JPH0547863B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本発明はコンピユータ支援設計システム、すな
わちコンピユータ制御図形処理に関し、具体的に
は、多数の図面、ビユー、パターン、線または点
の中から１つをユーザが修正のために選択できる
コンピユータ支援設計アプリケーシヨンに関す
る。説明のため、コンピユータ支援図面は階層を
成し、その最上部が図面であり、図面は１つまた
は複数のビユーから構成され、ビユーは１つまた
は複数のパターンから構成され、パターンは１つ
または複数の線から構成され、線は点によつて定
義されるものとする。エンテイテイは、階層の任
意のレベルのメンバーである。

本発明は位置の決定と、入力手段による制御の
対象となる表示要素の特定の付勢の制御とを行な
う手動手段を使用するカーソル・マーク位置制御
に関係する。

Ｂ 従来技術 コンピユータ支援制御図形処理では、カーソル
は、視覚的に位置を示してユーザにフイードバツ
グを行ない、選択された表示エンテイテイのメン
バーシツプを設定するのに使用される、画面上の
シンボルである。可動カーソルを使つて、表示図
形を変更する目的でエンテイテイを選択すること
ができる。

ボツクス、円、ナツトとボルト、多角形など多
くのエンテイテイが画面上に現れる場合、選択装
置を識別すべきエンテイテイのそばに移動させ
て、希望のエンテイテイを選択することは、容易
なプロセスではない。考慮すべき点や線の数が増
加するため、数学的計算により長い時間が必要と
なる。

コンピユータ支援設計（CAD）アプリケーシ
ヨン用の選択装置には、デイジタル化タブレツト
上のスタイラス、マウス、ライト、ペンまたはジ
ヨイステツクがある。こうした装置は、表示装置
で使用される座標系に対してカーソルを特定する
選択装置がどこに来たかを示す１組のｘ、ｙ座標
を戻す機能をもつ。選択装置を用いてある点また
は線を選択しようとするとき、選択装置を選択す
べきエンテイテイのｘ、ｙ座標に正確に合わせる
のは難しい。エンテイテイが密接していると、希
望のエンテイテイを選択する際の困難が増大す
る。本明細書で使用する場合、相関
（correlation）とは、選択されたｘ、ｙ座標を画
面上のエンテイテイと正確に関連づけることが可
能なことをいう。従来の技術では、グラフイツク
画面上に表示された各ベクトルが、数学的アルゴ
リズムを使つて、入力装置によつて戻されたｘ、
ｙ位置と相関するかどうかを計算する。画面上に
表示されるベクトルの数が増加すると、正確なベ
クトルが識別されるまで、より多くのベクトルに
ついてより多くの計算を行なわなければならない
ので、その数に比例して、相関に必要な時間が増
加する。

米国特許第3997891号には、陰極線管（CRT）
表示装置上の文字表示を検出するライト・ペン検
出システムが記載されている。ペンの近くの文字
がマークされ、それが希望する文字でない場合に
は、正しい文字が検出されたことを示す指示が出
るまで検出処理が続けられる。この特許にもとづ
くシステムは、ペンの検出表面上の光に反応し、
このことは、選択された文字が、表示画面上のペ
ンが位置決めされた点を含む文字であることを意
味するものである。

なお、コンピユータ・グラフイツクスに関する
数学処理が、1982年にコンピユータ・サイエン
ス・プレス（Computer Science Press）から発
行されたセオ・パブリデイス（Theo Pavlidis）
著の“図形および画像処理用アルゴリズム
（Algorithms for Graphics and Image
Processing）”に開示されている。

Ｃ 発明が解決しようとする問題点 CADワークステーシヨンが、非常に高速の大
型メイン・フレーム処理装置に接続されている場
合、計算に必要な時間は短い。パーソナル・コン
ピユータなどより小型のプロセツサ上でこうした
CADアプリケーシヨンを使用するには、相関に
より長い時間が必要である。

CRT画面上の図形データを相関させるのにか
なりの時間が必要であり、大量の幾何図形が表示
される場合、相関計算に非常に長い時間が必要と
なる。多くのシステムでは複雑な幾何図形は、必
要な時間が長くなるため、都合よく編集できな
い。パーソナル・コンピユータで図形プログラム
を実行する場合、相関のために通常システムの性
能が低下する。

本発明は、相関時間がデータ量には依存せず、
低速プロセツサと共に使用する場合でさえ、選択
されたエンテイテイ相関をほとんど瞬時のうちに
実現する。本発明は使用する装置とは無関係であ
り、たとえばトラツピング用に適応できる。

低価格のラスター装置の図形ハードウエアは、
同じ端点を占める単数または複数の線を区別でき
ない。したがつて、複数の線が同じ端点のｘ、ｙ
座標をもつ場合には、１本の線を消去すべき場
合、システムはその下に線があるかどうかを決定
できずに、その線があつた所に空間を残す。その
ため、画面は図面に関する実際の情報を表示しな
い。削除された線の下にあつた線を復元するため
には、システムは表示を再作図しなければなら
ず、処理が遅くなり、操作員は絶えず誤つた情報
で作業し、絶えず再作図動作を選択しなければな
らない。本発明は、上記の問題点を解消せんとす
るものである。

Ｄ 問題点を解決するための手段 本発明によると、エンテイテイの画素を記憶す
るビツト・マツプからエンテイテイを表示するグ
ラフイツク・システムは、タグを記憶するための
相関アレイを含み、各タグは別々のエンテイテイ
に関連づけられ、関連するエンテイテイが占める
ビツト・マツプ位置に対応するアレイ中の位置に
記憶され、さらに、上記のグラフイツク・システ
ムは、可動カーソルを有し、カーソルのｘ、ｙ座
標を前記の相関アレイ中の１つの位置に変換する
ことによつて表示エンテイテイを選択し、選択さ
れたエンテイテイのタグを取出す。上記のグラフ
イツク・システムは、選択されたエンテイテイの
一部が線であるか点であるかを判断し、表示エン
テイテイを構成する線の端点のｘ、ｙ座標を含み
バツフア・メモリ内に記憶されたコマンド・ベク
トルによつて各表示エンテイテイを表現し、各タ
グに関連する表示エンテイテイに対応するコマン
ド・ベクトルのバツフア・メモリ・アドレスを相
互参照して表示エンテイテイを識別するタグのリ
ストをフアイル・バツフアに記憶する。選択され
たエンテイテイに対応する相互参照されたアドレ
スは、前記フアイル・バツフア内でアクセスさ
れ、バツフア・メモリから、選択されたエンテイ
テイに対応するコマンド・ベクトルが取出され
る。そのベクトルは、選択されたエンテイテイを
構成する線の端点のＸ、ｙ座標を含み、それがカ
ーソルとエンテイテイの各選択部分の間の距離に
対応する指標値を計算するのに使用される。最小
の指標値をもつエンテイテイの選択部分が、選択
されたエンテイテイの所要の部分として選択され
る。このようにして、本発明では、選択されたエ
ンテイテイの一部をカーソルに相関させる。

Ｅ 実施例 第１図に、本発明を利用できるグラフイツク装
置を例示し、様々な装置の間での相互接続と記憶
項目の詳細を示す。

システムへの入力は、たとえば、タブレツト上
のスタイラス（またはポインタ）１０２のｘ座標
およびｙ座標を識別する信号を供給する市販のデ
イジタル化タブレツト１０１および、たとえば、
スタイラスを押し下げてそのスイツチを付勢し、
選択された点が使用されることを示すことによ
り、操作員が発生させ選択信号によつて供給され
る。

制御装置１１０（通常はプログラム記憶式プロ
セツサ）からの信号によつて、システムは望まし
い感度を指定できる。すなわち、ポインタの位置
決めに反応するポインタの周囲の領域の大きさを
特定できる。

表示は、画面マツプ１７中にビツトで記憶され
る。画面マツプ１７は、CRT表示装置１６の画
面上に表示される各ドツトを記憶するビツト・セ
ルをもつ。通常は、画面マツプ１７中のビツトが
セツトされると、すなわち、それが真で、オンに
なり、２進値１をもつ場合には、表示装置１６の
画面上の対応する点が発光する。画面マツプ１７
中のビツトがリセツトされると、すなわち、それ
が偽で、オフになり、２進値０をもつ場合には、
表示装置１６の画面上の対応する点が暗くなる。

可動カーソルによつてある点が指示されると、
カーソルのｘ、ｙ座標が表示エンテイテイの１つ
に関連づけられる。この説明では、表示するよう
に選択されたエンテイテイがパターン・レベルに
あり、選択された線または点に関する情報も決定
されるものと仮定する。

カーソル点をエンテイテイと関連づける通常の
方法は、カーソルのｘ、ｙ座標と表示エンテイテ
イのすべてのｘ、ｙ座標を比較することである。
こうした比較は、カーソルの座標をある線上のす
べての点と比較する代わりに、その線を定義する
２つの点の間の線上にカーソルのｘ、ｙ座標が当
たるかどうかを決定するとうまく行なえる。こう
した計算は、解析幾何学でよく知られており、２
つの端点をもつ線の方程式で計算し、続いてｘ、
ｙ値を代入して、カーソルがその線上に在るかど
うかを決定することを含む。カーソルがその２つ
の端点の間にあることを確認するには、別の比較
が必要である。というのは、カーソルは端点を越
えても、依然その一部分であるための数学的要件
を満たすことができるからである。

本発明では、相関アレイ１０すなわち相関マツ
プが制御装置１１０のメモリに記憶される。相関
アレイ１０の各要素は、デイジタル化タブレツト
上および画面マツプ１７中の選択可能な唯一の位
置に対応できる。システムによつて表示されるエ
ンテイテイは、タグによつて識別される。この説
明では、タグを10進数で表すことにする。各エン
テイテイ用のタグは、相関アレイ１０の、こうし
たエンテイテイが使用する画面マツプ１７中のビ
ツトに対応する位置に、記憶される。カーソルの
ｘ、ｙ座標に対応するセルxt、ytは、 セル番号＝myt＋xt であることが分かつている。ただし、ｍは１行当
りのセルの数である。

この方法は、カーソルの位置とその位置にある
エンテイテイの間の迅速な相関をもたらす。

こうした表示システムでは、高解像度が望まし
いが、そのためには、画面マツプ１７が大容量を
もつことが必要である。表示画面上のドツト（し
ばしば画素と呼ばれる）の数が増すにつれて、エ
ンテイテイ上にカーソルを正確に配置すること
が、ますます難しくなる。また、相関アレイも大
きいことが必要になる。

最後の２つの問題を軽減するために、相関アレ
イ１０は、画面マツプ１７の画素とセルが１対１
対応をしない。その代わりに、相関アレイ１０
は、画面マツプ１７中のpxq個の画素グループご
とに１つのセルを有するように配列できる。ｐま
たはｑの最も有用な値は２、４または８である
が、他の値でもかまわない。高解像度のため、異
なる２つのエンテイテイが同じ画素グループを占
めることはまずない。しかし、ユーザのエンテイ
テイ選択の余地が広くなる。画素が0.01mm間隔の
場合、４×４個の画素を１つのセルとすると、選
択されるエンテイテイのそばでは0.01mm間隔では
なく、0.04mm間隔でカーソルを配置すればよい。
カーソルのｘ、ｙ座標を含むpxq個の画素グルー
プに対応する相関アレイ１０のセルは、 セル番号＝（yt／ｐ）（ｍ／ｐ）＋xt／q. から決定できる。

まずデイジタル化タブレツト１０１とスタイラ
ス１０２を使つて、表示画面１５上でポインタを
位置決めして、表示装置１６の画面上のメニユー
から作図するエンテイテイを選択する。希望の図
形が選択されると、選択された図形を作図する手
順の説明が画面上に表示される。たとえば、線を
引くための指示は、線を定義する各端点の選択を
含む。

第１図では、選択された相関セルと４と2Mの
間に線が引かれる。たとえば、デイジタル化タブ
レツト１０１とスタイラス１０２を使つて、端点
が選択された。選択された端点は、画面マツプ１
７のｘ、ｙ座標である。中間点は、２つの点で表
される直線の解析幾何式から計算できる。すなわ
ち、 （ｙ−y1）／（ｘ−x1）＝（y1−y2）（x1−x2） ただし、x1、y1とx2、y2は、その線の選択さ
れた端点である。（円、テキストおよび他の形に
も同様のアルゴリズムが利用できる。）この式を
使つて、ｘにx1からx2までのすべての中間値を
代入して、対応するｙの中間値を見つけることが
できる。これらの点は、画面マツプ１７のメモ
リ・アドレス、およびそれと対応するビツト・セ
ツトに変換される。同時に、相関マツプ中の対応
するセルが上記で説明したように計算され、相関
マツプに記憶されたエンテイテイにタグが割り当
てられる。すなわち、中間点に相当する相関アレ
イのセル（または要素）が計算され、その線のす
べての点に対応するアレイの計算された各要素
は、相関マツプに記憶された線を表すタグ番号を
含むことになる。

図の線のタグに値１が割り当てられると仮定す
ると、アレイ要素４、Ｍ＋３、Ｍ＋２、2M＋１
および2Mが、タグ値１を記憶することになる。

バツフア・メモリ１９は、第２図に示す形のコ
マンド項目を記憶する。こうした項目またはコマ
ンド・ベクトルは、それぞれ表示する図形の色を
指定するフイールドをもつ。１つのフイールドは
第２図にDRAWと示したコマンドを含み、その
コマンド項目に相当する項目を構成するベクトル
の端点のｘ座標おびｙ座標を含む。第２図の例
は、通常の表示リスト構造を含み、コメント・フ
イールドには隣接図形を追跡すべきことが記録さ
れる。実際の構造はもつと複雑なこともあるが、
重要な点は、ｘ、ｙ座標が簡単な低精度のフオー
マツトで表示リストに記憶され、かつそのリスト
メモリに記憶されているので、特定の点または線
との相関を実行するのに必要な計算が極めて迅速
に実行できることである。選択の後、タグを使つ
て、デイスク・ベースのデータベースから高精度
のｘ、ｙ座標を取出すことができる。

第１図において、実行装置１８はベクトル情報
をラスタ走査フオーマツトに変換し、所望の表示
情報を画面マツプ１７に記憶する。表示情報は画
面マツプ１７からラスタ走査表示装置１６へビツ
トごとにマツプされ、線１５が相関マツプ１０に
記憶されたベクトルとして表示される。

制御装置１１０は、また、要素リスト１１を記
憶する。タグに対応する各項目ごとに、コマン
ド・ベクトルに対応するエンテイテイの開始アド
レスと終端アドレスがバツフア・メモリに記憶さ
れる。

上述のような階層の様々なレベルでエンテイテ
イを操作できるように、データベースも制御装置
１１０中に維持されている。

エンテイテイの色の塗りつぶしおよびクロス・
ハツチを別々のエンテイテイとして記憶し移動す
ることがある。

第３図は、次のようなコマンド・ベクトルとし
て記憶できる長方形を示す。

DRAW x1y1x2y2x3y3x4y4x1y1 第３図の点XT，YTは、デイジタル化タブレ
ツト上のスタイラスの位置、CRT表示装置上の
ライト・ペンの位置、表面上のマウスの位置など
によつて定義されるカーソルの位置を表す。ま
ず、カーソルがエンテイテイに関連づけられる。
図の例では、カーソルは、Ｘ１，Ｙ１からＸ２，
Ｙ２の線またはＸ２，Ｙ２からＸ３，Ｙ３の線の
ｎ個の画素（ただし、ｎは引続き画素グループの
サイズを表す）内にあると仮定されている。エン
テイテイ、すなわち長方形３０が表示画面上で強
調表示され、それが選択されたことを示す。

カーソルが移動中かもしれないので、今説明し
ている計算が継続して実行される。さらに、誤つ
たエンテイテイがしばしば選択されるので、ユー
ザは、所望エンテイテイが選択されるまでカーソ
ルを動かして所望のエンテイテイに近づける。エ
ンテイテイの線を強調表示すなわち輝かせること
は、どのエンテイテイが選択されたかを示す方法
の１つである。他の指示方法としては、選択され
たエンテイテイを含む線を結合することやその色
を変化させることがある。

所要のエンテイテイを選択することの他に、そ
のエンテイテイ内の所定の線や点を選択すること
が望ましいこともある。したがつて、所要のエン
テイテイを選択しそれを強調表示することに加え
て、ユーザが以前に指定した最も近い線または点
を選択することも必要である。この図では、点は
その点の位置でマーカを明滅させることによつて
マークされ、線はその線の中心点の位置でマーカ
を明滅させることによつてマークされる。

カーソルを最も近い点に相関させるために、記
憶され表示されているエンテイテイ（この例では
第３図に示した方形３０）の各点からカーソルま
での距離に関係する指標値が計算され、最も小さ
い指標値に相当する記憶された点が選択された点
であると決定される。

従来技術では、カーソルと他のすべての点の間
の実際の距離は、（xt−xi）²＋（yt−yi）²の値の平
方根で計算される。

エンテイテイが選択されると、要素リスト１１
がアクセスされ、バツフア・メモリ１９内の方形
３０を表すコマンド・ベクトルの開始アドレスと
終端アドレスを使つて、コマンド・ベクトルが取
出される。エンテイテイのかどを表す４つの点は
検索されたコマンド・ベクトルから得られる。

各点xi，yi（この例ではｉから１から４までの
範囲にある）の指標値は、次の式から計算でき
る。

Ｉ＝（xt−xi）²＋（yt−yi）² (1) ただし、実際の距離は必要なく、距離に関する値
だけがあれば、距離に応じて点を並べることがで
きるので、平方根を出す必要はない。これによつ
て、各指標を計算する時間が減少する。

第３図に示すように、点Ｘ２，Ｙ２がカーソル
に最も近いので、それが選択される。その点は通
常、より明るい部分として表示画面で強調表示さ
れるか、または点の上に十字形が強調表示され
る。別法では、選択された点、その点の中央に置
かれた小さな十字などの明滅マーカによつて識別
される。

第４図に示すように最も近い線をカーソルで選
択する場合、表示画面上で密接している何本かの
線のうちのどの線を選択するかを決定するのに、
より複雑な計算が必要である。線とカーソルの間
の距離に比例する値を表す指標値Ｉの計算は、 Ｉ＝（［（y6−y5）xt］＋［（x6−x5）yt］） ／［（y6−y5）＋（x6−x5）］ (2) である。方程式(2)で減算を２回行なう代わりに１
回だけ行なうようにし、より迅速に結果を導き出
すことができる。すなわち、 Ａ＝（yk−yj） Ｂ＝（xk／ｋ−xj） Ｉ＝［（Axt）＋（Byt）］／（Ａ＋Ｂ） (3) ただし、xk，ykおよびxj，yiは、表示装置中
で検査された各線を識別する点の対である。

線に近接しているかどうか検査するときには、
カーソルが線の延長部など実在しない線に関連づ
けられていないことを確認するための追加検査が
必要である。第４図で点線４６は端点Ｘ７，Ｙ７
とＸ８，Ｙ８によつて定義される線の延長部を示
す。XT２，YT２の位置にあるカーソルが、誤
つてこの延長線に関連づけられている。というの
は、カーソルが端点Ｘ５，Ｙ５とＸ６，Ｙ６をも
つ線よりもこの延長線に近接しているからであ
る。しかし、カーソルXT２，YT２を前記の端
点をもつ線に関連づけることが望まれる。

したがつて、指標計算の実行に加えて、追加計
算を実行して、カーソルからの通常の線がその端
点で問題の線と交差することを確かめることが必
要である。１つの方法は次の値を計算することで
ある。

Ｍ＝（y2−y1）／（x2−x1） Ｘ＝（x1−xt＋Ｍ（yt−y1））／２ Ｙ＝（y1＋yt＋Ｍ（xt−x1））／２ ただし、Ｍは、端点Ｘ１，Ｙ１とＸ２，Ｙ２に
よつて指定される線の実際の傾きである。２によ
る除算は、被除数を１ビツト位置分右にシフトさ
せることによつて、マイクロプロセツサ内で容易
に実行できる。Ｙ２がＹ１に近接しているかまた
はＸ２がＸ１に近接している場合の誤差の蓄積
は、コンピユータ技術分野で周知の標準的な技術
によつて減少させることができる。

ＸとＹの値を計算した後、ＸがＸ１とＸ２の間
にありＹがＹ１とＹ２の間にあることを確かめる
ため検査が行なわれる。外れている場合には、そ
の線は候補の中に数えられず、端点の対は、たと
えその指標値が前の線の指標値よりも小さくても
記憶されない。

Ｆ 発明の効果 本発明によれば、従来より簡単且つ迅速にエン
テイテイをカーソルに相関させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が有効に使用できるグラフイツ
ク装置を示す構成図である。第２図はバツフア・
コマンド項目すなわちベクトルを示す説明図であ
る。第３図はカーソルと多角形を定義する点の間
の関係を示す説明図である。第４図は２つのカー
ソルと２本の線の間の関係を示す説明図である。 １１……要素リスト、１６……CRT表示装置、
１７……画面マツプ、１９……バツフア・メモ
リ、１０……相関アレイ、１１０……制御装置、
１０１……デイジタル化タブレツト、１０２……
スタイラス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンテイテイの画素を記憶するビツト・マツ
   プからエンテイテイを表示するグラフイツク装置
   であつて、別個のエンテイテイに関連付けられた
   各タグをそれぞれ関連するエンテイテイによつて
   占められるビツト・マツプ位置に記憶する相関ア
   レイと、可動カーソルとを有し、カーソルのｘ，
   ｙ座標を前記相関アレイ中の１つの位置へ変換す
   ることによつて表示エンテイテイを選択し、選択
   されたエンテイテイのタグを取出すグラフイツク
   装置において、前記選択されたエンテイテイの一
   部を前記カーソルに相関させる方法であつて、 前記選択されたエンテイテイの相関させる一部
   を線とするか、点とするかを選択し、 バツフア・メモリに記憶され、表示エンテイテ
   イを構成する線の端点位置情報を含むコマンド・
   ベクトルによつて各表示エンテイテイを特定し、 前記バツフア・メモリ中の各表示エンテイテイ
   に対応する前記コマンド・ベクトルのアドレスと
   相互参照可能な各表示エンテイテイを識別するタ
   グから成るリストをフアイル・バツフア（制御装
   置１１０中の要素リスト１１）に記憶し、 選択されたエンテイテイに対応する前記アドレ
   ス前記フアイル・バツフア中でアクセスし、 選択されたエンテイテイを構成する線の端点の
   ｘ、ｙ座標を含むコマンド・ベクトルを前記バツ
   フア・メモリから取出し、 前記カーソルとエンテイテイの各選択部分との
   間の距離に対応する指標値を計算し、 最小の指標値を有するエンテイテイの選択部分
   を所要の部分として選択する カーソルとエンテイテイの相関方法。