JPH04137075A - Image reproducer - Google Patents
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- JPH04137075A JPH04137075A JP2259315A JP25931590A JPH04137075A JP H04137075 A JPH04137075 A JP H04137075A JP 2259315 A JP2259315 A JP 2259315A JP 25931590 A JP25931590 A JP 25931590A JP H04137075 A JPH04137075 A JP H04137075A
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
本発明は、予め作成された3次元物体の形状データを2
次元の表示面上に投影することにより視覚化する画像生
成装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Field of Industrial Application" The present invention is a method for converting shape data of a three-dimensional object created in advance into two.
The present invention relates to an image generation device that performs visualization by projecting onto a dimensional display surface.
「従来の技術」
3次元CAD、3次元形状測定装置等種々のシステムに
より作成された3次元物体の形状データを視覚化するた
めに、この形状データを2次元の表示面上に投影し、2
次元画像を作成する方法がよく用いられている。この際
、作成された画像に立体感を持たせるために、光源、視
点、表面特性等の条件を与えて形状データの表面の輝度
を計算し、その輝度情報を投影された面に割り当てて陰
影付けを行う方法が用いられている。"Prior Art" In order to visualize the shape data of a 3D object created by various systems such as 3D CAD and 3D shape measuring equipment, this shape data is projected onto a 2D display surface,
A method of creating dimensional images is often used. At this time, in order to give the created image a three-dimensional effect, the brightness of the surface of the shape data is calculated by giving conditions such as the light source, viewpoint, surface characteristics, etc., and the brightness information is assigned to the projected surface to create shading. A method of attaching is used.
また、曲面を有する3次元物体の場合、一般的f−/’
JLP−、Asシ、1つ1ふ;;dhFJN?j五丁H
→ト1ヤレlキロ1虐1を伴うため、通常は、微小平面
(以下、「パッチ」と呼ぶ)の集合として近似的に表現
している。この場合、前述した方法を用いて陰影付けを
行うと、隣合うパッチの輝度が異なるためにその輝度が
割り当てられる投影された表示面上のパッチにおいても
、その境界部において輝度の不連続が生じる。In addition, in the case of a three-dimensional object with a curved surface, the general f-/'
JLP-, Asshi, 1 1 ふ;;dhFJN? j5cho H
→Because it involves a lot of trouble, it is usually expressed approximately as a set of microplanes (hereinafter referred to as "patches"). In this case, when shading is performed using the method described above, discontinuities in brightness will occur at the boundaries of the patches on the projected display surface to which adjacent patches are assigned different brightnesses because the brightness is different. .
このような現象は、元々の物体が滑らかな3次元曲面を
有する物体であるという物理的性質に反する結果となる
。Such a phenomenon results in a result contrary to the physical property that the original object is an object having a smooth three-dimensional curved surface.
そこで、投影された曲面内の輝度の不連続性を防ぐため
に、パッチの頂点における輝度ないしは法線ベクトルを
求め、これら頂点の輝度ないし法線ベクトルを線形内挿
することでバッチ内の輝度を求める方法が提案されてい
る。このような線形内挿法の一例としては、パッチ内の
各点における法線ベクトルを線形内挿により求め、この
法線ベクトルから輝度を求めるフォノの陰影付は法と、
パッチの各頂点における輝度をこの頂点における法線ベ
クトルから求め、これら各頂点における輝度を線形内挿
してパンチ内の各点における輝度を求めるグーロー陰影
付は法が一般的に使用されている。Therefore, in order to prevent discontinuities in brightness within the projected curved surface, the brightness or normal vector at the vertices of the patch is determined, and the brightness within the batch is determined by linearly interpolating the brightness or normal vector at these vertices. A method is proposed. An example of such a linear interpolation method is to calculate the normal vector at each point in the patch by linear interpolation, and calculate the brightness from this normal vector.
The Gouraud shading method is generally used, in which the brightness at each vertex of the patch is determined from the normal vector at this vertex, and the brightness at each point within the punch is determined by linear interpolation of the brightness at each vertex.
「発明が解決しようとする課題」
しかし、前記従来の陰影付は法であっても、パッチ内の
輝度は線形的、つまり一次関数的に連続に変化するもの
の、パッチの境界部においては輝度の変化の曲率は不連
続になり、この部分においていわゆるマツハ、バンドと
呼ばれる縞が生じて見た目の不自然さが免れない、とい
った課題を抱えていた。``Problems to be Solved by the Invention'' However, even though the conventional shading method described above is modulo, the brightness within the patch changes linearly, that is, linearly, continuously, but at the boundary of the patch, the brightness changes. The curvature of the change becomes discontinuous, and stripes called "matsuha" or "bands" occur in these areas, creating an unnatural appearance.
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、輝度の
変化がパッチの境界部においても滑らかに変化する2次
元画像を生成し得る画像生成装置の提供を目的としてい
る。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an image generation device that can generate a two-dimensional image in which brightness changes smoothly even at the boundaries of patches.
「課題を解決するための手段」
そこで本発明は、3次元の物体の形状データから2次元
の画像データを生成する画像生成装置を、表面が複数の
微小平面の集合で近似された3次元物体の形状データが
入力される入力手段aと、前記微小平面の頂点における
法線ベクトル及び輝度を算出する頂点輝度算出手段すと
、複数の画素が面状に列設されて形成される2次元の表
示面上に前記形状データを投影する投影手段Cと、前記
頂点輝度算出手段すにより得られた法線ベクトル又は輝
度の少なくとも一方に基づき、高次の補間関数を用いて
前記画素に対応する前記微小表面上の点の法線ベクトル
又は輝度を算出する3次元輝度算出手段dと、該3次元
輝度算出手段dの結果に基づき、対応する表示面上の画
素の輝度を算出する画素輝度算出手段eと、該画素輝度
算出手段eにより算出された結果を2次元の画像データ
として出力する出力手段fとを備えたものとすることで
、前記課題を解決せんとしている。``Means for Solving the Problems'' Therefore, the present invention provides an image generation device that generates two-dimensional image data from shape data of a three-dimensional object. input means a into which the shape data of is input, and vertex brightness calculation means to calculate the normal vector and brightness at the apex of the microplane. Based on at least one of the normal vector and the brightness obtained by the projection means C for projecting the shape data onto the display surface and the vertex brightness calculation means, a high-order interpolation function is used to calculate the shape data corresponding to the pixel. A three-dimensional brightness calculation means d that calculates the normal vector or brightness of a point on a microscopic surface, and a pixel brightness calculation means that calculates the brightness of a corresponding pixel on a display surface based on the result of the three-dimensional brightness calculation means d. The above-mentioned problem is solved by providing an output means f for outputting the result calculated by the pixel brightness calculation means e as two-dimensional image data.
ここで、前記補間関数は、その二次微分まで連続な性質
を有していることが好ましい。Here, it is preferable that the interpolation function has a continuous property up to its second derivative.
「作用」
本発明では、入力手段aにより入力された、表面が複数
の微小平面の集合で近似された3次元物体の形状データ
に基づいて、頂点輝度算出手段すにより、前記微小平面
の頂点における法線ベクトル及び輝度が算出2.6れる
2次元の表示面上に前記形状データが投影される。次い
で、1.8 bにより得られた法線ベクトル又は輝度の
少なくとも一方に基づき、3次元輝度算出手段dにより
高次の補間関数を用いて前記画素に対応する前記微小表
面上の点の法線ベクトル又は輝度が算出された後、該3
次元輝度算出手段dの結果に基づき、画素輝度算出手段
eにより対応する表示面上の画素の輝度が算出される。"Operation" In the present invention, based on the shape data of a three-dimensional object whose surface is approximated by a set of a plurality of microplanes, which is input by the input means a, the vertex brightness calculation means calculates the The shape data is projected onto a two-dimensional display surface on which the normal vector and brightness are calculated. Next, based on at least one of the normal vector and the brightness obtained in step 1.8b, the three-dimensional brightness calculation means d calculates the normal of the point on the microsurface corresponding to the pixel using a high-order interpolation function. After the vector or brightness is calculated, the 3
Based on the results of the dimensional brightness calculation means d, the pixel brightness calculation means e calculates the brightness of the corresponding pixel on the display screen.
そして、該画素輝度算出手段eにより算出された結果は
、出力手段fにより2次元の画像データとして出力され
る。The result calculated by the pixel brightness calculation means e is outputted as two-dimensional image data by the output means f.
なお、前記「課題を解決するための手段」及び「作用」
の項では、第1図に示す符号を用いて説明したが、この
発明が第1図に示す構成に限定される趣旨ではないこと
は勿論である。In addition, the above-mentioned "means for solving the problem" and "action"
Although the description has been made using the reference numerals shown in FIG. 1 in the above section, it goes without saying that the present invention is not limited to the configuration shown in FIG.
「実施例」
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。"Embodiments" Examples of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第2図は、本発明の一実施例である画像生成装置を示す
図である。図において、符号lは磁気ディスク装置等か
らなる入力手段、符号2はRAM(随時書き込みメモリ
ー)等を備えた記憶手段、符号3はデイスプレィ等から
なる表示手段、符号4はCPU (中央演算手段)等を
備えた演算処理手段、符号5は磁気ディスク等からなる
出力手段である。FIG. 2 is a diagram showing an image generation device that is an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 indicates an input means such as a magnetic disk device, 2 indicates a storage means including a RAM (random write memory), 3 indicates a display means such as a display, and 4 indicates a CPU (central processing means). 5 is an output means consisting of a magnetic disk or the like.
入力手段1には、3次元CAD、3次元モデリング・シ
ステム、3次元形状測定装置等3次元物体の形状情報を
作成できる別システムからの形状データが入力される。Input means 1 receives shape data from another system capable of creating shape information of a three-dimensional object, such as a three-dimensional CAD, a three-dimensional modeling system, or a three-dimensional shape measuring device.
この別システムは、3次元曲面をバッチと呼ばれる複数
の微小平面で近似して形状情報を作成している。入力手
段lは演算処理手段4に接続され、この入力手段1によ
り入力された形状データは演算処理手段4へと出力され
る。This other system creates shape information by approximating a three-dimensional curved surface with a plurality of microscopic planes called batches. The input means 1 is connected to the arithmetic processing means 4, and the shape data input by the input means 1 is output to the arithmetic processing means 4.
記憶手段2は演算処理手段4に接続され、この記憶手段
2は、前記入力手段1により入力された3次元物体の形
状データが一時的に記憶されると共に、演算処理手段4
による演算結果も一時的に記憶される。The storage means 2 is connected to the calculation processing means 4, and the storage means 2 temporarily stores the shape data of the three-dimensional object inputted by the input means 1, and also stores the shape data of the three-dimensional object inputted by the input means 1.
The calculation results are also temporarily stored.
表示手段3は演算処理手段4により制御され、この表示
手段3は、前記入力手段1により入力された3次元物体
の形状データを画面上に表示すると共に、演算処理手段
4による演算結果も画面上に表示する。The display means 3 is controlled by the arithmetic processing means 4, and the display means 3 displays the shape data of the three-dimensional object inputted by the input means 1 on the screen, and also displays the calculation result by the arithmetic processing means 4 on the screen. to be displayed.
演算処理手段4は、前記微不平面の頂点における法線ベ
クトル及び輝度を算出すると共に、複数の画素が面状に
列設されて形成される2次元の表示面上に前記形状デー
タを投影し、さらに、算出した微小平面の頂点における
法線ベクトル又は輝度の少なくとも一方に基づき、高次
の補間関数を用いて前記画素に対応する前記微小表面上
の点の法線ベクトル又は輝度を算出し、そして、この結
果に基づき、対応する表示面上の画素の輝度を算出する
機能を有している。The arithmetic processing means 4 calculates the normal vector and brightness at the apex of the micro-uneven plane, and projects the shape data onto a two-dimensional display surface formed by a plurality of pixels arranged in a plane. , further calculating the normal vector or brightness of a point on the microsurface corresponding to the pixel using a high-order interpolation function based on at least one of the calculated normal vector or brightness at the vertex of the microplane, Based on this result, it has a function of calculating the brightness of the corresponding pixel on the display screen.
出力手段5は演算処理手段4に接続され、この出力手段
5は、演算処理手段4の演算結果により2次元の画像デ
ータを出力する。The output means 5 is connected to the arithmetic processing means 4, and the output means 5 outputs two-dimensional image data based on the arithmetic results of the arithmetic processing means 4.
次に、第3図に示すフローチャートを参照して、本実施
例の画像生成装置の作用について説明する。Next, the operation of the image generation device of this embodiment will be explained with reference to the flowchart shown in FIG.
■形状データ入力
まず、入力手段1を用いて、3次元物体の形状データを
入力する(ステップ5PI)。ここで、前述の如く、3
次元物体の形状情報が作成できる他のシステムは、第4
図に示すように、3次元物体の表面SをバッチP、、(
1≦1≦n、1≦j≦m、i、j、n、mは自然数)と
呼ばれる四角形をした微小平面の集合で近似している。(2) Shape Data Input First, shape data of a three-dimensional object is input using the input means 1 (step 5PI). Here, as mentioned above, 3
Another system that can create shape information of dimensional objects is the 4th system.
As shown in the figure, the surface S of a three-dimensional object is divided into batches P, , (
It is approximated by a set of rectangular minute planes called 1≦1≦n, 1≦j≦m, where i, j, n, and m are natural numbers).
これらのシステムでは、形状情報は、バッチの各頂点V
の3次元座標値を有する頂点情報、頂点と頂点との連結
関係を示した辺情報、バッチを構成する全ての辺を表し
た面情報から成り立っている。In these systems, shape information is stored at each vertex V of the batch.
The batch consists of vertex information having three-dimensional coordinate values, edge information indicating the connection relationship between vertices, and surface information indicating all edges constituting the batch.
つまり、形状情報という点においては、各システムは共
通している。しかし、3次元モデリング・システムのよ
うに数学的に3次元形状情報を作成するシステムにおい
ては、作成された形状情報の(バッチの)頂点の座標値
は真値であるが、3次元形状測定装置のように測定値か
ら3次元形状情報を作成するシステムにおいては、その
(バッチの)頂点の座標値に測定誤差が含まれているこ
とに注意する必要がある。ここでは、第4図に示すよう
に、nXm個のバッチからなる形状情報が作成されたも
のとする。この形状情報が、システムからの形状データ
として入力手段1に入力される。In other words, each system is common in terms of shape information. However, in a system that mathematically creates 3D shape information such as a 3D modeling system, the coordinate values of the vertices (of a batch) of the created shape information are true values, but the 3D shape measurement device In a system that creates three-dimensional shape information from measured values, it must be noted that the coordinate values of the vertices (of the batch) include measurement errors. Here, as shown in FIG. 4, it is assumed that shape information consisting of nXm batches has been created. This shape information is input into the input means 1 as shape data from the system.
同時に、物体の表面特性や、光源の位置、視点の位置等
の環境情報も入力手段1を介して入力される。At the same time, environmental information such as the surface characteristics of the object, the position of the light source, and the position of the viewpoint is also input via the input means 1.
このようにして入力された形状データ等は、演算処理手
段4を介して記憶手段2に一時的に格納される。また、
入力された形状データは、必要に応じて表示手段3を介
して画面上に表示される。The shape data etc. input in this way are temporarily stored in the storage means 2 via the arithmetic processing means 4. Also,
The input shape data is displayed on the screen via the display means 3 as necessary.
■パッチ頂点の法線ベクトル及び輝度算出演算処理手段
4は、入力された形状データに基づき、全てのバッチの
頂点における法線ベクトルと輝度とを算出する(ステッ
プ5P2)具体的には、頂点の法線ベクトルについては
、その頂点の回りに存在するバッチ(本実施例では、第
4図に示すように頂点の回りには4つのバッチが存在す
る)の法線ベクトルの平均とする。輝度については、頂
点の法線ベクトル及び形状データと同時に入力された物
体の表面特性、光源の位置、視点の位置等の環境情報を
用いて、フォノの反射モデルを用いて計算すれば良い。■Calculation of normal vectors and brightness of patch vertices The calculation processing means 4 calculates the normal vectors and brightness of the vertices of all batches based on the input shape data (step 5P2). The normal vector is the average of the normal vectors of the batches that exist around the vertex (in this embodiment, there are four batches around the vertex as shown in FIG. 4). The brightness may be calculated using a phono reflection model using environmental information such as the surface characteristics of the object, the position of the light source, and the position of the viewpoint, which are input at the same time as the normal vector of the vertex and the shape data.
以降の説明では、パッチの頂点V における法線ベク
トル及び輝度をそれぞれH4、L、Iとする。In the following description, the normal vector and brightness at the vertex V of the patch are assumed to be H4, L, and I, respectively.
(3)2次元表示面への投影
演算処理手段4は、入力された形状データで構成される
3次元物体(すなわちパッチの集合)を表示面上に投影
する(ステップ5P3)。(3) Projection onto a two-dimensional display surface The calculation processing means 4 projects a three-dimensional object (i.e., a collection of patches) made up of the input shape data onto a display surface (step 5P3).
パッチの投影方法について説明する。第5図に示すよう
に、パッチP を取り出して考えると、まず、パッチ
P の各頂点と予め定められた視点とを結んだ直線と
表示面との交点を求める。本実施例では、パッチは四角
形状に形成されているので、交点は4箇所定められるこ
とになる。これら交点を、パッチP1.の頂点の接続情
報(すなわち前述の辺情報)に従って順次線分で接続す
る。The patch projection method will be explained. As shown in FIG. 5, when considering a patch P 2 , first, the intersection points between the display surface and the straight line connecting each vertex of the patch P 2 and a predetermined viewpoint are found. In this embodiment, since the patch is formed in a rectangular shape, four points of intersection are determined. These intersection points are defined as patch P1. are sequentially connected by line segments according to the connection information of the vertices (that is, the edge information described above).
そして、これらの線分によって囲まれた領域が表示面上
に投影されたパッチとなる。以上の作業を繰り返して、
3次元物体を構成する全てのパッチの投影を行う。The area surrounded by these line segments becomes a patch projected onto the display surface. Repeat the above steps,
Project all the patches that make up the three-dimensional object.
(4)パッチ内の輝度算出
演算処理手段4は、投影されたパッチ内部の着色を行う
。ここで、第6図に示すように、表示面は画素と呼ばれ
る複数の正方形が面上に列設されて構成されている。従
って、パッチ内部の着色は、投影されたパッチ内の全て
の画素に色情報を与えることにより行うことができる。(4) Intra-patch brightness calculation calculation processing means 4 colors the inside of the projected patch. Here, as shown in FIG. 6, the display surface is composed of a plurality of squares called pixels arranged in rows on the surface. Therefore, coloring inside the patch can be done by providing color information to all pixels within the projected patch.
まず、演算処理手段4は、着色対象となる投影されたパ
ッチ内の画素を1つ選び、選ばれた画素に対応する3次
元空間内のパッチ上の点を求める(ステップ5P4)
3次元空間内のパンチ上の点は、第5図に示すように
、投影されたバッチ内の画素及び視点を結んだ直線と、
3次元空間内のパッチとの交点として求めることができ
る。First, the arithmetic processing means 4 selects one pixel in the projected patch to be colored, and finds a point on the patch in the three-dimensional space that corresponds to the selected pixel (step 5P4).
As shown in Fig. 5, the points on the punch in the three-dimensional space are connected to the straight line connecting the pixels in the projected batch and the viewpoint,
It can be determined as an intersection with a patch in three-dimensional space.
次に、このパッチ上の点の着色を行う (ステップ5P
5)。パッチ上の点の着色は、点の輝度に物体固有の色
情報を乗じることにより求めることができる。また、点
の輝度は、第7図に示すように、交点が存在するパッチ
を含む3×3個のパッチの頂点IV、 kl i−1/
2≦h≦i+(1−1)/ 2+1、j−1/2≦に≦
j+(1−1)/ 2+1 l に対応する輝度列IL
h kl 1−1/ 2≦h≦i+(1−1)/ 2
+1、j−1/ 2≦に≦j+(1−1)/ 2 +1
1 の値を用いて、高次の補間関数を適用することによ
り求めることができる。但し、lは補間関数の次元を表
す。利用できる高次の補間関数の例としては、3次スプ
ライン補間、放物線ブレンディング補間、ベジェ曲線補
間、3次Bスプライン補間等が挙げられる。Next, color the points on this patch (Step 5P)
5). The coloring of a point on a patch can be determined by multiplying the brightness of the point by color information unique to the object. In addition, as shown in FIG. 7, the brightness of a point is determined by the vertices IV, kl i-1/ of 3×3 patches including the patch where the intersection exists.
2≦h≦i+(1-1)/2+1, j-1/2≦≦
Luminance sequence IL corresponding to j+(1-1)/2+1 l
h kl 1-1/2≦h≦i+(1-1)/2
+1, j-1/2≦to≦j+(1-1)/2 +1
It can be determined by using a value of 1 and applying a high-order interpolation function. However, l represents the dimension of the interpolation function. Examples of high-order interpolation functions that can be used include cubic spline interpolation, parabolic blending interpolation, Bezier curve interpolation, cubic B-spline interpolation, and the like.
特に、3次スプライン補間と放物線ブレンディング補間
は、補間された輝度を表す曲面において、パッチの頂点
での輝度の値がステップSP2で算出したパッチの頂点
の輝度の値と一致する性質を有している。つまり、これ
ら補間関数は、補間すべき座標値を必ず通る性質を有す
る関数である。In particular, cubic spline interpolation and parabolic blending interpolation have the property that, on a curved surface representing interpolated luminance, the luminance value at the patch vertex matches the luminance value at the patch vertex calculated in step SP2. There is. In other words, these interpolation functions have the property of always passing through the coordinate values to be interpolated.
このため、これら補間関数は、3次元モデリング・シス
テム等数学的な方法で作成された形状情報に適している
。一方、ベジェ曲線補間と3次Bスプライン補間は、補
間された輝度を表す曲面において、パッチの頂点での輝
度の値とステップSP2で求めたパッチの頂点の輝度の
値とは通常一致しない。つまり、これら補間関数は、補
間すべき座標値間を極力滑らかな曲面で補間しようとす
るものであり、誤差を含む測定値を基にした形状情報に
適している。本実施例では、以下の式で表される3次B
スプライン補間を用いるものとする。Therefore, these interpolation functions are suitable for shape information created by a mathematical method such as a three-dimensional modeling system. On the other hand, in Bezier curve interpolation and cubic B-spline interpolation, on a curved surface representing interpolated brightness, the brightness value at the vertex of the patch and the brightness value at the patch vertex determined in step SP2 usually do not match. In other words, these interpolation functions attempt to interpolate between coordinate values to be interpolated using a curved surface as smooth as possible, and are suitable for shape information based on measured values that include errors. In this example, the cubic B expressed by the following equation is used.
Assume that spline interpolation is used.
No(t)=(−1/6)t3+(1/2)t2−(1
/2)t+1/6N、(t)=(1/2)t3−t2+
2/3N2(t)=(−1/2)t3+(1/2)t2
+(1/2)t+ 176N3(t)=(116)t3
このようにして高次の補間関数を適用することにより、
輝度の高次での連続性が保証され、パッチの境界部にお
ける連続性が満足される。例えば、放物線ブレンディン
グ補間法ではC1級連続が、それ以外の補間法ではC2
1gL連続が保証される。No(t)=(-1/6)t3+(1/2)t2-(1
/2)t+1/6N, (t)=(1/2)t3-t2+
2/3N2(t)=(-1/2)t3+(1/2)t2
+(1/2)t+ 176N3(t)=(116)t3 By applying the high-order interpolation function in this way,
High-order continuity of brightness is guaranteed, and continuity at the patch boundaries is satisfied. For example, in the parabolic blending interpolation method, class C1 is continuous, while in other interpolation methods, class C2 is continuous.
1gL continuous flow is guaranteed.
そして、3次元空間内のパッチの各点における着色が終
了したら、ステップSP3と同様の手法でこの着色デー
タを2次元の表示面上に投影し、表示面上の画素の着色
データとする(ステップ5P6)。Then, when coloring at each point of the patch in the three-dimensional space is completed, this coloring data is projected onto a two-dimensional display screen using the same method as in step SP3, and is used as coloring data for pixels on the display screen (step SP3). 5P6).
最後に、表示面上の2次元画像情報は、表示手段3を介
して画面上に表示されると共に、必要に応じて、出力手
段5に画像データとして書き込まれ、出力される(ステ
ップ5P7)
従って、本実施例では、パッチ内の輝度を高次の補間関
数により補間しているので、パッチ内ばかりでなくその
境界部においても高次の連続性が保証され、前記従来の
ごとくパッチの境界部での不連続性によるマツハ・バン
ドの生成といった現象が生じることがなく、輝度の変化
が滑らかな画像を得ることができる。Finally, the two-dimensional image information on the display surface is displayed on the screen via the display means 3, and if necessary, is written as image data to the output means 5 and output (step 5P7). In this embodiment, since the brightness within a patch is interpolated using a high-order interpolation function, high-order continuity is guaranteed not only within the patch but also at its boundaries. This eliminates the occurrence of phenomena such as the generation of Matsuha bands due to discontinuities in the image, and it is possible to obtain images with smooth changes in brightness.
なお、本発明の画像生成装置は、その細部が前記実施例
に限定されず、種々の変形例が可能である。−例として
、前記実施例では輝度に対して補間関数を適用していた
が、輝度列の代わりに法線ベクトル列に高次の補間関数
を適用し、これにフォノの反射モデルを適用することに
より輝度を求めることもできる。この場合、輝度を補間
する場合に比較して、ハイライト処理等においてより現
実に近い高品位な画像が得られるが、法線ベクトルは3
次元のベクトルであり、補間の計算に約3倍の計算量を
必要とする。また、各画素においてフォノの反射モデル
の計算を行うので、この計算負荷に耐え得るようなハー
ドを選定する必要が有る。Note that the details of the image generation device of the present invention are not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications are possible. - For example, in the above embodiment, an interpolation function was applied to the luminance, but instead of the luminance sequence, a high-order interpolation function is applied to the normal vector sequence, and the phono reflection model is applied to this. The brightness can also be determined by In this case, compared to the case where luminance is interpolated, a high-quality image that is closer to reality can be obtained in highlight processing, etc., but the normal vector is
It is a dimensional vector, and requires about three times the amount of calculation for interpolation. Furthermore, since a phono reflection model is calculated for each pixel, it is necessary to select hardware that can withstand this calculation load.
「発明の効果」
以上詳細に説明したように、本発明によれば、3次元の
物体の形状データから2次元の画像データを生成する画
像生成装置を、表面が複数の微小平面の集合で近似され
た3次元物体の形状データが入力される入力手段と、前
記微小平面の頂点における法線ベクトル及び輝度を算出
する頂点輝度算出手段と、複数の画素が面状に列設され
て形成される2次元の表示面上に前記形状データを投影
する投影手段と、前記頂点輝度算出手段により得られた
法線ベクトル又は輝度の少なくとも一方に基づき、高次
の補間関数を用いて前記画素に対応する前記微小表面上
の点の法線ベクトル又は輝度を算出する3次元輝度算出
手段と、該3次元輝度算出手段の結果に基づき、対応す
る表示面上の画素の輝度を算出する画素輝度算出手段と
、該画素輝度算出手段により算出された結果を2次元の
画像データとして出力する出力手段とから構成したので
、微不平面内ばかりでなくその境界部においても高次の
連続性が保証され、前記従来のごとく微小平面の境界部
での不連続性によるマツハ・バンドの生成といった現象
が生じることがなく、輝度の変化が滑らかな画像を得る
ことができる。"Effects of the Invention" As explained in detail above, according to the present invention, an image generation device that generates two-dimensional image data from shape data of a three-dimensional object is approximated by a set of a plurality of microplanes. an input means into which shape data of the three-dimensional object is input; a vertex brightness calculation means to calculate the normal vector and brightness at the apex of the microplane; and a plurality of pixels arranged in a plane. A projection unit that projects the shape data onto a two-dimensional display surface, and a high-order interpolation function that corresponds to the pixel based on at least one of the normal vector and brightness obtained by the vertex brightness calculation unit. three-dimensional brightness calculation means for calculating the normal vector or brightness of a point on the microsurface; and pixel brightness calculation means for calculating the brightness of a corresponding pixel on the display surface based on the result of the three-dimensional brightness calculation means. , and an output means for outputting the results calculated by the pixel brightness calculation means as two-dimensional image data, so that high-order continuity is guaranteed not only within the micro-uneven plane but also at the boundary thereof, and the above-mentioned Unlike conventional methods, phenomena such as the generation of Matsuha bands due to discontinuities at the boundaries of microplanes do not occur, and images with smooth changes in brightness can be obtained.
第1図は本発明の全体構成を示す概略ブロック図、第2
図は本発明の一実施例である画像生成装置を示すブロッ
ク図、第3図は同実施例の作用を説明するためのフロー
チャート、第4図ないし第7図は同実施例の作用を説明
するための図である。
1・・・・・・入力手段、2・・・・・・記憶手段、3
・・・・・・表示手段、4・・・・・・演算処理手段、
5・・・・・・出力手段、P・・・・・・パッチ(微小
平面)
SF3・・・・・・頂点輝度算出手段、 SF3・・・
・・・投影手段、SP4〜SP5・・・・・・3次元輝
度算出手段、SF3・・・・・・画素輝度算出手段。Figure 1 is a schematic block diagram showing the overall configuration of the present invention, Figure 2 is a schematic block diagram showing the overall configuration of the present invention.
The figure is a block diagram showing an image generation device that is an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the embodiment, and FIGS. 4 to 7 are for explaining the operation of the embodiment. This is a diagram for 1...Input means, 2...Storage means, 3
...Display means, 4... Arithmetic processing means,
5... Output means, P... Patch (microplane) SF3... Vertex brightness calculation means, SF3...
... Projection means, SP4-SP5 ... Three-dimensional brightness calculation means, SF3 ... Pixel brightness calculation means.
Claims (2)
物体の形状データが入力される入力手段と、前記微小平
面の頂点における法線ベクトル及び輝度を算出する頂点
輝度算出手段と、複数の画素が面状に列設されて形成さ
れる2次元の表示面上に前記形状データを投影する投影
手段と、前記頂点輝度算出手段により得られた法線ベク
トル又は輝度の少なくとも一方に基づき、高次の補間関
数を用いて前記画素に対応する前記微小表面上の点の法
線ベクトル又は輝度を算出する3次元輝度算出手段と、
該3次元輝度算出手段の結果に基づき、対応する表示面
上の画素の輝度を算出する画素輝度算出手段と、該画素
輝度算出手段により算出された結果を2次元の画像デー
タとして出力する出力手段を備えた画像生成装置。(1) an input means into which shape data of a three-dimensional object whose surface is approximated by a set of a plurality of microplanes; a vertex brightness calculation means for calculating the normal vector and brightness at the apex of the microplane; based on at least one of a normal vector or brightness obtained by a projection means for projecting the shape data onto a two-dimensional display surface formed by arranging pixels in a plane, and the vertex brightness calculation means, three-dimensional brightness calculation means for calculating the normal vector or brightness of a point on the microsurface corresponding to the pixel using a high-order interpolation function;
Pixel brightness calculating means for calculating the brightness of a corresponding pixel on the display screen based on the result of the three-dimensional brightness calculating means, and output means for outputting the result calculated by the pixel brightness calculating means as two-dimensional image data. An image generation device equipped with
有していることを特徴とする請求項1記載の画像生成装
置。(2) The image generation device according to claim 1, wherein the interpolation function has a continuous property up to its second derivative.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2259315A JPH04137075A (en) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | Image reproducer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2259315A JPH04137075A (en) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | Image reproducer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04137075A true JPH04137075A (en) | 1992-05-12 |
Family
ID=17332373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2259315A Pending JPH04137075A (en) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | Image reproducer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04137075A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1016065A4 (en) * | 1996-12-10 | 2005-06-15 | Metavision Corp | Method and apparatus for adjusting multiple projected raster images |
-
1990
- 1990-09-28 JP JP2259315A patent/JPH04137075A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1016065A4 (en) * | 1996-12-10 | 2005-06-15 | Metavision Corp | Method and apparatus for adjusting multiple projected raster images |
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