JPH08329283A - ３次元画像操作装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の３次元物体の結合を簡単な操作で行な
うことができる３次元画像操作装置を提供する。 【解決手段】 ３次元空間に在る操作対象物の画像を表
示し、この操作対象物の加工・組立て等を行なう３次元
画像操作装置において、操作対象物の画像データを個別
に保持する操作対象物保持手段５、６と、操作対象物と
の相対的な位置関係が固定された仮想面の画像データを
個別に保持する仮想面保持手段２、４と、仮想面の３次
元空間における位置を個別に変更する位置変更手段１、
３とを設け、この仮想面の移動を通じて各操作対象物の
３次元空間における移動を行なうようにしている。操作
者が各操作対象物に対応する操作手段を操作すると、各
仮想面が変位量に応じて３次元空間を移動し、この移動
に伴って、仮想面に固定された操作対象物が３次元空間
を動く。一方の操作対象物を、仮想面の移動を通じて、
操作のし易い位置や向きに動かし、他方の操作対象物を
仮想面の状態を目安として所定の位置に移動することに
より、操作対象物同士の正しい位置での結合を容易に且
つ短時間で実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＡＤやコンピュ
ータグラフィックスなどの分野で、３次元形状の物体の
図形を作成するために用いられる３次元画像操作装置に
関し、特に、複数の３次元物体を一つに組合せたり、物
体を変形したりする操作を行ない易くするものである。

【０００２】

【従来の技術】３次元画像操作装置は、コンピュータ支
援の基に仮想３次元空間に在る３次元形状の物体の図形
を表示画面上に表示したり、操作者の操作に応じて、こ
の図形形状を適宜変形したりすることが可能である。ま
た、複数の部品を組合せたとき、製品の形状がどのよう
になるかを視覚的に確認するために、この３次元画像操
作装置を使って、部品形状を有する複数の３次元物体を
表示画面上で組合せる操作なども行なわれる。

【０００３】こうした操作を行なう３次元画像操作装置
は、図１６に示すように、表示装置のディスプレイ161
上に、仮想３次元空間に配置された物体163、164の画像
を表示するウインドウ162と、表示の視点の変更を指示
する視点ボタン165と、仮想３次元空間における物体の
移動を指示する物体ボタン166と、視点または物体の移
動方向として仮想３次元空間におけるＸ軸、Ｙ軸または
Ｚ軸の回りの回転を指示するボタン167、168、169と、
視点または物体の移動方向として仮想３次元空間のＸ
軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向への平行移動を指示するボタン17
0、171、172と、マウス173によって移動するカーソル17
6とが表示される。

【０００４】このウインドウ162に表示された３次元の
物体163の上に別の物体164を重ねる場合には、次のよう
な操作を行なう。

【０００５】３次元物体を移動するためには、マウス17
3を操作して、カーソル176を物体ボタン166の位置に動
かし、マウスの右ボタン175を押して物体ボタン166を選
択する。次に、カーソル176を移動すべき３次元物体164
の位置に動かし、マウス173の右ボタン175を押して、そ
の３次元物体164を選択する。次に、その物体164を例え
ば３次元空間のＸ軸に平行に移動するのであれば、カー
ソル176で移動ボタンＸ170を選択し、さらに、マウス17
3の右ボタン175を押しながらマウス173を左右に動か
す。この操作で、３次元物体104はＸ軸の正負の方向に
移動する。同様に、移動ボタンＹ171やＺ172を選択する
ことによって、物体164をＹ軸やＺ軸の方向に平行移動
することができ、また、回転ボタンＸ167、Ｙ168、Ｚ16
9を選択した後、マウス173の右ボタン175を押しながら
マウス173を動かすことによって、物体164をＸ軸、Ｙ軸
またはＺ軸の回りに回転させることができる。

【０００６】この物体の移動によって、物体164が物体1
63の上に位置したかどうかを確かめるためには、物体16
4と物体163との位置関係が明らかになるように、３次元
空間の表示の視点を変更し、両物体の重なり状態を確認
する必要がある。

【０００７】視点を変更するためには、まず、マウス17
3を操作してカーソル176を視点ボタン165の上に運び、
マウスの左ボタン174を押して視点ボタン165を選択す
る。次に、３次元空間を例えばＸ軸に対して回転させた
位置から眺めるのであれば、回転ボタンＸ167を選択
し、次いで、マウス173の右ボタン175を押しながらマウ
ス173を左または右に移動する。この操作で視点が移動
し、ウインドウ161には、新たな視点から見た３次元物
体164及び163が表示される。同様に、回転ボタンＹ168
またはＺ169を選択することにより、視点をＹ軸やＺ軸
の回りに回転することもできる。

【０００８】このように、従来の３次元画像操作装置で
は、必要に応じて視点変更の操作を行ないながら、物体
の移動の操作を実施することによって、仮想３次元空間
に在る複数の物体164、163を結合することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の３次元
画像操作装置では、３次元物体163と３次元物体164との
位置関係を決めるための操作が複雑で可成り難しい。そ
のため、例えば、図１７に示すように、３次元物体の周
りにいくつもの別の３次元物体が接続された、込み入っ
た製品の画像を作成する場合には、視点変更と物体の移
動とを交互に繰り返さなければならず、大変な手間と操
作技術とが必要になる。

【００１０】本発明は、こうした従来の問題点を解決す
るものであり、複数の３次元物体の結合を簡単な操作で
行なうことができ、また、３次元物体の変形を簡単な操
作で行なうことができる３次元画像操作装置を提供する
ことを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明の３次元
画像操作装置では、操作対象物とともに移動する仮想面
や、操作対象物の変形領域を規定する仮想物体など、３
次元空間を動き得る仮想的な図形を設定し、この仮想図
形を画面上で操作したとき、操作対象物が移動したり変
形したりするように構成している。

【００１２】また、操作対象物の変形に際して、変形の
度合いを仮想的な色で表示できるように構成している。

【００１３】そのため、仮想図形の状態を目安に操作対
象物の位置や方向等を決めたり、仮想的な色を見て、変
形の度合いを調節したりすることができるため、操作が
容易となり、且つ正確な操作が可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、３次元空間に在る操作対象物の画像を表示し、この
操作対象物の加工・組立て等を行なう３次元画像操作装
置において、操作対象物の画像データを個別に保持する
操作対象物保持手段と、操作対象物との相対的な位置関
係が固定された仮想面の画像データを個別に保持する仮
想面保持手段と、仮想面の３次元空間における位置を個
別に変更する位置変更手段とを設け、この仮想面の移動
を通じて各操作対象物の３次元空間における移動を行な
うようにしたものであり、操作者が各操作対象物に対応
する操作手段を操作すると、各位置変更手段にその変位
量が入力し、各仮想面が変位量に応じて３次元空間を移
動し、この移動に伴って、仮想面に固定された操作対象
物が３次元空間を動く。従って、一方の操作対象物を、
仮想面の移動を通じて、操作のし易い位置や向きに動か
し、他方の操作対象物を仮想面の状態を目安として所定
の位置に移動することにより、操作対象物同士の正しい
位置での結合を容易に且つ短時間で実現することができ
る。

【００１５】請求項２に記載の発明は、操作対象物の複
数を結合する組立て操作に対応して複数の操作対象物保
持手段に保持された画像データをその内の一つの操作対
象物保持手段に集める操作対象物合成手段を設けたもの
であり、複数の操作対象物を結合した場合に、それらの
操作対象物の画像データが１つの操作対象物保持手段に
纏めて保持され、それ以降、それらの操作対象物は一体
的な動きをすることになる。

【００１６】請求項３に記載の発明は、操作対象物の一
部を変形する加工操作に対応して複数の操作対象物の間
の干渉を検出する干渉チェック手段と、操作対象物の干
渉が検出された領域における画像データを変形する操作
対象物変形手段とを設けたものであり、操作対象物の一
つを、画像データの変形範囲を規定する変形領域として
設定した場合に、操作者の操作によってこの変形領域と
干渉するようになった操作対象物の範囲を変形すること
ができる。

【００１７】請求項４に記載の発明は、この仮想面を平
面または曲面で構成したものであり、各種の仮想面を設
定することができる。

【００１８】請求項５に記載の発明は、この仮想面の少
なくとも幾つかを、操作対象物から一定距離離間する曲
面で構成したものであり、こうすることにより、操作対
象物同士を一定距離だけ離して３次元空間に配置する場
合に、その位置決め操作が容易になる。

【００１９】請求項６に記載の発明は、この仮想面の表
示をオン・オフする表示切換手段を設けたものであり、
操作対象物の結合や加工の操作を終えた後に、仮想面を
表示画面から消すことができる。

【００２０】請求項７に記載の発明は、操作者の体の一
部の動きを検出する位置検出手段と、この位置検出手段
の検出結果に基づいて、画像を表示する視点を変更する
視点変更手段とを設けたものであり、例えば、操作者が
画面を右の方から見ると、その方向から見た３次元空間
の操作対象物が表示される。そのため、３次元空間にお
ける操作対象物の位置関係を容易に把握することができ
る。

【００２１】請求項８に記載の発明は、３次元空間に在
る操作対象物の画像を表示し、この操作対象物の加工・
変形等を行なう３次元画像操作装置において、操作対象
物の画像データを保持する操作対象物保持手段と、操作
対象物の変形領域を指定する仮想物体の画像データを保
持する変形領域保持手段と、操作対象物と仮想物体との
干渉を検出する干渉チェック手段と、干渉チェック手段
が検出した操作対象物の変形領域における色を変更する
色変更手段と、操作対象物の変形領域における画像デー
タをこの色に応じて変形する操作対象物変形手段とを設
けたものであり、操作対象物の変形領域を変形するに先
立って、その変形の度合いを、変形領域の色で確認する
ことができる。

【００２２】請求項９に記載の発明は、操作対象物の画
像データを保持する操作対象物保持手段と、操作対象物
の変形領域を指定する模様の画像データを保持する変形
領域保持手段と、操作対象物とこの模様との干渉を検出
する干渉チェック手段と、操作対象物のこの模様と干渉
する変形領域の画像データを、この模様に付された色に
応じて変形する操作対象物変形手段とを設けたものであ
り、操作対象物に各種の模様を張り付ける画面操作によ
って、操作対象物を模様に応じた各種の形状に変形する
ことができる。

【００２３】以下、本発明の実施の形態について、図面
を用いて説明する。

【００２４】（第１の実施の形態）第１の実施形態の３
次元画像操作装置では、図２に示すように、ディスプレ
イ28上に、第１の操作対象物25が第１の仮想平面22上に
固定された状態で表示され、また、第２の操作対象物26
が第２の仮想平面24上に固定された状態で表示される。
第１の仮想平面22は、位置や方向を３次元的にコントロ
ールできる３次元マウス21の操作に応じて移動し、この
第１の仮想平面22の動きに従って、第１の仮想平面22上
に固定された操作対象物25が移動する。また、第２の仮
想平面24は通常のマウス23の操作で移動し、この第２の
仮想平面24の動きに従って、第２の仮想平面24上に固定
された操作対象物26が移動する。なお、図２の27は、説
明のために加えた３次元空間を表す座標軸である。

【００２５】この３次元画像操作装置は、図１に示すよ
うに、機能ブロックとして、第１の仮想平面22の画像デ
ータを保持する第１の仮想平面保持手段２と、第１の仮
想平面22の位置を変更する、３次元マウス21に相当する
第１の位置変更手段１と、第２の仮想平面24の画像デー
タを保持する第２の仮想平面保持手段４と、第２の仮想
平面24の位置を変更する、マウス23に相当する第２の位
置変更手段３と、第１の操作対象物25の画像データを保
持する第１の操作対象物保持手段５と、第２の操作対象
物26の画像データを保持する第２の操作対象物保持手段
６と、第１及び第２の操作対象物を合成して第１の操作
対象物とする操作対象物合成手段７と、３次元形状を有
する操作対象物25、26及び仮想平面22、24の画像データ
を表示用の２次元画像データに変換して保持する表示画
像保持手段８と、表示用２次元画像データを画面に表示
する表示手段９とを備えている。

【００２６】この装置では、ユーザが３次元マウス21を
操作すると、第１の仮想平面22が３次元空間中を自由に
移動し、それに伴って、仮想平面22に固定された第１の
操作対象物25が３次元空間を移動する。なお、この３次
元マウスとしては、スペースボールなど、様々なタイプ
の物が市販されており、それらを適宜使用することがで
きる。

【００２７】このとき、３次元画像操作装置の第１の位
置変更手段１からは、３次元マウスの操作方向と移動量
とを表す変位量が第１の仮想平面保持手段２に入力し、
第１の仮想平面保持手段２は、保持している第１の仮想
平面22の画像データをこの変位量に応じて更新する。ま
た、この変位量は、第１の仮想平面保持手段２から第１
の操作対象物保持手段５に送られ、第１の操作対象物保
持手段５は、保持している第１の操作対象物25の画像デ
ータをこの変位量に応じて変換する。

【００２８】表示画像保持手段８は、この第１の仮想平
面保持手段２に保持された３次元画像データと、第１の
操作対象物保持手段５に保持された３次元画像データと
を読出し、画面に表示するための２次元の表示用画像デ
ータを作成する。表示用画像データは表示手段９に出力
され、その結果、３次元マウス21の操作に応じて移動す
る仮想平面22と操作対象物25との画像がディスプレイ28
上に表示される。

【００２９】一方、ユーザがマウス23を操作したときに
は、操作のやり方に応じて仮想平面24が各種の動き方を
する。マウス23の中ボタンを押しながらマウス23を前後
に移動すると、図３（１）に示すように、仮想平面24が
Ｘ軸の回りに回転する。また、図３（２）に示すよう
に、左ボタンを押しながらマウス23を前後に動かすと、
仮想平面24は面に沿って前後に移動し、また、左右に動
かすと面に沿って左右に移動する。このとき仮想平面の
面が傾いていれば、この面に沿った斜めの移動が可能で
ある。また、図３（３）に示すように、マウスの右ボタ
ンを押しながら前後に動かすと、面は上下に平行移動す
る。

【００３０】このような操作を連続的に行なうことによ
って、図３（４）に示すように、31の位置にある仮想平
面を33の位置に動かすことができる。ここでは、最初、
31の位置にある仮想平面をＸ軸を中心に回転し、次にそ
の状態で、面に沿って斜め後方に動かし、そこでＸ軸に
対して逆方向に回転して仮想平面の角度を32の位置に戻
し、そのまま33の位置まで平行移動している。

【００３１】このように、マウス23の操作によって、仮
想平面24が移動し、それに伴って、この仮想平面24に固
定された第２の操作対象物26が移動する。従って、マウ
ス23の操作で第２の操作対象物26をＸ、Ｙ、Ｚ方向の軸
を中心に回転させたり、前後・左右・上下・斜め方向に
移動させたりすることができる。

【００３２】このとき、３次元画像操作装置の第２の位
置変更手段３は、マウス23の操作のやり方に応じた移動
方向と移動量とを表す変位量を出力し、第２の仮想平面
保持手段４に入力する。第２の仮想平面保持手段４は、
保持している第２の仮想平面24の画像データをこの変位
量に応じて更新する。また、この変位量は、第２の仮想
平面保持手段４から第２の操作対象物保持手段６に送ら
れ、第２の操作対象物保持手段６は、保持している第２
の操作対象物26の画像データをこの変位量に応じて変換
する。

【００３３】表示画像保持手段８は、この第２の仮想平
面保持手段４に保持された３次元画像データと、第２の
操作対象物保持手段６に保持された３次元画像データと
を読出して表示用画像データを作成し、表示手段９に出
力する。その結果、表示手段９のディスプレイ28上に
は、マウス23の操作に応じて移動する仮想平面24と操作
対象物26との画像が表示される。

【００３４】第１の操作対象物25の所定箇所に第２の操
作対象物26を結合しようとする操作者は、例えば左手で
３次元マウス21を操作して、第１の操作対象物25を操作
対象物26との結合状態がはっきりと見える位置・向きに
動かし、また、右手でマウス23を操作して、第２の操作
対象物26が第１の操作対象物25の正しい結合位置に移動
するように第２の仮想平面24を動かす。このとき、操作
対象物25、26の位置や向きは仮想平面22、24の状態から
明らかになるので、操作対象物相互の位置合わせが容易
になる。

【００３５】操作者が、第２の操作対象物26を第１の操
作対象物26の結合すべき位置に動かした後、マウス21か
ら両対象物の合体を指令する信号を入力すると、操作対
象物合成手段７は、第２の操作対象物保持手段６に保持
された第２の操作対象物26の画像データを読出して第１
の操作対象物保持手段５に出力し、第１の操作対象物保
持手段５は、これを第１の操作対象物25の画像データと
ともに保持する。これ以降、第１の操作対象物25と第２
の操作対象物26とは合体し、３次元マウス21を操作して
第１の仮想平面22を動かしたときには、操作対象物25と
操作対象物26とが結合した状態で移動する。

【００３６】このように、第１の実施形態の３次元画像
操作装置では、二つのマウスの一方を使って第１の操作
対象物25を結合操作のしやすい位置に動かし、他方を使
って第２の操作対象物26を結合位置に移動しているの
で、両対象物の結合操作が容易であるとともに、操作に
要する時間を短縮することができる。また、操作対象物
が仮想平面に固定されているため、３次元空間における
両対象物の位置関係が仮想平面を見ることによって明確
となり、操作対象物を正しい位置に移動し易い。また、
仮想平面に沿って操作対象物を移動させることができる
ので、動きがＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の方向だけに限定され
ず、素早い移動が可能である。また、第２の操作対象物
26を通常のマウス23を使って移動しているので、磁気式
のマウスを使用する場合に比較して移動量を正確に設定
することができる。

【００３７】（第２の実施の形態）第２の実施形態の３
次元画像操作装置では、図５に示すように、操作対象物
55に変形領域56を接触させる操作を行なうと、操作対象
物55のその接触位置が変形する。この変形領域56は、第
１の実施形態の第２の操作対象物26と同じように、第２
の仮想平面54に固定されており、マウス53を使って第２
の仮想平面54を動かしたとき、同時に移動する。

【００３８】この装置は、図４に示すように、変形領域
56の３次元図形データを保持する変形領域保持手段46
と、操作対象物55と変形領域56とが同一空間を保有して
いる（干渉している）かどうかをチェックする干渉チェ
ック手段47と、操作対象物55における干渉箇所を変形す
る操作対象物変形手段48とを備えている。その他の構成
は実質的に第１の実施形態の装置（図１）と変わりがな
い。

【００３９】この装置では、３次元マウス51を操作し
て、第１の仮想平面52に固定された操作対象物55を操作
のし易い場所に動かし、また、第１の実施形態と同様
に、マウス53を操作して、第２の仮想平面54に固定され
た変形領域56を操作対象物55と交差するように動かす
と、干渉チェック手段47が操作対象物55と変形領域56と
の干渉をチェックして、両者の干渉が発生した場合に、
それを検出する。

【００４０】操作対象物変形手段48は、干渉チェック手
段47が干渉を検出すると、操作対象物保持手段45に保持
された操作対象物55の図形データの内、干渉領域の図形
データを変形する。図５の場合では、干渉した部分を削
り取って穴を明けている。変形の方法としては、この
他、操作対象物55の面を盛上げたり、色を塗ったりする
こともできる。

【００４１】このように、第２の実施形態の３次元画像
操作装置では、操作対象物の加工・変形を容易に且つ素
早く行なうことができる。

【００４２】（第３の実施の形態）第３の実施形態の３
次元画像操作装置では、操作者が首を動かすことによっ
て、ディスプレイに表示される３次元空間の視野を変え
ることができる。この装置を操作する操作者は、図７に
示すように、操作者の体の動きを検出するセンサー71を
頭部に装着する。この装置は、機能ブロックとして、図
６に示すように、センサー71の検出結果に基づいて表示
画像の視野を変更する視点位置変更手段69を備えてい
る。その他の構成は第１の実施形態の装置（図１）と同
じであり、また、マウス72、73による操作の仕方も第１
の実施形態の場合と変わりがない。

【００４３】この装置では、操作者が画面の右の方から
ディスプレイ79を見た場合に、頭の位置をセンサー71が
検出し、この検出信号を受けた視点変更手段69が、あた
かもその方向から見た画像となるように、表示画像保持
手段68に対して視点の変更を指令する。表示画像保持手
段68は、第１の仮想平面保持手段62、第１の操作対象物
保持手段65、第２の仮想平面保持手段64及び第２の操作
対象物保持手段66の各々に保持された３次元画像データ
を読出し、視点変更手段69から指示された視点からの表
示用画像データを作成して、表示手段70に出力する。そ
の結果、表示手段70のディスプレイ79上には、仮想３次
元空間を右の方から眺めたときの仮想平面73、75と操作
対象物76、77との画像が表示される。

【００４４】このように、第３の実施形態の３次元画像
操作装置では、操作者はディスプレイ79の前で頭を動か
すことにより、いろいろな方向からの画像を見ることが
でき、３次元物体間の位置関係を容易に把握することが
できる。

【００４５】（第４の実施の形態）第４の実施形態の３
次元画像操作装置は、ディスプレイ画面から仮想平面を
消すことができる。この装置は、図８に示すように、第
１及び第２の仮想平面の画像データの表示画像保持手段
89への入力をオン・オフする表示切り換え手段88を備え
ている。その他の構成は第３の実施形態の装置（図６、
図７）と変わりがない。

【００４６】この装置では、図９に示すように、操作者
がマウスの右ボタン92を押すごとに、表示切り換え手段
88がオン・オフを繰り返し、それに応じて、表示画像保
持手段89に、第１の仮想平面保持手段82及び第２の仮想
平面保持手段84から各仮想平面93、94の画像データが入
力されたり、入力されなかったりする。従って、この操
作で、第１の仮想平面93及び第２の仮想平面94は、ディ
スプレイ上で消えたり表示されたりする。

【００４７】このように、第４の実施形態の３次元画像
操作装置では、操作対象物の結合や加工に際して、結合
や加工の操作を行なう段階では、これらの操作が行ない
易いように画面に仮想平面を表示し、また、操作が終了
した段階では、仮想平面を画面から消すことによって、
操作対象物の結合状態や加工状態を正しく観察すること
ができる。

【００４８】なお、各実施形態では、操作対象物を固定
する仮想面を平面で形成しているが、これは曲面であっ
ても良い。例えば、第１の操作対象物を包み込む半球や
第１の操作対象物から一定距離だけ離れた曲面を仮想面
として設定し、この仮想面と第１の操作対象物との位置
関係を固定する。こうしたときには、第２の操作対象物
を第１の操作対象物から一定距離離して配置するような
場合に、この仮想面の位置まで第２の操作対象物を移動
すればよいので、その操作が容易になる。

【００４９】（第５の実施の形態）第５の実施形態の３
次元画像操作装置では、図１３（ａ）に示すように、操
作対象物231を少しだけ変形させる場合に、マウスを操
作して、その変形箇所に３次元的大きさを持つ変形領域
233を接触させる（干渉させる）。このとき、操作対象
物231の変形箇所232における色が変わり、その色の濃さ
によって変形の程度が表示される。この色は、変形領域
233の接触時間が長い程、あるいは変形領域233の接触回
数が多い程、濃くなる。ユーザは、変形させようとする
量に応じて、変形箇所232に対する変形領域233の接触時
間を調整する。

【００５０】こうして、ユーザは、変形の程度を変形箇
所の色で確認した後、この色の変化した箇所に変形領域
233を再び接触させる。この操作で、図１３（ｂ）に示
すように、操作対象物が色に応じた大きさだけ持ち上が
る。

【００５１】この装置は、機能ブロックとして、図１０
に示すように、変形領域233の３次元画像データを保持
する変形領域保持手段212と、変形領域233の３次元空間
における位置及び方向を指定する第１の位置変更手段21
1と、操作対象物231の３次元画像データを保持する画像
保持手段217と、操作対象物231の３次元空間における位
置及び方向を指定する第２の位置変更手段213と、変形
領域233と操作対象物231との干渉をチェックする干渉チ
ェック手段215と、変形領域233と干渉している操作対象
物231の位置の色を変更する画素値変更手段214と、この
位置の画像データの変形を行なう変形手段216と、操作
対象物231及び変形領域233の画像データを表示用の２次
元画像データに変換する表示画像保持手段218と、操作
対象物231及び変形領域233を画面に表示する表示手段21
9とを備えている。

【００５２】この第１の位置変更手段211及び第２の位
置変更手段213は、それぞれ、第１の実施形態のマウス2
3及び３次元マウス21に相当し、変形領域233及び操作対
象物231は、これらのマウスを操作することにより、第
１の実施形態の第２の仮想平面及び第１の仮想平面と同
じように動くことができる。

【００５３】操作対象物は、拡大すると、図１４（ａ）
に示すように、表面が三角形の集まりで構成され、三角
形毎に色が決められる。変形領域242が三角形と重なる
と、その三角形の色が変わる。同じ三角形が選択される
度に、図１４（ｂ）のように、次第に色が濃くなってい
く。操作対象物の形状の変化は、図１４（ｃ）に示すよ
うに、三角形の頂点の位置が変わることによって行なわ
れる。

【００５４】画像保持手段217には、図１１（ａ）に示
すように、操作対象物を構成する三角形（画素）の位置
及び色について記述する画素テーブル221が保持されて
おり、このテーブルに、各画素の番号と、その画素の３
つの頂点の３次元空間における座標と、その画素の色と
が登録される。また、変形領域保持手段212には、円錐
台形で表示される変形領域223（図１１（ｃ））の上底
の中心の位置、円錐台形の中心軸の方向、円錐台形の上
底及び下底の半径が定義されている（図１１（ｂ））。

【００５５】第１の位置変更手段211の操作で変形領域
が移動し、操作対象物と重なると、干渉チェック手段21
5及び画素値変更手段214は、図１２に示す手順で動作し
て、画像保持手段217に保持された画素テーブルの色を
変更する。

【００５６】ステップ１：干渉している画素の色付け指
示が終了していなければ、 ステップ２：干渉チェック手段215は、画素の番号を指
定する画素カウンタを初期値に設定し、 ステップ３：すべての画素を選択し尽くしていなけれ
ば、 ステップ４：画像保持手段217に保持された画素テーブ
ルから、画素カウンタの指し示す番号の画素を１つ選ん
で、その頂点の座標を読み取り、 ステップ５：その画素が変形領域保持手段212に保持さ
れた変形領域と干渉しているかどうかをチェックする。

【００５７】ステップ６：干渉していなければ、画素カ
ウンタを１つインクリメントして、ステップ３に戻る。
また、変形領域とその画素とが干渉していれば、 ステップ７：干渉チェック手段215は、それを画素値変
更手段214に伝え、画素値変更手段214は、画像保持手段
217に保持された画素テーブルのその画素における色の
濃度を△ｃだけ増加する。

【００５８】干渉チェック手段215は、画素カウンタを
１つインクリメントして、ステップ３に戻り、ステップ
３〜７の手順を繰り返す。すべての画素についての干渉
チェックをし尽くすと（ステップ３）、ステップ１に戻
り、操作対象物に対する色付け動作を終了する。

【００５９】表示画像保持手段218は、画像保持手段217
及び変形領域保持手段212に保持された操作対象物及び
変形領域の画像データを読み取り、表示用の画像データ
に変換して表示手段219に出力し、表示手段219はそれを
画面に表示する。従って、画面上には、変形領域233の
操作に伴う操作対象物231の色の変化が表示される。

【００６０】操作対象物の色を変更した後、変形領域23
3を再び操作対象物の色付けした部分232に接触させて、
マウスから変形の指令を送ると、干渉チェック手段215
が、操作対象物と変形領域との干渉を検出して変形手段
216に操作対象物の変形を指令し、変形手段216は、画像
保持手段217に保持された画素テーブルを読出し、各画
素の色に応じて、その画素の頂点の座標位置を変更し、
また、各画素の色の値を初期値に戻す。

【００６１】こうして更新された操作対象物のデータは
表示画像保持手段218で表示用のデータに変換され、表
示手段219に変形後の操作対象物の形状が表示される。

【００６２】また、操作対象物の変形箇所への色付け操
作として、図１５に示すように、模様（テクスチャ）25
2を操作対象物251に張り付けるようにしてもよい。この
模様252は４つの楕円形で構成され、中心部の色が濃く
なっている。この模様252をマウスの操作で操作対象物2
51の所定位置に張り付け（図１５（ｂ））、次いで、変
形領域253をこの模様に接触させると（図１５
（ｃ））、模様のパターンに合わせて操作対象物251が
変形する。この場合、模様として各種のパタンを採るこ
とができ、模様のパタンに合わせた各種の変形が可能と
なる。

【００６３】なお、変形は、変形箇所を盛り上げるだけ
でなく、変形手段216への設定の仕方を変えることによ
り、窪ませることもできる。

【００６４】また、この実施形態では、操作対象物を変
形する場合について説明してきたが、操作対象物に色を
塗る操作として、この手法を用いることもできる。

【００６５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の３次元画像操作装置は、画面等に表示した３次元形状
の物体の結合や加工の操作を容易に、短時間で、且つ正
確に行なうことができる。

【００６６】また、３次元形状の物体を変形する場合
に、色によって変形の度合いを予め確認することがで
き、変形操作を正確に、確実に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態における３次元画像操
作装置の構成を示すブロック図、

【図２】第１の実施形態の３次元画像操作装置の動作を
示す説明図、

【図３】第１の実施形態の３次元画像操作装置における
仮想平面の動きを示す説明図、

【図４】本発明の第２の実施形態における３次元画像操
作装置の構成を示すブロック図、

【図５】第２の実施形態の３次元画像操作装置の動作を
示す説明図、

【図６】本発明の第３の実施形態における３次元画像操
作装置の構成を示すブロック図、

【図７】第３の実施形態の３次元画像操作装置の動作を
示す説明図、

【図８】本発明の第４の実施形態における３次元画像操
作装置の構成を示すブロック図、

【図９】第４の実施形態の３次元画像操作装置の動作を
示す説明図、

【図１０】本発明の第５の実施形態における３次元画像
操作装置の構成を示すブロック図、

【図１１】第５の実施形態の３次元画像操作装置に保持
される操作対象物及び変形領域のデータを示す説明図、

【図１２】第５の実施形態の３次元画像操作装置の動作
を示すフロー図、

【図１３】第５の実施形態の３次元画像操作装置での画
像の変化を示す説明図、

【図１４】第５の実施形態の３次元画像操作装置での画
像変化の詳細を示す説明図、

【図１５】第５の実施形態の３次元画像操作装置での画
像の別の変化を示す説明図、

【図１６】従来の３次元画像操作装置の機能を示す説明
図、

【図１７】複数の物体が結合された３次元図形の例であ
る。

【符号の説明】

１、41、61、81、211 第１の位置変更手段 ２、42、62、82 第１の仮想平面保持手段 ３、43、63、83、213 第２の位置変更手段 ４、44、64、84 第２の仮想平面保持手段 ５、65、85 第１の操作対象物保持手段 ６、66、86 第２の操作対象物保持手段 ７、67、87 操作対象物合成手段 ８、49、68、89、218 表示画像保持手段 ９、50、70、92、219 表示手段 21、51、72 ３次元マウス 22、24、31〜33、52、54、73、75、93、94 仮想平面 23、53、74、113 マウス 25、26、55、76、77、163、164、231、241、251 操作
対象物 27、57、78、178 座標軸 28、58、79、161 ディスプレイ 45 操作対象物保持手段 46、212 変形領域保持手段 47、215 干渉チェック手段 48、216 操作対象物変形手段 56、223、233、242、253 変形領域 69、90 視点位置変更手段 71、91 センサー 88 表示切り換え手段 92、175 右ボタン 162 ウインドウ 165 視点ボタン 166 物体ボタン 167 Ｘ軸回転ボタン 168 Ｙ軸回転ボタン 169 Ｚ軸回転ボタン 170 Ｘ軸移動ボタン 171 Ｙ軸移動ボタン 172 Ｚ軸移動ボタン 174 左ボタン 176 カーソル 214 画素値変更手段 217 画像保持手段 252 模様

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３次元空間に在る操作対象物の画像を表
   示し、前記操作対象物の加工・組立て等を行なう３次元
   画像操作装置において、 前記操作対象物の画像データを個別に保持する操作対象
   物保持手段と、 前記操作対象物との相対的な位置関係が固定された仮想
   面の画像データを個別に保持する仮想面保持手段と、 前記仮想面の３次元空間における位置を個別に変更する
   位置変更手段とを設け、前記仮想面の移動を通じて前記
   操作対象物の３次元空間における移動を行なうことを特
   徴とする３次元画像操作装置。
2. 【請求項２】 前記操作対象物の複数を結合する組立て
   操作に対応して、複数の前記操作対象物保持手段に保持
   された画像データを、その内の一つの操作対象物保持手
   段に集める操作対象物合成手段を設けたことを特徴とす
   る請求項１に記載の３次元画像操作装置。
3. 【請求項３】 前記操作対象物の一部を変形する加工操
   作に対応して、複数の前記操作対象物の間の干渉を検出
   する干渉チェック手段と、前記操作対象物の干渉が検出
   された領域における画像データを変形する操作対象物変
   形手段とを設けたことを特徴とする請求項１に記載の３
   次元画像操作装置。
4. 【請求項４】 前記仮想面を平面または曲面で構成した
   ことを特徴とする請求項１に記載の３次元画像操作装
   置。
5. 【請求項５】 前記仮想面の少なくとも幾つかを、前記
   操作対象物から一定距離離間する曲面で構成したことを
   特徴とする請求項４に記載の３次元画像操作装置。
6. 【請求項６】 前記仮想面の表示をオン・オフする表示
   切換手段を設けたことを特徴とする請求項１、４または
   ５に記載の３次元画像操作装置。
7. 【請求項７】 操作者の体の一部の動きを検出する位置
   検出手段と、前記位置検出手段の検出結果に基づいて前
   記画像を表示する視点を変更する視点変更手段とを設け
   たことを特徴とする請求項１に記載の３次元画像操作装
   置。
8. 【請求項８】 ３次元空間に在る操作対象物の画像を表
   示し、前記操作対象物の加工・変形等を行なう３次元画
   像操作装置において、 前記操作対象物の画像データを保持する操作対象物保持
   手段と、 前記操作対象物の変形領域を指定する仮想物体の画像デ
   ータを保持する変形領域保持手段と、 前記操作対象物と仮想物体との干渉を検出する干渉チェ
   ック手段と、 前記干渉チェック手段が検出した前記操作対象物の変形
   領域における色を変更する色変更手段と、 前記操作対象物の変形領域における画像データを前記色
   に応じて変形する操作対象物変形手段とを設けたことを
   特徴とする３次元画像操作装置。
9. 【請求項９】 ３次元空間に在る操作対象物の画像を表
   示し、前記操作対象物の加工・変形等を行なう３次元画
   像操作装置において、 前記操作対象物の画像データを保持する操作対象物保持
   手段と、 前記操作対象物の変形領域を指定する模様の画像データ
   を保持する変形領域保持手段と、 前記操作対象物と前記模様との干渉を検出する干渉チェ
   ック手段と、 前記操作対象物の前記模様と干渉する変形領域の画像デ
   ータを前記模様に付された色に応じて変形する操作対象
   物変形手段とを設けたことを特徴とする３次元画像操作
   装置。