JPH04362794A - 画像処理方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、情報処理装置上で画像
を生成・表示する画像生成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の方法を実現するシステム
としては、図２に示す如く、コンピュータ構成の画像処
理装置２１と、生成した画像を表示する表示装置２５を
具備し、表示用の画像データを保持する画像メモリ２３
と、表示画像生成時に使用されるｚバッファと呼ばれる
メモリ２４をバス２２で結合する構成をとるものが一般
的であった。

【０００３】上記構成において、従来はｚ−ｂｕｆｆｅ
ｒ法と呼ばれる画像生成法があった。図３にその原理図
を示し、図４にその処理のアルゴリズムに対応するフロ
ーチャートを示す。

【０００４】以下ではｚ−ｂｕｆｆｅｒ法の考え方を、
図３を例にとり、図４のフローチャートに従って説明す
る。

【０００５】まず、画像処理装置上の３次元世界に登録
されている物体面は図３（ｂ）の如く３面あるとして、
これらの登録物体面をＡ，Ｂ，Ｃと各々呼び、第１番目
の登録物体の表面をＡ、以下第２番目をＢ、第３番目を
Ｃとして説明する。さて処理を開始すると、ステップＳ
１にてｚ−ｂｕｆｆｅｒに最遠点のｚ値（視点からの距
離を表わす値で、大きな値ほど視点より遠くにあること
を意味する）を投影面の各画素に対応する点の全てに書
き込む。ここでｚ−ｂｕｆｆｅｒとは、投影面の各画素
に１点ずつ対応する相異なる記憶領域からなるバッファ
である。ステップＳ２で、処理対象の登録物体番号ｊを
１に初期化する。ステップＳ３で、視点から見た第ｊ番
目の登録物体の表面のｚ値を計算する。次にステップＳ
４では、計算で得られたｚ値が、当該表示画像位置に対
応するｚ−ｂｕｆｆｅｒに現在格納されている値に比べ
て小さいか否かを判定し、小さい場合にはステップＳ５
へ、そうでない場合にはステップＳ８へ進む。ステップ
Ｓ５では、ステップＳ３にて計算されたｚ値を当該表示
画像位置に対応するｚ−ｂｕｆｆｅｒ上の領域に書き込
む。ステップＳ６では、当該表示画像位置における当該
物体表面の輝度値や色データの形をとる画像データを計
算し、ステップＳ７では、該画像データ当該画像表示位
置に対応する画像データバッファに書き込む。ステップ
Ｓ８では登録されている物体の全ての吟味が終了したか
を判定し、終了した場合には処理を終え、終了していな
い場合には、処理対象の登録物体番号ｊを１つ分だけ進
めてステップＳ３へ戻る。

【０００６】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、以
上述べてきた従来法によれば、ある視点から見て最も近
い物体表面のデータのみから成る画像となるため、後ろ
にある物体までを透かして見せる半透明表示や、その透
過度をいろいろ変化させる等の処理が原理的に不可能で
あった。

【０００７】これはｚ−ｂｕｆｆｅｒ法が、次のような
アルゴリズムで画像生成を行うことに起因している。即
ち、画像処理装置上で形成された３次元の世界を、その
３次元世界中のある位置に設定された視点から見た映像
として画像を生成してゆく際に、視点から最も近い面の
情報をもって、生成される映像の各画素値を計算して行
くものであるからである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明画像処理方法は、３次元空間内に存在する複
数の面に関する情報により、当該複数の面を所定の視点
から観察した２次元画像を生成する画像処理方法であっ
て、前記視点からの各視線方向における前記複数の面の
出現順に基づいて、前記視点から各視線方向における前
記面までの距離の分布を前記出現順ごとに複数個記憶し
、複数の前記距離の分布の各々から個別に画像データを
生成し、生成された複数の画像データを混合して新たな
画像データを生成する。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明の画像処理方法を実施したシ
ステムの構成例を示す図であり、１１はコンピュータ構
成の画像処理装置、１３は第１の表示用画像データメモ
リ、１４は第１の表示用画像データメモリに対応するｚ
−ｂｕｆｆｅｒ、１５は第２の表示用画像データメモリ
、１６は第２の表示用画像データメモリに対応するｚ−
ｂｕｆｆｅｒ、１７は表示画像データの混合比データを
保持する混合比メモリ、１８は画像データを混合するた
めの混合器、１９は画像表示装置である。また、１２は
バスを示している。

【００１０】図５は、図１の構成の下での画像生成の処
理手順を表わしたフローチャートである。以下、図５に
沿って処理の流れを説明する。

【００１１】まず、処理を開始すると、ステップＳ１１
において、第１及び第２のｚ−ｂｕｆｆｅｒの全面に、
最遠点のｚ値を書き込む。次にステップＳ１２において
、処理対象の登録物体番号ｊを１に初期化する。ステッ
プＳ１３で視点から見た第ｊ番目の登録物体の表面のｚ
値を計算する。次にステップＳ１４では、ステップＳ１
３にて計算で得られたｚ値が、第１のｚ−ｂｕｆｆｅｒ
において対応する領域に格納されている値に比べて小さ
いか否かを判定する。ステップＳ１４で、小さいと判定
された場合にはステップＳ１５へ進み、そうでない場合
にはステップＳ２２へ進む。ステップＳ１５では第１の
ｚ−ｂｕｆｆｅｒの当該位置に格納してある値を第２の
ｚ−ｂｕｆｆｅｒの対応する位置に格納する。ステップ
Ｓ１６では、第１のｚ−ｂｕｆｆｅｒの当該位置の値を
ステップＳ１３で計算した値に書き替える。ステップＳ
１７では第１の画像データバッファの当該位置のデータ
を第２の画像データバッファの対応する位置に格納する
。ステップＳ１８では、ｊ番目の物体の表面の画像デー
タを計算し、ステップＳ１９ではステップＳ１８で求め
た画像データを第１の画像データバッファに書き込む。 ステップＳ２０では、登録されている物体の全てを吟味
したか否かを判定し、吟味した場合には処理を終了する
。そうでない場合には、ステップＳ２１に進み、登録物
体番号ｊを１つ分だけ進めて、ステップＳ１３へ戻る。 一方、ステップＳ２２では、ステップＳ１３で求めたｚ
値が第２のｚ−ｂｕｆｆｅｒにおいて、表示画像位置に
対応する領域に既に格納されている値よりも小さいか否
かを判定し、小さい場合はステップＳ２３に進み、そう
でない場合にはステップＳ２０に進む。ステップＳ２３
では第２のｚ−ｂｕｆｆｅｒの対応する位置にステップ
Ｓ１３にて計算した値を格納する。ステップＳ２４では
ｊ番目の物体の表面の画像データを計算し、ステップＳ
２５ではステップＳ２４で計算した物体の表面データを
、第２の画像データバッファの対応する位置に書き込む
。ステップＳ２５を終えると、ステップＳ２０へ進む。

【００１２】以上説明した手順によれば、登録されてい
る物体の表面の中で設定された視点から最も近い面の画
像データが第１の画像データバッファに、そのｚ値が第
１のｚ−ｂｕｆｆｅｒに書き込まれ、２番目に視点に近
い面の画像データが第２の画像データバッファに、その
ｚ値が第２のｚ−ｂｕｆｆｅｒに書き込まれることにな
る。

【００１３】また、表示画像データの混合比データを保
持する混合比メモリ１７はステップＳ１５及びステップ
Ｓ２３に於て、表示画像データ位置の対応する領域に表
示する際の第１の画像データと第２の画像データの混合
比を定める値を書き込むか、もしくは、ステップＳ１６
において同様に混合比を書き込むようにする。前者の場
合は、最近の表面が全て混合比に応じて透明度が変化し
、その後にある表面の画像が透けて表示されることにな
り、後者の場合は視点から見て２つの表面が重なってい
る部分のみ、最近の表面が透けて後にある表面が見える
ことになる。第２の画像データの混合比を０％になるよ
うに設定すると、第１の画像データバッファの内容のみ
が出力されることになり、従来のｚ−ｂｕｆｆｅｒ法そ
のものと同様の表示となり、１００％になるように設定
すると、最近の表面データは完全に無色透明で透過され
、表示上では、その存在がないものと仮定した状態が表
示されることになる。

【００１４】また、混合比データは図５で示される処理
が終了した後に、第１のｚ−ｂｕｆｆｅｒもしくは第２
のｚ−ｂｕｆｆｅｒを見て、最遠点以外のデータが格納
されている位置に対応する混合比データメモリの領域に
書き込むように処理してもよい。

【００１５】画像データメモリ及びｚ−ｂｕｆｆｅｒの
望ましい構成としては、例えば図６に示したように、そ
のデータ幅として画像データバッファ部に１８ｂｉｔの
データ幅をとり、ｚ−バッファ部に１４ｂｉｔのデータ
幅をとり、合わせて３２ｂｉｔのデータ幅を持って構成
される。コンピュータ構成の画像処理装置１１もデータ
幅３２ｂｉｔを基本とした構成となっており、ＣＰＵか
らのデータアクセス時には表示上の１画素に対して画像
データ（ここではＲ，Ｇ，Ｂそれぞれ６ｂｉｔ）及びそ
れに対応するｚ値を同時にアクセス可能としている。ま
た、この画像メモリは、デュアルポートメモリで構成さ
れており、画像の入出力が独立に行える構成となってい
る。入力側はアドレス指定によるデータ幅単位のアクセ
スをし、出力側はメモリのシーケンシャル出力モードを
用いる。これで入力側はコンピュータアクセス、出力側
はラスタ出力に対応可能となる。

【００１６】混合器１８は、図７に示す構成をとる。こ
こで７１，７２は乗算器であり、７１は画像データ１の
出力を、また７２は画像データ２の出力をそれぞれ混合
比データに従って値を調節するためのものである。これ
らはＲＯＭを用いたＬＵＴ（ルックアップテーブル）方
式をとるものとする。即ち、画像データ１が０〜６３ま
での値をとり、混合比データは

【００１７】

【外１】 の１６通りを０〜１５までの値で表現するものとすると
、例えば画像データ１の値が３０で混合比データが

【０
０１８】

【外２】 即ち８の値をもつ時には７１は１４を出力するようにデ
ータを書き込んでおくのである。同様に７２は、混合比
データは

【００１９】

【外３】 の１６通りを０〜１５までの値で表現するものとしてＲ
ＯＭの内容を書き込んでおくものである。また、加算器
７３は乗算器７１，７２の出力を加算する加算器である
。かくして混合比メモリ１７の内容を書きかえるのみで
、画像データ１及び２のいずれをも書き換えることなく
高速にその混合比（透過の具合）を変更することが可能
となる。また、以上説明した混合器１８は、図６に示す
画像データバッファ部の３色信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の一色
分に相当するものであるから、図７の構成を３組もつこ
とによって構成するものである。

【００２０】混合比メモリ１７は、画像データバッファ
と同様にデュアルポートＲＡＭを用いて構成されるもの
である。

【００２１】また、画像データメモリ及びｚ−ｂｕｆｆ
ｅｒメモリは、例えば表示が主走査方向１０２４画素、
副走査方向１０２４画素で行われるなら、１Ｍワード（
＝１Ｋ×１Ｋ）のアドレス空間をもち、１ワードは４バ
イトの構成となる。混合比メモリ１７は、１Ｍワード×
４ｂｉｔの構成である。

【００２２】図８に表示面上の画素位置とメモリのアド
レス空間との対応を示す。ここでは、上位アドレスを副
走査方向の位置に、中位アドレスを主走査方向の画素位
置に、データ幅方向を低位アドレスにとっている。

【００２３】（実施例２）前記実施例において、画像デ
ータバッファとｚ−バッファとは、同一ワード中に構成
されていたが、この構成に限らず、画像データバッファ
とｚ−バッファとそれぞれ独立したアドレス空間にとっ
ても勿論よい（図９（ａ），（ｂ））。この場合、３色
各々及びｚ−バッファに用いるデータのデータ長（デー
タ幅）を大きくとってやることが可能となり、より高精
細かつ、高階調に表示することもできるようになる。

【００２４】（実施例３）また、実施例２に於て、ｚ−
バッファは図９（ｃ）に示す様に２つのｚ−バッファを
同一アドレス空間領域にデータ幅方向に連続してとって
もよい。この場合は、表示位置に対応する２つのｚ値を
画像処理装置１１から１回のアクセスで同時に読み出す
ことが可能となる。

【００２５】（実施例４）画像データメモリ及びｚ−バ
ッファは２組に限らず、原理的には、アドレス空間領域
の許す限りの複数組まで拡張できることは明らかである
。この場合、図５で示したフローチャートにおいて、ｚ
値が、視点から見て最も近い位置を示す値であるか否か
、および視点から見て２番目に近い位置を示す値である
か否かを判定している部分が、視点から数えてもってい
るｚ−ｂｕｆｆｅｒの個数の範囲内の物体位置か否かを
判定し、それぞれの場合、判定結果に基づいて画像デー
タの遠近をソートする処理を行なうことになるわけであ
る。

【００２６】この場合、混合比は、それぞれの画像の混
合比を定める値として、必要数値分の混合比を保持する
メモリに蓄えられるようにし、この混合比に従って混合
された画像出力の総和をもって出力すればよい。この場
合、混合比メモリは画像メモリと同じ枚数もち、それぞ
れの画像の混合比を設定することになる。混合比の総和
は、必ずしも１である必要はなく、特に強調表示したい
物体面があれば、その物体面の比を上げればよい。図１
０にその構成を示す。

【００２７】（実施例５）実施例４において、各画像独
立に、混合比としてあらかじめ決めておいた比の組を何
種類か用意しておき、これらの混合比の組合わせのいず
れかを選択するように構成してもよい。この場合は、混
合比メモリは、画像メモリの数によらず一枚で十分であ
り、このメモリからの出力を直接乗算器の各々に入れれ
ばよい。乗算器はＬＵＴで構成され、混合比のコード（
混合比メモリよりの出力）と画像データ値より定まる出
力値をあらかじめ計算した結果が格納されているものと
する。例えば、混合比メモリの出力が１のときは、混合
比データ１〜ｎは、それぞれ１／３２，２／３２，…，
ｎ／３２を表わすとして計算しておき、混合比メモリの
出力が２のときは、ｎ／６４，（ｎ−１）／６４，…，
｛６４−（ｎ−１）｝／６４を各々混合比データ１〜ｎ
に割り当てたものとして計算しておく等の様にする。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明画像処理方
法によれば、３次元空間の物体の透過表示が可能となり
、また、その透過率を変更することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明画像処理方法を実施するためのシステム
の構成例を示すブロック図である。

【図２】従来の画像処理装置の構成を示す図である。

【図３】ｚ−ｂｕｆｆｅｒ法の原理を説明する図である
。

【図４】従来のｚ−ｂｕｆｆｅｒ法のフローチャートで
ある。

【図５】本発明による画像生成処理のフローチャートで
ある。

【図６】メモリの構成例を示す図である。

【図７】混合器の構成例を示す図である。

【図８】表示画面とアドレス空間の関係を示す図である
。

【図９】メモリの構成例を示す図である。

【図１０】他の実施例のシステムの構成例を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１１，１２　　画像処理装置 １２，２２　　バス １３　　第１の画像メモリ １４　　第１のｚ−バッファ １５　　第２の画像メモリ １６　　第２のｚ−バッファ １７　　混合比メモリ １８　　混合器 １９，２５　　表示装置 ２３　　画像メモリ ２４　　ｚ−バッファ ７１，７２　　乗算器 ７３　　加算器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　３次元空間内に存在する複数の面に関
   する情報により、当該複数の面を所定の視点から観察し
   た２次元画像を生成する画像処理方法であって、前記視
   点からの各視線方向における前記複数の面の出現順に基
   づいて、前記視点から各視線方向における前記面までの
   距離の分布を前記出現順ごとに複数個記憶し、複数の前
   記距離の分布の各々から個別に画像データを生成し、生
   成された複数の画像データを混合して新たな画像データ
   を生成することを特徴とする画像処理方法。
2. 【請求項２】　　前記混合における混合比を可変とする
   ことを特徴とする請求項１記載の画像処理方法。