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発明の名称 3次元グラフィックス表示装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平7−85317
公開日 平成7年(1995)3月31日
出願番号 特願平5−225495
出願日 平成5年(1993)9月10日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小鍜治 明 (外2名)
発明者 藤村 一哉 / 大田 裕
要約 目的
本発明は、透視変換パラメータの指定方法として、変換後の四辺形の4点平面座標を指定する平面座標入力と、空間座標を指定する空間座標入力を同時実行できる3次元グラフィック表示装置を提供することを目的とする。

構成
グラフィックデータ記憶手段101と、4点平面座標121を出力する平面座標入力手段102と、透視変換における視点座標の変更により空間座標変更情報122を出力する空間座標変更手段103と、空間座標変更情報122を入力し4点空間座標を記憶する空間座標記憶手段105と、4点平面座標121と4点空間座標124より変換パラメータを算出し、4点空間座標123を空間座標記憶手段105に出力する4点指定透視変換パラメータ算出手段104と、変換パラメータ135,136に基づいてグラフィックデータ120を回転透視変換する回転透視変換手段106と、回転透視変換データ126を表示する表示装置107を備えた構成である。
特許請求の範囲
【請求項1】2次元のグラフィックデータを記憶するグラフィックデータ記憶手段と、4点平面座標を出力する平面座標入力手段と、透視変換における視点座標の変更により空間座標変更情報を出力する空間座標変更手段と、前記空間座標変更手段より空間座標変更情報を入力し4点空間座標を記憶する空間座標記憶手段と、前記平面座標入力手段から出力される4点平面座標と前記空間座標記憶手段から出力される4点空間座標より変換パラメータを算出し、4点空間座標を前記空間座標記憶手段に出力する4点指定透視変換パラメータ算出手段と、前記4点指定透視変換パラメータ算出手段から出力される変換パラメータに基づいて前記グラフィックデータ記憶手段から出力されるグラフィックデータを回転透視変換する回転透視変換手段と、前記回転透視変換手段から出力されるグラフィックデータを表示する表示装置を備えたことを特徴とする3次元グラフィックス表示装置。
【請求項2】4点指定透視変換パラメータ算出手段は、平面座標入力手段から出力される4点平面座標を記憶する変形四辺形記憶手段と、変形の基準となる基準矩形を発生する基準矩形発生手段と、前記基準矩形と前記4点平面座標を用いて変換パラメータである3次元の回転パラメータと透視変換パラメータを算出する変換パラメータ算出手段と、前記回転パラメータを記憶する回転パラメータ記憶手段と、前記透視変換パラメータを記憶する透視変換パラメータ記憶手段と、前記回転パラメータを用いて前記基準矩形を3次元空間で回転変換し、4点空間座標を空間座標記憶手段に出力する回転変換手段と、前記透視変換パラメータを用いて前記4点空間座標を透視変換し前記変形四辺形記憶手段に出力する透視変換手段とからなることを特徴とする請求項1記載の3次元グラフィックス表示装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、2次元のグラフィックスを透視変換して表示する3次元グラフィックス表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】以下図面を参照しながら、従来の3次元グラフィックス表示装置について説明する。図4は従来の3次元グラフィックス表示装置のブロック図を示すものである。
【0003】図4において、401はグラフィックデータ記憶手段、402は変換パラメータ入力手段、403は回転パラメータ記憶手段、404は透視変換パラメータ記憶手段、405は回転変換手段、406は透視変換手段、407は表示装置である。変換パラメータ入力手段402によって出力される回転パラメータ411と透視変換パラメータ412は、それぞれ回転パラメータ記憶手段403と透視変換パラメータ記憶手段404によって記憶される。
【0004】回転変換手段405は、グラフィックデータ記憶手段401より出力されるグラフィックデータ410を、回転パラメータ記憶手段403より出力される回転パラメータ413を用いて3次元空間で回転変換する。透視変換手段406は、回転変換手段405より出力されるグラフィックデータ415を、透視変換パラメータ記憶手段404より出力される透視変換パラメータ414を用いて透視変換する。表示装置407は、透視変換手段406より出力されるグラフィックデータ416を表示する。
【0005】
【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従来の構成では、直観的にはわかりにくい透視変換のパラメータに関する知識が必要であり、また、希望通りの透視変換結果を得るためのパラメータを決定するためには、ある程度の熟練を必要とした。
【0006】そこで本発明は上記問題点に鑑み、変換後の形状を指定する平面座標入力手段と、視点の位置を指定する空間座標入力手段を備えることにより、場合に適応した2つの手段を同時に使用することができ、希望する透視変換を行なうための変換パラメータを容易に決定できる透視変換パラメータ指定方法を備えた3次元グラフィックス表示装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達するため、2次元のグラフィックデータを記憶するグラフィックデータ記憶手段と、4点平面座標を出力する平面座標入力手段と、透視変換における視点座標の変更により空間座標変更情報を出力する空間座標変更手段と、前記空間座標変更手段より空間座標変更情報を入力し4点空間座標を記憶する空間座標記憶手段と、前記平面座標入力手段から出力される4点平面座標と前記空間座標記憶手段から出力される4点空間座標より変換パラメータを算出し、4点空間座標を前記空間座標記憶手段に出力する4点指定透視変換パラメータ算出手段と、前記4点指定透視変換パラメータ算出手段から出力される変換パラメータに基づいて前記グラフィックデータ記憶手段から出力されるグラフィックデータを回転透視変換する回転透視変換手段と、前記回転透視変換手段から出力されるグラフィックデータを表示する表示装置を備えた構成である。
【0008】
【作用】本発明は、透視変換パラメータの指定方法として、変換後の四辺形の4点平面座標を指定する平面座標入力と、空間座標を指定する空間座標入力の2通りを同時に行なうことができるものであり、場合に応じた直観的な指定が可能となる。
【0009】
【実施例】以下本発明の一実施例の3次元グラフィックス表示装置について、図面を参照しながら説明する。図1は本発明の実施例における3次元グラフィックス表示装置のブロック図を示すものである。
【0010】図1において、101は2次元のグラフィックデータを記憶するグラフィックデータ記憶手段、102は4点平面座標を出力する平面座標入力手段、103は透視変換における視点座標の変更により空間座標変更情報を出力する空間座標変更手段、104は前記4点平面座標と空間座標記憶手段105から出力される4点空間座標より変換パラメータを算出し、かつ4点空間座標を空間座標記憶手段105に出力する4点指定透視変換パラメータ算出手段、105は空間座標変更手段103より空間座標変更情報を入力し4点空間座標を記憶する空間座標記憶手段、106は前記変換パラメータに基づいて前記グラフィックデータを回転透視変換する回転透視変換手段、107は回転透視変換手段106から出力されるグラフィックデータを表示する表示装置である。
【0011】さらに、108は変形の基準となる基準矩形を発生する基準矩形発生手段、109は4点平面座標を記憶する変形四辺形記憶手段、110は前記基準矩形と前記4点平面座標を用いて変換パラメータである3次元の回転パラメータと透視変換パラメータを算出する変換パラメータ算出手段、111は前記回転パラメータを用いて前記基準矩形を3次元空間で回転変換し、4点空間座標を空間座標記憶手段105に出力する回転変換手段、112は前記回転パラメータを記憶する回転パラメータ記憶手段、113は前記透視変換パラメータを記憶する透視変換パラメータ記憶手段、114は前記透視変換パラメータを用いて前記4点空間座標を透視変換し前記変形四辺形記憶手段に出力する透視変換手段である。
【0012】以上のように構成された3次元グラフィックス表示装置について、以下図1、図2、図3を用いてその動作を説明する。
【0013】図2において、201は変形四辺形表示ウィンドウ、202はハンドル、203はマウスカーソル、204は変形四辺形、図3において、301は透視変換パラメータ変更ボタンである。
【0014】平面座標入力手段102は、変形四辺形表示ウィンドウ201、4つのハンドル202、マウスカーソル203、変形四辺形204からなる。マウスカーソル203は、マウスやトラックボール等のポインティングデバイスに応答して画面上の位置を示すものである。ハンドル202はマウスカーソル203を用いて位置を変更することで、変形四辺形表示ウィンドウ201内を自由に移動できる。変形四辺形204は、4つのハンドル202を頂点とする四辺形であり、基準矩形が透視変換された後の形状を示している。平面座標入力手段102によって出力される4つのハンドル202の平面座標である4点平面座標121は、変形四辺形記憶手段109によって記憶される。変形四辺形記憶手段109は、記憶している変形四辺形の座標を4点平面座標129として出力する。前準備として、3次元空間における一般的な回転変換を(数1)に、3次元空間の点を2次元平面にマッピングする2点透視変換を(数2)に示す。
【0015】
【数1】

【0016】
【数2】

【0017】(数1)において、θ、φ、ωはそれぞれX、Y、Z軸を中心とする回転角度、x0,y0,z0は、回転変換前の座標、x1,y1,z1は、回転変換後の座標である。(数2)において、q、r、zは透視変換パラメータ、x1,y1,z1は透視変換前の座標、x2,y2は透視変換後の座標である。
【0018】基準矩形を発生する基準矩形発生手段108は、変形の基準となる基準矩形127、128を出力する。変換パラメータ算出手段110は、基準矩形127が4点平面座標129によって表される変形四辺形に変形される時の、変換パラメータを算出する。変換パラメータは回転パラメータ134と透視変換パラメータ133からなる。ここで、4点平面座標129で示される変形四辺形を四角形ABCD、基準矩形127の大きさを横U、縦Vとすると、基準矩形の4頂点(0,0,0)、(U,0,0)、(0,V,0)、(U,V,0)
が四角形ABCDに変換されることから、(数1)、(数2)を使って変換のパラメータθ、φ、ω、r、q、x、y、zを求めることができる。このうち、θ、φ、ωが回転パラメータ134となり、r、q、x、y、zが透視変換パラメータ133となる。
【0019】回転パラメータ134は回転パラメータ記憶手段112に、透視変換パラメータ133は透視変換パラメータ記憶手段113に、それぞれ記憶される。
【0020】2次元のグラフィックデータを記憶しているグラフィックデータ記憶手段101から出力されるグラフィックデータ120は、回転パラメータ記憶手段112から出力される回転パラメータ135と透視変換パラメータ記憶手段113から出力される透視変換パラメータを用いて、回転透視変換手段106によって回転透視変換される。回転透視変換手段106から出力されるグラフィックデータ126は、表示装置107で表示される。
【0021】空間座標変更手段103は、透視変換パラメータ変更ボタン301を有しており、透視変換における視点の位置の変更情報を空間座標変更情報122として出力する。
【0022】回転変換手段111は、回転パラメータ記憶手段112から出力される回転パラメータ131を用いて、基準矩形発生手段108から出力される基準矩形128を3次元空間内で回転変換し、矩形の4頂点の座標を4点空間座標123として出力する。すなわち、基準矩形128の大きさを横U,縦Vとし、回転パラメータ131をθ、φ、ωとすると、4点(0,0,0)、(U,0,0)、(0,V,0)、(U,V,0)
を(数1)を使って回転変換することにより、4点空間座標123を求めることができる。
【0023】空間座標記憶手段105は、4点空間座標123を記憶し、空間座標変更手段103から出力された空間座標変更情報122を用い、(数1)にしたがって回転変換し、4点空間座標124として出力する。
【0024】透視変換手段114は、透視変換パラメータ記憶手段113から出力される透視変換パラメータ132を用いて、4点空間座標124を透視変換し、変形四辺形記憶手段109に4点平面座標130として出力する。
【0025】変形四辺形記憶手段109は、4点平面座標130の入力によって記憶している四辺形の座標に変更が生じた場合には、4点平面座標130を4点平面座標137として平面座標入力手段102に出力する。平面座標入力手段102は、変形四辺形記憶手段109からの入力があった場合には、それに応じて変形四辺形204とハンドル202を書き換える。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は透視変換のパラメータを指定する際に、変換後の形状を重視する場合には、4点平面座標を指定する平面座標入力手段を用いることにより変換後の形状を直接指定することができ、また3次元空間内における位置を重視する場合には、空間座標を指定する空間座標入力手段を用いることができる。さらに、2つの手段を相互に使用することが可能となっているため、場合に対応した直観的な指定が可能となり、実用的な効果は高い。




 

 


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