JPH0731742B2 - Vector set attribute determination device - Google Patents
Vector set attribute determination deviceInfo
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- JPH0731742B2 JPH0731742B2 JP60244435A JP24443585A JPH0731742B2 JP H0731742 B2 JPH0731742 B2 JP H0731742B2 JP 60244435 A JP60244435 A JP 60244435A JP 24443585 A JP24443585 A JP 24443585A JP H0731742 B2 JPH0731742 B2 JP H0731742B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 三次元空間に存在する複数のベクトル、即ちベクトルセ
ットが、該ベクトルセットの共通な始点を通る或平面の
片方にのみ存在するか否かを、任意の三つのベクトルを
組合せ、この三つのベクトルを列ベクトルとする行列式
の符号から判定することで、比較的簡単な論理で精度良
くベクトルセットの属性を判定する。DETAILED DESCRIPTION [Outline] Whether or not a plurality of vectors existing in a three-dimensional space, that is, a vector set, exists on only one of the planes passing through a common starting point of the vector set is arbitrarily determined. By combining two vectors and judging from the sign of the determinant having these three vectors as column vectors, the attributes of the vector set can be judged accurately with relatively simple logic.
本発明は三次元空間に存在するベクトルセットがそれら
の共通な始点で通る或平面の片側にだけ存在するか否か
を判定する装置に係り、特にベクトルセットの中に任意
の二つのベクトルで作られる平面と、他の総てのベクト
ルとの位置関係を、行列式の符号による判定するベクト
ルセットの属性判定装置に関する。The present invention relates to an apparatus for determining whether or not a vector set existing in a three-dimensional space exists only on one side of a plane that passes through at their common starting point, and particularly, it is possible to create an arbitrary two vectors in the vector set. The present invention relates to a vector set attribute determination device that determines the positional relationship between a plane to be generated and all other vectors by the determinant code.
近年、各種技術の進展に伴い、物体の形状を情報処理装
置に認識させる技術の確立が要望されている。In recent years, along with the progress of various technologies, there is a demand for establishment of technology for causing an information processing apparatus to recognize the shape of an object.
例えば、産業界では産業用ロボットの導入が盛んとなっ
てきた。そして半導体技術とロボット制御技術の発達に
より、ロボットの性能は著しく向上している。しかし、
ロボットに高級な作業を行わせるには、ロボット物体を
認識し、必要とするものを選別する能力を持つ必要があ
る。For example, the introduction of industrial robots has become popular in the industrial world. The performance of robots has improved remarkably due to the development of semiconductor technology and robot control technology. But,
In order for a robot to perform high-level work, it must have the ability to recognize a robot object and select what it needs.
ところで、ロボットが与えられた物体を認識するには、
ロボットが見た物体の形状と照合するモデルを、ロボッ
トを制御する計算機システムが記憶している必要があ
る。この計算機システムが記憶するモデルを作成するに
は、モデルを形成する各面の法線ベクトルが、或平面の
片側にのみ存在することを容易に判定出来ることが必要
である。By the way, in order for a robot to recognize a given object,
The computer system that controls the robot must store a model that matches the shape of the object seen by the robot. In order to create a model stored in this computer system, it is necessary to easily determine that the normal vector of each surface forming the model exists only on one side of a plane.
従来、三次元空間に存在するベクトルセットの属性のう
ち、総てのベクトルが共通な始点を通る或平面の片側に
だけ存在するかどうかを判定する方法として、夫々のベ
クトルを法線ベクトルとし、この法線ベクトルに対応す
る平面を考え、この平面で形成される多面体を見た時の
可視面を定義し、総てのベクトルが共通の可視領域を持
つか否かをシンプレックス法により調べることで、判定
することが行われている。Conventionally, among the attributes of the vector set existing in the three-dimensional space, as a method for determining whether or not all the vectors pass through a common starting point and only exist on one side of the plane, each vector is a normal vector, By considering the plane corresponding to this normal vector, defining the visible plane when looking at the polyhedron formed by this plane, and checking by the simplex method whether all the vectors have a common visible region , Is being determined.
即ち、例えば凸多面体を想定し、該凸多面体を形成する
各面の方程式を用いて、可視面の組合せに関する不等式
を作り、その不等式か解を持つかどうかで、その可視面
の組合せが可能かどうかを判定する。この判定方法を例
えば三角錐台を用いて説明する。That is, for example, assuming a convex polyhedron, using the equations of each surface forming the convex polyhedron, create an inequality regarding the combination of visible surfaces, and whether the combination of visible surfaces is possible depending on whether there is an inequality or a solution. Determine whether This determination method will be described using a truncated pyramid, for example.
第3図は五面体の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a pentahedron.
この五面体の面F1,F2,F3,F4及びF5は公知の如く夫々下
記の方程式で表される。The faces F 1 , F 2 , F 3 , F 4 and F 5 of the pentahedron are respectively represented by the following equations as is known.
F1:a1x+b1y+c1z+d1=0 F2:a2x+b2y+c2z+d2=0 F3:a3x+b3y+c3z+d3=0 F4:a4x+b4y+c4z+d4=0 F5:a5x+b5y+c5z+d5=0 従って、各面Fiの方程式を aix+biy+ciz+di=0(1≦i≦5) とすれば、例えば面F1,F2,F3だけが可視面である条件は である。F 1 : a 1 x + b 1 y + c 1 z + d 1 = 0 F 2 : a 2 x + b 2 y + c 2 z + d 2 = 0 F 3 : a 3 x + b 3 y + c 3 z + d 3 = 0 F 4 : a 4 x + b 4 y + c 4 z + d 4 = 0 F 5 : a 5 x + b 5 y + c 5 z + d 5 = 0 Therefore, if the equation of each surface Fi is aix + biy + ciz + di = 0 (1 ≦ i ≦ 5), for example, only the surfaces F 1 , F 2 and F 3 are visible. The condition that is a surface is Is.
面F1,F2,F3が可視面の組合せを構成するかどうかを調べ
るためには、式が解を持つかどうかを調べなければな
らない。従って第3図に示す五面体の各面が、可視面の
組合せを構成するか否かを調べるには、2n=32(但しn
=5)通りの連立不等式が解を持つかどうかを調べる必
要がある。To find out whether the faces F 1 , F 2 , F 3 form a combination of visible faces, one has to look at whether the equation has a solution. Therefore, to check whether or not each surface of the pentahedron shown in FIG. 3 constitutes a combination of visible surfaces, 2n = 32 (however, n
= 5) It is necessary to check whether the simultaneous inequalities have the solution.
上記の如く従来は、n面体の多面体の、可視面の組合せ
を構成する状態を調べる場合、2n通りの連立不等式の解
の有無を調べる必要があり、計算量が膨大なものとなる
と共に、新しい変数の導入による演算装置のメモリの拡
大や、行列式の変形の繰り返しによる数値精度及び処理
速度の低下という問題がある。As described above, conventionally, when investigating the states that form a combination of visible surfaces of an n-sided polyhedron, it is necessary to check whether there are 2n simultaneous inequality solutions, and the amount of calculation becomes enormous. There is a problem that the memory of the arithmetic unit is expanded by the introduction of variables and the numerical accuracy and the processing speed are deteriorated due to repeated transformation of the determinant.
本発明はこのような問題点に鑑み、ベクトルセットの総
てのベクトルが共通の始点を通る或平面の片側にのみ存
在する時、必ずこのベクトルセットの中の任意の二つの
ベクトルが作成する平面の中で、或二つのベクトルが作
成した平面の片側にだけ、総てのベクトルが存在する場
合があるという幾何学的性質に着目し、二つのベクトル
で外積を求め、更にこれと他の一つのベクトルとで内積
を求め、その符号を求めることでベクトルセットの属性
を判定するものである。In view of such a problem, the present invention ensures that when all the vectors of a vector set pass through a common starting point and only exist on one side of a plane, a plane created by any two vectors in this vector set is always generated. In particular, paying attention to the geometrical property that all the vectors may exist on only one side of the plane created by the two vectors, the outer product is obtained from the two vectors, and this and other The attribute of the vector set is determined by obtaining the inner product of the two vectors and the sign thereof.
第1図は本発明の一実施例を示す回路のブロック図であ
る。FIG. 1 is a block diagram of a circuit showing an embodiment of the present invention.
1は対象とするベクトルセットが入力される入力部、2
は入力部1に入ったm個のベクトルの中からベクトルを
三つずつ選択して組合せ、総てのベクトルの組合せに対
して、これらの三つのベクトルを列ベクトルとする行列
の行列式を計算する要素行列演算部、3は要素行列演算
部2が計算した行列式を格納するメモリである。1 is an input unit for inputting a target vector set, 2
Selects three vectors from among the m vectors entered in the input unit 1 and combines them, and for all combinations of vectors, calculates the determinant of a matrix having these three vectors as column vectors The element matrix calculation unit 3 is a memory for storing the determinant calculated by the element matrix calculation unit 2.
4は任意の二つのベクトルで作られる平面に対し、その
他の総てのベクトルがどのような位置関係にあるかを、
行列式の符号により判定する属性判定部、5は属性判定
部4が判定した結果を出力する出力部である。4 shows the positional relationship of all other vectors with respect to the plane formed by two arbitrary vectors,
The attribute determining unit 5 that determines by the sign of the determinant is an output unit that outputs the result determined by the attribute determining unit 4.
ここで、行列式の符号によりベクトルの属性を判定する
方法について説明する。Here, a method of determining the attribute of the vector by the sign of the determinant will be described.
前記の如く、ベクトルセットの中の或二つのベクトルが
作成する平面の片側に、残りの総てのベクトルが存在す
るという幾何学的な性質に基づき、まず、m個のベクト
ルの中から三個のベクトル(i,j,k)を選び、そ
れを列ベクトルとする行列の行列式det(i,j,k)を、総
てのベクトルの組合せについて求める。As mentioned above, based on the geometrical property that all the remaining vectors exist on one side of the plane created by one of the two vectors in the vector set, first three of the m vectors are selected. Of the vector (i, j, k), and a determinant det (i, j, k) of a matrix having the vector as a column vector is obtained for all combinations of vectors.
次に任意のi,jに対して、det(i,j,k)但し(1≦k≦
m,k≠i,j)の符号を先に求めた行列式の値と、行列式の
性質とを利用して調べる。この時一つでも異なる符号が
表れた時は、そこでi,jに対する調査を中止し、他の組
合せについて符号を調べる。Next, for any i, j, det (i, j, k) where (1 ≤ k ≤
The code of m, k ≠ i, j) is examined by using the value of the determinant previously obtained and the property of the determinant. At this time, if any one of the different codes appears, the search for i, j is stopped, and the code is checked for other combinations.
総ての符号が同じであるi,jが存在すれば、このi,jで形
成する平面の片側に残り総てのベクトルが存在する。If all i, j have the same sign, all the remaining vectors exist on one side of the plane formed by i, j.
例えば、第2図に示す如く、五つのベクトル1,2,
3,4及び5があり、この五つのベクトルが平面Pの
同一片側に存在するか否かは、五つのベクトルのうち二
つのベクトルが外積を求め、更にいま一つのベクトルと
内積を求め、その符号を求めることで判定する。このた
め計算し易い行列式に変換してその符号を調べる。For example, as shown in FIG. 2, five vectors 1 , 2 ,
There are three , four, and five , and whether or not these five vectors exist on the same side of the plane P, two vectors out of the five vectors determine the outer product, and another vector and the inner product are determined. It is determined by obtaining the sign. Therefore, the code is examined by converting it into a determinant that is easy to calculate.
即ち、 上記式(2−1)〜(2−10)のいずれかが同一符号と
なれば良い。ところで(2−1)〜(2−10)式は行列
式の形式に書き直すと下式の如くになる。That is, It suffices if any of the expressions (2-1) to (2-10) has the same sign. By the way, if the formulas (2-1) to (2-10) are rewritten in the determinant form, the formula becomes as shown below.
従って、上記(3−1)〜(3−10)式の行列式を計算
し、その符号を調べれば良い。一般にm個のベクトルを
考えた場合、前記の如く det(ijk) 但し(1≦k≦m,k≠i,j) が同符号となるようなi,jが存在すれば、総てのベクト
ルは平面Pの片側に存在する。 Therefore, it is only necessary to calculate the determinants of the equations (3-1) to (3-10) and check the sign. In general, when m vectors are considered, all the vectors are present if i, j such that det (ijk) (1≤k≤m, k ≠ i, j) has the same sign as described above. Exists on one side of the plane P.
要素行列演算部2が演算した行列式det(i,j,
k)の符号を属性判定部4が判定し、総て同一符号の場
合は入力ベクトルセットは或平面の片側にのみ存在する
と判定し、総て同一符号となるようなi,jが存在し
ない時、入力ベクトルセットは空間上に一様に存在する
と判定する構成とする。Determinant equation det (i, j,
When the attribute determination unit 4 determines the code of k), and when all the same codes are present, it is determined that the input vector set exists only on one side of a plane, and when i and j that have the same code do not exist. , The input vector set is determined to exist uniformly in the space.
上記構成とすることにより、計算の容易なベクトル行列
式を計算し、総ての行列式が同一符号となるような二つ
のベクトルの組合せがあった時、このベクトルセットは
該二つのベクトルが形成する平面の片側にのみ存在する
と判定することが出来る。With the above configuration, a vector determinant that is easy to calculate is calculated, and when there is a combination of two vectors such that all determinants have the same sign, this vector set forms the two vectors. It can be determined that it exists only on one side of the plane.
第1図において、対象とするベクトルセットが入力部1
に入る。要素行列演算部2は入力部1に入ったm個のベ
クトルの中からベクトルを三つずつ選択して組合せ、総
ての組合せに対し、この三つのベクトルを列ベクトルと
する行列の行列式を計算してメモリ3に書込む。In FIG. 1, the target vector set is the input unit 1
to go into. The element matrix calculation unit 2 selects three vectors from among the m vectors input to the input unit 1 and combines them, and for all combinations, the determinant of the matrix having these three vectors as column vectors Calculate and write to memory 3.
属性判定部4では、要素行列演算部2から与えられるベ
クトルの組合せと、メモリ3から得られる行列式とか
ら、任意の二つのベクトルで作られる平面に対し、他の
総てのベクトルがどのような位置関係にあるのかを、行
列式の符号により判定する。In the attribute determination unit 4, from the combination of the vectors given from the element matrix calculation unit 2 and the determinant obtained from the memory 3, for the plane made up of two arbitrary vectors, what are all the other vectors? It is determined by the sign of the determinant whether or not there is a positional relationship.
即ち二つのベクトルを(i,j)とした時、総ての行
列式 det(i,j,k) 但しk≠i,j が同符号の場合は、入力ベクトルセットは或平面の片側
にのみ存在すると判定し、そのようなベクトル(i,
j)が存在しない場合には、入力ベクトルは空間上に一
様に存在すると判定する。That is, when two vectors are (i, j), all determinants det (i, j, k) where k ≠ i, j have the same sign, the input vector set is only on one side of a plane. If such a vector (i,
When j) does not exist, it is determined that the input vector exists uniformly in space.
出力部5はこの判定結果を送出する。The output unit 5 sends this determination result.
以上説明した如く、本発明は総てのベクトルが共通の始
点を通る或平面の片側にだけ存在するかどうかを、行列
式の符号だけで判定することを可能としたため、比較的
簡単な論理で精度良くベクトルセットの属性を判定する
ことが出来る。As described above, according to the present invention, it is possible to determine whether or not all the vectors pass through a common start point on only one side of a plane by using only the determinant code. The attributes of the vector set can be accurately determined.
第1図は本発明の一実施例を示す回路のブロック図、 第2図は平面とベクトルとの関係を説明する図、 第3図は五面体の一例を示す図である。 図において、 1は入力部、2は要素行列演算部、 3はメモリ、4は属性判定部、 5は出力部である。 FIG. 1 is a block diagram of a circuit showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining the relationship between planes and vectors, and FIG. 3 is a diagram showing an example of a pentahedron. In the figure, 1 is an input unit, 2 is an element matrix calculation unit, 3 is a memory, 4 is an attribute determination unit, and 5 is an output unit.
Claims (1)
つ選択して組合せ、この総ての組合せに対して、各三つ
のベクトルを列ベクトルとする行列式を計算する要素行
列演算手段(2)と、 該要素行列演算手段(2)が計算した行列式の符号か
ら、任意の二つのベクトルで作成される平面に対し、他
の総てのベクトルの位置関係を判定する属性判定手段
(4)とを備えて成り、 前記二つのベクトルが(i,j)であり、k≠i,jで
ある時に、総ての行列式det(i,j,k)が同符号
である場合、前記複数のベクトルは或平面の片側にのみ
存在すると判定することを特徴とするベクトルセットの
属性判定装置。1. Element matrix calculation means (2) for selecting and combining three vectors from a plurality of vectors and calculating a determinant of each of these three vectors as a column vector for all combinations. ) And the sign of the determinant calculated by the element matrix calculation means (2), the attribute determination means (4) for determining the positional relationship of all other vectors with respect to the plane created by two arbitrary vectors. ) And when the two vectors are (i, j) and k ≠ i, j, if all determinants det (i, j, k) have the same sign, then A vector set attribute determination device characterized by determining that a plurality of vectors exist only on one side of a certain plane.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60244435A JPH0731742B2 (en) | 1985-10-31 | 1985-10-31 | Vector set attribute determination device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60244435A JPH0731742B2 (en) | 1985-10-31 | 1985-10-31 | Vector set attribute determination device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62105274A JPS62105274A (en) | 1987-05-15 |
JPH0731742B2 true JPH0731742B2 (en) | 1995-04-10 |
Family
ID=17118610
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60244435A Expired - Lifetime JPH0731742B2 (en) | 1985-10-31 | 1985-10-31 | Vector set attribute determination device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0731742B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4820890B2 (en) * | 2009-06-18 | 2011-11-24 | 日本車輌製造株式会社 | Guard fence fixing structure |
-
1985
- 1985-10-31 JP JP60244435A patent/JPH0731742B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS62105274A (en) | 1987-05-15 |
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