JPH10333819A - 3次元位置入力方法 - Google Patents

3次元位置入力方法

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JPH10333819A
JPH10333819A JP9138642A JP13864297A JPH10333819A JP H10333819 A JPH10333819 A JP H10333819A JP 9138642 A JP9138642 A JP 9138642A JP 13864297 A JP13864297 A JP 13864297A JP H10333819 A JPH10333819 A JP H10333819A
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JP
Japan
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coordinate
coordinate system
dimensional position
point
world
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Application number
JP9138642A
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English (en)
Inventor
Ken Tsutsuguchi
けん 筒口
Noboru Sonehara
曽根原  登
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポインティング・デバイスにより、計算機内
のワールド3次元座標値を入力する。 【解決手段】 ポインティング・デバイスにより画面上
で点201に対応する画素を選択し、その画素のウィン
ドウ座標系における座標値(X0 ,Y0 ,Z0 )を得
る。座標値(X0 ,Y0 ,Z0 )を視界座標値(x0 *
0 *,z0 *)に変換し、さらにワールド座標系における
座標値(x0 ,y0 ,z0 )に変換する。点201を通
り、ワールド座標系のz軸に平行な直線202を表示
し、この直線202上の一点203に対応する画素を指
定し、この点をワールド座標系の座標値(x1 ,y1
1 )に変換する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、パーソナル・コン
ピュータやワークステーション等の計算機に対し、ポイ
ンティング・デバイス等の2次元の位置入力を行う手段
を用いて計算機内の仮想空間内の3次元位置情報を入力
するポインティング・デバイスによる3次元位置入力方
法に関する。
【0002】ここで、用語を説明する。計算機内仮想空
間内の座標系をワールド座標系、ワールド座標系で記述
された描画対象をオブジェクト、画面表示するための離
散的座標系をウィンドウ座標系と称する。また、仮想空
間内ワールド座標を拡大、縮小、回転、平行移動などす
ること及びそれらを組み合わせることをモデリング変
換、ある視点(カメラ位置)からワールド座標系のある
注視点を見るための変換を視界変換、視界変換されたオ
ブジェクトがどのように平面に射影するか、及び、視体
積を決定する変換を射影変換、射影変換されたオブジェ
クトのウィンドウ座標系への変換をビューポート変換と
称する。
【0003】一般に、ウィンドウ座標系では2次元の格
子点に画素が存在し、Zバッファを用いる場合はその画
素はZ値という形で奥行き情報を所持している。以上の
用語及び変換式に関しては参考文献[1],[2]を参
照のこと。
【0004】また、ワールド座標を視界変換したものを
視界座標と称することにする。
【0005】以下、ワールド座標系での座標値を(x,
y,z)、視界座標系での座標値を(x* ,y* ,z
* )、ウィンドウ座標系での座標を(X,Y,Z)と表
記する。
【0006】参考文献 [1]Open GL Architecture Review Board, "Open GL
Programming Guide (日本語版)”,アジソン・ウェス
レイ,ISBN4-7952-9645-6, 1993. [2]Rogers, Adams, 山口冨士夫訳,“コンピュータ
グラフィックス”,日刊工業新聞社,1979。
【0007】
【従来の技術】パーソナル・コンピュータやワークステ
ーション等の計算機に装備されているマウスやトラック
ボール、スティックやパッド、タブレット等の2次元の
ポインティング・デバイスは表示装置画面の2次元位置
のみを示すことが可能である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このため、ポインティ
ング・デバイスを用いて位置入力を行う場合、例えば、
計算機内に3次元仮想空間を構築し、その仮想空間のあ
る3次元位置を指定する場合に、正確な位置を指定ある
いは入力することが困難であった。
【0009】このため、例えば3画面を用いて3次元位
置を入力する方法があるが、入力が直観的に行えず操作
が面倒である。
【0010】また、指定された2次元位置にある画素の
Z値(奥行情報)を用いて3次元位置を指定する方法が
あるが、これは描画されているZ値をもったオブジェク
トしか指定できなかったり、あるいは、例えば描画され
ているオブジェクトの向こう側に他のオブジェクトを置
いたり、あるいは描画されているオブジェクトの手前に
他のオブジェクトを置いたりするように、あるZ値を所
持する画素のある2次元位置に、そのZ値が示す奥行情
報の値に対応しない奥行情報を入力することができない
という問題があった。
【0011】本発明の目的は、最大で2つの位置情報し
か入力し得ない2次元位置入力手段、例えばポインティ
ング・デバイスを用いて、計算機内の仮想空間内に3次
元位置情報を入力する3次元位置入力方法を提供するこ
とである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の3次元位置入力
方法は、3次元位置座標を入力する際に、3つの位置座
標値を同時に入力できない場合に、入力できない座標に
関する情報を表示させながら入力可能な座標値を入力
し、その後入力できなかった座標値を前記情報に基づい
て入力するものである。
【0013】本発明は、計算機内の3次元仮想空間への
入力の対象となる3次元位置座標値(x,y,z)のう
ち、入力可能な1つあるいは2つの値を入力する際にそ
の値が決定された場合に他の値の取り得る範囲を仮想空
間と同時に表示させ、その範囲内から残る値を選択する
ことによって3次元位置を決定して入力するものであ
る。
【0014】本発明の実施態様によれば、3次元位置座
標のうち、1つの座標の取り得る範囲を表示させながら
他の2つの位置座標を決定し、前記範囲内から残る1つ
の座標位置を選択して入力する。
【0015】本発明の実施態様によれば、3次元位置座
標のうち、2つの座標の取り得る範囲を表示させながら
他の1つの位置座標を決定し、前記範囲内から残る2つ
の座標位置を選択して入力する。
【0016】本発明の実施態様によれば、1つの座標の
取り得る範囲を表示させながら他の2つの位置座標を決
定し、前記範囲内から残る1つの座標位置を選択して入
力することと、2つの座標の取り得る範囲を表示させな
がら他の1つの位置座標を決定し、前記範囲内から残る
2つの座標位置を選択して入力することを交互に実行す
る。
【0017】本発明の実施態様によれば、3次元位置入
力方法は、2次元位置入力手段により画面上の任意の点
に対応する画素を選択し、画面表示するための離散的座
標系であるウィンドウ座標系における前記画素の座標値
を得る段階と、前記ウィンドウ座標系における座標値
を、計算機仮想空間内の座標系であるワールド座標系に
おける座標値に変換する段階と、前記点を通り、ワール
ド座標系の任意の直線上の一点に対応する画素を2次元
位置入力手段により指定し、該点の座標値をワールド座
標系における座標値に変換する段階を有する。
【0018】本発明の実施態様によれば、前記直線がワ
ールド座標系の任意の一軸に平行である。
【0019】本発明の実施態様によれば、3次元位置入
力方法は、2次元位置入力手段により画面上の任意の点
に対応する画素を選択し、画面表示するため離散的座標
系であるウィンドウ座標系における前記画素の座標値を
得る段階と、前記ウィンドウ座標系における座標値を、
計算機仮想空間内の座標系であるワールド座標系におけ
る座標値に変換する段階と、前記点を含み、ワールド座
標系の任意の平面上の一点を2次元位置入力手段により
指定し、該点の座標値をワールド座標系における座標値
に変換する段階を有する。
【0020】本発明の実施態様によれば、前記平面がワ
ールド座標系の任意の一軸に垂直である。
【0021】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【0022】図1は本発明の第1の実施形態の3次元位
置入力方法の処理を示す流れ図、図2はその説明図であ
る。
【0023】図2に示すように、描画の対象となるオブ
ジェクト204がモデリング変換、視界変換、射影変
換、ビューポート変換を経て2次元表示装置に表示さ
れ、利用者はワールド座標系でオブジェクト204上の
201と同じx座標、y座標値を持ち、点201よりも
視点側にあるような点203の位置を入力したいものと
する。しかしながらポインティング・デバイスにより、
画面上で点203に対応する画素を選択してもオブジェ
クト204に含まれる別の点とみなされてしまうであろ
う。
【0024】そこで、まず、ポインティング・デバイス
により画面上で点201に対応する画素を選択し、その
画素のウィンドウ座標系における座標値(X0 ,Y0
0)を得る(ステップ101)。次に、座標値(X
0 ,Y0 ,Z0 )を視界座標値(x0 *,y0 *,z0 *)に
逆変換し(ステップ102)、視界座標値(x0 *
0 *,z0 *)をワールド座標系における座標値(x0
0 ,z0 )に変換する(ステップ103)。次に、点
201を通り、ワールド座標系のz軸に平行な直線20
2を2次元表示装置に表示する(ステップ104)。次
に、直線202上の一点203に対応する画素を指定
し、この点をワールド座標系の座標値(x1 ,y 1 ,z
1 )に変換する(ステップ105)。
【0025】なお、点201のz座標値はz0 でなくて
もよく、また、直線はz軸に平行でない他の直線でもよ
い。要するに、この直線上の点を選択することによりワ
ールド座標系における3次元座標値(x0 ,y0 ,z
0 )が一意的に特定できればよい。また、本実施形態で
は、あらかじめ決定する2つの座標値をウィンドウ座標
値(X,Y,Z)のうち(X,Y)としているが、実際
はどのような組合せでもよい。
【0026】本実施形態によれば、描画範囲内にあるワ
ールド座標系上の任意の一点を決定できる。
【0027】図3は本発明の第2の実施形態の3次元位
置入力方法の処理を示す流れ図、図4はその説明図であ
る。
【0028】図4に示すように、描画の対象となるオブ
ジェクト204がモデリング変換、視界変換、射影変
換、ビューポート変換を経て2次元表示装置に表示さ
れ、利用者はワールド座標系で点205と同じz座標値
を持ち、点205と異なる位置にあるような点203の
位置を入力したいものとする。しかしながら、ポインテ
ィング・デバイスにより、画面上で点203に対応する
画素を選択してもワールド座標系で点205と異なるz
座標値を持つオブジェクト204に含まれる別の点とみ
なされてしまうであろう。
【0029】そこで、まず、ポインティング・デバイス
により画面上で望ましいz座標値を持つ適当な点205
に対応する画素を選択することにより、その画素のウィ
ンドウ座標系における座標値(X0 ,Y0 ,Z0 )を得
る(ステップ301)。次に、座標値(X0 ,Y0 ,Z
0 )を視界座標値(x0 *,y0 *,z0 *)に逆変換し(ス
テップ302)、(x0 *,y0 *,z0 *)をワールド座標
系における座標値(x 0 ,y0 ,z0 )に変換する(ス
テップ303)。次に、ワールド座標系においてz座標
値z0 を持つ点の集合、すなわちワールド座標系におい
て例えば点(0,0,z0 )を通り、z軸と垂直な平面
206を2次元表示装置に表示する(ステップ30
4)。次に、ウィンドウ座標系における座標値(X0
0 ,Z0 )を取得したものと同じポインティング・デ
バイスを用いて、図4に示すように平面206上の点2
03を指定し、この点をワールド座標系の座標値(x
1 ,y1,z1 )に変換する(ステップ305)。
【0030】本実施形態では、あらかじめ決定する1つ
の座標値をウィンドウ座標値(X,Y,Z)のうちZと
しているが、実際はどれを用いても原理的には同じであ
る。また、本実施形態を単独で使用する場合は、各画素
が、良く知られたZバッファ法などのウィンドウ座標系
におけるデプス値を所持している必要がある。また、平
面206はz軸に垂直でなくてもよい。
【0031】本実施形態によれば、描画範囲内にあるワ
ールド座標系上の任意の一点を決定できる。
【0032】図5は本発明の第3の実施形態の3次元位
置入力方法の処理を示す流れ図、図6はその説明図であ
る。
【0033】図6に示すように、描画の対象となるオブ
ジェクト204がモデリング変換、視界変換、射影変
換、ビューポート変換を経て2次元表示装置で表示され
ているものとする。
【0034】まず、第1の実施形態と同様にして、ポイ
ンティング・デバイスにより、画面上で点201に対応
する画素を選択することによりその画素のウィンドウ座
標系における値(X0 ,Y0 * ,Z0 * )を得、視界座標
値(x0 *,y0 *,z0 *)に逆変換し、ワールド座標系に
おける座標値(x0 ,y0 ,z0 )に変換する(ステ
ップ401〜403)。次に、ワールド座標系において
点(x0 ,y0 ,z0)を通り、z軸に平行な直線20
2を表示する(ステップ404)。同時に、ワールド座
標系の点(x0 ,y0 ,z0 )を通りz軸に垂直な面2
09を表示する(ステップ405)。次に、表示された
直線202上の点203を選択することにより、点20
3を通りz軸に垂直な平面206を決定する(ステップ
406)。次に、平面206上の望ましい一点210に
対応する画素をポインティング・デバイスを用いて指定
することにより、点210のワールド座標値を得る(ス
テップ407)。
【0035】あるいは、点210を通り、z軸に平行な
新しい直線を表示させて、ステップ404〜407を繰
り返してもよい。例えばウィンドウ座標値(X0 ,Y
0 ,Z 0 )を取得したものと同じポインティング・デバ
イスを用いて(他の装置あるいは手段を用いてもよ
い)、直線202上の点203を指定する。
【0036】本実施形態ではまず2つの座標値をウィン
ドウ座標値(X,Y)を選択しているが、実際はどのよ
うな組合せでもよく、また、第2の実施形態のようにZ
座標値をまず選択してもよい。
【0037】また、本実施形態は第1の実施形態と第2
の実施形態とを組み合わせるため、画面に表示されてい
る各点に対応する画素がよく知られたZバッファ法によ
るデプス値(Z値)と所持しているものとする。
【0038】本実施形態によれば、描画範囲内にあるワ
ールド座標系上の任意の一点を決定できる。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ポイン
ティング・デバイスにより、計算機内のワールド3次元
座標値を入力することが可能であるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態の3次元位置入力方法
の流れ図である。
【図2】第1の実施形態の説明図である。
【図3】本発明の第2の実施形態の3次元位置入力方法
の流れ図である。
【図4】第2の実施形態の説明図である。
【図5】本発明の第3の実施形態の3次元位置入力方法
の流れ図である。
【図6】第3の実施形態の説明図である。
【符号の説明】
101〜105 ステップ 201 ポインティング・デバイスにより選択された
画面上の点 202 点201をワールド座標系の座標値に変換し
た点(x0 ,y0 ,z0 )を通り、z軸に平行な直線 203 直線202上の選択された点 204 点201を含むオブジェクト 205 ポインティング・デバイスにより選択された
画面上の点 206 点205をワールド座標系の座標に変換した
点(x0 ,y0 ,z0)を通り、z軸に垂直な平面 209 点201を含み、z軸に垂直な平面 210 最終的に選択したい点 301〜305 ステップ 401〜407 ステップ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 計算機に対し、2次元位置入力手段を用
    いて計算機内の仮想空間内の3次元位置を入力する方法
    において、 3次元位置座標を入力する際に、3つの位置座標値を同
    時に入力できない場合に、入力できない座標に関する情
    報を表示させながら入力可能な座標値を入力し、その後
    入力できなかった座標値を前記情報に基づいて入力する
    ことを特徴とする3次元位置入力方法。
  2. 【請求項2】 3次元位置座標のうち、1つの座標の取
    り得る範囲を表示させながら他の2つの位置座標を決定
    し、前記範囲内から残る1つの座標位置を選択して入力
    する、請求項1記載の3次元位置入力方法。
  3. 【請求項3】 3次元位置座標のうち、2つの座標の取
    り得る範囲を表示させながら他の1つの位置座標を決定
    し、前記範囲内から残る2つの座標位置を選択して入力
    する、請求項1記載の3次元位置入力方法。
  4. 【請求項4】 1つの座標の取り得る範囲を表示させな
    がら他の2つの位置座標を決定し、前記範囲内から残る
    1つの座標位置を選択して入力することと、2つの座標
    の取り得る範囲を表示させながら他の1つの位置座標を
    決定し、前記範囲内から残る2つの座標位置を選択して
    入力することを交互に実行する、請求項1記載の3次元
    位置入力方法。
  5. 【請求項5】 2次元位置入力手段により画面上の任意
    の点に対応する画素を選択し、画面表示するための離散
    的座標系であるウィンドウ座標系における前記画素の座
    標値を得る段階と、 前記ウィンドウ座標系における座標値を、計算機仮想空
    間内の座標系であるワールド座標系における座標値に変
    換する段階と、 前記点を通り、ワールド座標系の任意の直線上の一点に
    対応する画素を2次元位置入力手段により指定し、該点
    の座標値をワールド座標系における座標値に変換する段
    階を有する、請求項2記載の3次元位置入力方法。
  6. 【請求項6】 前記直線がワールド座標系の任意の一軸
    に平行である、請求項5記載の方法。
  7. 【請求項7】 2次元位置入力手段により画面上の任意
    の点に対応する画素を選択し、画面表示するため離散的
    座標系であるウィンドウ座標系における前記画素の座標
    値を得る段階と、 前記ウィンドウ座標系における座標値を、計算機仮想空
    間内の座標系であるワールド座標系における座標値に変
    換する段階と、 前記点を含み、ワールド座標系の任意の平面上の一点を
    2次元位置入力手段により指定し、該点の座標値をワー
    ルド座標系における座標値に変換する段階を有する、請
    求項3記載の3次元位置入力方法。
  8. 【請求項8】 前記平面がワールド座標系の任意の一軸
    に垂直である、請求項7記載の方法。
JP9138642A 1997-05-28 1997-05-28 3次元位置入力方法 Pending JPH10333819A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000330714A (ja) * 1999-05-21 2000-11-30 Toyota Motor Corp 空間図形入力装置
JP2009199167A (ja) * 2008-02-19 2009-09-03 Sharp Corp 情報処理装置、情報処理方法、プログラム、およびプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体
JP2010205223A (ja) * 2009-03-06 2010-09-16 Seiko Epson Corp 仮想対象に対するジェスチャーに従う制御を行うシステム及び装置

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