JPH0652533B2 - Method for displaying partial curved surface and graphic display device using the same - Google Patents

Method for displaying partial curved surface and graphic display device using the same

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JPH0652533B2
JPH0652533B2 JP58026169A JP2616983A JPH0652533B2 JP H0652533 B2 JPH0652533 B2 JP H0652533B2 JP 58026169 A JP58026169 A JP 58026169A JP 2616983 A JP2616983 A JP 2616983A JP H0652533 B2 JPH0652533 B2 JP H0652533B2
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space
partial
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cut
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博文 上西
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Hitachi Ltd
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、三次元部分曲面の生成方式と表示方式に係
り、特に曲面切断の操作に対して好適な部分曲面の生成
方式と表示方式に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional partial curved surface generation method and display method, and more particularly to a partial curved surface generation method and display method suitable for a curved surface cutting operation.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、切断操作が施された部分曲面を表わすには、部分
曲面を三角形分割して多面体で近似する方法が知られて
いるが、この方法は形状モデルとの誤差が大きいため、
高精度表示や数値制御加工には適していないという欠点
があった。
Conventionally, in order to represent a partial curved surface subjected to a cutting operation, a method of dividing a partial curved surface into triangles and approximating with a polyhedron is known, but since this method has a large error with the shape model,
There was a drawback that it was not suitable for high precision display and numerical control processing.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明は、平面,円筒などの初等幾何曲面から自由曲面
までを対象とし、切断操作によって部分化される曲面を
精度良く表示可能とする部分曲面表示方式を提供するこ
とにある。
An object of the present invention is to provide a partial curved surface display method that can accurately display a curved surface which is divided by a cutting operation, from elementary geometric curved surfaces such as planes and cylinders to free curved surfaces.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

部分曲面を表わす方法としては、前述の多面体近似法以
外に、次の方法が考えられる。
In addition to the above polyhedral approximation method, the following method can be considered as a method of representing a partial curved surface.

(1)第1図に示すように曲面を細かな曲面パッチS1〜
S25に分割して部分曲面を近似する。
(1) As shown in FIG. 1, a curved surface patch S1
The partial curved surface is approximated by dividing into S25.

(2)第2図を示すように、曲面S上に三次元閉曲線Cを
与え、この曲線の各点で部分曲面の領域を指し示すベク
トルVを定義する。
(2) As shown in FIG. 2, a three-dimensional closed curve C is given on the curved surface S, and a vector V indicating the area of the partial curved surface at each point of this curve is defined.

(1)の方法は、前述の多面体近く近似法に類似の方法で
あるが、曲面パッチで近似するため精度は良くなる。し
かしこの方法では曲面部分化の操作が加わるごとに曲面
パッチを再構成せざるを得ず、曲面データが変化すると
いう欠点をもつ。したがって誤操作が加えられたとき、
もとの形状が回復できなくなるため、図形処理システム
の一般的形態である対話型処理には適さないという問題
がある。また(2)の方法は、部分曲面の境界曲線に三次
元曲線を使うため、本方式のように、曲面パラメータ
u,V空間に値をとる特殊な曲線形式を用意する必要が
ないという利点をもっている。
The method (1) is similar to the above-mentioned approximation method for a polyhedron, but the accuracy is improved because it is approximated by a curved surface patch. However, this method has the drawback that the surface patch changes each time the surface segmentation operation is added, and the surface data changes. Therefore, when an erroneous operation is added,
Since the original shape cannot be recovered, there is a problem that it is not suitable for interactive processing which is a general form of a graphic processing system. The method (2) uses a three-dimensional curve as the boundary curve of the partial curved surface, and thus has the advantage that it is not necessary to prepare a special curve format that takes values in the curved surface parameter u, V space as in this method. There is.

但し、自由曲面のように複雑な曲面を対象とするとき
は、次のような事情で信頼性が低下する。
However, when a complex curved surface such as a free curved surface is targeted, the reliability decreases due to the following circumstances.

例えば曲面上にu,V曲線を発生させて、曲面をメッシ
ュ状に表示しようとする場合、境界曲線と表示用メッシ
ュ曲線の交点を計算し、部分曲面外の部分を切り捨てる
処理が必要となる。この場合、交点計算の対象となる両
曲線はともに空間曲線でかつ自由曲線のため補間誤差を
もっており、厳密な意味では交わっていないため、特に
両曲線が重根をもつような状況になれば、正しく交点を
求めることは困難となる。
For example, when u and V curves are generated on a curved surface to display the curved surface in a mesh shape, it is necessary to calculate the intersection of the boundary curve and the display mesh curve and to cut off the portion outside the partial curved surface. In this case, both curves that are the targets of intersection calculation are space curves and free curves, so they have an interpolation error and do not intersect in a strict sense. Finding the intersection becomes difficult.

本発明は、このような欠点を解決することを目的とした
ものである。すなわち(1)の方法のように曲面データが
部分化の操作のたびに変化するという欠点については、
曲面データを変化させるのではなく、境界曲線と領域指
示データを曲面データに付随させるという方法で解決し
た。また(2)の方法のように三次元曲線間の交点計算の
信頼性が低いという問題については、部分曲面の境界曲
線と表示用のメッシュ曲線をともに曲面パラメータu,
V空間に値をとる二次元曲線として生成することによっ
て信頼性の高い二次元の交点計算処理に帰着させた。以
上が本発明の動機と考え方である。
The present invention aims to solve such a drawback. That is, regarding the drawback that the curved surface data changes with each segmentation operation as in the method (1),
The solution was not to change the curved surface data, but to attach the boundary curve and the area designation data to the curved surface data. Regarding the problem that the calculation of the intersection point between the three-dimensional curves is low like the method (2), the boundary curve of the partial curved surface and the mesh curve for display are both curved surface parameters u,
By generating it as a two-dimensional curve that takes a value in the V space, it resulted in a highly reliable two-dimensional intersection calculation process. The above is the motive and idea of the present invention.

〔発明の実施例〕Example of Invention

つぎに部分曲面の生成方式と表示方式の概要を実施例で
説明する。被切断曲面を切断曲面で切断した場合、被切
断曲面は、二つの部分曲面に分かれる。そのいずれを切
断の結果得られた部分曲面として使用してもよいが、こ
こでは、切断曲面の表側に位置する部分曲面を使用する
ものとする。ここで、切断曲面の表側とは、被切断曲面
と切断曲面との交線上のいずれかの点における、切断曲
面の法線ベクトル すなわち (S′は切断面を表わす方式) が位置する側であるとする。このS′およびこの法線ベ
クトルについては、さらに、後に説明する。以下、本実
施例の概要を第3図、第4図に従い説明する。一般に、
ある曲面を切断して得られた部分曲面を他の曲面で切断
する場合が多い。したがって、以下では、被切断曲面が
このような部分曲面である場合について説明する。
Next, an outline of the partial curved surface generation method and the display method will be described with reference to an embodiment. When the cut curved surface is cut by the cut curved surface, the cut curved surface is divided into two partial curved surfaces. Any of them may be used as the partial curved surface obtained as a result of cutting, but here, the partial curved surface located on the front side of the cutting curved surface is used. Here, the front side of the cut curved surface means a normal vector of the cut curved surface at any point on the intersection line between the cut curved surface and the cut curved surface, that is, (S 'is a method of representing a cut surface) is assumed to be the side on which it is located. The S'and the normal vector will be described later. The outline of this embodiment will be described below with reference to FIGS. 3 and 4. In general,
A partial curved surface obtained by cutting a certain curved surface is often cut by another curved surface. Therefore, the case where the curved surface to be cut is such a partial curved surface will be described below.

第3図において、1Aは、曲面1から生成された部分曲
面を表す。7はその境界曲線である。2は被切断曲面1
Aに対する切断曲面である。この切断曲面2に対して
は、曲面1を被切断曲面になるから、以下では曲面1あ
るいはその部分曲面1Aをともに被切断曲面と呼ぶこと
がある。
In FIG. 3, 1A represents a partial curved surface generated from the curved surface 1. Reference numeral 7 is the boundary curve. 2 is the curved surface to be cut 1
It is a cutting curved surface for A. Since the curved surface 1 is the curved surface to be cut with respect to the cut curved surface 2, both the curved surface 1 and its partial curved surface 1A may be referred to as the curved surface to be cut below.

被切断曲面1と切断曲面2の交線3を、被切断曲面の
u,Vパラメータ空間に値をとる曲線で求める(第3図
(a))。……〔I〕交線計算 交線3上の一点Pにおいて、切断曲面2の表側を向い
た法線ベクトル4を計算し、これを被切断曲面1のPに
おける接平面5に射影したベクトル6を作り、これによ
って前記の領域指示データを定める(第3図(b))。…
…〔II〕領域指示データの生成 交線3と被切断面の部分曲面境界曲線7との交点
,Pを求め、点P1、P2を結ぶ曲線と部分曲面
1Aの境界曲線7を結合して元の部分曲面1Aを切断曲
面2で切断して得られる新たな部分曲面1Bに対する新
たな境界曲線10を生成する。……〔III〕境界曲線の
生成 曲面の表示法には、ワイヤーフレーム表示、曲面メッシ
ュ表示、断面表示、陰影表示などがあるが、ここでは曲
面をメッシュ曲線で表示する方法について説明する。こ
こでは、表示する部分曲面として、元の被切断曲面1A
を例にして説明する。本実施例で生成する切断後の部分
曲面1Bの場合は後の詳細に説明する。
The intersection line 3 between the cut surface 1 and the cut surface 2 is obtained by a curve having a value in the u and V parameter space of the cut surface (see FIG. 3).
(a)). ...... [I] Calculation of intersecting line At a point P on the intersecting line 3, a normal vector 4 facing the front side of the cut curved surface 2 is calculated, and a vector 6 projected onto the tangent plane 5 at P of the cut curved surface 1 is calculated. And the area designating data is determined by this (FIG. 3 (b)). …
[II] Generation of area designation data The intersection points P 1 and P 2 of the intersection line 3 and the partial curved surface boundary curve 7 of the cut surface are obtained, and the curve connecting the points P1 and P2 and the boundary curve 7 of the partial curved surface 1A are combined. Then, a new boundary curve 10 for a new partial curved surface 1B obtained by cutting the original partial curved surface 1A with the cutting curved surface 2 is generated. ... [III] Boundary curve generation There are wire frame display, curved mesh display, cross-section display, shadow display, etc. as the curved surface display method. Here, a method of displaying a curved surface as a mesh curve will be described. Here, as the partial curved surface to be displayed, the original curved surface 1A to be cut is used.
Will be described as an example. The case of the cut partial curved surface 1B generated in this embodiment will be described later in detail.

曲面1のu方向曲線21′〜24′、V方向曲線2
5′〜29′を生成する(第4図(a))。……〔IV〕曲
面メッシュ曲線の生成 曲線21′〜29′と部分曲面境界曲線10との交点
〜P10を求める(第4図(b))。つぎに曲線21′
〜29′を各々、交点P〜 P10によって分割し、部分曲面1Aの内部にある部分だ
けを、領域指示データに従って取り出し表示する(第4
図(c))。……〔V〕曲面メッシュ曲線の切断以上が部
分曲面の生成方式と表示方式の概要である。以下、上記
の項目〔I〕〜〔V〕に関して詳細に説明する。
U-direction curves 21 ′ to 24 ′ of curved surface 1, V-direction curve 2
5'to 29 'are generated (Fig. 4 (a)). [IV] Generation of curved surface mesh curve The intersection points P 1 to P 10 of the curves 21 ′ to 29 ′ and the partial curved surface boundary curve 10 are obtained (FIG. 4 (b)). Then curve 21 '
Respectively through 29 ', divided by the intersection P 1 ~ P 10, only the portion of the interior of the portion curved surfaces. 1A, taken out display in accordance with area indication data (4th
(Figure (c)). ... [V] Cutting of curved surface mesh curve The above is the outline of the partial curved surface generation method and display method. The above items [I] to [V] will be described in detail below.

〔I〕交線計算 交線計算法については、各種の方法が提案されているの
で、ここでは交線を曲面パラメータ空間に値をとる曲線
として求められるということについて説明する。被切断
面をS(u,V)、切断面をS′(u′,V′)とす
る。S,S′はそれぞれu,Vとu′,V′をパラメー
タとし、三次元空間に値をとるベクトル値関数で書け
る。
[I] Intersection Line Calculation Since various methods have been proposed for the intersection line calculation method, it will be explained here that the intersection line is obtained as a curve having a value in the curved surface parameter space. The cut surface is S (u, V) and the cut surface is S '(u', V '). S and S'can be written by a vector-valued function that takes u, V and u ', V'as parameters, and takes a value in a three-dimensional space.

すなわち、 S(u,V)=(Sx(u,V),Sy(u,V),Sz(u,V)) S′(u′,V′)=(S′(u′,V′),S′(u′,V′),S′
(u′,V′)) である。
That is, S (u, V) = ( Sx (u, V), Sy (u, V), Sz (u, V)) S '(u', V ') = ( S'x (u ′, V ′), S ′ y (u ′, V ′), S ′ z
(U ', V')).

交線はS(u,V)=S′(u′,V′)なる連立方程
式の解である。
The line of intersection is the solution of the simultaneous equations S (u, V) = S '(u', V ').

ここでこの式は方程式が3個、未知数が4個なので自由
度がひとつあるため、パラメータtを導入して、 u=f1(t),V=f2(t),u′=f3(t),V′=f4(t) と解くことができる。具体的な計算法は次の通りであ
る。式の変形だけで解ける場合は問題がないから、ここ
では Newton 法によって解く方法を説明する。まずS,
S′を多面体で近似して交線を折線で近似しておく。こ
うすれば Newton 法に必要な初期値u,V
u′,V′と、交線の式を解くためのu,V,
u′,V′,間の拘束条件、例えばV=au+bを得る
ことができる。したがって なる連立方程式を解き、 ui+1=u+Δui+1=a(u+Δu)+b u′i+1=u′+Δu′ V′i+1=V′+ΔV′(i=0,1,2…) とおき変えて、必要な精度に到達するまで繰り返せばよ
い。このようにして、初期値として用いた、交線3を近
似する前記折れ線上の一つの折れ曲り点に近い位置にあ
る交線3上の点に対応するU,V空間内の一つの点の
U,V座標が求まる。この求められた点は、この交線3
に対応するU,V空間内の曲線に属する点である。U,
V空間上のこの曲線の全体の曲線イメージを得るために
は初期値として用いる前記近似折れ線上の各折れ点に対
して以上と同様の処理を行ない、上記収束計算を繰り返
せば、交線3に対応するU,V空間内の曲線の通過点が
点列として求まるから、これに適当な曲線補間式をあて
はめて、U,V空間内の滑らかな曲線を求める。こうし
て求められた曲線は、交線3に対応するU,V空間内の
曲線である。以下では、この曲線も単に交線と呼ぶこと
がしばしばある。
Since this equation has three equations and four unknowns, it has one degree of freedom. Therefore, by introducing the parameter t, u = f 1 (t), V = f 2 (t), u ′ = f 3 It can be solved as (t), V '= f 4 (t). The specific calculation method is as follows. Since there is no problem if it can be solved only by transforming the formula, the method to solve by the Newton method is explained here. First S,
S'is approximated by a polyhedron and the intersection line is approximated by a polygonal line. In this way, the initial values u 0 , V 0 required for the Newton method,
u ′ 0 , V ′ 0 and u, V, for solving the equation of the intersection line
A constraint condition between u ′ and V ′, for example, V = au + b can be obtained. Therefore The following simultaneous equations are solved: u i + 1 = u i + Δu i V i + 1 = a (u i + Δu i ) + b u ′ i + 1 = u ′ i + Δu ′ i V ′ i + 1 = V ′ i + ΔV ′ I (i = 0,1,2 ...), and repeat until the required accuracy is reached. In this way, one of the points in the U and V space corresponding to the point on the intersection line 3 which is used as the initial value and is close to one bending point on the polygonal line that approximates the intersection line 3 U and V coordinates are obtained. This calculated point is the intersection line 3
Is a point belonging to a curve in the U and V spaces corresponding to. U,
In order to obtain the entire curve image of this curve in the V space, the same processing as above is performed for each of the polygonal points on the approximate polygonal line used as the initial value, and the above convergence calculation is repeated to obtain the intersection line 3. Since the passing points of the corresponding curves in the U and V spaces are obtained as a point sequence, an appropriate curve interpolation formula is applied to this to obtain a smooth curve in the U and V spaces. The curve thus obtained is a curve in the U and V spaces corresponding to the intersection line 3. In the following, this curve is also often simply called the line of intersection.

〔II〕領域指示データの生成 〔I〕で求めた交線に関する領域指示データの生成方法
について第5図を用いて説明する。領域指示データは、
部分曲面境界のどちら側が部分曲面領域であるかを示す
データである。以下の説明では、領域指示データを、
u,Vパラメータ空間におけるベクトルで、境界曲線に
u,Vパラメータ空間で直交するものと定義し、これを
領域指示ベクトルと呼ぶ。
[II] Generation of Area Designation Data A method of generating area designation data relating to the intersection line obtained in [I] will be described with reference to FIG. The area designation data is
It is data indicating which side of the boundary of the partial curved surface is the partial curved surface region. In the following explanation, the area designation data is
It is defined as a vector in the u, V parameter space that is orthogonal to the boundary curve in the u, V parameter space, and this is called a region pointing vector.

以下この領域指示ベクトルの生成法について説明する。
概要で述べたように、切断され除去される部分は、切断
面の裏側にある部分とする。
The method of generating the area designating vector will be described below.
As described in the outline, the part to be cut and removed is the part on the back side of the cut surface.

第5図において被切断面1と切断面2の交線を3とし、
交線上の1点Pにおける切断面2の表を向く法線ベクト
ル4をNとする。またPにおける被切断面の接平面5の
上にNを射影して得られるベクトル6をNとする。N
の切断面u,Vパラメータ空間における像 は、次式を解いて得られる。
In FIG. 5, the line of intersection between the cut surface 1 and the cut surface 2 is 3,
Let N be a normal vector 4 pointing to the surface of the cutting plane 2 at a point P on the intersection line. A vector 6 obtained by projecting N on the tangent plane 5 of the cut surface at P is N 1 . N
Image of 1 cut plane u, V parameter space Is obtained by solving the following equation.

ここで、u,Vは点Pのu,Vパラメータ値、Sは
被切断面2の式とする。従って領域指示ベクトルRは、 をPにおける交線のu,V接ベクトルで直交分解したと
きに得られる直交成分ベクトルである。
Here, u 0 and V 0 are u and V parameter values of the point P, and S is an equation of the cut surface 2. Therefore, the region designating vector R is Is an orthogonal component vector obtained when orthogonal decomposition is performed with u and V tangent vectors of the intersection line in P.

また領域ベクトルは1点Pだけで定めれば、交線上の各
点で一意的に決定するから、上記の計算は1回だけでよ
い。
Further, if the area vector is defined by only one point P, it is uniquely determined at each point on the intersection line, so the above calculation only needs to be performed once.

〔III〕境界曲線の生成 被切断曲面がすでに部分曲面化されているときに、
〔I〕で求めた交線を加えて新たな部分曲面境界曲線を
生成する処理を説明する。第6図は、〔III〕の処理の
説明図であり、全て被切断曲面のu,Vパラメータ空間
で記述してある。なお、u,Vの範囲は、0u,V
1に正規化してある。また第6図においては30〔I〕
で求めた交線3に対応するUV空間内の曲線(以下では
この曲線を単に交線と呼ぶことがある)70は被切断曲
面1Aの境界曲線7(第3図)に対応するUV空間内の
部分曲面境界曲線であり、11,12は曲線30と曲線
70の領域指示ベクトルとする。すなわち、第3図に示
した曲面1内の各点は、このUV空間の定義領域8内の
いずれかの点に対応しており、第3図に示した部分曲面
1A内の各点は、この境界曲線70内のいずれかの点に
対応している。
[III] Generation of boundary curve When the surface to be cut has already been made into a partial surface,
A process of generating a new partial curved surface boundary curve by adding the intersection line obtained in [I] will be described. FIG. 6 is an explanatory diagram of the processing of [III], which is described in the u and V parameter space of the curved surface to be cut. The range of u and V is 0u and V
It is normalized to 1. Further, in FIG. 6, 30 [I]
A curve 70 in the UV space corresponding to the line of intersection 3 obtained in (in the following, this curve may be simply referred to as line of intersection) 70 is in the UV space corresponding to the boundary curve 7 (Fig. 3) of the curved surface 1A to be cut. Is a partial curved surface boundary curve, and 11 and 12 are area designating vectors of the curves 30 and 70. That is, each point in the curved surface 1 shown in FIG. 3 corresponds to any point in the definition area 8 of this UV space, and each point in the partial curved surface 1A shown in FIG. It corresponds to any point within the boundary curve 70.

まず曲線30と曲線70の交点{P}i=1,nを計
算する。つぎに第6図(b)に示すように必要ならば曲
線30を延長して、曲線30とu,Vパラメータ定義域
の境界線8を結合し、閉曲線9を生成する。そして、曲
線70と曲線9を交点{P}i=1,nで分割して、
曲線70と9の部分曲線70a,70b……と9a,9
b……を生成する(第6図(c))。最後に部分曲線7
0a,70b……のうち閉曲線9の内側(領域指示ベク
トルの向く側)にあるものと、部分曲線9a,9b……
のうち閉曲線70の内側にあるものを選び出して、第6
図(d)のごとく新しい部分曲面境界曲線100を生成
する。ここで曲線70と9の内部にある部分曲線を選び
出す処理は、次のように処理する。例として曲線9の内
側に部分曲線70bが存在するか否かの判定法について
説明する。まず曲線70b上の点で曲線9上にはない点
を選び、Qから曲線9上への最短点Qを求め
る。そしてQにおける領域指示ベクトル11とベクト
との内積が正ならば曲線70bは曲線9の内側に、負な
らば曲線70bは曲線9の外側に存在すると判定する。
First, the intersection point {P i } i = 1, n of the curve 30 and the curve 70 is calculated. Then, as shown in FIG. 6 (b), the curve 30 is extended if necessary, and the curve 30 and the boundary line 8 of the u and V parameter domain are connected to generate a closed curve 9. Then, the curves 70 and 9 are divided at intersection points {P i } i = 1, n,
Partial curves 70a, 70b of curves 70 and 9 and 9a, 9
b ... is generated (FIG. 6 (c)). Finally partial curve 7
0a, 70b ... Inside the closed curve 9 (the side toward which the region pointing vector is directed) and partial curves 9a, 9b.
The one inside the closed curve 70 is selected, and the sixth
A new partial curved surface boundary curve 100 is generated as shown in FIG. Here, the process of selecting the partial curves inside the curves 70 and 9 is performed as follows. As an example, a method of determining whether or not the partial curve 70b exists inside the curve 9 will be described. First, a point Q 1 on the curve 70b that is not on the curve 9 is selected, and the shortest point Q 2 on the curve 9 from Q 1 is obtained. And the region pointing vector 11 and the vector in Q 2 If the inner product of and is positive, the curve 70b is inside the curve 9, and if it is negative, the curve 70b is outside the curve 9.

以上が部分曲面の生成方式の詳細説明である。づぎに部
分曲面の表示方式について詳細に説明する。
The above is the detailed description of the partial curved surface generation method. The display method of the partial curved surface will be described in detail below.

〔IV〕曲面メッシュ曲線の生成 曲面を表示するためのメッシュ曲線は、曲面のu,Vパ
ラメータ空間で、u方向、V方向に一定ピッチで生成す
る。この曲線は、u,Vパラメータ空間で直線でよい。
第7図(a)の直線21〜29はu,Vパラメータ空間
におけるメッシュ曲線、第7図(b)の21′〜29′
は21〜29に対応する三次元空間でのメッシュ曲線で
ある。
[IV] Generation of curved surface mesh curve A mesh curve for displaying a curved surface is generated at a constant pitch in the u and V directions in the u and V parameter space of the curved surface. This curve may be a straight line in the u, V parameter space.
Lines 21 to 29 in FIG. 7 (a) are mesh curves in the u and V parameter spaces, and 21 'to 29' in FIG. 7 (b).
Is a mesh curve in the three-dimensional space corresponding to 21 to 29.

〔V〕曲面メッシュ曲線の切断 第7図(c)において閉曲線100は、部分曲面の境界
曲線、ベクトル11は曲線100に付随した領域指示ベ
クトルである。まず直線21〜29の各々と閉曲線10
0との交点を求める。もし交点がなければ、その直線は
部分曲面領域内に存在しないから表示する必要はない。
もし交点があれば、その直線を交点で分割し、閉曲線1
00の内部に存在する部分だけを選んで表示する。ここ
で閉曲線100の内部に存在する直線の部分を選び出す
方法は、〔III〕で説明した方法による。このように、
本実施例では、切断により生成される部分曲面の境界
を、UV空間内の曲線として精度よく求め、その境界曲
線で囲まれたUV空間内の部分領域を決定し、被切断曲
面の内、この部分領域に属するU、Vをパラメータして
有する点を含む部分曲面を表示するので、精度よく部分
曲面を表示することが出来る。
[V] Cutting of curved surface mesh curve In FIG. 7C, a closed curve 100 is a boundary curve of a partial curved surface, and a vector 11 is an area designating vector attached to the curve 100. First, each of the straight lines 21 to 29 and the closed curve 10
Find the intersection with 0. If there is no intersection, the straight line does not need to be displayed because it does not exist in the partial curved surface area.
If there is an intersection, divide the straight line at the intersection and
Only the part existing inside 00 is selected and displayed. Here, the method of selecting the straight line portion existing inside the closed curve 100 is based on the method described in [III]. in this way,
In the present embodiment, the boundary of the partial curved surface generated by cutting is accurately obtained as a curve in the UV space, the partial region in the UV space surrounded by the boundary curve is determined, and the curved surface to be cut is Since the partial curved surface including points having U and V belonging to the partial region as parameters is displayed, the partial curved surface can be displayed with high accuracy.

以上が部分曲面の表示方式の詳細説明である。The above is the detailed description of the display method of the partial curved surface.

第8図は本発明を実現するための三次元図形処理装置の
ブロック図である。ここで枠で囲った部分は装置を表し
ており、実線は幾何データの流れるライン、破線は制御
信号のラインである。
FIG. 8 is a block diagram of a three-dimensional graphic processing apparatus for realizing the present invention. Here, the part surrounded by a frame represents the device, the solid line is a line through which geometric data flows, and the broken line is a control signal line.

101はキーボード、タブレット、スタイラスペン、フ
ァンクションキー、カードリーダから成る曲線データ入
力装置、102は101から入力された曲面データを記
憶す幕るメモリ、103は曲線間交線、部分曲面境界曲
線、曲面表示用のメッシュ曲線など二次元曲線を記憶す
るメモリ、104は曲面間交線や部分曲面境界曲線に付
随する領域指示データを記憶するメモリである。105
は前記〔I〕〔II〕〔III〕を処理する装置を制御する
部分曲面生成制御装置であり、106は2曲面の交線を
計算する交線計算装置、106は曲面データとその間の
交線データから領域指示データ(領域指示ベクトル)を
計算する装置、108は部分曲面境界曲線を106で求
めた交線で切断し、新しい部分曲面境界曲線を生成する
装置、109は2本の二次元曲線間の交点を計算する装
置、110は109で計算して交点データを一時的に記
憶するメモリである。又111は部分曲面表示制御装置
であり、112は〔01〕×〔01〕矩形領域に一定ピ
ッチでメッシュ状の直線を生成する装置、113は直線
を閉曲線データと領域指示データから切断する装置、1
14は曲面データに基づき、113で求めた線分に沿っ
て三次元空間の点列を生成する表示データ生成装置、ま
た116は図形データを表示するディスプレイ装置、1
15はディスプレイ装置を制御する表示制御装置であ
る。
Reference numeral 101 is a curve data input device including a keyboard, tablet, stylus pen, function keys, and card reader, 102 is a curtain memory for storing curved surface data input from 101, 103 is a curve intersection line, a partial curved boundary curve, a curved surface A memory that stores a two-dimensional curve such as a mesh curve for display, and a memory 104 that stores area designation data associated with a curved line between curved surfaces and a partial curved surface boundary curve. 105
Is a partial curved surface generation control device for controlling the device for processing [I], [II], and [III], 106 is an intersection line calculation device for calculating an intersection line of two curved surfaces, and 106 is an intersection line between curved surface data A device for calculating area designating data (area designating vector) from the data, 108 is a device for cutting the partial curved surface boundary curve at the intersection line obtained in 106, and generating a new partial curved surface boundary curve, 109 is two two-dimensional curves A device for calculating an intersection point between 110 and 110 is a memory for temporarily storing the intersection data calculated at 109. Further, 111 is a partial curved surface display control device, 112 is a device that generates a mesh-shaped straight line in a [01] × [01] rectangular region at a constant pitch, 113 is a device that cuts the straight line from closed curve data and region designation data, 1
Reference numeral 14 is a display data generation device that generates a point sequence in a three-dimensional space along the line segment obtained in 113 based on curved surface data, and 116 is a display device that displays graphic data.
A display control device 15 controls the display device.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明の効果は次の通りである。 The effects of the present invention are as follows.

部分曲面を精度よく生成できるため、生成された部分
曲面については、高精度表示が可能になる。
Since the partial curved surface can be accurately generated, the generated partial curved surface can be displayed with high accuracy.

部分曲面の境界曲線を曲面のu,Vパラメータ空間に
値をとる二次元曲線で生成するため、部分曲面の切断処
理、表示処理の主要な部分は二次元の問題に帰着され
る。このため処理が容易になり、高い信頼性を保証する
ことができる。
Since the boundary curve of the partial curved surface is generated by a two-dimensional curve having a value in the u, V parameter space of the curved surface, the main part of the cutting processing and display processing of the partial curved surface is reduced to a two-dimensional problem. For this reason, the processing is facilitated and high reliability can be guaranteed.

次々と曲面の部分化を施しても、変化するのは部分曲
線の境界曲線データだけであり、曲面データは変化しな
い。従って誤操作があっても曲面データは保持されると
いう利点をもつ。
Even if the curved surface is segmented one after another, only the boundary curve data of the partial curve changes, and the curved surface data does not change. Therefore, there is an advantage that the curved surface data is retained even if there is an erroneous operation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図,第2図は部分曲面の表現方式の例、第3図は部
分曲面生成方式の概要、第4図は部分曲面の表示方式の
概要を示す。第5図は領域指示ベクトルの求め方、第6
図は部分曲面生成方式の詳細説明図、第7図は部分曲面
表示方式の詳細説明図である。第8図は本発明を実現す
るための三次元図形処理装置のブロック図である。 S1〜S25……部分曲面を近似するための曲面パッ
チ、S……曲面、C……三次元閉曲線、V〜V……
部分曲面領域を示すベクトル、1……被切断面、1A…
…曲面1の部分曲面、1B……曲面1Aを曲面2で切断
して得られる他の部分曲面、2……切断面、3……1,
2間の交線、4……切断面の表側を向く法線ベクトル、
5……切断面の点Pにおける接平面、6……4を5に射
影したベクトル、7……被切断面の部分曲面境界曲線、
10……新しく生成される部分曲面境界曲線、21′〜
29′……曲面表示用のメッシュ曲線、8……曲面パラ
メータu,Vの定義域の境界線、9……30と8を結合
した閉曲線、30……交線3に対応するUV空間内の曲
線、70……部分曲面1Aの境界曲線に対応するUV空
間内の曲線、100……新しく生成される部分曲面境界
曲線、11,12……領域指示ベクトル、21〜29…
…u,Vパラメータ空間に生成される表示用メッシュ、
21′〜29′……21〜29の三次元イメージ。
1 and 2 show an example of a partial curved surface representation method, FIG. 3 shows an outline of a partial curved surface generation method, and FIG. 4 shows an outline of a partial curved surface display method. FIG. 5 shows how to obtain the area designating vector, 6th.
FIG. 7 is a detailed explanatory diagram of the partial curved surface generation method, and FIG. 7 is a detailed explanatory diagram of the partial curved surface display method. FIG. 8 is a block diagram of a three-dimensional graphic processing apparatus for realizing the present invention. Curved surface patch to approximate the S1~S25 ...... portion curved surface, S ...... curved surface, C ...... three-dimensional closed curve, V 1 ~V 6 ......
Vector showing partial curved surface area, 1 ... Cut surface, 1A ...
... Partial curved surface of curved surface 1; 1B: Other partial curved surface obtained by cutting curved surface 1A with curved surface 2;
Line of intersection between 2 and 4 ... normal vector that faces the front side of the cutting plane,
5 ... a tangent plane at a point P of the cut surface, 6 ... a vector obtained by projecting 4 onto 5, 7 ... a partial curved boundary curve of the cut surface,
10 ... Newly generated partial curved boundary curve, 21'-
29 '... Mesh curve for curved surface display, 8 ... Boundary line of domain of curved surface parameters u, V, 9 ... Closed curve combining 30 and 8, 30 ... In UV space corresponding to intersection line 3 Curve, 70 ... Curve in UV space corresponding to boundary curve of partial curved surface 1A, 100 ... Newly generated partial curved boundary curve, 11, 12 ... Region designating vector, 21-29 ...
... display mesh generated in u, V parameter space,
21'-29 '... 21-29 three-dimensional image.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】3次元図形を表すデータを処理して表示装
置の2次元画面に表示する装置において、 曲面上の点の3次元空間内の位置がUV空間のパラメー
タU,Vの関数として規定されている3次元の被切断曲
面を表すデータと、曲面上の点の3次元空間内の位置が
上記パラメータU,Vによって規定されていて、該被切
断曲面を切断する3次元の切断曲面を表すデータとに基
づいて、該被切断曲面と該切断曲面との3次元空間内の
交線上に位置する複数の点に対応する上記UV空間内の
複数の点を表すデータを生成し、 これらのUV空間内の複数の点を表すデータから、それ
らの点を補間して上記交線に対応するUV空間内の曲線
を表すデータを生成し、 該被切断曲面のU,V空間内の元の境界曲線を表すデー
タと上記交線に対応するU,V空間内の上記曲線を表す
データとにより、該元の境界曲線および上記交線に対応
する上記曲線とにより形成されるU,V空間内の閉曲線
を表すデータを生成し、 該被切断曲面を表すデータとU,V空間内の該閉曲線を
表すデータとに基づいて、該被切断曲面の内、該U,V
空間内の閉曲線により規定されるU,V空間内の部分領
域に属する値をパラメータU,Vとして有する部分曲面
を、該被切断曲面を該切断曲面により切断して得られる
部分曲面として、該表示装置の2次元画面に表示する部
分曲面の表示方法。
1. A device for processing data representing a three-dimensional figure and displaying it on a two-dimensional screen of a display device, wherein the position of a point on a curved surface in the three-dimensional space is defined as a function of parameters U and V in the UV space. And the position of the point on the curved surface in the three-dimensional space is defined by the parameters U and V, and a three-dimensional curved surface for cutting the curved surface to be cut is defined. Data representing a plurality of points in the UV space corresponding to a plurality of points located on a line of intersection in the three-dimensional space between the curved surface to be cut and the cutting curved surface is generated based on the represented data. From data representing a plurality of points in the UV space, those points are interpolated to generate data representing a curve in the UV space corresponding to the intersection line, and the original surface in the U, V space of the curved surface to be cut is generated. Data representing the boundary curve and U corresponding to the above intersection line Data representing a closed curve in the U, V space formed by the original boundary curve and the curve corresponding to the intersection line is generated by the data representing the curve in the V space, and the curved surface to be cut is generated. Based on the data represented and the data representing the closed curve in the U, V space, the U, V
The partial curved surface having the values U and V belonging to the partial regions in the U and V spaces defined by the closed curved line in the space as the partial curved surface obtained by cutting the curved surface to be cut with the cutting curved surface is displayed. A method for displaying a partial curved surface displayed on the two-dimensional screen of the device.
【請求項2】該部分曲面の表示にあたっては、 該閉曲線を表すデータとに基づいて、該U,V空間に属
するあらかじめ定めた複数の曲線のそれぞれの、該部分
領域に属する部分からなる複数の線分を表すデータを生
成し、 該被切断曲面を表すデータと該複数の線分を表すデータ
に基づいて、該複数の線分に対応する3次元の複数の線
分を該部分曲面を表す図形として該2次元画面に表示す
る請求項1記載の部分曲面の表示方法。
2. When displaying the partial curved surface, based on the data representing the closed curve, a plurality of predetermined curves belonging to the U and V spaces, each of which is composed of a portion belonging to the partial area, is displayed. Data representing a line segment is generated, and based on the data representing the curved surface to be cut and the data representing the plurality of line segments, a plurality of three-dimensional line segments corresponding to the plurality of line segments represent the partial curved surface. The partial curved surface display method according to claim 1, wherein the partial curved surface is displayed as a figure on the two-dimensional screen.
【請求項3】該U,V空間内の該複数の曲線のそれぞれ
は、Uが一定の値を有するかもしくはVが一定の値を有
するU,V空間内の直線からなる請求項2記載の部分曲
面の表示方法。
3. The curve according to claim 2, wherein each of the plurality of curves in the U, V space comprises a straight line in the U, V space in which U has a constant value or V has a constant value. How to display a partial curved surface.
【請求項4】該部分曲面に対するU,V空間内の閉曲線
を表すデータの生成にあたり、該被切断曲面のもとの
U,V空間内の境界線を、上記交線に対応する該U,V
空間内の上記曲線により分割して得られる複数の部分の
内、該U,V空間内の上記曲線に対して予め定めた位置
関係を有する部分を選択的に使用する請求項1記載の部
分曲面の表示方法。
4. When generating data representing a closed curve in the U, V space for the partial curved surface, the original boundary line in the U, V space of the cut surface is defined by the U, V corresponding to the intersection line. V
The partial curved surface according to claim 1, wherein a portion having a predetermined positional relationship with respect to the curve in the U, V space is selectively used among a plurality of portions obtained by dividing the curve in the space. Display method.
【請求項5】該選択的に使用する部分は、その部分に対
応する3次元曲線が、該被切断曲面と該切断曲面の交線
上の点から見える、該切断曲面の表方向の領域あるいは
裏方向の領域の内、予め定めた一方の領域に属する部分
である請求項4記載の部分曲面の表示方法。
5. The selectively used portion has a three-dimensional curve corresponding to the portion, which is seen from a point on the intersection line of the curved surface to be cut and the curved surface to be cut, in the front surface area or the back surface. The method for displaying a partial curved surface according to claim 4, wherein the partial curved surface is a portion belonging to one of predetermined areas of the areas in the direction.
【請求項6】該選択的に使用する部分は、該U,V空間
の内、該交線に対応する該U,V空間内の上記曲線の法
線ベクトルに対して所定の位置関係を部分領域に属する
部分である請求項4記載の部分曲面の表示方法。
6. The selectively used portion has a predetermined positional relationship with respect to a normal vector of the curve in the U, V space corresponding to the intersection line in the U, V space. The method for displaying a partial curved surface according to claim 4, wherein the partial curved surface is a portion belonging to a region.
【請求項7】該閉曲線を示すデータの生成にあたって
は、該被切断曲面が他の曲面の部分曲面であるときに
は、 該他の曲面のUV空間内の境界線を示すデータと該UV
空間内の交線を表すデータとから、該他の曲面を該切断
曲面で切断した時に得られる他の部分曲面に対する、U
V空間内の境界に対応する他の閉曲線を表すデータを生
成し、 該部分曲面に対する閉曲線を表すデータとして、該被切
断曲面のUV空間内の該元の境界線と、該被切断曲面と
該切断曲面との上記交線対応するUV空間内の上記曲線
とにより形成され、かつ、該他の閉曲線に含まれる閉曲
線を表すデータを生成する請求項1記載の部分曲面の表
示方法。
7. When generating the data indicating the closed curve, when the curved surface to be cut is a partial curved surface of another curved surface, the data indicating the boundary line in the UV space of the other curved surface and the UV
U with respect to another partial curved surface obtained when the other curved surface is cut by the cutting curved surface from the data representing the intersection line in the space,
Data representing another closed curve corresponding to a boundary in the V space is generated, and as the data representing the closed curve for the partial curved surface, the original boundary line in the UV space of the cut surface, the cut surface, and The method for displaying a partial curved surface according to claim 1, wherein data representing a closed curve formed by the curve in the UV space corresponding to the intersection line with the cut curved surface and included in the other closed curves is generated.
【請求項8】表示装置と、 曲面データの入力装置と、 該入力装置から入力された、曲面上の点の3次元空間内
の位置がUV空間のパラメータU、Vの関数として規定
されている3次元の被切断曲面を表すデータと、曲面上
の点の3次元空間内の位置が上記パラメータU、Vによ
って規定されている、該被切断曲面を切断する3次元の
切断曲面を表すデータとを処理して、該被切断曲面の
内、該切断曲面により切断して得られる部分曲面を表す
データを生成し、そのデータに基づいて該部分曲面を該
表示装置の2次元画面に表示する処理装置とを有し、 該処理装置は、該被切断曲面と該切断曲面との3次元空
間内の交線上に位置する複数の点に対応する上記UV空
間内の複数の点を表すデータを生成する手段と、 該被切断曲面と該切断曲面との3次元空間内の交線上に
位置する複数の点に対応する上記UV空間内の複数の点
を決定し、これらのUV空間内の複数の点を補間して、
UV空間内の交線を表すデータを生成する手段と、 該被切断曲面のUV空間内の元の境界曲線とこの決定さ
れたUV空間内の交線とにより、該部分曲面の境界線に
対応するUV空間内の閉曲線を表すデータを生成する手
段と、 該被切断曲面の内、該決定されたUV空間内の閉曲線に
より規定されるUV空間内の部分領域に属する値をパラ
メータU、Vとして有する部分曲面を表す図形データを
生成して該表示装置にその部分曲面を表示する手段とを
有する図形表示装置。
8. A display device, an input device for curved surface data, and a position in a three-dimensional space of a point on the curved surface input from the input device is defined as a function of parameters U and V in UV space. Data representing a three-dimensional cut surface, and data representing a three-dimensional cut surface for cutting the cut surface, in which the positions of points on the curved surface in the three-dimensional space are defined by the parameters U and V. To generate data representing a partial curved surface obtained by cutting the curved surface by the cutting curved surface, and displaying the partial curved surface on the two-dimensional screen of the display device based on the data. And a processing device for generating data representing a plurality of points in the UV space corresponding to a plurality of points located on a line of intersection between the curved surface to be cut and the cutting curved surface in a three-dimensional space. And a curved surface to be cut and the curved surface to be cut Determining a plurality of points in the UV space corresponding to a plurality of points located on the intersection line in the three-dimensional space of, and interpolating the plurality of points in the UV space,
Corresponding to the boundary line of the partial curved surface by means for generating data representing the intersection line in the UV space, the original boundary curve in the UV space of the curved surface to be cut, and the determined intersection line in the UV space. Means for generating data representing a closed curve in the UV space, and parameters U and V that belong to the partial area in the UV space defined by the determined closed curve in the UV space, of the curved surfaces to be cut. A graphic display device having means for generating graphic data representing the partial curved surface and displaying the partial curved surface on the display device.
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