JPH1097646A - Method and device for obtaining three dimensional space coordinate value in three-dimensional space display system - Google Patents

Method and device for obtaining three dimensional space coordinate value in three-dimensional space display system

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JPH1097646A
JPH1097646A JP8272952A JP27295296A JPH1097646A JP H1097646 A JPH1097646 A JP H1097646A JP 8272952 A JP8272952 A JP 8272952A JP 27295296 A JP27295296 A JP 27295296A JP H1097646 A JPH1097646 A JP H1097646A
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JP
Japan
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dimensional
dimensional space
point
coordinate
display system
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Application number
JP8272952A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Nakamura
昌弘 中村
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REKUSAA RES KK
Original Assignee
REKUSAA RES KK
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To precisely and speedily obtain a three-dimensional space coordinate by obtaining a coordinate point in a three-dimensional space corresponding to a select- indicated coordinate point on a two-dimensional video through the use of a vector obtained by inverse transformation of a transforming method at the time of transforming a three-dimensional space shape to a two dimensional video. SOLUTION: At the time of displaying three-dimensional objects B1 and B2 on a display device 3 and select-indicating a desired point A on the displayed two-dimensional video, the indicated point A select-indicated on the two-dimensional video is obtained as coordinate data to obtain a coordinate value on the three-dimensional objects corresponding to the indicated point. At the time, a three-dimensional vector passing through an index point A is first obtained from a view point E and next, an intersecion point between the three-dimensional vector and the three-dimensional object in the three-dimensional space is calculated to obtain the three-dimensional coordinate value of intersection points C1 to C4. After then, a desired processing is executed to the three-dimensional space by the obtained three-dimensional coordinate value.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は三次元空間表示システ
ム、特に三次元空間形状情報や視点情報等に基づいて所
定の視点位置から観測した三次元空間形状を二次元映像
に変換して表示する三次元空間表示システムにおける三
次元空間座標の取得方法および装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional space display system, and more particularly, converts a three-dimensional space shape observed from a predetermined viewpoint position into a two-dimensional image based on three-dimensional space shape information and viewpoint information and displays the two-dimensional image. The present invention relates to a method and an apparatus for acquiring three-dimensional space coordinates in a three-dimensional space display system.

【0002】[0002]

【従来の技術】上記のような三次元空間表示システムと
しては、例えば三次元空間情報を提供しその空間評価を
行う三次元ビジュアル・シミュレーション・システム
や、三次元映像表示を行いながら三次元空間中の物体を
扱うゲーム、また三次元空間映像で情報の選択取得を行
う三次元ビジュアルインターフェースシステムなどがあ
る。
2. Description of the Related Art As a three-dimensional space display system as described above, for example, a three-dimensional visual simulation system that provides three-dimensional space information and evaluates the space, and a three-dimensional space display system that performs three-dimensional image display. Games dealing with various objects, and a three-dimensional visual interface system for selectively acquiring information in a three-dimensional spatial image.

【0003】上記のような三次元空間表示システムを用
いた映像化表現は、感覚的に理解容易な情報を提供する
が、表示装置上の情報は二次元映像であるため、ここで
の情報は二次元情報にすぎず、この空間映像を理解し、
何らかの判断の後、意志決定を行う対象となるのは三次
元空間情報であるため三次元空間表示システムでは三次
元空間を規定することはできなかった。
[0003] The visualization expression using the three-dimensional spatial display system as described above provides intuitively understandable information, but since the information on the display device is a two-dimensional image, the information here is Understanding this spatial image is only two-dimensional information,
After some judgment, the object to make a decision is the three-dimensional space information, so the three-dimensional space display system cannot specify the three-dimensional space.

【0004】このため利用者がこの三次元映像を理解
し、その結果なんらかの判断を行い、目的となる三次元
空間位置を意思決定し、これを三次元空間上の位置とし
て指示しようとするときには、三次元空間座標値を取得
することができるポリマスセンサーなどの三次元空間位
置計測器(例えば特開平6−19526号公報参照)を
付加した操作具により、またはそのものにより、または
三次元コンピュータ設計装置(以下、三次元CADとい
う)によりおおまかな三次元空間座標値をとりあえず取
得し、もしくは生成して、これを三次元表示装置上で表
示し、目的とする三次元空間位置とのずれを確認し、も
し異なれば再度操作具を同様に操作し、目的とする三次
元空間位置まで近づけることを行わなければならなかっ
た。
For this reason, when a user understands the three-dimensional image, makes some judgment as a result, decides a target three-dimensional space position, and intends to designate this as a position in the three-dimensional space, A three-dimensional spatial position measuring instrument such as a polymass sensor capable of acquiring three-dimensional spatial coordinate values (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. H6-19526), an operating tool, or by itself, or a three-dimensional computer design device A rough three-dimensional spatial coordinate value is obtained or generated for the time being (hereinafter referred to as three-dimensional CAD), and is displayed on a three-dimensional display device to confirm a deviation from a target three-dimensional spatial position. If different, the operating device must be operated again in the same manner to approach the target three-dimensional space position.

【0005】つまり上記従来の方法では三次元空間は表
示することができるが、三次元空間位置を利用者が特定
するためには、ポリマスセンサーなどの三次元位置計測
器などの特殊な装置を必要とした。しかも、目的とする
三次元空間位置を特定するためには前述のように三次元
位置計測器、三次元CADなどを用いて三次元座標値を
発生させ、これを三次元表示システム上で確認しながら
対応点を求めなければならなかったため、利用者が計測
器を用いながら現在指示している点が目的点であるかど
うかを判断しながら試行錯誤的に目的点を求めなければ
ならなかった。つまり利用者がフィードバック制御とい
う煩雑な作業を行わなければ目的点を指示することがで
きないという、操作上の問題点があった。このため感覚
的な表現を実現する装置として、操作機能が非常に劣っ
ていた。
In other words, in the above-mentioned conventional method, a three-dimensional space can be displayed. However, in order for a user to specify the three-dimensional space position, a special device such as a three-dimensional position measuring instrument such as a polymass sensor is used. Needed. In addition, in order to specify a target three-dimensional space position, a three-dimensional position value is generated using a three-dimensional position measuring device, a three-dimensional CAD, or the like as described above, and this is confirmed on a three-dimensional display system. However, since the corresponding point had to be obtained, the user had to determine the target point by trial and error while judging whether or not the point currently designated by the user was the target point using a measuring instrument. In other words, there is an operational problem that the user cannot specify the target point unless the user performs a complicated operation of feedback control. For this reason, the operation function as a device for realizing a sensuous expression was very poor.

【0006】一方、特開平7−73344号公報には、
グラフィック・ディスプレイ・システムにおいて、二次
元ディスプレイ・スクリーン上の点を選択することによ
ってその選択された二次元点に対応する三次元座標を指
定する方法および装置が開示されている。ところが、上
記公報のものは、三次元中の図形などの構成要素である
線や面等の座標、つまり要素の代表点しか得ることがで
きない。たとえ、これを拡張して点の集合として捉えた
としても、それらの三次元中の点の集合を二次元ディス
プレイ・スクリーンに対する二次元座標に変換し、それ
らの点の集合の中からディスプレイ・スクリーン上で選
択された点と一致するものを探し出すものであるから、
以下のような問題がある。
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-73344 discloses that
A method and apparatus for specifying a three-dimensional coordinate corresponding to a selected two-dimensional point by selecting a point on a two-dimensional display screen in a graphic display system is disclosed. However, according to the above publication, it is possible to obtain only coordinates such as lines and surfaces which are constituent elements such as figures in three dimensions, that is, only representative points of the elements. Even if this is expanded and considered as a set of points, the set of points in those three dimensions is transformed into two-dimensional coordinates for the two-dimensional display screen, and the display screen is set from the set of points. Because it looks for something that matches the point selected above,
There are the following problems.

【0007】即ち、上記のような線や面等を点の集合と
して捉える場合、上記の線や面が限られた長さ若しくは
面積であっても、その中に存在する点の数は無限大であ
り、その全ての点を二次元座標に変換したり、スクリー
ン上で選択された点と一致するものを探し出すことは現
実的に不可能である。そのため何らかの手段で近似的も
しくは擬似的に有限な点の集合として表し、それらの点
をスクリーンに投影したとき上記の線や面に対応するス
クリーン上の領域が隙間なく埋まるような密度で三次元
の点の集合を生成しなければならない。
That is, when the above-described line or surface is regarded as a set of points, even if the line or surface has a limited length or area, the number of points existing in the line or surface is infinite. Therefore, it is practically impossible to convert all the points into two-dimensional coordinates or to find a point that matches the selected point on the screen. Therefore, it is represented as a set of approximate or pseudo finite points by some means, and when these points are projected on the screen, the three-dimensional density is such that the area on the screen corresponding to the above lines and surfaces is filled without gaps. A set of points must be generated.

【0008】しかしながら、上記の点の集合密度が、小
さいと最終的に取得する三次元点の位置精度が低下し、
その後の図形生成や、その他の各種処理プロセス等に悪
影響を及ぼすおそれがあり、逆に密度が大きいと、二次
元座標への変換処理や、スクリーン上で選択された点と
の一致点を探し出すのに時間が掛かって処理速度が低下
する等の不具合がある。
[0008] However, if the set density of the above points is small, the positional accuracy of the finally obtained three-dimensional point decreases,
It may adversely affect the subsequent figure generation and other various processing processes, etc. Conversely, if the density is large, it will be converted to two-dimensional coordinates and the point of coincidence with the selected point on the screen will be searched. Takes a long time to reduce the processing speed.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来の問
題点に鑑みて提案されたもので、前記のような三次元空
間表示システムにおいて三次元空間座標を精度よく且つ
迅速に取得することのできる取得方法および装置を提供
することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in view of the above-mentioned conventional problems, and is intended to obtain three-dimensional spatial coordinates accurately and quickly in the three-dimensional spatial display system as described above. It is an object of the present invention to provide an acquisition method and an apparatus that can perform the acquisition.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による三次元空間座標の取得方法および装置
は以下の構成としたものである。
In order to achieve the above object, a method and apparatus for acquiring three-dimensional spatial coordinates according to the present invention have the following arrangement.

【0011】即ち、本発明による三次元空間座標の取得
方法は、三次元空間形状情報や視点情報等に基づいて所
定の視点位置から観測した三次元空間形状を二次元映像
に変換して表示する三次元空間表示システムにおいて、
上記二次元映像上の所望の座標点を選択指示し、前記三
次元空間形状を二次元映像に変換する際の変換方法の逆
変換によって得られるベクトルを用いて、上記の選択指
示した二次元映像上の座標点に対応する三次元空間上の
座標点を取得することを特徴とする。
That is, in the method of acquiring three-dimensional space coordinates according to the present invention, a three-dimensional space shape observed from a predetermined viewpoint position is converted into a two-dimensional image and displayed based on three-dimensional space shape information and viewpoint information. In a three-dimensional spatial display system,
By selecting and instructing a desired coordinate point on the two-dimensional image, and using the vector obtained by the inverse conversion of the conversion method when converting the three-dimensional space shape into a two-dimensional image, the two-dimensional image that has been selected and instructed is used. It is characterized in that coordinate points in a three-dimensional space corresponding to the above coordinate points are obtained.

【0012】また本発明による三次元空間座標の取得装
置は、三次元空間形状情報や視点情報等を格納する記憶
手段と、その記憶手段に格納した三次元空間形状情報や
視点情報等のデータに基づいて所定の視点位置から観測
した三次元空間形状を二次元映像に変換して表示する映
像表示手段とを備えた三次元空間表示システムにおい
て、上記の三次元空間形状を二次元映像に変換して表示
する前記映像表示手段上の所望の座標点を選択指示する
選択指示手段と、前記三次元空間形状を二次元映像に変
換する際の変換方法の逆変換によって得られるベクトル
を用いて前記選択指示手段によって選択指示した座標点
に対応する三次元空間上の座標点を求める演算処理手段
とを備えたことを特徴とする。
Further, the apparatus for acquiring three-dimensional space coordinates according to the present invention includes a storage means for storing three-dimensional space shape information and viewpoint information and the like, and three-dimensional space shape information and viewpoint information and the like stored in the storage means. Image display means for converting a three-dimensional space shape observed from a predetermined viewpoint position into a two-dimensional image based on the three-dimensional space shape, and converting the three-dimensional space shape into a two-dimensional image. And a selection instructing means for selecting and instructing a desired coordinate point on the video display means to be displayed, and the selection using a vector obtained by an inverse conversion of a conversion method when converting the three-dimensional space shape into a two-dimensional video. Arithmetic processing means for obtaining a coordinate point in a three-dimensional space corresponding to the coordinate point selected and instructed by the instructing means.

【0013】[0013]

【作用】上記のように構成された本発明による三次元空
間座標の取得方法および装置によれば、三次元空間形状
を表示する二次元映像上で所望の座標点を選択指示する
だけで、三次元空間形状の二次元映像への変換方法の逆
変換によって得られるベクトルにより上記の選択指示し
た座標点に対応する三次元空間上の座標点を精度よく且
つ迅速に取得することが可能となる。
According to the method and the apparatus for acquiring three-dimensional space coordinates according to the present invention, the three-dimensional space coordinates are displayed by simply selecting and instructing a desired coordinate point on a two-dimensional image displaying the three-dimensional space shape. The vector obtained by the inverse transformation of the method of transforming the original space shape into a two-dimensional image makes it possible to accurately and quickly acquire a coordinate point in the three-dimensional space corresponding to the coordinate point selected and designated.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明による三次元空間表
示システムにおける三次元空間座標の取得方法および装
置を、図に示す実施形態に基づいて具体的に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a method and an apparatus for acquiring three-dimensional space coordinates in a three-dimensional space display system according to the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings.

【0015】三次元空間表示システムは、三次元グラフ
ィックスという考え方でコンピュータ・システム技術と
して既に確立されており、その装置構成としては例えば
図1に示すようにCPU等の演算処理装置1、内蔵もし
くは外部メモリあるいはディスク装置等の記憶装置2、
CRTや液晶表示パネル等の表示装置3、キーボードや
マウス等の入力装置4などで構成される。
The three-dimensional spatial display system has already been established as a computer system technology based on the concept of three-dimensional graphics, and its device configuration is, for example, as shown in FIG. A storage device 2 such as an external memory or a disk device,
It comprises a display device 3 such as a CRT or a liquid crystal display panel, and an input device 4 such as a keyboard and a mouse.

【0016】上記の三次元空間表示システムにより三次
元の物体を表示するに当たっては、記憶装置2に三次元
の数値データを記憶させ、その数値データに基づいて演
算処理装置1により所定の演算処理を行って表示装置3
に表示する。具体的には、例えば図2に示すように三次
元の数値データとして物体形状データや、どこからどの
方向へ向かって物体を観測しているかという視点データ
・視線データ・観測画角データ、さらには必要に応じて
光源データや、物体の質感データなどを記憶装置2に記
憶させておき、それらのデータに基づいて演算処理装置
2により投影変換(射影投影もしくは平行投影)を行な
い、三次元物体の観測映像として面、線などの表現で表
示装置3の表示画面(スクリーン)上に二次元の可視映
像として表示するものである。
In displaying a three-dimensional object by the three-dimensional space display system, three-dimensional numerical data is stored in the storage device 2 and a predetermined arithmetic processing is performed by the arithmetic processing device 1 based on the numerical data. Go to display device 3
To be displayed. Specifically, for example, as shown in FIG. 2, object shape data as three-dimensional numerical data, viewpoint data, line-of-sight data, observation angle-of-view data indicating where the object is being observed from and in which direction, and further necessary. The light source data, the texture data of the object, etc. are stored in the storage device 2 in accordance with the data, and the arithmetic processing device 2 performs projection conversion (projection projection or parallel projection) based on the data to observe the three-dimensional object. The image is displayed as a two-dimensional visible image on a display screen (screen) of the display device 3 in an expression such as a plane or a line.

【0017】図3は上記三次元空間表示システムにおけ
る投影変換の一例を示す説明図であり、ここでは射影変
換による投影変換の例を表す。三次元物体B1・B2の
形状データが、観測視点、観測視線により決定された方
向に投影され、想定された射影二次元平面(スクリーン
平面)に映し込まれる映像を観測画角観測映像として表
示装置3に表示するものである。この場合、上記の投影
スクリーンに距離的に近い物体を選択的に映し込む方法
が一般的であるが、三次元映像の利用目的に応じて距離
が遠いものをも写し込むなど多義的な選択方法を与える
ことも可能である。又このようなシステムはハードウェ
ア、ソフトウェアいずれの方法においても実現すること
ができる。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of projection conversion in the three-dimensional space display system. Here, an example of projection conversion by projective conversion is shown. A display device in which shape data of the three-dimensional objects B1 and B2 are projected in a direction determined by an observation viewpoint and an observation line of sight, and an image projected on an assumed projection two-dimensional plane (screen plane) as an observation angle-of-view observation image. 3 is displayed. In this case, a method of selectively projecting an object close in distance to the projection screen described above is generally used, but an ambiguous selection method such as projecting an object that is far away depending on the purpose of use of the three-dimensional image is used. It is also possible to give Such a system can be realized by either hardware or software.

【0018】上記のような三次元空間表示システムにお
いて、操作者が空間情報を取得するのは観測映像として
生成された表示装置3上の二次元映像情報であり、操作
者はこれを理解して空間の判断を行い、この観測空間に
対して何らかの処理を行おうという意志決定を行うもの
である。この場合、操作者は何らかの処理を行おうとす
る三次元物体上の座標点を取得する必要があり、本発明
は以下のようにして取得するものである。
In the three-dimensional space display system as described above, the operator acquires the spatial information from the two-dimensional image information on the display device 3 generated as the observation image, and the operator understands this. It determines the space and makes a decision to perform some processing on this observation space. In this case, the operator needs to acquire a coordinate point on the three-dimensional object to perform some processing, and the present invention acquires the coordinate point as follows.

【0019】即ち、図4は上記のような三次元空間表示
システムにより表示装置3上に表示された三次元物体上
の座標点を取得するプロセスを示すフローチャートであ
り、先ず、第1のステップS1として前記の要領で視角
データや三次元形状データ等に基づいて三次元物体B1
・B2を二次元映像として表示装置3上に表示する。
That is, FIG. 4 is a flowchart showing a process of acquiring coordinate points on a three-dimensional object displayed on the display device 3 by the three-dimensional space display system as described above. First, a first step S1 is performed. As described above, the three-dimensional object B1 is determined based on the viewing angle data, the three-dimensional shape data, and the like.
B2 is displayed on the display device 3 as a two-dimensional image.

【0020】次いで、第2のステップS2として図5に
示すように表示装置3上に表示された二次元映像上の所
望の点Aを選択指示する。その選択指示する手段は適宜
であり、例えば前記のキーボードやマウス等の入力装置
4を選択指示手段として用いることにより上記カーソル
もしくはマウスポインタを所望の位置に移動して選択指
示する。あるいは上記キーボードから表示画面上の座標
値を数値入力したり、上記の選択指示装置としてタッチ
パネル等を用いることもできる。
Next, as a second step S2, a desired point A on the two-dimensional image displayed on the display device 3 is selected and indicated as shown in FIG. The means for instructing the selection is appropriate. For example, the cursor or the mouse pointer is moved to a desired position and instructed by using the input device 4 such as the keyboard or the mouse as the selection instructing means. Alternatively, a coordinate value on the display screen can be input numerically from the keyboard, or a touch panel or the like can be used as the selection instruction device.

【0021】そして、上記の二次元映像上で選択指示し
た指示点Aを座標データとして取得して、この指示点に
対応する三次元物体上の座標値を取得するもので、その
際に先ず第3のステップS3として視点から上記指標点
を通る三次元ベクトルを得る。その三次元ベクトルを得
る方法や手段等は適宜であるが、例えば以下の要領で取
得することができる。
Then, the designated point A selected and designated on the two-dimensional image is acquired as coordinate data, and the coordinate value on the three-dimensional object corresponding to the designated point is acquired. As a third step S3, a three-dimensional vector passing from the viewpoint to the index point is obtained. The method and means for obtaining the three-dimensional vector are arbitrary, but can be obtained, for example, in the following manner.

【0022】すなわち、上記のような三次元空間表示シ
ステムにおいては、前述のように物体形状データを観測
視点データにより二次元映像に射影変換することによっ
て表示を行っているが、この射影変換過程の逆の過程を
求め、二次元観測映像上の指示点を逆射影変換を行い、
これにより三次元ベクトルを得ることができる。これは
例えば投影変換過程は、三次元表示システムでの入力と
して定義された視点位置、視線方向、画角、投影変換関
数により投影変換過程を知り、この投影変換過程のうち
二次元表示装置上の指示点が対応し、規定する投影変換
ベクトルを求め、このベクトルの逆ベクトルを求めるこ
とで実現することができる。
That is, in the three-dimensional space display system as described above, the display is performed by projecting the object shape data into a two-dimensional image based on the observation viewpoint data as described above. Find the reverse process, perform the inverse projection transformation of the designated point on the 2D observation image,
Thereby, a three-dimensional vector can be obtained. This means, for example, that the projection conversion process knows the projection conversion process by the viewpoint position, the line-of-sight direction, the angle of view, and the projection conversion function defined as the input in the three-dimensional display system. This can be realized by obtaining a projection transformation vector corresponding to the designated point and defining the vector, and obtaining an inverse vector of this vector.

【0023】あるいは例えば上記の三次元表示システム
での入力として定義された視点位置、視線方向、画角、
投影変換関数により投影変換過程を知り、これを三次元
から二次元への変換関数Fとして定義し、この逆変換関
数F-1を求め、二次元スクリーン上の指示点が対応する
点座標を与えると、視点からの奥行き方向のみが変数成
分として残るベクトルを得ることで実現することができ
る。
Alternatively, for example, the viewpoint position, the line-of-sight direction, the angle of view, and the viewpoint defined as the input in the three-dimensional display system described above.
Knowing the projection transformation process by the projection transformation function, defining this as a three-dimensional to two-dimensional transformation function F, finding the inverse transformation function F- 1 , and giving the point coordinates corresponding to the designated point on the two-dimensional screen This can be realized by obtaining a vector in which only the depth direction from the viewpoint remains as a variable component.

【0024】次いで、第4のステップS4として、上記
のようにして得た三次元ベクトルと三次元空間中の三次
元物体との交点演算を行なって、その交点Cの三次元座
標値を求める。その交点Cの三次元座標値を求める手法
を更に具体的に説明すると、例えば以下の要領で求める
ことができる。
Next, as a fourth step S4, the intersection of the three-dimensional vector obtained as described above and the three-dimensional object in the three-dimensional space is calculated, and the three-dimensional coordinate value of the intersection C is obtained. The method of obtaining the three-dimensional coordinate value of the intersection C will be described more specifically, for example, in the following manner.

【0025】すなわち、例えば三次元空間上の平面の方
程式は、下記(1)式のように表すことができる。 Pl・x+Pm・z+Pn・Z=P ‥‥‥‥‥‥‥(1) ただし、P≧0 Pは、原点からの距離 Pl、Pm、Pnは、平面の法線ベクトル なお、Pl、Pm、Pnは、ポリゴンの法線を求めること
で演算できる。またPは代表値(P1、またはP2、また
はP3)を代入することで演算可能である。
That is, for example, the equation of a plane in a three-dimensional space can be expressed as the following equation (1). P l · x + P m · z + P n · Z = P ‥‥‥‥‥‥‥ (1) However, P ≧ 0 P is the distance from the origin P l, P m, P n is the normal vector of the plane still , P l , P m , and P n can be calculated by finding the normal line of the polygon. P can be calculated by substituting a representative value (P 1 , P 2 , or P 3 ).

【0025】また視点E(Ex、Ey、Ez) を通り、視
線方向(El、Em、En)を向く直線は下記(2)式の
ように表すことができる。
[0025] As the viewpoint E (E x, E y, E z), a straight line directed viewing direction (E l, E m, E n) and can be expressed as the following equation (2).

【0026】 (x−Ex)/El=(y−Ey)/Em=(z−Ez)/En ‥‥(2) 上記(1)式と(2)式とを解くことにより、あるポリ
ゴンと視線ベクトルとの空間中の交点を求めることがで
きる。
(X−E x ) / E l = (y−E y ) / E m = (z−E z ) / E n ‥‥ (2) The above equations (1) and (2) are solved. In this way, it is possible to obtain an intersection in a space between a certain polygon and a line-of-sight vector.

【0027】なお上記の演算処理は、ポリゴンと視線ベ
クトルとの交点が存在する場合にのみ適用する。その交
点が存在するか否かの判定手段としては、例えば交点座
標がポリゴン内にあるか否かを数学的に判定する方法、
もしくは三次元コンピュータグラフィックスシステムで
通常用いられている公知のピッキング処理によりポリゴ
ンに指示点が含まれるか否かの判断を行うこともでき
る。
The above operation is applied only when there is an intersection between the polygon and the line-of-sight vector. As means for determining whether or not the intersection exists, for example, a method for mathematically determining whether or not the intersection coordinates are within the polygon,
Alternatively, it is also possible to determine whether or not the polygon includes the designated point by a known picking process generally used in a three-dimensional computer graphics system.

【0028】また上記の交点を求めるための具体的な手
段等は適宜であり、例えば図には省略したが、所定のプ
ログラムに則って前記図1の演算処理装置等で演算処理
する、あるいは演算処理回路を上記の演算処理装置内も
しくは別途設けて演算処理するようにしてもよい。
The specific means for obtaining the above-mentioned intersection is appropriate, for example, although not shown in the figure, the arithmetic processing is performed by the arithmetic processing unit or the like in FIG. The processing circuit may be provided in the arithmetic processing device or separately provided to perform the arithmetic processing.

【0029】さらに上記三次元空間(三次元物体)上の
交点Cは、前記図5に示すように表示装置3に表示され
た二次元映像を観測している操作者が、その二次元映像
上で選択指示した点に対応するものであるが、その交点
Cは対象となる1つの物体Bに対して通常複数個存在
し、また上記の選択指示した位置に対象となる物体が複
数個存在する場合には、上記の交点の数はさらに増大す
る。その場合、それら複数個の全ての交点C1〜C4を
求め、そのなかで操作者が意図した、もしくは操作者の
利用目的に則した最適な点を選択する必要がある。この
最適な点は、三次元表示システムにおける表示方式等に
もよるが、一般に視点Eからの距離L1〜L4によって
優位が決定される場合が多い。
Further, the intersection C in the three-dimensional space (three-dimensional object) is determined by the operator observing the two-dimensional image displayed on the display device 3 as shown in FIG. Corresponds to the point designated by the selection, but there are usually a plurality of intersections C for one target object B, and a plurality of target objects exist at the position designated by the selection. In such a case, the number of the above intersections is further increased. In this case, it is necessary to find all of the plurality of intersections C1 to C4 and select an optimum point intended by the operator or in accordance with the purpose of use of the operator. Although the optimum point depends on the display method in the three-dimensional display system, the superiority is generally determined by the distances L1 to L4 from the viewpoint E in many cases.

【0030】例えば、通常の三次元表示システムでは、
視点Eから見て手前に見える面を優先して表示する表示
方式が一般的であり、そのような表示方式で操作者が選
択指示した点は、上記複数個の交点のうち視点(観測
点)に最も近い交点が、操作者が意図し、もしくは操作
者の利用目的に則した最適な交点である場合が多く、そ
の交点を求めればよい。そのためには、図3のステップ
S5のように上記複数個の交点群(各交点)C1〜C4
から視点Eまでの距離L1〜L4をそれぞれ演算して、
その距離が最も短い交点を選択すればよい。上記の演算
および選択操作は、前記交点を求める場合と同様に所定
のプログラムもしくは演算回路等によって自動的に行わ
せることができる。
For example, in a normal three-dimensional display system,
In general, a display method in which a surface viewed from the viewpoint E in front is preferentially displayed, and a point selected and designated by the operator in such a display method is a viewpoint (observation point) among the plurality of intersections. Is often the optimal intersection intended by the operator or according to the purpose of use of the operator, and the intersection may be obtained. For this purpose, as shown in step S5 in FIG. 3, the plurality of intersection groups (each intersection) C1 to C4
, And calculate the distances L1 to L4 from
The intersection having the shortest distance may be selected. The above calculation and selection operation can be automatically performed by a predetermined program or a calculation circuit in the same manner as in the case of obtaining the intersection.

【0031】なお上記の表示方式等によっては、例えば
視点Eから最も離れた交点C4を最適な点として取得す
るように構成したり、他の交点C2・C3を最適な点と
して取得するように構成してもよい。あるいは上記複数
個の交点C1〜C4を操作者が任意に選択できるように
してもよい。例えば上記複数個の交点C1〜C4を、視
点Eに近いものから順番に前記の表示装置3上に表示
し、その中から操作者がキーボードやマウスもしくはタ
ッチパネル等で自由に選択できるようにすることも可能
である。
Depending on the display method or the like, for example, the configuration may be such that the intersection C4 furthest from the viewpoint E is obtained as an optimum point, or the other intersections C2 and C3 are obtained as optimum points. May be. Alternatively, the operator may arbitrarily select the plurality of intersections C1 to C4. For example, the plurality of intersections C1 to C4 are displayed on the display device 3 in order from the one closest to the viewpoint E so that the operator can freely select the intersections with a keyboard, a mouse, a touch panel, or the like. Is also possible.

【0032】また上記のようにして三次元座標値を取得
するプロセスもしくは取得方法は、装置として構成する
場合に限らず、上記のプロセスを実行するプログラムを
フロッピーディスクやCD−ROMもしくはMOディス
クやハードディス等の記録媒体上に記録した汎用性を有
するソフトウエアあるいは回路素子等として構成するこ
ともできる。
The process or method for obtaining the three-dimensional coordinate values as described above is not limited to the case where the device is configured as an apparatus, but a program for executing the above process is stored in a floppy disk, CD-ROM, MO disk, or hard disk. It can also be configured as versatile software or circuit elements recorded on a recording medium such as a disc.

【0033】以上のようにして取得される、もしくは取
得した三次元座標値により三次元空間に対する所望の処
理等を行えばよく、例えば三次元空間に対する処理目的
が、ある物体をそこに配置するという行為が目的であれ
ば、取得した三次元座標値を用いて配置したい物体の形
状データを生成すれば、三次元表示システム上の観測映
像を見て映像上の点を指示するだけで三次元空間中の特
定の位置に三次元物体を配置することができるものであ
る。
The desired processing or the like for the three-dimensional space may be performed based on the three-dimensional coordinate values obtained or obtained as described above. For example, the processing purpose for the three-dimensional space is to place a certain object there. If the purpose is to act, generate the shape data of the object to be arranged using the acquired three-dimensional coordinate values, and simply point to the point on the image by looking at the observation image on the three-dimensional display system. A three-dimensional object can be arranged at a specific position inside.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明したように本発明による三次元
空間表示システムにおける三次元空間座標値の取得方法
および装置は、前記の構成であるから、以下のような効
果が得られる。
As described above, the method and apparatus for acquiring three-dimensional space coordinate values in the three-dimensional space display system according to the present invention have the above-described configuration, and therefore the following effects can be obtained.

【0035】先ず、三次元表示システムで観測される三
次元物体の特定の位置を、表示装置に表示された二次元
映像上で、マウス、タッチパネルなどの入力装置を選択
指示手段として選択指示することで、それに対応する物
体の表面の三次元座標値を容易に取得することができ
る。これは三次元表示システムの表示情報に対して利用
者が二次元デバイスを用いて直接的に空間座標値を指示
できることを意味し、三次元表示システム情報だけで意
志決定を直接的に反映することができる。つまり、三次
元表示システムを観測しながら、その表示面にマウス、
タッチパネルなどの二次元指示装置で指示するだけで、
表示される空間物体の対応する三次元空間座標値を得る
ことができるものである。
First, a specific position of a three-dimensional object observed by the three-dimensional display system is selected and instructed on a two-dimensional image displayed on the display device by using an input device such as a mouse or a touch panel as selection instructing means. Thus, it is possible to easily obtain three-dimensional coordinate values of the surface of the object corresponding thereto. This means that the user can directly specify the spatial coordinate values for the display information of the 3D display system using a 2D device, and that the decision making is directly reflected only by the 3D display system information. Can be. In other words, while observing the 3D display system, a mouse,
Just instruct with a two-dimensional pointing device such as a touch panel,
The corresponding three-dimensional spatial coordinate values of the displayed spatial object can be obtained.

【0036】また上記のようにして取得された空間座標
値を、例えば空間シミュレーションシステム、バーチャ
ルリアリティ・システム、三次元コンピュータ・グラフ
ィックス・システム、三次元ゲーム、三次元CADシス
テムなどに利用することで三次元空間情報を扱いながら
直接的に空間座標を指示できる、入力システムを構成す
ることができるものである。
The spatial coordinate values obtained as described above are used in, for example, a space simulation system, a virtual reality system, a three-dimensional computer graphics system, a three-dimensional game, a three-dimensional CAD system, and the like. An input system capable of directly designating spatial coordinates while handling three-dimensional spatial information can be configured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明を適用した三次元空間表示システムの一
例を示す概略構成のブロック図。
FIG. 1 is a schematic block diagram showing an example of a three-dimensional spatial display system to which the present invention is applied.

【図2】上記三次元空間表示システムにおける表示要領
の説明図。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a display procedure in the three-dimensional space display system.

【図3】上記三次元空間表示システムにおける投影変換
の一例を示す説明図。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of projection conversion in the three-dimensional space display system.

【図4】本発明による三次元空間座標値の取得プロセス
を示すフローチャート。
FIG. 4 is a flowchart showing a process of acquiring three-dimensional spatial coordinate values according to the present invention.

【図5】本発明により取得した三次元空間座標値と視点
との関係を示す説明図。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship between a three-dimensional space coordinate value acquired by the present invention and a viewpoint.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 演算処理装置 2 記憶装置 3 表示装置 4 入力装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Processing unit 2 Storage device 3 Display device 4 Input device

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 三次元空間形状情報や視点情報等に基づ
いて所定の視点位置から観測した三次元空間形状を二次
元映像に変換して表示する三次元空間表示システムにお
いて、 上記二次元映像上の所望の座標点を選択指示し、前記三
次元空間形状を二次元映像に変換する際の変換方法の逆
変換によって得られるベクトルを用いて、上記の選択指
示した二次元映像上の座標点に対応する三次元空間上の
座標点を取得することを特徴とする三次元空間表示シス
テムにおける三次元空間座標値の取得方法。
1. A three-dimensional space display system for converting a three-dimensional space shape observed from a predetermined viewpoint position into a two-dimensional image based on the three-dimensional space shape information and viewpoint information, and displaying the two-dimensional image. Select and instruct the desired coordinate point, using the vector obtained by the inverse transformation of the conversion method when converting the three-dimensional space shape into a two-dimensional image, the coordinate point on the two-dimensional image selected and instructed above A method for acquiring three-dimensional space coordinate values in a three-dimensional space display system, wherein a coordinate point on a corresponding three-dimensional space is acquired.
【請求項2】 前記の選択指示した二次元映像上の座標
点に対応する三次元空間上の座標点が複数個存在する場
合に、それらの座標点のうち視点に最も近い座標点を自
動的に選択して取得するようにしたことを特徴とする請
求項1記載の三次元空間表示システムにおける三次元空
間座標の取得方法。
2. When there are a plurality of coordinate points in a three-dimensional space corresponding to the coordinate points on the two-dimensional image designated and selected, the coordinate point closest to the viewpoint among the coordinate points is automatically determined. 2. The method of acquiring three-dimensional space coordinates in the three-dimensional space display system according to claim 1, wherein the method is selected and acquired.
【請求項3】 前記の選択指示した二次元映像上の座標
点に対応する三次元空間上の座標点が複数個存在する場
合に、それらの座標点を視点に近いものから順に表示し
て操作者が任意に選択して取得し得るように構成したこ
とを特徴とする請求項1記載の三次元空間表示システム
における三次元空間座標の取得方法。
3. When there are a plurality of coordinate points in a three-dimensional space corresponding to the coordinate points on the two-dimensional image designated and selected, the coordinate points are displayed and operated in order from the one closest to the viewpoint. 2. The method for acquiring three-dimensional space coordinates in a three-dimensional space display system according to claim 1, wherein the method is configured so that a user can arbitrarily select and acquire.
【請求項4】 三次元空間形状情報や視点情報等を格納
する記憶手段と、その記憶手段に格納した三次元空間形
状情報や視点情報等のデータに基づいて所定の視点位置
から観測した三次元空間形状を二次元映像に変換して表
示する映像表示手段とを備えた三次元空間表示システム
において、 上記の三次元空間形状を二次元映像に変換して表示する
前記映像表示手段上の所望の座標点を選択指示する選択
指示手段と、 前記三次元空間形状を二次元映像に変換する際の変換方
法の逆変換によって得られるベクトルを用いて前記選択
指示手段によって選択指示した座標点に対応する三次元
空間上の座標点を求める演算処理手段とを備えたことを
特徴とする三次元空間表示システムにおける三次元空間
座標の取得装置。
4. A storage means for storing three-dimensional space shape information, viewpoint information, and the like, and a three-dimensional image observed from a predetermined viewpoint position based on data such as three-dimensional space shape information and viewpoint information stored in the storage means. Video display means for converting the spatial shape into a two-dimensional image and displaying the converted three-dimensional spatial shape, wherein the desired three-dimensional spatial shape is converted to a two-dimensional video and displayed on the video display means. A selection instructing means for selecting and instructing a coordinate point; and a coordinate point corresponding to the coordinate point selected and instructed by the selection instructing means using a vector obtained by inverting the conversion method when converting the three-dimensional space shape into a two-dimensional image. An apparatus for obtaining three-dimensional space coordinates in a three-dimensional space display system, comprising: an arithmetic processing means for obtaining a coordinate point in a three-dimensional space.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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