JPH0855243A - モデルの表面形成のためのデータ処理システム及び方法 - Google Patents
モデルの表面形成のためのデータ処理システム及び方法Info
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- JPH0855243A JPH0855243A JP7127636A JP12763695A JPH0855243A JP H0855243 A JPH0855243 A JP H0855243A JP 7127636 A JP7127636 A JP 7127636A JP 12763695 A JP12763695 A JP 12763695A JP H0855243 A JPH0855243 A JP H0855243A
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- line
- loop
- loops
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
- G06T17/20—Finite element generation, e.g. wire-frame surface description, tesselation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Graphics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Software Systems (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Processing Or Creating Images (AREA)
- Image Generation (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 記憶装置内のデータとして記憶された３次元
物体のモデルの表面を形成するためのデータ処理システ
ム及びそのシステムの操作方法を提供する。 【構成】 ユーザが物体の特徴を表現するラインを規定
し、そのラインはモデル・データとして記憶装置に記憶
される。ノードにおいて合わさるエッジからなる第１の
閉ループを形成する複数のラインを表現するデータを識
別し、第１の閉ループにより予想される表面を表現する
一連の追加ループを規定するデータを生成する。そし
て、第１の閉ループを複数の新しい閉ループへと再分割
するべくユーザにより入力手段を介して規定されたライ
ンを表現するデータを受信し、その後、各新しい閉ルー
プに対して更なる一連の追加ループを生成することによ
り予想される表面を編集する。
物体のモデルの表面を形成するためのデータ処理システ
ム及びそのシステムの操作方法を提供する。 【構成】 ユーザが物体の特徴を表現するラインを規定
し、そのラインはモデル・データとして記憶装置に記憶
される。ノードにおいて合わさるエッジからなる第１の
閉ループを形成する複数のラインを表現するデータを識
別し、第１の閉ループにより予想される表面を表現する
一連の追加ループを規定するデータを生成する。そし
て、第１の閉ループを複数の新しい閉ループへと再分割
するべくユーザにより入力手段を介して規定されたライ
ンを表現するデータを受信し、その後、各新しい閉ルー
プに対して更なる一連の追加ループを生成することによ
り予想される表面を編集する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、広くは、ワイヤ・フレ
ーム・ループにより表現されるモデルの表面形成のため
の技術に関し、特に、データ処理システムによって３次
元空間に作成されるモデル等、物体のモデルの表面を形
成するためのデータ処理システム及び方法に関する。
ーム・ループにより表現されるモデルの表面形成のため
の技術に関し、特に、データ処理システムによって３次
元空間に作成されるモデル等、物体のモデルの表面を形
成するためのデータ処理システム及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、物体のモデルは、ＣＡＤ(compute
r aided design)システムと称される種類のシステムを
用いて作成することができる。これらのＣＡＤシステム
によって、物体の精確なモデルをシステム内に作成する
ことが可能である。これらのシステムから、技術図面、
縮尺モデル、テンプレート等を作成することができる。
ＣＡＤシステム等は一般的になりつつあり、例えば、自
動車の設計や建築等、多くの産業分野において、新製品
を設計する際に設計者を補助するべく用いられている。
r aided design)システムと称される種類のシステムを
用いて作成することができる。これらのＣＡＤシステム
によって、物体の精確なモデルをシステム内に作成する
ことが可能である。これらのシステムから、技術図面、
縮尺モデル、テンプレート等を作成することができる。
ＣＡＤシステム等は一般的になりつつあり、例えば、自
動車の設計や建築等、多くの産業分野において、新製品
を設計する際に設計者を補助するべく用いられている。
【０００３】しかしながら、設計の初期において設計者
が様々な着想を描いている段階にあっては、ＣＡＤシス
テムは、あまり適当ではない。新製品の着想をもってい
る設計者は、その着想が自分の頭の中に明確にある間に
実体的な形でそれを具現化したいであろう。そのような
とき、設計者は、紙の上に素早くスケッチをするだろ
う。そしてそのスケッチが、その製品の基本的なアウト
ラインと所望の輪郭とを示すことになる。すなわち、一
般的に設計者は、ペンと紙とを用いることによって、そ
の設計の着想を実験するための最も簡便な形態を見出
す。設計プロセスのこの段階においては、設計者は、完
全に精確なもの得ることについて特別な関心はないが、
その代わりに、概略的な設計態様を描こうとし、またそ
の物体がどのように見えるかという印象を得ようとす
る。
が様々な着想を描いている段階にあっては、ＣＡＤシス
テムは、あまり適当ではない。新製品の着想をもってい
る設計者は、その着想が自分の頭の中に明確にある間に
実体的な形でそれを具現化したいであろう。そのような
とき、設計者は、紙の上に素早くスケッチをするだろ
う。そしてそのスケッチが、その製品の基本的なアウト
ラインと所望の輪郭とを示すことになる。すなわち、一
般的に設計者は、ペンと紙とを用いることによって、そ
の設計の着想を実験するための最も簡便な形態を見出
す。設計プロセスのこの段階においては、設計者は、完
全に精確なもの得ることについて特別な関心はないが、
その代わりに、概略的な設計態様を描こうとし、またそ
の物体がどのように見えるかという印象を得ようとす
る。
【０００４】しかしながら、スケッチされた絵図には欠
点がある。主な欠点は、スケッチはその物体を特定の一
方向からしか示さないことである。その物体の完全な形
状を示すためには、数枚のスケッチが必要となる。さら
に、絵図には、あまり応用性がない。描線は消したり再
度描いたりできるが、僅かに視角をずらすことは不可能
である。もしわずかに異なる視角のものが必要であれ
ば、別のスケッチを描かなければならない。
点がある。主な欠点は、スケッチはその物体を特定の一
方向からしか示さないことである。その物体の完全な形
状を示すためには、数枚のスケッチが必要となる。さら
に、絵図には、あまり応用性がない。描線は消したり再
度描いたりできるが、僅かに視角をずらすことは不可能
である。もしわずかに異なる視角のものが必要であれ
ば、別のスケッチを描かなければならない。
【０００５】この欠点にも拘わらず、スケッチは、設計
者がその思考プロセスを途切らせることなく設計の着想
を書き留めておけるという利点を有する。この理由故
に、設計者が、その設計の初期の段階ではＣＡＤシステ
ムを用いて作業をしたがらない傾向がある。なぜなら、
このようなシステムによっては、設計者が素早く大まか
なスケッチを始めることができないからである。通常、
このようなＣＡＤシステムは、設計者が各ラインを２つ
の直交する視点から描くことを要求するものであり、こ
のことは、一般的な思考プロセスを中断させるものであ
る。さらに、このような従来のシステムでは、表面形状
を容易に作成することはできない。
者がその思考プロセスを途切らせることなく設計の着想
を書き留めておけるという利点を有する。この理由故
に、設計者が、その設計の初期の段階ではＣＡＤシステ
ムを用いて作業をしたがらない傾向がある。なぜなら、
このようなシステムによっては、設計者が素早く大まか
なスケッチを始めることができないからである。通常、
このようなＣＡＤシステムは、設計者が各ラインを２つ
の直交する視点から描くことを要求するものであり、こ
のことは、一般的な思考プロセスを中断させるものであ
る。さらに、このような従来のシステムでは、表面形状
を容易に作成することはできない。
【０００６】表面形状を作成するための２つの最も一般
的な方法は、マスタ曲線を生成してそれに対して操作
（回転または成形等）を実行する方法、あるいは、（し
ばしば、四辺形であるべきの）パッチを作成してその表
面近くに置かれかつ表面形状に影響する制御ポイントを
移動させることによって表面を成形する方法のいずれか
である。
的な方法は、マスタ曲線を生成してそれに対して操作
（回転または成形等）を実行する方法、あるいは、（し
ばしば、四辺形であるべきの）パッチを作成してその表
面近くに置かれかつ表面形状に影響する制御ポイントを
移動させることによって表面を成形する方法のいずれか
である。
【０００７】これらの手法における問題は、芸術的かつ
装飾的指向のあるユーザに対して直観的でないことであ
り、よって、その着想を何らかの実体的な形で速やかに
記憶したいと望む設計者にとっては妨げとなる。一般的
に、この分野における現在の発展状況は、ｎ個の辺をも
つパッチによるスプライン等、益々複雑なスプライン公
式を生成しつつある。しかしながら、これら非常に複雑
な技術も、一般的には、いまだ研究課題の域から産業的
に許容できる域には飛躍できていない。
装飾的指向のあるユーザに対して直観的でないことであ
り、よって、その着想を何らかの実体的な形で速やかに
記憶したいと望む設計者にとっては妨げとなる。一般的
に、この分野における現在の発展状況は、ｎ個の辺をも
つパッチによるスプライン等、益々複雑なスプライン公
式を生成しつつある。しかしながら、これら非常に複雑
な技術も、一般的には、いまだ研究課題の域から産業的
に許容できる域には飛躍できていない。
【０００８】設計者が望むシステムとは、手描きと類似
したプロセスでありながら、予想される表面形状を自動
的に提供できるシステムである。さらに、その生成され
た表面が設計者の要求を満足しない場合、設計者が容易
にその表面形状を修正できるシステムである。
したプロセスでありながら、予想される表面形状を自動
的に提供できるシステムである。さらに、その生成され
た表面が設計者の要求を満足しない場合、設計者が容易
にその表面形状を修正できるシステムである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、設計
者がその着想を速やかに簡便な形で入力することがで
き、ようなシステムを提供し、それによって、表面形状
を含む概略的な輪郭を検討したり修正したりできること
である。
者がその着想を速やかに簡便な形で入力することがで
き、ようなシステムを提供し、それによって、表面形状
を含む概略的な輪郭を検討したり修正したりできること
である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】よって、本発明は、３次
元物体のモデルの表面を形成するためのデータ処理シス
テムを提供する。そのモデルは、記憶装置にデータとし
て記憶されたものである。本発明によるシステムは、ユ
ーザが物体の特徴を表現するラインを規定することがで
きかつそれらのラインがモデル・データとして記憶装置
に記憶されるような入力手段と、そのモデル・データか
らモデルを表現するイメージを生成しかつ表示するため
の手段とを有する。上記システムは、ノード（node：結
節点）において合わさる複数のエッジ(edge：辺縁)から
なる最初に閉ループを形成する複数のラインを表現する
データを識別し、そしてこのようなデータを記憶装置か
ら検索するための識別手段と、上記最初の閉ループを境
界とする予想される表面形状を表現するための一連の追
加ループを規定するデータを生成するための処理手段と
を具備することを特徴とする。上記処理手段は、上記入
力手段を介してユーザにより規定されたラインを表現す
るデータを受信して上記最初の閉ループを複数の新しい
閉ループへと再分割し、その後、これらの新しい閉ルー
プの各々に対してさらに一連の追加ループを生成するこ
とによって上記予想される表面形状を編集するべく適応
される。
元物体のモデルの表面を形成するためのデータ処理シス
テムを提供する。そのモデルは、記憶装置にデータとし
て記憶されたものである。本発明によるシステムは、ユ
ーザが物体の特徴を表現するラインを規定することがで
きかつそれらのラインがモデル・データとして記憶装置
に記憶されるような入力手段と、そのモデル・データか
らモデルを表現するイメージを生成しかつ表示するため
の手段とを有する。上記システムは、ノード（node：結
節点）において合わさる複数のエッジ(edge：辺縁)から
なる最初に閉ループを形成する複数のラインを表現する
データを識別し、そしてこのようなデータを記憶装置か
ら検索するための識別手段と、上記最初の閉ループを境
界とする予想される表面形状を表現するための一連の追
加ループを規定するデータを生成するための処理手段と
を具備することを特徴とする。上記処理手段は、上記入
力手段を介してユーザにより規定されたラインを表現す
るデータを受信して上記最初の閉ループを複数の新しい
閉ループへと再分割し、その後、これらの新しい閉ルー
プの各々に対してさらに一連の追加ループを生成するこ
とによって上記予想される表面形状を編集するべく適応
される。
【００１１】通常、処理手段により生成される一連の追
加ループは、先に直接的に形成されたループのノードと
エッジ形状とを表現するデータから生成された一連のル
ープの各々についてのデータを収集したものである。
加ループは、先に直接的に形成されたループのノードと
エッジ形状とを表現するデータから生成された一連のル
ープの各々についてのデータを収集したものである。
【００１２】好適例においては、上記処理手段がさら
に、一連の追加ループの各々について、直接隣り合うル
ープの対応するノードから３次元計算によりそのループ
のノードを決定するための計算手段と、上記計算手段に
より計算されたノード間に、直接隣り合うループの対応
するエッジをマッピングすることによって上記一連の追
加ループの各々のエッジを生成するためのマッピング手
段とを有する。
に、一連の追加ループの各々について、直接隣り合うル
ープの対応するノードから３次元計算によりそのループ
のノードを決定するための計算手段と、上記計算手段に
より計算されたノード間に、直接隣り合うループの対応
するエッジをマッピングすることによって上記一連の追
加ループの各々のエッジを生成するためのマッピング手
段とを有する。
【００１３】上記マッピング手段は、計算手段により計
算されるノード間のエッジを生成するために異なる多数
のマッピング技術のいずれかを利用することができる。
しかしながら、好適例では、マッピング手段が、直接隣
り合うループの対応するエッジのサブ区画を変換しかつ
スケーリングすることによって上記一連の追加ループの
各々のエッジを生成する。これを、計算手段により計算
されたノード間に適合させる。この手法は、サブ区画の
長さが２つの新しいノード間の目的に長さにほぼ一致す
る場合には、外側の閉ループのエッジの形状を成長させ
られるという利点がある。この点では、しばしば所望の
結果を得ることができる。例えば、ループの一方のエッ
ジに曲げやうね筋等の特徴を持たせたい場合、表面を横
切ってそのループを反対側のエッジへ延ばすことができ
る。
算されるノード間のエッジを生成するために異なる多数
のマッピング技術のいずれかを利用することができる。
しかしながら、好適例では、マッピング手段が、直接隣
り合うループの対応するエッジのサブ区画を変換しかつ
スケーリングすることによって上記一連の追加ループの
各々のエッジを生成する。これを、計算手段により計算
されたノード間に適合させる。この手法は、サブ区画の
長さが２つの新しいノード間の目的に長さにほぼ一致す
る場合には、外側の閉ループのエッジの形状を成長させ
られるという利点がある。この点では、しばしば所望の
結果を得ることができる。例えば、ループの一方のエッ
ジに曲げやうね筋等の特徴を持たせたい場合、表面を横
切ってそのループを反対側のエッジへ延ばすことができ
る。
【００１４】好適例では、上記識別手段が、ユーザによ
り新しいラインが規定される毎にアクティブ化され、そ
してトポロジー的探索ルーチンを適応することによっ
て、接続されたラインを表現するモデル・データを通し
てパスをたどり、いずれかのパスが新しく入力されたラ
インを表現するデータに回帰されるか否かを決定する。
これによって、閉ループの存在を示す。もし所望するな
らば、入力手段を介してユーザが手動で閉ループを識別
することもできる。
り新しいラインが規定される毎にアクティブ化され、そ
してトポロジー的探索ルーチンを適応することによっ
て、接続されたラインを表現するモデル・データを通し
てパスをたどり、いずれかのパスが新しく入力されたラ
インを表現するデータに回帰されるか否かを決定する。
これによって、閉ループの存在を示す。もし所望するな
らば、入力手段を介してユーザが手動で閉ループを識別
することもできる。
【００１５】本発明の第２の態様は、３次元物体のモデ
ルの表面を形成するデータ処理システムを操作する方法
を提供する。そのモデルは、記憶装置にデータとして記
憶されたものである。本発明による上記方法は、ユーザ
が物体の特徴を表現するラインを規定しかつそれらのラ
インがモデル・データとして記憶装置に記憶されるよう
に入力するステップと、そのモデル・データからモデル
を表現するイメージを生成しかつ表示するステップとを
有する。さらに上記方法は、ノードにおいて合わさる複
数のエッジからなる最初に閉ループを形成する複数のラ
インを表現するデータを識別する識別手段を用いるステ
ップと、このようなデータを記憶装置から検索するステ
ップと、上記最初の閉ループを境界とする予想される表
面形状を表現するための一連の追加ループを規定するデ
ータを生成するための処理手段を用いるステップと、上
記入力手段を介してユーザにより規定されたラインを表
現するデータを上記処理手段に与えて上記最初の閉ルー
プを複数の新しい閉ループへと再分割するステップと、
これらの新しい閉ループの各々に対してさらに一連の追
加ループを生成することによって上記予想される表面形
状を編集するステップとを含む。
ルの表面を形成するデータ処理システムを操作する方法
を提供する。そのモデルは、記憶装置にデータとして記
憶されたものである。本発明による上記方法は、ユーザ
が物体の特徴を表現するラインを規定しかつそれらのラ
インがモデル・データとして記憶装置に記憶されるよう
に入力するステップと、そのモデル・データからモデル
を表現するイメージを生成しかつ表示するステップとを
有する。さらに上記方法は、ノードにおいて合わさる複
数のエッジからなる最初に閉ループを形成する複数のラ
インを表現するデータを識別する識別手段を用いるステ
ップと、このようなデータを記憶装置から検索するステ
ップと、上記最初の閉ループを境界とする予想される表
面形状を表現するための一連の追加ループを規定するデ
ータを生成するための処理手段を用いるステップと、上
記入力手段を介してユーザにより規定されたラインを表
現するデータを上記処理手段に与えて上記最初の閉ルー
プを複数の新しい閉ループへと再分割するステップと、
これらの新しい閉ループの各々に対してさらに一連の追
加ループを生成することによって上記予想される表面形
状を編集するステップとを含む。
【００１６】
【実施例】前述のように、本発明により解決される課題
は、任意の形状のワイヤフレーム・ループを覆う表面を
設けることである。さらに、設計プロセスにおいて対話
性を保持できるように十分速くする必要がある。完全で
はなくとも予想される表面が要求されるとともに、その
ような表面を編集する容易でかつ直観的な方法も必要と
される。それによって、ユーザは、その思考の中にある
形状を「描く」ことができる。
は、任意の形状のワイヤフレーム・ループを覆う表面を
設けることである。さらに、設計プロセスにおいて対話
性を保持できるように十分速くする必要がある。完全で
はなくとも予想される表面が要求されるとともに、その
ような表面を編集する容易でかつ直観的な方法も必要と
される。それによって、ユーザは、その思考の中にある
形状を「描く」ことができる。
【００１７】一般的に云えば、ループ上のいずれの表面
も、ループ・エッジの繋ぎ目により形成される平面内に
位置するべく、ループの各ノードにおいて即座に限定さ
れる。それに対して、ノード間のエッジの方向的な挙動
は、表面の法線について非常に僅かな範囲である。この
ことは、図２に示す例によって理解することができる。
図２の例では、ワイヤ３００、３１０の２つの半円が、
その直径の相対する両末端３３０、３４０で合わされ
る。この部分には、「蝶番状の」繋ぎ目があると見なさ
れる。もし、半円３００が、水平面内に位置すると考え
るならば、もう１つの半円３１０は、ほぼ垂直面に「直
立」していると見ることができる。予想される表面すな
わちおよそ１／４の球が示されている。この表面は、２
つの繋ぎ目にて規定される２面に接するように通ってい
る。一方、この表面は、半円のループ自体により規定さ
れる２つの面に対して垂直である。
も、ループ・エッジの繋ぎ目により形成される平面内に
位置するべく、ループの各ノードにおいて即座に限定さ
れる。それに対して、ノード間のエッジの方向的な挙動
は、表面の法線について非常に僅かな範囲である。この
ことは、図２に示す例によって理解することができる。
図２の例では、ワイヤ３００、３１０の２つの半円が、
その直径の相対する両末端３３０、３４０で合わされ
る。この部分には、「蝶番状の」繋ぎ目があると見なさ
れる。もし、半円３００が、水平面内に位置すると考え
るならば、もう１つの半円３１０は、ほぼ垂直面に「直
立」していると見ることができる。予想される表面すな
わちおよそ１／４の球が示されている。この表面は、２
つの繋ぎ目にて規定される２面に接するように通ってい
る。一方、この表面は、半円のループ自体により規定さ
れる２つの面に対して垂直である。
【００１８】しかしながら、直立した半円が、水平面上
に折られ倒れることによってこのループが完全な円とな
った場合、その時点では、予想される表面は明らかに水
平面自体となる。この表面は、尚、２つの繋ぎ目にて２
面に対して接しているが、この時点では、半円の曲線に
より規定される２面に対しても接しており、垂直ではな
い。
に折られ倒れることによってこのループが完全な円とな
った場合、その時点では、予想される表面は明らかに水
平面自体となる。この表面は、尚、２つの繋ぎ目にて２
面に対して接しているが、この時点では、半円の曲線に
より規定される２面に対しても接しており、垂直ではな
い。
【００１９】もし、蝶番状の半円３１０を、水平面に対
して垂直な元の位置に戻したならば、最も可能性のある
表面は、平坦な円から１／４の球へとゆっくりと変化
し、かつその間、この表面は、２つの繋ぎ目３３０、３
４０にて規定される２面に対して常に接したままである
が、この表面がループ３００、３１０の曲線となす角度
は、これらの曲線の面に対して平行から垂直までの全て
の値をとることになる。ゆえに、垂直な表面についての
情報は、エッジの湾曲からはほとんどまたは全く推定す
ることができないことは明らかである。
して垂直な元の位置に戻したならば、最も可能性のある
表面は、平坦な円から１／４の球へとゆっくりと変化
し、かつその間、この表面は、２つの繋ぎ目３３０、３
４０にて規定される２面に対して常に接したままである
が、この表面がループ３００、３１０の曲線となす角度
は、これらの曲線の面に対して平行から垂直までの全て
の値をとることになる。ゆえに、垂直な表面についての
情報は、エッジの湾曲からはほとんどまたは全く推定す
ることができないことは明らかである。
【００２０】このように、表面は、その方向が繋ぎ目の
みで制限されるにも拘わらず、両エッジの形状の間にお
いて正確に追随するように構築されることを必要とす
る。
みで制限されるにも拘わらず、両エッジの形状の間にお
いて正確に追随するように構築されることを必要とす
る。
【００２１】図２は、好適例のシステムが。いかにして
この問題を克服するかについて概要を示したものであ
る。２つの半円３００、３１０により形成される閉ルー
プは、ループのノード３３０、３４０の各々から内側へ
向かって同時に「成長」する。後に詳述するように、こ
れは、元のノード３３０、３４０から新しいノード３５
０、３６０を計算し、かつこれらの新しい両ノード間に
エッジ３００、３１０の形をマッピングすることによっ
て実行され、新しいループ３７０、３８０を生成する。
これらの新ループは、形状においては元のループにほぼ
類似し、また「同心」という意味においては元のエッジ
に平行であるが元のループより小さい。
この問題を克服するかについて概要を示したものであ
る。２つの半円３００、３１０により形成される閉ルー
プは、ループのノード３３０、３４０の各々から内側へ
向かって同時に「成長」する。後に詳述するように、こ
れは、元のノード３３０、３４０から新しいノード３５
０、３６０を計算し、かつこれらの新しい両ノード間に
エッジ３００、３１０の形をマッピングすることによっ
て実行され、新しいループ３７０、３８０を生成する。
これらの新ループは、形状においては元のループにほぼ
類似し、また「同心」という意味においては元のエッジ
に平行であるが元のループより小さい。
【００２２】このプロセスは、問題なく繰り返され、各
新ループは、次のループの計算のための基礎として機能
する。こうして、形成される連続するループは、「中
心」において大きさがゼロとなり、この点においてマッ
ピングが完了する。
新ループは、次のループの計算のための基礎として機能
する。こうして、形成される連続するループは、「中
心」において大きさがゼロとなり、この点においてマッ
ピングが完了する。
【００２３】次に、上記の表面形成手法を図１を参照し
て詳細に説明する。図１は、本発明によるデータ処理シ
ステムの重要な要素を示している。システムのユーザ
は、入力装置１０を用いてシステムを操作することによ
って、手書きのラインを入力することができる。このよ
うにコンピュータ画面上に描くためのいくつかの装置が
ある。例えば、磁気タブレット、抵抗と容量の積層体、
レーザ・スキャナ、３次元トラッカ等である。これらの
全ては、ユーザが物体の２次元または３次元表現を線描
することを可能とする。好適例では、ユーザがトレース
用スタイラスペンを持ち、それを用いて薄く平坦な画面
の表面上に物体のモデルを直接描く。そのときユーザ
は、モデルを回転させるために、例えば、マウスを用い
ることができる。
て詳細に説明する。図１は、本発明によるデータ処理シ
ステムの重要な要素を示している。システムのユーザ
は、入力装置１０を用いてシステムを操作することによ
って、手書きのラインを入力することができる。このよ
うにコンピュータ画面上に描くためのいくつかの装置が
ある。例えば、磁気タブレット、抵抗と容量の積層体、
レーザ・スキャナ、３次元トラッカ等である。これらの
全ては、ユーザが物体の２次元または３次元表現を線描
することを可能とする。好適例では、ユーザがトレース
用スタイラスペンを持ち、それを用いて薄く平坦な画面
の表面上に物体のモデルを直接描く。そのときユーザ
は、モデルを回転させるために、例えば、マウスを用い
ることができる。
【００２４】２次元の線描ラインを３次元で解釈できる
ような精細な方法は、本発明の主題ではないが、適切な
技術が、ヨーロッパ特許出願第０５９４３３７号に記載
されている。上記特許出願に記載の技術によれば、物体
の特徴を表現するためにユーザにより入力される曖昧な
２次元ラインが、３次元空間内の多数の明確な予想され
るラインを生成するために処理される。そのような１つ
のラインが、そのモデルに対して追加される表現として
選択される。
ような精細な方法は、本発明の主題ではないが、適切な
技術が、ヨーロッパ特許出願第０５９４３３７号に記載
されている。上記特許出願に記載の技術によれば、物体
の特徴を表現するためにユーザにより入力される曖昧な
２次元ラインが、３次元空間内の多数の明確な予想され
るラインを生成するために処理される。そのような１つ
のラインが、そのモデルに対して追加される表現として
選択される。
【００２５】図１に戻ると、ユーザは、システムにより
モデル化される物体の特徴を表現するラインを入力する
ために入力装置１０を利用する。入力装置１０からの入
力データは、プロセッサ２０へ渡され、プロセッサ２０
はそのデータを記憶装置４０に記憶し、データを出力発
生手段５０へ送る。出力発生手段５０は、表示装置３０
のためにディスプレイ・ドライブ信号を発生することに
よって、表示装置３０がユーザにより入力されたライン
を表示できるようにする。
モデル化される物体の特徴を表現するラインを入力する
ために入力装置１０を利用する。入力装置１０からの入
力データは、プロセッサ２０へ渡され、プロセッサ２０
はそのデータを記憶装置４０に記憶し、データを出力発
生手段５０へ送る。出力発生手段５０は、表示装置３０
のためにディスプレイ・ドライブ信号を発生することに
よって、表示装置３０がユーザにより入力されたライン
を表示できるようにする。
【００２６】ユーザによりラインが入力されると、閉ル
ープが規定されることが多い。識別手段６０は、記憶装
置４０内の閉ループを表現するデータを識別するために
システム内に設けられる。この識別手段６０は、いずれ
かの適切な方式で動作するべく設計することができる。
好適例では、トポロジー探索ルーチンが利用される。こ
れは、基本的に、入力装置１０１を介してユーザにより
新しいラインが入力される毎にアクティブとされる繰り
返しプロセスである。新しいラインに接触するいずれか
のラインを表現するデータも配置され、そのとき、これ
らのラインのいずれかが他のいずれかのラインと接触す
るか否かが判断される。もし接触するならば、それらの
ラインについてのデータが配置され、そして再びそれら
のラインのいずれかが他のいずれかのラインと接触する
か否かが判断される。このプロセスを繰り返すことによ
って、新しいラインの入力に基づいて形成されたいずれ
の閉ループも識別される。なぜなら、上記のプロセスの
関連する繰り返しは、新しいラインへと戻ってくるま
で、ループを形成する全てのラインについて続けられる
からである。
ープが規定されることが多い。識別手段６０は、記憶装
置４０内の閉ループを表現するデータを識別するために
システム内に設けられる。この識別手段６０は、いずれ
かの適切な方式で動作するべく設計することができる。
好適例では、トポロジー探索ルーチンが利用される。こ
れは、基本的に、入力装置１０１を介してユーザにより
新しいラインが入力される毎にアクティブとされる繰り
返しプロセスである。新しいラインに接触するいずれか
のラインを表現するデータも配置され、そのとき、これ
らのラインのいずれかが他のいずれかのラインと接触す
るか否かが判断される。もし接触するならば、それらの
ラインについてのデータが配置され、そして再びそれら
のラインのいずれかが他のいずれかのラインと接触する
か否かが判断される。このプロセスを繰り返すことによ
って、新しいラインの入力に基づいて形成されたいずれ
の閉ループも識別される。なぜなら、上記のプロセスの
関連する繰り返しは、新しいラインへと戻ってくるま
で、ループを形成する全てのラインについて続けられる
からである。
【００２７】このトポロジー探索プロセスを記述するた
めに、図４のラインを描くことを考える。ライン４３
０、４４０、４５０及び４６０は、入力装置１０を介し
てユーザにより入力されており、記憶装置４０に３次元
データとして表現されている。ユーザがライン４２０を
入力するとき、これは、ライン４３０、４４０及び４６
０と共に閉ループを形成する。識別手段６０は、この閉
ループを次の方法で識別する。最初に、ライン４２０の
入力によって繰り返しプロセスが開始される。記憶装置
４０内のモデル・データを調べることによって、ライン
４３０及び４６０が、ライン４２０と共通のデータ・ポ
イント、すなわち、それぞれポイントＰ１及びＰ２を有
し、従ってライン４２０と接触しなければならないこと
が判断される。このとき、ライン４３０のみについて考
えると、探索ルーチンは、同じプロセスをこのライン４
３０に適用することによって、ライン４４０がライン４
３０に接触していることを識別する。同様に、ライン４
５０及び４６０もまた、ライン４４０に接触することが
識別される。そしてライン４６０は、新しいライン４２
０に接触することが識別される。この段階においてこの
ルーチンは、完全なループが識別されたと認知する。
めに、図４のラインを描くことを考える。ライン４３
０、４４０、４５０及び４６０は、入力装置１０を介し
てユーザにより入力されており、記憶装置４０に３次元
データとして表現されている。ユーザがライン４２０を
入力するとき、これは、ライン４３０、４４０及び４６
０と共に閉ループを形成する。識別手段６０は、この閉
ループを次の方法で識別する。最初に、ライン４２０の
入力によって繰り返しプロセスが開始される。記憶装置
４０内のモデル・データを調べることによって、ライン
４３０及び４６０が、ライン４２０と共通のデータ・ポ
イント、すなわち、それぞれポイントＰ１及びＰ２を有
し、従ってライン４２０と接触しなければならないこと
が判断される。このとき、ライン４３０のみについて考
えると、探索ルーチンは、同じプロセスをこのライン４
３０に適用することによって、ライン４４０がライン４
３０に接触していることを識別する。同様に、ライン４
５０及び４６０もまた、ライン４４０に接触することが
識別される。そしてライン４６０は、新しいライン４２
０に接触することが識別される。この段階においてこの
ルーチンは、完全なループが識別されたと認知する。
【００２８】好適例のシステムにおいては、上記のトポ
ロジー探索は、選択的にアクティブとされたり非アクテ
ィブとされたりする。そしてさらにユーザは、その後の
表面形成のために手動で特定のループを選択することが
できる。この選択は、キーボード、マウス、または他の
適切な入力装置を介して行うことができる。
ロジー探索は、選択的にアクティブとされたり非アクテ
ィブとされたりする。そしてさらにユーザは、その後の
表面形成のために手動で特定のループを選択することが
できる。この選択は、キーボード、マウス、または他の
適切な入力装置を介して行うことができる。
【００２９】識別手段６０が、閉ループを表現するデー
タを識別したならば、記憶装置４０からそのデータを検
索して、それを計算手段７０へ渡す。このループは、複
数のラインのシーケンスによって形成される。このルー
プ・エッジは、これらのライン自体により形成され、そ
してノードは、ライン同士が接触するところに存在す
る。
タを識別したならば、記憶装置４０からそのデータを検
索して、それを計算手段７０へ渡す。このループは、複
数のラインのシーケンスによって形成される。このルー
プ・エッジは、これらのライン自体により形成され、そ
してノードは、ライン同士が接触するところに存在す
る。
【００３０】従って、閉ループは、ｎ個のノードにて接
触するｎ個のエッジを有する。前述のように、いずれの
予想される表面も、各ノードにて規定される面とほとん
ど一致する。さらにまた、いずれの予想される表面も、
エッジを通りかつその任意の３次元形状を模倣しなけれ
ばならない。好適例では、表面は、一連の追加ループに
よって示され、これらの追加ループは、通常一点に向か
って収束する。例えば前述の図２を参照されたい。計算
手段は、これらの追加ループの各々についてのノードを
計算するために用いられる。
触するｎ個のエッジを有する。前述のように、いずれの
予想される表面も、各ノードにて規定される面とほとん
ど一致する。さらにまた、いずれの予想される表面も、
エッジを通りかつその任意の３次元形状を模倣しなけれ
ばならない。好適例では、表面は、一連の追加ループに
よって示され、これらの追加ループは、通常一点に向か
って収束する。例えば前述の図２を参照されたい。計算
手段は、これらの追加ループの各々についてのノードを
計算するために用いられる。
【００３１】好適例では、計算手段７０は、ソフトウェ
ア・ルーチンであり、一連の追加ループの各々に対して
ノードを計算する。計算手段７０は、直前のループのノ
ードに対して、それが元々の閉ループであれ追加された
複数のループの１つであれ３次元計算を行う。例えば、
もし一連の３つの追加ループがあれば、第１のループに
対するノードが、元の閉ループのノードから導出され
る。第２のループに対するノードは、第１のループのノ
ードから形成され、そして第３のループのノードは、第
２のループのノードから形成される。
ア・ルーチンであり、一連の追加ループの各々に対して
ノードを計算する。計算手段７０は、直前のループのノ
ードに対して、それが元々の閉ループであれ追加された
複数のループの１つであれ３次元計算を行う。例えば、
もし一連の３つの追加ループがあれば、第１のループに
対するノードが、元の閉ループのノードから導出され
る。第２のループに対するノードは、第１のループのノ
ードから形成され、そして第３のループのノードは、第
２のループのノードから形成される。
【００３２】３次元計算は、多くの方法によって実行す
ることができる。好適例において用いられた方法を、図
５を参照して説明する。ノードＮが、ライン５１０と５
２０との結合によって形成されているとする。この表面
を表現するために用いられる一連の追加ループの中で第
１の追加ループは、対応するノードＮ′を有する。ノー
ドＮ′の位置は、ノードＮにおいて「３次元平行四辺
形」を構築することによって見出される。この平行四辺
形は、その各辺が３次元のラインからなるという意味で
「３次元」である。平行四辺形の他の３つの辺は、以下
の通り計算される。
ることができる。好適例において用いられた方法を、図
５を参照して説明する。ノードＮが、ライン５１０と５
２０との結合によって形成されているとする。この表面
を表現するために用いられる一連の追加ループの中で第
１の追加ループは、対応するノードＮ′を有する。ノー
ドＮ′の位置は、ノードＮにおいて「３次元平行四辺
形」を構築することによって見出される。この平行四辺
形は、その各辺が３次元のラインからなるという意味で
「３次元」である。平行四辺形の他の３つの辺は、以下
の通り計算される。
【００３３】最初の閉ループの全体のエッジの長さの割
合を規定するプリセット値（好適例では、ユーザにより
選択可能）から、δ１及びδ２が計算される。例えば、
プリセット値が５である場合、δ１は、ライン５２０の
長さの５％とされ、そしてδ２は、ライン５１０の長さ
の５％とされる。さらに、エッジδ１及びδ２は、それ
ぞれのライン５２０、５１０の曲線に沿っている。これ
によって３次元空間の曲線をたどる。δ１及びδ２が計
算されたならば、挿入された点Ｐ１及び点Ｐ２が、ノー
ドＮからそれぞれδ１、δ２の距離においてエッジ５２
０、５１０上の点として決定される。
合を規定するプリセット値（好適例では、ユーザにより
選択可能）から、δ１及びδ２が計算される。例えば、
プリセット値が５である場合、δ１は、ライン５２０の
長さの５％とされ、そしてδ２は、ライン５１０の長さ
の５％とされる。さらに、エッジδ１及びδ２は、それ
ぞれのライン５２０、５１０の曲線に沿っている。これ
によって３次元空間の曲線をたどる。δ１及びδ２が計
算されたならば、挿入された点Ｐ１及び点Ｐ２が、ノー
ドＮからそれぞれδ１、δ２の距離においてエッジ５２
０、５１０上の点として決定される。
【００３４】３次元の変位Ｐ１−Ｎが、Ｐ２に加算され
ることにより、平行四辺形の対辺が決定され、この辺は
ノードＮ′の位置にある。このプロセスは、このループ
の他の各ノードに対して繰り返される。
ることにより、平行四辺形の対辺が決定され、この辺は
ノードＮ′の位置にある。このプロセスは、このループ
の他の各ノードに対して繰り返される。
【００３５】上記の方法の代わりに、図６に示すよう
に、３次元三角形をノードＮに形成することができる。
この場合、挿入される点Ｐ１及び点Ｐ２は、ノードから
それぞれδ１の２倍、δ２の２倍の変位にて２つのエッ
ジ５２０、５１０上の点として計算される。そして、ノ
ードＮ′が、点Ｐ１と点Ｐ２との間を通る仮想的ライン
の中点として決定される。
に、３次元三角形をノードＮに形成することができる。
この場合、挿入される点Ｐ１及び点Ｐ２は、ノードから
それぞれδ１の２倍、δ２の２倍の変位にて２つのエッ
ジ５２０、５１０上の点として計算される。そして、ノ
ードＮ′が、点Ｐ１と点Ｐ２との間を通る仮想的ライン
の中点として決定される。
【００３６】本発明の好適例では、δの値が、一連の連
続するループの各々に対して同じ値のままとされる。す
なわち、図５及び図６において一連の各ループに対し
て、δ１はライン５２０の長さの５％であり、δ２はラ
イン５１０の長さの５％である。このことは、この一連
のループを形成する全てのループ同士の間に、ほぼ等し
い空間が存在することを保証する。しかしながら、各連
続するループに対して、直前のループ・エッジの長さに
基づいて複数のδを計算することも可能である。この場
合、中心が近づくにつれてループが互いに接近してくる
ような特性をもつ。すなわち表面の中心領域は、外側領
域よりもさらに高度な細分化により表現されている。
続するループの各々に対して同じ値のままとされる。す
なわち、図５及び図６において一連の各ループに対し
て、δ１はライン５２０の長さの５％であり、δ２はラ
イン５１０の長さの５％である。このことは、この一連
のループを形成する全てのループ同士の間に、ほぼ等し
い空間が存在することを保証する。しかしながら、各連
続するループに対して、直前のループ・エッジの長さに
基づいて複数のδを計算することも可能である。この場
合、中心が近づくにつれてループが互いに接近してくる
ような特性をもつ。すなわち表面の中心領域は、外側領
域よりもさらに高度な細分化により表現されている。
【００３７】平行四辺形方式及び三角形方式の双方と
も、緩やかな曲率を適宜考慮する。もし曲率が大きいな
らば、δ１及びδ２を計算するために用いられるプリセ
ット値を減らすことによってより細かいグリッド（格
子）の表面ラインを用いることができる。
も、緩やかな曲率を適宜考慮する。もし曲率が大きいな
らば、δ１及びδ２を計算するために用いられるプリセ
ット値を減らすことによってより細かいグリッド（格
子）の表面ラインを用いることができる。
【００３８】追加ループの全てのノードが計算されたな
らば、マッピング手段８０がアクティブとされ、元のル
ープ・エッジを計算手段７０により計算されたノード間
に当てはめる。例えば、図２の場合、エッジ３１０が、
ノード３５０と３６０との間にマッピングされることに
よって新しいエッジ３７０を形成する。好適例では、エ
ッジのサブ区画（元のエッジから、おおよそ平行四辺形
に用いられたδを引いたもの）が、マッピングされて２
つの対応する内部ノードに当てはめられることによっ
て、エッジのおよその形が、成長させられる。
らば、マッピング手段８０がアクティブとされ、元のル
ープ・エッジを計算手段７０により計算されたノード間
に当てはめる。例えば、図２の場合、エッジ３１０が、
ノード３５０と３６０との間にマッピングされることに
よって新しいエッジ３７０を形成する。好適例では、エ
ッジのサブ区画（元のエッジから、おおよそ平行四辺形
に用いられたδを引いたもの）が、マッピングされて２
つの対応する内部ノードに当てはめられることによっ
て、エッジのおよその形が、成長させられる。
【００３９】マッピング手段は、好適例においてはソフ
トウェア・ルーチンにより与えられるもので、さらに図
７を参照して説明する。図７では、ループの２つのノー
ドＰ0とＰ1との間に延びるこのループ・エッジが示され
ている。このループ・エッジの各末端からδを取り除く
ことによって、点Ｑ0と点Ｑ1との間に延びる縮小された
エッジ６１０が形成される。２つのノードＰ0及びＰ1か
ら一連の追加ループの中の次のループのために新しいル
ープ・ノードＲ0及びＲ1を導出するべく計算手段７０が
用いられた。
トウェア・ルーチンにより与えられるもので、さらに図
７を参照して説明する。図７では、ループの２つのノー
ドＰ0とＰ1との間に延びるこのループ・エッジが示され
ている。このループ・エッジの各末端からδを取り除く
ことによって、点Ｑ0と点Ｑ1との間に延びる縮小された
エッジ６１０が形成される。２つのノードＰ0及びＰ1か
ら一連の追加ループの中の次のループのために新しいル
ープ・ノードＲ0及びＲ1を導出するべく計算手段７０が
用いられた。
【００４０】マッピング手段８０は、エッジ６１０を変
換しかつスケーリングすることによって動作する。これ
により、エッジ６１０をノードＲ0とＲ1との間に当ては
めてエッジ６２０を形成することができる。この操作
は、エッジ６１０を表現する各データ点Ｓ0について、
次のように行われる。もしＳ0が点Ｑ０からエッジ６１
０に沿った経路上の割合「ｍ」の位置にある点であれ
ば、そのエッジ６２０上の等価な点Ｓ1もまた、点Ｒ0か
らエッジ６２０に沿った経路上の割合「ｍ」の位置にあ
る点でなければならない。
換しかつスケーリングすることによって動作する。これ
により、エッジ６１０をノードＲ0とＲ1との間に当ては
めてエッジ６２０を形成することができる。この操作
は、エッジ６１０を表現する各データ点Ｓ0について、
次のように行われる。もしＳ0が点Ｑ０からエッジ６１
０に沿った経路上の割合「ｍ」の位置にある点であれ
ば、そのエッジ６２０上の等価な点Ｓ1もまた、点Ｒ0か
らエッジ６２０に沿った経路上の割合「ｍ」の位置にあ
る点でなければならない。
【００４１】その後、ベクトル
【００４２】
【数１】 が、
【００４３】
【数２】 として計算される。例えば、ｍ＝０のとき、この式は、
【００４４】
【数３】 を与え、そして、ｍ＝１のとき、この式は、
【００４５】
【数４】 を与える。そしてこの式から、次のベクトル式が導かれ
る。
る。
【００４６】
【数５】
【００４７】上記のマッピング手法は、このループの本
質的な形状を保存する。もしエッジ全体が、新しい内側
のノード同士の間の、通常はより短い距離に対してマッ
ピングされたならば、そのエッジの特徴は急速に小さく
なり、その表面の中心において消えてしまうであろう。
このことは、１つのエッジに関して孤立して存在する特
徴（特異性）については正しい挙動であろう。しかしな
がら、より普通の状況は、その特徴が、表面を横切って
もう１つのエッジへ延びるような曲げやうね筋を表現す
る。すなわち、円柱状パッチが普通の状況である。この
ような理由から、マッピング・アルゴリズムでは、代わ
りに、目的の長さに合うようなより近い長さの元のエッ
ジのサブ区画をとる。そして、これによって内側のエッ
ジの特徴が、その大きさを保存するようにできる。この
ことは、図８に示されており、ループの幅全体にわたっ
て管状の膨らみがその大きさを保持している。
質的な形状を保存する。もしエッジ全体が、新しい内側
のノード同士の間の、通常はより短い距離に対してマッ
ピングされたならば、そのエッジの特徴は急速に小さく
なり、その表面の中心において消えてしまうであろう。
このことは、１つのエッジに関して孤立して存在する特
徴（特異性）については正しい挙動であろう。しかしな
がら、より普通の状況は、その特徴が、表面を横切って
もう１つのエッジへ延びるような曲げやうね筋を表現す
る。すなわち、円柱状パッチが普通の状況である。この
ような理由から、マッピング・アルゴリズムでは、代わ
りに、目的の長さに合うようなより近い長さの元のエッ
ジのサブ区画をとる。そして、これによって内側のエッ
ジの特徴が、その大きさを保存するようにできる。この
ことは、図８に示されており、ループの幅全体にわたっ
て管状の膨らみがその大きさを保持している。
【００４８】上記のシステムは、単純なループ及び他の
それほど単純でないループ（例えば図８を参照）につい
ての予想される表面を生成する。このような自動的な表
面は、設計者が要求する表面そのものではないかもしれ
ないが、これは、設計者に対して修正のための土台を提
供する。好適例のシステムの重要な特徴は、これが「フ
ォームライン(formlines)」を処理できることである。
ここで、フォームラインとは、ユーザによって構築され
たモデル中のラインであって、エッジを示すためではな
くむしろ所望の表面形状をシステムに示すためのもので
ある。すなわち、表面が連続的となるような多数のライ
ンである。設計者は、既存の表面上に元のループを分割
する「フォームライン」を描くことができ、そして、例
えば部分的描き直しや引っ張り等によってフォームライ
ンを修正することができる。さらに、このシステムは、
元の表面を破棄し、そして、既に述べた手法を用いて２
つの「半片」から新しい表面を創出することができる。
それほど単純でないループ（例えば図８を参照）につい
ての予想される表面を生成する。このような自動的な表
面は、設計者が要求する表面そのものではないかもしれ
ないが、これは、設計者に対して修正のための土台を提
供する。好適例のシステムの重要な特徴は、これが「フ
ォームライン(formlines)」を処理できることである。
ここで、フォームラインとは、ユーザによって構築され
たモデル中のラインであって、エッジを示すためではな
くむしろ所望の表面形状をシステムに示すためのもので
ある。すなわち、表面が連続的となるような多数のライ
ンである。設計者は、既存の表面上に元のループを分割
する「フォームライン」を描くことができ、そして、例
えば部分的描き直しや引っ張り等によってフォームライ
ンを修正することができる。さらに、このシステムは、
元の表面を破棄し、そして、既に述べた手法を用いて２
つの「半片」から新しい表面を創出することができる。
【００４９】好適例のシステムは、フォームラインとユ
ーザにより入力された他のいずれのラインとの間も区別
しない。すなわち、このシステムに関する限り、ループ
を分割するフォームラインは、元の１つのループの代わ
りに今や２つのループが存在するという結果を得ている
ことになる。上述の表面形成技術の利点は、複合された
表面が新しいフォームラインを単に通るのではなく、こ
のプロセスの細分化の範囲内において新しいフォームラ
インに亘って連続的となることである。このことは、図
３に示されるように、フォームライン４００が図２のル
ープに追加されている。その結果、２つのより小さいル
ープが生成される。表面形成技術によって、フォームラ
インを通過する連続的な表面が得られる。δ値を計算す
るために計算手段７０により用いられるプリセット値を
小さくすることは、一般的に、表面を表現するために用
いられる一連の追加ループの数を増して、フォームライ
ンに亘る連続性を向上させる。
ーザにより入力された他のいずれのラインとの間も区別
しない。すなわち、このシステムに関する限り、ループ
を分割するフォームラインは、元の１つのループの代わ
りに今や２つのループが存在するという結果を得ている
ことになる。上述の表面形成技術の利点は、複合された
表面が新しいフォームラインを単に通るのではなく、こ
のプロセスの細分化の範囲内において新しいフォームラ
インに亘って連続的となることである。このことは、図
３に示されるように、フォームライン４００が図２のル
ープに追加されている。その結果、２つのより小さいル
ープが生成される。表面形成技術によって、フォームラ
インを通過する連続的な表面が得られる。δ値を計算す
るために計算手段７０により用いられるプリセット値を
小さくすることは、一般的に、表面を表現するために用
いられる一連の追加ループの数を増して、フォームライ
ンに亘る連続性を向上させる。
【００５０】上記の手法は、表面を訂正するための直観
的機構を提供する。フォームラインは、既存の表面上に
描かれなくともよい。スクラッチから生成することもで
きる。しかしながら、上述の単純な連続性は、フォーム
ライン同士が互いにトポロジー的に交わらないこと及び
フォームラインがその微分が連続となるように元のルー
プに合わさる（すなわち、結合点や急な段差がないこ
と）ことを必要とする。さもなければ、この不連続性は
新しいエッジとして見られることになる。
的機構を提供する。フォームラインは、既存の表面上に
描かれなくともよい。スクラッチから生成することもで
きる。しかしながら、上述の単純な連続性は、フォーム
ライン同士が互いにトポロジー的に交わらないこと及び
フォームラインがその微分が連続となるように元のルー
プに合わさる（すなわち、結合点や急な段差がないこ
と）ことを必要とする。さもなければ、この不連続性は
新しいエッジとして見られることになる。
【００５１】ここで、上述の表面形成技術により意図し
た方法において処理することのできないいくつかの状況
は次のとおりである。
た方法において処理することのできないいくつかの状況
は次のとおりである。
【００５２】１．好適例のシステムにおいては、表面
が、ノードから「内側へ」成長する。ループがノードに
おいて反対方向への角度をもつ場合、そのエッジ間の角
度に関して「内側へ」が「外側へ」となってしまう。
が、ノードから「内側へ」成長する。ループがノードに
おいて反対方向への角度をもつ場合、そのエッジ間の角
度に関して「内側へ」が「外側へ」となってしまう。
【００５３】２．ループが長くかつ細い場合、またはル
ープの両側辺が凹状である場合、成長していくライン
が、プロセスが真の中央において終了する前に、それら
の反対側の側辺へ合わさるかまたは重なる可能性があ
る。
ープの両側辺が凹状である場合、成長していくライン
が、プロセスが真の中央において終了する前に、それら
の反対側の側辺へ合わさるかまたは重なる可能性があ
る。
【００５４】３．ループが、鈍角を作る多くのエッジを
もつ場合、プロセスが、大きすぎる平面状ポリゴンを残
して途中で完了する可能性がある。
もつ場合、プロセスが、大きすぎる平面状ポリゴンを残
して途中で完了する可能性がある。
【００５５】以上の３つの問題点は、設計者が所望の表
面形状についての更なる情報を提供するための何らかの
適切なフォームラインをもつことによって多少とも解決
することができる。例えば、上記の２番目の問題点に関
して、図９の場合を考える。もしライン８００、８１
０、８２０、８３０によって形成されるループが、上記
の方法を用いて表面形成されたならば、この表面を表現
するために用いられるループは、途中で重なる傾向があ
る。しかしながら、もしフォームライン８４０が、ユー
ザによって追加されたならば、表面の表現が、どのよう
な重なりも生じることなく生成される。
面形状についての更なる情報を提供するための何らかの
適切なフォームラインをもつことによって多少とも解決
することができる。例えば、上記の２番目の問題点に関
して、図９の場合を考える。もしライン８００、８１
０、８２０、８３０によって形成されるループが、上記
の方法を用いて表面形成されたならば、この表面を表現
するために用いられるループは、途中で重なる傾向があ
る。しかしながら、もしフォームライン８４０が、ユー
ザによって追加されたならば、表面の表現が、どのよう
な重なりも生じることなく生成される。
【００５６】簡潔に云えば、このような問題のループを
検知するためのごく簡単な方法はない。設計者の所望の
表面形状は、主観的なものだからである。しかしなが
ら、好適例のシステムは、表面を容易に編集できる同じ
機構が、同時にこの問題を緩和することもできるという
利点を有する。通常は、一対の配慮されたフォームライ
ンが、ユーザの目的を達するでろう。
検知するためのごく簡単な方法はない。設計者の所望の
表面形状は、主観的なものだからである。しかしなが
ら、好適例のシステムは、表面を容易に編集できる同じ
機構が、同時にこの問題を緩和することもできるという
利点を有する。通常は、一対の配慮されたフォームライ
ンが、ユーザの目的を達するでろう。
【００５７】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
の事項を開示する。
【００５８】（１）記憶装置にデータとして記憶される
３次元物体のモデルの表面を形成するためのデータ処理
システムにおいて、ユーザが前記物体の特徴を表現する
ラインを規定し、かつ前記ラインがモデル・データとし
て前記記憶装置に記憶されるようにするための入力手段
と、前記モデル・データから前記モデルを表現するイメ
ージを生成し、表示するための手段と、ノードにおいて
合わさるエッジからなる第１の閉ループを形成する複数
のラインを表現するデータを識別し、前記データを前記
記憶装置から検索するための識別手段と、前記第１の閉
ループを境界とする予想される表面を表現する一連の追
加ループを規定するデータを生成するための処理手段と
を含み、上記処理手段が、前記第１の閉ループを複数の
新しい閉ループへと再分割するべく前記ユーザにより前
記入力手段を介して規定されたラインを表現するデータ
を受信し、その後、各前記新しい閉ループに対して更な
る一連の追加ループを生成することにより前記予想され
る表面を編集するために適応されるデータ処理システ
ム。 （２）前記処理手段により生成される前記一連の追加ル
ープが収束し、前記一連の追加ループの各ループのため
のデータが、直ぐ隣のループのノードとエッジ形状とを
表現するデータから生成される上記（１）に記載のデー
タ処理システム。 （３）前記一連の追加ループの各ループのために、前記
直ぐ隣のループの対応するノードから３次元計算により
前記各追加ループのノードを決定するための計算手段
と、前記計算手段により決定されたノード間に、前記直
ぐ隣のループの対応するエッジをマッピングすることに
より前記各追加ループのエッジを生成するためのマッピ
ング手段とを含む上記（２）に記載のデータ処理システ
ム。 （４）前記マッピング手段が、前記計算手段により決定
されたノード間に適合させるべく、直ぐ隣のループの対
応するエッジのサブ区画を変換しかつスケーリングする
ことによって前記各追加ループのエッジを生成する上記
（３）に記載のデータ処理システム。 （５）前記識別手段が、ユーザにより新しいラインが規
定される毎にアクティブとされて、接続されたラインを
表現するモデル・データを通してパスに追随するトポロ
ジー探索ルーチンを適応することによって前記新しく規
定されたラインを表現するデータにいずれかの前記パス
が回帰するか否かを決定し、それによって閉ループの存
在を示す上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のデー
タ処理システム。 （６）記憶装置にデータとして記憶される３次元物体の
モデルの表面を形成するためのデータ処理システムを操
作する方法であって、ユーザが、入力手段を介して前記
物体の特徴を表現するラインを規定し、かつ前記ライン
がモデル・データとして前記記憶装置に記憶されるよう
にするステップと、前記モデル・データから前記モデル
を表現するイメージを生成しかつ表示するステップと、
ノードにおいて合わさるエッジからなる第１の閉ループ
を形成する複数のラインを表現するデータを識別する識
別手段を用いるステップと、前記データを前記記憶装置
から取り出すステップと、前記第１の閉ループにより予
想される表面を表現する一連の追加ループを規定するデ
ータを生成するための処理手段を用いるステップと、前
記処理手段に対して、前記第１の閉ループを複数の新し
い閉ループへと再分割するべく前記ユーザにより前記入
力手段を介して規定されたラインを表現するデータを与
えるステップと、各前記新しい閉ループに対して更なる
一連の追加ループを生成するべく前記処理手段を用いる
ことにより前記予想される表面を編集するステップとを
有するデータ処理システムを操作する方法。 （７）前記第１の閉ループにより予想される表面を表現
する一連の追加ループを規定するデータを生成するため
の処理手段を用いるステップが、直ぐ隣のループの対応
するノードから３次元計算により前記各追加ループのノ
ードを決定するステップと、前記ノード決定ステップに
より決定されたノード間に、前記直ぐ隣のループの対応
するエッジをマッピングすることにより前記各追加ルー
プのエッジを生成するステップとを有する上記（６）に
記載の方法。 （８）前記識別手段を用いるステップが、ユーザにより
新しいラインが規定される毎に発生し、そして、接続さ
れたラインを表現するモデル・データを通してパスに追
随するトポロジー探索ルーチンを適応することによって
前記新しく規定されたラインを表現するデータにいずれ
かの前記パスが回帰するか否かを決定し、それによって
閉ループの存在を示すステップを含む上記（６）に記載
の方法。
３次元物体のモデルの表面を形成するためのデータ処理
システムにおいて、ユーザが前記物体の特徴を表現する
ラインを規定し、かつ前記ラインがモデル・データとし
て前記記憶装置に記憶されるようにするための入力手段
と、前記モデル・データから前記モデルを表現するイメ
ージを生成し、表示するための手段と、ノードにおいて
合わさるエッジからなる第１の閉ループを形成する複数
のラインを表現するデータを識別し、前記データを前記
記憶装置から検索するための識別手段と、前記第１の閉
ループを境界とする予想される表面を表現する一連の追
加ループを規定するデータを生成するための処理手段と
を含み、上記処理手段が、前記第１の閉ループを複数の
新しい閉ループへと再分割するべく前記ユーザにより前
記入力手段を介して規定されたラインを表現するデータ
を受信し、その後、各前記新しい閉ループに対して更な
る一連の追加ループを生成することにより前記予想され
る表面を編集するために適応されるデータ処理システ
ム。 （２）前記処理手段により生成される前記一連の追加ル
ープが収束し、前記一連の追加ループの各ループのため
のデータが、直ぐ隣のループのノードとエッジ形状とを
表現するデータから生成される上記（１）に記載のデー
タ処理システム。 （３）前記一連の追加ループの各ループのために、前記
直ぐ隣のループの対応するノードから３次元計算により
前記各追加ループのノードを決定するための計算手段
と、前記計算手段により決定されたノード間に、前記直
ぐ隣のループの対応するエッジをマッピングすることに
より前記各追加ループのエッジを生成するためのマッピ
ング手段とを含む上記（２）に記載のデータ処理システ
ム。 （４）前記マッピング手段が、前記計算手段により決定
されたノード間に適合させるべく、直ぐ隣のループの対
応するエッジのサブ区画を変換しかつスケーリングする
ことによって前記各追加ループのエッジを生成する上記
（３）に記載のデータ処理システム。 （５）前記識別手段が、ユーザにより新しいラインが規
定される毎にアクティブとされて、接続されたラインを
表現するモデル・データを通してパスに追随するトポロ
ジー探索ルーチンを適応することによって前記新しく規
定されたラインを表現するデータにいずれかの前記パス
が回帰するか否かを決定し、それによって閉ループの存
在を示す上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のデー
タ処理システム。 （６）記憶装置にデータとして記憶される３次元物体の
モデルの表面を形成するためのデータ処理システムを操
作する方法であって、ユーザが、入力手段を介して前記
物体の特徴を表現するラインを規定し、かつ前記ライン
がモデル・データとして前記記憶装置に記憶されるよう
にするステップと、前記モデル・データから前記モデル
を表現するイメージを生成しかつ表示するステップと、
ノードにおいて合わさるエッジからなる第１の閉ループ
を形成する複数のラインを表現するデータを識別する識
別手段を用いるステップと、前記データを前記記憶装置
から取り出すステップと、前記第１の閉ループにより予
想される表面を表現する一連の追加ループを規定するデ
ータを生成するための処理手段を用いるステップと、前
記処理手段に対して、前記第１の閉ループを複数の新し
い閉ループへと再分割するべく前記ユーザにより前記入
力手段を介して規定されたラインを表現するデータを与
えるステップと、各前記新しい閉ループに対して更なる
一連の追加ループを生成するべく前記処理手段を用いる
ことにより前記予想される表面を編集するステップとを
有するデータ処理システムを操作する方法。 （７）前記第１の閉ループにより予想される表面を表現
する一連の追加ループを規定するデータを生成するため
の処理手段を用いるステップが、直ぐ隣のループの対応
するノードから３次元計算により前記各追加ループのノ
ードを決定するステップと、前記ノード決定ステップに
より決定されたノード間に、前記直ぐ隣のループの対応
するエッジをマッピングすることにより前記各追加ルー
プのエッジを生成するステップとを有する上記（６）に
記載の方法。 （８）前記識別手段を用いるステップが、ユーザにより
新しいラインが規定される毎に発生し、そして、接続さ
れたラインを表現するモデル・データを通してパスに追
随するトポロジー探索ルーチンを適応することによって
前記新しく規定されたラインを表現するデータにいずれ
かの前記パスが回帰するか否かを決定し、それによって
閉ループの存在を示すステップを含む上記（６）に記載
の方法。
【００５９】
【発明の効果】本発明によって、記憶装置内のデータと
して記憶された３次元物体のモデルの表面を形成するた
めのデータ処理システム及びそのシステムの操作方法が
提供される。
して記憶された３次元物体のモデルの表面を形成するた
めのデータ処理システム及びそのシステムの操作方法が
提供される。
【図１】本発明の好適例によるデータ処理システムのブ
ロック図である。
ロック図である。
【図２】好適例のシステムにより生成された表面の表現
を示した図である。
を示した図である。
【図３】好適例のシステムにより生成された表面の表現
を示した図である。
を示した図である。
【図４】好適例のシステムの識別手段の動作を示した図
である。
である。
【図５】好適例のシステムにおいて、表面を表現するた
めに用いられる追加ループのためのノードを計算可能な
計算手段の手法を示す図である。
めに用いられる追加ループのためのノードを計算可能な
計算手段の手法を示す図である。
【図６】好適例のシステムにおいて、表面を表現するた
めに用いられる追加ループのためのノードを計算可能な
計算手段の手法を示す図である。
めに用いられる追加ループのためのノードを計算可能な
計算手段の手法を示す図である。
【図７】好適例のシステムのマッピング手段を動作を示
す図である。
す図である。
【図８】好適例のシステムにより生成された表面の表現
を示す図である。
を示す図である。
【図９】あるループの表面形成において補助するために
ユーザによって余分なラインを規定する方法を示す図で
ある。
ユーザによって余分なラインを規定する方法を示す図で
ある。
１０ 入力装置 ２０ プロセッサ ３０ 表示装置 ４０ 記憶装置 ５０ 生成手段 ６０ 識別手段 ７０ 計算手段 ８０ マッピング手段
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 9365−5Ｈ Ｇ０６Ｆ 15/72 ３５５ Ｐ 9365−5Ｈ ４６０
Claims (8)
- 【請求項１】記憶装置にデータとして記憶される３次元
物体のモデルの表面を形成するためのデータ処理システ
ムにおいて、 ユーザが前記物体の特徴を表現するラインを規定し、か
つ前記ラインがモデル・データとして前記記憶装置に記
憶されるようにするための入力手段と、 前記モデル・データから前記モデルを表現するイメージ
を生成し、表示するための手段と、 ノードにおいて合わさるエッジからなる第１の閉ループ
を形成する複数のラインを表現するデータを識別し、前
記データを前記記憶装置から検索するための識別手段
と、 前記第１の閉ループを境界とする予想される表面を表現
する一連の追加ループを規定するデータを生成するため
の処理手段とを含み、 上記処理手段が、前記第１の閉ループを複数の新しい閉
ループへと再分割するべく前記ユーザにより前記入力手
段を介して規定されたラインを表現するデータを受信
し、その後、各前記新しい閉ループに対して更なる一連
の追加ループを生成することにより前記予想される表面
を編集するために適応されるデータ処理システム。 - 【請求項２】前記処理手段により生成される前記一連の
追加ループが収束し、前記一連の追加ループの各ループ
のためのデータが、直ぐ隣のループのノードとエッジ形
状とを表現するデータから生成される請求項１に記載の
データ処理システム。 - 【請求項３】前記一連の追加ループの各ループのため
に、前記直ぐ隣のループの対応するノードから３次元計
算により前記各追加ループのノードを決定するための計
算手段と、 前記計算手段により決定されたノード間に、前記直ぐ隣
のループの対応するエッジをマッピングすることにより
前記各追加ループのエッジを生成するためのマッピング
手段とを含む請求項２に記載のデータ処理システム。 - 【請求項４】前記マッピング手段が、前記計算手段によ
り決定されたノード間に適合させるべく、直ぐ隣のルー
プの対応するエッジのサブ区画を変換しかつスケーリン
グすることによって前記各追加ループのエッジを生成す
る請求項３に記載のデータ処理システム。 - 【請求項５】前記識別手段が、ユーザにより新しいライ
ンが規定される毎にアクティブとされて、接続されたラ
インを表現するモデル・データを通してパスに追随する
トポロジー探索ルーチンを適応することによって前記新
しく規定されたラインを表現するデータにいずれかの前
記パスが回帰するか否かを決定し、それによって閉ルー
プの存在を示す請求項１乃至４のいずれかに記載のデー
タ処理システム。 - 【請求項６】記憶装置にデータとして記憶される３次元
物体のモデルの表面を形成するためのデータ処理システ
ムを操作する方法であって、 ユーザが、入力手段を介して前記物体の特徴を表現する
ラインを規定し、かつ前記ラインがモデル・データとし
て前記記憶装置に記憶されるようにするステップと、 前記モデル・データから前記モデルを表現するイメージ
を生成しかつ表示するステップと、 ノードにおいて合わさるエッジからなる第１の閉ループ
を形成する複数のラインを表現するデータを識別する識
別手段を用いるステップと、 前記データを前記記憶装置から取り出すステップと、 前記第１の閉ループにより予想される表面を表現する一
連の追加ループを規定するデータを生成するための処理
手段を用いるステップと、 前記処理手段に対して、前記第１の閉ループを複数の新
しい閉ループへと再分割するべく前記ユーザにより前記
入力手段を介して規定されたラインを表現するデータを
与えるステップと、 各前記新しい閉ループに対して更なる一連の追加ループ
を生成するべく前記処理手段を用いることにより前記予
想される表面を編集するステップとを有するデータ処理
システムを操作する方法。 - 【請求項７】前記第１の閉ループにより予想される表面
を表現する一連の追加ループを規定するデータを生成す
るための処理手段を用いるステップが、 直ぐ隣のループの対応するノードから３次元計算により
前記各追加ループのノードを決定するステップと、 前記ノード決定ステップにより決定されたノード間に、
前記直ぐ隣のループの対応するエッジをマッピングする
ことにより前記各追加ループのエッジを生成するステッ
プとを有する請求項６に記載の方法。 - 【請求項８】前記識別手段を用いるステップが、ユーザ
により新しいラインが規定される毎に発生し、そして、
接続されたラインを表現するモデル・データを通してパ
スに追随するトポロジー探索ルーチンを適応することに
よって前記新しく規定されたラインを表現するデータに
いずれかの前記パスが回帰するか否かを決定し、それに
よって閉ループの存在を示すステップを含む請求項６に
記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9415102A GB2293298A (en) | 1994-07-27 | 1994-07-27 | A data processing system for surfacing a model |
| GB9415102.4 | 1994-07-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0855243A true JPH0855243A (ja) | 1996-02-27 |
| JP2818388B2 JP2818388B2 (ja) | 1998-10-30 |
Family
ID=10758926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7127636A Expired - Fee Related JP2818388B2 (ja) | 1994-07-27 | 1995-05-26 | モデルの表面形成のためのデータ処理システム及び方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5739822A (ja) |
| EP (1) | EP0694882A2 (ja) |
| JP (1) | JP2818388B2 (ja) |
| GB (1) | GB2293298A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US6529184B1 (en) * | 2000-03-22 | 2003-03-04 | Microsoft Corporation | Ball pattern architecture |
| US7073151B1 (en) * | 2002-06-04 | 2006-07-04 | Cadence Design Systems, Inc. | Method and apparatus for identifying a path between a set of source states and a set of target states in a triangulated space |
| US7069108B2 (en) | 2002-12-10 | 2006-06-27 | Jostens, Inc. | Automated engraving of a customized jewelry item |
| US7489419B2 (en) * | 2004-06-15 | 2009-02-10 | Infoprint Solutions Company, Llc | Method and system for specifying halftone spot shapes |
| US20070279436A1 (en) * | 2006-06-02 | 2007-12-06 | Hern Ng | Method and system for selective visualization and interaction with 3D image data, in a tunnel viewer |
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| CA2680323C (en) | 2007-03-12 | 2016-06-07 | Jostens, Inc. | Method for embellishment placement |
| US20080297503A1 (en) * | 2007-05-30 | 2008-12-04 | John Dickinson | System and method for reconstructing a 3D solid model from a 2D line drawing |
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| US9076215B2 (en) * | 2011-11-28 | 2015-07-07 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Arithmetic processing device |
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|---|---|---|---|---|
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-
1995
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- 1995-07-13 US US08/502,222 patent/US5739822A/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-07-19 EP EP95305011A patent/EP0694882A2/en not_active Withdrawn
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