JPS6249477A - 物体画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、複数の部分より構成される物体を、部分的も
しくは全体的に変形して画像表示することのできる、物
体画像表示装置に関する。

（従来技術とその問題点） このような物体画像表示装置を利用することにより、柔
軟に変形する物体の形状を対話処理によって部分的に変
更して、必要とする物体形状を容易に作成することがで
きる。また、このような柔軟に変形する物体を対象とし
たアニメーションを、容易に作成することができる。

−例として、顔を対象物体とした場合に、目、口、鼻と
いった部分の形状をそれぞれ数種類ずつ用意しておけば
、これらの形状を組み合わせて様々な形状の顔の画像を
作成することができる。

こうして様々な顔の画像を作成することができれば、特
定の個人に似た顔を作成したり、様々な顔の表情や動き
を表現することが可能となる。

また、顔を対象物虜とするだけでなく、柔軟に変形する
様々な物体、例えば人間の手や動物一般、といった生物
体を対象として、これらの形状を作成したり、そのアニ
メーションを作成するために、この物体画像表示装置を
有効に利用することができる。

従来このような物体画像表示装置としては物体を多面体
で近似表現して物体の表示を行なうものが知られている
。１范釆の物体画像表示装置において、その物体を変形
して表示しようとする場合は、多面体の面を構成する多
角形の頂点の位置座標を、作業者が１点ずつ変更して、
所望の物体の変形操作を行なっていた。このため、変形
操作に非常に多くの時間を要するという問題点があった
。

特に、物体の形状が複雑で頂点数が多い場合など、変更
すべき頂点を選択するだけでも非常に難しく、さらにそ
の頂点の位置座標を適切に変更するためには、変形操作
を行なう作業者の膨大な労力を必要としてしまうという
問題点もあった。

さらに、物体の一部分のみの部分的な変形繰作を行なっ
て物体の画像表示を行なう場合でも、物体全体の画像表
示を再度行なってしまうので、描画時間が非常に長くな
ってしまうという問題点もあった。

（発明の目的） 本発明はこのような問題点を解決しようとするもので、
物体の各部分の形状を独立に定義し、各部分にそれぞれ
複数の形状を与えて、これらの形状のひとつの選択もし
くは形状間の補間操作により、各部分の形状をそれぞれ
独立に生成することで、物体を容易に変形して画像表示
することができるようにした、物体画像表示装置を提供
することを目的とする。

（発明の構成） 本発明の、複数の部分より構成される物体の画像表示を
行なう物体画像表示装置は、上記部分のそれぞれの構造
を記憶する部分構造記憶部と、上記部分毎にその部分に
対応する複数の形状を記憶する部分形状記憶部と、同部
分形状記憶部に記憶された上記複数の形状のひとつを選
択あるいは形状間の補間操作により表示すべき上記物体
の各部分の形状を生成して記憶する表示形状生成部と、
上記部分構造記憶部に記憶された上記各部分の構造と上
記表示形状生成部に記憶された上記各部分の形状とを参
照して上記物体の画像表示を行なう画像表示部と、上記
表示形状生成部における形状の生成および上記画像表示
部における画像表示を制御する情報を対話的に入力する
ための入力手段とで構成されている。

（実施例） 以下、図面により本発明の一実施例としての物体画像表
示装置について説明する。

第１図は、本発明の一実施例としての物体画像表示装置
の全体を示す、構成図である。画像表示すべき物体０は
、Ｒ個の部分式ｒ＝１．２．・・・、Ｒ）に分割されて
いる。第１図に示すように、画像表示すべき物体０の構
造を部分子毎に記憶するための、部分構造記憶部１が設
けられている。この部分構造記憶部１に記憶された各部
分子の構造は、接続線５を通じて読み出される。

また、その物体Ｏの形状を部分子毎に記憶するための、
部分形状記憶部２が設けられている。この部分形状記憶
部２には、各部分子に対応してそれぞれ複数個の形状が
記憶される。このように各部分子に対応して記憶された
複数個の形状は、接続線６を介して読み出される。

さらに、この接続線６を通じて部分形状記憶部２に記憶
された各部分子に対応する複数個の形状を読み出して、
表示すべき各部分子の形状を生成するための、表示形状
生成部３が設けられている。同時に、生成された各部分
子の形状は、表示形状生成部３に記憶される。この表示
形状生成部３に記憶された各部分子の形状は、接続線７
を通じて読み出される。

この表示形状生成部３における各部分子の形状の生成を
制御するために必要な情報を、対話的に入力するための
入力手段８が設けられており、接続線９を介して表示形
状生成部３と接続されている。

そして、部分構造記憶部ｌに記憶された各部分子の構造
と、表示形状生成部３に記憶された各部分子の形状とを
、読み出し線５および読み出し線７を通じて読み出して
、物体０の画像表示を行なうための、画像表示部４が設
けられている。

この画像表示部４における画像表示を制御するための情
報を入力するための入力手段８が、接続線１０を介して
画像表示部４に接続されている。

第２図は、画像表示される物体Ｏの内容を説明するため
の、説明図である。第２図に示すように、物体Ｏは、Ｒ
個の部分子（ｒ＝１．２．・・・、Ｒ）に分割されてい
る。また、この物体Ｏは多面体で表現されており、各部
分子もやはり多面体で表現されている。

第３図は、各部分子の内容を示すための説明図である。

各部分子を構成する多面体の各面は、多角形で構成され
ている。−例として、第３図（ａ）に示すように、多角
形ｐｉ、ｐ２とその頂点ｖｌ、ｖ２．ｖ３．ｖ４によっ
て構成される多面体の場合を説明する。

第３図（ｂ）はその多面体の構造を示す表であり、第３
図（Ｃ）はその形状を示す表である。第３図（ｂ）に示
すように、多面体の構造は、各多角形ｐｉ、ｐ２の頂点
の接続順序として表現される。また第３図（ｅ）に示す
ように、多面体の形状は、各頂点ｖｌ、ｖ２．ｖ３．ｖ
４の３次元空間内での位置座標として表現される。

このような形式で多面体を定義することにより、特定の
構造を持った多面体に対して、複数の異なる形状を簡単
に、がっ少ないデータ量で定義することができる。

すなわち、頂点ｖ１や頂点Ｖ３のように２つの多角形ｐ
ｌ、ｐ２に共有されている頂点の位置座標を定義する場
合、第３図（Ｃ）に示す表に、頂点ｖｌ、ｖ３の位置座
標を１回、たけ記述してしまうだけで、２つの多角形ｐ
１゜ｐ２の形状を表現できる。このため、多角形ｐｌ、
ｐ２毎にそれぞれすべての頂点の位置座標を与えてその
形状を表現するのに比べて、ここで示すように多面体の
構造と形状を分けて記述する方が、はるかに少ないファ
イル容量でその形状を表現できる。

また、多面体の異なる形状を定義する場合でも、第３図
（ｃ）に示す表において、頂点ｖ１やｖ３の位置座標を
変更するだけで、多角形ｐｌ、ｐ２両方の形状を変更で
きてしまう。従って、特定の構造を持った多面体に対し
て複数の形状を定義する場合でも、変更すべき頂点毎に
それぞれ１回ずつ位置座標を変更するだけで、簡単に異
なる形状を定義できる。

このような構造と形状とで表現される多面体で各部分子
を表現する。

第４図は、部分構造記憶部１の記憶内容を示す、説明図
である。第４図に示すように、部分構造記憶部１には、
物体Ｏを構成する各部分子（ｒ＝１．２．・・・、Ｒ）
毎に、各部分子に含まれる多角形ｐｒｌ（ｉ”Ｌ２＋・
・・）の頂点の順序が、記憶されている。これによって
、各部分子を構成する多面体の構造が示されている。

この部分構造記憶部１には、まず部分子を示す部分番号
が記述されている。次に、その部分子に属している多角
形ｐｒｉを示すための、多角形番号が記述されている。

その次に、多角形ｐｒｉの頂点の接続順序ｖｒ＋Ｌｖｒ
ｉ２＋ｖｒｉ３ｙ・・・が記述されている。最後に、多
角形Ｐｒｉの属性岨が記述されている。この属性ｚ、−
Ｈとは、多角形ｐｒｉの色や材料など、利用分野に合わ
せて使用する情報である。

第５図は、部分形状記憶部２の記憶内容を示す、説明図
である。第５図に示すように、部分形状記憶部２には、
物体Ｏを構成する各部分子（ｒ＝１．２．・・・、Ｒ）
毎に、各部分子に含まれる頂点ｖｒｉ（ｉ　＝　１．２
．・・・）の複数の形状としての位置座標が、記憶され
ている。これによって、各部分子を構成する多面体の形
状が示されている。

この部分形状記憶部２には、まず部分子を示す部分番号
が記述されている。次に、その部分子に属している頂点
Ｖｒｉ（ｉ　＝　１．２．−・・）を示すための、頂点
番号が記述されている。

この頂点Ｖｒｉは、各部分子の複数の形状として、位置
座標１２位置座標２２位置座標３．・・・２位置座標ｎ
を有している。これらの複数の位置座標１２位置座標２
５位置座標３．・・・８位置座標ｎは、それぞれ各部分
子の異なる形状を示している。

例えば、頂点Ｖｌｌの位置座標１は、部分１の第一の形
状を表わしている。同様に、頂点ｖ１１の位置座標２は
、部分１の第二の形状を表わしている。

このように、部分１毎に頂点側の位置座標によってその
複数の形状が定義されている。

第６図・は、表示形状生成部３の全体を示す、構成図で
ある。第６図に示すように、表示形状生成部３には、接
続線６を介して部分形状記憶部２から各部分子の形状を
読み出して、部分１毎にその表示する形状を生成する表
示形状生成器３２が、設けられている。この表示形状生
成器３２で生成された各部分子の形状を記憶する、表示
形状記憶器３３が設けられており、接続線３６を介して
、表示形状生成器３２に接続されている。

また、この表示形状生成器３２で各部分子の形状を生成
するために必要な情報を設定するための、表示形状設定
器３］が設けられ、接続線３５を介して表示形状生成器
３２と接続されている。

さらに、この表示形状設定器３１に、各部分子の形状を
生成するために必要な情報を設定するための入力手段８
が設けられており、接続線９を介して表示形状設定器３
１と接続されている。この入力手段８は、キーボードな
どにより構成することができる。

画像表示すべき物体Ｏの各部分子の形状を生成する際に
は、まず人力手段８を用いて、表示形状設定器３１に各
部分子の形状を生成するために必要な情報を、各部分１
毎に入力する。次に、表示形状生成器３２において、表
示形状設定器３１に設定された情報に従って、部分形状
記憶部２の記憶内容が読み出されて、すべての頂点Ｖｒ
ｉの位置座標が生成される。

このように生成された位置座標が、表示形状記憶器３３
に、各部分子の形状として記憶される。このようにして
記憶された形状に従って、物体０の画像表示が行なわれ
る。もし、さらに形状を変更したい場合は、入力手段８
を用いて表示形状設定器３１の内容を変えることにより
、画像表示される物体Ｏの形状を、対話的に変更するこ
とができる。

第７図は、表示形状設定器３１に設定される、各部分子
の形状を生成するために必要な情報の内容を示す、説明
図である。第７図に示すように、表示形状設定器３１に
は、各部分子（ｒ＝１．２．・・・、Ｒ）についで、そ
れぞれの部分子の形状を生成するために必要な情報が記
述されている。この表示形状設定器３１には、まず各部
分子を示す部分番号が記述されている。この部分番号の
次には、各部分子の基本形状ｓｒを示す、基本形状番号
が記述されている。さらに、各部分子の変化形状ｓ′、
を示す変化形状番号と、内分値ｔｒを示す内分値とが記
述されている。

例えば、部分形状記憶部２に、部分子の形状が３つ記憶
されているとする。そして、部分子としてその第一の形
状を表示したい場合は、部分子に対応する基本形状番号
の部分に、基本形状Ｓｒとして１を設定し、変化形状ｓ
′、には０を設定する。このような設定を行なうと、表
示形状生成器３２では、部分子に含まれるすべての頂点
ｖｒｉの位置座標として、部分形状記憶器２に記憶され
た第一の形状の位置座標１を読み出して、これを表示形
状記憶器３３に記憶させる。

第８図は、表示形状記憶器３３の記憶内容を示す、説明
図である。第８図に示すように、表示形状記憶器３３に
は、物体Ｏの部分子を示す部分番号と、その部分子に含
まれる頂点ｖｒｉを示す頂点番号と、表示すべき形状を
示す頂点ｖｒｉの位置座標（ｘｒｉ、ｙｒｉ、ｚｒｉ、
）とが表示形状として記憶される。

同様に、部分子としてその第二の形状を表示したい場合
は、部分子に対応する基本形状Ｓｒに２を設定し、変化
形状ｓ′、には０を設定すれば良い。

また、部分子の形状として第一の形状と第二の形状の間
を選択したい場合は、まず部分子に対応する基本形状斗
に１を設定し、変化形状Ｓ′アには２を設定する。さら
に、部分子に対応する内分値掠に、第一の形状と第二の
形状の各位置座標の間を補間する内分値（０から１の小
数値）を設定する。このような設定を行なうと、表示形
状生成器３２では、部分子に含まれるすべての頂点Ｖｒ
ｉの位置座標が、部分形状記憶器２に記憶された第一の
形状の位置座標１と第二の形状の位置座標２との内分と
、して、計算される。

第９図は、２つの形状の内分を示す、説明図である。第
９図に示すように、頂点Ｖｒｉの位置座標（”＋ｙ＋Ｚ
）は、第一の形状の位置座標（ＸｒｉＬ３’ｒｉＬｚｒ
ｉｌ）と、第二の形状の位置座標（Ｘｒｉ２＋３’ｒｉ
２＋ｚｒｉ２）と、その頂点ｖｒｉが含まれる部分子の
内分値ｔｒとから、次のように求められる。

Ｘ”（１−ｔｒ）　”　　Ｘｒｉｌ＋ｔｒ”　　Ｘｒｉ
２ｙ　＝　（１ｔｒ）　　ネ　ｙｒｉｌ　＋　ｔｒ　”
　　ｙｒｉ２：ｚ＝（］、　　ｔｒ）　＊　　ｚｉ１＋
ｔｙ　＊　　Ｚｒ１２こうして求められた頂点Ｖｒｉの
位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）が、表示形状記憶器３３に記憶
される。

なお、いったん物体Ｏの画像表示を行なった後に、ある
部分のみを変形して再度画像表示を行なう場合、変形し
ない部分子に対応する基本形状ＳｒとしてＯを設定する
。このような設定を行なうと、表示形状生成器３２にお
いて、この部分子に含まれるすべての頂点ｖｒｉに対応
する、表示形状記憶器３３に記憶された位置座標の変更
を行なわない。従って、変形しない部分子に対しては、
表示画像は変更されない。

第１０図（ａ）及び（ｂ）は、表示形状生成器３２で行
なわれる処理の内容を示す流れ図である。この流れ図に
従って、各部分１毎に処理が実行される。第１０図に示
すように、表示形状生成器３２において部分子の形状を
生成する場合は、まずｉが１に設定される。次に、部分
形状記憶器２から、頂点ｖｒｉが読み出されて、頂点Ｖ
として設定される。続いて、表示形状設定器３１から基
本形状ｓｒが読み出されて、基本形状Ｓとして設定され
る。

ここで、もし基本形状番号Ｓが０の場合には、前述の通
り頂点Ｖの位置座標の変更は行なわない。

また、基本形状Ｓが０でない場合には、部分形状記憶器
２から、頂点ＶのＳ番目の位置座標（Ｘｒｉｓ＋３’ｒ
ｉＳ＋Ｚｒ１ｓ）を読み出して、頂点Ｖの位置座標（ｘ
＋ｙ、ｚ）として設定する。

さらに表示形状設定器３１がら変化形状番号ｓ’　ｒが
読み出されて、変化形状番号Ｓ′　として設定される。

ここで、もし変化形状番号Ｓ′がＯの場合には、前述の
通り頂点Ｖの位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）を表示形状記憶器
３３に記憶させる。この変化形状番号Ｓ′が０でない場
合には、部分形状記憶器２がら、頂点ＶのＳ′番目の位
置座標（Ｘｒｉｓ’　＋３’ｒｉｓ’　＋ｚｎＳ’　）
を読み出して、頂点Ｖの変化位置座標（Ｘ′＋’ｌ’　
、ｚ’　）として設定する。

そして、表示形状設定器３１から、部分番号ｒに対応す
る内分値ｔｒを読み出して、内分値もとして設定する。

その後は、前述の通り計算を行なって位置座標（ｘ、ｙ
、ｚ）を求めて、これを頂点■の位置座標として表示形
状記憶器３３に記憶させる。

この処理が終わったのちに、ｉを１増加させる。

もし、ｉが部分子に含まれる頂点の数Ｖｒより小さけれ
ば、さらに処理が続けられる。

このようにして、表示形状生成部３において、表示形状
の生成が行なわれる。

第１１図は、画像表示部４の全体を示す、構成図である
。第１１図に示すように、描画情報読み出し器４１にお
いて、部分構造記憶部１から、各部分子に含まれる多角
形ｐｒｉの頂点の接続順序ｖｒｉ１．ｖｒｉ２．・・・
と属性情報Ｚｒｉとが、読み出される。同時に、描画情
報読み出し器４１において、表示形状生成部３から、頂
点ｖｒｉＬｖｒｉ２＋・・・の位置座標も読み出される
。これらの情報が、接続線４５を通して画像描画器４３
へ出力される。

この画像描画器４３は、接続線４６を通じて描画パラメ
ータ設定器４２と、接続線４７を通じて画像表示器４４
と、それぞれ接続されている。

また、この画像描画器４３では、描画パラメータ設定器
４２に設定された描画パラメータに従って、画像表示器
４４への物体Ｏの画像表示を行う。この描画パラメータ
とは、物体の表示範囲、視点位置、照明位置などであり
、それぞれの応用に合わせて設定される。

この描画パラメータを設定するために、入力手段８と描
画パラメータ設定器４２とが、接続線１０を介して接続
されている。この入力手段８を用いて、対話的に描画パ
ラメータの設定や変更を行なうことができる。

このように設定される描画パラメータに従って、描画情
報読み出し器４１から入力される多角形ｐｒｉが、画像
表示器４４に表示される。この画像表示器４４は、ディ
ジタル画像を記憶するフレーム、メモリと、そのフレー
ム・メモリに記憶された画像を表示するためのディスプ
レイとで構成されている。

物体０の画像表示の際には、文献「コンピュータ・グラ
フィックス］、今宮淳美訳、第１５章隠稜・面除去アル
ゴリズムに記載されるような方法により、隠れ面処理を
行なって物体０の画像表示が行なわれる。

以上のようにして物体Ｏの画像表示を行なって、さらに
物体Ｏを変形して表示する場合は、入力手段８を介して
表示形状設定器３１に設定された情報を変更して、物体
Ｏの表示を行なえばよい。

また、入力手段８を介して描画パラメータ設定器４２に
設定された情報を変更することにより、物体Ｏの同一形
状に対して視点位置などを変えて表示することもできる
。

このような簡単な操作により物体Ｏの形状を部分的に変
更できるので、異なる形状の部分子の組み合わせにより
、様々な形状の物体Ｏを画像表示することができる。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明の物体画像表示装置によれ
ば、物体の各部分の形状を独立に定義することかできる
ので、容易に頂点の位置座標を変更することができる。

また、各部分にそれぞれ複数の形状を与えて、これらの
形状のひとつの選択もしくは形状間の補間操作により、
各部分の形状をそれぞれ独立に生成することが可能であ
るために、物体の変形を容易に指定することができる。

さらに、各部分を独立に表示変更できるので、部分的な
変形操作を行なう場合に、画像の描画時間を大幅に短縮
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はその全体を示す構成図、第２図は、画像表示さ
れる物体の内容を説明するための説明図、第３図（ａ）
、（ｂ）、（ｃ）は、各部分子の内容を示すための説明
図、第４図は、部分構造記憶部１の記憶内容を示す説明
図、第５図は、部分形状記憶部２の記憶内容を示す説明
図、第６図は、表示形状生成部３の全体を示す構成図、
第７図は、表示形状設定器３１に設定される情報の内容
を示す説明図、第８図は、表示形状記憶器３３の記憶内
容を示す説明図、“第９図は、２つの形状の内分を示す
説明図、第１０図（ａ）、（ｂ）は、表示形状生成器３
２で行なわれる処理の内容を示す流れ図、第１１図は、
画像表示部４の全体を示す構成図である。 図において、 １・・１部分構造記憶部、　　　２・・・部分形状記憶
部。 ３１２０表示形状生成部、　　　４・・・画像表示部。 ８・・・入力手段、３１・・・表示形状設定器。 ３２・・・表示形状生成器、３３・・・表示形状記憶器
。 ４１・・・描画情報読み出し器。 ４２・・・描画パラメータ設定器。 ４３・・・画像描画器、４４・・・画像表示器。 をそれぞれ示す。 代理人弁理上　内　原　　（ｉ’ｌ’ 第１図 ｉｔ、Ｉ　　　　　　、） 第２図 物体０ 第３図 （ｂ） （Ｃ） 第４図 第６図 第７図 第８図 第９図 （Ｘｒｉ２Ｖｒｉ２Ｚｒｉ２） （Ｘｒｉｌ　ＹｒｉＩＺｒｉｌ　） 第１０図（ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の部分より構成される物体の画像表示を行なう物体
   画像表示装置において、上記部分のそれぞれの構造を記
   憶する部分構造記憶部と、上記部分毎にその部分に対応
   する複数の形状を記憶する部分形状記憶部と、同部分形
   状記憶部に記憶された上記複数の形状のひとつを選択あ
   るいは形状間の補間操作により表示すべき上記物体の各
   部分の形状を生成して記憶する表示形状生成部と、上記
   部分構造記憶部に記憶された上記各部分の構造と上記表
   示形状生成部に記憶された上記各部分の形状とを参照し
   て上記物体の画像表示を行なう画像表示部と、上記表示
   形状生成部における形状の生成および上記画像表示部に
   おける画像表示を制御する情報を対話的に入力するため
   の入力手段とが設けられたことを特徴とする物体画像表
   示装置。