JPS635478A

JPS635478A - 三次元形状記憶装置

Info

Publication number: JPS635478A
Application number: JP61150380A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Kasahara; 笠原　裕
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1986-06-25
Filing date: 1986-06-25
Publication date: 1988-01-11
Anticipated expiration: 2009-02-23
Also published as: JPH0614344B2

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〕本発明は三次元形状記憶装置、特にアニメーション、グ
ラフィックデザイン、ＣＡＥ、土木／建築設計などに用
いる物体の三次元形状を表現するデータを情報システム
内に保持する装置に関する。

〔従来の技術〕

従来技術では三次元立体の形状を情報システム内に保持
する場合、（ｉ）立体を構成するすべての線分を保持す
る方法、（ｉｉ）立体を構成するすべての面要素を保持
する方法、（ｉｉｉ＞立体を単体図形（以後プリミティ
ブという）の構造化された集合として保持する方法が提
案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第１の立体を構成するすべての線分を保持する方法では
、複雑な形状やリアルな表現を実現するためには非常に
多くのデータ量が必要である。また、データの表示結果
があたかも立体のように見えるのみで、実際に面あるい
は立体としての認識を行うためには、データの構造化が
必要である。

第２の立体を構成するすべての面要素を保持する方法で
は、表示時にシェーディングを行うなどにより、比較的
少ないデータの保持でリアルな表現が可能であるが、立
体としての認識を行うためには、データの構造化が必要
である。また、複雑な形状を面表現として分解し格納す
る方法は一般には難しく効率も悪い。第３の立体を単体
図形の構造化された集合として保持する方法では、単体
図形間の接合状態の保持が難しい。また、第２の方法と
同様にリアルな表現は可能であるが、図形間の衝突面の
計算を表示時に行う必要があり、効率上問題がある。

本発明の目的は、以上述べた従来技術の欠点を軽減し、
リアルな表現を可能にする単純で維持更新の容易な三次
元形状の記憶装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の三次元形状記憶装置は、物体の骨格形状の互い
の繋り方を保持する位相構造保持手段と、前記骨格形状
を構成するアークの形状を保持するアーク形状保持手段
と、前記アークを構成する線分の属性を保持するアーク
属性保持手段と、前記アークの両端点であるノードの属
性を保持するノード属性保持手段と、前記アークに軸を
通された三次元図形単体の形状を保持する図形形状保持
手段と、どのアーク上にどの三次元図形単体が存在する
かを表現してアーク上における三次元図形単体の位置を
保持する位置関係保持手段と、物体の名称および登録日
などを管理するオブジェクト管理手段と、前記保持手段
へ入力情報を適切な形態で蓄積する入力情報格納手段と
、前記保持手段から必要な物体の形状を抽出する形状検
索手段とを有して構成される。

〔作用〕

本発明の三次元形状記憶装置は、物体の三次元形状をそ
の物体の骨格形状（以下、スケルトンという。）とスケ
ルトンに通された三次元図形単体として保持する。従っ
て、物体が動いた場合の形状の変化や、形状の変形を表
現する場合に、スケルトンの更新と三次元単体図形の変
形を独立に扱うことができ、効率的で融通性の高いデー
タの維持・更新が可能である。また、スケルトンを構成
するアークの属性として長さ、可曲性、伸縮性などを保
持可能であり、スケルトン部の属性の違いにより、同じ
トポロジーを持ちかつ同じ三次元単体図形を利用しなが
ら、異なる形状を持つ物体の表現が容易行える。

〔実施例〕

以下、本発明による三次元形状記憶装置について図面を
参照しながら説明する６第１図は本発明の一実施例を示す機能ブロック図である
。同図において４は物体の名称、登録日。

位相構造保持手段５（後述する。）と位置関係保持手段
９（後述する。）へのポインターなどを管理するオブジ
ェクト管理手段、５は三次元物体のスケルトンの互いの
繋ぎ方を保持する位相構造保持手段、６はスケルトンを
構成するアークの形状を、アークの両端点であるノード
および屈折点の座標として保持するアーク形状保持手段
である。

７はアークの属性である長さ、可曲性、伸縮性などをア
ーク毎に保持するアーク属性保持手段であり、８はノー
ドの属性である図形草体の止め異機能の有無、ノードに
おけるスケルトンの動きの自由度などを保持するノード
属性保持手段である。

１０は三次元単体図形の形状を標準の三次元プリミティ
ブの種別とパラメータ値として保持する図形形状保持手
段であり、９はスケルトンと図形形状の貫通関係９位置
関係を保持する位置関係保持手段である。♀は前記各保
持手段へ、入力情報を適切な状態で蓄積する入力情報格
納手段であり、３は前記保持手段に保持されている物体
の三次元形状情報を制御手段１の指示に従って抽出する
形状検索手段である。１は前記各手段間のデータお第２
図（ａ＞および（ｂ）は人間をモデル物体として、その
スケルトンとスケルトン上へブリミティグを通した例で
ある。第３図は第２図に示した人間の形状に関して、位
相構造保持手段５を構成した例である。第４図〜第８図
は、それぞれ第２図の入間の形状の一部に関して、アー
ク形状保持手段６．アーク属性保持手段７．ノード属性
保持手段８１位置関係保持手段９１図形形状保持手段１
０を構成した例である。

上記のような三次元形状記憶装置において、入力情報格
納手段２と形状検索手段３による情報の蓄積と抽出過程
を第９図の流れ図に沿って説明する。

第９図（ａ）は、入力情報格納手段２による情報の蓄積
過程を示したものである。まず、ステ・ツブ２１では、
座標入力デバイスなどにより作成されたスケルトン情報
を読込む。次に、このスケルトンが表現する物体の名称
１作成日などをオブジェクト管理手段４に格納する（ス
テ・ツブ２２〉。

そして、先に入力されたスケルトン情報からアーク形状
を表現するノードおよび屈折点の座標値をアーク形状保
持手段６に格納する（ステップ２３）、また、入力され
た情報からアーク同士の接続関係をマトリックスとして
生成し、位相構造保持手段５に格納する（ステップ２４
）。さらに、入力された情報からアークの属性、ノード
の属性に関する情報を分離し、コードと属性値の組とし
て表形式でアーク属性保持手段７．ノード属性保持手段
８にそれぞれ格納する（ステップ２５）。次に、ステッ
プ２６〜２８ではスケルトンに通すべき三次元図形単体
を読み込み、図形形状保持手段１０に形状を表現するプ
リミティブ種別、パラメータなどを格納するとともに、
スケルトン上での位置を計算し、位置関係保持手段９に
格納する。ステップ２６〜２８をすべての図形を格納し
終るまで繰返し、一つのオブジェクトに関する三次元形
状の蓄積処理を終了する。

第９図（ｂ）は、形状検索手段３による情報の抽出過程
を示したものである。まず、ステップ３１では、制御手
段１によって指示される検索対象の解析を行う。次に、
ステップ３１の解析結果に基づきオブジェクト管理手段
４からオブジェクト情報を抽出し、本情報を用いて、物
体のスケルトン情報の抽出を行う（ステップ３２．３３
＞。そして、このスケルトンを構成するアークの形状を
抽出し、さらに位置関係保持手段９に保持されているア
ークと図形単体の関係をたどり、該アークに通されてい
る図形の情報を抽出する（ステップ３４．３５）。ステ
・ツブ３４〜３５の処理を物体を構成するすべてのアー
クに関して繰返し、一つのオブジェクトに関する情報の
検索処理を終了する。

以上述べた三次元形状の保持、格納、検索の処理分、制
御手段１がコントロールしており、さらに制御手段１は
情報の入力系７情報の表示系とのインタフェイスも管理
している。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明した様に、この発明によれば物体の三次
元形状を物体のスケルトン情報と、スケルトンに通され
たプリミティブの形状情報、および該２情報の関連情報
として保持することができる。したがってこのような三
次元形状記憶装置により物体の形状を保持することによ
り、利用者はスケルトンの更新とプリミティブの更新を
独立に行うことができ、効率的で、融通性の高いデータ
の維持・管理ができる。

また、本発明によれば、物体の変形や動画の作成におい
ても、スケルトン情報の変化あるいはプリミティブの変
形としても扱うことができ、この三次元形状記憶装置を
、データベースとして用いることにより、表現力の高い
システムの構築が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による三次元形状記憶装置の一実施例を
示す機能ブロック図、第２図は人間をモデル物体として
、そのスケルトンとスケルトン上へプリミティブを通し
て作成したオブジェクトを表現する図、第３図はスケル
トンを構成するアークの接続関係を保持する位相構造保
持手段の構成例を示す図、第４図はアーク形状保持手段
の構成例を示す図、第５図はアーク属性保持手段の構成
例を示す図、第６図はノード属性保持手段の構成例を示
す図、第７図は位置関係保持手段の構成例を示す図、第
８図は図形形状保持手段の構成例を示す図、第９図は入
力情報格納手段と形状検索手段による、情報の蓄積と検
索の過程を示す流れ図である。１・・・・・・制御手段、２・・・・・・入力情報格納
手段、３・・・・・・形状検索手段、４・・・・・・オ
ブジェクト管理手段、５・・・・・・位相構造保持手段
、６・・・・・・アーク形状保持手段、７・・・・・・
アーク属性保持手段、８・・・・・・ノード属性保持手
段、９・・・・・・位置関係保持手段、１０・・・策　
４　回井Ａ　酊茅　７　厘第　８　回９図

Claims

【特許請求の範囲】

物体の骨格形状の互いの繋り方を保持する位相構造保持
手段と、前記骨格形状を構成するアークの形状を保持す
るアーク形状保持手段と、前記アークを構成する線分の
属性を保持するアーク属性保持手段と、前記アークの両
端点であるノードの属性を保持するノード属性保持手段
と、前記アークに軸を通された三次元図形単体の形状を
保持する図形形状保持手段と、どのアーク上にどの三次
元図形単体が存在するかを表現してアーク上における三
次元図形単体の位置を保持する位置関係保持手段と、物
体の名称および登録日などを管理するオブジェクト管理
手段と、前記保持手段へ入力情報を適切な形態で蓄積す
る入力情報格納手段と、前記保持手段から必要な物体の
形状を抽出する形状検索手段とを有することを特徴とす
る三次元形状記憶装置。