JPH0738231B2

JPH0738231B2 - 物体変形表示装置

Info

Publication number: JPH0738231B2
Application number: JP62002248A
Authority: JP
Inventors: 啓次根本
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1987-01-07
Filing date: 1987-01-07
Publication date: 1995-04-26
Anticipated expiration: 2010-04-26
Also published as: JPS63170781A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、物体の基本形状を変形コマンドによって変形
して表示する、物体変形表示方法および装置に関する。

（従来の技術）従来の多くの物体変形表示装置では、物体を多面体で近
似してこれを表示している。そして、物体の変形を行う
場合には、多面体のすべての頂点を頂点座標の線形変
換によって移動させる、多面体の１頂点のみを移動さ
せる、あらかじめ定めておいた特徴点を移動させてそ
の間の頂点は特徴点の移動に従って移動させる、という
３つの方法が取られている。なお方法の一例は、文献
1:第２回ニコグラフ論文コンテスト論文集、秋本高明
著、論文「あごの３次元モデルと表皮の自動変形による
表情と動きを持つ顔画像の生成」に記載されている。

また、従来の物体変形表示装置において、物体の表示に
自由曲面を用いる場合もある。この場合、物体を近似す
る多面体の頂点を制御点として自由曲面を発生し、この
自由曲面を表示することにより、滑らかな物体表示を行
っている。

（発明が解決しようとする問題点）従来の方法では、多面体のすべての頂点が移動してし
まうので、拡大、縮小、回転と行った単純な変形操作し
か行えないという問題点がある。

また、従来の方法では、１項点ずつ移動させるので任
意の変形操作が可能だが、そのために要する作業量が膨
大となってしまうという問題点がある。

さらに従来の方法では、特徴点をあらかじめ定めてい
るので任意の変形ができないという問題点がある。

また、自由曲面を用いた従来の物体変形表示装置におい
ても、やはり制御点を移動させるためにはこれらの方法
、、のうちのどちかの方法を取っている。従っ
て、やはり物体の変形について同様な問題点が有る。

本発明は、変形のための規則を設定することにより、任
意の変形を容易に定義、実行できる、物体変形表示方法
および装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）本発明の物体変形表示方法は、物体の形状を変形コマン
ドによって変形して表示するために、自由曲面を生成す
るための複数の制御点で表現される形状を物体の基本形
状とし、上記基本形状を変形するための複数の変形コマ
ンドにそれぞれ対応する変形規則を記述し、上記複数の
変形コマンドのうちの１つの変形コマンドとその変形コ
マンドが必要とするパラメータとを指定し、この変形コ
マンドに対応する変形規則と上記パラメータとに従って
上記複数の制御点の中から移動すべき制御点を選択して
移動させることにより上記基本形状を変形して変形形状
を生成し、この変形形状を基に自由曲面を発生して表示
形状を生成し、この表示形状を表示する手段で構成され
る。

また、本発明の物体変形表示装置は、物体の形状を変形
コマンドによって変形して表示するために、自由曲面を
生成するための複数の制御点で表現される形状を物体の
基本形状としてこれを記憶する基本形状記憶部と、上記
基本形状を変形するための複数の変形コマンドにそれぞ
れ対応する変形規則を記憶する変形規則記憶部と、上記
複数の変形コマンドのうちの１つの変形コマンドとその
変形コマンドが必要とするパラメータとを指定する指定
部と、この変形コマンドに対応する変形規則を上記変形
規則記憶部から読み出してこの変形規則と上記パラメー
タとに従って上記複数の制御点の中から移動すべき制御
点を選択して移動させることにより上記基本形状を変形
して変形形状を生成する変形形状生成部と、この変形形
状を基に自由曲面を発生して表示形状を生成する表示形
状生成部と、この表示形状を表示する表示部とで構成さ
れる。

（作用）本発明の物体変形表示方法について説明する。

物体の形状を変形コマンドによって変形して表示するた
めに、自由曲面を生成するための複数の制御点で表現さ
れる形状を、物体の基本形状として定義する。また、こ
の基本形状を変形するための複数の変形コマンドも定義
して、それぞれの変形コマンドに対応する変形規則を記
述しておく。

そして、物体を変形して表示する際には、複数の変形コ
マンドのうちの１つの変形コマンドと、その変形コマン
ドが必要とするパラメータとを指定する。この変形コマ
ンドに対応する変形規則とパラメータとに従って、物体
の基本形状を構成する複数の制御点の中から、移動すべ
き制御点を選択する。また、これらの選択された制御点
を、やはり変形規則とパラメータとに従って移動させ
る。こうして、基本形状の変形を行い、基本形状の変形
としての変形形状を生成する。

さらに、この変形形状を基に自由曲面を発生して表示形
状を生成する。

最後に、この表示形状を表示して、変形された物体の表
示を行う。

次に、本発明の物体変形表示装置について説明する。

まず、自由曲面を生成するための複数の制御点で表現さ
れる形状を基本形状として定義し、これを基本形状記憶
部に記憶する。また、基本形状を変形するための複数の
変形コマンドにそれぞれ対応する変形規則を定義して、
変形規則記憶部に記憶する。

そして、物体を変形して表示する際には、指定部を操作
して複数の変形コマンドのうちの１つの変形コマンド
と、その変形コマンドが必要とするパラメータとを指定
する。この変形コマンドを受けた変形形状生成部は、指
定された変形コマンドに対応する変形規則を、変形規則
記憶部から読み出す。そして、この変形規則とパラメー
タとに従って、物体の基本形状を構成する複数の制御点
の中から、移動すべき制御点を選択する。また変形形状
生成部は、これらの選択された制御点を、やはり変形規
則とパラメータとに従って移動させる。こうして、基本
形状の変形を行い、基本形状の変形として変形形状を生
成する。

さらに、表示形状生成部は、この変形形状を基に自由曲
面を発生して表示形状を生成する。

最後に、表示部がこの表示形状を表示して、変形された
物体の表示を行う。

（実施例）第１図は、本発明の一実施例としての物体変形表示装置
を示す全体構成図である。第１図に示すように、物体の
基本形状を記憶する基本形状記憶部１が設けられてい
る。

また、基本形状の変形規則を変形コマンドに対応して記
憶する変形規則記憶部２が設けられている。

さらに、変形コマンドを指定するための指定部３が設け
られている。この指定部３は、キーボードなどで構成す
ることができる。

そして、基本形状を変形して変形形状を生成する変形形
状生成部４が設けられている。この変形形状生成部４で
生成された変形形状を基に自由曲面を発生して、表示形
状を生成する表示形状生成部５が設けられている。ま
た、表示形状を表示する表示部６が設けられている。

第２図（ａ），（ｂ）は、基本形状記憶部１に記憶され
る物体の基本形状を示す説明図である。第２図（ａ）に
示すように、自由曲面を生成するための複数の制御点C
_ijで表現される形状を、物体の基本形状としている。こ
れらの制御点から自由曲面を生成するために、各制御点
C_ijは２次元格子状に配列されている。

また、第２図（ｂ）に示すように、基本形状記憶部１に
は、基本形状を構成する各制御点C_ijの番号（i,j）と位
置座標（x_ij，y_ij，z_ij）とが記憶される。

第３図は、変形規則記憶部２に記憶される変形規則を示
す説明図である。第３図に示すように、変形規則記憶部
２には各変形コマンドを示すコマンド番号ｋに対応する
変形規則として、その変形コマンドによって移動させる
べき制御点の番号（i_k1，j_k1）とその制御点の移動量
（dx_k1，dy_k1，dz_k1）とが記憶される。このような移動
させるべき制御点を、移動制御点と呼ぶ。

第４図は、変形形状生成部４での変形形状生成処理を示
す流れ図である。第４図に示すように、まず指定部４か
ら変形コマンドを示すコマンド番号ｋと、変形コマンド
が必要とするパラメータｐとが入力されて記憶される。
次に、コマンド番号ｋに対応する変形規則が、変形規則
記憶部２から読み出されて記憶される。この変形規則
は、移動制御点の番号（i_k1，j_k1）とその移動制御点の
移動量（dx_k1，dy_k1，dz_k1）とから成っている。

その次に、基本形状記憶部１から基本形状を構成する各
制御点C_ijの番号（i,j）と位置座標（x_ij，y_ij，z_ij）
とが読み出される。そして、この番号（i,j）と移動さ
せるべき制御点の番号（i_k1，j_k1）との比較を行う。

もし、この番号（i,j）と等しい番号（i_k1，j_k1）が無
い場合には、この制御点C_ijを移動させる必要は無いの
で、この制御点C_ijの番号（i,j）と位置座標（x_ij，
y_ij，z_ij）とを、変形形状の構成点として表示形状生成
部５に転送してしまう。

また、もしこの番号（i,j）と等しい番号（i_k1，j_k1）
が有った場合には、この制御点C_ijは移動制御点である
ので、制御点C_ijの移動処理を行う。

第５図は、変形形状生成部４における制御点C_ijの移動
処理を示す説明図である。第５図に示すように、制御点
C_ijの移動後の位置座標（ｘ′_ij,y′_ij,z′_ij）を、そ
の移動制御点の移動量（dx_k1，dy_k1，dz_k1）とパラメー
タｐとを用いて次のように求める。

ｘ′_ij＝x_ij＋ｐ・dx_k1 ｙ′_ij＝y_ij＋ｐ・dy_k1 ｚ′_ij＝z_ij＋ｐ・dz_k1 すなわち、パラメータｐは番号ｋで示される変形コマン
ドによる変形の程度を示している。このパラメータｐを
変化させることにより、１つの変形コマンドで様々な程
度の変形を行うことができる。

そして、制御点C_ijの番号（i,j）と新たな位置座標
（ｘ′_ij,y′_ij,z′_ij）とを、変形形状の構成点として
表示形状生成部５に転送する。

以上の処理をすべての制御点C_ijについて行うことによ
り、基本形状を変形して変形形状を生成し、これを表示
形状生成部５に出力できる。

こうして生成された変形形状を受けて、表示形状生成部
５は、変形形状を基に自由曲面を発生して、表示形状と
しての多面体データを生成する。この自由曲面の発生方
法の一例は、文献：山口富士男著、日刊工業新聞社刊、
「コンピュータディスプレイによる形状処理工学［Ｉ］
［II］に記載されている。

この表示形状としての多面体データを受けた表示部６
は、その表示を行う。この多面体データの表示方法の一
例は、ジェームズ・ディー・フォーレイ（James D.Fole
y）、アンドリーズ・バン・ダム（Andries Van Dam）共
著、アディソンウェズレイ・パブリッシング・カンパニ
ー・インク（Addison−Wesley Publising Company,In
c.）刊、「ファンダメンタルズ・オブ・インタラクティ
ブ・コンピュータ・グラフィックス（Fundamentals of
Interactive Computer Graphics）」に記載されてい
る。

以上の処理により、物体を変形コマンドによって変形し
て表示することができる。

なお、ここでは移動すべき制御点C_ijとその制御点C_ijに
対応する移動量（dx_k1，dy_k1，dz_k1）とを、変形規則と
して用いた。このような単純な移動だけではなく、回転
等も含む複雑な移動を変形規則として利用することもで
きる。

（発明の効果）本発明の物体変形表示方法および装置では、変形規則と
して任意の変形を設定することができる。そして、設定
した変形規則を変形コマンドによって簡単に適用するこ
とができる。従って、物体を簡単かつ自由に変形して表
示できる。

また、自由曲面を用いているので、少数の制御点で基本
形状を構成しても、滑らかな形状を表示できる。同様
に、少数の制御点で基本形状を構成しても自由な形状の
変形が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例としての物体変形表示装置
を示す全体構成図、第２図（ａ），（ｂ）は、基本形状
記憶部１に記憶される物体の基本形状を示す説明図、第
３図は、変形規則記憶部２に記憶される変形規則を示す
説明図、第４図は、変形形状生成部４での変形形状生成
処理を示す流れ図、第５図は、変形形状生成部４におけ
る制御点C_ijの移動処理を示す説明図である。図において、１…基本形状記憶部、２…変形規則記憶部、３…指定
部、４…変形形状生成部、５…表示形状生成部、６…表
示部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体の形状を変形コマンドによって変形し
て表示するために、自由曲面を生成するための複数の制
御点で表現される形状を物体の基本形状としてこれを記
憶する基本形状記憶部と、上記基本形状を変形するため
の複数の変形コマンドにそれぞれ対応する変形規則を記
憶する変形規則記憶部と、上記複数の変形コマンドのう
ちの１つの変形コマンドとその変形コマンドが必要とす
るパラメータとを指定する指定部と、この変形コマンド
に対応する変形規則を上記変形規則記憶部から読み出し
てこの変形規則と上記パラメータとに従って上記複数の
制御点の中から移動すべき制御点を選択して移動させる
ことにより上記基本形状を変形して変形形状を生成する
変形形状生成部と、この変形形状を基に自由曲面を発生
して表示形状を生成する表示形状生成部と、この表示形
状を表示する表示部とで構成されることを特徴とする物
体変形表示装置。