JP2000207576A - 画像処理方法，画像処理装置，および画像処理プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents
画像処理方法，画像処理装置，および画像処理プログラムを記録した記録媒体Info
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- JP2000207576A JP2000207576A JP599299A JP599299A JP2000207576A JP 2000207576 A JP2000207576 A JP 2000207576A JP 599299 A JP599299 A JP 599299A JP 599299 A JP599299 A JP 599299A JP 2000207576 A JP2000207576 A JP 2000207576A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レイトレーシング等のレンダリング手法を用
いる画像処理において，必要とするメモリ容量が少な
く，かつエリアシングを生じないボクセル分割によるレ
ンダリングを実現する。 【解決手段】 視点を原点とし，表示対象となる３次元
空間Ｖの３軸をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸，および表示するスク
リーンＳがＺ軸に垂直にあるとし，３次元空間Ｖをスク
リーン平面に平行に，ある整数Ｄ個に分割し，さらに視
点を通りスクリーンＳのピクセルの境界を通る平面で分
割して四角錐台を生成し，それらの四角錐台を３次元配
列メモリＭに割当て，そのメモリＭ上で視点からの光線
と物体との交点を探索して交差判定を行う。
いる画像処理において，必要とするメモリ容量が少な
く，かつエリアシングを生じないボクセル分割によるレ
ンダリングを実現する。 【解決手段】 視点を原点とし，表示対象となる３次元
空間Ｖの３軸をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸，および表示するスク
リーンＳがＺ軸に垂直にあるとし，３次元空間Ｖをスク
リーン平面に平行に，ある整数Ｄ個に分割し，さらに視
点を通りスクリーンＳのピクセルの境界を通る平面で分
割して四角錐台を生成し，それらの四角錐台を３次元配
列メモリＭに割当て，そのメモリＭ上で視点からの光線
と物体との交点を探索して交差判定を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，３次元描画システ
ムで用いられ，特にレイトレーシング等のレンダリング
手法の交点算出手法およびその処理を用いた画像処理技
術に関するものである。
ムで用いられ，特にレイトレーシング等のレンダリング
手法の交点算出手法およびその処理を用いた画像処理技
術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】３次元画像を作成するレンダリング手法
として，レイトレーシング法がある。図７は，レイトレ
ーシング手法を説明するための図である。レイトレーシ
ング法は，図７に示すように，視点からスクリーン上の
画素を通過する光線を発生させ，すべての物体に対して
交差する点を調べてレンダリングを行う。この手法で
は，物体と光線との交差判定回数が膨大となり，処理時
間が大きくなるという問題がある。この処理時間を軽減
する手法として，図８に示すように，３次元空間を小立
方体（ボクセル）に分割し，それらを３次元配列を定義
したメモリ空間に対応付けして交差判定をする手法があ
る。すべての物体をそのメモリに書き込み，光線に沿っ
てメモリ空間を探索すれば，交差判定に要する処理時間
を軽減することができる。
として，レイトレーシング法がある。図７は，レイトレ
ーシング手法を説明するための図である。レイトレーシ
ング法は，図７に示すように，視点からスクリーン上の
画素を通過する光線を発生させ，すべての物体に対して
交差する点を調べてレンダリングを行う。この手法で
は，物体と光線との交差判定回数が膨大となり，処理時
間が大きくなるという問題がある。この処理時間を軽減
する手法として，図８に示すように，３次元空間を小立
方体（ボクセル）に分割し，それらを３次元配列を定義
したメモリ空間に対応付けして交差判定をする手法があ
る。すべての物体をそのメモリに書き込み，光線に沿っ
てメモリ空間を探索すれば，交差判定に要する処理時間
を軽減することができる。
【０００３】しかし，この従来のボクセル分割手法で
は，必ずしも光線がボクセルの中心を通るわけではな
く，エリアシングが生じ，画質が劣化する問題がある。
図９は，この画質が劣化する問題を説明するための図で
あって，ＹＺ平面から見た従来のボクセル分割手法を示
す図である。図９のように，視点からスクリーンＳのピ
クセルの中心を通る光線１は，ボクセルＡと交差してお
り，ボクセルＡのデータでレンダリングを行う。しか
し，ボクセルＡとボクセルＢの描画データは実際には連
続しており，光線１との交点の実際の描画データは，ボ
クセルＡとボクセルＢの間のデータであり，その差が画
像の歪みとなる。これを回避する手法として，光線２や
光線３等の複数の光線も計算してレンダリングを行う手
法があり，これによれば画質は改善されるが，処理時間
が大きくなるという問題がある。
は，必ずしも光線がボクセルの中心を通るわけではな
く，エリアシングが生じ，画質が劣化する問題がある。
図９は，この画質が劣化する問題を説明するための図で
あって，ＹＺ平面から見た従来のボクセル分割手法を示
す図である。図９のように，視点からスクリーンＳのピ
クセルの中心を通る光線１は，ボクセルＡと交差してお
り，ボクセルＡのデータでレンダリングを行う。しか
し，ボクセルＡとボクセルＢの描画データは実際には連
続しており，光線１との交点の実際の描画データは，ボ
クセルＡとボクセルＢの間のデータであり，その差が画
像の歪みとなる。これを回避する手法として，光線２や
光線３等の複数の光線も計算してレンダリングを行う手
法があり，これによれば画質は改善されるが，処理時間
が大きくなるという問題がある。
【０００４】また，上記の手法では，視点から遠く離れ
れば離れる程，Ｘ軸方向およびＹ軸方向のボクセル数が
増える。このため，必要とされる３次元配列を定義する
メモリ容量も大きくなるという問題もある。
れば離れる程，Ｘ軸方向およびＹ軸方向のボクセル数が
増える。このため，必要とされる３次元配列を定義する
メモリ容量も大きくなるという問題もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したように，ボク
セルを用いたレイトレーシング手法は演算処理量を抑え
られるが，エリアシングが生じて画質が劣化し，また，
処理に必要となるメモリ容量も大きい。本発明の目的
は，必要とするメモリ容量が少なく，かつエリアシング
が生じないボクセル分割法によるレンダリングを実現す
ることにある。
セルを用いたレイトレーシング手法は演算処理量を抑え
られるが，エリアシングが生じて画質が劣化し，また，
処理に必要となるメモリ容量も大きい。本発明の目的
は，必要とするメモリ容量が少なく，かつエリアシング
が生じないボクセル分割法によるレンダリングを実現す
ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は，レイトレーシ
ング等のレンダリング手法を用いる画像処理において，
視点を原点とし，表示対象となる３次元空間Ｖの３つの
軸をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸，表示するスクリーンＳが３次元
空間ＶのＺ軸に垂直にあるとし，３次元空間Ｖをスクリ
ーン平面に平行にある整数Ｄ個に分割し，さらに，視点
を通りスクリーンのピクセルの境界を通る平面で分割し
て四角錐台を生成し，それら四角錐台を３次元配列を定
義したメモリＭにそれぞれ割り当て，そのメモリＭ上で
視点からの光線と物体との交点を探索して交差判定を行
う画像処理方法である。
ング等のレンダリング手法を用いる画像処理において，
視点を原点とし，表示対象となる３次元空間Ｖの３つの
軸をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸，表示するスクリーンＳが３次元
空間ＶのＺ軸に垂直にあるとし，３次元空間Ｖをスクリ
ーン平面に平行にある整数Ｄ個に分割し，さらに，視点
を通りスクリーンのピクセルの境界を通る平面で分割し
て四角錐台を生成し，それら四角錐台を３次元配列を定
義したメモリＭにそれぞれ割り当て，そのメモリＭ上で
視点からの光線と物体との交点を探索して交差判定を行
う画像処理方法である。
【０００７】本発明では，レイトレーシング等のレンダ
リング手法において，視点からスクリーンのピクセルの
中心を通る光線が，常にボクセルの中心を通過するよう
に分割して表示対象の多角形と光線との交差を判定し描
画するため，エリアシングが生じず，歪みの少ない画像
を高速に生成することができる。また，視点から遠い場
所でもＸ軸およびＹ軸方向のボクセル数はスクリーンの
ピクセル数に等しいため，処理に必要とするメモリ容量
を低く抑えることができる。
リング手法において，視点からスクリーンのピクセルの
中心を通る光線が，常にボクセルの中心を通過するよう
に分割して表示対象の多角形と光線との交差を判定し描
画するため，エリアシングが生じず，歪みの少ない画像
を高速に生成することができる。また，視点から遠い場
所でもＸ軸およびＹ軸方向のボクセル数はスクリーンの
ピクセル数に等しいため，処理に必要とするメモリ容量
を低く抑えることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】〔実施の形態１〕図１に，請求項
１に記載する画像処理方法の例を示す。レイトレーシン
グ等のレンダリング手法を用いる画像処理において，視
点を原点とし，表示対象となる３次元空間Ｖの３つの軸
をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸，表示するスクリーンＳが３次元空
間ＶのＺ軸に対し垂直にあるとする。
１に記載する画像処理方法の例を示す。レイトレーシン
グ等のレンダリング手法を用いる画像処理において，視
点を原点とし，表示対象となる３次元空間Ｖの３つの軸
をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸，表示するスクリーンＳが３次元空
間ＶのＺ軸に対し垂直にあるとする。
【０００９】図１（Ａ）に示すように，３次元空間Ｖを
スクリーンＳと平行に，ある整数Ｄ個に分割し，さら
に，視点を通りスクリーンＳのピクセルの境界を通る平
面で分割して四角錐台を生成する。それらの四角錐台
を，図１（Ｂ）に示すような３次元配列を定義したメモ
リＭにそれぞれ割り当てる。そして，レイトレーシング
等の処理で行う，視点からの光線と３次元空間Ｖ内の物
体との交差判定に，そのメモリＭを用いる。３次元空間
Ｖ内のすべての表示対象となる物体をメモリＭ上に展開
しているので，光線に沿ってメモリＭ内を探索すれば，
３次元空間Ｖの物体との交差判定を高速に行うことがで
きる。
スクリーンＳと平行に，ある整数Ｄ個に分割し，さら
に，視点を通りスクリーンＳのピクセルの境界を通る平
面で分割して四角錐台を生成する。それらの四角錐台
を，図１（Ｂ）に示すような３次元配列を定義したメモ
リＭにそれぞれ割り当てる。そして，レイトレーシング
等の処理で行う，視点からの光線と３次元空間Ｖ内の物
体との交差判定に，そのメモリＭを用いる。３次元空間
Ｖ内のすべての表示対象となる物体をメモリＭ上に展開
しているので，光線に沿ってメモリＭ内を探索すれば，
３次元空間Ｖの物体との交差判定を高速に行うことがで
きる。
【００１０】また，３次元空間Ｖは，視点とスクリーン
Ｓのピクセル間の境界を通る平面で分割し，ボクセルを
形成している。したがって，表示対象となる３次元空間
Ｖを本手法でボクセル化すれば，視点からスクリーンＳ
のピクセルの中心を通った光線はボクセルの中心を通
る。
Ｓのピクセル間の境界を通る平面で分割し，ボクセルを
形成している。したがって，表示対象となる３次元空間
Ｖを本手法でボクセル化すれば，視点からスクリーンＳ
のピクセルの中心を通った光線はボクセルの中心を通
る。
【００１１】図２は，ＹＺ平面から見た本ボクセル化手
法によりボクセルに分割した例を示す。図２から明らか
なように，スクリーンの中心を通った光線はボクセルの
中心を通ることがわかる。このように，光線がボクセル
の中心を通るため，光線と交差したボクセルの情報のみ
で描画を行ってもエリアシングは生じない。従来のボク
セル分割による手法では，高品質な画像を得るため複数
の光路を探索する必要があったが，本手法によれば，１
つの光路の探索で，高品質な画像を得ることができる。
法によりボクセルに分割した例を示す。図２から明らか
なように，スクリーンの中心を通った光線はボクセルの
中心を通ることがわかる。このように，光線がボクセル
の中心を通るため，光線と交差したボクセルの情報のみ
で描画を行ってもエリアシングは生じない。従来のボク
セル分割による手法では，高品質な画像を得るため複数
の光路を探索する必要があったが，本手法によれば，１
つの光路の探索で，高品質な画像を得ることができる。
【００１２】〔実施の形態２〕図３に，請求項２に係る
画像処理方法の例を示す。この図３では，３次元空間Ｖ
のＺ軸の最小値をｚs ，最大値をｚl とし，１からＤ−
１までの整数をｎとすると，
画像処理方法の例を示す。この図３では，３次元空間Ｖ
のＺ軸の最小値をｚs ，最大値をｚl とし，１からＤ−
１までの整数をｎとすると，
【００１３】
【数１】
【００１４】を満たす平面で分割したときのＹＺ平面か
ら見た様子を示している。
ら見た様子を示している。
【００１５】図４は，Ｚ軸方向を等分に分割した場合の
ボクセルをＹＺ平面から見た図である。この図４のよう
に，ｚs からｚl の区間でＤ個に等分に分けてメモリＭ
に割り当てた場合，３次元空間Ｖ上での反射光等の経路
は，メモリＭ上では曲線となり，光路計算が複雑とな
る。これに対し，図３に示すように（式１）を満たす平
面で分割した場合には，３次元空間Ｖ上の直線は，対応
するメモリＭ上でも直線となる。
ボクセルをＹＺ平面から見た図である。この図４のよう
に，ｚs からｚl の区間でＤ個に等分に分けてメモリＭ
に割り当てた場合，３次元空間Ｖ上での反射光等の経路
は，メモリＭ上では曲線となり，光路計算が複雑とな
る。これに対し，図３に示すように（式１）を満たす平
面で分割した場合には，３次元空間Ｖ上の直線は，対応
するメモリＭ上でも直線となる。
【００１６】以下，数式を用いて直線となることを証明
する。
する。
【００１７】スクリーンＳのＸ軸の長さをｓw ，ピクセ
ルの数をｐw ，Ｙ軸の長さをｓh ，ピクセルの数を
ｐh ，視点との距離をＬとし，３次元空間Ｖ上の１点ｖ
（ｘv ，ｙv ，ｚv ）がメモリＭ上の１点ｍ（ｘm ，ｙ
m ，ｚm ）に対応するとき，ｖとｍには次の関係が成り
立つ。
ルの数をｐw ，Ｙ軸の長さをｓh ，ピクセルの数を
ｐh ，視点との距離をＬとし，３次元空間Ｖ上の１点ｖ
（ｘv ，ｙv ，ｚv ）がメモリＭ上の１点ｍ（ｘm ，ｙ
m ，ｚm ）に対応するとき，ｖとｍには次の関係が成り
立つ。
【００１８】
【数２】
【００１９】ここで，３次元空間Ｖ内の３点ｖ
1 （ｘv1，ｙv1，ｚv1），ｖ2 （ｘv2，ｙv2，ｚv2），
ｖ3 （ｘv3，ｙv3，ｚv3）が直線上にあるとき，
1 （ｘv1，ｙv1，ｚv1），ｖ2 （ｘv2，ｙv2，ｚv2），
ｖ3 （ｘv3，ｙv3，ｚv3）が直線上にあるとき，
【００２０】
【数３】
【００２１】が成り立つ。まず，ｙとｚの項について展
開すると，
開すると，
【００２２】
【数４】
【００２３】となる。（式４）のｙv1，ｙv2，ｙv3の項
に（式２）を代入すると，
に（式２）を代入すると，
【００２４】
【数５】
【００２５】となる。（式５）のｚv1，ｚv2，ｚv3の項
に（式２）を代入すると，
に（式２）を代入すると，
【００２６】
【数６】
【００２７】が得られる。同様に，（式３）のｘとｚに
関して計算すると，
関して計算すると，
【００２８】
【数７】
【００２９】が得られ，３次元空間Ｖ上の直線を（式
２）を用いてメモリＭ上の座標に変換しても，直線が保
たれることがわかる。
２）を用いてメモリＭ上の座標に変換しても，直線が保
たれることがわかる。
【００３０】したがって，本変換手法を用いれば，反射
光や屈折光等と物体との交差判定をメモリＭ上での直線
を用いて行うことができ，高速に判定することができ
る。
光や屈折光等と物体との交差判定をメモリＭ上での直線
を用いて行うことができ，高速に判定することができ
る。
【００３１】〔実施の形態３〕図５は，請求項３に係る
ボクセル化の手法を用いたレンダリング方法を実現する
処理フローチャートである。
ボクセル化の手法を用いたレンダリング方法を実現する
処理フローチャートである。
【００３２】まず，表示対象の多角形Ｐのジオメトリ処
理（カメラ座標系に変換）を行い（ステップＳ１），表
示対象となる３次元カメラ座標系で定義された一つある
いは複数の多角形Ｐの頂点を，先に示した（式２）を用
いて３次元配列を定義したメモリＭの座標系に変換する
（ステップＳ２）。メモリＭの座標系で表された多角形
Ｐの外周および内面にあたるメモリＭの座標に，多角形
Ｐの描画情報を書き込む（ステップＳ３）。すべての多
角形のメモリへの書き込みが完了したら（ステップＳ
４），レイトレーシングによる描画処理を行う。
理（カメラ座標系に変換）を行い（ステップＳ１），表
示対象となる３次元カメラ座標系で定義された一つある
いは複数の多角形Ｐの頂点を，先に示した（式２）を用
いて３次元配列を定義したメモリＭの座標系に変換する
（ステップＳ２）。メモリＭの座標系で表された多角形
Ｐの外周および内面にあたるメモリＭの座標に，多角形
Ｐの描画情報を書き込む（ステップＳ３）。すべての多
角形のメモリへの書き込みが完了したら（ステップＳ
４），レイトレーシングによる描画処理を行う。
【００３３】スクリーンＳ上の各ピクセルに対するレイ
トレーシング処理の初期設定として，スクリーンＳ上の
１ピクセルｃの座標を（ｘc ，ｙc ）とし，メモリ座標
（ｘ c ，ｙc ，０）を光線の開始点Ｅ，（０，０，１）
を光線の方向ベクトルＶとする（ステップＳ５）。ピク
セルｃの色彩情報は，視点からの光線の方向ベクトルＶ
をもとにメモリ空間内を探索して，表示対象の多角形Ｐ
との交点を求める（ステップＳ６〜Ｓ７）。そして，そ
の交点の多角形Ｐの描画情報をもとに色彩情報を計算
し，スクリーンへの書き込みを行う（ステップＳ８）。
場合により，その交点からの反射光や屈折光等も計算し
てピクセルｃの色彩情報に加える（ステップＳ９〜Ｓ１
２）。スクリーン内のすべてのピクセルに対して，全ス
クリーンの描画が完了するまで同様に計算することによ
り（ステップＳ１３），３次元画像を生成することがで
きる。
トレーシング処理の初期設定として，スクリーンＳ上の
１ピクセルｃの座標を（ｘc ，ｙc ）とし，メモリ座標
（ｘ c ，ｙc ，０）を光線の開始点Ｅ，（０，０，１）
を光線の方向ベクトルＶとする（ステップＳ５）。ピク
セルｃの色彩情報は，視点からの光線の方向ベクトルＶ
をもとにメモリ空間内を探索して，表示対象の多角形Ｐ
との交点を求める（ステップＳ６〜Ｓ７）。そして，そ
の交点の多角形Ｐの描画情報をもとに色彩情報を計算
し，スクリーンへの書き込みを行う（ステップＳ８）。
場合により，その交点からの反射光や屈折光等も計算し
てピクセルｃの色彩情報に加える（ステップＳ９〜Ｓ１
２）。スクリーン内のすべてのピクセルに対して，全ス
クリーンの描画が完了するまで同様に計算することによ
り（ステップＳ１３），３次元画像を生成することがで
きる。
【００３４】〔実施の形態４〕図６は，請求項４に係る
画像処理装置のブロック構成例を示す図である。本装置
は，多角形情報書き込み回路１０，３次元配列を定義し
た３次元配列メモリ２０，レイトレーシング処理回路３
０からなる。
画像処理装置のブロック構成例を示す図である。本装置
は，多角形情報書き込み回路１０，３次元配列を定義し
た３次元配列メモリ２０，レイトレーシング処理回路３
０からなる。
【００３５】多角形情報書き込み回路１０は，多角形の
頂点情報を，前記（式２）に従ってメモリ座標系に変換
する座標変換回路１１と，与えられた多角形内のメモリ
座標を計算し，メモリにアドレスとして与える描画領域
算出回路１２からなり，多角形の描画情報を３次元配列
メモリ２０に書き込む。座標変換回路１１は四則演算器
で構成され，描画領域算出回路１２はスキャンライン手
法等を用いて実現することができる。
頂点情報を，前記（式２）に従ってメモリ座標系に変換
する座標変換回路１１と，与えられた多角形内のメモリ
座標を計算し，メモリにアドレスとして与える描画領域
算出回路１２からなり，多角形の描画情報を３次元配列
メモリ２０に書き込む。座標変換回路１１は四則演算器
で構成され，描画領域算出回路１２はスキャンライン手
法等を用いて実現することができる。
【００３６】３次元配列メモリ２０への書き込みが終わ
ると，レイトレーシング処理回路３０により，３次元配
列メモリ２０の情報から，レイトレーシング手法により
３次元画像を生成し，ビデオメモリ４０に書き込む。こ
のレイトレーシング処理回路３０は，光路演算回路３１
により光路に沿ったメモリアドレスを生成し，光線上に
多角形があるかを交差判定回路３２で判定する。交差し
ている場合，３次元配列メモリ２０の描画情報をもとに
色彩データ演算回路３３によりビデオメモリ４０に書き
込む色彩データを演算する。また，その交点の反射率や
屈折率のデータをもとに，反射光・屈折光演算回路３４
により光線ベクトルを求め，光路演算回路３１に与え，
同様に反射光や屈折光の色彩データを求める。なお，こ
れらの演算回路は論理回路を組み合わせた集積回路等で
実現することができる。
ると，レイトレーシング処理回路３０により，３次元配
列メモリ２０の情報から，レイトレーシング手法により
３次元画像を生成し，ビデオメモリ４０に書き込む。こ
のレイトレーシング処理回路３０は，光路演算回路３１
により光路に沿ったメモリアドレスを生成し，光線上に
多角形があるかを交差判定回路３２で判定する。交差し
ている場合，３次元配列メモリ２０の描画情報をもとに
色彩データ演算回路３３によりビデオメモリ４０に書き
込む色彩データを演算する。また，その交点の反射率や
屈折率のデータをもとに，反射光・屈折光演算回路３４
により光線ベクトルを求め，光路演算回路３１に与え，
同様に反射光や屈折光の色彩データを求める。なお，こ
れらの演算回路は論理回路を組み合わせた集積回路等で
実現することができる。
【００３７】また，汎用のＣＰＵやＤＳＰ（Digital Si
gnal Processor）等の計算機でも，これらの処理を行う
ことができる。これらの処理を行うためのプログラム
は，計算機が読み取り可能な可搬媒体メモリ，半導体メ
モリ，ハードディスクなどの適当な記録媒体に格納する
ことができる。
gnal Processor）等の計算機でも，これらの処理を行う
ことができる。これらの処理を行うためのプログラム
は，計算機が読み取り可能な可搬媒体メモリ，半導体メ
モリ，ハードディスクなどの適当な記録媒体に格納する
ことができる。
【００３８】
【発明の効果】以上述べたように，本発明を用いること
により，レイトレーシング等のレンダリング手法におい
て，視点からスクリーンのピクセルの中心を通る光線
が，常にボクセルの中心を通過するように分割して，表
示対象の多角形と光線との交差を判定し描画するため，
エリアシングが生じず，歪みの少ない画像を高速に生成
することができる。また，視点から遠い場所でもＸ軸お
よびＹ軸方向のボクセル数はスクリーンのピクセル数に
等しいため，処理に必要とするメモリ容量を低く抑える
ことができる。
により，レイトレーシング等のレンダリング手法におい
て，視点からスクリーンのピクセルの中心を通る光線
が，常にボクセルの中心を通過するように分割して，表
示対象の多角形と光線との交差を判定し描画するため，
エリアシングが生じず，歪みの少ない画像を高速に生成
することができる。また，視点から遠い場所でもＸ軸お
よびＹ軸方向のボクセル数はスクリーンのピクセル数に
等しいため，処理に必要とするメモリ容量を低く抑える
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像処理方法の第１の実施の形態を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図２】ＹＺ平面から見た第１の実施の形態のボクセル
化手法を示す図である。
化手法を示す図である。
【図３】画像処理方法の第２の実施の形態を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図４】Ｚ軸方向を等分に分割した場合のボクセルをＹ
Ｚ平面から見た図である。
Ｚ平面から見た図である。
【図５】第３の実施の形態のボクセル化手法を用いたレ
ンダリング方法を実現する処理フローチャートである。
ンダリング方法を実現する処理フローチャートである。
【図６】画像処理装置のブロック構成例を示す図であ
る。
る。
【図７】レイトレーシング手法説明図である。
【図８】従来のボクセル分割手法を示す図である。
【図９】ＹＺ平面から見た従来のボクセル分割手法を示
す図である。
す図である。
Ｓ スクリーン Ｖ ３次元空間 Ｍ ３次元配列を定義したメモリ Ｌ 視点とスクリーンとの距離 Ｄ ある整数 ｓw スクリーンのＸ軸の長さ ｓh スクリーンのＹ軸の長さ ｐw スクリーンのＸ軸方向のピクセルの数 ｐh スクリーンのＹ軸方向のピクセルの数 ｚs Ｚ軸の最小値 ｚl Ｚ軸の最大値
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北澤 仁志 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 5B050 BA04 BA09 BA10 EA27 EA28 FA06 5B080 BA03 BA04 BA05 CA08 GA06
Claims (9)
- 【請求項１】 レイトレーシング等のレンダリング手法
を用いる画像処理方法において，視点を原点とし，表示
対象となる３次元空間Ｖの３つの軸をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ
軸，表示するスクリーンＳが３次元空間ＶのＺ軸に垂直
にあるとし，３次元空間Ｖをスクリーン平面に平行に，
ある整数Ｄ個に分割し，さらに，視点を通りスクリーン
Ｓのピクセルの境界を通る平面で分割して四角錐台を生
成し，それら四角錐台を３次元配列を定義したメモリＭ
にそれぞれ割り当て，そのメモリＭ上で視点からの光線
と物体との交点を探索して交差判定を行うことを特徴と
する画像処理方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の画像処理方法において，
３次元空間ＶのＺ軸の最小値をｚs ，最大値をｚl と
し，１から（Ｄ−１）までの整数をｎとするとき，前記
３次元空間Ｖを，次式の ｚ＝ｚs ÷（１−（１−ｚs ÷ｚl ）÷Ｄ×ｎ） を満たす平面で分割することを特徴とする画像処理方
法。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の画像処理
方法において，スクリーンＳのＸ軸の長さをｓw ，ピク
セルの数をｐw ，Ｙ軸の長さをｓh ，ピクセルの数をｐ
h ，視点との距離をＬとし，表示対象となる３次元カメ
ラ座標系で定義された一つあるいは複数の多角形Ｐの頂
点（ｘv ，ｙv ，ｚv ）を，次式の ｘm ＝ｐw ÷ｓw ×Ｌ×ｘv ÷ｚv ｙm ＝ｐh ÷ｓh ×Ｌ×ｙv ÷ｚv ｚm ＝（１−ｚs ÷ｚv ）÷（１−ｚs ÷ｚl ）×Ｄ （ただし，ｘm ，ｙm ，ｚm は整数化する）に従って３
次元配列を定義したメモリＭの座標（ｘm ，ｙm ，
ｚm ）に変換することによって得られるメモリＭの座標
系における多角形Ｐの外周および内面に多角形Ｐの描画
情報を書き込み，スクリーンＳの任意の１ピクセルｃの
座標（ｘC ，ｙC ）の描画データを，メモリ座標
（ｘC ，ｙC ，０）を始点，方向ベクトル（０，０，
１）を視点からの光線としてメモリ空間内を探索し，表
示対象の多角形Ｐとの交点を求めてピクセルの色彩デー
タを求め，さらにスクリーンＳ内のすべてのピクセルに
対して同様に計算して３次元画像を生成することを特徴
とする画像処理方法。 - 【請求項４】 メモリ書き込み回路，メモリ，レイトレ
ーシング回路からなり，スクリーン平面に表示する３次
元画像を生成する画像処理装置であって，前記メモリ書
き込み回路は，スクリーン平面がＺ軸に垂直となるよう
に表示対象の３次元空間ＶのＸＹＺ座標系をとり，３次
元空間Ｖをスクリーン平面に平行なＤ個（Ｄはある整
数）の平面で分割し，さらに視点およびスクリーンのピ
クセルの境界を通る平面で分割して四角錐台を生成し，
それら四角錐台を３次元配列を定義した前記メモリに割
り当てる描画領域算出回路を含み，前記レイトレーシン
グ回路は，前記メモリ上で視点からの光線と表示対象の
物体との交点を探索して交差判定を行う交差判定回路を
含むことを特徴とする画像処理装置。 - 【請求項５】 請求項４記載の画像処理装置において，
前記描画領域算出回路は，３次元空間ＶのＺ座標値の最
小値をｚs ，最大値をｚl とし，１からＤ−１までの整
数をｎとするとき，前記３次元空間Ｖを，次式の ｚ＝ｚs ÷（１−（１−ｚs ÷ｚl ）÷Ｄ×ｎ） を満たすＤ個の平面で分割するものであることを特徴と
する画像処理装置。 - 【請求項６】 請求項４または請求項５記載の画像処理
装置において，視点を原点として前記３次元空間ＶのＸ
ＹＺ座標系をとり，スクリーンのＸ軸の長さをｓw ，ピ
クセルの数をｐw ，Ｙ軸の長さをｓh ，ピクセルの数を
ｐh ，視点との距離をＬとするとき，前記メモリ書き込
み回路は，３次元空間Ｖ内の点（ｘv ，ｙv ，ｚv ）
を，次式の ｘm ＝ｐw ÷ｓw ×Ｌ×ｘv ÷ｚv ｙm ＝ｐh ÷ｓh ×Ｌ×ｙv ÷ｚv ｚm ＝（１−ｚs ÷ｚv ）÷（１−ｚs ÷ｚl ）×Ｄ （ただし，ｘm ，ｙm ，ｚm は整数化する）に従って，
３次元配列を定義したメモリの座標系（ｘm ，ｙm ，ｚ
m ）に変換する座標変換回路と，表示対象の１つあるい
は複数の多角形Ｐの頂点に対する座標変換結果に基づい
て，メモリの座標系における多角形Ｐの外周および内面
に多角形Ｐの描画データを書き込む描画領域算出回路と
を含み，前記レイトレーシング回路は，スクリーンの任
意の１ピクセル（ｘC ，ｙC ）に対する光路をメモリ座
標（ｘ C ，ｙC ，０）を始点，方向ベクトル（０，０，
１）として算出する光路演算回路と，算出された光路に
従ってメモリ内を探索し，表示対象の多角形Ｐとの交点
を算出する交差判定回路と，算出された交点とメモリ上
の描画情報から前記ピクセルの色彩データを算出する色
彩データ演算回路とを含むことを特徴とする画像処理装
置。 - 【請求項７】 レイトレーシング等のレンダリング手法
を用いる画像処理を計算機で行うためのプログラムを記
録した記録媒体であって，視点を原点とし，表示対象と
なる３次元空間Ｖの３つの軸をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸，表示
するスクリーンＳが３次元空間ＶのＺ軸に垂直にあると
し，３次元空間ＶをスクリーンＳ平面に平行に整数Ｄ個
に分割し，さらに，視点を通りスクリーンＳのピクセル
の境界を通る平面で分割して四角錐台を生成し，それら
四角錐台を３次元配列を定義したメモリＭにそれぞれ割
り当て，そのメモリＭ上で視点からの光線と物体との交
点を探索して交差判定を行う処理を，計算機に実行させ
るプログラムを記録したことを特徴とする画像処理プロ
グラムを記録した記録媒体。 - 【請求項８】 請求項７記載の画像処理プログラムを記
録した記録媒体において，前記画像処理プログラムは，
３次元空間ＶのＺ軸の最小値をｚs ，最大値をｚl と
し，１から（Ｄ−１）までの整数をｎとするとき，前記
３次元空間Ｖを，次式の ｚ＝ｚs ÷（１−（１−ｚs ÷ｚl ）÷Ｄ×ｎ） を満たす平面で分割する処理を，計算機に実行させるプ
ログラムを含むことを特徴とする画像処理プログラムを
記録した記録媒体。 - 【請求項９】 請求項７または請求項８記載の画像処理
プログラムを記録した記録媒体において，前記画像処理
プログラムは，スクリーンＳのＸ軸の長さをｓw ，ピク
セルの数をｐw ，Ｙ軸の長さをｓh ，ピクセルの数をｐ
h ，視点との距離をＬとし，表示対象となる３次元カメ
ラ座標系で定義された一つあるいは複数の多角形Ｐの頂
点（ｘv ，ｙv ，ｚv ）を，次式の ｘm ＝ｐw ÷ｓw ×Ｌ×ｘv ÷ｚv ｙm ＝ｐh ÷ｓh ×Ｌ×ｙv ÷ｚv ｚm ＝（１−ｚs ÷ｚv ）÷（１−ｚs ÷ｚl ）×Ｄ （ただし，ｘm ，ｙm ，ｚm は整数化する）に従って，
３次元配列を定義したメモリＭの座標（ｘm ，ｙm ，ｚ
m ）に変換することによって得られるメモリＭの座標系
における多角形Ｐの外周および内面に多角形Ｐの描画情
報を書き込み，スクリーンＳの任意の１ピクセルｃの座
標（ｘC ，ｙC ）の描画データを，メモリ座標（ｘC ，
ｙC ，０）を始点，方向ベクトル（０，０，１）を視点
からの光線としてメモリ空間内を探索し，表示対象の多
角形Ｐとの交点を求めてピクセルの色彩データを求め，
さらにスクリーンＳ内のすべてのピクセルに対して同様
に計算して３次元画像を生成する処理を，計算機に実行
させるプログラムを含むことを特徴とする画像処理プロ
グラムを記録した記録媒体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP599299A JP2000207576A (ja) | 1999-01-13 | 1999-01-13 | 画像処理方法，画像処理装置，および画像処理プログラムを記録した記録媒体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP599299A JP2000207576A (ja) | 1999-01-13 | 1999-01-13 | 画像処理方法，画像処理装置，および画像処理プログラムを記録した記録媒体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000207576A true JP2000207576A (ja) | 2000-07-28 |
Family
ID=11626296
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP599299A Pending JP2000207576A (ja) | 1999-01-13 | 1999-01-13 | 画像処理方法，画像処理装置，および画像処理プログラムを記録した記録媒体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000207576A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7256782B2 (en) | 2003-04-17 | 2007-08-14 | Honda Motor Co., Ltd. | Method, apparatus and program for compositing images, and method, apparatus and program for rendering three-dimensional model |
| JP2007244887A (ja) * | 2001-12-03 | 2007-09-27 | Ziosoft Inc | ボリュームレンダリング処理方法、ボリュームレンダリング処理システム、計算機及びプログラム |
| JP2007304718A (ja) * | 2006-05-09 | 2007-11-22 | Toyota Motor Corp | 外形点作図方法および装置 |
| US8072487B2 (en) | 2007-04-25 | 2011-12-06 | Fujifilm Corporation | Picture processing apparatus, picture recording apparatus, method and program thereof |
-
1999
- 1999-01-13 JP JP599299A patent/JP2000207576A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007244887A (ja) * | 2001-12-03 | 2007-09-27 | Ziosoft Inc | ボリュームレンダリング処理方法、ボリュームレンダリング処理システム、計算機及びプログラム |
| US7256782B2 (en) | 2003-04-17 | 2007-08-14 | Honda Motor Co., Ltd. | Method, apparatus and program for compositing images, and method, apparatus and program for rendering three-dimensional model |
| JP2007304718A (ja) * | 2006-05-09 | 2007-11-22 | Toyota Motor Corp | 外形点作図方法および装置 |
| US8072487B2 (en) | 2007-04-25 | 2011-12-06 | Fujifilm Corporation | Picture processing apparatus, picture recording apparatus, method and program thereof |
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