JPH03127188A - 画像生成方法及び装置 - Google Patents
画像生成方法及び装置Info
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- JPH03127188A JPH03127188A JP1265309A JP26530989A JPH03127188A JP H03127188 A JPH03127188 A JP H03127188A JP 1265309 A JP1265309 A JP 1265309A JP 26530989 A JP26530989 A JP 26530989A JP H03127188 A JPH03127188 A JP H03127188A
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- Japan
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- data
- scalar value
- tetrahedral
- vertex
- tetrahedral element
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-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T17/00—Three-dimensional [3D] modelling for computer graphics
- G06T17/20—Finite element generation, e.g. wire-frame surface description, tesselation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Graphics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Software Systems (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Image Generation (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
A、産業上の利用分野
本発明は、三次元有限要素法(3DFEM)等によって
、三次元空間内に分散する複数の点に対して当該点での
スカラ値が予め与えられているときに、指定されたスカ
ラ値を持つ点の集合である等高面の画像を生成するため
の方法及び装置に関する。
、三次元空間内に分散する複数の点に対して当該点での
スカラ値が予め与えられているときに、指定されたスカ
ラ値を持つ点の集合である等高面の画像を生成するため
の方法及び装置に関する。
B、従来の技術
近年、3次元のスカラ場の表示に関しては、「ボリュー
ム・レンダリング」が、医用画像処理の一環として多く
研究されており、更に数値シミュレーション結果の可視
化への適用もいくつか報告されている。しかし、このボ
リュームレンダリングは、直交格子においてスカラ場が
定義されていることを前提としているため、3次元差分
法(3DFDM)には、直接適用可能であるが、隣の格
子(要素)との間に規則的をつながりをもたない3DF
EMに対しては、直接適用が不可能である。この点につ
いて詳しく述べる。有限要素法(FEM)は、解析対象
領域を要素と呼ばれる多面体に分割し、その要素内のポ
テンシャル分布を単純な関数で近似して、複数の節点に
ついて当該節点でのスカラ値を求める方法である。この
方法では、一般に、第10図に示されるように、解析対
象領域の性質に応じて、節点Pは三次元空間内において
不規則に定義される。
ム・レンダリング」が、医用画像処理の一環として多く
研究されており、更に数値シミュレーション結果の可視
化への適用もいくつか報告されている。しかし、このボ
リュームレンダリングは、直交格子においてスカラ場が
定義されていることを前提としているため、3次元差分
法(3DFDM)には、直接適用可能であるが、隣の格
子(要素)との間に規則的をつながりをもたない3DF
EMに対しては、直接適用が不可能である。この点につ
いて詳しく述べる。有限要素法(FEM)は、解析対象
領域を要素と呼ばれる多面体に分割し、その要素内のポ
テンシャル分布を単純な関数で近似して、複数の節点に
ついて当該節点でのスカラ値を求める方法である。この
方法では、一般に、第10図に示されるように、解析対
象領域の性質に応じて、節点Pは三次元空間内において
不規則に定義される。
ところで、ボリュームレンダリング法で採用している六
面体モデルを3DFEMの解析結果に適用する場合、不
規則な格子点(節点)上で定義されているスカラ値を、
規刑的な格子Q(六面体)へ写像する必要がある。写像
される側の格子の配置を適切なものにしなければ、第1
0図の領域Rの節点のように、もとの3DFEM解析結
果の情報が失なわれてしまう可能性がある。この適切さ
はFEMの不規則格子の配置に大きく依存するので、情
報損失の少ない写像は困難である。
面体モデルを3DFEMの解析結果に適用する場合、不
規則な格子点(節点)上で定義されているスカラ値を、
規刑的な格子Q(六面体)へ写像する必要がある。写像
される側の格子の配置を適切なものにしなければ、第1
0図の領域Rの節点のように、もとの3DFEM解析結
果の情報が失なわれてしまう可能性がある。この適切さ
はFEMの不規則格子の配置に大きく依存するので、情
報損失の少ない写像は困難である。
そこで、節点情報を一旦六面体格子に写像することなし
に、等高面を抽出する技術が、本噸の発明者の著による
論文”Visualization ofEqui−V
alued 5urtaces and Streum
Lines +1−DEAS/CAEDS Inte
rnational ConferenceProce
ed ings 、 1988年10月、 P、87−
97にて提案されている。(1−DEASとCAEDS
は商標である。〉なお、この技術は、“Method
t。
に、等高面を抽出する技術が、本噸の発明者の著による
論文”Visualization ofEqui−V
alued 5urtaces and Streum
Lines +1−DEAS/CAEDS Inte
rnational ConferenceProce
ed ings 、 1988年10月、 P、87−
97にて提案されている。(1−DEASとCAEDS
は商標である。〉なお、この技術は、“Method
t。
reconstruct 5olid elen+en
ts 1nto 1ineartetrahedral
elements’ + IBM TDB 06−8
9+ P、340−342にも開示されている。これら
の論文の方法によると、各立体要素の面心及び休みにて
新たに節点及び当該節点でのスカラ値が生成された後、
各立体要素が節点同士を結んでできる四面体−次要素番
こ仮想的に分割される。第11図は、五面体二次要素が
36個の四面体−次要素に分割される様子を示す。
ts 1nto 1ineartetrahedral
elements’ + IBM TDB 06−8
9+ P、340−342にも開示されている。これら
の論文の方法によると、各立体要素の面心及び休みにて
新たに節点及び当該節点でのスカラ値が生成された後、
各立体要素が節点同士を結んでできる四面体−次要素番
こ仮想的に分割される。第11図は、五面体二次要素が
36個の四面体−次要素に分割される様子を示す。
第12図は、このようにして生成された四面体要素の一
例を示す。今、頂点P、Q、R,Sにおけるスカラ値が
それぞれ8.2.4、Oであったとしよう。スカラ値6
の等高面を可視化する場合を考える。すると、辺PQ、
PR,R3上にてスカラ値6をとる点X、Y、Zが補間
計算により求まる。この3点X、Y、Zを結んでできる
三角形が、四面体PQR3における等高面を近似したも
のである。
例を示す。今、頂点P、Q、R,Sにおけるスカラ値が
それぞれ8.2.4、Oであったとしよう。スカラ値6
の等高面を可視化する場合を考える。すると、辺PQ、
PR,R3上にてスカラ値6をとる点X、Y、Zが補間
計算により求まる。この3点X、Y、Zを結んでできる
三角形が、四面体PQR3における等高面を近似したも
のである。
このようにして、従来は、等高面を可視化する場合、多
数の四面体要素から三角形近似された等高面の幾何デー
タ(三頂点の位置データ及び三角形同士のつながりデー
タ)を5Jr!i得し、この幾何データに基づいてシェ
ーディングを行なっていた。
数の四面体要素から三角形近似された等高面の幾何デー
タ(三頂点の位置データ及び三角形同士のつながりデー
タ)を5Jr!i得し、この幾何データに基づいてシェ
ーディングを行なっていた。
ところで、この三角形の幾何データの量は膨大なものに
なりがちである。特に複数枚の等高面を半透明シェーデ
ィング画像で表示する場合、等高面ごとにこのような三
角形の幾何データを生成しなければならないので、多量
の記憶容量を必要とし、かつ画像生成に要する時間も長
くなってしまう。
なりがちである。特に複数枚の等高面を半透明シェーデ
ィング画像で表示する場合、等高面ごとにこのような三
角形の幾何データを生成しなければならないので、多量
の記憶容量を必要とし、かつ画像生成に要する時間も長
くなってしまう。
C6発明が解決しようとする課題
したがって、本発明は、等高面を表わす三角形の幾何デ
ータを媒介することなしに、等高面のシェーディング画
像データを直接生成することを目的とする。
ータを媒介することなしに、等高面のシェーディング画
像データを直接生成することを目的とする。
00課題を解決するための手段
四面体内において、等高面は全て同一の法線ベクトルを
持ち、・かつ任意の線分上においてスカラ値は直線的に
変化する性質があるので、直接シェーディングするのに
非常に都合が良い。本発明は四面体のこのような性質に
着目したものである。
持ち、・かつ任意の線分上においてスカラ値は直線的に
変化する性質があるので、直接シェーディングするのに
非常に都合が良い。本発明は四面体のこのような性質に
着目したものである。
そのステップを第1図を参照しながら説明する。
記憶装置には、三次元空間内に分散する複数の点の夫々
に対して当該点の位置データ及び当該点でのスカラ値が
予め与えられている。
に対して当該点の位置データ及び当該点でのスカラ値が
予め与えられている。
(a) まず、上記空間を、スカラ値を予め与えられ
た点を頂点として構成される四面体要素に仮想的に分割
し、各四面体要素と当該四面体要素を構成する頂点を対
応付けたリストを生成してこれを記憶装置に記憶する(
ブロック10)。
た点を頂点として構成される四面体要素に仮想的に分割
し、各四面体要素と当該四面体要素を構成する頂点を対
応付けたリストを生成してこれを記憶装置に記憶する(
ブロック10)。
(b) 次に、上記リストを参照して、四面体要素毎
に、当該四面体要素を構成する頂点の位置データ及びス
カラ値に基づいて、当該四面体要素に含まれる等高面の
法線ベクトルを代表するベクトル(以下、四面体要素代
表法線ベクトルという)のデータを生成する(ブロック
12)。
に、当該四面体要素を構成する頂点の位置データ及びス
カラ値に基づいて、当該四面体要素に含まれる等高面の
法線ベクトルを代表するベクトル(以下、四面体要素代
表法線ベクトルという)のデータを生成する(ブロック
12)。
(c) 四面体要素の頂点毎に、当該頂点を含む四面
体要素の四面体要素代表法線ベクトル・データに基づい
て、当該頂点に関連する法線ベクトル(以下、頂点代表
法線ベクトルという)のデータを生成してこれを記憶装
置に記憶する(ブロック14)。
体要素の四面体要素代表法線ベクトル・データに基づい
て、当該頂点に関連する法線ベクトル(以下、頂点代表
法線ベクトルという)のデータを生成してこれを記憶装
置に記憶する(ブロック14)。
(d) 上記記憶装置に記憶されたリスト及び頂点代
表法線ベクトル・データに基づいて、指定されたスカラ
値を持つ等高面の画像データを生成する(ブロック16
)。その際、画素値は視線ごとに計算される。
表法線ベクトル・データに基づいて、指定されたスカラ
値を持つ等高面の画像データを生成する(ブロック16
)。その際、画素値は視線ごとに計算される。
上記ステップ(a)では、スカラ値を予め与えられた点
だけを使って空間の四面体要素への分割を行う場合もあ
るし、新たに点を追加した後、追加された点も含めて点
同士を結んでできる四面体要素に空間を分割する場合も
ある。
だけを使って空間の四面体要素への分割を行う場合もあ
るし、新たに点を追加した後、追加された点も含めて点
同士を結んでできる四面体要素に空間を分割する場合も
ある。
E、実施例
以下、本発明を、3DFEM解析結果から等高面画像を
生成する場合を例にとって説明する。
生成する場合を例にとって説明する。
EI Iストの
3DFEM解析結果から、四面体モデル・データ、すな
わち (i)四面体の各頂点データ (ii)四面体を構成する頂点IDリスト(iii )
四面体各項点でのスカラ値を生成する。規則的なつなが
りをもたない各種有限要素から構成されている一般的な
3DFEM解析結果から、上記モデルを生成する方法は
、従来技術として第11図を参照して簡単に述べるとと
もに、その詳しい内容を述べている論文を紹介したので
、ここでは説明を省略する。
わち (i)四面体の各頂点データ (ii)四面体を構成する頂点IDリスト(iii )
四面体各項点でのスカラ値を生成する。規則的なつなが
りをもたない各種有限要素から構成されている一般的な
3DFEM解析結果から、上記モデルを生成する方法は
、従来技術として第11図を参照して簡単に述べるとと
もに、その詳しい内容を述べている論文を紹介したので
、ここでは説明を省略する。
E2 ベクトル・−−の成
注目すべきことは、四面体の中ではスカラ値の分布を与
える近似式がx、y、zの線形結合の形で与えられるこ
とである。つまり、四面体内におけるスカラ値5CAL
を与える弐が、 5CAL=a0+a、x−トa 、 y +a 、 z
=(1)の形で一意に求まる。なぜなら、四面体の四
項点の位置データ(XI % yl % Zl )
s (xi %1zSzt)〜 CXxS)’3%
Zi )〜 (X4\)’4、Z4)及び各点でのスカ
シ4fiSCAL1.5CAL2.5CAL3.5CA
L4が予めわかっているので、これらの値を式(1)に
代入して得られる四元連立方程式を解けば、ao、aX
、ay s−a gは一意に定まるからである。このよ
うに、四面体内におけるスカラ値を式(1)の形で表わ
すと、当該四面体を法線ベクトル(aX、ay%aiを
持つ等高面の積み重なったものと考えることが可能にな
る。よって、ベクトル(a x s a y % a
z )をもって現実に当該四面体に含まれる等高面の法
線ベクトルの代表と考えてよい。すなわち(ax 、a
y s ao )が当該四面体の代表法線ベクトルであ
る。詳しくは、添付資料の■−4,を参照されたい。
える近似式がx、y、zの線形結合の形で与えられるこ
とである。つまり、四面体内におけるスカラ値5CAL
を与える弐が、 5CAL=a0+a、x−トa 、 y +a 、 z
=(1)の形で一意に求まる。なぜなら、四面体の四
項点の位置データ(XI % yl % Zl )
s (xi %1zSzt)〜 CXxS)’3%
Zi )〜 (X4\)’4、Z4)及び各点でのスカ
シ4fiSCAL1.5CAL2.5CAL3.5CA
L4が予めわかっているので、これらの値を式(1)に
代入して得られる四元連立方程式を解けば、ao、aX
、ay s−a gは一意に定まるからである。このよ
うに、四面体内におけるスカラ値を式(1)の形で表わ
すと、当該四面体を法線ベクトル(aX、ay%aiを
持つ等高面の積み重なったものと考えることが可能にな
る。よって、ベクトル(a x s a y % a
z )をもって現実に当該四面体に含まれる等高面の法
線ベクトルの代表と考えてよい。すなわち(ax 、a
y s ao )が当該四面体の代表法線ベクトルであ
る。詳しくは、添付資料の■−4,を参照されたい。
E3 占 ベクトル・−−の次に、四面体要
素の頂点ごとに、当該頂点を代表する法線ベクトルのデ
ータを生成する。四面体要素の頂点は通常隣接する四面
体要素によって共有されている。そこで、本実施例では
、頂点を含む四面体要素の正規化された法線ベクトル・
データの単純平均をもって当該頂点代表法線ベクトル・
データとしている。頂点が三次元空間の外縁にあって、
当該頂点を含む四面体要素が1つしかないときは、その
四面体要素の代表法線ベクトルがそのまま当該頂点の代
表法線ベクトルになる。詳しくは、添付資料の■−5,
を参照されたい。
素の頂点ごとに、当該頂点を代表する法線ベクトルのデ
ータを生成する。四面体要素の頂点は通常隣接する四面
体要素によって共有されている。そこで、本実施例では
、頂点を含む四面体要素の正規化された法線ベクトル・
データの単純平均をもって当該頂点代表法線ベクトル・
データとしている。頂点が三次元空間の外縁にあって、
当該頂点を含む四面体要素が1つしかないときは、その
四面体要素の代表法線ベクトルがそのまま当該頂点の代
表法線ベクトルになる。詳しくは、添付資料の■−5,
を参照されたい。
E4 宵の看
視点から発せられた視線ごとに、
■ 当該視線と交差点をもち、
■ 4頂点のスカラ値の最大値と最小値の間に可視した
いスカラ値が包含される 四面体を探し出す。そのような性質をもつ四面体が見つ
かったならば、その四面体について、第2図及び第3図
に示すように、 ■ 視線が当該四面体を貫く点rent、脱出する点f
extを求め、 ■ 点fent、 fextにおける等高面の法線ベク
トルFNORM、FNORM’及びスカラ値SCL。
いスカラ値が包含される 四面体を探し出す。そのような性質をもつ四面体が見つ
かったならば、その四面体について、第2図及び第3図
に示すように、 ■ 視線が当該四面体を貫く点rent、脱出する点f
extを求め、 ■ 点fent、 fextにおける等高面の法線ベク
トルFNORM、FNORM’及びスカラ値SCL。
SCL’を、点fentSfextを含む三角形の3頂
点での値で補間計算する。なお、第2図において、TN
ORMは四面体要素代表法線ベクトル、VNORMは頂
点代表法線ベクトルである。
点での値で補間計算する。なお、第2図において、TN
ORMは四面体要素代表法線ベクトル、VNORMは頂
点代表法線ベクトルである。
■の処理は、四面体要素リストを参照し、四面体各項点
のスカラ値と可視化したいスカラ値との関係に基づいて
、予め四面体要素を分類しておくことによって実現して
いる。詳しくは、添付資料■−3,を参照されたい、 更に、補間計算された2つのスカラ値の間に可視化した
いスカラ値が存在する四面体に対して、■視線上での等
高面と交差する点Pを求め、■その点における等高面の
法線ベクトルSNORMを補間計算する。
のスカラ値と可視化したいスカラ値との関係に基づいて
、予め四面体要素を分類しておくことによって実現して
いる。詳しくは、添付資料■−3,を参照されたい、 更に、補間計算された2つのスカラ値の間に可視化した
いスカラ値が存在する四面体に対して、■視線上での等
高面と交差する点Pを求め、■その点における等高面の
法線ベクトルSNORMを補間計算する。
四面体においては、それに含まれる点のスカラ値がx、
y、zの一次式(式(1))で表わされる関係上、これ
を貫く線分上でのスカラ値の分布は、直線的なものとな
る。したがって、四面体を貫く点fent、脱出する点
fextにおいてスカラ値を評価しこれと可視化したい
スカラ値C(例えば5)と比較することにより、等高面
と視線の交点の有無を判断することができる。
y、zの一次式(式(1))で表わされる関係上、これ
を貫く線分上でのスカラ値の分布は、直線的なものとな
る。したがって、四面体を貫く点fent、脱出する点
fextにおいてスカラ値を評価しこれと可視化したい
スカラ値C(例えば5)と比較することにより、等高面
と視線の交点の有無を判断することができる。
ここで、第4図及び第5図を参照しつつ、空間を六面体
要素に分割した場合(六面体モデル)を考えてみる。あ
る六面体要素を貫く線分上で可視化したいスカラ値を持
つ点を求めるためには、当該線分上でのスカラ値の分布
が線分を座標軸とする座標に関して三次関数となる関係
上、三次方程式を解く必要が生ずる。即ち、線分上の等
高面が1つであるとは限らない。そして、三次方程式を
解く計算は時間及びメモリの点で極めて高価なものであ
る。これに対し、本発明のように空間を四面体要素に分
割した場合(四面体モデル)には、線分上の2点fen
t及びfextにおけるスカラ植だけで等高面と視線の
交点の有無が簡単に判断でき、第3図に示すように交点
があるときは線形計算により線分上での位置が唯一つ決
まる。このように交点計算が簡単に済むことは、四面体
モデルが六面体モデルに対して持つ優位な点である。
要素に分割した場合(六面体モデル)を考えてみる。あ
る六面体要素を貫く線分上で可視化したいスカラ値を持
つ点を求めるためには、当該線分上でのスカラ値の分布
が線分を座標軸とする座標に関して三次関数となる関係
上、三次方程式を解く必要が生ずる。即ち、線分上の等
高面が1つであるとは限らない。そして、三次方程式を
解く計算は時間及びメモリの点で極めて高価なものであ
る。これに対し、本発明のように空間を四面体要素に分
割した場合(四面体モデル)には、線分上の2点fen
t及びfextにおけるスカラ植だけで等高面と視線の
交点の有無が簡単に判断でき、第3図に示すように交点
があるときは線形計算により線分上での位置が唯一つ決
まる。このように交点計算が簡単に済むことは、四面体
モデルが六面体モデルに対して持つ優位な点である。
なお、理解を容易にするために、第2図では、2つの三
角形からなるスカラ値5の等高面を図示しているけれど
も、本発明ではこの等高面の幾何データ(三角形データ
)は全く生成されない。その代り、頂点ごとに与えられ
た頂点代表法線ベクトル・データを使って、視線との交
点上での等高面の法線ベクトル・データを生成している
。典型的には、l頂点は4個以上の四面体要素によって
共有されるので、頂点代表法線ベクトル・データは四面
体要素の数と比較して決して多量とはならない。しかも
、どのようなスカラ値の等高面についても、頂点代表法
線ベクトル・データを共通に使うことができる。したが
って、特に複数枚の半透明等高面を表示するとき、従来
技術では等高面ごとに多量の三角形データが生成される
のに対し、本発明では頂点代表法線ベクトルが繰り返し
利用されるだけであり、画像生成に要するデータ量は決
定的に少なくなる。
角形からなるスカラ値5の等高面を図示しているけれど
も、本発明ではこの等高面の幾何データ(三角形データ
)は全く生成されない。その代り、頂点ごとに与えられ
た頂点代表法線ベクトル・データを使って、視線との交
点上での等高面の法線ベクトル・データを生成している
。典型的には、l頂点は4個以上の四面体要素によって
共有されるので、頂点代表法線ベクトル・データは四面
体要素の数と比較して決して多量とはならない。しかも
、どのようなスカラ値の等高面についても、頂点代表法
線ベクトル・データを共通に使うことができる。したが
って、特に複数枚の半透明等高面を表示するとき、従来
技術では等高面ごとに多量の三角形データが生成される
のに対し、本発明では頂点代表法線ベクトルが繰り返し
利用されるだけであり、画像生成に要するデータ量は決
定的に少なくなる。
このようにして求まった視線と等高面の交点の位置デー
タ及び当該交点での等高面の法線ベクトル・データに基
づいて、当該視線に関連する画素値の計算が行われる。
タ及び当該交点での等高面の法線ベクトル・データに基
づいて、当該視線に関連する画素値の計算が行われる。
この計算は、Phongのモデル等の公知の方法に従っ
て行われる。詳しくは、第7図に関連する説明及び添付
資料■−7,を参照されたい。
て行われる。詳しくは、第7図に関連する説明及び添付
資料■−7,を参照されたい。
なお、本発明によると、同じ四面体要素内の同じ等高面
と交差する視線であっても、異なる視線は異なる位置に
交点を持つ結果、補間計算される法線ベクトル・データ
も異なってくる。このため、視線の変化にともなって画
素値も連続的に変化するので、表示画像において三角形
の稜線が比較的めだたなくなる。もちろん、計算された
画素値に修正を加えて、表示画像を一層なめらかにする
ことも可能である。
と交差する視線であっても、異なる視線は異なる位置に
交点を持つ結果、補間計算される法線ベクトル・データ
も異なってくる。このため、視線の変化にともなって画
素値も連続的に変化するので、表示画像において三角形
の稜線が比較的めだたなくなる。もちろん、計算された
画素値に修正を加えて、表示画像を一層なめらかにする
ことも可能である。
以上が、本発明におけるデータ処理の流れの骨子である
。上記の処理のうち、■は透視座標系で実行し、■〜■
は視点座標系で実行する。以下、各座標系で行う処理に
ついて詳述する。
。上記の処理のうち、■は透視座標系で実行し、■〜■
は視点座標系で実行する。以下、各座標系で行う処理に
ついて詳述する。
E5.’ ?、\での几
この座標系では、第6図に示されるように、視線が座標
([U、IV)に対応づけられる。そして、この視線が
どの四面体に含まれるかを検査する。第6図の例では、
視線は三角形1−2−3を貫き、三角形4−1−2から
脱出する。視線を含む四面体については、視線が貫く2
つの三角形の各々での2値(IW、IW’ )を線形補
間により求める。
([U、IV)に対応づけられる。そして、この視線が
どの四面体に含まれるかを検査する。第6図の例では、
視線は三角形1−2−3を貫き、三角形4−1−2から
脱出する。視線を含む四面体については、視線が貫く2
つの三角形の各々での2値(IW、IW’ )を線形補
間により求める。
視線(IU、IV)が三角形((TRPT (i、j)
、f=1.2)、j=1.3)に含まれるか否かの検査
には、サブルーチンTRJUDG (TRPT、IU、
IV、IFLUG、S、T)(添付資料参照)を用いる
。このサブルーチンでは、IUとIVは、 と表わされる。そして、0≦S≦1かつO≦T≦1かつ
0≦S+T≦1の場合、点(IU、IV)は三角形の内
部又は周上にあると判定し、[PLUG=1を返す処理
を行なっている。IPLUGにより三角形の内外判定を
、そして(S、T)によりIW、IW”の値の線形補間
を行なう。
、f=1.2)、j=1.3)に含まれるか否かの検査
には、サブルーチンTRJUDG (TRPT、IU、
IV、IFLUG、S、T)(添付資料参照)を用いる
。このサブルーチンでは、IUとIVは、 と表わされる。そして、0≦S≦1かつO≦T≦1かつ
0≦S+T≦1の場合、点(IU、IV)は三角形の内
部又は周上にあると判定し、[PLUG=1を返す処理
を行なっている。IPLUGにより三角形の内外判定を
、そして(S、T)によりIW、IW”の値の線形補間
を行なう。
E6 占 甲2での几
次に、これら2点(7)(IU、TV、IW)、(IU
、IV、IW’ )を視点座標系に変換し、fent、
fextの位置データ(UES VE、WE)、(U
E”、VE’ 、WE”)を求める(第7図参照)。前
出のS、Tは、透視変換が線分比を保存しないことより
、fent、 fextにおけるスカラ値、法線ベクト
ルの補間には使えない。そのため、(UE、、VE)、
(UE’ 、VE’ )に再度TRJUDGを適用して
、視点座標系における(S、T)を求める。この(S、
、T)により、fent、fextでのスカラ値、法線
ベクトル((SCL、SCL’)、(FNORM、FN
ORM’))を補間計算する。これらのデータより、等
高面上の点の座標値、法線ベクトルを計算するには、四
面体内の任意の線分上においてスカラ値と法線ベクトル
はそれぞれ線形に変化するという事実を利用する。すな
わち、一般に、A点の座標を(Xa % )’a %
ZA)、B点の座標を(X[1、)’l 、ZB )
とすると、線分AB上の点(xc % yC、zc )
は、と表わされる。
、IV、IW’ )を視点座標系に変換し、fent、
fextの位置データ(UES VE、WE)、(U
E”、VE’ 、WE”)を求める(第7図参照)。前
出のS、Tは、透視変換が線分比を保存しないことより
、fent、 fextにおけるスカラ値、法線ベクト
ルの補間には使えない。そのため、(UE、、VE)、
(UE’ 、VE’ )に再度TRJUDGを適用して
、視点座標系における(S、T)を求める。この(S、
、T)により、fent、fextでのスカラ値、法線
ベクトル((SCL、SCL’)、(FNORM、FN
ORM’))を補間計算する。これらのデータより、等
高面上の点の座標値、法線ベクトルを計算するには、四
面体内の任意の線分上においてスカラ値と法線ベクトル
はそれぞれ線形に変化するという事実を利用する。すな
わち、一般に、A点の座標を(Xa % )’a %
ZA)、B点の座標を(X[1、)’l 、ZB )
とすると、線分AB上の点(xc % yC、zc )
は、と表わされる。
今、4面体内のスカラ値の分布は、
f =ao+axx +a、y +a、zと表せるので
、線分AB上のスカラ値分布は、f =ao+axxc
+a、yc+amzc= a o+a x (sx^十
(1−s)xm ]+a y (syA十(1−s)y
m )+ a、 (sza + (1−3)Zm )=
s (ao +a、x^+ayya+a、Za )+(
1−s)(a、+axXl+ay)’1+agzm) =sfa + (1−s)f++ となって、線形分布であることがわかる。
、線分AB上のスカラ値分布は、f =ao+axxc
+a、yc+amzc= a o+a x (sx^十
(1−s)xm ]+a y (syA十(1−s)y
m )+ a、 (sza + (1−3)Zm )=
s (ao +a、x^+ayya+a、Za )+(
1−s)(a、+axXl+ay)’1+agzm) =sfa + (1−s)f++ となって、線形分布であることがわかる。
可視化したいスカラ値をCとすると線形補間のための重
み係数p、q (p+q=1)は、P= (c−3CL
’)/ (SCL−3CL”)q= (SCL”−C)
/ (SCL−3CL”)となり、等高面上の座標値(
UEQ、VEQ、WEQ) 、法線ベクトル(SNOR
M (j)(j=1.3)は、各々、 UEQ=p −UE十q −UE’ VEQ=p ・VE+q −VE’ WEQ=p−WE十q−WE” SNORM(1) =p−FNORM(1) 十q −
FNORM’ (1)SNORM(2) =p−FNO
RM(2) +q −FNORM’ (2)SNORM
(3) =p−FNORM(3) 十q −FNORM
’ (3)となる。(UEQ、VEQ、WEQ)と光源
点XLの位置データより光線方向ベクトル(LTD(j
)(j=1.3))が得られ、拡散光計算に必要な光線
と法線のなす角の余弦DOTDFが算出される。また光
線方向ベクトル、DOTDF及び法線ベクトルより反射
光線方向ベクトル(RFD(j)(j=1.3))が得
られ、鏡面反射光計算に必要な視線と法線のなす角の余
弦DOTRFが算出される。これら算出された2つの余
弦を使って画素値((IPIXEL (i、j)、i=
1.3)、j=1,1024)を求めることができる。
み係数p、q (p+q=1)は、P= (c−3CL
’)/ (SCL−3CL”)q= (SCL”−C)
/ (SCL−3CL”)となり、等高面上の座標値(
UEQ、VEQ、WEQ) 、法線ベクトル(SNOR
M (j)(j=1.3)は、各々、 UEQ=p −UE十q −UE’ VEQ=p ・VE+q −VE’ WEQ=p−WE十q−WE” SNORM(1) =p−FNORM(1) 十q −
FNORM’ (1)SNORM(2) =p−FNO
RM(2) +q −FNORM’ (2)SNORM
(3) =p−FNORM(3) 十q −FNORM
’ (3)となる。(UEQ、VEQ、WEQ)と光源
点XLの位置データより光線方向ベクトル(LTD(j
)(j=1.3))が得られ、拡散光計算に必要な光線
と法線のなす角の余弦DOTDFが算出される。また光
線方向ベクトル、DOTDF及び法線ベクトルより反射
光線方向ベクトル(RFD(j)(j=1.3))が得
られ、鏡面反射光計算に必要な視線と法線のなす角の余
弦DOTRFが算出される。これら算出された2つの余
弦を使って画素値((IPIXEL (i、j)、i=
1.3)、j=1,1024)を求めることができる。
頂点座標 pointw(j + 1)(j=L3
、i =1.Npoint)頂点リスト 1conn
ect(Li)(四面体ごと)(j=1.4、i=1.
Ntetra (iが四面体のIDである。このリスト
が四面体要素リストである。)) スカラ値 5CAL(i)(i=I、Npoint)
(頂点ごと) 可視化したい CRT(i) (i=1.NCRT)
(昇順)スカラ値 視点、注目点、光源 XF(i) 、XA(i) 、XL(i) (i=1.
3)ここでNpoint :総頂点数、NTHTRA
:総4面体数、NCRT :総等高面数 *max(a、b)はa、bのうちで小さくない方を表
し、IIkin(as b)はa、bのうちで大きくな
い方を表す。
、i =1.Npoint)頂点リスト 1conn
ect(Li)(四面体ごと)(j=1.4、i=1.
Ntetra (iが四面体のIDである。このリスト
が四面体要素リストである。)) スカラ値 5CAL(i)(i=I、Npoint)
(頂点ごと) 可視化したい CRT(i) (i=1.NCRT)
(昇順)スカラ値 視点、注目点、光源 XF(i) 、XA(i) 、XL(i) (i=1.
3)ここでNpoint :総頂点数、NTHTRA
:総4面体数、NCRT :総等高面数 *max(a、b)はa、bのうちで小さくない方を表
し、IIkin(as b)はa、bのうちで大きくな
い方を表す。
ここで、MATlは、同次座標表現の点pointi(
4)に変換マトリクスMATE (4,4)を乗じ、そ
の結果をpainto(4) (但しpainto(4
) −1,0)に返すサブルーチンである。MATE
(4,4)は、XA (3L XF (3)から決定さ
れる視野変換マトリクスである。
4)に変換マトリクスMATE (4,4)を乗じ、そ
の結果をpainto(4) (但しpainto(4
) −1,0)に返すサブルーチンである。MATE
(4,4)は、XA (3L XF (3)から決定さ
れる視野変換マトリクスである。
MATP (4,4)は、K(画面サイズのl/2)、
H(視点から投影面までの距離)から決定される透視変
換マトリクスである。省略値として、視点XA (3)
も視野変換、透視変換が施され、それぞれXAE (3
)、XAP (3)へ格納される。
H(視点から投影面までの距離)から決定される透視変
換マトリクスである。省略値として、視点XA (3)
も視野変換、透視変換が施され、それぞれXAE (3
)、XAP (3)へ格納される。
2 4 ごとの の設定
1、において透視座標は(IU、IV)について102
4X1024の画像サイズに正規化されている(第8図
参照)。したがって、IVMAX。
4X1024の画像サイズに正規化されている(第8図
参照)。したがって、IVMAX。
IVMINより、IVtc分について、画素値計算対象
領域がわかる。次に今求めたVOX (4、NTETR
A)(第6図参照)を使って、各IV値に対して画素値
計算を行なう必要のある領域IUMAX(IV)、IU
MIN(IV)を求める。
領域がわかる。次に今求めたVOX (4、NTETR
A)(第6図参照)を使って、各IV値に対して画素値
計算を行なう必要のある領域IUMAX(IV)、IU
MIN(IV)を求める。
ある1つの四面体について可視化したいスカラ値(cR
T(i))のうちどれを含むかという観点で分類する。
T(i))のうちどれを含むかという観点で分類する。
ICRT桁の2進数を考え、スカラ値CRT (i)が
四面体に含まれていたらi桁目の値を1に設定するとい
った規約で各4面体ごとに結果としての2進数を配列I
CLASS (NTETRA)に格納する。
四面体に含まれていたらi桁目の値を1に設定するとい
った規約で各4面体ごとに結果としての2進数を配列I
CLASS (NTETRA)に格納する。
4面体内におけるスカラ値5CALが
5cAt、=ao+aXx+a、y+agzで表されて
いるとすると、4面体内での等高面の法線ベクトルTN
ORM (j、i)は、次のようにして求められる。
いるとすると、4面体内での等高面の法線ベクトルTN
ORM (j、i)は、次のようにして求められる。
4面体の各頂点においては次の式が収支する。
5CAL1=ao+axx++ayy++agz+
(1)SCAL2=ao+a、xz+ayyz+ag
zz (2)SCAL3=ao + azxs +
ayys + awzs (3)SCAI、4=
ao+axxa+ayVa+azz< (4)(1
) (4)、(2) (4)、 (3) −(4)を計算することによりO を消去すると、 次の関係式が得られる。
(1)SCAL2=ao+a、xz+ayyz+ag
zz (2)SCAL3=ao + azxs +
ayys + awzs (3)SCAI、4=
ao+axxa+ayVa+azz< (4)(1
) (4)、(2) (4)、 (3) −(4)を計算することによりO を消去すると、 次の関係式が得られる。
これを
(aX 、
v 1
a冨
)
ついて解くことに
より、
TNORM (j。
i)が定まる。
’−TNORM (k、 i) = X (k)ここで
、GAUSS (A、B、X)は、3つの未知数をも
つ連立1次方程式をガウスの消去法で解くサブルーチン
である。Aは係数マトリクス、Bは右辺ベクトル、Xは
解ベクトルである。
、GAUSS (A、B、X)は、3つの未知数をも
つ連立1次方程式をガウスの消去法で解くサブルーチン
である。Aは係数マトリクス、Bは右辺ベクトル、Xは
解ベクトルである。
占ごとの ベタ ルの−
4面体ごとの法線ベクトルTNORM(j、1)(j=
L3 、i=1.Ntetra)から頂点ごとの法線ベ
クトルVNORM(j、 1)(j=L3.1=Npo
int)を求める。TNORM (j、i)を各頂点に
割りふり、頂点ごとに加算していき、最後に頂点に接続
する4面体の数で除する。
L3 、i=1.Ntetra)から頂点ごとの法線ベ
クトルVNORM(j、 1)(j=L3.1=Npo
int)を求める。TNORM (j、i)を各頂点に
割りふり、頂点ごとに加算していき、最後に頂点に接続
する4面体の数で除する。
VNORM (jS i )、IC0UNT (i)の
初期化 =ICOUNT(iconnect(j+i))+ 1
対応するスカラ値に応じてR (赤) (緑) (青) の比率を第9図のように決めている。
初期化 =ICOUNT(iconnect(j+i))+ 1
対応するスカラ値に応じてR (赤) (緑) (青) の比率を第9図のように決めている。
f
(ICRT≠1)
hen
1スキヤンライン(IV一定)について画素値(PIX
EL (1024,3))を計算し終えたらその都度外
部ファイルへ書き出す。上部背景領域(I V=I V
MAX+1.1024)では、画素値は全てOとなる。
EL (1024,3))を計算し終えたらその都度外
部ファイルへ書き出す。上部背景領域(I V=I V
MAX+1.1024)では、画素値は全てOとなる。
画素値計算領域(IV=IVMIN、IVMAX)では
各々の画素(IU、IV)について、これを含む四面体
を探し出す。次に画素に対応する光線が四面体を貫く点
(fend)及び脱出する点(fext)におけるスカ
ラ値SCL (2)を求め、これを可視したいスカラ値
CRT CICRT)と比較し、スカラ値に対応する等
高面の有無を調べる。
各々の画素(IU、IV)について、これを含む四面体
を探し出す。次に画素に対応する光線が四面体を貫く点
(fend)及び脱出する点(fext)におけるスカ
ラ値SCL (2)を求め、これを可視したいスカラ値
CRT CICRT)と比較し、スカラ値に対応する等
高面の有無を調べる。
等高面が存在する場合は、Phongのモデルを使って
画素値を計算し、その等高面のZ値とともに配列PIC
(100,4)に格納する。全ての4面体について格納
が終了したらPIC(i、4)によって降順にソートす
る。
画素値を計算し、その等高面のZ値とともに配列PIC
(100,4)に格納する。全ての4面体について格納
が終了したらPIC(i、4)によって降順にソートす
る。
PIXEL (IU、j)−0,0
ここで、KTは等高面の透過係数であり、NFACEは
等高面の数である。このようにして、複数枚の半透明等
高面を表示するとき、−の視線が交わるすべての等高面
の情報が当該視線についての画素値の計算に反映される
。
等高面の数である。このようにして、複数枚の半透明等
高面を表示するとき、−の視線が交わるすべての等高面
の情報が当該視線についての画素値の計算に反映される
。
1スキヤンラインについてこの作業が完了したら外部フ
ァイルに書き出す。なお、以下のリストの中で、〔]の
中はコメントである。
ァイルに書き出す。なお、以下のリストの中で、〔]の
中はコメントである。
〔下部背景領域についての画像ファイル作成〕量−狙九
ヱニ1 RSG、Bごとのイメージファイル (3x1024x1024画素、8ビット/画素)が生
成される。
ヱニ1 RSG、Bごとのイメージファイル (3x1024x1024画素、8ビット/画素)が生
成される。
以上、3DFEM解析結果から等高面画像を生成する1
例について本発明を説明した。もちろん、二の他にも様
々な実施例が考えられる。例えば、上記実施例では、頂
点を共有する四面体要素の代表法線ベクトル・データの
単純平均を求めて当該頂点の代表法線ベクトル・データ
とした。他の実施例では、頂点を共有する各四面体の立
体角で重み付けした四面体要素代表法線ベクトル・デー
タの平均を求めてもよい。また別の実施例では、重み付
ファクタとして、頂点を共有する各四面体の重心と当該
頂点の距離を用いてもよい。
例について本発明を説明した。もちろん、二の他にも様
々な実施例が考えられる。例えば、上記実施例では、頂
点を共有する四面体要素の代表法線ベクトル・データの
単純平均を求めて当該頂点の代表法線ベクトル・データ
とした。他の実施例では、頂点を共有する各四面体の立
体角で重み付けした四面体要素代表法線ベクトル・デー
タの平均を求めてもよい。また別の実施例では、重み付
ファクタとして、頂点を共有する各四面体の重心と当該
頂点の距離を用いてもよい。
また、上記実施例では、3DFEMで生成された、空間
内に不規則に分布する節点に、さらに節点を追加した後
、これらの節点同士を結んで当該空間を仮想的に四面体
要素に分割した。一方、本発明は、規則正しい直交格子
の各格子点に予めスカラ値が与えられている場合にも適
用することが可能である。そのような直交格子空間の四
面体要素への分割方法は、例えば小出等、「等関数値曲
面生成のための4面体格子法」、日本情報処理学会第3
5開会国大会講演論文集、13G−10、(1987)
に開示されている。この場合には、上記実施例における
節点の追加に対応するような格子点の追加は行われない
。直交格子空間を四面体要素に分割した後の処理は、上
記実施例の場合と同じである。
内に不規則に分布する節点に、さらに節点を追加した後
、これらの節点同士を結んで当該空間を仮想的に四面体
要素に分割した。一方、本発明は、規則正しい直交格子
の各格子点に予めスカラ値が与えられている場合にも適
用することが可能である。そのような直交格子空間の四
面体要素への分割方法は、例えば小出等、「等関数値曲
面生成のための4面体格子法」、日本情報処理学会第3
5開会国大会講演論文集、13G−10、(1987)
に開示されている。この場合には、上記実施例における
節点の追加に対応するような格子点の追加は行われない
。直交格子空間を四面体要素に分割した後の処理は、上
記実施例の場合と同じである。
F、効果
本発明によれば、三次元空間内に分散する複数の点に対
して当該点でのスカラ値が予め与えられているときに、
スカラ値が等しい点の集合である等高面の画像を、高速
に、かつ多量のメモリを使うことなしに生成することが
できる。
して当該点でのスカラ値が予め与えられているときに、
スカラ値が等しい点の集合である等高面の画像を、高速
に、かつ多量のメモリを使うことなしに生成することが
できる。
第1図は、本発明におけるデータ処理の概要を示す流れ
図である。 第2図は、四面体要素の1例の透視図である。 第3図は、四面体要素内での視線上のスカラ値の変化を
示すグラフである。 第4図は、六面体要素の1例の透視図である。 第5図は、六面体要素内での視線上のスカラ値の変化を
示すグラフである。 第6図は、四面体要素を透視座標において示した図であ
る。 第7図は、画素値計算に必要なデータの説明図である。 第8図は、四面体要素の外接長方形を透視座標において
示した図である。 第9図は、等高面への色の割当の説明図である。 第1O図は、FEM格子の直交格子への写像の説明図で
ある。 第11図は、五面体二次四素の四面体−次要素への分割
の説明図である。 第12図は、四面体要素からの等高面の幾何データの抽
出の説明図である。 代環人弁環士頓 冨 季 −外14 第2図 第8図 第4波 第5閃 第C図 第7図 第8@ 第9図 第10図
図である。 第2図は、四面体要素の1例の透視図である。 第3図は、四面体要素内での視線上のスカラ値の変化を
示すグラフである。 第4図は、六面体要素の1例の透視図である。 第5図は、六面体要素内での視線上のスカラ値の変化を
示すグラフである。 第6図は、四面体要素を透視座標において示した図であ
る。 第7図は、画素値計算に必要なデータの説明図である。 第8図は、四面体要素の外接長方形を透視座標において
示した図である。 第9図は、等高面への色の割当の説明図である。 第1O図は、FEM格子の直交格子への写像の説明図で
ある。 第11図は、五面体二次四素の四面体−次要素への分割
の説明図である。 第12図は、四面体要素からの等高面の幾何データの抽
出の説明図である。 代環人弁環士頓 冨 季 −外14 第2図 第8図 第4波 第5閃 第C図 第7図 第8@ 第9図 第10図
Claims (6)
- (1)三次元空間内に分散する複数の点の夫々に対して
当該点の位置データ及び当該点でのスカラ値が予め与え
られ、記憶装置に記憶されているときに、任意のスカラ
値を指定し、上記空間内において当該スカラ値を持つ点
の集合である等高面の画像を生成するための方法であつ
て、 (a)上記空間を、スカラ値を予め与えられた点を頂点
として構成される四面体要素に仮想的に分割し、各四面
体要素と当該四面体要素を構成する頂点を対応付けたリ
ストを生成してこれを記憶装置に記憶し、 (b)上記リストを参照して、四面体要素毎に、当該四
面体要素を構成する頂点の位置データ及びスカラ値に基
づいて、当該四面体要素に含まれる等高面の法線ベクト
ルを代表するベクトル(以下、四面体要素代表法線ベク
トルという)のデータを生成し、 (c)四面体要素の頂点毎に、当該頂点を含む四面体要
素の四面体要素代表法線ベクトル・データに基づいて、
当該頂点に関連する法線ベクトル(以下、頂点代表法線
ベクトルという)のデータを生成してこれを記憶装置に
記憶し、 (d)上記記憶装置に記憶されたリスト及び頂点代表法
線ベクトル・データに基づいて、指定されたスカラ値を
持つ等高面の画像データを生成するステップを含む、画
像生成方法。 - (2)上記スカラ値を予め与えられた点は三次元有限要
素法の要素の節点であり、 上記ステップ(a)では、新たな節点を追加し、新たな
節点の位置データ及び当該節点でのスカラ値を生成した
後、節点同士を結んで三次元空間を四面体要素に仮想的
に分割することを特徴とする画像生成方法。 - (3)三次元空間内に分散する複数の点の夫々に対して
当該点の位置データ及び当該点でのスカラ値が予め与え
られ、記憶装置に記憶されているときに、任意のスカラ
値を指定し、上記空間内において当該スカラ値を持つ点
の集合である等高面の画像を生成するための方法であつ
て、 (a)上記空間を、スカラ値を予め与えられた点を頂点
として構成される四面体要素に仮想的に分割し、各四面
体要素と当該四面体要素を構成する頂点を対応付けたリ
ストを生成してこれを記憶装置に記憶し、 (b)上記リストを参照して、四面体要素毎に、当該四
面体要素を構成する頂点の位置データ及びスカラ値に基
づいて、当該四面体要素に含まれる等高面の法線ベクト
ルを代表するベクトル(以下、四面体要素代表法線ベク
トルという)のデータを生成し、 (c)四面体要素の頂点毎に、当該頂点を含む四面体要
素の四面体要素代表法線ベクトル・データに基づいて、
当該頂点に関連する法線ベクトル(以下、頂点代表法線
ベクトルという)のデータを生成してこれを記憶装置に
記憶し、 (d)設定された視点から発せられる視線毎に、当該視
線が通過し、且つ指定されたスカラ値の等高面を含む可
能性のある四面体要素を、上記リストを参照して選択し
、 (e)選択された四面体要素について、上記視線と当該
四面体要素との二つの交点の位置データを生成し、 (f)上記交点の位置データ並びに上記選択された四面
体要素を構成する頂点の位置データ及びスカラ値に基づ
いて、上記交点におけるスカラ値を補間計算し、 (g)上記補間計算された二つの交点についてのスカラ
値の間に指定されたスカラ値が存在するか否かを判断し
、 (h)上記ステップ(g)の判断結果が肯定的であるな
らば、上記二つの交点を結ぶ線分上で上記指定されたス
カラ値を持つ点pの位置データを生成し、 (i)上記点pの位置データ並びに上記選択された四面
体要素を構成する頂点の位置データ及び頂点代表法線ベ
クトル・データに基づいて、上記点pでの等高面の法線
ベクトルnのデータを補間計算し、 (j)上記点pの位置データ及び上記法線ベクトルnの
データに基づいて、当該視線に関連する画素データを生
成し、 (k)生成された画素データを表示装置に入力するステ
ップを含む、画像生成方法。 - (4)三次元空間内に分散する複数の点の夫々に対して
当該点の位置データ及び当該点でのスカラ値が予め与え
られ、記憶装置に記憶されているときに、任意のスカラ
値を指定し、上記空間内において当該スカラ値を持つ点
の集合である等高面の画像を生成するための装置であつ
て、 (a)上記空間を、スカラ値を予め与えられた点を頂点
として構成される四面体要素に仮想的に分割し、各四面
体要素と当該四面体要素を構成する頂点を対応付けたリ
ストを生成してこれを記憶装置に記憶する手段と、 (b)上記リストを参照して、四面体要素毎に、当該四
面体要素を構成する頂点の位置データ及びスカラ値に基
づいて、当該四面体要素に含まれる等高面の法線ベクト
ルを代表するベクトル(以下、四面体要素代表法線ベク
トルという)のデータを生成する手段と、 (c)四面体要素の頂点毎に、当該頂点を含む四面体要
素の四面体要素代表法線ベクトル・データに基づいて、
当該頂点に関連する法線ベクトル(以下、頂点代表法線
ベクトルという)のデータを生成してこれを記憶装置に
記憶する手段と、(d)上記記憶装置に記憶されたリス
ト及び頂点代表法線ベクトル・データに基づいて、指定
されたスカラ値を持つ等高面の画像データを生成する手
段を含む、画像生成装置。 - (5)上記スカラ値を予め与えられた点は三次元有限要
素法の要素の節点であり、 上記手段(a)では、新たな節点を追加し、新たな節点
の位置データ及び当該節点でのスカラ値を生成した後、
節点同士を結んで三次元空間を四面体要素に仮想的に分
割する ことを特徴とする画像生成装置。 - (6)三次元空間内に分散する複数の点の夫々に対して
当該点の位置データ及び当該点でのスカラ値が予め与え
られ、記憶装置に記憶されているときに、任意のスカラ
値を指定し、上記空間内において当該スカラ値を持つ点
の集合である等高面の画像を生成するための装置であつ
て、 (a)上記空間を、スカラ値を予め与えられた点を頂点
として構成される四面体要素に仮想的に分割し、各四面
体要素と当該四面体要素を構成する頂点を対応付けたリ
ストを生成してこれを記憶装置に記憶する手段と、 (b)上記リストを参照して、四面体要素毎に、当該四
面体要素を構成する頂点の位置データ及びスカラ値に基
づいて、当該四面体要素に含まれる等高面の法線ベクト
ルを代表するベクトル(以下、四面体要素代表法線ベク
トルという)のデータを生成する手段と、 (c)四面体要素の頂点毎に、当該頂点を含む四面体要
素の四面体要素代表法線ベクトル・データに基づいて、
当該頂点に関連する法線ベクトル(以下、頂点代表法線
ベクトルという)のデータを生成してこれを記憶装置に
記憶する手段と、(d)設定された視点から発せられる
視線毎に、当該視線が通過し、且つ指定されたスカラ値
の等高面を含む可能性のある四面体要素を、上記リスト
を参照して選択する手段と、 (e)選択された四面体要素について、上記視線と当該
四面体要素との二つの交点の位置データを生成する手段
と、 (f)上記交点の位置データ並びに上記選択された四面
体要素を構成する頂点の位置データ及びスカラ値に基づ
いて、上記交点におけるスカラ値を補間計算する手段と
、 (g)上記補間計算された二つの交点についてのスカラ
値の間に指定されたスカラ値が存在するか否かを判断す
る手段と、 (h)上記手段(g)の判断結果が肯定的であるならば
、上記二つの交点を結ぶ線分上で上記指定されたスカラ
値を持つ点pの位置データを生成する手段と、 (i)上記点pの位置データ並びに上記選択された四面
体要素を構成する頂点の位置データ及び頂点代表法線ベ
クトル・データに基づいて、上記点pでの等高面の法線
ベクトルnのデータを補間計算する手段と、 (j)上記点pの位置データ及び上記法線ベクトルnの
データに基づいて、当該視線に関連する画素データを生
成する手段と、 (k)生成された画素データを表示装置に入力する手段
を含む、画像生成装置。
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| JP1265309A JPH0792840B2 (ja) | 1989-10-13 | 1989-10-13 | 画像生成方法及び装置 |
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