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空間探索システム

国内特許コード P09A014750
整理番号 11517
掲載日 2009年10月30日
出願番号 特願平08-292296
公開番号 特開平10-134198
登録番号 特許第2915363号
出願日 平成8年11月5日(1996.11.5)
公開日 平成10年5月22日(1998.5.22)
登録日 平成11年4月16日(1999.4.16)
発明者
  • 渡辺 兼秀
  • 加納 裕
出願人
  • 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
発明の名称 空間探索システム
発明の概要 【課題】 透視変換で三次元映像を表示するとき、オブジェクトの座標変換にかかる時間が長い。
【解決手段】 視点で決まるビューボリューム2を、それが内接する基準直方体で近似する。各オブジェクトも、それが内接する対象直方体で近似する。対象直方体の座標成分をキーとするk-dツリーを準備しておく。基準直方体の座標成分を探索条件としてk-dツリーに探索をかけ、ビューボリューム2に対する各オブジェクトのクリッピングを行う。しかる後、選び出されたオブジェクトのみに対して座標変換を行う。
従来技術、競合技術の概要



コンピュータグラフィックス(CG)の世界では、クリッピングと呼ばれる処理が知られている。例えば町の風景を遠くから眺めるとき、建物など多くのオブジェクトが視野に入る。この風景を眺める者が町に近づくに従い、視野に入るオブジェクトの数は減る。視野空間はビューボリュームと呼ばれる。クリッピングとは、各オブジェクトを可視部分、すなわちビューボリュームに含まれる部分と不可視部分に分割した上で後者を除去する処理をいう。この処理により、視点の位置に応じた自然な映像を画面に表示することができる。

図1は従来一般的なビューボリュームの表示手順を示す図で、図2はビューボリュームとオブジェクトの関係を示す図である。図1のごとく、まずビューボリュームの特定(S2)とオブジェクトデータの読込(S4)を行う。これらは独立した手続であり、いずれを先に行ってもよいし、並列に処理してもよい。ここではビューボリュームの特定(S2)を先に説明する。

図2のごとく、ビューボリューム2は、視点Oの位置、視線ベクトルV、前方クリッピング面4の位置、後方クリッピング面6の位置のほか、水平方向の視野角、および垂直方向の視野角によって特定することができる。ビューボリュームの特定は、オブジェクトを入れるための容器を定めることに相当する。図2では、三次元空間に存在するオブジェクトを二次元の画面に表示するために、投影法として透視投影が用いられている。その結果、ビューボリューム2が視点Oを頂点とする四角錘台となる。別の投影法として平行投影があるが、平行投影はいわゆる3面図を作成する際などに有効であっても、奥行き感の表現ができないため、視点に依存する自然な映像の生成には向かない。

ビューボリューム2の特定とは別に、オブジェクトデータの読込が行われる(S4)。読み込まれたデータについて座標変換が行われる(S6)。この変換はもとのオブジェクトの座標を透視投影するための線形射影変換である。透視変換の方法自体は既知であり、例えば「画像と空間」(出口光一郎著、昭晃堂.ISBN-7856-2125-7、5章)などに記載されている。座標変換の時点では、いずれのオブジェクトがビューボリューム2に含まれるか不明なため、システムが有するすべてのオブジェクトに関するデータが座標変換の対象となる。図2には座標変換後の2つのオブジェクト8、10の位置が示されている。

つぎにクリッピングを行う(S8)。図2の場合、ビューボリューム2から外れるオブジェクト8が除去され、ビューボリューム2内部に存在するオブジェクト10が残される。このクリッピングをすべてのオブジェクトについて行い、ビューボリューム2内部に一部または全部が含まれるオブジェクトにラスタライズ処理を施す(S10)。ラスタライズはCGの世界ではレンダリングとも呼ばれるもので、オブジェクトの表面に必要なテクスチャ(模様)や色をつける作業である。この結果、本来見えるべきオブジェクトが見えるべき位置に適切な大きさで表示され、自然な映像が得られる。

産業上の利用分野



この発明は空間探索方法および空間探索システムに関する。この発明は特に、透視投影などを用いる場合のように、ビューボリュームが直方体ではない場合にそのビューボリュームに対する任意のオブジェクトのクリッピングを行う方法およびシステムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
直方体ではないビューボリュームに含まれる三次元のオブジェクトを探索するシステムにおいて、
ビューボリュームを特定するためのパラメータを受け付けるパラメータ受付部と、
特定されたビューボリュームが内接し、かつその3辺がそれぞれx、y、z軸に平行な基準直方体を算出する基準直方体算出部と、
オブジェクトが内接し、かつその3辺がそれぞれx、y、z軸に平行である対象直方体をオブジェクトごとに算出する対象直方体算出部と、
基準直方体に対して各対象直方体のクリッピングを行うクリッピング部と、
前記クリッピング部で選び出された各対象直方体に対し画面表示に必要な座標変換を行った後、前記ビューボリュームに対する詳細なクリッピングを行い、この詳細なクリッピングの結果をラスタライズする手段と、
を含むことを特徴とする空間探索システム

【請求項2】
請求項1に記載のシステムにおいて、
前記クリッピング部は、各対象直方体をノードとし、かつ各対象直方体の3軸方向の座標の最大値および最小値の合計6個の数値が各ノードのキーであるようなツリーに対し、基準直方体の3軸方向の座標の最大値および最小値の合計6個の数値を探索条件に用いてクリッピングを行うことを特徴とする空間探索システム

【請求項3】
請求項1、2のいずれかに記載のシステにおいて、
前記基準直方体算出部は、基準直方体が前記ビューボリュームの外形に、より適合するよう基準直方体を複数の直方体に分割し、前記クリッピング部は、これら複数の直方体に対して各対象直方体のクリッピングを行うことを特徴とする空間探索システム

【請求項4】
請求項3に記載のシステムにおいて、
前記クリッピング部は、前記複数の直方体のうち視点に近い直方体に関して先にクリッピングを行うことを特徴とする空間探索システム
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
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