JPH03296871A - 画像表示装置 - Google Patents

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（表　計算機援用設計（ＣＡＤ）及び科学技術シ
ミュレーション分野におけ本　計算機内に構築した物体
形状モデルを画面上に可視化するためのカメラモデルの
３次元空間における視線及び視点の位置を対話的に変更
する画像表示装置に関するものであム 従来の技術 近爪　画像表示装置は写実的な画面表示を用いて言葉や
数値では表現が困難な現象を可視化し計算機と人間のコ
ミュニケーションを図る道具として、種々の設計やシミ
ュレーションに利用されていも　以下図面を参照しなか
ぺ　上述した従来の画像表示装置の一例について説明す
も　第５図は従来の画像表示装置の構成を示すものであ
ム第５図において、９１は形状データ蓄積眼９２はカメ
ラデータ入力部９３はカメラデータ蓄積Ｒ，９４は形状
座標変換部９５は画素輝度算出部であも以上のように構
成された従来の画像表示装置について、以下その動作に
ついて説明すも　まず、形状データ蓄積部９１において
、表示対象物体の３次元形状データを蓄えも　３次元形
状データとして、例えば物体表面を複数の三角形の集合
で表した場合の三角形の各頂点の３次元座標値があ４　
またカメラデータ入力部９２において、視点及び注視点
の３次元位置を数値人力する　３次元位置として、例え
ばワールド座標系における３次元座標値があ４　次に　
カメラデータ蓄積部９３において、カメラデータ入力部
９２で入力した視点及び注視点の３次元位置を蓄えム　
さらく　形状座標変換部９４において、カメラデータ蓄
積部９３から読みだした視点及び注視点の３次元位置を
それぞれ始点及び終点とする視線ベクトルに基づいて、
形状データ蓄積部９１から読みだした３次元形状データ
を座標変換する　座標変換として、例えば形状データ定
義座標系からワールド座標系を経て視点を原点とする視
点座標系への変換や透視変換があム　最後へ画素輝度算
出部９５において、形状座標変換部９４で座標変換した
３次元形状データより可視物体を決定し　表示画面の各
画素ごとの表示輝度を算出すも　可視物体の決定方法と
して、例えば隠線処理や隠面処理があム 発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成で（よ　視線及び視点の
位置を変更したい場合、所望するシーンを表示するため
にはユーザ自身が常に計算機内の３次元空間を考虜して
視点及び注視点の３次元位置を数値人力する必要があり
、試行錯誤を繰り返さないと所望のシーンが表示できな
いという課題を有してい九　本発明は上記課題に鑑へ　
計算機内に構築した物体形状モデルを画面上に可視化す
るためのカメラモデルの視線及び視点の対話的に変更す
るマン・マシン・インターフェイスの優れた画像表示装
置を提供するものであも 課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の画像表示装置は　変
更前の視瓜　注視点及び視点の移動方向を表す目標点の
３次元位置を保存するカメラデータ蓄積部と、表示対象
物体の形状データを保存する形状データ蓄積部と、変更
後の視戊　注視点及び目標点に対応する表示画面上の２
次元位置を入力する画面位置入力部と、前記２次元位置
と変更前の視点の３次元位置とから３次元空間における
変更前の視点を端点とした半直線を算出する半直線算出
部と、前記形状データと前記半直線との交点として算出
した変更後の視、包　注視点及び目標点の３次元位置を
前記カメラデータ蓄積部に書込む交点算出部と、目標点
と視点との３次元距離の変更倍率に対応する表示画面上
の２次元位置を入力する倍率位置入力部と、前記カメラ
データ蓄積部より読み込んだ目標点及び視点の３次元位
置を前記変更倍率により変更した変更後の視点及び注視
点の３次元位置をカメラデータ蓄積部に書込む視点移動
部とを具備したものであム 作用 本発明は上記した構成により、変更後の視虱注視点及び
視点の移動方向を表す目標点に対応する表示画面上の２
次元位置と目標点と視点との３次元距離の変更倍率に対
する表示画面上の２次元位置とを入力することにより、
計算機内に構築した物体形状モデルを画面上に可視化す
るためのカメラモデルの３次元空間における視線及び視
点の位置を対話的に変更したシーンを画面表示すること
となム 実施例 以下本発明の一実施例の画像表示装置について、図面を
参照しながら説明すも　第１図は本発明の実施例におけ
る画像表示装置の構成を示すものであム　第１図におい
て、　１は画面位置入力部　２は半直線算出部　３は交
点算出ム　４は形状データ蓄積餓　５は倍率位置入力部
　６は視点移動部７はカメラデータ蓄積臥　８は形状座
標変換鳳９は画素輝度算出部であム　以上のように構成
された画像表示装置について、以下第１ａ　第２図及び
第３図を用いてその動作を説明すも　第２図（よ　３次
元空間における視戊　注目点及び視点の移動方向を表す
目標点と表示画面との関係を表す概念図であム　第２図
において、２１．２２．２３はそれぞれ変更前の視戊　
注目点及び目標Ａ　　２４は変更後の目標戊２５は視点
座標系で表した表示画面（以下これを仮想表示画面と呼
ぶ）、２６は視点を端点として変更後の目標点を通る３
次元半直線ｌ、２７は視点を端点とし変更前の注視点を
通る３次元半直線爪　２８は仮想表示画面と半直線１と
の交瓜　２９、３０．３１はそれぞれ仮想表示画面上の
２次元座標を定義する座標系の原Ａ　ｕ軸及びｖ［３２
は変更後の目標点２４を内部に含む三角形であム　また
仮想表示画面２５と半直線ｍは垂直であり、原点２９は
仮想表示画面２５の中央にあると仮定すも　第３図は　
表示画面上における目標点と視点との３次元距離を変更
する場合の変更倍率の第２の概念図であム　第３図にお
いて、４１は表示画Ｋ　　４２，４３゜４４はそれぞれ
表示画面上の２次元座標を定義する座標系の原Ａ　ｕ軸
及びｖａ　　４ｓは変更前の視点を端点とし変更後の目
標点を通る３次元半直線と仮想表示画面２５との交点に
対応する表示画面上の２次元位置を示す森４６は目標点
と視点との３次元距離の変更倍率に対応する表示画面上
の２次元位置を示す点であも　ここで、点４６が原点４
２と点４５を（１−ｓ）：ｓに分ける点であるときの変
更倍率をＳとする　最初く　形状データ蓄積部４におい
て、表示対象物体の表面を表す複数の三角形の各頂点の
３次元座標値を３次元形状データとして蓄える。

また　カメラデータ蓄積部７において、変更前の視瓜　
注視点及び視点の移動方向を表す目標点のワールド座標
系における３次元座標値をそれぞれの３次元位置として
蓄えも　ここで、目標点に対する視点の移動は視点と目
標点を結ぶ３次元直線上の移動とすも　まず、画面位置
入力部１において、ユーザが視点の移動方向の変更を望
む場合に変更後の目標点２４に対応する点２８の表示画
面上の２次元座標値（ｕ、ｖ）を２次元位置として入力
するここで表示画面上の２次元座標系は　変更前の注視
点に対応する表示画面上の点２９を原点とり、、ｕ軸及
びＶ軸を走査線にそれぞれ平行及び垂直にとるものとす
る　つぎく　半直線算出部２において、カメラデータ蓄
積部７から読みだした変更前の視点２１の３次元位置の
３次元座標値と画面入力部１で入力した点２８の表示画
面上の２次元位置の座標値（ｕ、　ｖ）とから３次元空
間における変更前の視点２１を端点とした半直線２７を
算出する　さらに　交点算出部３において、形状データ
蓄積部４から読みだした３次元形状データの三角形と半
直線２２との交点を算出し　これらの交点のうち視点と
の距離が最小の点を変更後の目標点２４としてカメラデ
ータ蓄積部７に書込ａ　また　倍率位置入力部５におい
て、目標点と視点との３次元距離の変更倍率Ｓに対応す
る表示画面位置である点４６を表示画面上の原点４２と
目標点に対応する点４５をムスプ直線上に入力する　こ
の限　ユーザが目標点２４の近傍をＳ倍に拡大して画面
表示することを望む場合（よ点４６は原点４２と点４５
を（１−ｓ）：ｓに内分する点を指定すればよ（〜　反
対に　目標点２４の近傍を１／ｓに縮小して画面表示す
ることを望む場合は　点４６は原点４２と点４５を（ｓ
−１）：ｓに外分する点を指定すればよｌ、′Ｙ。

つぎく　視点移動部６において、変更倍率Ｓを用いてカ
メラデータ蓄積部７から読みだした視点及び注視点の３
次元位置である３次元座標値を以下のように更新する　
まず、視点２１と目標点２４（１−３）：Ｓに分ける点
を変更後の視点とする　つぎく　変更後の視点及び注視
点をそれぞれ始点及び終点とするベクトル戟　変更前の
視点及び注視点をそれぞれ始点及び終点とするベクトル
と等しくなるように変更後の注視点を決定し　変更後の
視点及び注視点の３次元座標値を３次元位置としてカメ
ラデータ蓄積部７に書込仏　さらに　形状座標変換部８
において、カメラデータ蓄積部７から読みだした視点及
び注視点の３次元位置をそれぞれ始点及び終点の３次元
位置しする視線ベクトルに基づいて、形状データ蓄積部
４から読みだした３次元形状データである三角形の各頂
点の３次元座標値を形状データ定義座標系からワールド
座標監　視点を原点とする視点座標系への座標変換し　
最後に透視変換を施す。最後番−画素輝度算出部９にお
いて、形状座標変換部８で座標変換した３次元形状デー
タに隠面処理を施して可視物体を決定し表示画面の各画
素に対応する可視物体の表面の輝度を表示輝度とする　
以上のように本実施例によれば　変更前の視戊　注視点
及び視点の移動方向を表す目標点の３次元位置を保存す
るカメラデータ蓄積部と、表示対象物体の形状データを
保存する形状データ蓄積部と、変更後の目標点に対応す
る表示画面上の２次元位置を入力する画面位置入力部と
、前記２次元位置と変更前の視点の３次元位置とから３
次元空間における変更前の視点を端点とした半直線を算
出する半直線算出部と、前記形状データと前記半直線と
の交点として算出した変更後の視戊　注視点及び目標点
の３次元位置を前記カメラデータ蓄積部に書込む交点算
出部と、目標点と視点との３次元距離の変更倍率に対応
する表示画面上の２次元位置を入力する倍率位置入力部
と、前記カメラデータ蓄積部より読み込んだ目標点及び
視点の３次元位置を前記変更倍率により変更した変更後
の視点及び注視点の３次元位置をカメラデータ蓄積部に
書込む視点移動部を設けることにより、計算機内に構築
した物体形状モデルを画面上に可視化するためのカメラ
モデルの視線及び視点の位置を対話的に変更したシーン
を画面表示することができム　な耘　実施例において、
３次元形状データは表示対象物体の書面を表す複数の三
角形の各頂点の３次元座標値とした力交　三角形は任意
の自由曲面形状としてもよしも　実施例において、画面
位置人力部から入力した表示画面上の２次元位置は変更
後の目標点に対応する点の２次元座標値とした力（変更
後の目標点は変更後の視点や変更後の注視点としてもよ
（ｔ　実施例において、変更倍率Ｓに対応する表示画面
位置である点を表示画面上の原点と目標点に対応する点
を結ぶ直線上の点とした力丈　目標点と表示画面の４隅
の点をそれぞれＳ：（１−ｓ）に分ける点を４隅とする
長方形の辺上の任意の点としてもよｔ″Ｖ）第４図（よ
表示画面上における目標点と視点との３次元距離を変更
する場合の変更倍率の第２の概念図であも第４図におい
て、５１は表示画ｉ［５２，５３，５４はそれぞれ表示
画面上の２次元座標を定義する座標系の原戊　ｕ軸及び
ｖ［５５〜５８は表示画面の４隅の戊５９は変更後の目
標点を通る３次元半直線と仮想表示画面２５との交点に
対応する表示画面上の２次元位置を示す戊６０〜６３は
点５９と表示画面の４隅の点をそれぞれＳ：（１−ｓ）
に内分するＡ　　６４は視点との３次元距離の変更倍率
に対応する表示画面上の２次元位置を示す点であム 発明の効果 以上のように本発明（よ　変更前の視戊　注視点及び視
点の移動方向を表す目標点の３次元位置を保存するカメ
ラデータ蓄積部と、表示対象物体の形状データを保存す
る形状データ蓄積部と、変更後の視Ａ　注視点及び目標
点に対応する表示画面上の２次元位置を入力する画面位
置人力部と、前記２次元位置と変更前の視点の３次元位
置とから３次元空間における変更前の視点を端点とした
半直線を算出する半直線算出部と、前記形状データと前
記半直線との交点として算出した変更後の視戊　注視点
及び目標点の３次元位置を前記カメラデータ蓄積部に書
込む交点算出部と、目標点と視点との３次元距離の変更
倍率に対応する表示画面上の２次元位置を入力する倍率
位置入力部と、前記カメラデータ蓄積部より読み込んだ
目標点及び視点の３次元位置と前記変更倍率より算出し
た変更後の視点及び注視点の３次元位置をカメラデータ
蓄積部に書込む視点移動部とを設けることにより、計算
機内に構築した物体形状モデルを画面上に可視化するた
めのカメラモデルの視線及び視点の位置を対話的に変更
したシーンを画面表示することができも

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における画像表示装置の構成図
　第２図は本発明の実施例における視戊注目点及び目標
点と表示画面の概念医　第３図は本発明の実施例におけ
る変更倍率の第１の概念医第４図は本発明の実施例にお
ける変更倍率の第２の概念医　第５図は従来の画像表示
装置の構成図であム ト・・・画面位置人力部　２・・・・半直線算出部３・
・・・交点算出部　４・・・・形状データ蓄積Ｍ！、、
５・・・・倍率位置入力部　６・・・・視点移動部　７
・・・・カメラデータ蓄積餓　８・・・・形状座標変換
訊　９・・・・画素輝度算出風　９１・・・・形状デー
タ蓄積ａ９２・・・・カメラデータ入力部９３・・・・
カメラデータ蓄積訊９４・・・・形状座標変換ａ９５・
・・・画素輝度算出昆

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）変更前の視点及び注視点の３次元位置を保存する
   カメラデータ蓄積部と、表示対象物体の形状データを保
   存する形状データ蓄積部と、変更後の視点及び注視点に
   対応する表示画面上の２次元位置を入力する画面位置入
   力部と、前記２次元位置と変更前の視点の３次元位置と
   から３次元空間における変更前の視点を端点とした半直
   線を算出する半直線算出部と、前記形状データと前記半
   直線との交点として算出した変更後の視点及び注視点の
   ３次元位置を前記カメラデータ蓄積部に書込む交点算出
   部とを備えたことを特徴とする画像表示装置。
2. （２）変更前の視点、注視点及び視点の移動方向を表す
   目標点の３次元位置を保存するカメラデータ蓄積部と、
   表示対象物体の形状データを保存する形状データ蓄積部
   と、変更後の目標点に対応する表示画面上の２次元位置
   を入力する画面位置入力部と、前記２次元位置と変更前
   の視点の３次元位置とから３次元空間における変更前の
   視点を端点とした半直線を算出する半直線算出部と、前
   記形状データと前記半直線との交点として変更後の目標
   点の３次元位置を算出する交点算出部と、変更後の目標
   点と変換前の視点との３次元距離の変更倍率に対応する
   。表示画面上の２次元位置を入力する倍率位置入力部と
   、変更後の目標点及び変更前の視点の３次元位置を前記
   変更倍率により変更した変更後の視点及び注視点の３次
   元位置を前記カメラデータ蓄積部に書込む視点移動部と
   を備えたことを特徴とする画像表示装置。
3. （３）変更前の視点、注視点及び視点の移動方向を表す
   目標点の３次元位置を保存するカメラデータ蓄積部と、
   表示対象物体の形状データを保存する形状データ蓄積部
   と、変更後の視点、注視点及び目標点に対応る表示画面
   上の２次元位置を入力する画面位置入力部と、前記２次
   元位置と変更前の視点の３次元位置とから３次元空間に
   おける変更前の視点を端点とした半直線を算出する半直
   線算出部と、前記形状データと前記半直線との交点とし
   て算出した変更後の視点、注視点及び目標点の３次元位
   置を前記カメラデータ蓄積部に書込む交点算出部と、目
   標点と視点との３次元距離の変更倍率に対応する表示画
   面上の２次元位置を入力する倍率位置入力部と、前記カ
   メラデータ蓄積部より読み込んだ目標点及び視点の３次
   元位置を前記変更倍率により変更した変更後の視点及び
   注視点の３次元位置をカメラデータ蓄積部に書込む視点
   移動部とを備えたことを特徴とする画像表示装置。