KR100281686B1 - 3차원 다각형 다면체 데이터의 쿼드 에지로의 변환 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 객체 파일 포맷(Object File Format(OFF)) 형태로 주어지는 입력 3차원 다각형 다면체 데이터를 쿼드 에지(Quad Edge) 데이터 구조로 전환해주기 위한 3차원 다각형 다면체 데이터의 쿼드 에지로의 전환 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따르면, 입력된 객체 파일 포맷의 삼각형에 대하여 전적으로 새로운 삼각형인지를 판단하는 제 1 단계; 상기 제 1 단계의 판단 결과, 전적으로 새로운 삼각형이면 버택스에 연결된 두에지를 찾아 스풀라이스 연산을 수행하는 제 2 단계; 상기 제 1 단계의 판단 결과, 전적으로 새로운 삼각형이 아니면 쿼드 에지 데이터 표현의 반시계방향의 버택스 링크에서 쿼드 에지를 찾는 제 3 단계; 및 전처리(preprocessing) 과정에서 생성된 링크(link)와 이미 쿼드 에지 데이터 표현의 버턱스 링크를 비교하여 스풀라이스를 위한 후보 에지를 찾은 후에, 찾아진 후보 에지와 쿼드 에지를 이용하여 스풀라이스 연산을 수행하는 제 4 단계를 포함하여 이루어진 3차원 다각형 다면체 데이터의 쿼드 에지로의 변환 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 객체 파일 포맷(Object File Format(OFF)) 형태로 주어지는 입력 3차원 다각형 다면체 데이터를 쿼드 에지(Quad Edge) 데이터 구조로 전환해주기 위한 3차원 다각형 다면체 데이터의 쿼드 에지로의 전환 방법에 관한 것이다.
컴퓨터 그래픽스에서 가장 일반적인 데이터 형태는 3차원 다각형 또는 삼각형 데이터이다.
이 데이터는 그래픽스 전형적인 알고리즘인 렌더링 과정을 통해서 디스플레이 화면에 3차원으로 가시화된다.
렌더링, 가상현실, 에니매이션등과 같은 분야에서는 3차원 다각형 데이터를 만들고, 고치며, 또 새로운 다각형을 추가하는 것과 같은 다양한 조작을 필요로 한다.
이를 효율적으로 수행하기 위해서 그 동안 다각형 데이터를 위한 다양한 데이터 구조가 제안되었고 그 중 하나가 쿼드 에지(Quad Edge) 데이터 구조이다.
쿼드 에지(Quad Edge)는 에지 기반(Edge-based) 데이터 구조로써 원래 그래프와 듀얼(Dual) 그래프를 동시에 나타낼 수 있는 특징을 갖는다.
그리고, 쿼드 에지(Quad Edge)는 스풀라이스(Splice)라는 토폴러직컬(Topological) 연산자를 가지고 있다.
그러나, 쿼드 에지(Quad Edge)는 아주 효율적인 데이터 구조이지만 기존의 데이터를 이로 전환하는 효과적인 방법이 아직 알려져 있지 않았고, 또 그 방법을 찾는 것 또한 어렵기 때문에 용이하게 변환할 수 있는 방법의 개발이 요구되어 왔다.
본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 삼각형 집합을 스풀라이스 연산을 통해서 하나씩 하나씩 쿼드 에지로 변환하는 3차원 다각형 다면체 데이터의 쿼드 에지로의 변환 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 이용되는 전체적으로 새로운 삼각형과 부분적으로 새로운 삼각형의 설명도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 다각형 데이터의 쿼드 에지로의 전환 방법의 흐름도.
앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 입력된 객체 파일 포맷의 삼각형에 대하여 전적으로 새로운 삼각형인지를 판단하는 제 1 단계; 상기 제 1 단계의 판단 결과, 전적으로 새로운 삼각형이면 버택스에 연결된 두에지를 찾아 스풀라이스 연산을 수행하는 제 2 단계; 상기 제 1 단계의 판단 결과, 전적으로 새로운 삼각형이 아니면 쿼드 에지 데이터 표현의 반시계방향의 버택스 링크에서 쿼드 에지를 찾는 제 3 단계; 및 전처리(preprocessing) 과정에서 생성된 링크(link)와 이미 쿼드 에지 데이터 표현의 버턱스 링크를 비교하여 스풀라이스를 위한 후보 에지를 찾은 후에, 찾아진 후보 에지와 쿼드 에지를 이용하여 스풀라이스 연산을 수행하는 제 4 단계를 포함하여 이루어진 3차원 다각형 다면체 데이터의 쿼드 에지로의 변환 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 컴퓨터에, 입력된 객체 파일 포맷의 삼각형에 대하여 전적으로 새로운 삼각형인지를 판단하는 제 1 단계; 상기 제 1 단계의 판단 결과, 전적으로 새로운 삼각형이면 버택스에 연결된 두에지를 찾아 스풀라이스 연산을 수행하는 제 2 단계; 상기 제 1 단계의 판단 결과, 전적으로 새로운 삼각형이 아니면 쿼드 에지 데이터 표현의 반시계방향의 버택스 링크에서 쿼드 에지를 찾는 제 3 단계; 및 전처리(preprocessing) 과정에서 생성된 링크(link)와 이미 쿼드 에지 데이터 표현의 버턱스 링크를 비교하여 스풀라이스를 위한 후보 에지를 찾은 후에, 찾아진 후보 에지와 쿼드 에지를 이용하여 스풀라이스 연산을 수행하는 제 4 단계를 실행시키기 위한 프로그램을 기록하고 있는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공된다.
아래에서, 본 발명에 따른 3차원 다각형 다면체 데이터의 쿼드 에지로의 전환 방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.
본 발명은 객체 파일 포맷(Object File Format(OFF)) 형태로 주어지는 입력 3차원 다각형 다면체 데이터를 쿼드 에지(Quad Edge) 데이터 구조로 전환해주는 방법을 포함한다.
이는 3차원 스캔너(Scanner) 등과 같은 3차원 객체 생성장치 또는 모델링 시스템을 통해서 얻어진 3차원 다각형 다면체 데이터를 효율적으로 조작하기 위해서 필요하다.
3차원 다각형 다면체 데이터가 삼각형이 아닌 다른 다각형을 포함했을 경우 이는 삼각화를 통해서 삼각형의 집합으로 전환된다.
따라서 본 발명에서는 3차원 다각형 다면체 데이터는 오직 삼각형의 집합으로 구성되어 있다고 가정한다.
쿼드 에지(Quad Edge)는 하나의 무방향성 에지(undirected edge)를 표현하기 위해서 4개의 방향성 에지(directed edge)를 사용한다.
방향성 에지(Directed edge)는 시작점을 갖고 목표점을 향하는 방향성을 갖는다.
방향성 에지(Directed edge)가 갖는 방향성을 따라 이동한다고 가정했을 경우에, 그 에지(edge)의 왼쪽에 있는 평면이 그 에지(edge)의 왼쪽 면(left face)가 되고 오른쪽에 있는 평면이 그 에지(edge)의 오른쪽 면(right face)가 된다.
스풀라이스(Splice) 연산을 적용하기 위해서는 그 오퍼랜드(operand)로써 사용되는 방향성 에지(directed edge)들은 같은 시작점을 가져야 하며 또한 같은 왼쪽 면(left face)을 가져야 한다.
쿼드 에지(Quad edge) 데이터 구조는 전환된 삼각형들의 면과 정점을 내부적으로는CCW(Count Clock Wise)에지 링(edge ring) 형태로 관리한다.
따라서 거기에는 면 에지 링(face edge ring)과 정점 에지 링(vertex edge ring) 두가지 존재한다.
면 에지 링(Face edge ring)은 같은 면을 구성하는 에지(edge)들을 CCW 순서로 연결해 놓은 것이고, 정점 에지 링(Vertex edge ring)은 같은 정점(vertex)를 시작점으로 공유하는 에지(edge)들을 CCW순서로 연결해 놓은 것이다.
위와 같은 Quad Edge 데이터 구조의 특성을 의거하여 본 발명의 3차원 다각형 다면체 데이터의 Quad Edge 데이터 구조로의 전환 방법은 다음의 특성들로 기술된다.
1. 삼각형은 하나씩 하나씩 처리된다.
2. 각 삼각형은 에지(Edge) 단위로 처리된다. 이때 삼각형의 각 정점(vertex)에 연결된 두 에지(edge)를 찾아서 스풀라이스(Splice) 연산을 적용한다.
3. 각 삼각형들은 처리되는 순서에 따라 두가지 타입(Type)으로 분류되어 처리된다.
즉 새로 전환될 삼각형이 이미 쿼드 에지(Quad Edge) 데이터로 전환된 삼각형들과 자신의 에지(edge)나 정점(vertex)을 공유하는가의 유무에 따라 각 삼각형은 "전체적으로 새로운 삼각형" 또는 "부분적으로 새로운 삼각형"으로 분류된다.
4. 전체적으로 새로운 삼각형은 이미 쿼드 에지(Quad Edge)로 전환된 삼각형들과 정점(vertex)이나 에지(edge)를 공유하지 않는다.
5. 부분적으로 새로운 삼각형은 이미 쿼드 에지(Quad Edge)로 전환된 삼각형들과 정점(vertex)이나 에지(edge)를 공유한다.
6. 전체적으로 새로운 삼각형의 각 정점(vertex)은 오직 두개의 연결된 에지(edge)만을 갖는다.
7. 부분적으로 새로운 삼각형의 공유되는 정점(vertex)에 연결된 에지(edge)의 수는 3개 이상이다.
8. 부분적으로 새로운 삼각형에서 공유되는 정점(vertex)에서 스풀라이스(Splice) 연산을 적용하기 위해서는 이미 쿼드 에지(Quad Edge) 데이타 구조로 전환된 삼각형들의 에지(edge)들 중에서 전환되는 새로운 에지(edge)와 같은 왼쪽 면(left face)을 갖는 에지(edge), 즉 후보 에지(candidate edge)를 찾아야 한다.
즉, 정점 에지 링(vertex edge ring)에서 새로 전환되는 에지(edge)와 같은 왼쪽 면(left face)을 갖는 에지(edge)를 찾아야 한다.
9. 새로 쿼드 에지로 전환되는 에지(edge)는 기존의 에지 링(edge ring)에 추가로 삽입이 되게 되므로 왼쪽 면(left face)이 같은 에지(edge)는 삽입되는 위치의 바로 이전 에지(edge)가 된다.
왜냐하면 새로이 전환되는 에지(edge)는 이전 에지(edge)의 왼쪽 면(left face)을 두 영역으로 분리시키기 때문에 같은 왼쪽 면(left face)을 공유하게 된다.
10. 따라서 8항의 후보 에지(edge)를 찾는 문제는 실제적인 에지 링(edge ring)에서의 쿼드 에지로 전환되는 에지(edge)의 바로 이전 에지(edge)를 찾는 문제로 전환된다.
11. 10항의 문제에서 현재 새로 쿼드 에지로 전환되는 에지(edge)는 정점 에지 링(vertex edge ring)에 포함되어 있지 않으므로 그 정점 에지 링(vertex edge ring) 을 이용해서 후보 에지(candidate edge)를 찾을 수는 없다.
12. 10 항의 문제를 해결하기 위해서 원래 주어진 삼각형 전체 데이터에서 10항의 문제해결에 필요한 정보를 사전에 생성해 둔다..
13. 12항의 정보를 생성하는 방법은 다음과 같다. 원래 입력으로 주어진 데이터를 이용하여 삼각형들의 각 정점(vertex)에 대해서 그에 연결된 모든 삼각형을 구한 다음, 이에 속한 에지(edge)들을 모두 모은다. 그 다음 중복되는 에지(edge)들을 제거한다. 그리고 다시 남은 에지(edge)들을 반시계방향의 순서를 갖도록 하는 링크(link)를 전처리(preprocessing) 과정에서 생성한다.
14. 13항에서 생성한 링크(link)와 쿼드 에지(Quad edge)가 가지고 있는 정점 에지 링(vertex edge ring)을 비교하여 후보 에지(candidate edge)를 찾는다.
15. 11항에서 찾은 후보 에지(edge)를 사용하여 스풀라이스(Splice) 연산을 행하면 부분적으로 새로운 삼각형에서 공유되는 정점(vertex)을 시작점으로 갖는 새로운 에지(edge)의 쿼드 에지(quad edge) 데이터구조로의 전환은 완료된다.
도면에서, 도 1은 본 발명에 이용되는 전체적으로 새로운 삼각형과 부분적으로 새로운 삼각형의 설명도이다.
도 1에서 실선은 이미 전환된 삼각형의 에지이고, 점선은 앞으로 전환될 삼각형의 에지이며, 굵은 실선은 현재 전환하려고 하는 삼각형의 에지이다.
도면에서, 새로 전환될 삼각형이 이미 쿼드 에지(Quad Edge) 데이터로 전환된 삼각형들과 자신의 에지(edge)나 정점(vertex)을 공유하는가의 유무에 따라 각 삼각형는 "전체적으로 새로운 삼각형" 또는 "부분적으로 새로운 삼각형"으로 분류된다.
여기서 전체적으로 새로운 삼각형은 이미 쿼드 에지(Quad Edge)로 전환된 삼각형들과 정점(vertex)이나 에지(edge)를 공유하지 않는다.
그리고, 부분적으로 새로운 삼각형은 이미 쿼드 에지(Quad Edge)로 전환된 삼각형들과 정점(vertex)나 에지(edge)를 공유한다.
또한, 전체적으로 새로운 삼각형의 각 정점(vertex)은 오직 두개의 연결된 에지(edge)만을 갖는다.
그리고, 부분적으로 새로운 삼각형의 공유되는 정점(vertex)에 연결된 에지(edge)의 수는 3개 이상이다.
부분적으로 새로운 삼각형에서 공유되는 정점(vertex)에서 스풀라이스(Splice) 연산을 적용하기 위해서는 이미 쿼드 에지(Quad Edge) 데이타 구조로 전환된 삼각형들의 에지(edge)들 중에서 전환되는 새로운 에지(edge)와 같은 왼쪽 면(left face)을 갖는 에지(edge), 즉 후보 에지(edge)를 찾아야 한다.
즉 정점 에지 링(vertex edge ring)에서 새로 전환되는 에지(edge)와 같은 왼쪽 면(left face)을 갖는 에지(edge)를 찾아야 한다.
도면에서, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 다각형 데이터의 쿼드 에지로의 전환 방법의 흐름도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 3차원 다각형 데이터의 쿼드 에지로의 전환 방법은, 먼저, 객체 파일 포맷의 모든 삼각형에 대하여 전적으로 새로운 삼각형인지를 판단한다(201).
판단 결과, 전적으로 새로운 삼각형이면 버택스에 연결된 두 에리를 찾은 후에(202), 스풀라이스를 적용한다(203).
판단 결과, 새로운 삼각형이 아니면 쿼드 에지 데이터 표현의 반시계방향의 버택스 링크에서 쿼드 에지를 찾는다(204).
이후에, 전처리(preprocessing) 과정에서 생성된 링크(link)와 이미 쿼드 에지 데이터 표현의 버턱스 링크를 비교하여 스풀라이스를 위한 후보 에지를 찾은 후에(205), 찾아진 후보에지와 새 쿼드 에지를 이용하여 스풀라이스 연산을 적용한다(206).
앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 3차원 다각형 다면체 데이터의 쿼드 에지로의 변환 방법은 일반적인 물체를 그래픽스 객체로 전환시켜 주어 기존의 다각형 데이터를 효율적으로 처리할 수 있도록 해주는 효과가 있다.
이상에서 본 발명의 3차원 다각형 다면체 데이터의 쿼드 에지로의 변환 방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
Claims (2)
- 입력된 객체 파일 포맷의 삼각형에 대하여 전적으로 새로운 삼각형인지를 판단하는 제 1 단계;상기 제 1 단계의 판단 결과, 전적으로 새로운 삼각형이면 버택스에 연결된 두에지를 찾아 스풀라이스 연산을 수행하는 제 2 단계;상기 제 1 단계의 판단 결과, 전적으로 새로운 삼각형이 아니면 쿼드 에지 데이터 표현의 반시계방향의 버택스 링크에서 쿼드 에지를 찾는 제 3 단계; 및전처리(preprocessing) 과정에서 생성된 링크(link)와 이미 쿼드 에지 데이터 표현의 버턱스 링크를 비교하여 스풀라이스를 위한 후보 에지를 찾은 후에, 찾아진 후보 에지와 쿼드 에지를 이용하여 스풀라이스 연산을 수행하는 제 4 단계를 포함하여 이루어진 3차원 다각형 다면체 데이터의 쿼드 에지로의 변환 방법.
- 컴퓨터에,입력된 객체 파일 포맷의 삼각형에 대하여 전적으로 새로운 삼각형인지를 판단하는 제 1 단계;상기 제 1 단계의 판단 결과, 전적으로 새로운 삼각형이면 버택스에 연결된 두에지를 찾아 스풀라이스 연산을 수행하는 제 2 단계;상기 제 1 단계의 판단 결과, 전적으로 새로운 삼각형이 아니면 쿼드 에지 데이터 표현의 반시계방향의 버택스 링크에서 쿼드 에지를 찾는 제 3 단계; 및전처리(preprocessing) 과정에서 생성된 링크(link)와 이미 쿼드 에지 데이터 표현의 버턱스 링크를 비교하여 스풀라이스를 위한 후보 에지를 찾은 후에, 찾아진 후보 에지와 쿼드 에지를 이용하여 스풀라이스 연산을 수행하는 제 4 단계를 실행시키기 위한 프로그램을 기록하고 있는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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