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断面画像表示装置、断面画像表示方法及び断面画像表示プログラム - 特開2007−58851 | j-tokkyo
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【発明の名称】 断面画像表示装置、断面画像表示方法及び断面画像表示プログラム
【発明者】 【氏名】大石 潤

【氏名】塩見 忠彦

【氏名】長倉 威彦

【要約】 【課題】断面位置を連続的かつ効率的に設定できる断面画像表示装置、方法及びプログラムを得る。

【解決手段】3D画像データに基づいて3D画像の断面画像を表示するに当たり、該3D画像データをPC12により記憶しておき、タブレット16の位置検出面16Aにて前記3D画像の平面画像を提示し、位置検出面16A上の空間に前記3D画像を前記平面画像に対応する寸法かつ位置で仮想的に構成させた状態で、当該構成させた3D画像の前記断面画像の表示対象とする断面位置を板状の表示装置18により指定させ、指定された断面位置をタブレット16にて検知し、PC12により、検知した断面位置を前記3D画像における座標系の断面位置に換算した後、当該断面位置における前記3D画像の断面画像を示す断面画像データを当該断面位置及び前記3D画像データに基づいて作成し、当該断面画像データを用いて前記断面画像を表示するように表示装置18を制御する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
3次元画像を示す3次元画像データに基づいて前記3次元画像の断面画像を表示する断面画像表示装置であって、
前記3次元画像データを予め記憶した記憶手段と、
前記断面画像を表示するための表示手段と、
前記3次元画像の2次元画像を提示する提示面を有する2次元画像提示手段と、
前記提示面上の空間に前記3次元画像を当該提示面において提示されている前記2次元画像に対応する寸法かつ位置で仮想的に構成させた状態で、当該構成させた3次元画像における前記断面画像の表示対象とする断面位置を指定するための指定手段と、
前記指定手段によって指定された前記断面位置を検知する検知手段と、
前記検知手段によって検知された前記断面位置を前記3次元画像における座標系の断面位置に換算する換算手段と、
前記換算手段によって換算された前記断面位置における前記3次元画像の断面画像を示す断面画像データを当該断面位置及び前記3次元画像データに基づいて作成する断面画像作成手段と、
前記断面画像作成手段によって作成された前記断面画像データを用いて前記断面画像を表示するように前記表示手段を制御する制御手段と、
を備えた断面画像表示装置。
【請求項2】
前記2次元画像を前記3次元画像の平面図又は側面図又は当該3次元画像の所定位置における断面図とした
請求項1記載の断面画像表示装置。
【請求項3】
前記指定手段を、板状のもので、かつ表示対象とする断面に当該板状における表面を対応させるように位置させることにより前記断面位置を指定するものとし、
前記断面画像作成手段は、前記断面画像データを前記仮想的に構成させた3次元画像における前記指定手段の前記表面が位置された領域の断面画像を示すものとして作成する
請求項1又は請求項2記載の断面画像表示装置。
【請求項4】
前記表示手段と前記指定手段を兼用するものとし、前記指定手段の前記板状における表面を、前記断面画像を表示する表示面とした
請求項3記載の断面画像表示装置。
【請求項5】
前記表示手段を、前記断面画像データに基づいて生成された映像信号により電気的に前記断面画像を表示するものとするか、又は前記断面画像データにより示される断面画像を担持した光を投影することにより前記断面画像を表示するものとした
請求項1乃至請求項4の何れか1項記載の断面画像表示装置。
【請求項6】
前記検知手段を、指定位置を検知することによって前記断面位置を検知する位置検出装置とし、
前記指定手段を、前記位置検出装置によって指定位置が検知される複数のペンが固定的に設けられたものとした
請求項1乃至請求項5の何れか1項記載の断面画像表示装置。
【請求項7】
前記2次元画像提示手段を、前記3次元画像データに基づいて生成された映像信号により電気的に前記2次元画像を表示することによって当該2次元画像を提示するものとした
請求項1乃至請求項6の何れか1項記載の断面画像表示装置。
【請求項8】
3次元画像を示す3次元画像データに基づいて前記3次元画像の断面画像を表示する断面画像表示方法であって、
前記3次元画像データを記憶手段によって予め記憶しておき、
予め定められた提示面において前記3次元画像の2次元画像を提示し、
前記提示面上の空間に前記3次元画像を当該提示面において提示されている前記2次元画像に対応する寸法かつ位置で仮想的に構成させた状態で、当該構成させた3次元画像における前記断面画像の表示対象とする断面位置を指定手段により指定させ、
指定された前記断面位置を検知し、
検知した前記断面位置を前記3次元画像における座標系の断面位置に換算し、
換算した前記断面位置における前記3次元画像の断面画像を示す断面画像データを当該断面位置及び前記3次元画像データに基づいて作成し、
作成した前記断面画像データを用いて前記断面画像を表示するように表示手段を制御する、
断面画像表示方法。
【請求項9】
前記指定手段を、板状のもので、かつ表示対象とする断面に当該板状における表面を対応させるように位置させることにより前記断面位置を指定するものとし、
前記断面画像データを、前記仮想的に構成させた3次元画像における前記指定手段の前記表面が位置された領域の断面画像を示すものとして作成する
請求項8記載の断面画像表示方法。
【請求項10】
前記表示手段と前記指定手段を兼用するものとし、前記指定手段の前記板状における表面を、前記断面画像を表示する表示面とした
請求項9記載の断面画像表示方法。
【請求項11】
3次元画像を示す3次元画像データに基づいて前記3次元画像の断面画像を表示すると共に、前記3次元画像データを予め記憶した記憶手段と、前記3次元画像の2次元画像を提示する提示面を有する2次元画像提示手段と、前記提示面上の空間に前記3次元画像を当該提示面において提示されている前記2次元画像に対応する寸法かつ位置で仮想的に構成させた状態で、当該構成させた3次元画像における前記断面画像の表示対象とする断面位置を指定するための指定手段と、前記指定手段によって指定された前記断面位置を検知する検知手段と、を備えた断面画像表示装置により実行される断面画像表示プログラムであって、
前記検知手段によって検知された前記断面位置を前記3次元画像における座標系の断面位置に換算する換算ステップと、
前記換算ステップによって換算された前記断面位置における前記3次元画像の断面画像を示す断面画像データを当該断面位置及び前記3次元画像データに基づいて作成する断面画像作成ステップと、
前記断面画像作成ステップによって作成された前記断面画像データを用いて前記断面画像を表示するように表示手段を制御する制御ステップと、
をコンピュータに実行させる断面画像表示プログラム。
【請求項12】
前記指定手段を、板状のもので、かつ表示対象とする断面に当該板状における表面を対応させるように位置させることにより前記断面位置を指定するものとし、
前記断面画像作成ステップは、前記断面画像データを前記仮想的に構成させた3次元画像における前記指定手段の前記表面が位置された領域の断面画像を示すものとして作成する
請求項11記載の断面画像表示プログラム。
【請求項13】
前記表示手段と前記指定手段を兼用するものとし、前記指定手段の前記板状における表面を、前記断面画像を表示する表示面とした
請求項12記載の断面画像表示プログラム。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、断面画像表示装置、断面画像表示方法及び断面画像表示プログラムに係り、より詳しくは、3次元画像を示す3次元画像データに基づいて前記3次元画像の断面画像を表示する断面画像表示装置、断面画像表示方法及び断面画像表示プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、画像処理技術やコンピュータ・グラフィクス技術の進展に伴い、3次元画像の断面画像をリアルタイムで表示したい、という要望が高くなっている。例えば、施工前、施工中、施工後の建物や設計中の自動車等を表示対象とした顧客向けプレゼンテーションでの利用や、医療機関等における人体を表示対象とした患者やその家族向け説明時での利用等である。なお、ここでいう「断面画像」には、3次元画像を破断面により切断した場合の当該3次元画像の断面を示す画像の他、上記破断面を3次元画像の内部又は外部に設けた場合の当該3次元画像の透視画像、及び当該透視画像と上記断面を示す画像との組み合わせも含まれる。
【0003】
この要望に応えるために適用できる従来の技術として、特許文献1には、平面図上に引かれた切断線に沿ってその断面図を作画する装置であって、前記平面図を表す平面図情報を記憶するための記憶手段を備え、前記平面図情報を前記記憶手段から読み出し、読み出した平面図情報に基づいて前記平面図を作画し、前記切断線と前記平面図上のその他の線との交点に関する交点情報及び高さに関する高さ情報に基づいて前記断面図を作画することを特徴とする断面図作画装置が開示されている。
【0004】
この技術を、上記平面図を上記建物、自動車、人体等の3次元画像の平面図として適用すると共に、作画した断面図を画像として表示するものとすることにより、これらの3次元画像の断面図を表示することができる。
【特許文献1】特開2001−52038公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、表示する断面画像の用途によっては、複数箇所の断面画像を連続的に表示したい場合がある。この場合、当該複数箇所の断面位置を連続的かつ効率的に指定する必要がある。
【0006】
これに対し、上記特許文献1に開示されている技術は、平面図に対して切断線を設定することによって断面位置を指定するものとされているので、断面位置を連続的かつ効率的に設定することが困難である、という問題点があった。
【0007】
本発明は上記問題点を解消するためになされたものであり、断面位置を連続的かつ効率的に設定することのできる断面画像表示装置、断面画像表示方法及び断面画像表示プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、請求項1記載の断面画像表示装置は、3次元画像を示す3次元画像データに基づいて前記3次元画像の断面画像を表示する断面画像表示装置であって、前記3次元画像データを予め記憶した記憶手段と、前記断面画像を表示するための表示手段と、前記3次元画像の2次元画像を提示する提示面を有する2次元画像提示手段と、前記提示面上の空間に前記3次元画像を当該提示面において提示されている前記2次元画像に対応する寸法かつ位置で仮想的に構成させた状態で、当該構成させた3次元画像における前記断面画像の表示対象とする断面位置を指定するための指定手段と、前記指定手段によって指定された前記断面位置を検知する検知手段と、前記検知手段によって検知された前記断面位置を前記3次元画像における座標系の断面位置に換算する換算手段と、前記換算手段によって換算された前記断面位置における前記3次元画像の断面画像を示す断面画像データを当該断面位置及び前記3次元画像データに基づいて作成する断面画像作成手段と、前記断面画像作成手段によって作成された前記断面画像データを用いて前記断面画像を表示するように前記表示手段を制御する制御手段と、を備えている。
【0009】
請求項1記載の断面画像表示装置は、3次元画像を示す3次元画像データに基づいて前記3次元画像の断面画像を表示するものであり、前記3次元画像データが記憶手段によって予め記憶されると共に、前記断面画像が表示手段によって表示されるものとされている。
【0010】
なお、上記断面画像には、3次元画像を破断面により切断した場合の当該3次元画像の断面を示す画像の他、上記破断面を3次元画像の内部又は外部に設けた場合の当該3次元画像の透視画像、及び当該透視画像と上記断面を示す画像との組み合わせも含まれる。また、上記記憶手段には、RAM(Random Access Memory)、EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)、フラッシュEEPROM(Flash EEPROM)等の半導体記憶素子、スマート・メディア(SmartMedia(登録商標))、フレキシブルディスク、光磁気ディスク等の可搬記録媒体やハードディスク等の固定記録媒体、或いはネットワークに接続されたサーバ・コンピュータ等に設けられた外部記憶装置が含まれる。更に、上記表示手段には、液晶ディスプレイ、プラズマ・ディスプレイ、有機ELディスプレイ、CRTディスプレイ等の各種ディスプレイが含まれる。
【0011】
ここで、本発明では、2次元画像提示手段の提示面により、前記3次元画像の2次元画像が提示され、指定手段により、前記提示面上の空間に前記3次元画像を当該提示面において提示されている前記2次元画像に対応する寸法かつ位置で仮想的に構成させた状態で、当該構成させた3次元画像における前記断面画像の表示対象とする断面位置が指定され、検知手段により、前記指定手段によって指定された前記断面位置が検知される。
【0012】
そして、本発明では、換算手段により、前記検知手段によって検知された前記断面位置が前記3次元画像における座標系の断面位置に換算され、断面画像作成手段により、前記換算手段によって換算された前記断面位置における前記3次元画像の断面画像を示す断面画像データが当該断面位置及び前記3次元画像データに基づいて作成され、更に、制御手段により、前記断面画像作成手段によって作成された前記断面画像データが用いられて前記断面画像が表示されるように前記表示手段が制御される。
【0013】
すなわち、本発明では、2次元画像提示手段の提示面において表示対象とする3次元画像の2次元画像を提示すると共に、指定手段により、利用者に対して、当該提示面上の空間に前記3次元画像を当該提示面において提示されている前記2次元画像に対応する寸法かつ位置で仮想的に構成させた状態で、当該構成させた3次元画像における前記断面画像の表示対象とする断面位置を指定させることによって断面位置を設定するようにしており、これによって利用者は実際の3次元画像に対して直接切断する状態で、自然な動作により断面位置を指定することができ、この結果として、断面位置を連続的かつ効率的に設定することができるようにしている。
【0014】
このように、請求項1記載の断面画像表示装置によれば、3次元画像を示す3次元画像データに基づいて前記3次元画像の断面画像を表示するに当たり、前記3次元画像データを記憶手段によって予め記憶しておき、予め定められた提示面において前記3次元画像の2次元画像を提示し、前記提示面上の空間に前記3次元画像を当該提示面において提示されている前記2次元画像に対応する寸法かつ位置で仮想的に構成させた状態で、当該構成させた3次元画像における前記断面画像の表示対象とする断面位置を指定手段により指定させ、指定された前記断面位置を検知し、検知した前記断面位置を前記3次元画像における座標系の断面位置に換算し、換算した前記断面位置における前記3次元画像の断面画像を示す断面画像データを当該断面位置及び前記3次元画像データに基づいて作成し、作成した前記断面画像データを用いて前記断面画像を表示するように表示手段を制御しているので、断面位置を連続的かつ効率的に設定することができる。
【0015】
なお、本発明は、請求項2に記載の発明のように、前記2次元画像を前記3次元画像の平面図又は側面図又は当該3次元画像の所定位置における断面図としてもよい。これにより、当該3次元画像の平面図又は側面図を参照した状態で断面位置を設定することができる。
【0016】
また、本発明は、請求項3に記載の発明のように、前記指定手段を、板状のもので、かつ表示対象とする断面に当該板状における表面を対応させるように位置させることにより前記断面位置を指定するものとし、前記断面画像作成手段は、前記断面画像データを前記仮想的に構成させた3次元画像における前記指定手段の前記表面が位置された領域の断面画像を示すものとして作成するものとしてもよい。これにより、実際の3次元画像に対して直接切断する状態で、より自然な動作により断面位置を指定することができる結果、断面位置を、より効率的に設定することができる。
【0017】
特に、請求項3に記載の発明は、請求項4に記載の発明のように、前記表示手段と前記指定手段を兼用するものとし、前記指定手段の前記板状における表面を、前記断面画像を表示する表示面としてもよい。これにより、板状とされた指定手段により3次元画像を実際に切断する状態で断面位置を指定し、この状態において当該断面位置における断面画像を指定手段の表示面によって表示することが可能となり、より現実味の高い状態で当該断面画像を表示することができるようになる。
【0018】
また、本発明は、請求項5に記載の発明のように、前記表示手段を、前記断面画像データに基づいて生成された映像信号により電気的に前記断面画像を表示するものとするか、又は前記断面画像データにより示される断面画像を担持した光を投影することにより前記断面画像を表示するもの(所謂、プロジェクタ方式)としてもよい。
【0019】
また、本発明は、請求項6に記載の発明のように、前記検知手段を、指定位置を検知することによって前記断面位置を検知する位置検出装置とし、前記指定手段を、前記位置検出装置によって指定位置が検知される複数のペンが固定的に設けられたものとしてもよい。これにより、近年、市場に広く供給されている安価なタブレット等の位置検出装置及びペンを利用して本発明を構成することができ、本発明を低コストで実現することができる。
【0020】
更に、本発明は、請求項7に記載の発明のように、前記2次元画像提示手段を、前記3次元画像データに基づいて生成された映像信号により電気的に前記2次元画像を表示することによって当該2次元画像を提示するものとしてもよい。これにより、本発明の2次元画像を、人手を介することなく提示することができ、利便性を向上させることができる。
【0021】
一方、上記目的を達成するために、請求項8記載の断面画像表示方法は、3次元画像を示す3次元画像データに基づいて前記3次元画像の断面画像を表示する断面画像表示方法であって、前記3次元画像データを記憶手段によって予め記憶しておき、予め定められた提示面において前記3次元画像の2次元画像を提示し、前記提示面上の空間に前記3次元画像を当該提示面において提示されている前記2次元画像に対応する寸法かつ位置で仮想的に構成させた状態で、当該構成させた3次元画像における前記断面画像の表示対象とする断面位置を指定手段により指定させ、指定された前記断面位置を検知し、検知した前記断面位置を前記3次元画像における座標系の断面位置に換算し、換算した前記断面位置における前記3次元画像の断面画像を示す断面画像データを当該断面位置及び前記3次元画像データに基づいて作成し、作成した前記断面画像データを用いて前記断面画像を表示するように表示手段を制御するものである。
【0022】
従って、請求項8記載の断面画像表示方法によれば、請求項1記載の発明と同様に作用するので、請求項1記載の発明と同様に、断面位置を連続的かつ効率的に設定することができる。
【0023】
なお、請求項8記載の発明は、請求項9に記載の発明のように、前記指定手段を、板状のもので、かつ表示対象とする断面に当該板状における表面を対応させるように位置させることにより前記断面位置を指定するものとし、前記断面画像データを、前記仮想的に構成させた3次元画像における前記指定手段の前記表面が位置された領域の断面画像を示すものとして作成するものとしてもよい。これにより、実際の3次元画像に対して直接切断する状態で、より自然な動作により断面位置を指定することができる結果、断面位置を、より効率的に設定することができる。
【0024】
特に、請求項9記載の発明は、請求項10に記載の発明のように、前記表示手段と前記指定手段を兼用するものとし、前記指定手段の前記板状における表面を、前記断面画像を表示する表示面としてもよい。これにより、板状とされた指定手段により3次元画像を実際に切断する状態で断面位置を指定し、この状態において当該断面位置における断面画像を指定手段の表示面によって表示することが可能となり、より現実味の高い状態で当該断面画像を表示することができるようになる。
【0025】
一方、上記目的を達成するために、請求項11記載の断面画像表示プログラムは、3次元画像を示す3次元画像データに基づいて前記3次元画像の断面画像を表示すると共に、前記3次元画像データを予め記憶した記憶手段と、前記3次元画像の2次元画像を提示する提示面を有する2次元画像提示手段と、前記提示面上の空間に前記3次元画像を当該提示面において提示されている前記2次元画像に対応する寸法かつ位置で仮想的に構成させた状態で、当該構成させた3次元画像における前記断面画像の表示対象とする断面位置を指定するための指定手段と、前記指定手段によって指定された前記断面位置を検知する検知手段と、を備えた断面画像表示装置により実行される断面画像表示プログラムであって、前記検知手段によって検知された前記断面位置を前記3次元画像における座標系の断面位置に換算する換算ステップと、前記換算ステップによって換算された前記断面位置における前記3次元画像の断面画像を示す断面画像データを当該断面位置及び前記3次元画像データに基づいて作成する断面画像作成ステップと、前記断面画像作成ステップによって作成された前記断面画像データを用いて前記断面画像を表示するように表示手段を制御する制御ステップと、をコンピュータに実行させるものである。
【0026】
従って、請求項11記載の断面画像表示プログラムによれば、コンピュータに対して請求項1記載の発明と同様に作用させることができるので、請求項1記載の発明と同様に、断面位置を連続的かつ効率的に設定することができる。
【0027】
なお、請求項11記載の発明は、請求項12に記載の発明のように、前記指定手段を、板状のもので、かつ表示対象とする断面に当該板状における表面を対応させるように位置させることにより前記断面位置を指定するものとし、前記断面画像作成ステップは、前記断面画像データを前記仮想的に構成させた3次元画像における前記指定手段の前記表面が位置された領域の断面画像を示すものとして作成するものとしてもよい。これにより、実際の3次元画像に対して直接切断する状態で、より自然な動作により断面位置を指定することができる結果、断面位置を、より効率的に設定することができる。
【0028】
特に、請求項12記載の発明は、請求項13に記載の発明のように、前記表示手段と前記指定手段を兼用するものとし、前記指定手段の前記板状における表面を、前記断面画像を表示する表示面としてもよい。これにより、板状とされた指定手段により3次元画像を実際に切断する状態で断面位置を指定し、この状態において当該断面位置における断面画像を指定手段の表示面によって表示することが可能となり、より現実味の高い状態で当該断面画像を表示することができるようになる。
【発明の効果】
【0029】
本発明によれば、3次元画像を示す3次元画像データに基づいて前記3次元画像の断面画像を表示するに当たり、前記3次元画像データを記憶手段によって予め記憶しておき、予め定められた提示面において前記3次元画像の2次元画像を提示し、前記提示面上の空間に前記3次元画像を当該提示面において提示されている前記2次元画像に対応する寸法かつ位置で仮想的に構成させた状態で、当該構成させた3次元画像における前記断面画像の表示対象とする断面位置を指定手段により指定させ、指定された前記断面位置を検知し、検知した前記断面位置を前記3次元画像における座標系の断面位置に換算し、換算した前記断面位置における前記3次元画像の断面画像を示す断面画像データを当該断面位置及び前記3次元画像データに基づいて作成し、作成した前記断面画像データを用いて前記断面画像を表示するように表示手段を制御しているので、断面位置を連続的かつ効率的に設定することができる、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0030】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
【0031】
[第1の実施の形態]
まず、図1を参照して、本発明が適用された断面画像表示システム10の構成を説明する。
【0032】
同図に示すように、本実施の形態に係る断面画像表示システム10は、当該システム10全体の動作を司るパーソナル・コンピュータ(以下、「PC」という。)12と、タブレット16と、板状とされた小型の表示装置18と、を含んで構成されている。
【0033】
本実施の形態に係る表示装置18は、液晶ディスプレイによる表示面18Aを備えている。なお、表示装置18の表示媒体としては液晶ディスプレイに限らず、現存する各種のディスプレイを適用することができるが、表示装置18は断面位置を連続的に指定するために用いるものである(詳細は後述。)ため、この際の操作性を考慮すると、有機ELディスプレイ、プラズマ・ディスプレイ等の薄型のものを適用することが好ましい。
【0034】
また、表示装置18の両端部には、各々タブレット16によって先端部による指定位置の位置座標を検出することのできる一対のペン18Bが、当該先端部が表示装置18を正立させた状態で鉛直下方を向く状態で固定されている。従って、タブレット16は、表示装置18をペン18Bの先端部が下方を向く姿勢(以下、「通常姿勢」という。)とし、タブレット16の位置検出面16A上の空間の予め定められた位置検出許容範囲以内にペン18Bの先端部が位置される状態とされているときに、表示装置18の下端両端部における位置検出面16A上の位置座標(以下、「指定断面位置座標」という。)を検出することができる。
【0035】
なお、タブレット16の位置検出面16Aは、断面画像の表示対象とする3次元画像の平面画像、側面画像、斜視画像、当該3次元画像の所定位置における断面画像等の2次元画像(以下、「提示2次元画像」という。)が描画された用紙が載置されることにより当該提示2次元画像を提示する、本発明の提示面としての役割も有している。
【0036】
タブレット16はPC12に電気的に接続されており、PC12は、タブレット16の作動の制御を行う一方、タブレット16によって検出された指定断面位置座標を取得することができる。また、表示装置18もまたPC12に電気的に接続されており、PC12は、表示装置18の表示面18Aに対して任意の画像を表示させることができる。なお、PC12には、後述するようにキーボード、ディスプレイ等の周辺機器が備えられているが、図1では、これらの周辺機器の図示を省略する。
【0037】
次に、図2を参照して、本システムにおいて特に重要な役割を有するPC12の電気系の要部構成を説明する。
【0038】
同図に示すように、本実施の形態に係るPC12は、PC12全体の動作を司るCPU(中央処理装置)20Aと、CPU20Aによる各種処理プログラムの実行時のワークエリア等として用いられるRAM20Bと、各種制御プログラムや各種パラメータ等が予め記憶されたROM20Cと、各種情報を記憶するために用いられる二次記憶部(ここでは、ハードディスク装置)20Dと、各種情報を入力するために用いられるキーボード20Eと、各種情報を表示するために用いられるディスプレイ20Fと、外部装置等との間の各種信号の授受を司る入出力I/F(インタフェース)20Gと、が備えられており、これら各部はシステムバスBUSにより電気的に相互に接続されている。
【0039】
従って、CPU20Aは、RAM20B、ROM20C、及び二次記憶部20Dに対するアクセス、キーボード20Eを介した各種入力情報の取得、ディスプレイ20Fに対する各種情報の表示、及び入出力I/F20Gを介した外部装置等との間の各種信号の授受を各々行うことができる。なお、入出力I/F20Gには、前述したタブレット16及び表示装置18が電気的に接続されると共に、図示しないプリンタも接続されている。
【0040】
一方、図3には、PC12に備えられた二次記憶部20Dの主な記憶内容が模式的に示されている。同図に示すように、二次記憶部20Dには、各種データベースを記憶するためのデータベース領域DBと、各種処理を行うためのプログラム等を記憶するためのプログラム領域PGと、が設けられている。
【0041】
なお、データベース領域DBには、断面画像表示システム10において断面画像の表示対象としている3次元画像を示す3次元画像データを記憶するための3次元画像データベースDB1が含まれている。また、プログラム領域PGには、後述する断面画像表示処理プログラムの他、汎用のコンピュータ・グラフィクス用のアプリケーション・プログラム(以下、「CGプログラム」という。)が予め記憶(インストール)されている。なお、本実施の形態に係る断面画像表示システム10では、上記3次元画像データとして、3次元物体の3次元形状を座標で表現した座標データと、当該3次元物体の表面及び内部の少なくとも一方の色データ及び形状の画像データを含むデータを適用しているが、これに限らず、例えば、上記座標データのみにより構成されたデータを適用してもよい。
【0042】
本実施の形態に係るCGプログラムは、3次元画像データベースDB1に記憶されている3次元画像データに基づいて、当該画像データにより示される3次元画像の、予め設定された断面位置を示す位置データにより示される断面位置における断面画像を示す2次元画像データを作成する機能(以下、「断面画像作成機能」という。)を有している。なお、本実施の形態に係るCGプログラムの断面画像作成機能では、後述する仮想的なカメラ24(図5(B)も参照。)の位置を示す座標及び当該カメラ24の注視点を示す座標が設定されることにより上記断面画像を示す2次元画像データが作成されるものとされている。また、CGプログラムは、3次元画像データベースDB1に記憶されている3次元画像データに基づいて、当該画像データにより示される3次元画像の平面画像、側面画像、斜視画像、天井伏画像、当該3次元画像の所定位置における断面画像等の2次元画像を示す2次元画像データを作成する機能(以下、「2次元画像作成機能」という。)も有している。なお、これらの機能はCGプログラムにおいて従来既知の一般的な機能であるので、これ以上のここでの説明は省略する。
【0043】
次に、図4を参照して、本実施の形態に係る断面画像表示システム10の作用を説明する。なお、図4は、利用者により、キーボード20Eを介して断面画像表示処理の実行を指示する指示入力が行われた際にPC12のCPU20Aによって実行される断面画像表示処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【0044】
当該断面画像表示処理プログラムの実行に先立ち、利用者は、3次元画像データベースDB1に登録されている3次元画像から断面画像の表示対象とする3次元画像を指定し、CGプログラムの2次元画像作成機能を利用して、タブレット16の位置検出面16Aにより提示する提示2次元画像(ここでは、平面画像、側面画像、斜視画像、上記3次元画像の所定位置における断面図の何れか1つ)が予め定められたサイズで描画された用紙を不図示のプリンタにより作成する。
【0045】
そして、利用者は、作成した用紙を位置検出面16A上の所定の位置(ここでは、上記用紙の中心位置が位置検出面16Aの中心位置に略一致する位置)に載置した後、上記断面画像表示処理の実行を指示する指示入力を行う。これに応じて、CPU20Aは、図4に示される断面画像表示処理プログラムの実行を開始する。
【0046】
まず、同図のステップ100では、タブレット16に対する検出座標軸の初期値化等を行う初期設定を行い、次のステップ102にて、利用者により表示装置18の位置により指定された断面位置を導出する断面位置導出処理を実行する。
【0047】
このとき、利用者は、タブレット16の位置検出面16A上の空間に、指定した3次元画像を当該位置検出面16Aにおいて提示されている提示2次元画像に対応する寸法かつ位置で仮想的に構成した状態で、当該構成した3次元画像における表示対象とする断面位置に表示装置18の表示面18Aを位置させることにより、当該断面位置を指定する。
【0048】
そこで、上記断面位置導出処理では、タブレット16から指定断面位置座標を取得し、当該指定断面位置座標を、以下に示すように3次元画像の座標系に換算する。
【0049】
なお、ここでは、図5(A)に示すように、タブレット16の座標系における位置検出面16Aの水平方向サイズ及び垂直方向サイズを各々Tw及びThとし、表示装置18の表示面18Aの水平方向サイズ及び垂直方向サイズを各々Sw及びShとする。また、図5(B)に示すように、3次元画像の座標系における位置検出面16Aに対応する仮想的な矩形面20Aの水平方向サイズ及び垂直方向サイズを各々Vw及びVhとし、3次元画像の座標系における表示面18Aに対応する仮想的な矩形面20Bの水平方向サイズ及び垂直方向サイズを各々Svw及びSvhとする。更に、矩形面20Aの原点を(α,β,γ)とし、3次元画像の座標系に対して、矩形面20Bの中心点を撮影領域の中心位置とするように仮想的に設けたカメラ24の矩形面20Bに対する画角をθとする。また、ここで、位置検出面16Aのサイズと矩形面20Aのサイズの比率は1:a、すなわち、Tw×a=Vw,Th×a=Vhとする。
【0050】
そして、本実施の形態に係る断面画像表示システム10では、以上の各パラメータ(位置検出面16Aの水平方向サイズTw及び垂直方向サイズTh、表示面18Aの水平方向サイズSw及び垂直方向サイズSh、矩形面20Aの水平方向サイズVw及び垂直方向サイズVh、矩形面20Bの水平方向サイズSvw及び垂直方向サイズSvh、原点(α,β,γ)、画角θ、及びa)は固定値とされており、これらのパラメータの値が予め二次記憶部20Dの所定領域に記憶されている。
【0051】
タブレット16から取得された指定断面位置座標のうち、一方のペン18Bの先端部の位置座標を(xp1,yp1,zp1)とし、他方のペン18Bの先端部の位置座標を(xp2,yp2,zp2)とすると、矩形面20Bの中心位置を示す座標(xt,yt,zt)は次の(1)式により算出することができる。
【0052】
【数1】


ここで、各ペン18Bの先端部間の距離Lは次の(2)式により示される。
【0053】
【数2】


従って、カメラ24の位置を示す座標(xc,yc,zc)は次の(3)式により算出することができる。
【0054】
【数3】


そこで、CPU20Aは、予め記憶されているパラメータの値と、タブレット16から取得した指定断面位置座標を(3)式に代入することにより、カメラ24の位置を示す座標(xc,yc,zc)を算出する。
【0055】
ところで、本実施の形態に係るCGプログラムに搭載された断面画像作成機能では、一例として図6に示されるように、処理対象とする3次元物体30を仮想的なカメラ24で撮影することを想定し、カメラ24の前方にフロント・カット・オフ・プレーン(Front Cut Off Plane)32を設けると共にカメラ24のフロント・カット・オフ・プレーン32より遠方にバック・カット・オフ・プレーン(Back Cut Off Plane)34を設け、カメラ24の水平視野角(画角)をθとし、カメラ24による撮影位置からフロント・カット・オフ・プレーン32までの距離をLfcとし、カメラ24による撮影位置からバック・カット・オフ・プレーン34までの距離をLbcとして、カメラ24からの距離dが、Lfc≦d≦Lbcの関係を満足する画像が作成対象とする断面画像として抽出される。
【0056】
従って、当該断面画像作成機能では、画角θとして‘0’を設定することにより、距離Lfc及び距離Lbcが座標(xt,yt,zt)に置かれる結果、断面を示す画像を示す2次元画像データが生成される。また、距離Lfcとして‘0’を、距離Lbcとして‘∞’(無限大)を、各々設定することにより、透視画像を示す2次元画像データが生成され、距離Lfcとして(Svw/tanθ)を、距離Lbcとして‘∞’(無限大)を、各々設定することにより、透視画像と断面を示す画像が組み合わされた画像を示す2次元画像データが生成される。
【0057】
従って、上記ステップ100の処理によって実行される初期設定では、断面のみを示す画像を表示したい場合には画角θとして‘0’を設定し、透視画像を表示したい場合には距離Lfcとして‘0’を設定すると共に距離Lbcとして‘∞’を設定し、透視画像と断面を示す画像が組み合わされた画像を表示したい場合には距離Lfcとして(Svw/tanθ)を設定すると共に距離Lbcとして‘∞’を設定する。
【0058】
次のステップ104では、上記ステップ102の処理によって導出された座標(xt,yt,zt)及び座標(xc,yc,zc)をCGプログラムに設定し、次のステップ106にて、当該CGプログラムの断面画像作成機能を実行することにより、導出した断面位置に対応する断面画像を示す2次元画像データを作成させ、次のステップ108にて、作成された2次元画像データを用いて当該画像データにより示される断面画像が表示面18Aにより表示されるように表示装置18を制御し、その後にステップ110に移行する。
【0059】
ステップ110では、本断面画像表示処理プログラムの実行を終了するタイミングが到来したか否かを判定し、否定判定となった場合は上記ステップ102に戻り、肯定判定となった時点で本断面画像表示処理プログラムを終了する。なお、本実施の形態に係る断面画像表示処理プログラムでは、上記終了するタイミングを、利用者によって本断面画像表示処理プログラムの実行の停止を指示する指示入力が行われたタイミングを適用しているが、これに限らず、PC12の電源スイッチがオフ状態とされたタイミング、タブレット16によって表示装置18の位置が検出できなくなったタイミング等、他のタイミングを適用することもできることは言うまでもない。
【0060】
このように、本断面画像表示処理プログラムは、ステップ102〜ステップ108の処理を所定のタイミングが到来するまで繰り返し実行しているので、利用者が表示装置18をタブレット16の位置検出面16A上の検出可能範囲内において移動させることにより、その時点における表示装置18の表示面18Aの位置に対応する断面画像が、当該表示面18Aによりリアルタイムで連続的に表示されることになる。
【0061】
そして、このとき、表示面18Aに連続的に表示される断面画像は、一例として図7や図8に示されるように、タブレット16の位置検出面16A上に載置された用紙に描画されている画像(図7、図8では平面画像)に対応する寸法かつ位置で位置検出面16A上の空間に仮想的に3次元画像を構成させた状態での、当該構成させた3次元画像における断面画像となるため、より現実味の高い状態で当該断面画像を表示することができる。なお、図7、図8ではペン18Bの図示は省略している。
【0062】
以上詳細に説明したように、本実施の形態では、3次元画像を示す3次元画像データに基づいて前記3次元画像の断面画像を表示するに当たり、前記3次元画像データを記憶手段(ここでは、二次記憶部20D)によって予め記憶しておき、予め定められた提示面(ここでは、位置検出面16A)において前記3次元画像の2次元画像(ここでは、平面画像等)を提示し、前記提示面上の空間に前記3次元画像を当該提示面において提示されている前記2次元画像に対応する寸法かつ位置で仮想的に構成させた状態で、当該構成させた3次元画像における前記断面画像の表示対象とする断面位置を指定手段(ここでは、表示装置18)により指定させ、指定された前記断面位置を検知し、検知した前記断面位置を前記3次元画像における座標系の断面位置に換算し、換算した前記断面位置における前記3次元画像の断面画像を示す断面画像データを当該断面位置及び前記3次元画像データに基づいて作成し、作成した前記断面画像データを用いて前記断面画像を表示するように表示手段(ここでは、表示装置18)を制御しているので、断面位置を連続的かつ効率的に設定することができる。
【0063】
また、本実施の形態では、前記2次元画像を前記3次元画像の平面図又は側面図又は斜視図又は当該3次元画像の所定位置における断面図としているので、当該3次元画像の平面図又は側面図又は斜視図又は断面図を参照した状態で断面位置を設定することができる。
【0064】
また、本実施の形態では、前記指定手段を、板状のもので、かつ表示対象とする断面に当該板状における表面を対応させるように位置させることにより前記断面位置を指定するものとし、前記断面画像データを前記仮想的に構成させた3次元画像における前記指定手段の前記表面が位置された領域の断面画像を示すものとして作成しているので、実際の3次元画像に対して直接切断する状態で、より自然な動作により断面位置を指定することができる結果、断面位置を、より効率的に設定することができる。
【0065】
特に、本実施の形態では、前記表示手段と前記指定手段を兼用するものとし、前記指定手段の前記板状における表面を、前記断面画像を表示する表示面としているので、板状とされた指定手段により3次元画像を実際に切断する状態で断面位置を指定し、この状態において当該断面位置における断面画像を指定手段の表示面によって表示することが可能となり、より現実味の高い状態で当該断面画像を表示することができるようになる。
【0066】
更に、本実施の形態では、本発明の検知手段として、指定位置を検知することによって前記断面位置を検知するタブレット(ここでは、タブレット16)を適用し、本発明の指定手段として、前記タブレットによって指定位置が検知される複数のペン(ここでは、ペン18B)が固定的に設けられたものを適用しているので、近年、市場に広く供給されている安価なタブレット及びペンを利用して本発明を構成することができ、本発明を低コストで実現することができる。
【0067】
なお、本実施の形態では、表示装置18とPC12とを有線で電気的に接続した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、無線で接続する形態とすることもできる。この場合、本実施の形態に比較して表示装置18の移動が容易となるため、操作性を向上させることができる。
【0068】
[第2の実施の形態]
上記第1の実施の形態では、本発明の表示手段として、断面画像データに基づいて生成された映像信号により電気的に前記断面画像を表示するものを適用した場合の形態例について説明したが、本第2の実施の形態では、本発明の表示手段として、断面画像データにより示される断面画像を担持した光を投影することにより断面画像を表示するもの(プロジェクタ方式)を適用した場合の形態例について説明する。
【0069】
まず、図9を参照して、本第2の実施の形態に係る断面画像表示システム10’の構成を説明する。なお、図9における図1と同一の構成要素については図1と同一の符号を付して、その説明を省略する。
【0070】
図9に示されるように、本第2の実施の形態に係る断面画像表示システム10’は、上記第1の実施の形態に係る断面画像表示システム10に比較して、表示装置18に代えて板状のスクリーン26を適用している点、及びスクリーン26の表示面26Aに画像を投影するプロジェクタ22が新たに設けられている点のみ相違している。
【0071】
同図に示すように、本実施の形態に係るスクリーン26の両端部には、上記第1の実施の形態に係る表示装置18と同様に、各々タブレット16によって先端部による指定位置の位置座標を検出することのできる一対のペン26Bが、当該先端部がスクリーン26を正立させた状態で鉛直下方を向く状態で固定されている。従って、タブレット16は、スクリーン26をペン26Bの先端部が下方を向く姿勢(以下、「通常姿勢」という。)とし、タブレット16の位置検出面16A上の空間の予め定められた位置検出許容範囲以内にペン26Bの先端部が位置される状態とされているときに、スクリーン26の下端両端部における位置検出面16A上の位置座標(指定断面位置座標)を検出することができる。
【0072】
また、プロジェクタ22はPC12に電気的に接続されており、PC12は、プロジェクタ22の作動の制御を行うことができる。なお、プロジェクタ22は、表示すべき画像を担持した光をスクリーン26に投影することにより当該画像を表示するものであり、スクリーン26が指定断面位置座標を検出することができる範囲内の何れの位置に位置されていても、当該スクリーン26の表示面26Aに画像を投影できる予め定められた位置に設置されている。
【0073】
本実施の形態に係る断面画像表示システム10’では、利用者によって断面画像表示処理の実行を指示する指示入力が行われた際に上記第1の実施の形態に係る断面画像表示処理プログラム(図4参照。)と略同様の処理が実行されるが、3次元画像の座標系に仮想的に設けたカメラ24の位置とプロジェクタ22の設置位置の相対的な違いを考慮して、1枚の断面画像を表示するために、CGプログラムが断面画像作成機能を2度実行させる点が異なっている。
【0074】
すなわち、この場合、CGプログラムでは、上記第1の実施の形態と同様に断面画像を示す2次元画像データを作成し、当該2次元画像データにより示される断面画像を矩形面20B(図5(B)も参照。)に対してマッピングする。
【0075】
そして、CGプログラムは、カメラ24を、矩形面20Bに対する位置が、スクリーン26の表示面26Aに対するプロジェクタ22の位置と同一の位置関係となるように仮想的に設置し、この状態で矩形面20Bにマッピングされた断面画像をカメラ24により撮影して得られた画像を示す2次元画像データをスクリーン26による表示画像を示すものとして作成する。
【0076】
なお、CPU20Aは、断面画像表示処理プログラムのステップ108の処理において、以上の処理によって作成された2次元画像データを用いて、当該画像データにより示される断面画像をスクリーン26の表示面26Aに投影するようにプロジェクタ22を制御することになる。
【0077】
本第2の実施の形態においても、上記第1の実施の形態と同様の効果を奏することができると共に、スクリーン26に対して通信を行うことなく断面画像を表示することができ、利便性を向上させることができる。
【0078】
なお、上記各実施の形態では、断面画像の表示対象とする3次元画像の平面画像、側面画像等の2次元画像を、用紙に印刷したものをタブレット16の位置検出面16Aに載置することにより提示する場合の形態例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、上記2次元画像を、3次元画像データに基づいて生成された映像信号により電気的に表示することにより提示する形態とすることもできる。この場合の形態としては、タブレット16に代えて、ディスプレイ表面にタッチパネルが重ねられて構成されたタッチパネル・ディスプレイが設けられた表示部を採用した、所謂タブレットPCを適用する形態を例示することができる。この場合、提示すべき2次元画像が印刷された用紙を用意する必要がなくなるので、利便性を向上させることができる。
【0079】
また、上記各実施の形態では、表示装置18又はスクリーン26にタブレット16によって検出可能なペン18Bを設けることにより、表示装置18又はスクリーン26の位置(指定断面位置)を検出する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、表示装置18又はスクリーン26に超音波を発する音源と光を射出する光源とを設けると共に、位置検出装置(上記各実施の形態では、タブレット16)に上記超音波及び光を検知する検知手段を設け、当該検知手段による検知結果に基づいて3角測量の原理で指定断面位置を検出する形態や、表示装置18又はスクリーン26に複数の光源を設けると共に、位置検出装置に表示装置18又はスクリーン26を撮像する撮像装置を設け、当該撮像装置による撮像画像から上記複数の光源からの光の位置を特定することにより指定断面位置を検出する形態等とすることもできる。この場合も、上記各実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【0080】
また、上記各実施の形態では、PC12によってタブレット16の座標系を3次元画像の座標系に換算する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、タブレット16においてタブレット16の座標系を3次元画像の座標系に換算する形態とすることもできる。この場合も、上記各実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【0081】
また、上記各実施の形態で説明した断面位置座標の換算手法は一例であり、他の従来既知の換算手法を適用できることは言うまでもない。この場合も、上記各実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【0082】
また、上記各実施の形態では、表示装置18又はスクリーン26を1台(1枚)のみ用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数の表示装置18又はスクリーン26を用いる形態とすることもできる。この場合、複数の表示装置18又はスクリーン26に対して、自身の位置が断面位置とされた断面画像が表示されることになる。この場合も、上記各実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【0083】
その他、上記各実施の形態で説明した断面画像表示システム10、10’の構成(図1〜図3、図9参照。)は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【0084】
また、本実施の形態で示した断面画像表示処理プログラムの処理の流れ(図4参照。)も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【0085】
【図1】第1の実施の形態に係る断面画像表示システムの構成を示す概略斜視図である。
【図2】実施の形態に係るPCの電気系の要部構成を示すブロック図である。
【図3】実施の形態に係るPCに備えられた二次記憶部の主な記憶内容を示す模式図である。
【図4】実施の形態に係る断面画像表示処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図5】実施の形態に係る断面画像表示処理プログラムにより行われる指定断面位置座標のタブレットの座標系から3次元画像データの座標系への換算の説明に供する概略図である。
【図6】実施の形態に係るCGプログラムに搭載された断面画像作成機能の説明に供する概略図である。
【図7】実施の形態に係る断面画像表示システムによる断面画像の表示状態例を示す斜視図である。
【図8】実施の形態に係る断面画像表示システムによる他の断面画像の表示状態例を示す斜視図である。
【図9】第2の実施の形態に係る断面画像表示システムの構成を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【0086】
10、10’ 断面画像表示システム
12 パーソナル・コンピュータ
16 タブレット(2次元画像提示手段)
16A 位置検出面(提示面、検知手段)
18 表示装置(表示手段、指定手段)
18A 表示面
18B ペン
20A CPU(換算手段、断面画像作成手段、制御手段)
20D 二次記憶部(記憶手段)
22 プロジェクタ(表示手段)
26 スクリーン(表示手段、指定手段)
26A 表示面
26B ペン
【出願人】 【識別番号】000003621
【氏名又は名称】株式会社竹中工務店
【識別番号】506256688
【氏名又は名称】長倉 威彦
【出願日】 平成18年7月28日(2006.7.28)
【代理人】 【識別番号】100079049
【弁理士】
【氏名又は名称】中島 淳

【識別番号】100084995
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 和詳

【識別番号】100085279
【弁理士】
【氏名又は名称】西元 勝一

【識別番号】100099025
【弁理士】
【氏名又は名称】福田 浩志


【公開番号】 特開2007−58851(P2007−58851A)
【公開日】 平成19年3月8日(2007.3.8)
【出願番号】 特願2006−205563(P2006−205563)