JPS63123166A - カーソルとエンテイテイの相関方法 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明はコンピュータ支援設計システム、すなわちコン
ピュータ制御図形処理に関し、具体的には、多数の図面
、ビュー、パターン、線または点の中から１つをユーザ
が修正のために選択できるコンピュータ支援設計アプリ
ケ−シロンに関する。

説明のため、コンピュータ支援図面は階層を成し、その
最上部が図面であり、図面は１つまたは複数のビューか
ら構成され、ビューは１つまたは複数のパターンから構
成され、パターンは１つまたは複数の線から構成され、
線は点によって定義されるものとする。エンティティは
、階層の任意のレベルのメンバーである。

本発明は、位置の決定と、入力手段による制御の対象と
なる表示要素の特定の付勢の制御とを行なう手動手段を
使用するカーソル・マーク位置制御に関係する。

Ｂ、従来技術 ］ンピュータ制御図形処理では、カーソルは、視覚的に
位置を示してユーザにフィードバックを行ない、選択さ
れた表示エンティティのメンバーシップを設定するのに
使用される、画面上のシンボルである。可動カーソルを
使って、表示図形を変更する目的でエンティティを選択
することができる。

ボックス、円、ナツトとボルト、多角形など多くのエン
ティティが画面上に現れる場合、選択装置を識別すべき
エンティティのそばに移動させて、希望のエンティティ
を選択することは、容易なプロセスではない。考慮すべ
き点や線の数が増加するため、数学的計算により長い時
間が必要となる。

コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）アプリケ−シロン用の
選択装置には、ディジタル化タブレット上のスタイラス
、マウス、ライト・ペンまたはジョイスティックがある
。こうした装置は、表示装置で使用される座標系に対し
てカーソルを特定する選択装置がどこに来たかを示す１
組のｘ、ｙ座標を戻す機能をもつ。選択装置を用いであ
る点または線を選択しようとするとき、選択装置を選択
すべきエンティティのｘ、ｙ座標に正確に合わせるのは
難しい。エンティティが密接していると、希望のエンテ
ィティを選択する際の困難が増大する。

本明細書で使用する場合、相関 （ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　）とは、選択されたｘ、ｙ
座標を画面上のエンティティと正確に関連づけることが
可能なことをいう。従来の技術では、グラフィック画面
上に表示された各ベクトルが、数学的アルゴリズムを使
って、入力装置によって戻されたＸｌｙ位置と相関する
かどうかを計算する。画面上に表示されるベクトルの数
が増加すると、正確なベクトルが識別されるまで、より
多くのベクトルについてより多くの計算を行なわなけれ
ばならないので、その数に比例して、相関に必要な時間
が増加する。

米国特許第３９９７８９１号には、陰極線管（ＣＲＴ）
表示装置上の文字表示を検出するライト・ペン検出シス
テムが記載されている。ペンの近くの文字がマークされ
、それが希望する文字でない場合には、正しい文字が検
出されたことを示す指示が出るまで検出処理が続けられ
る。この特許にもとづくシステムは、ペンの検出表面上
の光に反応し、このことは、選択された文字が、表示画
面上のペンが位置決めされた点を含む文字であることを
意味するものである。

なお、コンピュータやグラフィックスに関する数学処理
が、１９８２年にコンピュータ・サイエンス・プレス（
Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　５ｃｉｅｎｃｅ　Ｐｒｅｓｓ）から
発行されたセオ・パブリゾイス（Ｔｈｅｏ　Ｐａｖｌｉ
ｄｉｓ）著の”図形および画像処理用アルゴリズム（Ａ
ｌｇｏｒｉｔｈｍｓ　ｆｏｒ　Ｇｒａｐｈｉｃｓ　ａｎ
ｄ　ＩｍａｇｅＰｒｏｃｅｓｓ　ｉｎｇ　）″に開示さ
れている。

Ｃ０発明が解決しようとする問題点 ＣＡＤワークステーションが、非常に高速の大型メイン
・フレーム処理装置に接続されている場合、計算に必要
な時間は短い。パーソナル・コンピュータなどより小型
のプロセッサ上でこうしたＣＡＤアプリケーションを使
用するには、相関により長い時間が必要である。

ＣＲＴ画面上の図形データを相関させるのにかなりの時
間が必要であり、大量の幾何図形が表示される場合、相
関計算に非常に長い時間が必要となる。多くのシステム
では複雑な幾何図形は、必要な時間が長くなるため、都
合よく編集できない。

パーソナル・コンピュータで図形プログラムを実行する
場合、相関のために通常システムの性能が低下する。

本発明は、相関時間がデータ量には依存せず、低速プロ
セッサと共に使用する場合でさえ、選択されたエンティ
ティ相関をほとんど瞬時のうちに実現する。本発明は使
用する装置とは無関係であり、たとえばトラッピング用
に適応できる。

低価格のラスター装置の図形ハードウェアは、同じ端点
を占める単数または複数の線を区別できない。したがっ
て、複数の線が同じ端点のＸ１ｙ座標をもつ場合には、
１本の線を消去すべき場合、システムはその下に線があ
るかどうか決定できずに、その線があった所に空間を残
す。そのため、画面は図面に関する実際の情報を表示し
ない。削除された線の下にあった線を復元するためには
、システムは表示を再作図しなければならず、処理が遅
くなり、操作員は絶えず誤った情報で作業し、絶えず再
作図動作を選択しなければならない。本発明は、上記の
問題点を解消せんとするものである。

Ｄ０問題点を解決するための手段 本発明によると、エンティティの画素を記憶するビット
・マツプからエンティティを表示するグラフィック・シ
ステムは、タグを記憶するための相関アレイを含み、各
タグは別々のエンティティに関連づけられ、関連するエ
ンティティが占めるビット・マツプ位置に対応するアレ
イ中の位置に記憶され、さらに、上記のグラフィック・
システムは、可動カーソルを有し、カーソルのＸ％　Ｖ
座標を前記の相関アレイ中の１つの位置に変換すること
によって表示エンティティを選択し、選択されたエンテ
ィティのタグを取出す。上記のグラフィック・システム
は、選択されたエンティティの一部が線であるか点であ
るかを判断し、表示エンティティを構成する線の端点の
Ｘ１ｙ座標を含みバッファ・メモリ内に記憶されたコマ
ンド・ベクトルによって各表示エンティティを表現し、
各タグに関連する表示エンティティに対応するコマンド
・ベクトルのバッファ・メモリ・アドレスを相互参照し
て表示エンティティを識別するタグのリストをファイル
・バッファに記憶する。選択されたエンティティに対応
する相互参照されたアドレスは、前記ファイル・バッフ
ァ内でアクセスされ、バッファ・メモリから、選択され
たエンティティに対応するコマンド・ベクトルが取出さ
れる。

そのベクトルは、選択されたエンティティを構成する線
の端点のＸ１ｙ座標を含み、それがカーソルとエンティ
ティの各選択部分の間の距離に対応する指標値を計算す
るのに使用される。最小の指標値をもつエンティティの
選択部分が、選択されたエンティティの所要の部分とし
て選択される。

このようにして、本発明では、選択されたエンティティ
の一部をカーソルに相関させる。

Ｅ、実施例 第１図に、本発明を利用できるグラフィック装置を例示
し、様々な装置の間での相互接続と記憶項目の詳細を示
す。

システムへの入力は、たとえば、タブレット上のスタイ
ラス（またはポインタ）１０２のＸ座標およびｙ座標を
識別する信号を供給する市販のディジタル化タブレット
１０１および、たとえば、スタイラスを押し下げてその
スイッチを付勢し、選択された点が使用されることを示
すことにより、操作員が発生させた選択信号によって供
給される。

制御装置１１０（通常はプログラム記憶式プロセッサ）
からの信号によって、システムは望ましい感度を指定で
きる、すなわち、ポインタの位置決めに反応するポイン
タの周囲の領域の大きさを特定できる。

表示は、画面マツプ１７中にビットで記憶される。画面
マツプ１７は、ＣＲ１表示装置１６の画面上に表示され
る各ドツトを記憶するビット・セルをもつ。通常は、画
面マツプ１７中のビットがセットされると、すなわち、
それが真で、オンになり、２進値１をもつ場合には、表
示装置１６の画面上の対応する点が発光する。画面マツ
プ１７中のビットがリセットされると、すなわち、それ
が偽で、オフになり、２進値Ｏをもつ場合には、表示装
置１６の画面上の対応する点が暗くなる。

−ｉｏ−。

可動カーソルによっである点が指示されると、カーソル
のＸ１ｙ座標が表示エンティティの１つに関連づけられ
る。この説明では、表示するように選択されたエンティ
ティがパターン書レベルにあり、選択された線または点
に関する情報も決定されるものと仮定する。

カーソル点をエンティティと関連づける通常の方法は、
カーソルのＸ％Ｙ座標と表示エンティティのすべてのｘ
、ｙ座標を比較することである。こうした比較は、カー
ソルの座標をある線上のすべての点と比較する代わりに
、その線を定義する２つの点の間の線上にカーソルのＸ
１Ｙ座標が当たるかどうかを決定するとうまく行なえる
。こうした計算は、解析幾何学でよく知られており、２
つの端点をもつ線の方程式を計算し、続いてｘ、ｙ値を
代入して、カーソルがその線上に在るかどうかを決定す
ることを含む。カーソルがその２つの端点の間にあるこ
とを確認するには、別の比較が必要である。というのは
、カーソルは端点を越えても、依然その一部分であるた
めの数学的要件を満たすことができるからである。

本発明では、相関アレイ１０すなわち相関マツプが制御
装置１１０のメモリに記憶される。相関アレイ１０の各
要素は、ディジタル化タブレット上および画面マツプ１
７中の選択可能な唯一の位置に対応できる。システムに
よって表示されるエンティティは、タグによって識別さ
れる。この説明では、タグを１０進数で表すことにする
。各エンティティ用のタグは、相関アレイ１０の、こう
したエンティティが使用する画面マツプ１７中のビット
に対応する位置に、記憶される。カーソルのＸ１’５’
座標に対応するセルＸｔ１ｙｔは、セル番号”　ｍｙｔ
”　ｘｔ であることが分かっている。ただし、ｍは１行当りのセ
ルの数である。

この方法は、カーソルの位置とその位置にあるエンティ
ティの間の迅速な相関をもたらす。

こうした表示システムでは、高解像度が望ましいが、そ
のためには、画面マツプ１７が大容量をもつことが必要
である。表示画面上のドツト（シばしば画素と呼ばれる
）の数が増すにつれて、エンティティ上にカーソルを正
確に配置することが、ますます難しくなる。また、相関
アレイも大きいことが必要になる。

最後の２つの問題を軽減するために、相関アレイ１０は
、画面マツプ１７の画素とセルが１対１対応をしない。

その代わりに、相関アレイ１０は、画素マツプ１７中の
ｐＸｑ個の画素グループごとに１つのセルを有するよう
に配列できる。ｐまたはｑの最も有用な値は２．４また
は８であるが、他の値でもかまわない。高解像度のため
、異なる２つのエンティティが同じ画素グループを占め
ることはまずない。しかし、ユーザのエンティティ選択
の余地が広くなる。画素が０．０１ｍｍ間隔の場合、４
Ｘ４個の画素を１つのセルとすると、選択されるエンテ
ィティのそばでは０．０１ｍｍ間ｍではなく、０．０４
ｍｍ間隔でカーソルを配置すればよい。カーソルのＸＮ
３’座標を含むｐＸｑ個の画素グループに対応する相関
アレイ１０のセルは、セル番号＝（ｙｔ／ｐ）（ｍ／ｐ
）　＋　ｘｔ／ｑ。

−１３＝ から決定できる。

まずディジタル化タブレット１０１とスタイラス１０２
を使って表示画面１５上でポインタを位置決めして、表
示装置１６の画面上のメニューから作図するエンティテ
ィを選択する。希望の図形が選択されると、選択された
図形を作図する手順の説明が画面上に表示される。たと
えば、線を引くための指示は、線を定義する各端点の選
択を含む。

第１図では、選択された相関セル４と２Ｍの間に線が引
かれる。たとえば、ディジタル化タブレット１０１とス
タイラス１０２を使って、端点が選択された。選択され
た端点は、画面マツプ１７のＸＮ７座標である。中間点
は、２つの点で表される直線の解析幾何式から計算でき
る。すなわち、（ｙ　−ｙｌ）／（ｘ　−ｘｉ）　＝（
ｙｌ　−ｙ２）（ｘｉ　−ｘ２）ただし、Ｘｌ、ｙｌと
Ｘ２、ｙ２は、その線の選択された端点である。（円、
テキストおよび他の形にも同様のアルゴリズムが利用で
きる。）この式を使って、ＸにＸｌからＸ２までのすべ
ての中闇値を代入して、対応するｙの中間値を見つける
ことができる。これらの点は、画面マツプ１７のメモリ
・アドレス、およびそれと対応するビット会セットに変
換される。同時に、相関マツプ中の対応するセルが上記
で説明したように計算され、相関マツプに記憶されたエ
ンティティにタグが割り当てられる。すなわち、中間点
に相当する相関アレイのセル（または要素）が計算され
、その線のすべての点に対応するアレイの計算された各
要素は、相関マツプに記憶された線を表すタグ番号を含
むことになる。

図の線のタグに値１が割り当てられると仮定すると、ア
レイ要素４、Ｍ＋３、Ｍ＋２．２Ｍ＋１および２Ｍが、
タグ値１を記憶することになる。

バッファ・メモリ１９は、第２図に示す形のコマンド項
目を記憶する。こうした項目またはコマンド・ベクトル
は、それぞれ表示する図形の色を指定するフィールドを
もつ。１つのフィールドは第２図にＤＲＡＷと示したコ
マンドを含み、そのコマンド項目に相当する項目を構成
するベクトルの端点のＸ座標およびＸ座標を含む。第２
図の例は、通常の表示リスト構造を含み、コメント・フ
ィールドには隣接図形を追跡すべきことが記録される。

実際の構造はもっと複雑なこともあるが、重要な点は、
Ｘ１ｙ座標が簡単な低精度のフォーマットで表示リスト
に記憶され、かつそのリストがメモリに記憶されている
ので、特定の点または線との相関を実行するのに必要な
計算が極めて迅速に実行できることである。選択の後、
タグを使って、ディスク・ベースのデータベースから高
精度のＸＮ３’座標を取出すことができる。

第１図において、実行装置１８はベクトル情報をラスタ
走査フォーマットに変換し、所望の表示情報を画面マツ
プ１７に記憶する。表示情報は画面マツプ１７からラス
タ走査表示装置１６ヘビツトごとにマツプされ、線１５
が相関マツプ１０に記憶されたベクトルとして表示され
る。

制御装置１１０は、また、要素リスト１１を記憶する。

タグに対応する各項目ごとに、コマンド・ベクトルに対
応するエンティティの開始アドレスと終端アドレスがバ
ッファ・メモリに記憶される。

上述のような階層の様々なレベルでエンティティを操作
できるように、データベースも制御装置１１０中に維持
されている。

エンティティの色の塗りつぶしおよびクロス・ハツチを
別々のエンティティとして記憶し移動することがある。

第３図は、次のようなコマンド・ベクトルとして記憶で
きる長方形を示す。

ＤＲＡＷ　　ｘｌｙｌｘ２ｙ２ｘ３ｙ３ｘ４ｙ４ｘｌｙ
ｌ第３図の点ＸＴ１ＹＴは、ディジタル化タブレット上
のスタイラスの位置、ＣＲ１表示装置上のライト・ペン
の位置、表面上のマウスの位置などによって定義される
カーソルの位置を表す。まず、カーソルがエンティティ
に関連づけられる。図の例では、カーソルは、Ｘｌ、Ｙ
ｌからＮ２、Ｎ２の線またはＮ２、Ｎ２からＮ３、Ｎ３
の線のｎ個の画素（ただし、ｎは引続き画素グループの
サイズを表す）内にあると仮定されている。エンティテ
ィ、すなわち長方形３０が表示画面上で強調表示され、
それが選択されたことを示す。

カーソルが移動中かもしれないので、今説明している計
算が継続して実行される。さらに、誤ったエンティティ
がしばしば選択されるので、ユーザは、所望のエンティ
ティが選択されるまでカーソルを動かして所望のエンテ
ィティに近づける。

エンティティの線を強調表示すなわち輝かせることは、
どのエンティティが選択されたかを示す方法の１つであ
る。他の指示方法としては、選択されたエンティティを
含む線を結合することやその色を変化させることがある
。

所要のエンティティを選択することの他に、そのエンテ
ィティ内の所定の線や点を選択することが望ましいこと
もある。したがって、所要のエンティティを選択しそれ
を強調表示することに加えて、ユーザが以前に指定した
最も近い線または点を選択することも必要である。この
図では、点はその点の位置でマーカを明滅させることに
よってマークされ、線はその線の中心点の位置でマーカ
を明滅させることによってマークされる。

＝１８− カーソルを最も近い点に相関させるために、記憶され表
示されているエンティティ（この例では第３図に示した
方形３０）の各点からカーソルまでの距離に関係する指
標値が計算され、最も小さい指標値に相当する記憶され
た点が選択された点であると決定される。

従来技術では、カーソルと他のすべての点の間の実際の
距離は、（ｘｔ　−ｘｉ）２＋　（ｙｔ　−ｙｉ）”の
値の平方根で計算される。

エンティティが選択されると、要素リスト１１がアクセ
スされ、バッファ拳メモリ１９内の方形３０を表すコマ
ンドΦベクトルの開始アドレスと終端アドレスを使って
、コマンド・ベクトルが取出される。エンティティのか
どを表す４つの点は検索されたコマンド・ベクトルから
得られる。

各点ｘｉｓ　ｙｉ　（この例ではｉは１から４までの範
囲にある）の指標値は、次の式から計算できる。

Ｉ　＝　（ｘｔ　−ｘｉ）２＋（ｙｔ　−ｙｉ）２（１
）ただし、実際の距離は必要なく、距離に関する値だけ
があれば、距離に応じて点を並べることができるので、
平方根を出す必要はない。これによって、各指標を計算
する時間が減少する。

第３図に示すように、点Ｘ２、Ｙ２がカーソルに最も近
いので、それが選択される。その点は通常、より明るい
部分として表示画面で強調表示されるか、または点の上
に十字形が強調表示される。

別法では、選択された点が、その点の中央に置かれた小
さな十字などの明滅マーカによって識別される。

第４図に示すように最も近い線をカーソルで選択する場
合、表示画面上で密接している何本かの線のうちのどの
線を選択するかを決定するのに、より複雑な計算が必要
である。線とカーソルの間の距離に比例する値を表す指
標値Ｉの計算は、Ｉ　＝（［（ｙ６−　ｙ５）　ｘｔ］
　”　［（ｘ６−　ｘ５）　ｙｔ］）／［（ｙ６−　ｙ
５）　＋（ｘ６−ｘ５）］　　　　　　　　　　（２）
である。方程式（２）で減算を２回行なう代わりに１回
だけ行なうようにし、より迅速に結果を導き出すことが
できる。すなわち、 Ａ　　＝　（ｙｋ　　−ｙｊ） Ｂ　　；（ｘｋ／ｋ　−ｘｊ） Ｉ　＝［（Ａｘｔ）　　＋（Ｂｙｔ）］／（Ａ　＋Ｂ）
　　　　　　　　　（３）ただし、ｘｋｌ　Ｙｋおよび
ｘＬＹｉは、表示装置中で検査された各線を識別する点
の対である。

線に近接しているかどうか検査するときには、カーソル
が線の延長部など実在しない線に関連づけられていない
ことを確認するための追加検査が必要である。第４図で
点線４６は端点Ｘ７、ＹｌとＸ８、Ｙ８によって定義さ
れる線の延長部を示す。ＸＴ２、Ｙｌ２の位置にあるカ
ーソルが、誤ってこの延長線に関連づけられている。と
いうのは、カーソルが端点Ｘ５、Ｙ５とＸ６、Ｙ６をも
つ線よりもこの延長線に近接しているからである。しか
し、カーソルＸＴ２、Ｙｌ２を前記の端点をもつ線に関
連づけることが望まれる。

したがって、指標計算の実行に加えて、追加計算を実行
して、カーソルからの通常の線がその端点間で問題の線
と交差することを確かめることが必要である。１つの方
法は次の値を計算することである。

Ｍ　＝（ｙ２−　ｙｌ）／（ｘ２−　ｘｉ）Ｘ　＝（ｘ
ｉ　−ｘｔ　＋　Ｍ（ｙｔ　−ｙｌ））／２Ｙ　＝　（
ｙｌ　＋　ｙｔ　＋　Ｍ（ｘｔ　−ｘｉ））／まただし
、Ｍは、端点Ｘ１、ＹｌとＸ２、Ｙ２によって指定され
る線の実際の傾きである。２による除算は、被除数を１
ビット位置分右にシフトさせることによって、マイクロ
プロセッサ内で容易に実行できる。Ｙ２がＹｌに近接し
ているかまたはＸ２がＸｌに近接している場合の誤差の
蓄積は、コンピュータ技術分野で周知の標準的な技術に
よって減少させることができる。

ＸとＹの値を計算した後、ＸがＸｌとＸ２の間にありＹ
がＹｌとＹ２の間にあることを確かめるため検査が行な
われる。外れている場合には、その線は候補の中に数え
られず、端点の対は、たとえその指標値が前の線の指標
値よりも小さくても記憶されない。

Ｆ０発明の効果 本発明によれば、従来より簡単且つ迅速にエンティティ
をカーソルに相関させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が有効に使用できるグラフィック装置を
示す構成図である。 第２図はバッファ・コマンド項目すなわちベクトルを示
す説明図である。 第３図はカーソルと多角形を定義する点の間の関係を示
す説明図である。 第４図は２つのカーソルと２本の線の間の関係を示す説
明図である。 １１・・・・要素リスト、１６・・・・ＣＲＴ表示装置
、１７・・・・画面マツプ、１９・・・・バッファ・メ
モリ、１０・・・・相関アレイ、１１０・・・・制御装
置、１０１・・・・ディジタル化タブレット、１０２・
・・・スタイラス。 Ｘ７．Ｙ７ Ｘ５．Ｙ５ ＸＴ２．ＹＴ２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エンティティの画素を記憶するビット・マップからエン
   ティティを表示するグラフィック装置であって、別個の
   エンティティに関連付けられた各タグをそれぞれ関連す
   るエンティティによって占められるビット・マップ位置
   に記憶する相関アレイと、可動カーソルとを有し、カー
   ソルのｘ、ｙ座標を前記相関アレイ中の１つの位置へ変
   換することによって表示エンティティを選択し、選択さ
   れたエンティティのタグを取出すグラフィック装置にお
   いて、前記選択されたエンティティの一部を前記カーソ
   ルに相関させる方法であって、前記選択されたエンティ
   ティの一部が線であるか点であるかを判断し、 表示エンティティを構成する線の端点を含みバッファ・
   メモリに記憶されたコマンド・ベクトルで各表示エンテ
   ィティを表現し、 各タグに関連する表示エンティティに対応するコマンド
   ・ベクトルの前記バッファ・メモリ中のアドレスを相互
   参照して表示エンティティを識別するタグのリストをフ
   ァイル・バッファに記憶し、選択されたエンティティに
   対応する前記相互参照されたアドレスを前記ファイル・
   バッファ中でアクセスし、 選択されたエンティティを構成する線の端点のｘ、ｙ座
   標を含むコマンド・ベクトルを前記バッファ・メモリか
   ら取出し、 前記カーソルとエンティティの各選択部分との間の距離
   に対応する指標値を計算し、 最小の指標値を有するエンティティの選択部分を所要の
   部分として選択する カーソルとエンティティの相関方法。