JPH06231210A - 透視図作成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 短時間で透視図を作成することができる透視
図作成装置を得る。 【構成】 立体を表す立体データを透視図データへ変換
する前に、視点と投影面との間に、視点位置を原点とす
る視点座標系のＺ軸に対し視点にごく近い位置で直交す
る仮想面Ｓ₀ （クリップ面）を定め、前記立体のうち仮
想面Ｓ₀ を境界として視点側に位置している所定部分を
判断し、立体を表す立体データより前記所定部分が削除
された立体を表すデータを求めるクリッピング処理を行
う。例えば立体を構成する線として線Ｐ１−Ｐ２及び線
Ｐ３−Ｐ４が存在する場合、各線と仮想面Ｓ₀ とが交差
しているかが判断され、線Ｐ３−Ｐ４と仮想面Ｓ₀ との
交点Ｐｃが求められ線Ｐ３−Ｐ４を表す立体データが変
更される。このように、単一のクリップ面と交差してい
るかを判断すればよいので、処理時間を短縮することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、立体を表す透視図を作
成する透視図作成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】建築物の室内や外観等を視覚的に表示す
るために、透視図法を用いて前記室内や外観等の透視図
を表示することが従来より行われている。また、建築物
の室内や外観等に対応する所定の立体を表す立体データ
を、コンピュータ等によって透視図に対応する透視図デ
ータに変換して自動的に透視図を作成し、ディスプレイ
等に表示することが行われている。一例として、特開昭
53-42937号公報に記載されたディスプレイ信号発生方法
では、飛行機等の窓を介して観察者に視認される視界を
表す透視図画像を発生させ、表示するようにしている。

【０００３】このディスプレイ信号発生方法では、飛行
機の窓から見える物体を表す立体データを予め記憶して
おり、飛行機の航行に伴って変化する飛行機と前記物体
との相対位置に応じて前記立体データを順次透視図デー
タに変換し、前記視界を表す透視図画像を表示する。こ
の立体データの透視図データへの変換は、観察者の目の
位置を視点位置として所定の演算式に従って行われる
が、立体データを前記所定の演算式に代入して単に透視
図データに変換すると、視点より後方（視野側の反対
側）に位置している物体を表す立体データも透視図デー
タに変換されて虚像として表示される等の不都合が発生
する。このような不都合の発生を防止するために上記信
号発生方法では、前記物体のうち観察者の視野から外れ
た位置に位置している部分に対応する立体データを削除
するクリッピング処理を予め行った後に、透視図データ
に変換している。

【０００４】このクリッピング処理は、例として図１１
にも示すように、前記視点を頂点とし前記物体を透視投
影する投影面上の矩形の領域（実際に表示する部分に対
応する領域）を底面とする四角錘の４つの錘面Ｓａ、Ｓ
ｂ、Ｓｃ、Ｓｄで囲まれた範囲を観察者の視野とし、立
体データを、前記視野から外れている部分を削除したに
等しくなるように変更することによって行っている。

【０００５】これにより、例えば図１１に示す端点Ｐ１
と端点Ｐ２とを結ぶ線Ｐ１−Ｐ２に対応するデータは、
各錐面と交差しているかが判定された後に、錘面Ｓａと
の交点Ｐａ及び錐面Ｓｃとの交点Ｐｂが求められ、図１
１に破線で示す視野から外れている部分（端点Ｐ１と交
点Ｐａとの間及び端点Ｐ２と交点Ｐｂとの間）が削除さ
れたデータに変更される。同様に、線Ｐ１−Ｐ２に対応
するデータも、各錐面と交差しているかが判定された後
に、錘面Ｓａとの交点Ｐｃ及び錐面Ｓｃとの交点Ｐｄが
求められ、視野から外れている端点Ｐ３と交点Ｐｃとの
間及び端点Ｐ４と交点Ｐｄとの間が削除されたデータに
変更される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ク
リッピング処理は、上述のように１本の線に対応するデ
ータについて、４つの錘面に対して各々交差しているか
否かを判定する必要があり、クリッピング処理を行うた
めの計算が煩雑である。このため、コンピュータによっ
てクリッピング処理を行う場合、ＣＰＵに非常に大きな
負荷が加わり、演算に非常に時間がかかるという問題が
あった。このため、処理速度が比較的低速であるものの
低価格であるパーソナルコンピュータ等によって処理を
行うことは困難であった。

【０００７】本発明は上記事実を考慮して成されたもの
で、短時間で透視図を作成することができる透視図作成
装置を得ることが目的である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る透視図作成装置は、立体に対して所定位
置に配置される視点と前記視点から所定間隔隔てて配置
される投影面との間に、前記視点から放射される視線と
交差する仮想面を定め、前記立体のうち前記仮想面を境
界として前記視点側に位置している所定部分を判断し、
前記立体を表す立体データより前記所定部分が削除され
た立体を表すデータを求めるクリッピング手段と、前記
クリッピング手段により求められたデータを、前記所定
部分が削除された立体を前記投影面に透視投影した透視
図を表す透視図データに変換する変換手段と、透視図デ
ータのうち少なくとも前記視野から外れている部分に対
応するデータを削除して透視図を作成する作成手段と、
を有している。

【０００９】

【作用】本発明では、クリッピング手段により、立体に
対して所定位置に配置される視点と視点から所定距離隔
てて配置される投影面との間に、視点より放射される視
線と交差する仮想面を定め、前記立体のうち仮想面を境
界として視点側に位置している所定部分を判断し、立体
を表す立体データより前記所定部分が削除された立体を
表すデータを求めるクリッピング処理を行う。このクリ
ッピング処理の一例を図１を用いて説明する。図１で
は、視点と投影面との間に仮想面Ｓ₀ （Ｚ軸との交点＝
Ｐz の平面）を配置し、立体のうち仮想面Ｓ₀ を境界と
して視点側に位置している部分を判断してクリッピング
処理を行う。

【００１０】例えば、立体の一部を構成する線として線
Ｐ１−Ｐ２及び線Ｐ３−Ｐ４が存在する場合、線Ｐ１−
Ｐ２については仮想面Ｓ₀ と交差しているかが判断さ
れ、交差していないとの判定に基づいて線Ｐ１−Ｐ２を
表す立体データの変更は行わない。また、線Ｐ３−Ｐ４
についても仮想面Ｓ₀ と交差しているかが判断され、交
差しているとの判定に基づいて、交点Ｐｃのみが求めら
れ線Ｐ３−Ｐ４を表す立体データが変更される。上記の
ような処理を立体を表す立体データ全体に対して行うこ
とにより、所定部分が削除された立体を表すデータが求
まる。

【００１１】このように、立体の各部分が単一の仮想面
を境界として視点側に位置しているか否かを判断してク
リッピング処理を行うので、従来のように四角錘の４つ
の錘面を境界として判断を行う場合と比較して、クリッ
ピング処理に要する処理時間を１／４程度にまで短縮す
ることができる。また、上記クリッピング処理により、
視点より後方（視野側の反対側）に位置している部分を
表すデータが立体データから除かれるので、クリッピン
グ処理を行った立体データを変換して得られた透視図デ
ータに基づいて透視図を作成、表示しても、前記部分が
虚像として表示されることはない。

【００１２】また、クリッピング手段によって求められ
たデータは、変換手段により、所定部分が削除された立
体を投影面に透視投影して得られる透視図を表す透視図
データに変換され、作成手段により、透視図データのう
ち少なくとも視野から外れている部分に対応するデータ
が削除されて透視図が作成される。この透視図データ
は、立体を投影面上に透視投影した透視図を表す２次元
のデータであるので、立体を表す３次元の立体データと
比較して交点の算出等の取扱いが容易であり、透視図デ
ータのうち少なくとも視野から外れている部分に対応す
るデータを削除することは、比較的簡易な処理で実現で
きる。従って、前記透視図データの削除処理によって全
体の処理時間が大幅に増大することはなく、従来と比較
すると処理時間を大幅に短縮することができる。このた
め、本発明に係る透視図作成装置として比較的低価格の
パーソナルコンピュータ等を適用することも可能とな
る。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図２には本実施例に係る透視図作成装置１
０が示されている。

【００１４】透視図作成装置１０はＣＰＵ１２、ＲＡＭ
１４、記憶媒体１６を備えており、これらはデータバ
ス、アドレスバス、コントロールバス等から成るバス１
８を介して互いに接続されている。記憶媒体１６には、
所定の建築物の内部を平面的に表す多数の平面データが
平面データベースとして記憶されている。バス１８には
インタフェース２０を介してディスプレイ２２が接続さ
れている。ＣＰＵ１２は、後述する透視図作成処理によ
って作成した透視図をインタフェース２０を介してディ
スプレイ２２に表示する。またバス１８には、オペレー
タがデータ等を入力したり各種の指示を与えるためのキ
ーボード２４及びタブレット２８が、各々インタフェー
ス２６、２７を介して接続されている。

【００１５】次に図３のフローチャートを参照して本実
施例の作用を説明する。ステップ１００では、前記所定
の建築物の内部の壁により区切られた閉領域（部屋）を
１単位として、透視図を作成する対象としての所定の部
屋を指定するようオペレータに要請する。これにより、
オペレータはタブレット２８またはキーボード２４を操
作して、透視図作成対象とする所定の部屋を指定する。
ステップ１０２では、ステップ１００で透視図作成対象
として指定された所定の部屋の室内を表す複数の平面デ
ータを、記憶媒体１６に記憶された平面データベースの
中から取り込む。

【００１６】ステップ１０４では取り込んだ複数の平面
データを、所定の３次元直交座標系（例えば図５に示す
ように、原点Ｏが所定位置に位置しており、互いに直交
するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸から成る座標系）に基づいて、前
記室内に対応する立体を表す直交座標データ（本発明の
立体データに対応）に変換し、直交座標データベースと
して記憶媒体１６に記憶する。

【００１７】この直交座標データへの変換は、前記平面
データが表す多数本の線の各々の端点の平面座標（ｘ，
ｙ）を、各々前記３次元直交座標系における座標（ｘ，
ｙ，ｚ）に変換し、変換した端点の間を線で結ぶ（デー
タ上では、端点の間の線の存在の有無を区別できるよう
にする）ことにより行うことができる。また、直交座標
データへの変換に際して、単一または複数の線で囲まれ
た領域を１つの面とし、単一の面を形成する線のデータ
の集合を単一の面データとして対応させて記憶する。

【００１８】これにより、例として図５に示すように、
透視図作成対象の部屋の室内を表す多数本の線が立体的
に配置されて成る立体図３０を表す直交座標データが生
成される。なお、図５では理解を容易とするために、人
間の目から見て隠れる部分を破線で示しているが、直交
座標データ上では、実線で表示した線と破線で表示した
線との区別は行っていない。

【００１９】ステップ１０６では透視図を作成するため
の透視条件を指定するようオペレータに要請し、透視条
件を入力させる。この透視条件は、図６（Ａ）及び
（Ｂ）にも示すように、床面上における視点の座標を表
す視点位置、床面からの視点の高さを表す視点高さ、視
点からの鉛直方向に沿った視野の角度を表す視点仰角、
視点から放射される視野の中心（以下、目線という）の
方向を表す透視方向、視野の範囲に対応する透視範囲の
各項目で構成される。

【００２０】ステップ１０８では、上記で指定された透
視条件の視点を原点とする視野座標系を定め、各点の座
標を視野座標系における座標に変換することによって直
交座標データを視野座標データ（これも本発明の立体デ
ータに対応）に変換する。この視野座標系は、視点から
延びる目線をＺ軸とし、Ｚ軸に直交するようにＸ軸及び
Ｙ軸を定めた座標系（図１等を参照）である。変換した
視野座標データは、視野座標データベースとして記憶媒
体１６に記憶される。

【００２１】ステップ１１０では前記視野座標におい
て、Ｚ＝＋αで表され（Ｚ軸と直交）所定値αの値が原
点（視点）にごく近い平面をクリップ面として設定す
る。例として、図７に示すように透視条件により定まる
視点位置が点Ｐ、視野の方向及び範囲が２点鎖線で示さ
れた方向及び範囲であった場合には、クリップ面として
平面Ｓ₀ が設定される。なお、本発明においてクリップ
面Ｓ₀ の位置は、視点と投影面（図７にＳ₁ で示す）と
の間であればよいが、本実施例では後述するように、ク
リッピング処理を行った視野座標データから複数種類の
視野範囲で透視図を作成する可能性がある都合上、クリ
ップ面Ｓ₀ の位置を視点のごく近くとしている。

【００２２】次のステップ１１２では、上記で設定した
クリップ面Ｓ₀ に基づいて視野座標データを変更するク
リッピング処理を行う。このクリッピング処理の詳細に
ついて、図４のフローチャートを参照して説明すると、
ステップ１５０では視野座標データベースから単一の面
データを取り込む。ステップ１５２ではステップ１５０
で取り込んだ面データから、該面データを構成する単一
または複数の線のいずれか１つを表す線データを取り出
す。例として、図８に示すように直線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ
３、Ｌ４で囲まれた平面Ｓ１の面データが取り込まれた
場合、例えば直線Ｌ１を表す線データが取り出される。

【００２３】ステップ１５４では、ステップ１５２で取
り出した線データのクリッピングが必要か否か判定す
る。この判定は、前記線が直線の場合には、直線の両端
点のうちの少なくとも一方の点のＺ方向の座標が、前記
所定値αよりも小さいか（クリップ面Ｓ₀ よりも視点側
に位置しているか）否かを判定することにより行われ
る。例えば、前記直線Ｌ１では端点Ｐ３、Ｐ４のうち、
端点Ｐ４のＺ方向の座標が所定値αよりも小さい。この
ような場合はステップ１５４の判定が肯定される。

【００２４】ステップ１５４の判定が肯定された場合に
はステップ１５６へ移行し、線データが表す線とクリッ
プ面との交点の座標を計算する。交点の座標は以下のよ
うにして求められる。例えば、視野座標系における直線
Ｌ１の端点Ｐ３の座標を（Ｘs,Ｙs,Ｚs)、端点Ｐ４の座
標を（Ｘe,Ｙe,Ｚe)とすると、直線Ｌ１の直線方程式
は、

【００２５】

【数１】

【００２６】ここでクリップ面の平面方程式は、 Ｚ＝＋α …（２） であるので、直線Ｌ１とクリップ面との交点Ｐａの座標
（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、

【００２７】

【数２】

【００２８】上記（３）式で求めることができる。な
お、直線の両端点のＺ方向の座標が共に所定値αよりも
小さい場合には、この直線はクリップ面よりも視点側で
かつクリップ面と交差していない（例えば図８の直線Ｌ
４）と判断できる。この場合には交点の計算を行わず、
次のステップに移行する。

【００２９】次のステップ１５８では、上記で求めた交
点が端点となるように線データを変更する。また、直線
Ｌ４のようにクリップ面Ｓ₀ よりも視点側でかつ交点が
存在しない直線については、線データを削除する。ステ
ップ１６０ではステップ１５０で取り込んだ面データを
構成する全ての線データに対しステップ１５４の判定を
行ったか否か判定する。ステップ１６０の判定が否定さ
れた場合にはステップ１５２へ戻り、他の線データを取
り出して上記処理を繰り返す。

【００３０】ステップ１６０の判定が肯定されるとステ
ップ１６２へ移行する。ステップ１６２では線データの
変更（または削除）を行ったか否かを判定する。１回で
も線データの変更等を行っていた場合には、ステップ１
６４で記憶媒体１６に記憶されている視野座標データベ
ースにおける面データの更新（変更）を行い、ステップ
１６６へ移行する。また、全ての線データが削除された
場合には、面データそのものを削除する。一方、ステッ
プ１６２の判定が否定された場合には、面データの更新
を行うことなくステップ１６６へ移行する。

【００３１】ステップ１６６では全ての面データに対し
てクリッピング処理を行ったか否か判定する。ステップ
１６６の判定が否定された場合にはステップ１５０へ戻
り、上述のクリッピング処理を他の面データに対して行
う。これにより、例として図８に示すように、立体図３
０のうちクリップ面Ｓ₀ よりも視点側の部分（図７に破
線で示す部分）が削除されたに等しくなるように視野座
標データが変更されることになる。ステップ１６６の判
定が肯定された場合には本クリッピング処理を終了し、
図３のフローチャートのステップ１１４へ移行する。

【００３２】なお、本クリッピング処理は、前述のよう
に単一のクリップ面Ｓ₀ を境界として視点側に位置して
いるか否かを判断してクリッピングを行うので、従来の
ように四角錘の４つの錘面を境界として判断を行う場合
と比較して、１／４程度の短時間で処理を行うことがで
きる。

【００３３】ステップ１１４ではクリッピング処理を行
った視野座標データを、視野条件に応じて設定した投影
面Ｓ₁ （図７参照）に基づいて、所定の演算式を用いて
透視座標データに変換する。これにより、例として図９
に示すように、クリッピング処理を行った立体図３０を
投影面Ｓ₁ に透視投影して得られる透視図３２を表す透
視図データが生成される。なお、視野座標データは予め
クリッピング処理を行っているので、視点後方の部分を
表すデータが虚像として残っていたり、透視図データへ
の変換に際してデータの桁あふれ等の不都合が発生する
ことはない。

【００３４】次のステップ１１６では、透視図データを
ディスプレイ２２に表示するためのドットデータである
スクリーン座標データに変換し、視野から外れている部
分を含むディスプレイ２２の表示範囲を外れた線をクリ
ッピングする。これにより、例えば図９に示す透視図に
対応する透視図データを変換して得られたスクリーン座
標データでは、図９に□で示すディスプレイ２２の表示
範囲の枠を外れた部分（想像線で示す部分）に対応する
データが削除される。

【００３５】なお、透視図データ及びこのデータを変換
して得られるスクリーン座標データは透視図を表す２次
元のデータであるので、前記表示範囲を示す枠との交差
の有無の判定、交点の算出等のクリッピング処理を行う
ことは比較的容易であり、短時間で処理することができ
る。

【００３６】次のステップ１１８では、上記表示範囲を
外れた線をクリッピングしたスクリーン座標データを用
いてディスプレイ２２に透視図を表示する。これによ
り、例えば図９に示すような透視図３２がディスプレイ
２２に表示される。なお、本ステップ１１８で表示する
透視図は暫定的な透視図であり、実際には見えない部分
（例えば図９では破線で示す部分）が実線で表示され
る。この見えない部分は後述する隠線処理で削除され
る。

【００３７】ステップ１２０では、上記で作成した透視
図を、視野条件を変更して再度作成するか否か判定す
る。オペレータはディスプレイ２２に表示された透視図
を参照し、視野条件が適切か否か判断し、判断結果を入
力する。視野条件が適切でないとの判断結果が入力され
た場合にはステップ１２０の判定が肯定され、ステップ
１２２へ移行する。ステップ１２２では、変更が必要な
視野条件は視野範囲のみか否か判定する。

【００３８】ステップ１２２の判定が肯定された場合に
は、ステップ１２４で視野範囲の変更を行ってステップ
１１４へ戻り、変更した視野範囲に応じた投影面に基づ
いて視野座標データに変換し、上記と同様に処理する。
このように視野範囲を変更する場合についても、クリッ
プ面Ｓ₀ を視点にごく近い位置に設定しているので、前
回行ったクリッピング処理によって今回表示する部分の
データが除かれていることはない。従って、視野範囲を
変更して再度透視図を作成する場合に再度クリッピング
処理を行う必要がなくなるので、処理時間を短縮するこ
とができる。

【００３９】また、変更が必要な視野条件の中に視点位
置も含まれる場合には、前記ステップ１２２の判定が否
定される。この場合はステップ１０６に戻って新たに視
野条件を指定し、ステップ１０８以降の処理を（クリッ
ピング処理を含めて）再度行う。

【００４０】一方、ステップ１１８でディスプレイ２２
に表示された透視図に対し、オペレータによって透視条
件が適切であるとの判断結果が入力された場合にはステ
ップ１２０の判定が否定され、ステップ１２６で隠線処
理を行う。この隠線処理は、ステップ１１６でクリッピ
ング処理を行ったスクリーン座標データにおいて視点か
ら実際には見えない部分を削除する処理である。具体的
には、立体を表す視野座標データに基づいて線及び面の
奥行（視点からの距離）を求め、所定の線と視点との間
に所定の面が存在している場合には前記所定の線を実際
には見えない線であると判断し、スクリーン座標データ
から対応するデータを削除することを、ディスプレイ２
２に表示する全ての線に対して行うことによって実現で
きる。これにより、例えば図９では破線で示す部分が除
かれることになる。

【００４１】以上の処理によってディスプレイ２２に表
示する透視図を表すスクリーン座標データが得られ、ス
テップ１２８では隠線処理を行ったスクリーン座標デー
タを用いてディスプレイ２２に透視図を表示する。これ
により、例として図１０に示すような透視図３４がディ
スプレイ２２に表示される。次のステップ１３０では本
透視図作成処理を終了するか否か判定する。ステップ１
３０の判定が否定された場合にはステップ１００へ戻っ
て上記処理を繰り返す。ステップ１３０の判定が肯定さ
れた場合には、本透視図作成処理を終了する。

【００４２】なお、上記実施例では建築物の室内の透視
図を作成する場合を例に説明したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、建築物の外観を表す透視図等の
各種の立体の透視図を作成することができる。

【００４３】また、本実施例では仮想面（クリップ面）
を視点座標系のＺ軸に直交する平面としていたが、本発
明の仮想面は、透視図に表示する部分と、視点より後方
側の部分及び視点に極めて近い位置に位置している部分
と、を区切ることができればよく、前記Ｚ軸に対して傾
きを有していたり、湾曲していてもよい。

【００４４】さらに、本発明に係る透視図作成装置は、
図２に示す構成に限定されるものではない。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、立体に
対して所定位置に配置される視点と視点から所定間隔隔
てて配置される投影面との間に、視点より放射される視
線と交差する仮想面を定め、立体のうち仮想面を境界と
して視点側に位置している所定部分を判断し、所定部分
が削除された立体を表すデータを求め、該データを、投
影面に透視投影した透視図を表す透視図データに変換
し、透視図データのうち少なくとも視野から外れている
部分に対応するデータを削除して透視図を作成するよう
にしたので、短時間で透視図を作成することができる、
という優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の作用としてクリッピング処理を行う
ための仮想平面を示す概念図である。

【図２】透視図作成装置の概略構成を示すブロック図で
ある。

【図３】本実施例の作用を説明するフローチャートであ
る。

【図４】本実施例の作用としてクリッピング処理の詳細
を説明するフローチャートである。

【図５】直交座標データが表す立体図の一例を示す斜視
図である。

【図６】（Ａ）及び（Ｂ）は透視条件の内容を説明する
ための説明図である。

【図７】視点、クリップ面、投影面を概念的に示す立体
図の斜視図である。

【図８】クリッピング処理の一例を説明するための概念
図である。

【図９】透視図データが表す透視図の一例を示す平面図
である。

【図１０】透視図を表示しているディスプレイの画面イ
メージの一例である。

【図１１】従来のクリッピング処理を説明するための概
念図である。

【符号の説明】

１０ 透視図作成装置 １２ ＣＰＵ １６ 記憶媒体 ２２ ディスプレイ ３０ 立体図 ３２ 透視図 ３４ 透視図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 立体に対して所定位置に配置される視点
   と前記視点から所定間隔隔てて配置される投影面との間
   に、前記視点から放射される視線と交差する仮想面を定
   め、前記立体のうち前記仮想面を境界として前記視点側
   に位置している所定部分を判断し、前記立体を表す立体
   データより前記所定部分が削除された立体を表すデータ
   を求めるクリッピング手段と、 前記クリッピング手段により求められたデータを、前記
   所定部分が削除された立体を前記投影面に透視投影した
   透視図を表す透視図データに変換する変換手段と、 透視図データのうち少なくとも前記視野から外れている
   部分に対応するデータを削除して透視図を作成する作成
   手段と、 を有する透視図作成装置。