JPH06111027A - 画像出力方法及びその装置 - Google Patents

画像出力方法及びその装置

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JPH06111027A
JPH06111027A JP4187711A JP18771192A JPH06111027A JP H06111027 A JPH06111027 A JP H06111027A JP 4187711 A JP4187711 A JP 4187711A JP 18771192 A JP18771192 A JP 18771192A JP H06111027 A JPH06111027 A JP H06111027A
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JP
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JP4187711A
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Takeo Kimura
岳男 木村
Yoshifumi Kitamura
喜文 北村
Osamu Yoshizaki
修 吉崎
Haruo Shimizu
治夫 清水
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、ある方向からの1枚の2次
元画像の出力で、3次元空間中の物体の表面形状の全て
を表現する画像出力方法及びその装置を提供することに
ある。 【構成】 3次元形状を2次元画像として出力する画像
出力方法であって、与えられた3次元形状データから表
面の各点の向きを抽出し、抽出した向きを識別可能に出
力することを特徴とする。また、与えられた3次元形状
データから表面の各点の向きを抽出する抽出手段と、抽
出した向きを識別可能に出力する出力手段とを備えるこ
とを特徴とする。ここで、抽出した向きを線分の方向と
長さとで表現したり、色の色相と彩度とで表現する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、3次元形状入力装置や
3次元形状データ作成装置、あるいは3次元形状データ
ベースから入力される形状データを利用して、物体の3
次元形状を2次元の画像出力で表現する画像出力方法及
びその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、3次元空間中の物体を2次元空
間に投影した画像を出力する際には、人為的に陰影をつ
けたり、例えば表示する場合は複数の方向から物体を見
た画像を連続して表示したりすることで、物体表面の向
きを出力して、3次元空間中の物体を2次元空間で表現
する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法では、ある3次元空間中の物体の表面形状の全
てを、1枚の2次元画像で必ずしも一意に出力すること
ができないという欠点がある。本発明は、前記従来の欠
点を除去し、ある方向からの1枚の2次元画像の出力
で、3次元空間中の物体の表面形状の全てを表現する画
像出力方法及びその装置を提供する。
【0004】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明の画像出力方法は、3次元形状を2次元画像
として出力する画像出力方法であって、与えられた3次
元形状データから表面の各点の向きを抽出し、抽出した
向きを識別可能に出力する。ここで、前記出力は、抽出
した向きを線分の方向と長さとで表現する。また、前記
出力は、抽出した向きを色の色相と彩度とで表現する。
また、抽出した面の向きに付随する情報の内から出力す
る情報と出力の方法とをユーザが選択する行程を更に備
える。
【0005】また、本発明の画像出力装置は、与えられ
た3次元形状データから表面の各点の向きを抽出する抽
出手段と、抽出した向きを識別可能に出力する出力手段
とを備える。ここで、前記出力手段は、抽出した向きを
線分の方向と長さとで表現する。また、前記出力手段
は、抽出した向きを色の色相と彩度とで表現する。ま
た、抽出した面の向きに付随する情報の内から出力する
情報と出力の方法とをユーザが選択できる選択手段を更
に備える。また、物体の3次元形状データを入力,保持
する手段を更に備える。また、抽出した面の向きデータ
を外部に格納する手段を更に備える。
【0006】
【作用】本発明では、3次元形状入力装置や3次元形状
データ作成装置、あるいは3次元形状データベースより
入力される形状データから物体表面の各点の向きを計算
し、ユーザが目的に応じて面の向きのデータが持つ情報
や記号化の方法を対話的に選択しながら表示する。
【0007】
【実施例】以下、添付図面に従って本発明による実施例
を詳細に説明する。図1は本実施例の画像出力装置の構
成を示すブロック図であり、特に物体表面の向きを表示
する画像表示装置である。図において、1は本実施例の
処理手順を記憶するためのプログラム記憶部(例えばR
OM)、2は本実施例の処理に必要な情報及び入出力デ
ータを記憶するためのデータ記憶部(例えばRAM)、
3はプログラム記憶部1に記憶されている処理手順に従
って処理を行うためのCPUである。4は本実施例の処
理で得られた結果を表示したり、ユーザからの指示をイ
ンタラクティブに表示するマルチウィンドウシステムを
有する表示部である。5はユーザからの指令を入力する
ポインティングデバイスとしてのマウス、6はユーザが
プログラムを作成したり、指令を入力する入力部として
のキーボードである。
【0008】プログラム記憶部1に記憶されたプログラ
ムには、形状データから面の向きを計算する計算プログ
ラム11と、得られた面の向きを表示する表示プログラ
ム12とが含まれる。データ記憶部2に記憶されたデー
タには、3次元形状入力装置や3次元形状モデル作成装
置、あるいは3次元形状データベースから入力される形
状データ21と、本実施例の処理により得られる物体の
面の向きを示す向きのデータ22とが含まれる。
【0009】本実施例の処理のアルゴリズムを記述する
前に、上記各データの説明をする。形状データ21と
は、物体表面の3次元空間中の位置を表したものであ
り、表面各点の座標位置、あるいは幾何学的な物体では
その物体を表す数式や特徴点の座標位置、あるいは多面
体の頂点や位相情報等である。面の向きのデータ22と
は、物体表面の向きを数値化したもので、本実施例では
単位法線ベクトルを用いており、3次元上の基準点に対
する向きあるいは視線に対する向きなどがある。
【0010】本実施例のアルゴリズムの概略のフローを
図2を参照しながら説明する。まず、ステップS101
で3次元形状入力装置や3次元形状データ作成装置、あ
るいは3次元形状データベースより物体の形状データ2
1を得る。尚、本実施例は形状データ21の取得以降の
処理に特徴があり、形状データ21の作成等の詳細な説
明はしない。次に、ステップS102において、この形
状データ21から物体の面上の各点の単位法線ベクトル
を計算する。単位法線ベクトルを計算するアルゴリズム
については文献(例えば、横谷直和,Martin D.Levine
:“微分幾何学特徴に基づく距離画像分割のためのハ
イブリッド手法”,情報処理学会誌,Vol.30,No.8,Aug.
1989)などに詳しい説明があり、ここではそれらの1つ
が使用される。次に、ステップS103において単位法
線ベクトルを識別可能な表示データに変換して、2次元
平面上へ表示する。
【0011】ここで、ある画像中に存在する1種の単位
法線ベクトルは、その向き,数,分布の情報を持ってい
る。本実施例では、これらの情報を、文字,数字,矢
印,点等の記号と、それらの付随する色,大きさ,長
さ,表示位置等の属性の組合わせで表現する。これが本
発明でいうところの識別可能なデータへの変換(記号化
とも言う)であり、この表示する情報,記号,属性はユ
ーザが使用目的に応じて対話的に選択できる。
【0012】ステップS103における単位法線ベクト
ルの記号化の例を図3の(a),(b),(c)、図4
の(a),(b)に示す。図3は物体表面の向きを各線
分の長さと方向とで表示した例、図4は物体表面の向き
を各点の色で表示した例である。まず、図3を得るため
のアルゴリズムについて説明する。
【0013】いま、距離画像上の点(x,y)の単位法
線ベクトルを(nx ,ny ,nz )とする。また、距離
画像のサンプリング間隔をsとすると、図3のように画
像中央、Z軸に平行な方向から距離画像を見た場合に、
単位法線ベクトルは、点(x,y)から点(x+nx
y+ny )を結ぶ直線として表すことができる。しか
し、このままでは直線が非常に短く、その方向を判別す
るのは難しい。そこで、法線ベクトルをあらかじめs倍
しておくこととする。この時、単位法線ベクトルは、点
(x,y)から点(x+snx ,y+sny )を結ぶ直
線となる。
【0014】更に、距離画像を別の方向から観察しよう
とすれば、X軸,Y軸を中心に、それぞれα度,β度回
転すれば良い。この時、画像上の点(x,y)のX−Y
平面からの高さをzとすると、(x,y)は{x cosβ
+y sinβ,−z sinα−(x sinβ−y cosβ)・ c
osα}に、(x+snx ,y+sny )は、[(x+s
x )・ cosβ+(y+sny )・ sinβ,−(z+s
x )・ sinα−{(x+snx )・ sinβ−(y+s
y )・ cosβ}・ cosα]に変換される。したがっ
て、この場合、法線ベクトルは、点(x,y)と点(x
+snx ,y+sny )をそれぞれ変換した後の2点を
結ぶ直線となる。
【0015】次に記号化の一例として、図4を表示する
際の単位法線ベクトルを色に変換するアルゴリズムを説
明する。図5はその概略フローチャートである。ステッ
プS201では、直交座標(x,y,z)で与えられた
法線ベクトルを、極座標(1,θ,φ)に変換する。θ
は法線ベクトルのz軸回りの回転角度(0o から360
o )、φは法線ベクトルのx−y平面からの角度(0o
から90 o )である。
【0016】次に、ステップS202において、極座標
(1,θ,θ)をHLS色空間座標(h,0.5 ,s)に
変換する。変換式はh=θ,s=φ/90o である。こ
こで、hは色相で0o から360o まで変化し、青が0
o ,マゼンタが60o ,赤が120o ,黄が180o
緑が240o ,シアンが300o となる。また、ある色
の色相をαとすると、(α+180o )mod 360o
その補色相を表す。sは彩度で1.0(無彩色)から
1.0(ある明度について最も鮮やかな色)まで変化
し、等色相面内で彩度の最も高い色はL(明度)が0.
5の色相環上に並ぶ。
【0017】最後に、ステップS203で、HSL色空
間座標(h,0.5 ,s)をRGB色空間座標(r,g,
b)に変換し、この色で単位法線ベクトルの存在する点
を表示する。HLS色空間座標(h,0.5 ,s)をRG
B色空間座標(r,g,b)に変換するアルゴリズムに
関しては、文献(例えば、テレビジョン学会編:「コン
ピュータイメージング」,コロナ社)などにその詳しい
説明があり、それらの1つが使用される。
【0018】このようにして表示された図4の例を更に
詳細に説明する。ここで、43a,43bは背景であ
り、例えば明度の低い無彩色が選ばれる。図4で41a
〜41gは平面であるので、色相は面のz軸回りの向き
に対応して変化し彩度は面のx−y平面からの角度に対
応して変化するが、1つの面内では一定である。例え
ば、平面41a,41b,41c,41dは色相が異な
るが彩度は同じである。そして、色相の違いにより面4
1eが凹なのか凸なのかも判別でき、彩度は面の勾配を
表すので面41eがどの程度の凹凸なのかも判断でき
る。この判断を色を記憶することで行うのではなく、表
示された画像の印象から判断できるような色相や彩度,
明度の割当が好ましい。
【0019】次に42a〜42cは曲面であり、z軸回
りの向きが同じ面では、色相は同じで彩度が変化する。
例えば、球面42aで点42a1 と点42a2 とは色相
は同じで、彩度が点42a2 から点42a1 に向うにつ
れて落ちていく。また、点42a1 と点42a3 とは色
相が異なるが、彩度は等しい。ここでも、形状の判断が
色を記憶することで行われるのではなく、表示された画
像の印象から判断できるような色相や彩度,明度の割当
が好ましく、従って、上記実施例でのHLS色空間座標
(h,0.5 ,s)における色相と彩度の割当はその一例
であって、目的・用途に対応した最適な割当が選択され
れば良い。。
【0020】尚、本実施例は表示を例に説明したが、同
様の効果がプリンタ等への出力においても達成されるこ
とは自明であり、これも本発明に含まれる。又、表面の
向きとして単位法線ベクトルで説明したが、向きが識別
可能なデータであれば使用できる。また、単位法線ベク
トルから表示データへと変換したが、直接表示データへ
変換することも可能である。
【0021】更に、本発明は、複数の機器から構成され
るシステムに適用しても、1つの機器から成る装置に適
用しても良い。また、本発明はシステム或は装置にプロ
グラムを供給することによって達成される場合にも適用
できることは言うまでもない。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、3次元空間中の物体の
表面の各点の向きを識別可能に出力することで、ある方
向から見た1枚の2次元画像により物体の表面形状の全
てを一意に出力することができ、物体形状を認識する際
に必要な操作や工程数あるいは複雑な処理を減らす効果
がある。また、目的にあった情報やその情報に最適なデ
ータ変換を選択することで物体形状の認識の精度を上げ
る効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例の画像出力装置の構成例を示すブロッ
ク図である。
【図2】本実施例の基本アルゴリズムを示すフローチャ
ートである。
【図3】本実施例において物体表面の面の向きを各線分
の長さと方向とで表示した例である。
【図4】本実施例において物体表面の面の向きを各点の
色で表示した例である。
【図5】単位法線ベクトルを色に変換するアルゴリズム
を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1…プログラム記憶部、2…データ記憶部、3…CP
U、4…表示部(ウィンドウシステム)、5…マウス、
6…キーボード、11…面の向き(単位法線ベクトル)
を計算する計算プログラム、12…面の向きを表示する
表示プログラム、21…形状データ、22…面の向きの
データ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 治夫 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 3次元形状を2次元画像として出力する
    画像出力方法であって、 与えられた3次元形状データから表面の各点の向きを抽
    出し、抽出した向きを識別可能に出力することを特徴と
    する画像出力方法。
  2. 【請求項2】 前記出力は、抽出した向きを線分の方向
    と長さとで表現することを特徴とする請求項1記載の画
    像出力方法。
  3. 【請求項3】 前記出力は、抽出した向きを色の色相と
    彩度とで表現することを特徴とする請求項1記載の画像
    出力方法。
  4. 【請求項4】 抽出した面の向きに付随する情報の内か
    ら出力する情報と出力の方法とをユーザが選択する行程
    を更に備えることを特徴とする請求項1記載の画像出力
    方法。
  5. 【請求項5】 与えられた3次元形状データから表面の
    各点の向きを抽出する抽出手段と、 抽出した向きを識別可能に出力する出力手段とを備える
    ことを特徴とする画像出力装置。
  6. 【請求項6】 前記出力手段は、抽出した向きを線分の
    方向と長さとで表現することを特徴とする請求項5記載
    の画像出力装置。
  7. 【請求項7】 前記出力手段は、抽出した向きを色の色
    相と彩度とで表現することを特徴とする請求項5記載の
    画像出力装置。
  8. 【請求項8】 抽出した面の向きに付随する情報の内か
    ら出力する情報と出力の方法とをユーザが選択できる選
    択手段を更に備えることを特徴とする請求項5記載の画
    像表示装置。
  9. 【請求項9】 物体の3次元形状データを入力,保持す
    る手段を更に備えることを特徴とする請求項5記載の画
    像表示装置。
  10. 【請求項10】 抽出した面の向きデータを外部に格納
    する手段を更に備えることを特徴とする請求項5記載の
    画像表示装置。
JP4187711A 1991-08-06 1992-07-15 画像出力方法及びその装置 Withdrawn JPH06111027A (ja)

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JP4187711A JPH06111027A (ja) 1992-07-15 1992-07-15 画像出力方法及びその装置
EP92113328A EP0526881B1 (en) 1991-08-06 1992-08-05 Three-dimensional model processing method, and apparatus therefor
DE69232403T DE69232403T2 (de) 1991-08-06 1992-08-05 Dreidimensionales Modellverarbeitungsverfahren und -gerät
US08/401,296 US5936628A (en) 1991-08-06 1995-03-09 Three-dimensional model processing method, and apparatus therefor

Applications Claiming Priority (1)

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JP4187711A JPH06111027A (ja) 1992-07-15 1992-07-15 画像出力方法及びその装置

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008242298A (ja) * 2007-03-28 2008-10-09 Pasuko:Kk 地形図作成装置及び地形図作成方法
JP2009042805A (ja) * 2007-08-06 2009-02-26 Toray Ind Inc 立体画像処理の隠線表示方法および隠線表示装置
JP2021060861A (ja) * 2019-10-08 2021-04-15 アイコンヤマト株式会社 点群分布可視化装置、点群分布可視化方法および点群分布可視化プログラム
JP2021060860A (ja) * 2019-10-08 2021-04-15 アイコンヤマト株式会社 自動図化装置、自動図化方法および自動図化プログラム

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