影面データ変換部３にデータを送り、後者であ
れば平面定義部４にデータを送る。

【００１０】投影面データ変換部３は、制御部２によっ
て判断された操作者入力データを受け取り、投影面のデ
ータより要素を投影面上へ投影するための変換マトリク
スを求め、３次元の要素データを投影面上の２次元の要
素データに変換する。

【００１１】平面定義部４は、制御部２によって判断さ
れた操作者入力データを受け取り、要素データにより一
意に決定する平面のデータを求める。

【００１２】平面データ変換部５は、平面定義部４によ
り求められた平面データより要素を平面上での２次元の
データに変換するための変換マトリクスを求め、３次元
の要素データを平面定義部４により求めた平面上での２
次元の要素データに変換する。

【００１３】２次元幾何計算部６は、投影面データ変換
部３、平面データ変換部５によって３次元の要素のデー
タから変換された２次元の要素データと、動作指示デー
タにより２次元の幾何計算処理をおこない、結果を２次
元のデータとして出力する。

【００１４】投影面からのデータ逆変換部７は、投影面
データ変換部３により要素を投影面上の２次元のデータ
に変換して、２次元幾何計算部６において、２次元の幾
何計算処理をおこなった結果の２次元のデータを元の３
次元のデータにもどすための逆変換マトリクスを求め、
２次元のデータから３次元のデータに逆変換する。

【００１５】３次元データ逆変換部８は、平面データ変
換部５により３次元の要素データを平面上の２次元のデ
ータに変換し、２次元幾何計算部６において２次元の幾
何計算処理をおこなった結果の２次元の要素データを元
の３次元の要素データにもどすための逆変換マトリクス
を求め、２次元の要素データから３次元の要素データに
変換する。

【００１６】出力部９は、投影面からのデータ逆変換部
７または、３次元データ逆変換部８によって求められた
３次元の要素データを操作者に表示する。表示装置とし
ては、例えばディスプレイ・プロッタ・プリンタ等で構
成される。

【００１７】図２を参照すると、本実施例の３次元図形
処理方式における処理は、操作者入力データ入力ステッ
プ１０と、動作判断ステップ１１と、投影面への変換マ
トリクス計算ステップ１２と、投影面へのデータ変換ス
テップ１３と、平面作成ステップ１４と、平面への変換
マトリクス計算ステップ１５と、平面へのデータ変換ス
テップ１６と、２次元幾何計算ステップ１７と、動作判
断ステップ１８と、投影面からの逆変換マトリクス計算
ステップ１９と、平面からの逆変換マトリクス計算ステ
ップ２０と、３次元データ逆変換ステップ２１と、３次
元データ出力ステップ２２とからなる。

【００１８】次に、このように構成された本実施例の３
次元図形処理方式を導入した３次元ＣＡＤシステムの動
作について説明する。

【００１９】まず、入力部１より操作者による入力が行
われる（ステップ１０）。

【００２０】このとき、例えば図３に示すように投影面
上での処理をおこなう操作者入力データであるとする
と、「線を投影面上の指示位置まで伸縮」という動作指
示データ２４と、「線分Ｌ」という要素指示データ２５
と、「投影面上の指示位置Ｐ（ｘ３，ｙ３）」であると
いう要素入力データ２６が操作者入力データとして入力
される。また、図４に示すように要素を含む平面上での
処理をおこなう操作者入力データであるとすると、「２
線の交点を求める」という動作指示データ３０と、「線
分Ｌ１，Ｌ２」という要素指示データ３１が操作者入力
データとして入力される。

【００２１】次に、制御部２は、入力部１から送られた
操作者入力データ（２４，２５，２６，３０，３１）の
うち動作指示データ（２４，３０）によって、投影面上
での処理を行うか、要素を含む平面上での処理を行うか
を判定する（ステップ１１）、動作指示データが投影面
上での処理の場合、例えば「線を投影面上の指示位置ま
で伸縮」という動作指示データ２４であるとすると、投
影面データ変換部３に操作者入力データ（２４，２５，
２６）を送る。動作指示データが要素を含む平面上での
処理の場合、例えば「２線の交点を求める」という動作
指示データ３０であるとすると、平面定義部４に操作者
入力データ（３０，３１）を送る。

【００２２】ステップ１１で、動作指示データが投影面
上での処理の場合には、投影面データ変換部３に操作者
入力データが送られ、要素データを投影面上でのデータ
に変換するための変換マトリクスを求める（ステップ１
２）。このとき求めた変換マトリクスを用いて要素デー
タを投影面上での２次元のデータに変換する（ステップ
１３）。

【００２３】例えば図３に示すような操作者入力データ
（２４，２５，２６）の場合、視線をＺ軸上に一致させ
Ｚ成分を無視することによりＸ−Ｙ平面上への投影を可
能とする変換マトリクスＭを求める。この変換マトリク
スＭを線分の始点、終点に乗ずることにより投影面上の
２次元の座標値２７（始点（ｘ１，ｙ１）、終点（ｘ
２，ｙ２）に変換される。

【００２４】ステップ１１で、動作指示データが要素を
含む平面上での処理の場合には、平面定義部４に操作者
入力データが送られ、送られてきた操作者指示データの
うち要素指示データにより、要素を含む平面を求める
（ステップ１４）。平面定義部４によって求められた平
面上のデータに変換するための変換マトリクスを求める
（ステップ１５）。このとき求めた変換マトリクスを用
いて要素データを平面上での２次元のデータに変換する
（ステップ１６）。

【００２５】例えば図４に示すような操作者入力データ
（３０，３１）の場合、線分Ｌ１，Ｌ２を含む平面が求
まる。この平面データより、３次元データから平面上の
２次元のデータに変換する変換マトリクスＮが求まる。
この変換マトリクスＮを線分Ｌ１，Ｌ２の両端点に乗ず
ることにより、平面上の２次元の座標値３２に変換され
る。

【００２６】次に、投影面データ変換部３と、平面デー
タ変換部５により求めた２次元の要素データと、操作者
入力データを２次元幾何計算部６へ送り、操作者入力デ
ータのうちの動作指示データの処理をおこなう（ステッ
プ１７）。例えば、図３に示すような投影面上の線分デ
ータ２７と動作指示データ２４と、要素入力データ２６
より投影面上での点Ｐから線分Ｌへの垂線の足Ｐ′を求
める。よって投影面上において線を投影面上の指示位置
まで伸縮させた線分リットル１（始点Ｐ′、終点Ｅ）２
８が求まる。また図４に示すような平面上の２次元のデ
ータに変換された線データ３２と動作指示データ３０よ
り、２次元データにおいて２線の交点Ｐ（ｘ，ｙ）３３
を求める。

【００２７】次に２次元幾何計算部６で求めた２次元デ
ータ（２８，３３）を３次元データに逆変換するため動
作指示データ（２４，３０）により変換マトリクスを求
める方法を制御する（ステップ１８）。ステップ１８で
投影面上での処理であった場合は、投影面上から３次元
へのデータ変換をおこなう逆変換マトリクスを求める
（ステップ１９）。または、要素を含む平面上での処理
であった場合は平面上から３次元へのデータ変換をおこ
なう逆変換マトリクスを求める（ステップ２０）。ステ
ップ１９で求めた変換マトリクスは投影面からのデータ
逆変換部７により３次元のデータに変換される（ステッ
プ２１）。

【００２８】例えば図３に示すように線分リットル１
２８を投影面上の２次元データから３次元データＬ′
（始点（Ｘ１′，Ｙ１′，Ｚ１′）、終点（Ｘ２′，Ｙ
２′，Ｚ２′）２９に逆変換される。ステップ２０で求
めた逆変換マトリクスは、３次元逆変換部８により３次
元のデータに逆変換される（ステップ２１）。

【００２９】例えば図４に示すように２線の交点Ｐ３３
は平面上の２次元データから３次元データＰ′（Ｘ，
Ｙ，Ｚ）３４に逆変換される。投影面からのデータ逆変
換部７と３次元データ逆変換部８により求められた３次
元データを出力部９に出力する（ステップ２２）。

【００３０】上述の動作の説明では、図３に示した線を
投影面上の指示位置まで伸縮する方法と、図４の２線の
交点を求める方法を例にとって説明したが、他の幾何計
算においても同様の処理方式を用いることが可能であ
る。また、要素が指示されたかどうかの判定にも使用す
ることができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、入力部、
制御部、投影面データ変換部、平面定義部、平面データ
変換部、２次元幾何計算部、投影面からのデータ逆変換
部、３次元データ逆変換部、出力部を設けたことによ
り、３次元の図形処理も２次元の図形処理と同様におこ
なえるため容易な図形処理となる。また、プログラム作
成者も２次元的思考能力のみでプログラムの作成が可能
であるといった効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の３次元図形処理方式の構成
を示すブロック図、

【図２】本実施例の３次元図形処理方式の処理を示す流
れ図、

【図３】投影面上の３次元の図形処理の実施方法の一例
を示す図、

【図４】２線の交点を求める図形処理の一例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１入力部２制御部３投影面データ変換部４平面定義部５平面データ変換部６２次元幾何計算部７投影面からのデータ逆変換部８３次元データ逆変換部９出力部

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】ＣＡＤシステム入力装置から３次元図形
データを入力する入力部と、この入力部によって入力さ
れた３次元図形データの処理方式を分類する制御部と、
入力部によって入力された３次元図形データを視線方向
と垂直に位置する投影面へのデータ変換するための投影
面データ変換部と、入力部によって入力された３次元図
形データにより一意に定まる平面を決定する平面定義部
と、この平面定義部によって求められた平面上でのデー
タに入力部で入力された３次元図形データをデータ変換
するための平面データ変換部と、投影面データ変換部と
平面データ変換部により２次元データに変換された図形
データにより図形処理計算をおこなう２次元幾何計算部
と、この２次元幾何計算部によって算出された投影面上
の図形データから投影前の３次元データに逆変換する投
影面からのデータ逆変換部と、２次元幾何計算部によっ
て算出された平面上の図形データから、３次元データに
逆変換する３次元データ逆変換部と、投影面からのデー
タ逆変換部と３次元データ逆変換部によって求められた
図形データを出力する出力部とを有することを特徴とす
る３次元図形処理方式。