JPH0737121A - 画像処理方法 - Google Patents
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- JPH0737121A JPH0737121A JP5182856A JP18285693A JPH0737121A JP H0737121 A JPH0737121 A JP H0737121A JP 5182856 A JP5182856 A JP 5182856A JP 18285693 A JP18285693 A JP 18285693A JP H0737121 A JPH0737121 A JP H0737121A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 操作者の経験によらず簡単に対象立体に任意
の位置から光を照射するように光源位置を設定したり、
対象立体の任意の部分にハイライトを持たせるように光
源位置を設定する。 【構成】 記憶装置に記憶された立体の形状データを読
み出して（Ｓ２０）、該立体を覆う仮想球面を作成する
工程（Ｓ２２）と、該仮想球面を画像表示装置上に表示
する工程（Ｓ２４、Ｓ２６）と、該仮想球面上の任意の
一点を座標入力装置から指示する工程（Ｓ２８）と、前
記指示された仮想球面上の一点における法線ベクトルを
算出する工程（Ｓ３０）と、前記仮想球面上の一点から
法線方向に移動した位置の座標を求めて、該座標を光源
の座標として光源を設定する工程（Ｓ３４）と含む画像
処理方法。また、Ｓ３０で求めた法線ベクトルと、視線
ベクトルから対象立体の任意の位置にハイライトを作る
光源位置を求める（Ｓ３８）こともできる。
の位置から光を照射するように光源位置を設定したり、
対象立体の任意の部分にハイライトを持たせるように光
源位置を設定する。 【構成】 記憶装置に記憶された立体の形状データを読
み出して（Ｓ２０）、該立体を覆う仮想球面を作成する
工程（Ｓ２２）と、該仮想球面を画像表示装置上に表示
する工程（Ｓ２４、Ｓ２６）と、該仮想球面上の任意の
一点を座標入力装置から指示する工程（Ｓ２８）と、前
記指示された仮想球面上の一点における法線ベクトルを
算出する工程（Ｓ３０）と、前記仮想球面上の一点から
法線方向に移動した位置の座標を求めて、該座標を光源
の座標として光源を設定する工程（Ｓ３４）と含む画像
処理方法。また、Ｓ３０で求めた法線ベクトルと、視線
ベクトルから対象立体の任意の位置にハイライトを作る
光源位置を求める（Ｓ３８）こともできる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、立体（三次元物体）の
画像処理に係り、さらに詳しくは、処理対称の立体に対
して、種々の角度から光を照射して、立体の各部の明る
さ及び陰影を表示するＣＡＤシステムに好適な画像処理
方法に関する。
画像処理に係り、さらに詳しくは、処理対称の立体に対
して、種々の角度から光を照射して、立体の各部の明る
さ及び陰影を表示するＣＡＤシステムに好適な画像処理
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】画像処理装置を用いて、立体をグラフィ
ックディスプレイ等の画像出力装置に表示するには、対
象となる立体の形状を表す情報を数値データとして入力
し、記憶装置に格納された数値データに対して種々の処
理過程を経る必要がある。その際、立体の形状データの
表現法により、表示される図形の質が異なってくる。立
体の形状データの表現法は、用いられる要素の次元が、
一次元、二次元、三次元とあるのに対応して、ワイヤー
フレームモデル、サーフェイスモデル、ソリッドモデル
の三通りに分類される。
ックディスプレイ等の画像出力装置に表示するには、対
象となる立体の形状を表す情報を数値データとして入力
し、記憶装置に格納された数値データに対して種々の処
理過程を経る必要がある。その際、立体の形状データの
表現法により、表示される図形の質が異なってくる。立
体の形状データの表現法は、用いられる要素の次元が、
一次元、二次元、三次元とあるのに対応して、ワイヤー
フレームモデル、サーフェイスモデル、ソリッドモデル
の三通りに分類される。
【０００３】まず、ワイヤーフレームモデルとは、一次
元要素の線分（曲線を含むこともある）により立体の輪
郭線を構成するモデルである。このモデルは、輪郭線を
構成する各線分の始点と終点の座標データを入力するだ
けで、立体の形状を入力することができ、複雑な立体も
容易に取り扱えるが、針金細工のように、線表示のみ
で、面の存在によりその後ろに隠れて見えなくなる線分
を消去したり（隠線消去）、見えなくなる面の部分を消
去したり（隠面消去）する処理が行えない。
元要素の線分（曲線を含むこともある）により立体の輪
郭線を構成するモデルである。このモデルは、輪郭線を
構成する各線分の始点と終点の座標データを入力するだ
けで、立体の形状を入力することができ、複雑な立体も
容易に取り扱えるが、針金細工のように、線表示のみ
で、面の存在によりその後ろに隠れて見えなくなる線分
を消去したり（隠線消去）、見えなくなる面の部分を消
去したり（隠面消去）する処理が行えない。
【０００４】次に、サーフェイスモデルとは、二次元要
素の多角形及び三次元要素の曲面によって立体を構成す
るモデルである。このモデルは、立体を構成する面単位
に、頂点の座標点列として入力され、隠線消去や隠面消
去を施した図形の表示が可能である。
素の多角形及び三次元要素の曲面によって立体を構成す
るモデルである。このモデルは、立体を構成する面単位
に、頂点の座標点列として入力され、隠線消去や隠面消
去を施した図形の表示が可能である。
【０００５】最後に、ソリッドモデルとは、三次元要素
の立方体、多面体、球、円柱などの簡単な立体（プリミ
ティブと呼ばれる）を組み合わせたり、各プリミティブ
を拡大、縮小、分割等の操作を繰り返して複雑な形状の
立体を構成する。このモデルは、プリミティブを基本と
しているため、体積、重心等の幾何計算が可能であり、
サーフェイスモデルと同様に、隠線消去・隠面消去処理
が可能である。
の立方体、多面体、球、円柱などの簡単な立体（プリミ
ティブと呼ばれる）を組み合わせたり、各プリミティブ
を拡大、縮小、分割等の操作を繰り返して複雑な形状の
立体を構成する。このモデルは、プリミティブを基本と
しているため、体積、重心等の幾何計算が可能であり、
サーフェイスモデルと同様に、隠線消去・隠面消去処理
が可能である。
【０００６】このように、サーフェイスモデル又はソリ
ッドモデルで表現された立体は、その画像を画像出力装
置に表示する際に、隠線消去・隠面消去と言った表現手
法を施すことが可能であるが、光源位置や周囲環境条件
を設定し、立体を構成する各面の明るさを求める陰影づ
け（Shading，シェーディング）や、影を付与する影づ
け（Shadowing，シャドウイング）が行える。
ッドモデルで表現された立体は、その画像を画像出力装
置に表示する際に、隠線消去・隠面消去と言った表現手
法を施すことが可能であるが、光源位置や周囲環境条件
を設定し、立体を構成する各面の明るさを求める陰影づ
け（Shading，シェーディング）や、影を付与する影づ
け（Shadowing，シャドウイング）が行える。
【０００７】シェーディングやシャドウイングを行うと
き、従来より一般に行われている光源位置の設定方法
は、次の２つの方法があった。第１の方法は、操作者が
表現対象の立体と光源との相対的な位置関係を把握し
て、キーボード等の入力手段によって、三次元空間内の
光源座標値を設定する方法である。第２の方法は、予め
座標値が登録された複数の光源位置から、適当な光源位
置を選択することにより、光源位置を設定する方法であ
る。
き、従来より一般に行われている光源位置の設定方法
は、次の２つの方法があった。第１の方法は、操作者が
表現対象の立体と光源との相対的な位置関係を把握し
て、キーボード等の入力手段によって、三次元空間内の
光源座標値を設定する方法である。第２の方法は、予め
座標値が登録された複数の光源位置から、適当な光源位
置を選択することにより、光源位置を設定する方法であ
る。
【０００８】また、立体を取り扱う三次元ＣＡＤや、コ
ンピュータグラフィックスでは、表示対象の立体の形状
把握や、表示された対象の見栄えを良くする等の理由か
ら、立体の特定の部分にハイライト（明るく見える部
分）ができるように光源設定を行う必要がある。
ンピュータグラフィックスでは、表示対象の立体の形状
把握や、表示された対象の見栄えを良くする等の理由か
ら、立体の特定の部分にハイライト（明るく見える部
分）ができるように光源設定を行う必要がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光源位置設定方法においては、操作者は対象立体の
定義されている座標系における立体と光源との相対的位
置関係を把握する必要があるため、光源位置の設定を試
行錯誤的に繰り返し行う必要があり、かなりの作業時間
が掛かるという問題点があった。また、予め登録済みの
光源位置から選択する方法では、対象立体に光を照射す
べき位置に光源を自由に設定できないため、意図したシ
ェーディング画像が得られないことが多いという問題点
があった。
来の光源位置設定方法においては、操作者は対象立体の
定義されている座標系における立体と光源との相対的位
置関係を把握する必要があるため、光源位置の設定を試
行錯誤的に繰り返し行う必要があり、かなりの作業時間
が掛かるという問題点があった。また、予め登録済みの
光源位置から選択する方法では、対象立体に光を照射す
べき位置に光源を自由に設定できないため、意図したシ
ェーディング画像が得られないことが多いという問題点
があった。
【００１０】以上の問題点に鑑み、本発明の課題は、操
作者の経験によらず簡単に対象立体に任意の位置から光
を照射するように光源位置を設定したり、対象立体の任
意の部分にハイライトを持たせるように光源位置を設定
することができる画像処理方法を提供することである。
作者の経験によらず簡単に対象立体に任意の位置から光
を照射するように光源位置を設定したり、対象立体の任
意の部分にハイライトを持たせるように光源位置を設定
することができる画像処理方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次の構成を有する。すなわち、本発明は、
立体の形状データと該立体を照射する光源に関するデー
タとを記憶装置に記憶し、該立体に前記光源を照射した
ときの立体の各部の明るさまたは陰影を付与して画像表
示装置に表示する画像処理方法において、記憶装置に記
憶された立体の形状データを読み出して、該立体を覆う
仮想球面を作成する工程と、該仮想球面を画像表示装置
上に表示する工程と、該仮想球面上の任意の一点を座標
入力装置から指示する工程と、前記指示された仮想球面
上の一点における法線ベクトルを算出する工程と、前記
仮想球面上の一点から法線方向に移動した位置に光源を
設定する工程とを含むことを特徴とする画像処理方法で
ある。
め、本発明は次の構成を有する。すなわち、本発明は、
立体の形状データと該立体を照射する光源に関するデー
タとを記憶装置に記憶し、該立体に前記光源を照射した
ときの立体の各部の明るさまたは陰影を付与して画像表
示装置に表示する画像処理方法において、記憶装置に記
憶された立体の形状データを読み出して、該立体を覆う
仮想球面を作成する工程と、該仮想球面を画像表示装置
上に表示する工程と、該仮想球面上の任意の一点を座標
入力装置から指示する工程と、前記指示された仮想球面
上の一点における法線ベクトルを算出する工程と、前記
仮想球面上の一点から法線方向に移動した位置に光源を
設定する工程とを含むことを特徴とする画像処理方法で
ある。
【００１２】また、本発明は、立体の形状データと該立
体を照射する光源に関するデータとを記憶装置に記憶
し、該立体に前記光源を照射したときの立体の各部の明
るさまたは陰影を付与して画像表示装置に表示する画像
処理方法において、記憶装置に記憶された立体の形状デ
ータを読み出して、該立体を覆う仮想球面を作成する工
程と、該仮想球面を画像表示装置上に表示する工程と、
該仮想球面上の任意の一点を座標入力装置から指示する
工程と、前記指示された仮想球面上の一点における法線
ベクトルを算出する工程と、画像表示装置に立体を表示
する際の視点座標と仮想球上の指示された点の座標とか
ら視線ベクトルを求める工程と、前記指示された仮想球
面上の一点において、光源ベクトルと前記視線ベクトル
とが光の反射法則を満たすように光源ベクトルを設定す
る工程とを含むことを特徴とする画像処理方法である。
体を照射する光源に関するデータとを記憶装置に記憶
し、該立体に前記光源を照射したときの立体の各部の明
るさまたは陰影を付与して画像表示装置に表示する画像
処理方法において、記憶装置に記憶された立体の形状デ
ータを読み出して、該立体を覆う仮想球面を作成する工
程と、該仮想球面を画像表示装置上に表示する工程と、
該仮想球面上の任意の一点を座標入力装置から指示する
工程と、前記指示された仮想球面上の一点における法線
ベクトルを算出する工程と、画像表示装置に立体を表示
する際の視点座標と仮想球上の指示された点の座標とか
ら視線ベクトルを求める工程と、前記指示された仮想球
面上の一点において、光源ベクトルと前記視線ベクトル
とが光の反射法則を満たすように光源ベクトルを設定す
る工程とを含むことを特徴とする画像処理方法である。
【００１３】
【作用】以上説明した手段により、光源位置の座標また
は光源ベクトルを算出する過程をさらに詳しく説明す
る。図３は、画像表示装置に表示された仮想球に対し座
標入力装置から指示された任意の点から、指示された点
の三次元座標と法線ベクトルとを算出する過程を説明す
る図である。
は光源ベクトルを算出する過程をさらに詳しく説明す
る。図３は、画像表示装置に表示された仮想球に対し座
標入力装置から指示された任意の点から、指示された点
の三次元座標と法線ベクトルとを算出する過程を説明す
る図である。
【００１４】図３において、仮想球の中心をＳC、座標
入力装置から指示した仮想球上の位置をＳPとすると、
球の中心からの指示位置の座標ＳPCは、式（１）により
表される。
入力装置から指示した仮想球上の位置をＳPとすると、
球の中心からの指示位置の座標ＳPCは、式（１）により
表される。
【数１】 また、仮想球は完全な球であるから、画像表示装置に表
示されたときの奥行きは、球の方程式より求めることが
できる。すなわち、式（１）で求められた座標ＳPCの水
平要素、垂直要素をそれぞれＸPC，ＹPCとすると、奥行
き要素ＺPCは、式（２）で表される。
示されたときの奥行きは、球の方程式より求めることが
できる。すなわち、式（１）で求められた座標ＳPCの水
平要素、垂直要素をそれぞれＸPC，ＹPCとすると、奥行
き要素ＺPCは、式（２）で表される。
【数２】
【００１５】式（１）、（２）により、画像表示装置上
での仮想球面の任意の指示位置を求めることができる。
また、ここで求めた指示位置の座標を単位化（長さが１
のベクトルに変換すること）すれば、光源位置を示す光
源ベクトルＶL1が求まる。
での仮想球面の任意の指示位置を求めることができる。
また、ここで求めた指示位置の座標を単位化（長さが１
のベクトルに変換すること）すれば、光源位置を示す光
源ベクトルＶL1が求まる。
【００１６】次に、仮想球面の指示位置にハイライトが
できるような光源座標と光源ベクトルの算出法を、図４
を参照して説明する。図４において、仮想球面が鏡面反
射するとし、法線ベクトルをＶn、視点ベクトルをＶeと
すれば、ハイライトができる光源位置を示す光源ベクト
ルＶL2は、光の反射法則により、式（３）で求めること
ができる。
できるような光源座標と光源ベクトルの算出法を、図４
を参照して説明する。図４において、仮想球面が鏡面反
射するとし、法線ベクトルをＶn、視点ベクトルをＶeと
すれば、ハイライトができる光源位置を示す光源ベクト
ルＶL2は、光の反射法則により、式（３）で求めること
ができる。
【数３】 〔ここで、Ｖn，Ｖe，ＶL2は、それぞれ長さ１のベクト
ルとする。また、（Ｖn・Ｖe）はベクトルＶnとベクト
ルＶeとの内積を表す。〕
ルとする。また、（Ｖn・Ｖe）はベクトルＶnとベクト
ルＶeとの内積を表す。〕
【００１７】また、上記の方法により求めた光源位置
は、光源自体の特性及び光が照射される面の特性を考慮
する必要があるが、以下に示す場合分けにより、光源の
特性を考慮した光源位置が指定できる。 (Ｉ)光源からの光が平行光線(無限遠方に存在する光源)
の場合 任意方向から対象立体を照射する光源位置は、式
（１）、（２）より光源ベクトルＶL1が指定できる。そ
して、ハイライトができる光源位置は、式（３）により
光源ベクトルＶL2が指定できる。
は、光源自体の特性及び光が照射される面の特性を考慮
する必要があるが、以下に示す場合分けにより、光源の
特性を考慮した光源位置が指定できる。 (Ｉ)光源からの光が平行光線(無限遠方に存在する光源)
の場合 任意方向から対象立体を照射する光源位置は、式
（１）、（２）より光源ベクトルＶL1が指定できる。そ
して、ハイライトができる光源位置は、式（３）により
光源ベクトルＶL2が指定できる。
【００１８】(II)光源が点光源及びそれに類似する光源
(有限距離に存在する光源)の場合 対象立体の表面上の計算点をＷPとすると、操作者は適
当な係数ｋを与えることにより、式（４）に示すよう
に、光源の三次元座標ＷLを指定できる。
(有限距離に存在する光源)の場合 対象立体の表面上の計算点をＷPとすると、操作者は適
当な係数ｋを与えることにより、式（４）に示すよう
に、光源の三次元座標ＷLを指定できる。
【数４】 〔上式において、ベクトルＶLは、ベクトルＶL1また
は、ベクトルＶL2を示す。〕
は、ベクトルＶL2を示す。〕
【００１９】
【実施例】次に、図面を参照して、本発明の一実施例を
詳細に説明する。図１は、本発明に係る画像処理方法が
適用される画像処理装置の構成を示すブロック図であ
る。画像処理装置本体１は、外部記憶装置にデータを読
み書きする外部記憶制御部１３と、ポインティングデバ
イスから座標位置を入力する座標位置データ入力部１４
と、画像処理プログラムや画像データを記憶する内部記
憶と演算処理装置とからなるデータ処理部１５と、高解
像度ビットマップ表示データを出力するデータ出力部１
６とからなる。また、座標位置データ入力部１４には、
表示画面上の位置を入力するポインティングデバイスと
してマウス１０が接続され、外部記憶制御部１３には、
外部記憶装置として磁気ディスク１１が接続され、デー
タ出力部１６には、画像表示装置として高解像度のＣＲ
Ｔ１２が接続されている。
詳細に説明する。図１は、本発明に係る画像処理方法が
適用される画像処理装置の構成を示すブロック図であ
る。画像処理装置本体１は、外部記憶装置にデータを読
み書きする外部記憶制御部１３と、ポインティングデバ
イスから座標位置を入力する座標位置データ入力部１４
と、画像処理プログラムや画像データを記憶する内部記
憶と演算処理装置とからなるデータ処理部１５と、高解
像度ビットマップ表示データを出力するデータ出力部１
６とからなる。また、座標位置データ入力部１４には、
表示画面上の位置を入力するポインティングデバイスと
してマウス１０が接続され、外部記憶制御部１３には、
外部記憶装置として磁気ディスク１１が接続され、デー
タ出力部１６には、画像表示装置として高解像度のＣＲ
Ｔ１２が接続されている。
【００２０】次に、本発明に係る画像処理方法の第１実
施例を図２のフローチャートを参照して、工程順に処理
内容の詳細を説明する。本第１実施例は、任意の方向か
ら対象立体を照射する光源位置を求める場合である。ま
ず最初に、磁気ディスク１１からデータ読出書込部１３
を通じてデータ処理部１５に処理対象の立体の形状デー
タを読み出す（Ｓ２０）。次いで、対象立体を覆う三次
元仮想球面を作成する（Ｓ２２）。そして、この仮想球
面に対して三次元視野変換等の手段で二次元投影図形に
変換し（Ｓ２４）、二次元図形に変換した仮想球面をデ
ータ出力部１６を介してＣＲＴ１２に表示する（Ｓ２
６）。
施例を図２のフローチャートを参照して、工程順に処理
内容の詳細を説明する。本第１実施例は、任意の方向か
ら対象立体を照射する光源位置を求める場合である。ま
ず最初に、磁気ディスク１１からデータ読出書込部１３
を通じてデータ処理部１５に処理対象の立体の形状デー
タを読み出す（Ｓ２０）。次いで、対象立体を覆う三次
元仮想球面を作成する（Ｓ２２）。そして、この仮想球
面に対して三次元視野変換等の手段で二次元投影図形に
変換し（Ｓ２４）、二次元図形に変換した仮想球面をデ
ータ出力部１６を介してＣＲＴ１２に表示する（Ｓ２
６）。
【００２１】次に、マウス１０を用いて、ＣＲＴ１２に
表示された仮想球面上の任意位置を指示し、その画面座
標をデータ入力部１４を介してデータ処理部１５に入力
する（Ｓ２８）。次いで、上記入力された座標位置から
対応する仮想球面上の三次元座標と法線ベクトル（面の
向きを表す長さ１のベクトル）を算出する（Ｓ３０）。
表示された仮想球面上の任意位置を指示し、その画面座
標をデータ入力部１４を介してデータ処理部１５に入力
する（Ｓ２８）。次いで、上記入力された座標位置から
対応する仮想球面上の三次元座標と法線ベクトル（面の
向きを表す長さ１のベクトル）を算出する（Ｓ３０）。
【００２２】光源指示かハイライト指示かの判断は、第
１実施例では光源指示へ分岐する（Ｓ３２）。以上求め
られた仮想球面上の座標と法線ベクトルとから、仮想球
面上の指示された一点から法線ベクトル方向に移動した
位置を光源位置として算出する（Ｓ３４）。最後に、以
上求めた光源位置及び光源ベクトルに、Ｓ２４で行った
座標変換の逆変換を施し、対象立体座標系と同じ座標系
での光源位置及び光源ベクトルを算出する（Ｓ４０）。
１実施例では光源指示へ分岐する（Ｓ３２）。以上求め
られた仮想球面上の座標と法線ベクトルとから、仮想球
面上の指示された一点から法線ベクトル方向に移動した
位置を光源位置として算出する（Ｓ３４）。最後に、以
上求めた光源位置及び光源ベクトルに、Ｓ２４で行った
座標変換の逆変換を施し、対象立体座標系と同じ座標系
での光源位置及び光源ベクトルを算出する（Ｓ４０）。
【００２３】次に、仮想球面上の指示位置にハイライト
ができるように光源位置を設定する第２実施例を図２の
フローチャートを参照して説明する。本第２実施例にお
いて、Ｓ２０からＳ３０までの工程は、第１実施例と同
じであるので、その説明は省略する。本第２実施例で
は、Ｓ３２の光源指示かハイライト指示かの判断は、ハ
イライト指示に分岐する。次いで、対象立体を視野変換
する際の視点座標と仮想球面上の指示座標とから視線ベ
クトル（視点方向を示す長さ１のベクトル）を算出する
（Ｓ３６）。
ができるように光源位置を設定する第２実施例を図２の
フローチャートを参照して説明する。本第２実施例にお
いて、Ｓ２０からＳ３０までの工程は、第１実施例と同
じであるので、その説明は省略する。本第２実施例で
は、Ｓ３２の光源指示かハイライト指示かの判断は、ハ
イライト指示に分岐する。次いで、対象立体を視野変換
する際の視点座標と仮想球面上の指示座標とから視線ベ
クトル（視点方向を示す長さ１のベクトル）を算出する
（Ｓ３６）。
【００２４】次いで、視線ベクトルと法線ベクトルとか
ら、仮想球面上の指示された位置にハイライトを作るた
め、光源ベクトルと視線ベクトルとが光の反射法則を満
たすように、光源ベクトルを求める（Ｓ３８）。最後
に、以上求めた光源位置及び光源ベクトルに、Ｓ２４で
行った座標変換の逆変換を施し、対象立体座標系と同じ
座標系での光源位置及び光源ベクトルを算出する（Ｓ４
０）。
ら、仮想球面上の指示された位置にハイライトを作るた
め、光源ベクトルと視線ベクトルとが光の反射法則を満
たすように、光源ベクトルを求める（Ｓ３８）。最後
に、以上求めた光源位置及び光源ベクトルに、Ｓ２４で
行った座標変換の逆変換を施し、対象立体座標系と同じ
座標系での光源位置及び光源ベクトルを算出する（Ｓ４
０）。
【００２５】次に、上記の実施例の光源ベクトルの算出
過程について、さらに詳しく説明する。第１実施例の任
意位置の光源ベクトルをＶL1（ＸVL1，ＹVL1，
ＺVL1）、第２実施例の任意位置にハイライトを持たせ
る光源ベクトルをＶL2（ＸVL2，ＹVL2，ＺVL2）とすれ
ば、これらを算出する過程は、以下の３ステージに分か
れる。
過程について、さらに詳しく説明する。第１実施例の任
意位置の光源ベクトルをＶL1（ＸVL1，ＹVL1，
ＺVL1）、第２実施例の任意位置にハイライトを持たせ
る光源ベクトルをＶL2（ＸVL2，ＹVL2，ＺVL2）とすれ
ば、これらを算出する過程は、以下の３ステージに分か
れる。
【００２６】まず、第１ステージでは、座標入力装置で
あるマウスから指示されたＣＲＴ画面の仮想球面上の指
示座標ＳP（ＸSP，ＹSP）から、これに対応する仮想球
面上の三次元座標ＷP（ＸWP，ＹWP，ＺWP）と、法線ベ
クトルＶn（ＸVn，ＹVn，ＺVn）すなわち光源ベクトル
ＶL1を前記の式（１）及び（２）により算出する。
あるマウスから指示されたＣＲＴ画面の仮想球面上の指
示座標ＳP（ＸSP，ＹSP）から、これに対応する仮想球
面上の三次元座標ＷP（ＸWP，ＹWP，ＺWP）と、法線ベ
クトルＶn（ＸVn，ＹVn，ＺVn）すなわち光源ベクトル
ＶL1を前記の式（１）及び（２）により算出する。
【００２７】このとき、仮想球の中心をＳC（ＸSC，Ｙ
SC）とすると、座標ＷPの水平、垂直方向の座標ＸWP，
ＹWPは、式（１）を各成分に分解した式（５）により求
まる。
SC）とすると、座標ＷPの水平、垂直方向の座標ＸWP，
ＹWPは、式（１）を各成分に分解した式（５）により求
まる。
【数５】 また、奥行き要素を示す式（２）から、座標ＺWPは、式
（６）により求まる。
（６）により求まる。
【数６】
【００２８】そして、法線ベクトルＶnは、上式により
求めた座標ＷP（ＸWP，ＹWP，ＺWP）を単位化すればよ
いから、式（７）により求まる。
求めた座標ＷP（ＸWP，ＹWP，ＺWP）を単位化すればよ
いから、式（７）により求まる。
【数７】 また、光線ベクトルＶL1の各要素は、法線ベクトルＶn
の各要素となる。
の各要素となる。
【００２９】次に、第２ステージでは、視線ベクトルＶ
e（ＸVe，ＹVe，ＺVe）と法線ベクトルとから、光源ベ
クトルＶL2を前記の式（３）に基づいて算出する。ここ
で、視線ベクトルＶeは、視点座標をＷe（ＸWe，ＹWe，
ＺWe）とすると、式（８）により求まる。
e（ＸVe，ＹVe，ＺVe）と法線ベクトルとから、光源ベ
クトルＶL2を前記の式（３）に基づいて算出する。ここ
で、視線ベクトルＶeは、視点座標をＷe（ＸWe，ＹWe，
ＺWe）とすると、式（８）により求まる。
【数８】
【００３０】上式において、｜｜内は、三次元座標Ｗe
とＷPとの距離を示す。また、視線ベクトルＶeの各要素
を式（９）に、そして｜｜内の実際の計算を式（１０）
にそれぞれ示す。
とＷPとの距離を示す。また、視線ベクトルＶeの各要素
を式（９）に、そして｜｜内の実際の計算を式（１０）
にそれぞれ示す。
【数９】
【数１０】
【００３１】光源ベクトルＶL2は、式（３）により、式
（１１）として求められる。
（１１）として求められる。
【数１１】
【００３２】最後に、第３ステージでは、第１、第２ス
テージにて求めたそれぞれの光源ベクトルから、前記式
（４）に基づいて、それぞれの光源座標ＷP1（ＸWP1，
ＹWP1，ＺWP1），ＷP2（ＸWP2，ＹWP2，ＺWP2）は、式
（１２）、（１３）により求められる。
テージにて求めたそれぞれの光源ベクトルから、前記式
（４）に基づいて、それぞれの光源座標ＷP1（ＸWP1，
ＹWP1，ＺWP1），ＷP2（ＸWP2，ＹWP2，ＺWP2）は、式
（１２）、（１３）により求められる。
【数１２】
【数１３】 （ｋ1，ｋ２は、それぞれ光源と仮想球との距離を表
す。） 上記のように光源位置が設定されるので、画像処理対象
の立体は、データ出力部１６を介してシェーディング処
理された図形としてＣＲＴ１２上に表示され、光源の位
置シミュレーションとして活用することができる。
す。） 上記のように光源位置が設定されるので、画像処理対象
の立体は、データ出力部１６を介してシェーディング処
理された図形としてＣＲＴ１２上に表示され、光源の位
置シミュレーションとして活用することができる。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、対
象立体を覆う仮想球面を作成し、画像表示装置上に表示
された仮想球面上の任意の位置をポインティングデバイ
スで指示することにより、対象立体に対し任意の位置か
ら光を照射するよう光源位置を設定でき、また、対象立
体の任意位置にハイライトができるように光源位置を設
定できるため、操作者が試行錯誤することなく、短時間
で光源位置を設定することができるという効果がある。
また、光源が意図した位置に設定されたか確認するため
に要していたシェーディング処理の回数が削減できるた
め、画像処理の計算コストを削減するという効果があ
る。
象立体を覆う仮想球面を作成し、画像表示装置上に表示
された仮想球面上の任意の位置をポインティングデバイ
スで指示することにより、対象立体に対し任意の位置か
ら光を照射するよう光源位置を設定でき、また、対象立
体の任意位置にハイライトができるように光源位置を設
定できるため、操作者が試行錯誤することなく、短時間
で光源位置を設定することができるという効果がある。
また、光源が意図した位置に設定されたか確認するため
に要していたシェーディング処理の回数が削減できるた
め、画像処理の計算コストを削減するという効果があ
る。
【図１】本発明に係る画像処理方法が適用される画像処
理装置の構成を示すブロック図である。
理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る画像処理方法の実施例のフローチ
ャートである。
ャートである。
【図３】光源位置設定の説明図である。
【図４】仮想球面における全反射に関するベクトル説明
図である。
図である。
１０ マウス １１ 磁気ディスク １２ ＣＲＴ １３ 外部記憶制御部 １４ データ入力部 １５ データ処理部 １６ データ出力部
Claims (2)
- 【請求項１】 立体の形状データと該立体を照射する光
源に関するデータとを記憶装置に記憶し、該立体に前記
光源を照射したときの立体の各部の明るさまたは陰影を
付与して画像表示装置に表示する画像処理方法におい
て、 記憶装置に記憶された立体の形状データを読み出して、
該立体を覆う仮想球面を作成する工程と、 該仮想球面を画像表示装置上に表示する工程と、 該仮想球面上の任意の一点を座標入力装置から指示する
工程と、 前記指示された仮想球面上の一点における法線ベクトル
を算出する工程と、 前記仮想球面上の一点から法線方向に移動した位置の座
標を求めて、該座標を光源の座標として光源を設定する
工程と含むを特徴とする画像処理方法。 - 【請求項２】 立体の形状データと該立体を照射する光
源に関するデータとを記憶装置に記憶し、該立体に前記
光源を照射したときの立体の各部の明るさまたは陰影を
付与して画像表示装置に表示する画像処理方法におい
て、 記憶装置に記憶された立体の形状データを読み出して、
該立体を覆う仮想球面を作成する工程と、 該仮想球面を画像表示装置上に表示する工程と、 該仮想球面上の任意の一点を座標入力装置から指示する
工程と、 前記指示された仮想球面上の一点における法線ベクトル
を算出する工程と、 画像表示装置に立体を表示する際の視点座標と仮想球面
上の指示された点の座標とから視線ベクトルを求める工
程と、 前記指示された仮想球面上の一点において、光源ベクト
ルと前記視線ベクトルとが光の反射法則を満たすように
光源ベクトルを設定する工程とを含むことを特徴とする
画像処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5182856A JPH0737121A (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | 画像処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5182856A JPH0737121A (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | 画像処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0737121A true JPH0737121A (ja) | 1995-02-07 |
Family
ID=16125654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5182856A Pending JPH0737121A (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | 画像処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0737121A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007094680A (ja) * | 2005-09-28 | 2007-04-12 | Dainippon Printing Co Ltd | 画像処理装置、画像処理方法等 |
| KR20130076761A (ko) * | 2011-12-28 | 2013-07-08 | 제너럴 일렉트릭 캄파니 | 볼륨 렌더링된 이미지에 대한 광의 방향을 지시하는 방법 및 시스템 |
| CN114332203A (zh) * | 2020-10-09 | 2022-04-12 | 杭州海康威视数字技术股份有限公司 | 一种虚拟光源的光源信息确定方法和装置 |
-
1993
- 1993-07-23 JP JP5182856A patent/JPH0737121A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007094680A (ja) * | 2005-09-28 | 2007-04-12 | Dainippon Printing Co Ltd | 画像処理装置、画像処理方法等 |
| KR20130076761A (ko) * | 2011-12-28 | 2013-07-08 | 제너럴 일렉트릭 캄파니 | 볼륨 렌더링된 이미지에 대한 광의 방향을 지시하는 방법 및 시스템 |
| JP2013140581A (ja) * | 2011-12-28 | 2013-07-18 | General Electric Co <Ge> | ボリューム・レンダリング画像について光方向を指示するための方法及びシステム |
| JP2017199422A (ja) * | 2011-12-28 | 2017-11-02 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | ボリューム・レンダリング画像について光方向を指示するための方法及びシステム |
| US9818220B2 (en) | 2011-12-28 | 2017-11-14 | General Electric Company | Method and system for indicating light direction for a volume-rendered image |
| US10380787B2 (en) | 2011-12-28 | 2019-08-13 | General Electric Company | Method and system for indicating light direction for a volume-rendered image |
| CN114332203A (zh) * | 2020-10-09 | 2022-04-12 | 杭州海康威视数字技术股份有限公司 | 一种虚拟光源的光源信息确定方法和装置 |
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