JPH08273001A - 三次元画像処理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 所望の条件に適った光源座標位置又は視点座
標位置を簡単に設定することができる三次元画像処理シ
ステムを提供する。 【構成】 二次元透視画像をＣＲＴ表示装置で表示さ
せ、入力装置によって所望の光源座標又は視点座標を二
次元指定座標データＰとして入力する。第１計算部１４
により二次元指定座標データＰにより示される位置に最
も近い面の中心座標位置を示す三次元中心座標データＦ
を得、三次元中心座標データＦと視点座標データＧとに
基づき、中心座標位置の深さを示す深さデータＨが第２
計算部１５によって計算される。第３計算部１６ではこ
れらの計算結果が考慮され、所望の光源座標又は視点座
標位置に相応する三次元座標位置を示す光源座標データ
Ｉが計算される。 【効果】 三次元空間上のおおよその目的の位置に光源
または視点の位置を誰でも簡単に設定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光源位置又は視点位置
を簡単に設定することができる三次元画像処理システム
に関する。

【０００２】

【従来の技術】機械、電気、建築等の分野における三次
元の計算機援用設計（ＣＡＤ）システム、或いはその他
のコンピュータ・グラフィックス・システムの如きコン
ピュータ画像処理システムにおいては、所与の三次元物
体をＣＲＴ表示装置に二次元表示させる場合、所要の条
件に適った視点位置又は光源位置を設定しなければなら
ない場合が多々生じる。例えば、建築物又は室内のある
面を明視部分として表示したい場合、その要求を満たす
ことのできる光源位置を所与の三次元座標系内において
設定しなければならない場合を挙げることができる。こ
の種の要求は建築の分野に限定されるものではなく、コ
ンピュータ・グラフィックスを扱う種々の分野で頻繁に
生じるものである。

【０００３】このような場合、従来では、（１）所望の
状態が得られるような光源位置座標をキーボードから入
力するか、（２）三次元物体の三面図のどれか一つの表
示面上の任意の点を指示し、その視線方向に垂直な基準
面上に光源を設定する方法が採用されている。。また、
（３）透視変換等により三次元物体を二次元表示した画
面上において明視部分を持たせたい面を指示することに
より、現在の視点座標と指示面の法線ベクトルとから光
源の三次元座標位置を算出する方法も提案されている
（特開平５−２６６２１０号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、（１）の方法
では、操作者が座標系における三次元物体と光源（視
点）との相対位置関係を把握する必要がある。したがっ
て、操作者に空間位置を把握する能力が要求されるほ
か、実際には、設定操作を多数回繰り返さなければ所望
の位置に光源を設定できないため、時間が掛かるという
問題点を有している。また、（２）の方法では、操作者
に三面図から三次元空間を把握する能力が要求されるほ
か、光源位置を基準面上にしか設定できないので、所望
の位置に光源を設定するためには一度設定してから移動
させなくてはならず、やはり手間が掛かるという問題を
有している。さらに、（３）の方法では、操作者に三次
元空間の把握能力がなくてもよいが、光源の位置を直接
設定することができない。したがって、平行光の設定に
は向いているが、点光源等の光源位置を必要とする設定
には向いていない上に視点位置の設定にはこの方法は使
用できないという問題点を有している。

【０００５】本発明の目的は、したがって、所与の三次
元物体を表す三次元座標系内において、所望の条件に適
った光源座標位置又は視点座標位置を経験や熟練に頼ら
ず誰でも簡単に設定することができるようにした、三次
元画像処理システムを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の特徴は、所与の三次元物体の形状データを格
納しておく記憶装置と、前記三次元物体の二次元透視画
像を表示するため前記形状データを三次元透視変換処理
するデータ処理装置と、該データ処理装置に応答して作
動する画像表示装置とを備えて成る三次元画像処理シス
テムにおいて、該画像表示装置の画像表示面の所望の二
次元位置を指定するための入力装置と、前記二次元透視
画像のうち該入力装置によって指定された二次元位置に
最も近い面の中心座標を示す三次元中心座標データを得
るための第１計算部と、前記三次元中心座標データと前
記二次元透視画像の視点位置データとに基づき、前記二
次元透視画像のための視点座標系における前記中心座標
の深さを示す深さデータを得るための第２計算部と、前
記視点位置データと前記二次元座標データと該深さデー
タとに基づいて前記二次元透視画像における前記所望位
置に相応する三次元座標位置を示す設定座標位置データ
を得るための第３計算部とを備え、前記設定座標位置デ
ータに従って光源又は視点の設定を行うようにした点に
ある。

【０００７】

【作用】入力装置によって二次元透視画像上で光源又は
視点の所望位置を指定すると、二次元透視画像上でその
指定された位置に最も近い三次元物体の面の中心座標を
示す三次元中心座標データが第１計算部から得られる。
第２計算部では、この三次元中心座標データから二次元
透視画像のための視点座標系における三次元中心座標の
深さが計算され、深さデータとして出力される。この深
さデータが指定された位置の二次元データに加えられて
三次元座標位置データとされ、これが設定座標位置デー
タとして出力される。そして、この設定座標位置データ
によって示される三次元位置に光源又は視点が設定され
る。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例につ
き詳細に説明する。

【０００９】図１は、本発明により構成された三次元画
像処理システム１の概略構成を示す図である。三次元画
像処理システム１は、所要の三次元物体の形状データが
格納されている記憶装置２とこの形状データを処理する
ための画像データ処理部３とを有しており、画像データ
処理部３からの表示用画像データＡがＣＲＴ表示装置
（ＣＲＴ）４に入力され、ここで所要の画像が表示され
る。ＣＲＴ４に表示された画像上の所望の位置を画像デ
ータ処理部３に指示するため、画像データ処理部３には
入力装置５が接続されており、入力装置５の操作に従う
入力信号Ｂが画像データ処理部３に入力されている。入
力装置５としては、例えばマウスを用いることができ
る。

【００１０】図２は画像データ処理部３の構成を示すブ
ロック図である。ここで、１１は記憶装置２内に格納さ
れている形状データのうち所要の形状データＣを読み出
すためのデータ読出部、１２はデータ読出部１１から形
状データＣを受け取って三次元透視変換を行い、二次元
透視画像表示のための二次元画像データを含む画像デー
タＤを出力する二次元透視画像データ作成部、１３は画
像データＤを受け取り、この画像データＤに従う画像を
ＣＲＴ４上に表示するための表示用画像データＡを作成
して出力するための表示制御部である。

【００１１】図３は、上述のシステムにより、三次元物
体である立方体Ｓが、ＣＲＴ４の画面上に、予め設定さ
れている視点座標系の視点Ｘから見た二次元透視画像Ｓ
Ａとして表示されている様子が示されている。

【００１２】図２に戻ると、図３に示した如く二次元透
視画像ＳＡが表示されているＣＲＴ４上において光源の
位置を入力装置５によって指定することによってその光
源の三次元座標系内における座標位置を自動的に設定す
るため、第１計算部１４、第２計算部１５、第３計算部
１６及び設定部１７から成る光源位置設定部２０が設け
られている。

【００１３】入力装置５からの入力信号Ｂは二次元透視
画像データ作成部１２に入力されており、入力信号Ｂは
ここで処理されてＣＲＴ４の画面上においてカーソルＹ
として表示される（図３参照）。入力信号Ｂは、また、
第１計算部１４のデータ検索部１４Ａにも入力されてお
り、操作者が入力装置５によってカーソルＹの位置を確
定する操作を行うと、データ検索部１４Ａはこの確定さ
れたカーソル位置を示す入力信号Ｂに従う二次元指定座
標データＰに基づいて、カーソルＹに最も近い二次元透
視画像ＳＡの面ＳＡ１のデータＥを、データ読出部１１
を介して記憶装置２から取り込むというデータ検索動作
を実行する。

【００１４】このようにして検索されたデータＥは第１
計算部１４の中心座標計算部１４Ｂに送られ、ここで面
ＳＡ１の中心座標位置Ｚが計算され、この計算結果を示
す三次元中心座標データＦが第１計算部１４の出力とし
て出力される。

【００１５】三次元中心座標データＦは、二次元透視画
像データ作成部１２から視点Ｘの座標位置を示す視点座
標データＧが入力されている第２計算部１５に入力され
ている。第２計算部１５は三次元中心座標データＦ及び
視点座標データＧに基づいて、二次元透視画像ＳＡのた
めの視点座標系における中心座標位置Ｚの深さが計算さ
れる。

【００１６】ここで、中心座標位置Ｚの深さとは、図４
を参照して説明すると、視点Ｘから中心座標位置Ｚを見
た場合の視線経路ＸＺにおいて、視線経路ＸＺとＣＲＴ
４の画面位置との交点ＣＲと中心座標位置Ｚとの距離ａ
である。

【００１７】この距離ａを示す深さデータＨは、同じく
視点座標データＧが入力されている第３計算部１６に入
力される。

【００１８】第３計算部１６は、二次元透視画像データ
作成部１２からカーソルＹにより指定された二次元指定
座標データＰをさらに受け取っており、これらの入力デ
ータに基づいて光源位置Ｑを示す三次元の光源座標デー
タＩが演算され出力される。

【００１９】この光源位置Ｑは、図４に示されるよう
に、視点座標系において、視点Ｘから指定位置を示すカ
ーソルＹを見た場合の視線経路ＸＱの延長線上であっ
て、カーソルＹの位置より深さａだけ進んだ点に定めら
れている。

【００２０】光源座標データＩは設定部１７に入力さ
れ、ここで所定の三次元空間座標系のデータに変換さ
れ、さらに光源の方向性（もしあれば）を加味したデー
タが付加されて光源についての全ての内容を含む光源デ
ータＪとして出力され、二次元透視画像データ作成部１
２に入力される。

【００２１】この結果、二次元透視画像データ作成部１
２では、光源データＪに基づいて立方体Ｓの各面に明暗
を付けた二次元透視画像を示す画像データを作成するこ
とが可能となる。

【００２２】上記では、カーソルＹによって光源位置を
設定する場合の一実施例について説明したが、カーソル
Ｙにより、全く同様にして視点位置を設定することも可
能である。

【００２３】上記の構成によれば、操作者は二次元透視
画像ＳＡ上のカーソルＹを入力装置５により自由に移動
させ、これにより任意の位置を指定するだけで、三次元
空間上のおおよその目的の位置にライト（光源）または
カメラ（視点）の位置を設定できる。

【００２４】このように、操作者には三次元システム操
作の経験を全く要求しないので、光源又は視点の位置を
簡単に設定することができ、また試行錯誤の必要なしに
それらの設定ができる。この結果、操作時間を短縮で
き、作業能率を著しく向上させることができる。

【００２５】なお、図２に示した構成の機能と同一の機
能は、コンピュータに所定のプログラムを実行させるこ
とによっても同様にして実施することができる。

【００２６】図５は、画像データ処理部３を公知の構成
のコンピュータシステムとし、このコンピュータシステ
ムに格納された画像データ処理プログラムを実行させて
本発明による三次元画像処理システムを構成する場合
の、画像データ処理プログラムを示すフローチャートで
ある。

【００２７】以下、このフローチャートに基づいてその
動作を説明する。画像データ処理プログラムの実行が開
始されると、ステップ３１において記憶装置２から所要
の三次元物体の形状データＣの読み出しが行われ、次の
ステップ３２においてその形状データＣに基づく二次元
透視画像ＳＡがＣＲＴ４において表示される。次いで、
ステップ３３において、入力装置５によって指定された
二次元透視画像ＳＡにおける光源（又は視点）位置を示
す二次元指定座標データＰが入力される。

【００２８】ステップ３４では指定位置に最も近い面Ｓ
Ａ１のデータＥが記憶装置２から読み込まれ、ステップ
３５で光源（又は視点）の位置とすべき三次元位置座標
が算出される。そして、ステップ３６で光源又は視点が
設定され、このプログラムの実行が終了する。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、操作者は入力装置によ
り二次元透視画像上の任意の位置を指定するだけで、三
次元空間上のおおよその目的の位置に光源または視点の
位置を設定できる。このように、操作者には三次元シス
テム操作の経験を全く要求しないので、光源又は視点の
位置を経験、熟練を要することなく誰でも簡単に設定す
ることができ、また試行錯誤の必要なしにそれらの設定
ができるので、操作時間を短縮でき、作業能率を著しく
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による三次元画像処理システムの一実施
例の概略構成図。

【図２】図１の画像データ処理部の詳細ブロック図。

【図３】図１に示した三次元画像処理システムによる二
次元透視画像表示を説明するための説明図。

【図４】図２の第２計算部及び第３計算部における動作
を説明するための説明図。

【図５】図２に示す画像データ処理部の機能と同様の機
能をコンピュータを用いて実現するための画像データ処
理プログラムを示すフローチャート。

【符号の説明】

１ 三次元画像処理システム ２ 記憶装置 ３ 画像データ処理部 ４ ＣＲＴ表示装置 ５ 入力装置 １２ 二次元透視画像データ作成部 １３ 表示制御部 １４ 第１計算部 １５ 第２計算部 １６ 第３計算部 Ａ 表示用画像データ Ｂ 入力信号 Ｃ 形状データ Ｄ 画像データ Ｅ データ Ｆ 三次元中心座標データ Ｇ 視点座標データ Ｈ 深さデータ Ｉ 光源座標データ Ｐ 二次元指定座標データ Ｑ 光源位置 Ｓ 立方体 ＳＡ 二次元透視画像 ＳＡ１ 面 Ｘ 視点 Ｙ カーソル Ｚ 中心座標位置 ａ 深さ

フロントページの続き (72)発明者 田村 泉 富山県富山市下新町３番23号 株式会社イ ンテック内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所与の三次元物体の形状データを格納し
   ておく記憶装置と、前記三次元物体の二次元透視画像を
   表示するため前記形状データを三次元透視変換処理する
   データ処理装置と、該データ処理装置に応答して作動す
   る画像表示装置とを備えて成る三次元画像処理システム
   において、 該画像表示装置の画像表示面の所望の二次元位置を指定
   するための入力装置と、 前記二次元透視画像のうち該入力装置によって指定され
   た二次元位置に最も近い面の中心座標を示す三次元中心
   座標データを得るための第１計算部と、 前記三次元中心座標データと前記二次元透視画像の視点
   位置データとに基づき、前記二次元透視画像のための視
   点座標系における前記中心座標の深さを示す深さデータ
   を得るための第２計算部と、 前記視点位置データと前記二次元座標データと該深さデ
   ータとに基づいて前記二次元透視画像における前記所望
   位置に相応する三次元座標位置を示す設定座標位置デー
   タを得るための第３計算部とを備え、前記設定座標位置
   データに従って光源又は視点の設定を行うようにしたこ
   とを特徴とする三次元画像処理システム。