JPH04195478A - 画像処理装置とその画像表示方法及び表示画像の画素計算方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はコンピュータグラフィック技術に係り、特に、
表示させる画像の画素データの計算時間が長時間かかる
場合に好適な画像処理装置とその画像表示方法に関する
。

［従来の技術］ ある画像例えば３次元画像を画面に表示させる場合、画
像の各画素の表示色や表示輝度等のデータを計算し各画
素を順次表示するのであるが、従来は画面の水平方向の
走査線に従って一ラインを表示し、次に垂直方向の走査
線に従って一段さがりまた一ラインを表示するという手
順を繰り返している。例えば、特開昭６１−６７１８０
号公報は、画像の所定領域を詳細に表示し他の領域は圧
縮データにて表示する技術を開示するが、図面全体を表
示するため、やはり走査線に沿った画素データの計算を
行っている。

［発明が解決しようとする課題］ ３次元画像を例えばレイトレーシング法にて表示させる
場合、各画素データの計算に時間がかかり、従来のよう
に水平、垂直方向の走査線に従って各画素データを計算
し表示していたのでは、画面全体を表示させるのに長時
間を要するという問題がある。３次元画像を表示させて
何かの設計を行う場合、画面全体の画像は不要でその一
部の画像だけで十分なことが多い。この場合、画面の上
部に表示される画像が必要なときはまだよいが、画面の
下部の画像が必要な場合、その画面下部の画像が表示さ
れるまで即ち画面全体が表示されるまで待たなければな
らない。これでは作業が円滑に進まず、いらいらしなが
ら計算と表示が必要画像に進むのを待つことになり、使
い勝手の良いものではない。

本発明の目的は、画面全体の画像ではなく一部の画像だ
けが必要な場合に高速にその画像を生成する画像処理装
置とその画像表示方法並びに画素データ計算方法、装置
を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的は、３次元画像を一画素単位に色や輝度を計算
し画面に表示する場合に、表示対象の３次元画像のワイ
ヤフレーム画像を画面に表示し該ワイヤフレーム画像が
表示された画面中の注目点をオペレータに指定させたと
き、該注目点を始点とし一画素単位に前記計算を行って
当該画素を前記ワイヤフレーム画像に代えて表示する手
順を前記始点を中心に順次螺旋経路に従って行うことで
、達成される。

上記目的はまた、表示対象の３次元画像の概略画像を画
面に表示して該画面中の注目点をオペレータに指定させ
、該注目点を含む所要領域の画素の計算と該計算結果に
よる表示を画面の他の領域に先だって行うことでも、達
成される。

上記目的はまた、上記の画像処理の最中にオペレータが
他の注目点を指定したときはその画像処理を中断し該注
目点による新たな同じ手法による画像表示処理を行わせ
ることで、達成される。

［作用］ 状来技術の問題は、水平方向、垂直方向の走査線に従っ
て各画素の表示データを計算し表示していたことが原因
である。この計算方法は、画面全体を表示する場合には
良いが１画面の一部のみが必要なときには、無駄な計算
時間が消費されることになる。そこで、本発明では、オ
ペレータの指定した注目点を中心に螺旋状に或いは所要
領域を先行してその画素データを計算し表示させること
で、不要な領域の計算時間を省くことが可能となる。ま
た、ある程度の画像が表示されたときオペレータがその
画像につき不要と判断したときは。

オペレータが割込処理を指示することにより今までの画
素データの計算２表示を中断し、新たに必要となった場
所の画像表示を行わせることが可能となる。これにより
、オペレータは必要な画像部分を次々と指定することで
、必要部分の画像の生成、中断を繰り返すことができる
。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第２図は、本発明の一実施例に係る画像処理装置の全体
構成図である。この画像処理装置は、通常のコンピュー
タ（計算機）でなり、計算機の演算装置ｌｌと、ＣＲＴ
等の表示装置２と、キーボードやマウス、ライトペン等
あるいはその他のポインティングデバイス等の入力装置
３と、演算装置１で実行させるソフトウェアや生成した
データを格納しておく記憶媒体４とを備える。上記のソ
フトウェアは、本実施例では、計算及び表示順序制御部
と、画像画素計算部と、表示処理部と、注目点定義入力
部で構成される。

計算及び表示順序制御部は、計算及び表示処理の順序を
制御する部分であり、オペレータが入力装置３により指
定した注目点画素から螺旋状経路に沿って計算し表示す
るように制御する。

画像画素計算部は１画像計算プログラムであり、画像を
画素単位に独立して計算する処理部分である。この処理
部分は、用途に合わせて複数用意でき、取り替えて使用
することができる０例えばレイトレーシング法による処
理部分と、ラジオシティ−法による処理部分と、Ｚバッ
ファ法による処理部分等とを用意し、最適な処理手法を
選択して使用する。

表示処理部は、表示の為のローカルな処理を行う所であ
り、スクリーンのドライバにあたる。

注目点定義入力部は、注目点の入力をオペレータに促し
、注目点の座標データを入力装置３から取り込む。

第３図は、画像の画素１ピクセル単位の計算概要説明図
である。本実施例における画像の画素デ−タの計算は、
計算機内部で生成した３次元画像データを２次元画面に
投影したときの画面構成要素である１ピクセル毎に計算
し９表示色２表示輝度を決定する。そして、これらのピ
クセルの集合により画面上に３次元画像が表示される。

これらの計算は、光学的法則に基づいて行われる。

第１図は１本発明の一実施例における画像表示処理手順
の全体を示すフローチャートである。先ず、入力される
画像計算のためのパラメータや３次元データを取り込み
、これらを主記憶に格納する。そして、本処理に先立ち
、計算２表示の処理速度の速い概略図であるワイヤフレ
ーム画像（物体の簡易輪郭を表示する画像）を画面に表
示させ、オペレータに注目点を入力を促す。

オペレータが注目点を入力したら、このデータを取り込
んで主記憶に格納する。

次に、注目点データから画素データの計算の経路を決定
する。この計算と表示は注目点を含む所要領域のみを他
の領域に先行して行うものであり、その所要領域内をど
のような経路で計算を進めるかは自由である。本実施例
の場合には、注目点を中心として広がる螺旋経路とし、
前記の所要領域は螺旋経路に従う計算の進行に従って注
目点を中心に徐々に広がるものとする。この螺旋経路が
決定されたら、このデータ（以下、計算スケジュールと
いう。）を主記憶または補助記憶装置に格納する。

次に、計算スケジュール読み込みと、内部スケジュール
ポインタのカウントアツプを行う。内部スケジュールポ
インタは、計算スケジュール配列のカレントスケジュー
ルを指し示すポインタである。最初は、注目点座標を格
納した位置でｌ（Ｉ　Ｉ＋となっている。このポインタ
は、計算スケジュールとペアになって記憶装置に格納さ
れている。本過程では、内部スケジュールポインタによ
って示されている次の画素座標の情報を取り込む。そし
て、内部スケジュールポインタをカウントアツプ（＋１
）する。

次のステップでは、一画素分の画素データ（表示色２表
示輝度）を計算し、計算された一画素を画面に表示処理
する。そして、計算した画素が最終画素であるか否かを
判定し、最終画素（本実施例の場合は螺旋経路をとるた
め、最終画素まで計算し表示すると、画面全体の計算１
表示が終了することになる。）の場合には処理を終了し
、最終画素でない場合には次に入力装置から割込処理指
示が発生したか否かを判定し、割込処理指示がなければ
次の画素データの計算に戻る。割込処理指示入力が発生
した場合には処理を終了し、第１図の最初のステップに
戻ってその割込処理つまり新たな注目点の入力待機をす
る。

第４図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、スケジュール計算の
流れを示すフローチャートである。先ずステップ１で１
画素サイズの設定を行う、この設定では、入力指示され
た画素サイズのデータを所定の格納場所つまり変数にセ
ットする。そして、ステップ２で画素チエツク配列の初
期化を行う。

画像画素に１対１に対応したチエツク用配列を確保し、
これらの配列中のデータを“０”の状態（未チエツク状
態を示す）にする。

ステップ３で注目点（ＸＯ，ｙｏ）が入力されると、ス
テップ４では、次の画素計算予定点（ＸＮ、ＹＮ）の計
算を行う。この計算は＋　ＸＮ＝ＸＯ＋１．ＹＮ＝Ｙ○
として行う。そしてステップ５で１画素チエツク配列へ
のチエツクフラグのセットをする。これは、スケジュー
ル計算でスケジュールが確定したことを示すために行う
もので、チエツク用配列の（ＸＯ，Ｙ○）、（ＸＮ、Ｙ
Ｎ）の位置に“１″をセットする。

次に、ステップ６で、スケジュール配列へ確定座標デー
タを格納する。この格納は、確定された順に行う、今の
場合、ＸＳＣ（１）＝ＸＯ，ＹＳＣ（１）＝ＹＯ，ＸＳ
Ｃ（２）＝ＸＮ、ＹＳＣ（２）＝ＹＮと格納する。そし
て、ステップ７で、スケジュールポインタへ初期値“２
”を設定する（ＩＳＣ＝２）。

その後、全ての画素チエツク配列へチエツクフラグが設
定いるか否かを判定しくステップ８）。

全てに“１”が設定されている場合にはスケジュール計
算を終了する。この判定結果が否定となつた場合、つま
りいずれかの画素のチエツクフラグが“０″であれば、
その画素のデータを計算し表示する必要があるため、ス
テップ９に進み、その画素への画素スケジュール方向ベ
クトルを算出する。この算出は、スケジュール予定点と
前のスケジュール点とから次式により行う。

ＸＶ＝ＸＮ−ＸＯ ＹＶ＝ＹＮ−ＹＯ ステップ１０では、画素スケジュール方向ベクトルを反
時計方向へ次式により９０度回転し、次の画素スケジュ
ール算定のためである。

ＸＮＶ＝−ＹＶ ＹＮＶ＝ＸＶ そして、最近に確定した画素座１１　（ＸＮ、ＹＮ）を
次処理スケジュールの原点とするために、ステップ１１
で、Ｘ０＝ＸＮ、ＹＯ＝ＹＮとする。

ステップ１２では、次処理予定座標を算出する。

次処理予定点として、画素スケジュール方向ベクトルの
終点から発する画素スケジュールベクトルを反時計廻り
にすることによって得られたベクトルの終点を次処理予
定座標とする。これは、次式によって求める。

ＸＮ＝ＸＮＶ＋Ｘ○ ＹＮ＝ＹＮＶ＋ＹＯ ここで、ｘｏ、ｙｏはステップ１１で求めた値を用いる
。

次のステップ１３では、次処理予定点がチエツク済であ
るか否かの判定つまりステップ１２で算出した次処理予
定点をスケジュール座標として確定できるか否かの判定
を行う。この判定は、次処理予定点がチエツク用配列に
より済になっているかにより行う。この判定結果が肯定
であれば、現在の次処理予定点は、スケジュール座標と
して確定することはできない。このときは、次のステッ
プ１４の処理により新たな次処理予定点を算出し確定し
てからステップ１５に進む。判定結果が否定の場合には
その次処理予定点を確定しステップ１４を飛び越してス
テップ１５に進む。

ステップ１４では、次処理予定点座標として、１単位分
、画素スケジュール方向ベクトルの方向を延ばした点つ
まり次式を満たす点を設定する。

ＸＮ＝ＸＶ＋Ｘ○ ＹＮ＝ＹＶ＋ＹＯ ステップ１５では、ステップ１２で求めた座標あるいは
ステップ１４で求めた座標が大刀指定された有効画素座
標であるか否かを判定する。この判定結果が否定の場合
には、次処理ループに入るために前記ステップ８に戻り
、肯定の場合にはステップ１６に進む。

ステップ１６では、座標ＸＮ、ＹＮが有効画素座標であ
ることを示すために、当該画素チエツク配列へのチエツ
クフラグを立て（“１″とする。）、ステップ１７に進
む。

ステップ１７では、スケジュール配列へ新しく確定した
スケジュール座標を設定するために、当該配列のポイン
タであるスケジュールカウンタをカウントアツプする。

ステップ１８では、確定したスケジュール座標（ＸＮ、
ＹＮ）をスケジュール配列へ格納し、その後、次処理ル
ープに入るためにステップ８に戻る。

以上の処理により、本実施例では、注目点を中心の出発
点として、一画素ずつ方形の螺旋状に画素データの算出
２表示ができるようになる。

［発明の効果］ 本発明によれば、コンピュータグラフィック等で試行錯
誤的に画像を生成する場合に、−早く表示画像の注目部
分を検証することが可能となる。

更に、割込処理にてその注目部分の画素データの計算と
表示を中断させ新たな注目部分の画像生成もできるので
、オペレータの試行錯誤の時間を短縮することが可能と
なる。このため、より多くのテストケース画像を生成で
き、質の高い画像を追及することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る画像処理装置での全体
処理手順を示すフローチャート、第２図は画像処理装置
の一構成図、第３図は画像画素計算の一例の概要説明図
、第４図（ａ）、（ｂ）。 （ｃ）は注目点からの計算スケジュールを決める−例の
フローチャートである。 １・・・計算機演算装置、２・・・表示装置、３・・・
入力装置、４・・・記憶媒体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、３次元画像を一画素単位に色や輝度を計算し画面に
   表示する画像処理装置において、表示対象の３次元画像
   のワイヤフレーム画像を画面に表示し該ワイヤフレーム
   画像が表示された画面中の注目点をオペレータに指定さ
   せたとき、該注目点を始点とし一画素単位に前記計算を
   行って当該画素を前記ワイヤフレーム画像に代えて表示
   する手順を前記始点を中心に順次螺旋経路に従って行う
   ことを特徴とする画像処理装置の画像表示方法。 ２、３次元画像を一画素単位に色や輝度を計算し画面に
   表示する画像処理装置において、表示対象の３次元画像
   の概略画像を画面に表示して該画面中の注目点をオペレ
   ータに指定させ、該注目点を含む所要領域の画素の前記
   計算と該計算結果による表示を画面の他の領域に先だっ
   て行うことを特徴とする画像処理装置の画像表示方法。 ３、表示色や表示輝度の計算に時間のかかる画素で構成
   される詳細画像を画面に表示する画像処理装置において
   、表示しようとする詳細画像の概略画像を画面に表示し
   てオペレータに注目点を指定させたとき、該注目点の画
   素の前記計算と表示を始点とし、該始点を中心とする領
   域の画素の前記計算と表示を順次行うことを特徴とする
   画像処理装置の画像表示方法。 ４、請求項１乃至請求項３のいずれかの画像表示方法に
   より画像を画面に表示させている画像処理の最中にオペ
   レータが他の注目点を指定したときは該画像処理を中断
   し該注目点による請求項１乃至請求項３のいずれかの画
   像表示方法を開始することを特徴とする画像処理装置の
   画像表示方法。 ５、３次元画像を一画素単位に色や輝度を計算し画面に
   表示する画像処理装置において、表示対象の３次元画像
   のワイヤフレーム画像を画面に表示し該ワイヤフレーム
   画像が表示された画面中の注目点をオペレータに指定さ
   せる手段と、該注目点を始点とし一画素単位に前記計算
   を行って当該画素を前記ワイヤフレーム画像に代えて表
   示する手順を前記始点を中心に順次螺旋経路に従って行
   う手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。 ６、３次元画像を一画素単位に色や輝度を計算し画面に
   表示する画像処理装置において、表示対象の３次元画像
   の概略画像を画面に表示して該画面中の注目点をオペレ
   ータに指定させる手段と、該注目点を含む所要領域の画
   素の前記計算と該計算結果による表示を画面の他の領域
   に先だって行う手段とを備えることを特徴とする画像処
   理装置。 ７、表示色や表示輝度の計算に時間のかかる画素で構成
   される詳細画像を画面に表示する画像処理装置において
   、表示しようとする詳細画像の概略画像を画面に表示し
   てオペレータに注目点を指定させる手段と、該注目点の
   画素の前記計算と表示を始点とし該始点を中心とする領
   域の画素の前記計算と表示を順次行う手段とを備えるこ
   とを特徴とする画像処理装置。 ８、請求項１乃至請求項３のいずれかの画像表示方法に
   より画像を画面に表示処理させている画像処理装置にお
   いて、前記表示処理の最中にオペレータが他の注目点を
   指定したとき該表示処理を中断し該注目点による請求項
   １乃至請求項３のいずれかの画像表示方法による新たな
   表示処理を開始させる手段を備えることを特徴とする画
   像処理装置。 ９、画面に表示させる画像の画素データ計算方法におい
   て、水平方向、垂直方向の走査線に従って各画素の表示
   データを計算し表示する代わりに、オペレータの指定し
   た注目点の画素を中心に螺旋状に一画素単位に順次計算
   し表示することを特徴とする画素データ計算方法。 １０、画面に表示させる画像の画素データを計算する画
   素データ計算装置において、画面中のオペレータの指定
   点を中心に螺旋状の経路を一画素単位に定め該経路に従
   って画素データを計算する手段を備えることを特徴とす
   る画素データ計算装置。 １１、画面に表示させる画像の画素データを計算する画
   素データ計算装置において、画面中のオペレータの指定
   点を中心に螺旋状の経路を一画素単位に定め該経路に従
   って画素データを計算する手段と、オペレータが割込指
   示により前記手段による計算を中断させ該手段に新たな
   指定点を中心とする計算を行わせる手段とを備えること
   を特徴とする画素データ計算装置。