JPH06110992A - Cadシステムにおける形状変形入力操作方法 - Google Patents

Cadシステムにおける形状変形入力操作方法

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JPH06110992A
JPH06110992A JP4280813A JP28081392A JPH06110992A JP H06110992 A JPH06110992 A JP H06110992A JP 4280813 A JP4280813 A JP 4280813A JP 28081392 A JP28081392 A JP 28081392A JP H06110992 A JPH06110992 A JP H06110992A
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JP
Japan
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shape
curve
control point
cpu
cursor
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JP4280813A
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English (en)
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Jiyuri Yamashita
下 樹 里 山
Yukio Fukui
井 幸 男 福
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T11/002D [Two Dimensional] image generation
    • G06T11/20Drawing from basic elements, e.g. lines or circles
    • G06T11/203Drawing of straight lines or curves

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  • Theoretical Computer Science (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 計算機上のCADシステムにおける形状変形
入力操作のための制御点方式において、形状そのものを
直接変形することにより、より自然な変形を実現し、複
数の制御点を同時に動かすことにより曲線全体をなめら
かに変形可能にする。 【構成】 CADシステムにおいて、形状定義パラメー
タにより表現された自由形状を操作するに際し、カーソ
ルの位置座標が自由形状を横断したかどうかを監視し、
カーソルが横断した場合には、新たに生成される曲線部
分が横断前後のカーソル軌跡と交差しないように、横断
点を含む微小線分を定義する新たな形状定義パラメータ
を計算し、形状を生成しなおすことにより、自由形状を
変形入力操作する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、計算機上のCADシス
テムにおいて表現された自由形状(曲線・曲面)を変更
操作するための形状変形入力操作方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来から、計算機上において表現された
自由形状(曲線・曲面)を変更操作するための形状変形
入力操作方法としては、 (1)制御点などの形状定義パラメータを移動・増減す
ることにより、間接的に形状の変形・操作を行う制御点
方式(BーSpline,Bezier など)。 (2)標本点を移動することにより形状の変形操作を行
う補間方式(n次スプラインなど)。 がある。
【0003】上記(1)の制御点方式による図形の表現
は、図1に示すように、所要数の制御点(V0〜V6)の座
標から3次 BーSpline 曲線Cが計算され、その曲線Cを
変形するには、制御点を動かしている。例えば、図1に
おいて、制御点V3をV3′に移動させると、その結果とし
て曲線Cが計算により曲線C′に変形される。現在のC
ADシステムでは、曲線・曲面などの図形を表現するの
に、この制御点方式が最も多く使われている。
【0004】しかしながら、このような制御点方式にお
いて、制御点を移動することにより間接的に形状を変形
する場合には、次のような問題点がある。 a.間接的で不自然である。 b.望む形状変形をさせるためにどの制御点をどれだけ
移動すればよいのかがたいへんわかりにくい(各制御点
の形状への寄与がリニアではない)。 c.広い範囲にわたって変形したい時、その変形部分の
曲線・曲面を構成するすべての制御点を動かさなければ
ならないが、ひとつずつ移動している間に求める曲線の
イメージが失われがちである。
【0005】一方、上記(2)の方式は、図形の変形の
都度、連立方程式を解く必要があること、曲線の端点付
近に望ましくない振動がおきやすいことから、CADシ
ステムで形状を変形する場合には使われていない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の技術的課題
は、上記(1)の制御点方式において、形状そのものを
直接変形することにより、より自然な変形を得ること、
複数の制御点を同時に動かすことにより曲線全体をなめ
らかに変形可能にすることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の形状変形入力操作方法は、計算機上のCAD
システムにおいて制御点などの形状を定義するパラメー
タにより表現された自由形状を操作するに際し、入力装
置から入力されるカーソルの位置座標が自由形状を横断
したかどうかを監視し、カーソルが横断した場合には、
新たに生成される曲線部分が横断前後のカーソル軌跡と
交差しないように、横断点を含む微小線分を定義する新
たな形状定義パラメータを計算し、新しく決定された形
状定義パラメータから形状を生成しなおすことにより、
自由形状を変形入力操作することを特徴とするものであ
る。
【0008】
【作用】このような形状変形入力操作方法によれば、計
算機上のCADシステムにおいて形状定義パラメータに
より表現された自由形状(曲線・曲面)を操作するに際
し、ディスプレイ上の曲線(曲面)を直接マウスなどの
入力機器で操作し、その操作量から新しく曲線(曲面)
を生成しなおすので、前記制御点方式の利点(局所性な
ど)を保持したまま、自然な変形操作が可能となる。ま
た、複数の制御点の同時移動を伴う形状変形が可能にな
るため、曲線のイメージを容易かつ能率的に表示し、し
かも曲線全体をなめらかに変形させることが可能にな
る。
【0009】
【実施例】図2は本発明の形状変形入力操作方法を実施
する装置の構成例を示している。この図2において、計
算機(CPUと略記する。)は、マウス、タブレット、
キーボード、あるいは3次元位置センサーなどの入力装
置からのデータの入力および制御、またオペレータのコ
マンドに従って曲線や曲面等の形状を作成して記憶する
と共に、表示装置にそれらの形状の出力表示を行うもの
である。上記入力装置は、カーソルの位置座標を信号線
を介してCPUに転送するが、この位置座標は入力装置
に固有の2次元あるいは3次元データで、CPUではそ
れが図形に対する位置座標m{2次元であれば(x,
y)、3次元であれば(x,y,z)}に変換される。
【0010】CPUに接続した変換器は、本装置の中心
をなすもので、CPUより信号線を経て与えられるカー
ソルの位置座標mから新たな制御点列等の形状定義パラ
メータを算出するようにあらかじめプログラムされたマ
イクロコンピュータにより構成される。この制御点列等
の算出の条件データはCPUより与えられ、計算結果は
CPUへ送られる。
【0011】以下、図面を参照して本発明の形状変形入
力操作方法の具体例を2次元図形で説明するが、容易に
3次元図形にも拡張して適用することができる。まず、
本発明の方法では、計算機上のCADシステムにおいて
制御点などの形状を定義するパラメータにより表現され
た自由形状を操作するに際し、マウスカーソル等による
形状への変形操作量を、制御点などの形状定義パラメー
タの変化量に変換し、新しく決定された形状定義パラメ
ータから形状を生成しなおすという操作を行い、それに
よってユーザには直接形状の変形操作が行われているよ
うに感じさせようとするものである。
【0012】図3を参照してその操作を説明すると、次
の通りである。 (1)変換器において、CPUより図形の変形要求があ
った場合、CPUから受け取るカーソルの位置座標m
(x,y)を追跡し、カーソルが曲線を横断したかどう
かを監視する。カーソルが曲線を横断した場合には、次
の(2)へ進む。 (2)カーソルの移動量に応じて曲線を変形させるた
め、横断点Pを含む曲線部分を構成する新たな制御点群
Vi′、節点ベクトルt′などの形状定義パラメータを関
数Fによって計算し、変更する。
【0013】
【数1】 横断直前のカーソル位置:mo 横断直後のカーソル位置:m1 カーソルが曲線を横断した曲線上の点:P Pを含む曲線部分:C Cの節点パラメータtの値の範囲:t∈[tk0,tk1] Pにおける節点tの値:tp Cを構成する制御点群:{Vi ,・・・,Vi+m }=
{V} 点Pにおける制御点Vi の寄与率:{Wi ,・・・,W
i+m }={W} ただし、 {t′}={tk′,tk+1′,・・・,tk+n-m+1 ′},
ko=tk′≦tk+1′≦・・・≦tk+n-m+1 ′=tk1
【0014】ここで、関数Fが満たすべき条件は、V′
から生成される新たな曲線部分C′がベクトルmo1
と交差しないこと、すなわち、mo ,m1 がC′に対し
て同じ側にあることである。新たに生成される制御点列
{V′}は、もとの制御点列{V}と同じ数である必要
はない。また、節点の数を増減してもかまわない。
【0015】(3)新たに決定された{V′}、
{t′}を用いて曲線を生成してCPUに転送し、CP
Uは受け取った図形データを表示装置に表示する。 (4)CPUより図形の変形停止要求がなければ(1)
に戻る。
【0016】この形状定義パラメータの計算は、新たに
生成される曲線部分が横断前後のカーソル軌跡と交差し
ないように、マウスなどの入力機器の操作量から制御点
等の移動量を逆算し、横断点を含む微小線分を定義する
パラメータを求めるもので、その新しく決定された形状
定義パラメータから形状を生成しなおすことにより、自
由形状の変形入力操作が行われる。形状変形の態様を図
4に示す。実際の操作においては、マウスのボタンを押
しながらカーソルで形状(曲線)を押すような操作(図
4の矢印参照)を行い、それによって形状が押されただ
け滑らかに凹む、あるいはふくらむように変形せしめら
れる。
【0017】前記関数Fの計算の一例として、正規化3
次 B-Spline 曲線を変形する場合を説明すると、制御点
群{V0,V1,V2,V3}により、以下のように構成される
曲線BS(t)、すなわち、 BS(t)=ω0(t)V0+ω1(t)V1+ω2(t)V2+ω3(t)V3 ただし、tは曲線のパラメータで、0≦t<1 ω0(t)=(-t3+3t2 +3t+1)/6 ω1(t)=(3t3−6t2 +4 )/6 ω2(t)=(-3t3 +3t2 +3t+1)/6 ω3(t)=t3/6 を、カーソルが点Pで横断したとし、点Pの位置からP
におけるパラメータtの値tpを計算し、新たな制御点群
Vi′を以下のように決めることができる。 Vi ′= Vi +k・ωi(tP) ・M ただし、kは正の定数、Mはm0 を始点とし、m1 を終
点とするベクトル、i= 0,1,2,3 である。
【0018】以上において、計算の対象となる制御点群
の選び方、および新たな制御点群を計算する関数Fを、
CPUから指定することが可能である。また、変換器に
おける処理をすべてCPUにおいて実施させることも可
能である。
【0019】
【発明の効果】以上に記述したことから明らかなよう
に、本発明によれば、制御点方式において、制御点を意
識して動かすことなく形状を直接操作することが可能
で、より自然な変形を得ることができる。また、従来不
可能であった複数の制御点の同時移動を伴う形状変形が
可能になり、それによって曲線全体をなめらかに変形さ
せることができ、操作工数も大幅に減少させることがで
きる。なお、上記方法は、曲線・曲面に限らず、多角形
・多面体をはじめとする図形一般にも応用が可能であ
る。
【0020】
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の制御点方式による図形変形の例について
の説明図である。
【図2】本発明の形状変形入力操作方法を実施するため
の装置の構成を示すブロック図である。
【図3】本発明の形状変形入力操作についての説明図で
ある。
【図4】本発明の方法により変形する形状についての説
明図である。
【符号の説明】
o 横断直前のカーソル位置 m1 横断直後のカーソル位置 P カーソルが曲線を横断した曲線上の点

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】計算機上のCADシステムにおいて制御点
    などの形状を定義するパラメータにより表現された自由
    形状を操作するに際し、 入力装置から入力されるカーソルの位置座標が自由形状
    を横断したかどうかを監視し、 カーソルが横断した場合には、新たに生成される曲線部
    分が横断前後のカーソル軌跡と交差しないように、横断
    点を含む微小線分を定義する新たな形状定義パラメータ
    を計算し、 新しく決定された形状定義パラメータから形状を生成し
    なおすことにより、自由形状を変形入力操作する、こと
    を特徴とするCADシステムにおける形状変形入力操作
    方法。
JP4280813A 1992-09-25 1992-09-25 Cadシステムにおける形状変形入力操作方法 Pending JPH06110992A (ja)

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US5412770A (en) 1995-05-02

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