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JPH0241791B2 - - Google Patents
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JPH0241791B2 - - Google Patents

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JPH0241791B2
JPH0241791B2 JP58188141A JP18814183A JPH0241791B2 JP H0241791 B2 JPH0241791 B2 JP H0241791B2 JP 58188141 A JP58188141 A JP 58188141A JP 18814183 A JP18814183 A JP 18814183A JP H0241791 B2 JPH0241791 B2 JP H0241791B2
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rectangular area
area
rectangular
generated
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔発明の技術分野〕 本発明は、3次元物体の処理過程において、投
影されるスクリーン平面上に基本物体(球や直方
体、円筒体、円錐など)の投影矩形領域を生成
し、これらを物体認識に利用し、画像表示の高速
化を図る3次元物体認識表示方式に関するもので
ある。 〔従来技術と問題点〕 第1図は従来の3次元物体認識表示方式の概要
を示すものであつて、第1図においてPはピクセ
ル、riとrjは視線、Sはスクリーン平面、aとb
は基本物体、1は物体XないしZは世界空間の座
標軸をそれぞれ示している。従来の3次元物体認
識表示方式においては、世界空間に存在する物体
1を構成する基本物体a,bを対象として、スク
リーン(画像表示装置のデイスプレイ面)S上の
各点(ピクセル)Pに物体1を表示させるか否か
の判定のため、視点から発した視線ri,rj…と基
本物体a,bとの交差テストを全てのピクセルP
に対して行つている。このため、計算量が増加
し、表示を高速に行い得ないという欠点がある。 〔発明の目的〕 本発明は、上記の欠点を除去するものであつ
て、基本物体から合成された3次元物体の存在領
域を示す2次元矩形領域をスクリーン平面上に生
成し、或るピクセルを通る視線がその矩形領域に
存在する場合のみ交差判定を行い、これにより交
差判定のための計算量を減少し、効率のよい3次
元物体認識表示方式を提供することを目的として
いる。 〔発明の構成〕 そしてそのため、本発明の3次元物体認識表示
方式は、各ノードが物体に対応し且つリーフ・ノ
ードが基本物体に対応する2進木形式のデータ構
造を格納するフアイルと、リーフ・ノードで示さ
れる基本物体を囲む箱領域を生成し生成された箱
領域がスクリーン平面上に投影されたときの図形
に基づいて基本物体の矩形領域を生成し生成され
た基本物体の矩形領域を対応するリーフ・ノード
に関連付けると共にリーフ・ノードの矩形領域を
基礎として各ノードに対応する矩形領域を順番に
生成し生成された矩形領域を対応するノードに関
連付ける境界領域生成手段と、矩形領域の付加さ
れた上記2進木形式のデータ構造を参照して視点
から発する視線のうち矩形領域を通る視線につい
てのみ物体との交差判定を行う物体認識手段とを
具備することを特徴とするものである。 〔発明の実施例〕 以下、本発明を図面を参照しつつ説明する。第
2図はスクリーン平面上における物体1に対する
矩形領域を示す図である。第2図において、a′は
基本物体aに対する投影矩形領域、b′は基本物体
1に対する投影矩形領域、1′は物体1に対する
投影矩形領域をそれぞれ示している。 本発明は、基本物体a,bおよびその合成過程
における準物体(中間物体)1のスクリーン平面
S上に投影した矩形領域a′,b′,1′を前処理段
階に生成するようにしたものである。この生成規
則を、物体の合成法(+:和集合、−:差集合、
&:積集合という3つのブーリアン・オペレータ
による)に基づくようにしたものである。 第3図イ,ロは本発明による3次元物体認識表
示方式の概要を示す図である。この例では、物体
1は基本物体a、bの和集合で表現される。第3
図ロは、物体1を表わす2進トリー・データ構造
を示している。第3図ロにおいて、丸〇は中間ノ
ード、四角は基本物体(リーフ・ノード)を示
す。本発明においては、aのリーフ・ノードには
投影矩形領域a′を示す情報が付加され、bのリー
フ・ノードには投影矩形領域b′を示す情報が付加
され、物体1の中間ノードには投影矩形領域1′
を示す情報が付加されている。そして、物体認識
時に、このデータ構造をトツプ・ダウンに検索
し、視線がこの矩形領域内に含まれるものについ
てのみ続行し、最終的に基本物体との交差判定を
行うようにしたものである。第3図イにおいて、
視線riは矩形領域1′内にないため基本物体a,
bとの交差判定を行わない。 第4図は物体の階層的表現を説明する図であ
る。本発明においては、物体を形成する合成過程
を2進トリー・データ構造で表現する。この2進
トリー・データ構造内の各中間ノードには中間物
体の占有する空間情報、各リーフ・ノードには基
本物体の占有する空間情報を付加し、2進トリ
ー・データ構造を物体の階層的表現として利用す
る。この際、位置、大きさ等の情報は、基本物体
を表現する情報をもつリーフ・ノードにのみ貯え
られる。第3図は家という物体を表現する2進ト
リー・データ構造を示す。家という物体は、 家=a+b+(c−d) で表現される。なお、a、b、c、dは基本物体
を示す。 先ず、前処理としてリーフ・ノードからボト
ム・アツプに各中間ノードの矩形領域を決定し、
各ノードにその情報を付加する。この矩形領域の
定義法は、以下のようである。 (i) 各種基本物体に対して、基本物体に外接する
箱領域を定義する。第5図は基本物体に対する
箱領域の定義を説明するものであり、第5図に
おいて、x、y、zは基本物体の座標系を示
す。 (ii) 箱領域の各頂点をスクリーン座標空間に変換
し、変換された各頂点をスクリーン上に投影す
る。 (iii) スクリーン上に投影された頂点座標の最大値
および最小値を求めることにより、基本物体の
矩形領域を決定する。第6図はスクリーン上で
の矩形領域の定義を説明するものである。 (iv) 次に2進トリー・データ構造をボトム・アツ
プに登りながら各ノードにおける矩形領域を以
下の規則に従い構築する。
[Technical Field of the Invention] The present invention generates a projected rectangular area of a basic object (a sphere, a rectangular parallelepiped, a cylinder, a cone, etc.) on a projected screen plane in the process of processing a three-dimensional object, and performs object recognition on these areas. This invention relates to a three-dimensional object recognition and display method that can be used to speed up image display. [Prior art and problems] Figure 1 shows an overview of a conventional three-dimensional object recognition and display system. In Figure 1, P is a pixel, ri and rj are line of sight, S is a screen plane, and a and b.
1 represents the basic object, and objects X to Z represent the coordinate axes of the world space. In the conventional three-dimensional object recognition and display method, objects are placed at each point (pixel) P on a screen (display surface of an image display device) S with basic objects a and b constituting an object 1 existing in world space. In order to determine whether or not to display 1, an intersection test between the line of sight ri, rj... emitted from the viewpoint and the basic objects a, b is performed on all pixels P.
going against Therefore, there is a drawback that the amount of calculation increases and display cannot be performed at high speed. [Object of the Invention] The present invention aims to eliminate the above-mentioned drawbacks by generating a two-dimensional rectangular area on a screen plane indicating the area where a three-dimensional object synthesized from basic objects exists, and The purpose of this invention is to provide an efficient three-dimensional object recognition and display method by performing intersection determination only when the line of sight passing through the rectangular area exists, thereby reducing the amount of calculation for intersection determination. [Structure of the Invention] Therefore, the three-dimensional object recognition and display method of the present invention includes a file storing a binary tree data structure in which each node corresponds to an object and leaf nodes correspond to basic objects; - Generate a box area surrounding the basic object indicated by the node, generate a rectangular area of the basic object based on the figure when the generated box area is projected onto the screen plane, and calculate the rectangular area of the generated basic object. Boundary area generation means for associating it with a corresponding leaf node, sequentially generating a rectangular area corresponding to each node based on the rectangular area of the leaf node, and associating the generated rectangular area with the corresponding node, and adding a rectangular area. The present invention is characterized by comprising an object recognition means that refers to the binary tree format data structure and performs intersection determination with an object only for a line of sight that passes through a rectangular area out of the line of sight that emanates from the viewpoint. [Embodiments of the Invention] The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram showing a rectangular area for the object 1 on the screen plane. In FIG. 2, a' indicates a projected rectangular area for basic object a, b' indicates a projected rectangular area for basic object 1, and 1' indicates a projected rectangular area for object 1, respectively. In the present invention, rectangular areas a', b', 1' projected onto the screen plane S of the basic objects a, b and the quasi-object (intermediate object) 1 in the synthesis process thereof are generated in the preprocessing stage. It is. This production rule can be used as an object composition method (+: union set, -: difference set,
(&: intersection set) based on three Boolean operators. FIGS. 3A and 3B are diagrams showing an outline of a three-dimensional object recognition and display system according to the present invention. In this example, object 1 is represented by the union of basic objects a and b. Third
Figure B shows a binary tree data structure representing object 1. In FIG. 3B, circles indicate intermediate nodes and squares indicate basic objects (leaf nodes). In the present invention, information indicating the projected rectangular area a' is added to the leaf node of a, information indicating the projected rectangular area b' is added to the leaf node of b, and the intermediate node of object 1 is attached with information indicating the projected rectangular area b'. Projected rectangular area 1'
Information indicating that is added. Then, during object recognition, this data structure is searched top-down, the line of sight continues only for objects included within this rectangular area, and finally intersection with the basic object is determined. In Figure 3 A,
Since the line of sight ri is not within the rectangular area 1', the basic objects a,
No cross determination with b is performed. FIG. 4 is a diagram illustrating the hierarchical representation of objects. In the present invention, the composition process for forming an object is expressed using a binary tree data structure. In this binary tree data structure, spatial information occupied by the intermediate object is added to each intermediate node, spatial information occupied by the basic object is added to each leaf node, and the binary tree data structure is Use as an expression. At this time, information such as position and size is stored only in leaf nodes that have information representing the basic object. Figure 3 shows a binary tree data structure representing an object called a house. An object called a house is expressed as house=a+b+(c-d). Note that a, b, c, and d indicate basic objects. First, as preprocessing, we determine the rectangular area of each intermediate node from the leaf node to the bottom up.
Add that information to each node. The method for defining this rectangular area is as follows. (i) For each basic object, define a box region circumscribing the basic object. FIG. 5 explains the definition of a box area for a basic object, and in FIG. 5, x, y, and z indicate the coordinate system of the basic object. (ii) Transform each vertex of the box region into screen coordinate space, and project each transformed vertex onto the screen. (iii) Determine the rectangular area of the basic object by finding the maximum and minimum values of the vertex coordinates projected on the screen. FIG. 6 explains the definition of a rectangular area on the screen. (iv) Next, while climbing the binary tree data structure from the bottom up, construct a rectangular area at each node according to the following rules.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、物体の認識過程においてスクリーン上の矩形
領域を有効に利用するため、視線と物体との交差
計算量を必要最小現にすることができ、これによ
り物体認識や表示などの処理を高速に行うことが
出来るという効果がある。
As is clear from the above description, according to the present invention, since a rectangular area on the screen is effectively used in the object recognition process, the amount of calculation for intersection between the line of sight and the object can be minimized. This has the effect that processing such as object recognition and display can be performed at high speed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来の3次元物体認識表示方式を説明
する図、第2図は本発明におけるスクリーン平面
上の矩形領域を示す図、第3図は本発明における
3次元物体認識表示方式の概要を示す図、第4図
は物体の階層的表現を示す図、第5図は基本物体
を囲む箱領域の定義を説明するための図、第6図
はスクリーン平面上に投影された基本物体の箱領
域から矩形領域を作成する方法を説明する図、第
7図は本発明を計算機を用いて実施する場合のソ
フトウエア構成を示す図、第8図は第7図の境界
生成ルーチンを説明するための図、第9図は第7
図の物体認識ルーチンを説明するための図であ
る。 riとrj……視線、aとb……基本物体。
FIG. 1 is a diagram explaining a conventional three-dimensional object recognition and display system, FIG. 2 is a diagram showing a rectangular area on a screen plane in the present invention, and FIG. Figure 4 is a diagram showing a hierarchical representation of an object, Figure 5 is a diagram for explaining the definition of a box area surrounding a basic object, and Figure 6 is a diagram of a box of a basic object projected onto a screen plane. A diagram for explaining a method of creating a rectangular area from an area, FIG. 7 is a diagram showing a software configuration when the present invention is implemented using a computer, and FIG. 8 is a diagram for explaining the boundary generation routine of FIG. 7. Figure 9 is the 7th figure.
FIG. 3 is a diagram for explaining the object recognition routine shown in the figure. ri and rj... line of sight, a and b... basic objects.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 各ノードが物体に対応し且つリーフ・ノード
が基本物体に対応する2進木形式のデータ構造を
格納するフアイルと、リーフ・ノードで示される
基本物体を囲む箱領域を生成し生成された箱領域
がスクリーン平面上に投影されたときの図形に基
づいて基本物体の矩形領域を生成し生成された基
本物体の矩形領域を対応するリーフ・ノードに関
連付けると共にリーフ・ノードの矩形領域を基礎
として各ノードに対応する矩形領域を順番に生成
し生成された矩形領域を対応するノードに関連付
ける境界領域生成手段と、矩形領域の付加された
上記2進木形式のデータ構造を参照して視点から
発する視線のうち矩形領域を通る視線についての
み物体との交差判定を行う物体認識手段とを具備
することを特徴とする3次元物体認識表示方式。
1 A file that stores a binary tree data structure in which each node corresponds to an object and leaf nodes correspond to basic objects, and a box generated by creating a box area surrounding the basic object indicated by the leaf node. A rectangular area of the basic object is generated based on the figure when the area is projected onto the screen plane, and the rectangular area of the generated basic object is associated with the corresponding leaf node. Boundary area generation means that sequentially generates rectangular areas corresponding to the nodes and associates the generated rectangular areas with the corresponding nodes, and a line of sight that emanates from the viewpoint with reference to the binary tree format data structure to which the rectangular areas are added. A three-dimensional object recognition and display system comprising: object recognition means for determining intersection with an object only for a line of sight passing through a rectangular area.
JP58188141A 1983-10-07 1983-10-07 Three-dimensional object recognizing and displaying system Granted JPS6079477A (en)

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