JPH07200878A

JPH07200878A - 多次元画像操作装置

Info

Publication number: JPH07200878A
Application number: JP5349167A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Nakamura; 康浩中村; Hitoshi Araki; 均荒木; Masaki Sugiura; 雅貴杉浦
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1995-08-04
Anticipated expiration: 2016-03-07
Also published as: JP3143006B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】操作性に優れ、対象物の選択が容易な多次元画
像操作装置を提供する。【構成】操作ウィンドウ５に３次元的な動きが可能な３
次元カーソル６を表示する手段と、３次元カーソルの前
方に見える視野領域を３次元カーソルの先端に結合した
立体形状７によって表示する視野形状表示手段と、視野
領域に映る３次元仮想空間を操作ウィンドウの一部を用
いた視野ウィンドウ11に表示する視野領域表示手段と、
視野ウィンドウに選択指標12を表示する選択指標表示手
段とを設け、視野ウィンドウに表示された対象物８を選
択指標で選択し、選択された対象物と視野領域を表わす
立体形状と３次元カーソルとの関係を保持した状態で３
次元カーソルを移動することにより、選択された対象物
を移動する。視野ウィンドウには、３次元カーソルの先
端から３次元仮想空間を眺めた景観が映し出され、視野
ウィンドウを見ながら、選択する対象物に選択指標を合
わせて選択操作を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータの支援の
基に３次元画像を編集する意匠設計、機構設計またはコ
ンピュータグラフィック等の図形処理において、多次元
仮想空間に在る図形を移動したり、変形したりする多次
元画像操作装置に関し、特に、その操作性を向上させた
ものである。

【０００２】

【従来の技術】３次元図形を編集する従来のＣＡＤやコ
ンピュータグラフィック（ＣＧ）などのシステムでは、
ＣＲＴやプラズマディスプレイ等の２次元の画面に投影
された３次元図形を、マウスやタブレット等の２次元入
力装置の操作に連動して２次元の画面上を動く２次元カ
ーソルによって指定し、画像編集を行なっていた。

【０００３】そのため、３次元図形を回転したり奥行き
方向に移動させるには、キーボード上の任意キーを押し
ながら２次元入力装置を決められた方向に動かす等、複
数の操作を組み合わせて行なう必要がある。このような
操作は、日常的に行なわれている、物体を手に掴んで移
動するというような直観的かつ直接的な物体操作と異な
り、論理的な操作を頭の中で組み合わせた後に実行に移
さなければならないため、操作者の意図どおりに図形を
移動することが難しかった。

【０００４】３次元図形の編集をし易くするため、速度
と方向とを制御できる３次元入力装置を使用し、これに
連動する３次元カーソルにより図形を指定して仮想空間
中を移動させる操作装置が考案されている（特開昭６２
−２６９２７７、特開昭６３−５２２６６）。

【０００５】この装置は、図１２に示すように、方向レ
バー52と、速度レバー53とを具備する３次元入力装置51
を備えている。操作者は、３次元入力装置51の方向レバ
ー52と速度レバー53とを用いて、表示装置56に投影され
る仮想３次元空間中の３次元カーソル57を動かす。３次
元カーソル57の先端からは、その速度ベクトル方向（進
行方向）に、対象物を選択するための放射状図形58が表
示される。この指示用の放射状図形は、図１３に示すよ
うに半直線48でも良い。

【０００６】操作者は、画面上の３次元カーソル57を操
作することにより、放射状図形58を指定しようとする立
方体59に接触させ、または放射状図形58の内部に立方体
59を入れる。次いで、３次元入力装置51の入力指示用ス
イッチ55を押すことにより指定しようとする立方体59を
選択する。

【０００７】しかし、図１２に示すように、放射状図形
58が、立方体59と60のどちらにも接触している場合に
は、操作者は、３次元入力装置51の方向レバー52に設置
されている選択指示用スイッチ54を使って、選択候補対
象物の内の希望のものを選択する。例えば、選択指示用
スイッチ54が押される毎に、図１４の操作画面例49およ
び50に示すように、放射状図形58に接触している対象物
体が、３次元カーソルから近い順に強調表示される。操
作者は、希望の対象物が強調表示された時に、入力指示
スイッチ55を押すことにより、その対象物を選択する。

【０００８】選択後は、３次元入力装置51で画面中の３
次元カーソル57を操作することにより、選択した物体を
移動する。この移動は、図１５に示すように、選択指示
完了時の放射状図形58と選択対象物59との空間的位置関
係を保持した状態で行なわれる。

【０００９】移動中の選択対象物を任意位置へ配置する
場合、もう一度、入力指示スイッチ55を押す。これによ
り、図１６に示すように、選択対象物59と放射状図形58
との接続状態が切り離され、選択対象物は、その位置に
固定される。

【００１０】この装置は、図１７に示すように、３次元
入力装置51に接続する入力装置インタフェース62と、各
ブロックの制御と各種の演算とを行なう制御・演算部63
と、立方体および指示用放射状図形の幾何データを記憶
する３次元図形形状・位置データ格納部64と、３次元カ
ーソルおよび放射状図形の描画データを記憶する３次元
カーソル・指示用図形描画結果格納部66と、３次元カー
ソルおよび放射状図形以外の３次元図形の描画データを
記憶する３次元図形処理結果格納部65と、３次元カーソ
ルおよび放射状図形の位置データおよび速度ベクトルデ
ータ並びに放射状図形と接触する立方体図形ＩＤについ
て記憶する３次元カーソル・指示用図形パラメータ格納
部67と、３次元カーソルおよび放射状図形を表示するた
めの表示用信号を生成する３次元カーソル・指示用図形
表示制御部69と、３次元カーソルおよび放射状図形以外
の立方体を表示するための表示用信号を生成する３次元
図形表示制御部68と、３次元図形表示制御部68および３
次元カーソル・指示用図形表示制御部69の生成した信号
を合成して表示部に送る表示制御部70との各処理ブロッ
クを備えている。

【００１１】この装置では、３次元カーソルと放射状図
形とを移動するために次のような処理が行なわれる。

【００１２】まず、３次元入力装置51から、方向ベクト
ルデータ（Ｄｘ、Ｄｙ、Ｄｚ）および速度値データ（Ｖ
ｄ）が、入力装置インタフェース62を介して制御・演算
部63に入力される。制御・演算部63は、方向ベクトルデ
ータおよび速度値データに基づいて、３次元カーソルの
速度ベクトルデータを計算し、この速度ベクトルデータ
と３次元カーソル・指示用図形パラメータ格納部67に記
録されている現行の３次元カーソルの位置データ（Ｐ
ｘ、Ｐｙ、Ｐｚ）とから、３次元カーソルの新規空間位
置を計算する。そして、３次元カーソル・指示用図形パ
ラメータ格納部67に記録されている位置データおよび速
度ベクトルデータを更新する。

【００１３】更に、制御・演算部63は、３次元カーソル
・指示用図形パラメータ格納部67から得た３次元カーソ
ルの位置データおよび速度ベクトルデータと、３次元図
形形状・位置データ格納部64から得た３次元カーソルお
よび放射状図形の幾何データとに基づいて、指示用放射
状図形がどの３次元対象物と接触しているかを、常時計
算し、接触している全ての図形のＩＤを３次元カーソル
・指示用図形パラメータ格納部67に記録する。これと同
時に、新規空間位置へ３次元カーソルおよび放射状図形
を移動・再描画し、そのドット情報を３次元カーソル・
指示用図形描画結果格納部66（画像バッファー２）に書
き込む。

【００１４】３次元カーソル・指示用図形表示制御部69
は、３次元カーソル・指示用図形描画結果格納部66を走
査し、表示用信号に変換する。表示制御部70は、この新
規位置へ移動された３次元カーソルおよび指示用放射図
形の描画表示用信号と、３次元図形表示制御部68から受
取る３次元カーソルおよび放射状図形以外の３次元図形
を描画する表示用信号（３次元図形表示制御部68は、３
次元図形処理結果格納部65（画像バッフャー１）に記憶
された３次元カーソルおよび放射状図形以外の３次元図
形の描画データを表示用信号に変換する）とを合成した
後に、表示装置に送り、画面に映し出す。

【００１５】また、３次元入力装置51からの選択指示要
求に応じて次のような処理が行なわれ、物体が選択・移
動される。

【００１６】３次元入力装置51の選択指示用スイッチが
押されると、選択候補対象物を順次強調表示せよという
要求信号が、入力装置インタフェース62を介して制御・
演算部63に入力する。制御・演算部63は、この要求を受
けると、現在、指示用放射状図形と接触している図形Ｉ
Ｄ群（１つの場合もある）を３次元カーソル・指示用図
形パラメータ格納部67から読み出し、この図形ＩＤに対
応する図形の形状・位置データを３次元図形形状・位置
データ格納部64から読み出す。次いでこの図形の形状・
位置データを基に、３次元カーソルの先端から最も近い
図形を計算により抽出し、その描画データを３次元図形
処理結果格納部65に書き込む。こうして最も近い図形が
強調表示される。ここで、再度、３次元入力装置51の選
択指示用スイッチが押されると、上記と同様の処理で次
に３次元カーソルの先端から近い図形が抽出され、強調
表示される。

【００１７】図形が強調表示されている状態で、３次元
入力装置51の入力指示スイッチが押されると、制御・演
算部63は、強調表示されている図形ＩＤと、この時の３
次元カーソル位置および放射状図形の位置データを３次
元カーソル・指示用図形パラメータ格納部67に記録する
ことにより、選択時の３次元カーソル、指示用放射状図
形および選択されている３次元対象物の位置関係を保存
する。

【００１８】この後、制御・演算部63は、３次元入力装
置51から入力される方向ベクトルと速度ベクトル値とに
従って、３次元図形形状・位置データ格納部64に記録さ
れている選択中の３次元図形の位置データ、および３次
元カーソル・指示用図形パラメータ格納部67に記録され
ている３次元カーソルおよび指示用放射状図形の位置デ
ータを更新し、それぞれの更新結果を反映した描画デー
タを３次元図形処理結果格納部65および３次元カーソル
・指示用図形描画結果格納部66に記録する。その結果、
３次元カーソルとその指示用放射状図形によって移動さ
れる図形が表示される。

【００１９】任意の３次元図形が選択されている時に、
３次元入力装置51から入力指示信号が入力装置インタフ
ェース62を介して制御・演算部63に出力されると、３次
元カーソル・指示用図形パラメータ格納部67中の選択図
形ＩＤがリセットされ、３次元図形形状・位置データ格
納部64への位置データ更新処理が中断される。これによ
り、選択図形は、３次元カーソルとその指示用放射状図
形から切り離され、その位置に固定される。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記構成を備
える従来の多次元画像操作装置には、以下の問題点が存
在する。

【００２１】まず、３次元カーソルとその指示用図形の
操作上の問題として、（１）３次元カーソルの速度ベクトルに従って物体指示
のための図形（半直線や円錐などの放射状図形）を表示
するので、３次元カーソルが静止した状態（速度０）で
は、半直線や指示用図形を表示できない。また、指示用
図形は３次元カーソルの移動方向に出現するため、指示
用図形の向きを固定したまま３次元カーソルを横にスラ
イドさせたり、バックさせることができず、指示用図形
での指示操作が難しくなる。

【００２２】（２）従来装置での指示用図形の表示方法
では、常に３次元カーソルは前方方向に移動させなくな
くてはならないため、３次元カーソル進行方向と反対側
の物体を指示する場合、飛行機が空中で向きを変更する
ときのように、旋回動作を必要とし、指示操作に時間を
要する。

【００２３】（３）３次元カーソルが、入力装置からの
方向ベクトルと速度値とで制御されるため、模型飛行機
をラジオコントロール装置で制御するときのように、頭
の中で複数の論理的操作を必要とし、操作に熟練を要す
る。点が上げられる。

【００２４】また、指示上の問題としては、（４）指示要求が無い場合でも、常に、指示用の図形
（半直線や円錐など）と物体との干渉をチェックしてお
り、指示操作のための計算コストが高くなる。

【００２５】（５）物体の中や裏に位置している対象物
は、指示用の放射状図形との接触状態を画面上で視認で
きないため、選択が難しい。

【００２６】（６）３次元カーソル先端を起点とする指
示図形で対象物を指示しているため、３次元カーソルか
ら遠距離の位置では指示図形が３次元カーソルの僅かな
動きで大きく移動し、そのために遠くの対象物や小さな
対象物を指示することが難しくなる。点が上げられる。

【００２７】本発明は、こうした従来の問題点を解決す
るものであり、３次元カーソルの操作が容易であり、選
択候補対象物やそれに対する３次元カーソルの位置関係
を分かり易く表示することができ、物体の陰や内部に隠
れている対象物あるいは小さな対象物を容易に選択する
ことができ、また、選択した対象物を操作者の希望する
空間位置へ迅速かつ容易に移動することができる多次元
画像操作装置を提供することを目的としている。

【００２８】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、操
作ウィンドウに表示された３次元仮想空間に位置する対
象物を選択して移動させる多次元画像操作装置におい
て、操作ウィンドウに３次元的な動きが可能な３次元カ
ーソルを表示するカーソル表示手段と、３次元カーソル
の前方に見える視野領域を３次元カーソルの先端に結合
した立体形状によって表示する視野形状表示手段と、視
野領域に映る３次元仮想空間を操作ウィンドウの一部を
用いて視野ウィンドウに表示する視野領域表示手段と、
視野ウィンドウに選択指標を表示する選択指標表示手段
とを設け、視野ウィンドウに表示された対象物を選択指
標で選択し、選択された対象物と視野領域を表わす立体
形状と３次元カーソルとの関係を保持した状態で３次元
カーソルを移動することにより、選択された対象物を移
動するように構成している。

【００２９】また、操作空間の原点位置を指定する原点
指定手段と、操作空間における位置および方向を入力す
る入力手段とを設け、原点に対する入力手段の位置およ
び方向に基づいて３次元カーソルの３次元仮想空間にお
ける位置および方向を設定している。

【００３０】また、選択された対象物を識別するため
に、視野ウィンドウに表示された対象物と選択指標との
交差計算を行なう選択判別手段を設けている。

【００３１】また、選択判別手段が、選択要求の操作が
行なわれたときに始めて交差計算を行なうように構成し
ている。

【００３２】また、視野領域表示手段に、３次元仮想空
間における全ての対象物の位置および形状データと視野
領域を表わす立体形状の位置および方向データとに基づ
いて視野ウィンドウ内の表示データを作成するデータ作
成手段を設けている。

【００３３】また、入力手段の動きに対して、３次元カ
ーソルに代えて選択指標が連動するように切替え可能に
している。

【００３４】また、視野ウィンドウの操作ウィンドウに
おける表示位置を３次元カーソルの動きに合わせて可変
する視野ウィンドウ移動表示手段を設けている。

【００３５】さらに、視野ウィンドウを対象物の選択が
行なわれた後に消去する視野ウィンドウ消去手段を設け
ている。

【００３６】

【作用】そのため、操作ウィンドウの一部に表示される
視野ウィンドウには、３次元カーソルの先端から３次元
仮想空間を眺めたときの景観が映し出される。操作者
は、この視野ウィンドウを見ながら、選択しようとする
対象物に選択指標を合わせて選択の操作を行なう。この
操作により、選択された対象物と３次元カーソルとの関
係が視野を表示する立体図形を介して固定される。従っ
て、操作者は、３次元カーソルを動かすことにより、選
択した対象物を３次元仮想空間中の希望する位置に移動
させることができる。

【００３７】３次元カーソルは、操作空間における入力
手段の位置および方向と１対１に対応して３次元仮想空
間中を移動する。入力手段を操作し、３次元カーソルを
３次元仮想空間に配置された対象物の裏側や対象物の内
側の位置に置くことにより、対象物によって隠されてい
る部分が視野ウィンドウに表示される。従って、そうし
た部分に在る対象物を選択の対象に加えることが可能に
なる。

【００３８】選択された対象物を識別するために行なわ
れる選択指標と対象物との交差計算は、操作者によって
選択の操作が行なわれてときにだけ実行される。そのた
め常時計算を行なう方法に比べて、計算コストが軽減す
る。

【００３９】また、入力手段の動きと３次元カーソルと
の動きを切り離し、選択指標が入力手段と連動するよう
に切換えた場合には、視野ウィンドウに映る景観が固定
され、その景観上を選択指標を動かすことができる。従
って、固定した景観の中から対象物をきめ細かく選択す
ることができ、選択操作が容易となる。

【００４０】また、視野ウィンドウの表示位置を３次元
カーソルの動きに合わせて移動する場合には、操作ウィ
ンドウ上の選択しようとする対象物の近傍に視野ウィン
ドウが表示されることになり、操作者は、視線を大きく
変化させる必要がないので、選択の操作が容易になる。

【００４１】さらに、対象物選択の操作が終了した段階
で視野ウィンドウを消去することによって、対象物を移
動させる操作がやり易くなる。

【００４２】

【実施例】

（第１実施例）本発明の第１実施例における多次元画像
操作装置を操作した場合の表示画面上の変化について、
先ず説明する。

【００４３】表示画面には、図１に示すように、操作ウ
ィンドウ５に指示候補対象物である６角柱８、直方体９
および３角柱10と、３次元カーソル６とその前方延長線
上に位置する半透明の視野領域形状７とが表示され、更
に、この視野領域形状７の内部の景観が、視野形状によ
って示される投影法に従って視野ウィンドウ11に表示さ
れる。なお、視野形状は、投影パラメータの視覚化であ
り、この実施例では視野形状を４角錐に設定している。
この場合、視野ウィンドウ11には透視投影法で表わされ
る画像が表示される。この他、視野形状を直方体に設定
した場合には、視野ウィンドウ11に平行投影法で表わさ
れる画像が表示される。

【００４４】視野ウィンドウ11には、十字形状に目盛り
の付いた選択指標12と選択用視野領域形状７内の景観が
表示される。

【００４５】３次元カーソル６は、命令ボタン３を備え
る３次元位置・方向入力装置２の実空間における絶対的
な動きと連動して操作ウィンドウ５上を移動する。３次
元位置・方向入力装置２は、操作空間の操作原点を示す
入力装置原点位置指示装置４と共に、多次元画像操作装
置の本体である３次元入力装置制御装置１に接続してお
り、３次元位置・方向入力装置２の絶対的な動きは、入
力装置原点位置指示装置４との位置関係から求められ
る。なお、３次元位置・方向入力装置２と、入力装置原
点位置指示装置４との間の位置関係は、磁気、光または
音響等を用いて検出される。

【００４６】図２は、別の選択候補対象物を視野ウィン
ドウ11に映すために、３次元位置・方向入力装置２を動
かして、視野領域形状７を画面中で移動させた場合を示
している。このとき、視野ウィンドウ中には、３つの選
択候補対象物８、９および10が表示される。ここで、命
令入力装置ボタン３を押下することにより、選択指標の
指示ポイント（第１実施例の場合は、十字の中心点）と
交差する対象物９が選択される。

【００４７】図３は、選択確定後の対象物の移動方法を
示しており、選択確定時の３次元カーソル６と視野領域
形状７、および選択対象物９の空間的な位置関係を保持
して移動することができる。

【００４８】図４は、移動中の対象物の移動を停止させ
るところを示している。３次元位置・方向入力装置３を
もう一度押下することにより、対象物と３次元カーソル
６および視野領域形状７の連動が解かれ、対象物９がそ
の位置で固定される。

【００４９】こうした操作を行なう第１実施例の多次元
画像操作装置は、図５に示すように、３次元カーソルと
選択用の視野領域形状との移動操作を行なう処理手段
（操作手段）として、実作業空間の操作原点を示す入力
装置原点位置指定装置４と、操作者の操作する３次元の
位置・方向データを入力する３次元位置・方向入力装置
２と、入力装置原点位置指定装置４と３次元位置方向入
力装置２との関係から入力装置の空間的な位置・方向デ
ータを生成する３次元入力装置制御部23と、３次元入力
装置制御部23から得た位置・方向データに基づいて３次
元仮想空間の位置座標値と方向ベクトルとを計算する３
次元位置・方向測定部27と、３次元位置・方向測定部27
から得た３次元位置・方向データに基づいて３次元仮想
空間中の３次元カーソルの新たな位置・方向を計算する
３次元カーソル移動計算部28と、３次元カーソルの形
状、色等の表示属性データや３次元カーソル移動計算部
28の計算した新規３次元カーソルの位置データを記録す
る３次元カーソル形状・位置記録部29と、３次元カーソ
ルの移動に伴う新たな視野領域形状の移動位置を計算す
る視野領域移動計算部33と、操作ウィンドウ中の視野領
域の形状および位置データ、視野ウィンドウのサイズお
よびスクリーン位置データ並びに選択指標の形状データ
を記録する視野領域形状・パラメータ記録部34とを備え
ている。

【００５０】また、指示用の視野領域形状で捕らえた対
象物を視野ウィンドウで確認して選択し移動する処理手
段（対象物選択移動手段）として、操作者の対象物の選
択要求等を入力する命令入力装置24と、命令入力装置24
からの要求信号を受け取り、システムが理解できるデー
タに変更する命令入力装置制御部25と、命令入力装置制
御部25からの命令データを解釈して対象物選択、対象物
移動などの指示を各処理部へ出す命令判別・制御部26
と、命令判別・制御部26からの命令に従って視野ウィン
ドウ中の選択指標と交差している対象物を判別し、その
ＩＤを保持する選択対象判別部30と、選択対象物の新規
移動位置を計算する選択対象物移動計算部31と、各対象
物の形状、位置データおよび表示属性データを記録する
対象物形状位置記録部32とを備えている。

【００５１】また、操作結果を表示装置に表示する処理
手段（表示手段）として、視野ウィンドウ内の選択指標
や視野領域内の対象物の表示データを生成する視野ウィ
ンドウ描画部35と、操作ウィンドウにおける３次元カー
ソル、視野領域形状および全対象物を描画するための表
示データを生成する操作ウィンドウ描画部36と、操作ウ
ィンドウ描画部36および視野ウィンドウ描画部35の表示
データを合成して表示装置38へ映し出すための表示信号
に変換する表示制御部37と、表示制御部37からの表示信
号を受けてＣＲＴ等の表示装置に画像を映し出す表示装
置38とを備えている。なお、図５における矢印は信号お
よびデータの流れを示している。

【００５２】この装置において、３次元カーソルおよび
視野領域形状を移動する処理は、次のように行なわれ
る。

【００５３】操作者が３次元位置・方向入力装置２を操
作すると、その結果は、随時、３次元入力装置制御部23
を介して３次元位置・方向測定部27に取込まれ、ここで
３次元仮想空間で取り扱っている空間的な位置と方向デ
ータに変換される。このデータを受けて、３次元カーソ
ル移動計算部28は、３次元カーソルの新たな位置・方向
を計算し、その結果を３次元カーソル形状・位置記録部
29に記録する。

【００５４】これと同時に視野領域移動計算部33は、３
次元カーソル前方方向に位置している視野領域形状の移
動位置を、３次元カーソル形状・位置記録部29から得た
３次元カーソル位置・方向データに基づいて計算し、視
野領域形状・パラメータ記録部34に記録する。

【００５５】一方、操作ウィンドウ描画部36および視野
ウィンドウ描画部35は、３次元カーソル形状・位置記録
部29、視野領域形状・パラメータ記録部34および対象物
形状位置記録部32のデータに基づいて、それぞれ、操作
ウィンドウまたは視野ウィンドウ内の表示データを作成
する。そして、これらのデータによって表わされる画像
が、表示制御部37を介して、表示装置38に映し出され
る。

【００５６】こうした処理により、操作ウィンドウに
は、対象物と、３次元カーソルと、３次元カーソルの動
きに合わせて移動する視野領域形状とが表示され、ま
た、視野ウィンドウには、視野領域形状の動きに合わせ
て、その内部の変化する景観が表示され、その景観の中
に入る選択対象物が視覚的に明確に映し出される。

【００５７】次に、対象物を選択して移動する処理は、
次のように行なわれる。操作者が命令入力装置24から対
象物の選択要求を行なうと、この選択要求は、命令入力
装置制御部25を介して、命令判別・制御部26に送られ、
そこで要求の内容が判断される。要求内容を判断した命
令判別・制御部26から選択要求の指示を受けた選択対象
判別部30は、視野領域形状・パラメータ記録部34から操
作ウィンドウにおける視野領域形状の視点・視線データ
および選択指標の形状データを得、また、対象物形状位
置記録部32から各対象物の形状および位置データを得
て、視野ウィンドウ内の選択指標と交差する対象物を計
算により求める。選択指標と交差する対象物が存在して
いた場合には、その対象物ＩＤデータが選択対象物判別
部30に保持される。

【００５８】この選択確定後、選択された対象物ＩＤデ
ータが選択対象物移動計算部31に渡され、選択対象物移
動計算部31は、この対象物の新たな空間位置を３次元カ
ーソル形状・位置記録部29から得た３次元カーソルの位
置データに基づいて計算し、対象物形状位置記録部32の
旧空間位置データを更新する。このように、対象物の移
動量を３次元カーソルおよび視野領域形状の移動量と並
行させることにより、選択確定時の３次元カーソル、視
野領域形状および選択対象物の空間的位置関係が保持さ
れた状態で、対象物が移動される。

【００５９】移動中の選択対象物をその移動された位置
に再配置する場合には、操作者の要求内容を判別した命
令判別・制御部26から移動中止命令が出され、これに応
じて、選択対象判別部30は、保持していた選択対象物Ｉ
Ｄを消去し、これと同時に選択対象物移動計算の中止命
令を選択対象物移動計算部31に出す。その結果、３次元
カーソルおよび視野形状の動きと選択対象物とが分離さ
れ、選択対象物がその場で固定される。

【００６０】こうした操作の間、操作ウィンドウ描画部
36および視野ウィンドウ描画部35は、３次元カーソル形
状・位置記録部29、視野領域形状・パラメータ記録部34
または対象物形状位置記録部32のデータから各ウィンド
ウにおける表示データを作成し、表示装置38には、操作
の各過程が映し出される。

【００６１】以上の説明から明らかなように、第１実施
例の装置では、３次元仮想空間における３次元カーソル
の位置および向きが、実操作空間における３次元位置・
方向入力装置の位置および向きと１対１に対応する。３
次元位置・方向入力装置を横方向にずらせば、３次元カ
ーソルも同じように横方向にずれ、３次元位置・方向入
力装置を一定位置で方向転換すれば、３次元カーソルも
同じように方向転換する。また、対象物を選択するため
の視野領域形状は、３次元仮想空間において、常に３次
元カーソルの前方に表示される。従って、３次元カーソ
ルを横にずらしたり、バックさせることによって、３次
元カーソルの向きを変えずに、視野領域形状を横方向に
動かし、また、バックさせることができる。

【００６２】このように、操作者が実操作空間で３次元
位置・方向入力装置を動かすと、その動きに追従して３
次元仮想空間中の３次元カーソルとその前方に位置する
視野領域形状とが１対１の関係で移動するため、３次元
カーソルおよび視野領域形状の操作は、従来の速度と方
向ベクトル値とによって３次元カーソルおよび選択用放
射状図形を動かす方法に比べて、極めて容易であり、ま
た、高速の操作が可能となる。

【００６３】また、第１実施例の装置では、操作ウィン
ドウ中の対象物を別の視野から眺めて、この視野に映る
対象物を別のウィンドウ（視野ウィンドウ）に表示する
と共に、その視野に入ったものの中から対象物の選択を
行なっている。そのため、従来の選択方法では不可能で
あった物体の裏や内部の対象物をも選択することができ
る。

【００６４】更に、第１実施例の装置では、選択対象物
を特定するために実施する選択指標（点）と対象物との
２次元的な交差判断が、操作者により選択要求がされた
時にのみ実行される。そのため、選択用の放射状図形と
対象物との干渉を常時計算する従来の方法に比べて、対
象物選択のための計算コストを大幅に軽減できる。

【００６５】（第２実施例）本発明の第２実施例の多次
元画像操作装置では、図６および図７に示すように、３
次元入力装置２の指示ボタン３をダブルクリックするこ
とにより、３次元入力装置２と３次元カーソル６との連
動が切り離され、視野ウィンドウに映る視野が固定され
る。同時に、このダブルクリックにより、視野ウィンド
ウ中の選択指標12が３次元入力装置２と連動するように
なり、３次元入力装置２を動かすと、図７に示すよう
に、その動きに追従して選択指標12がウィンドウスクリ
ーン上を移動する。

【００６６】図６での選択指標12の指示ポイント（選択
指標点）は、視野ウィンドウ中央に位置する立方体に合
っているが、図７のように３次元入力装置２を矢印14の
方向に移動させると、選択指標は12の状態から13の状態
にリニアーに移動し、選択指標点が６角柱を指示する。

【００６７】このように、第２実施例の装置では、視野
領域形状の視野に捕捉された複数の選択候補対象物の中
から、視野を固定した状態で任意に１つづづ対象物を選
択することができる。従って、小さな対象物や遠くの対
象物であっても、視野領域形状の視野に捕捉しさえすれ
ば、簡単かつ迅速に選択することができる。更に、視野
ウィンドウに表示されている複数の選択候補対象物を同
時に複数個、指示することも可能となる。

【００６８】この第２実施例の多次元画像操作装置は、
図８に示すように、視野ウィンドウ中の選択指標点の移
動量を計算する選択指標移動計算部39と、選択指標点の
位置を記録する選択指標位置記録部40と、選択指標点の
移動に応じて対象物選択の補正計算を行なう指示用視線
補正計算部41とを備えている。その他の構成は、第１実
施例の装置（図５）と変わりがない。

【００６９】この装置では、命令判別・制御部26が、命
令入力装置からのダブルクリックを判断すると３次元カ
ーソル移動計算部28の処理をストップさせ、選択指標移
動計算部39の処理に切り替える。これにより、画面中の
３次元カーソルおよび視野領域形状の動きが止まる。選
択指標移動計算部39は、３次元位置・方向測定部27から
得た３次元位置データに基づいて、視野ウィンドウ中の
選択指標の移動量を計算し、選択指標形状・位置記録部
40に新規選択指標点の位置を記録する。これにより、視
野ウィンドウ中の選択指標を３次元位置・方向入力装置
２の動きに追従させてウインドウスクリーン上を動かす
ことができるようになる。

【００７０】この状態で、命令入力装置24からシングル
クリックが入力されると選択命令判別・制御部26は選択
対象指示要求があったと判別し、選択対象判別部30へ対
象物指示要求の指令を出す。選択対象判別部30は、対象
物指示命令を受け取ると、指示視線補正計算部41を起動
して、選択指示点と交差する選択候補対象物の計算を行
なわせる。

【００７１】指示視線補正計算部41は、視野領域形状・
パラメータ記録部34から３次元空間中の対象物選択用の
視野領域形状の視点位置データを読み込み、選択指標点
の移動に伴って方向の変わった対象物を選択するための
３次元仮想空間中の視線方向を補正計算する。更に、対
象物形状位置記録部32から各対象物の位置データを読み
込み、前述の視線と各対象物との交差計算を行なう。こ
れにより、選択対象物を識別し、選択対象判別部30へ選
択候補対象物のＩＤを返送する。

【００７２】更に、命令入力装置24からシングルクリッ
クが入力されると指示用視線補正計算部41は、前述と同
じ方法により選択対象物を識別し、選択対象物ＩＤを選
択対象判別部30へ返送する。選択対象物判別部30は、同
一対象物が再度選択された場合には選択候補対象物の指
示要求が終了したと判断し、選択された全ての対象物を
移動させるために選択対象物移動計算部31を起動する。
これと同時に、３次元位置・方向入力装置２の動きに対
する連動を、選択指標から、３次元カーソルに切替え
る。こうした動作により、視野ウィンドウ中に表示され
た対象物から任意の１または複数の対象物を選択し、３
次元空間中を自由に移動させることが可能となる。

【００７３】（第３実施例）本発明の第３実施例の多次
元画像操作装置では、図９に示すように、視野ウィンド
ウ11が３次元カーソル６に追従して画面上を移動する。
図９では、視野ウィンドウ11が３次元カーソルの前方に
表示されているが、視野ウィンドウが、視野ウィンドウ
の中心に位置する選択候補対象物の近傍に表示されるよ
うに、表示位置を設定することもできる。また、視野ウ
ィンドウが不要となる、対象物の選択確定後には、図１
０に示すように、視野ウィンドウが画面から消える。

【００７４】このように視野ウィンドウの移動により、
選択対象物と近い位置に視野ウィンドウが表示され、そ
のため、対象物を選択しようとする操作者の目の移動量
は少なくて済み、対象物を視野ウィンドウで視覚的に捉
えることが容易になる。また、視野ウィンドウを必要と
する対象物選択作業以外では、このウィンドウが消える
ことによって、操作ウィンドウ上の表示面積が広がり、
操作が容易になる。

【００７５】こうした動作を行なう第３実施例の多次元
画像操作装置は、図１１に示すように、視野ウィンドウ
の表示位置を計算し制御する視野ウィンドウ位置計算部
42を備えている。その他の構成は第１実施例の装置（図
１）と変わりがない。

【００７６】視野ウィンドウ位置計算部42は、選択対象
判別部30から、対象物の選択中であることを示す何らか
の情報を受取ると、３次元カーソル形状・位置記録部29
から現行カーソル位置と方向データとを読み込み、これ
をスクリーン座標値に変換する。次に、視野領域形状・
パラメータ記録部34から視野ウィンドウサイズを読み込
んで、計算により求めた新規視野ウィンドウのスクリー
ン位置で、視野ウィンドウ全体が表示できるかどうかを
判断し、一部がスクリーンからはみ出す場合には、表示
位置を補正する。そして、このようにして決定した視野
ウィンドウ位置を視野ウィンドウ描画部35へ送る。こう
した動作により、視野ウィンドウは、３次元カーソルの
動きに追従して、その近傍に表示される。

【００７７】また、視野領域ウィンドウ位置計算部42
は、選択対象物判別部30から、対象物が選択され移動中
であることを示す情報を受取ると、視野ウィンドウの表
示を中止するように視野ウィンドウ描画部35に対して指
令を出す。その結果、大きな表示領域を占有する視野ウ
ィンドウが画面から消える。

【００７８】

【発明の効果】以上の実施例の説明から明らかなよう
に、本発明の多次元画像操作装置では、３次元カーソル
およびその前方に位置する視野形状が、実操作空間での
位置・方向入力装置の動きと１対１に対応して動くた
め、画像編集操作が容易となり、また、高速に操作する
ことが可能になる。

【００７９】また、操作ウィンドウ中に別の視野領域を
置き、その視野に入ったものの中から対象物を選択する
方法を採っているため、物体の裏や内部の対象物をも選
択することができる。

【００８０】また、対象物選択の計算を、操作者から選
択要求された時だけに限定できるため、計算コストが大
幅に軽減できる。

【００８１】また、視野ウィンドウの表示を固定して、
選択指標点の方を動かすことにより、移動させるべき１
または複数の対象物を容易に選択することができる。

【００８２】また、視野ウィンドウの表示位置を、３次
元カーソルの動きに追従させることにより、対象物の選
択操作が容易になる。また、選択操作後に視野ウィンド
ウを消去することにより、その後の操作がやり易くな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の多次元画像操作装置によ
る画面例を示す図、

【図２】前記操作装置により３次元カーソルを動かした
ときの画面例を示す図、

【図３】前記操作装置により対象物を移動しているとき
の画面例を示す図、

【図４】前記操作装置により対象物を再配置したときの
画面例を示す図、

【図５】第１実施例における多次元画像操作装置の構成
を示すブロック図、

【図６】本発明の第２実施例の多次元画像操作装置によ
る画面例を示す図、

【図７】前記操作装置により選択指標を移動させたとき
の画面例を示す図、

【図８】第２実施例における多次元画像操作装置の構成
を示すブロック図、

【図９】本発明の第３実施例の多次元画像操作装置によ
る画面例を示す図、

【図１０】前記操作装置により視野ウィンドウを消去し
た画面例を示す図、

【図１１】第３実施例における多次元画像操作装置の構
成を示すブロック図、

【図１２】従来の多次元画像操作装置の外観と画面例と
を示す斜視図、

【図１３】従来の多次元画像操作装置の他の画面例を示
す図、

【図１４】従来の多次元画像操作装置により対象物を選
択する時の画面例を示す図、

【図１５】従来の多次元画像操作装置により対象物を動
かす時の画面例を示す図、

【図１６】従来の多次元画像操作装置により対象物を再
配置する時の画面例を示す図、

【図１７】従来の対象物画像操作装置の構成を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１３次元入力装置制御装置２３次元位置方向・入力装置３３次元位置方向・入力装置の命令指示ボタン４入力装置原点位置指示装置５表示画面６３次元カーソル７視野領域形状８、９、10 選択対象物 11 視野ウィンドウ 12 選択指標（十字） 13 移動された選択指標 14 選択指標の移動方向を示す矢印 23 ３次元入力装置制御部 24 命令入力装置 25 命令入力装置制御部 26 命令判別・制御部 27 ３次元位置・方向測定部 28 ３次元カーソル移動計算部 29 ３次元カーソル形状・位置記録部 30 選択対象判別部 31 選択対象物移動計算部 32 対象物形状位置記録部 33 視野領域移動計算部 34 視野領域形状・パラメータ記録部 35 視野ウィンドウ描画部 36 操作ウィンドウ描画部 37 表示制御部 38 表示装置 39 選択指標移動計算部 40 選択指標位置記録部 41 指示用視線補正計算部 42 視野ウィンドウ位置計算部 48 対象物指示用の直線 49、50 選択候補を強調表示した画面 51 ３次元入力装置 52 方向レバー 53 速度レバー 54 指示用スイッチ 55 入力指示用スイッチ 56 表示装置 57 ３次元カーソル 58 対象物指示用の放射状図形 59、60 選択候補対象物 62 入力装置インタフェース 63 制御・演算部 64 ３次元図形形状・位置データ格納部 65 ３次元図形処理結果格納部 66 ３次元カーソル・指示用図形描画結果格納部 67 ３次元カーソル・指示用図形パラメータ格納部 68 ３次元図形表示制御部 69 ３次元カーソル・指示用図形表示制御部 70 表示制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】操作ウィンドウに表示された３次元仮想
空間に位置する対象物を選択して移動させる多次元画像
操作装置において、前記操作ウィンドウに３次元的な動きが可能な３次元カ
ーソルを表示するカーソル表示手段と、前記３次元カーソルの前方に見える視野領域を３次元カ
ーソルの先端に結合した立体形状によって表示する視野
形状表示手段と、前記視野領域に映る３次元仮想空間を前記操作ウィンド
ウの一部を用いた視野ウィンドウに表示する視野領域表
示手段と、前記視野ウィンドウに選択指標を表示する選択指標表示
手段とを設け、前記視野ウィンドウに表示された対象物
を前記選択指標で選択し、選択された対象物と前記視野
領域を表わす立体形状と３次元カーソルとの関係を保持
した状態で前記３次元カーソルを移動することにより、
選択された前記対象物を移動することを特徴とする多次
元画像操作装置。
【請求項２】操作空間の原点位置を指定する原点指定
手段と、前記操作空間における位置および方向を入力す
る入力手段とを設け、前記原点に対する前記入力手段の
位置および方向に基づいて前記３次元カーソルの３次元
仮想空間における位置および方向を設定することを特徴
とする請求項１に記載の多次元画像操作装置。
【請求項３】前記選択された対象物を識別するため
に、前記視野ウィンドウに表示された対象物と前記選択
指標との交差計算を行なう選択判別手段を設けたことを
特徴とする請求項１または２に記載の多次元画像操作装
置。
【請求項４】前記選択判別手段が、選択要求の操作が
行なわれたときに始めて前記交差計算を行なうことを特
徴とする請求項３に記載の多次元画像操作装置。
【請求項５】前記視野領域表示手段が、３次元仮想空
間における全ての対象物の位置および形状データと前記
視野領域を表わす立体形状の位置および方向データとに
基づいて前記視野ウィンドウの表示データを作成するデ
ータ作成手段を備えることを特徴とする請求項１に記載
の多次元画像操作装置。
【請求項６】前記入力手段の動きに対して、前記３次
元カーソルに代えて前記選択指標が連動するように切替
え可能にしたことを特徴とする請求項１乃至５に記載の
多次元画像操作装置。
【請求項７】前記視野ウィンドウの操作ウインドウに
おける表示位置を前記３次元カーソルの動きに合わせて
可変する視野ウィンドウ移動表示手段を設けたことを特
徴とする請求項１乃至６に記載の多次元画像操作装置。
【請求項８】前記視野ウィンドウを前記対象物の選択
が行なわれた後に消去する視野ウィンドウ消去手段を設
けたことを特徴とする請求項１乃至７に記載の多次元画
像操作装置。