JPH05342310A

JPH05342310A - 線要素データの３次元変換装置及び方法

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Publication number: JPH05342310A
Application number: JP4169997A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Namikata; 博視南方
Original assignee: IBM Japan Ltd
Current assignee: IBM Japan Ltd
Priority date: 1992-06-05
Filing date: 1992-06-05
Publication date: 1993-12-24
Anticipated expiration: 2010-11-29
Also published as: US5649080A; US5805168A; KR0125776B1; KR940000953A; EP0573153A2; EP0573153A3; JPH07111721B2

Abstract

(57)【要約】【目的】３次元の立体図形をグラッフィクシステムに入
力する際に、紙面上にスケッチしているかのように操作
ができる装置及び方法を提供する。【構成】マウス等の入力装置１から２次元データの線要
素を入力し、これを２次元の表示画面２に表示するとと
もに一旦記憶装置１０に格納する。そして、この２次元
データの線要素は、立体図形を構成する他の線要素で既
に３次元データをも有する線要素との関係から奥行き方
向の情報が得られた段階で逆投影回路１３によって逐次
３次元データへ変換される。３次元データをも有する線
要素はその３次元データが記憶装置７に記憶されてお
り、３次元データは視野入力装置８で設定した２次元投
影面に投影変換回路１１で投影して２次元データ化し、
２次元の表示画面２に表示される。したがって、この表
示画面２には入力装置２から入力される未だ２次元デー
タしか有しない線要素とともに３次元化された線要素も
同時に表示され、オペレータは２次元線要素をスケッチ
感覚で入力するだけで３次元線要素から成る立体図形を
作成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マウス、タブレットの
ような２次元入力装置から入力される２次元の線要素デ
ータを３次元データへ変換してワイヤフレーム立体図形
の作成を容易ならしめる装置及び方法に関し、更に、２
次元データの線要素と３次元データの線要素とを混在さ
せてとＣＲＴのような２次元表示装置に表示する装置及
び方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】３次元のワイヤフレーム立体図形を、現
在普及している２次元の入力装置と２次元の表示装置を
用いて入力するには奥行き方向の情報が欠落するため、
装置に直接グラフィック入力することはできない。

【０００３】例えば、図１７Ａに示すように端点Ｇを座
標原点において線分ＧＨを３次元の線分として入力し、
これを２次元表示面（この場合、紙面）上に表示するよ
うな場合、他の端点Ｈの位置が３次元データとして特定
されれば、線分ＧＨは３次元データを持った３次元線分
として特定される。しかしながら、奥行き方向の情報が
欠落しているために他方の端点Ｈは３次元的にどの位置
にあるのか特定できず、３次元的にこの線分ＧＨは図１
７Ｂに示すようなものか、図１７Ｃに示すようなもの
か、あるいは、その他の位置に在るのもか特定できな
い。すなわち、立体図形作成の装置として線分ＧＨをデ
ータ処理して３次元線分として特定することができな
い。

【０００４】デザイナーが紙面等に筆記具で３次元物体
をスケッチする場合には、上記のような線分ＧＨ（端点
Ｈ）に対して３次元的な位置が特定されていなくても自
己の感覚でその３次元的な位置を認識し、スケッチが完
成するに従って、その後に書き込んだ線分との関係から
３次元的に不確定な線分に位置を確定させ、全体として
３次元的に位置が特定された線分から成る３次元の物体
像を描くことができる。

【０００５】しかしながら、従来においては、コンピュ
ータを用いたデータ処理で３次元ワイヤフレーム図形を
作成し、２次元表示画面上にこれを表示しようとする場
合には、図形を成す各線分（その端点）は３次元的に座
標データが特定した形でしか扱っていなかった。このた
め、３次元立体図形は、キーボードにより頂点の３次元
座標を直接数値入力するか、または、三面図を使って、
三面から別々に図形をグラフィック入力し、その後、各
々の図間で対応する点をオペレータが指示する方法が行
われていた。ところが、これらは前者では桁間違いを生
じやすく、後者では、対応間違いを生じやすく、且つ、
同じ物体を違う方向から複数回表現する必要があって煩
雑である。

【０００６】また、基準となる３次元座標に沿って描こ
うとする線分の座標を入力して３次元線分を装置に入力
する方法("等角投影法を用いた立体形状入力システ
ム"、安居院他、情報処理学会論文誌、Jan.1987、28、
1)が知られているが、この方法は３次元座標を単にグラ
フィック的に入力しているだけであり、依然として線分
は３次元座標が揃わないと描かれない（表示されない）
ものであった。

【０００７】また、３次元空間中に平面を指定し、入力
用２次元平面座標と一対一に対応付け入力する方法( "3
D design reference framework", E.Sittas, computer-
aided design1991, p.380-384 )も知られているが、こ
のものでは、線分を入力する前にいちいち平面を定義し
なければならず、操作が煩雑である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、３次
元の立体図形をグラフィック装置に入力する際に、人間
にとって書きやすいように、すなわち、紙面上にスケッ
チをしているかのように、入力表示することができる装
置及び方法を提供することにある。

【０００９】具体的には、２次元座標の表示画面上に２
次元データしか有しない線要素と３次元データをも有す
る線要素とを融合（混在）する状態で表示し、これを見
ながら３次元図形を構成する各線要素を入力することが
でき、デザイナーの感覚に合った作図を実現させる。更
にまた、対象図形を随時回転や拡大、縮小させることを
可能にすることにより、対象図形を描きやすい方向に向
かせたり、また作成中の立体を確認しながら入力できる
ようにする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の３次元変換装置は、２次元の線要素データを記憶す
る手段と、３次元データの線要素を記憶する手段と、３
次元の線要素データを２次元投影面に投影することによ
り２次元データへ変換する手段と、３次元データを有す
る線要素であって２次元データへ変換された線要素との
関係から、記憶されている前記２次元の線要素データを
３次元データへ変換する手段と、を備えたている。

【００１１】更に具体的には、２次元座標の表示画面を
有する表示手段と、２次元の線要素データを入力する入
力手段と、２次元データの線要素を前記表示画面上に表
示する手段と、投影変換により２次元データへ変換され
た線要素を前記表示画面上に表示する手段とを更に備え
ている。

【００１２】また、本発明の２次元データの線要素を３
次元データへ変換する方法は、３次元の線要素データを
２次元投影面に投影することにより２次元データへ変換
するステップと、３次元データを有する線要素であって
２次元データへ変換された線要素との関係から、新たな
２次元の線要素データを３次元データへ変換するステッ
プと、を有している。

【００１３】更に具体的には、２次元の線要素データを
記憶するステップと、２次元データの線要素を２次元座
標の表示画面上に表示するステップと、投影変換により
２次元データへ変換された線要素を前記表示画面上に表
示するステップと、３次元データへ変換された線要素デ
ータを記憶するステップと、を更に有している。

【００１４】また、上記目的を達成する本発明の表示装
置は、２次元座標の表示画面を有する表示手段と、３次
元の線要素データを２次元投影面に投影して２次元デー
タへ変換する投影変換手段と、投影変換手段により２次
元化され線要素を前記表示画面に表示する手段と、２次
元データとして入力された線要素を前記表示画面に表示
する手段と、を備えている。

【００１５】また、本発明の表示方法は、３次元の線要
素データを２次元投影面に投影して２次元データへ変換
する投影変換ステップと、投影変換により２次元化され
線要素を２次元座標の表示画面に表示するステップと、
２次元データの新たな線要素を前記表示画面に表示する
ステップと、を有している。

【００１６】上記本発明によって、２次元の線要素デー
タの入力によって３次元の線要素を対話的に視覚的に確
認しながら立体図形を作図することができる。

【００１７】また、入力した２次元データの線要素の３
次元位置が決まらず、３次元データに変換できない場合
は、２次元データのまま残しておき、あとから書き足し
た線要素との関係からそれが決定されれば、逐次自動的
に、３次元データに変換される。すなわち、２次元デー
タの線要素を３次元データに変換されるまで３次元デー
タをも有する他の線要素と融合する状態で表示しつつ、
ワイヤフレーム立体図形を編集するシステムである。

【００１８】また、上記した本発明に、３次元線要素デ
ータを２次元データへ投影変換する２次元投影面を任意
に設定できる手段あるいはステップを更に備えることに
より、３次元的に特定されている線要素を２次元表示画
面上に任意の向き、大きさで表示することができる。

【００１９】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面を参照しなが
ら詳述する。本願発明の一実施例に係る３次元変換装置
は、図１に示すように、２次元入力手段としてのマウス
１、表示手段としてのＣＲＴデイスプレイ２、種々のデ
ータ処理を司どるパーソナルコンピュータ３及び補助的
な入力手段としてのキーボード４を備えている。

【００２０】上記３次元変換装置の内部構成を図２に示
してある。この装置は、マウス１から入力したストロー
クデータ（線分の２次元データ）を保存するストローク
データメモリ５と、以下に詳述する演算処理装置６と、
演算処理装置６によって決定された３次元の線分データ
を記憶する３Ｄデータ記憶装置７と、その３次元データ
を投影変換回路１１によって平行投影することにより得
られた２次元座標値を保存する投影データメモリ９と、
３次元データに変換されない２次元データ（ストローク
データ）を一時的に保存する２Ｄデータ記憶装置１０
と、投影データメモリ９と２Ｄデータ記憶装置１０から
のデータに基づいてそれそれの線分を２次元座標の表示
画面２ａ上に表示する表示装置２と、を主体として構成
される。

【００２１】上記演算装置６は、３Ｄデータ記憶装置７
に記憶されている線分の３次元データを２次元データに
平行投影する投影変換回路１１と、２次元に投影変換さ
れた線分のデータと新たに入力された線分のストローク
データの関係を調べる２Ｄデータ処理装置１２と、線分
の２次元データを３次元データに変換する逆投影変換回
路１３とから構成されている。

【００２２】投影変換回路１１には視野入力装置８から
２次元投影面を定める種々のパラメータが入力されるよ
うになっており、これらパラメータによって投影変換回
路１１で３次元データを平行投影して２次元化する際の
基準となる２次元投影面を任意に設定できるようになっ
ている。尚、この視野入力装置８は本実施例ではマウス
１によって構成されている

【００２３】また、投影データメモリ９は、投影変換回
路１１によって２次元データとなった３次元座標軸の方
向を格納するメモリ１４と、投影変換回路１１によって
２次元データとなった３次元線分の投影座標を格納する
メモリ１５から構成されている。すなわち、投影データ
メモリ９には視野入力装置８で設定された２次元投影面
に対して３次元座標を平行投影した２次元座標が格納さ
れている。

【００２４】この投影データメモリ９から読み出されて
表示装置２の表示面２ａ上に表示される線分は、視野入
力装置８で設定した２次元投影面の視野で見た画像であ
る。一方、２次元データ一時記憶装置１０から読み出さ
れて表示装置２の表示面２ａ上に表示される線分は、オ
ペレータが表示面２ａを基準の２次元平面と認識して入
力装置１から入力した２次元データのみに基づくもので
あり、言ってみれば２次元の表示面２ａに描いた画像で
ある。

【００２５】上記２Ｄデータ処理装置１２を中心とした
入力データ（線分のストロークデータ）の処理動作につ
いて図３に沿って説明する。種々の初期設定の後（ステ
ップ２０）、表示装置２の初期入力画面には視野入力装
置８で設定した２次元投影面に３次元直交座標系を平行
投影したものを表示する（ステップ２２）。例えば、図
６のように３次元直交座標軸を平行投影したものを主体
として空間位置が把握しやすいように基本立方体が表示
されている。

【００２６】次いで、この初期入力画面にマウス等の入
力装置１を用いて、任意の線分がストロークデータとし
て入力されると（ステップ２４）、この新規に入力され
た線分を３次元データに変換することが可能かどうかが
判定される（ステップ２６）。

【００２７】既に３次元データとして３Ｄデータ記憶装
置７に既に記憶されている線分データを投影変換回路１
１で２次元データ化した（ステップ３６）線分を手がか
りにして、上記新規入力線分が３次元データへ変換可能
かどうかを２Ｄデータ処理装置１２で判定する（ステッ
プ２６）。すなわち、２次元データしかない（３次元座
標で特定するための奥行き方向情報に関するデータが欠
落している）新規入力線分に対し、後に図４に基づいて
説明するように、３次元データとして特定されている他
の線分から奥行き方向の情報が得られるかどうかを判定
する。

【００２８】３次元変換可能と判断された線分は逆投影
変換回路１３で３次元データに変換され（ステップ３
２）、３Ｄデ−タ記憶装置７に格納される（ステップ３
４）。

【００２９】一方、３次元変換が不可能と判断された線
分は、後から入力された線分によって奥行き方向の情報
が与えられ、これによって３次元データに変換可能とな
るまで、一時的に２次元データ一時記憶装置１０に格納
される（ステップ４０）。

【００３０】上記のように、入力装置１から入力された
線分は、３次元に変換可能なものは３次元に変換されて
記憶され、３次元に変換が不可能なものは２次元データ
のままで記憶される。そして、２次元データのままデー
タ記憶装置１０に格納されている全てのデータは、その
後に新たな線分を入力する毎に３次元への変換の可能性
が逐次自動的に判断される（ステップ２８）。

【００３１】上記した一連の３次元変換動作において図
２に示したように、３Ｄデータ記憶装置７からは投影変
換回路１１によって２次元化され、且つ、投影データメ
モリ９に記憶されている線分と、２Ｄデータ一時記憶装
置１０から読み出された未だ２次元データしか有しない
線分とが表示装置２に入力され、２つの種類の線分が混
在して２次元座標の表示画面２ａに表示される。

【００３２】ここで、これら線分を表示する際に、２次
元の一時データと３次元のデータを持っている線分を例
えば色を変えて表示するようにすれば、オペレータにと
って形成される立体図形の状態が容易に把握でき、入力
操作がより容易になる。

【００３３】上記した３次元変換の判定（ステップ２
６）について、図４のフロートチャート及び図５の概念
図を参照して更に詳しく説明する。

【００３４】ストロークデータで入力された未だ２次元
データしか有しない線分ＡＢが、３次元的に特定されて
尚且つ表示装置へ表示するために２次元データへ投影変
換されている既に入力された（あるいは、その後に入力
された）線分ＣＤ及び線分ＥＦとの関係から、深さ方向
の情報が付加されて３次元データへ変換が可能かどうか
の判断は、まず、線分ＡＢの端点Ａ、Ｂの２次元座標を
求め（ステップ５０）、これとともに、線分ＣＤ及び線
分ＥＦの各端点Ｃ、Ｄ、Ｅ及びＦの２次元座標を求める
（ステップ５２）。

【００３５】次いで、端点Ａ、Ｂと端点Ｃ、Ｄ、Ｅ及び
Ｆとの間の距離をそれぞれ求め（ステップ５４）、これ
ら距離から線分同士の関係を判断する。すなわち、この
距離がゼロ、あるいは、任意に設定できる精度からゼロ
と見なし得る閾値以内の場合には、端点同士が一致して
重なっているものと判断でき、この距離が上記閾値を上
回る場合には、端点同士は一致していないものと判断で
きる。

【００３６】ここで、図５Ａに示すように線分ＡＢの端
点Ａと線分ＣＤの端点Ｃとの間の距離が上記閾値以内で
両者が一致し、端点Ｂと線分ＥＦの端点Ｆとの間の距離
が上記閾値以内で両者が一致する場合には（ステップ５
６）、端点Ａ及びＢは既に３次元的に特定されている端
点Ｃ及びＦのデータによって奥行き方向の情報が付加さ
れ、上記逆投影変換回路１３によって３次元データへ変
換することができる（ステップ８０）。

【００３７】一方、図５Ｂに示すように、線分ＡＢの１
つの端点だけが線分ＣＤあるいはＥＦの端点に一致する
場合（ここでは、端点Ａが端点Ｃに一致する場合）には
（ステップ５８）、線分ＡＢの他方の端点Ｂと他方の線
分ＥＦとの間の距離ｄ1を求める（ステップ６２）。そ
して、この距離ｄ1が上記閾値以内かを判断し、閾値以
内の場合にはこの端点（Ｂ）が線分（ＥＦ）上にあるも
のと判断でき（ステップ６４）、この端点は３次元的に
特定されている線分のデータから奥行き方向の情報が付
加されて３次元的に位置が特定され、両端点が３次元的
に特定された線分は３次元データへ変換できる（ステッ
プ８０）。

【００３８】これに対し、距離ｄ1が上記閾値を上回る
場合にはこの端点（Ｂ）が線分（ＥＦ）上に無いのもと
判断できるが（ステップ６６）、この場合には更に、２
次元化されて前記座標軸データメモリ１４に記憶されて
いる３次元座標軸のいずれかの軸に線分ＡＢが平行かど
うかが判断される（ステップ６８）。３次元座標軸に対
して平行な任意の線分は、その１つの端点の位置が３次
元的に特定されれば、線分そのものも３次元的に特定さ
れるため、上記で平行と判断されるときには、線分ＡＢ
の２次元データは３次元データへ変換することができ
（ステップ８０）、平行でないときには３次元に変換で
きないと判断されて（ステップ８２）、線分ＡＢの２次
元データはそのまま２次元データ一時記憶装置１０へ記
憶される。

【００３９】また一方、図５Ｃに示すように、線分ＡＢ
のいずれの端点も線分ＣＤあるいはＥＦの端点に一致し
ない場合には（ステップ６０）、線分ＡＢの両方の端点
Ａ及びＢと他の線分ＣＤ及びＥＦとの間の距離ｄ2及び
ｄ3を求める（ステップ７０）。そして、この距離ｄ2及
びｄ3が上記閾値以内かを判断し、両方共に閾値以内の
場合にはこの端点Ａ、Ｂがそれぞれ線分ＣＤ、ＥＦ上に
あるものと判断でき（ステップ７２）、３次元データへ
変換できる（ステップ８０）。

【００４０】これに対し、距離ｄ2またはｄ3の一方だけ
が上記閾値以内にある場合には端点ＡまたはＢのいずれ
かが線分ＣＤまたはＥＦ上にあるものと判断でき（ステ
ップ７４）、上記した１つの端点だけが３次元的に特定
される場合と同様に３次元座標軸のいずれかの軸に線分
ＡＢが平行かどうかが判断され（ステップ７８）、平行
と判断されるときには、３次元データへ変換することが
でき（ステップ８０）、平行でないときには３次元に変
換できないと判断されて（ステップ８２）、そのまま２
次元データ一時記憶装置１０へ記憶される。また、距離
ｄ2とｄ3のいずれもが上記閾値以内にない場合には、端
点ＡとＢのいずれもが線分ＣＤまたはＥＦ上にないもの
と判断でき（ステップ７６）、この線分ＡＢに対して線
分ＣＤ、ＥＦから奥行き方向の情報が付加されないの
で、３次元データに変換できないと判断されて（ステッ
プ８２）、そのまま２次元データ一時記憶装置１０へ記
憶される。

【００４１】図６乃至図１６に示す具体例に基づいて飛
行機の立体図形がどのようにして作成され、表示装置２
の２次元表示面２ａ上に表示されるかを説明する。尚、
３次元的に特定される線分は図中に実線で、未だ３次元
的にが特定されず２次元データしか有しない線分は図中
に点線で示す。

【００４２】初期状態では図６に示すように、２次元画
面２ａ上に２次元投影変換された３次元座標軸を表示す
る。尚、この例では３次元座標軸を立体的に表示するた
めに角度をずらし、またオペレータに見易いように立方
体として表示してある。また、説明の便宜上、同図中に
示すようにＸ、Ｙ、Ｚ軸の方向を定義する。

【００４３】次いで、飛行機の機首部分の左側縁の線分
１０１をマウス１によってストローク入力すると、図７
に示すように２次元表示面２ａ上に表示される。この初
期入力されたこの線分１０１は全くの２次元データであ
って３次元的位置が未定である。この例では、マウス１
あるいはキーボード４による入力で、この初期入力の線
分１０１を暗黙的にｙ＝０の平面上にあるものと定義
し、作図の基点を定めている。尚、このように初期の段
階で３次元的な基点を定めるようにすると、その後にス
トローク入力した線分がこの基点との関係から３次元的
に特定できるが、本願発明はこのように作図の基点を初
期に定めることは必ずしも必要ではなく、未だ３次元変
換できない線分を順次入力して立体図形をこれら２次元
線分でスケッチして行き、後に奥行き方向の情報が得ら
れた線分との関係から、各線分を３次元データへ変換し
て３次元的に特定するようにしてもよい。

【００４４】この例では上記のように線分１０１が存在
する平面を定めたことにより、図７に示す線分１０１は
逆投影変換回路１３で逆投影変換されて得た３次元座標
を有するとともに、視野入力装置８で設定した視野での
２次元画面２ａ上の２次元座標をも有し、これら２種類
の座標値を所有している。

【００４５】次に、図８に示すように、飛行機の左側縁
の線分１０２をＺ軸を２次元投影面に投影した線分に平
行に描く。２次元表示画面において線分１０１の一端点
ａと線分１０２の一端点ｂは距離が閾値内の接近した位
置に描くことにより、同一点とみなされる。したがっ
て、上記したように、３次元位置が決定している点ａか
ら伸びた座標軸に平行な線分１０２は３次元位置が決ま
るので、線分１０２の他方の端点ｃも３次元座標が確定
される。

【００４６】次に、図９に示すように、機首の右側縁の
線分１０３を入力するが、これは一方の端点が線分１０
１の端点に一致しているが、座標軸の投影線分とは平行
性がないので、３次元位置は確定できない。よって、こ
の入力線分１０３は２次元データのまま２次元データ一
時記憶装置１０に一時的に保存されるだけである。

【００４７】次いで、図１０に示すように、飛行機の右
側縁の線分１０４を入力するが、２次元データしか有し
ない線分１０３に連続して描き足しても奥行き方向の情
報は得られず、この線分１０４も３次元データには変換
されず、一時的に保存されるだけである。

【００４８】次いで、図１１に示すように、飛行機の後
端縁の線分１０５を入力する。この場合、新たに描き加
えた線分１０５の端点が３次元データを有する投影線分
１０２の端点ｃに一致し、且つ、線分１０５が座標軸Ｘ
を投影した線分に平行なため、上記したようにこの線分
１０５はその３次元位置が確定される。このように、線
分１０５が３次元座標をも有するようになると、２次元
データ一時記憶装置１０に一時的に保存されていた２次
元のみのデータに関して、３次元に変換できるか再検討
される。ここでは、線分１０５の３次元座標が確定した
ため、線分１０５に接続し且つＺ軸の投影線分に平行な
線分１０４の３次元座標が確定される。そして、線分１
０４の３次元座標の確定により、線分１０３も３次元座
標を有する線分１０１、１０４を端点を一致させた状態
となるため、線分１０３の両端点の３次元座標が決定さ
れて当該線分１０３は３次元座標をも有するようにな
る。

【００４９】このように、一時的に２次元のみのデータ
しか持たない線分も、後から書き足された線分の情報か
ら、３次元座標値を持つことも可能であるため、オペレ
ータはマウス１によって表示画面２ａ上に書き込む線分
の３次元座標をその都度意識しなくてもよく、あたかも
紙面上に自由にスケッチをしているかのように３次元図
形を入力作成することができる

【００５０】また、視野入力装置８から入力するパラメ
ータを変更して、３次元データを平行投影する基準の２
次元投影面の上で拡大することにより図１２に示すよう
に表示図形を拡大したり、基準の２次元投影面を回転さ
せることにより図１３に示すように表示図形を回転させ
ることもできる。このような操作により、オペレータに
とってより見易く書き易い表示を実現することができ
る。また、同様にして、表示図形の縮小、平行移動等も
自在に行うことができる。

【００５１】上記した一連の動作により飛行機の胴体部
分が描かれ、これに次いで、上記と同様な処理により図
１４に示すように尾翼及び主翼が描かれる。ここで、視
野入力装置８から入力するパラメータを変更して基準の
２次元投影面を回転させるとともにその傾きを変えるこ
とにより、図１５に示すように、表示図形を回転させ、
且つ、視点の方向を上方へずらし、オペレータに形状認
識を種々な方向から行うことができるようにすることも
できる。そして、表示図形を回転させることにより、裏
側に隠れている部分を描くことが容易となる。例えば、
右主翼を描く場合に図１６に示すように表示図形を回転
させれば、所望の図形を容易に描くことができる。

【００５２】このように、上記の３次元変換装置を用い
れば、入力する線分に関して、ひとつひとつ３次元座標
を確定させながら入力するのではなくて、２次元データ
と３次元データを混在させて表示し、２次元データは後
に奥行き方向の情報が整ったときに３次元データに変換
できるので、オペレータは３次元座標を気にする必要が
なく、２次元平面上でよりスケッチ感覚に近い状態での
立体図形の入力が可能になる。

【００５３】尚、上記した実施例では、線分から成るワ
イヤフレーム像を作成する例を示したが、直線の線要素
である線分以外にも曲線の線要素をから成るワイヤフレ
ーム像を対象とすることもできる。線分の場合には両端
点が確定されればその間の線要素は一義的に確定される
が、曲線の線要素の場合には、その両端点の他に端点間
の線要素の関係式を線要素特定のためのデータとして用
いればよく、隣接した線分間を滑らかにつなぐ曲線が入
力できる。

【００５４】また、本発明の応用として、回転させなが
ら書き加えるだけでなく、表示画面２ａを複数に分割し
たマルチビューにして種々な視点からの投影図を同時に
表示し、これらに書きやすい方向から同時並行的に任意
の線分を書き足していくことも可能である。

【００５５】また、２次元のラフスケッチ等を補助線用
のバッファにセーブしておいてこれを表示画面に表示
し、アイデアスケッチと重ねあわせて描き足して行っ
て、後に３次元データへ変換するようにすることも可能
である。

【００５６】更に、入力線要素は物体の外形としての多
面体や折り紙図形等の稜線としてだけでなく、立体図形
のスケルトンを作ったりすることも可能であり、３次元
物体を描こうとする際の外形等の下書き、枠組みの作
成、３次元の配置支援システム等への応用が考えられ
る。

【００５７】

【発明の効果】３次元物体を入力しようとするとき、ス
ケッチするときの自然なインターフェースが望まれる
が、本手法では投影法を平行投影とし、空間中に存在す
る直交３軸を手掛かりとして３次元の線分および曲線を
一本一本対話的に視覚的に確認しながら入力することが
できる。線分が重なりあって書くのが困難な場合は、自
由に対象を回転させることで、描きやすい向きで描くこ
とができる。

【００５８】

【図面の簡単な説明】

【図１】３次元変換装置の外観図。

【図２】３次元変換装置の機能的な構成を示すブロック
図。

【図３】３次元変換処理のフローチャート。

【図４】３次元変換処理のフローチャート。

【図５Ａ】線分間の関係を説明する概念図。

【図５Ｂ】線分間の関係を説明する概念図。

【図５Ｃ】線分間の関係を説明する概念図。

【図６】表示画面を示す概念図。

【図７】表示画面を示す概念図。

【図８】表示画面を示す概念図である。

【図９】表示画面を示す概念図である。

【図１０】表示画面を示す概念図である。

【図１１】表示画面を示す概念図である。

【図１２】表示画面を示す概念図である。

【図１３】表示画面を示す概念図である。

【図１４】表示画面を示す概念図である。

【図１５】表示画面を示す概念図である。

【図１６】表示画面を示す概念図である。

【図１７Ａ】３次元線分を２次元的に表示する状態を説
明する概念図である。

【図１７Ｂ】３次元線分を２次元的に表示する状態を説
明する概念図である。

【図１７Ｃ】３次元線分を２次元的に表示する状態を説
明する概念図である。

【符号の説明】

１．．．入力装置２．．．表示装置２ａ．．．表示画面６．．．演算処理装置７．．．３次元データ記憶装置８．．．視野入力装置９．．．投影データメモリ１０．．．２次元データ一時記憶装置１１．．．投影変換回路１２．．．２次元データ処理装置１３．．．逆投影変換回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２次元データの線要素を３次元データへ変
換する装置であって、２次元の線要素データを記憶する手段と、３次元データの線要素を記憶する手段と、３次元の線要素データを２次元投影面に投影することに
より２次元データへ変換する手段と、３次元データを有する線要素であって２次元データへ変
換された線要素との関係から、記憶されている前記２次
元の線要素データを３次元データへ変換する手段と、を備えたことを特徴とする線要素データの３次元変換装
置。
【請求項２】３次元線要素データを２次元データへ投影
変換する２次元投影面を任意に設定できる手段を備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の線要素データの３次
元変換装置。
【請求項３】２次元データの線要素を３次元データへ変
換する方法であって、３次元の線要素データを２次元投影面に投影することに
より２次元データへ変換するステップと、３次元データを有する線要素であって２次元データへ変
換された線要素との関係から、新たな２次元の線要素デ
ータを３次元データへ変換するステップと、を有することを特徴とする線要素データの３次元変換方
法。
【請求項４】３次元線要素データを２次元データへ投影
変換する２次元投影面を任意に設定できるステップを有
することを特徴とする請求項３に記載の線要素データの
３次元変換方法。
【請求項５】３次元データを有する線要素とともに２次
元データの線要素を２次元表示する装置であって、２次元座標の表示画面を有する表示手段と、３次元の線要素データを２次元投影面に投影して２次元
データへ変換する投影変換手段と、投影変換手段により２次元化され線要素を前記表示画面
に表示する手段と、２次元データとして入力された線要素を前記表示画面に
表示する第２の手段と、を備えたことを特徴とする線要素の２次元表示装置。
【請求項６】３次元線要素データを２次元データへ投影
変換する２次元投影面を任意に設定できる手段を備えた
ことを特徴とする請求項５に記載の線要素の２次元表示
装置。
【請求項７】３次元データを有する線要素とともに２次
元データの線要素を２次元表示する方法であって、３次元の線要素データを２次元投影面に投影して２次元
データへ変換する投影変換ステップと、投影変換により２次元化され線要素を２次元座標の表示
画面に表示するステップと、２次元データの新たな線要素を前記表示画面に表示する
ステップと、を有することを特徴とする線要素の２次元表示方法。
【請求項８】３次元線要素データを２次元データへ投影
変換する２次元投影面を任意に設定できるステップを有
することを特徴とする請求項７に記載の線要素の２次元
表示方法。
【請求項９】２次元データの線要素を３次元データへ変
換する装置であって２次元座標の表示画面を有する表示
手段と、２次元の線要素データを入力する入力手段と、入力された２次元の線要素データを記憶する手段と、２次元データの線要素を前記表示画面上に表示する手段
と、３次元の線要素データを記憶する手段と、３次元の線要素データを２次元投影面に投影することに
より２次元データへ変換する手段と、投影変換により２次元データへ変換された線要素を前記
表示画面上に表示する手段と３次元データを有する線要
素であって２次元データへ変換された線要素との関係か
ら、前記２次元の線要素データを３次元データへ変換す
る手段とを備えたことを特徴とする線要素の３次元変換
装置。
【請求項１０】３次元線要素データを２次元データへ投
影変換する２次元投影面を任意に設定できる手段を有す
ることを特徴とする請求項９に記載の線要素の３次元変
換装置。
【請求項１１】２次元データの線要素を３次元データへ
変換する方法であって２次元の線要素データを記憶する
ステップと、２次元データの線要素を２次元座標の表示画面上に表示
するステップと、３次元の線要素データを２次元投影面に投影することに
より２次元データへ変換するステップと、投影変換により２次元データへ変換された線要素を前記
表示画面上に表示するステップと３次元データを有する
線要素であって２次元データへ変換された線要素との関
係から、前記２次元の線要素データを３次元データへ変
換するステップと、３次元データへ変換された線要素データを記憶するステ
ップと、を有することを特徴とする線要素の３次元変換方法。
【請求項１２】３次元線要素データを２次元データへ投
影変換する２次元投影面を任意に設定できるステップを
有することを特徴とする請求項１１に記載の線要素の３
次元変換方法。