(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線のうち、可視であるものを２次元画像として出力する輪郭線，稜線，及び／又は相貫線の描画方法であって、
描画する３次元物体の各面にそれぞれ異なる面識別情報を付与する面識別情報付与工程、
該面識別情報付与工程によって面識別情報が付与された３次元物体の形状情報に対して隠面処理を施して３次元物体の画像情報を生成する隠面処理工程、
該隠面処理工程で生成された３次元物体の画像情報のそれぞれ画素について、隣り合う画素同士の面識別情報の相違に基づいて、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報を生成する線画画像生成工程
を有し、
前記線画画像生成工程は、
前記隠面処理工程で生成された３次元物体の画像情報の互いに隣り合う４つの画素それぞれに関しての面識別情報の中で、少なくともいずれかの画素の面識別情報が残りの画素の面識別情報と相違する場合に、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報を形成する１つの画素を、当該４つの画素の中心位置に対応するように生成する
ことを特徴とする描画方法。
【請求項２】
３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線のうち、可視であるものを２次元画像として出力する輪郭線，稜線，及び／又は相貫線の描画方法であって、
描画する３次元物体の各面にそれぞれ異なる面識別情報を付与する面識別情報付与工程、
該面識別情報付与工程によって面識別情報が付与された３次元物体の形状情報に対して隠面処理を施して３次元物体の画像情報を生成するとともに、当該画像情報のそれぞれ画素の視点からの距離情報を準備する隠面処理工程、
該隠面処理工程で生成された３次元物体の画像情報のそれぞれ画素について、隣り合う画素同士の面識別情報の相違、及び視点からの距離情報の差に基づいて、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報を生成する線画画像生成工程、
を有し、
前記線画画像生成工程は、
輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報を形成する１つの画素を、該隠面処理工程で生成された３次元物体の画像情報の互いに隣り合う４つの画素に関しての面識別情報の相違と、当該４つの画素における２画素間の視点からの距離情報の差に関しての基準値に対する比較とに基づいて生成する
ことを特徴とする描画方法。
【請求項３】
前記面識別情報付与工程は、
３次元物体における一の面を複数の近似面で複合して表した場合は、当該複数の近似面それぞれに対して同じ面識別情報を付与する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の描画方法。
【請求項４】
前記面識別情報付与工程は、
面識別情報を面の色情報として付与し、
前記線画画像生成工程は、
面識別情報を画素の色情報として取得する
ことを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の描画方法。
【請求項５】
前記線画画像生成工程により生成された輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報を、本来の色情報が付与された３次元物体の形状情報に対して隠面処理を施して生成した３次元物体本来の画像情報に上書きする画像重畳工程
をさらに有することを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の描画方法。
【請求項６】
生成しようとする画像の領域を複数の画像領域に分割する分割工程を有し、
該分割工程により分割された複数の画像領域それぞれについて、前記隠面処理工程及び前記線画画像生成工程が実行され、
前記複数の画像領域それぞれの、前記線画画像生成工程により生成された輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報を統合する画像統合工程
をさらに有していることを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の描画方法。
【請求項７】
請求項１〜６いずれかに記載の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線の描画方法を用いて３次元物体の画像データを生成すること
を特徴とする画像データ生成システム。
【請求項８】
３次元物体のうちの半透明表示しない３次元形状の形状情報に対して隠面処理を施して、当該３次元物体のうちの半透明表示しない３次元形状についての画像情報を生成する手段と、
３次元物体のうちの半透明表示しない３次元形状の形状情報に対して、前記請求項１記載の描画方法を用いて、当該半透明表示しない３次元形状の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報を生成する手段と、
前記３次元物体のうちの半透明表示しない３次元形状についての画像情報に、前記半透明表示しない３次元形状の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報を重畳して、
３次元物体のうちの半透明表示しない３次元形状についての重畳画像情報を生成する手段と、
該３次元物体のうちの半透明表示しない３次元形状についての重畳画像情報に対して、３次元物体のうちの半透明表示する３次元形状を隠面処理するとともに、その際、該半透明表示しない３次元形状についての重畳画像情報に対して視点寄りにある３次元物体のうちの半透明表示する３次元形状の面のうち、当該半透明表示しない３次元形状についての重畳画像情報と重なり合う面部分の画素本来の色を、当該半透明表示しない３次元形状についての重畳画像情報による色に基づいて変更して、半透明表示する３次元形状についてのみ輪郭線，稜線，及び／又は相貫線が記入されていない３次元物体の３次元形状全体の画像情報を生成する手段と、
３次元物体の３次元形状全体に対して、前記請求項１記載の描画方法を用いて、３次元物体の３次元形状全体についての輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報を生成する手段と、
前記半透明表示する３次元形状についてのみ輪郭線，稜線，及び／又は相貫線が記入されていない３次元物体の３次元形状全体の画像情報に、該３次元物体の３次元形状全体についての輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報を重畳して、３次元物体の３次元形状全体についての重畳画像情報を生成する手段と、
を備えていることを特徴とする画像データ生成システム。
【請求項９】
３次元物体のうちの半透明表示しない３次元形状の形状情報に対して隠面処理を施して、当該３次元物体のうちの半透明表示しない３次元形状についての画像情報を生成する手段と、
３次元物体のうちの半透明表示しない３次元形状の形状情報に対して、前記請求項２記載の描画方法を用いて、当該半透明表示しない３次元形状の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報を生成する手段と、
前記３次元物体のうちの半透明表示しない３次元形状についての画像情報に、前記半透明表示しない３次元形状の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報を重畳して、
３次元物体のうちの半透明表示しない３次元形状についての重畳画像情報を生成する手段と、
該３次元物体のうちの半透明表示しない３次元形状についての重畳画像情報に対して、３次元物体のうちの半透明表示する３次元形状を隠面処理するとともに、その際、該半透明表示しない３次元形状についての重畳画像情報に対して視点寄りにある３次元物体のうちの半透明表示する３次元形状の面のうち、当該半透明表示しない３次元形状についての重畳画像情報と重なり合う面部分の画素本来の色を、当該半透明表示しない３次元形状についての重畳画像情報による色に基づいて変更して、半透明表示する３次元形状についてのみ輪郭線，稜線，及び／又は相貫線が記入されていない３次元物体の３次元形状全体の画像情報を生成する手段と、
３次元物体の３次元形状全体に対して、前記請求項２記載の描画方法を用いて、３次元物体の３次元形状全体についての輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報を生成する手段と、
前記半透明表示する３次元形状についてのみ輪郭線，稜線，及び／又は相貫線が記入されていない３次元物体の３次元形状全体の画像情報に、該３次元物体の３次元形状全体についての輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報を重畳して、３次元物体の３次元形状全体についての重畳画像情報を生成する手段と、
を備えていることを特徴とする画像データ生成システム。
【請求項１０】
請求項１〜６いずれかに記載の描画方法を用いて、描画画像データを生成する
ことを特徴とする３次元ＣＡＤシステム。
【請求項１１】
請求項１〜６いずれかに記載の描画方法を用いて、描画画像データを生成する
ことを特徴とするビューワシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元物体の２次元画像出力に係り、その３次元形状の把握を容易にするための輪郭線，稜線，及び／又は相貫線の描画方法、並びに当該描画方法を用いた画像データ生成システム、ＣＡＤシステム、及びビューワシステムに関するものである。
【０００２】
本発明は、特に、３次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）で生成された、複雑かつ高密度或いは大規模に配置された３次元物体の形状の把握に使用して好適な、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線の描画方法に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
従来、３次元物体の２次元画像出力では、その３次元形状の把握を容易にするため、物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線について視点からの可視部分だけを線画として表示する隠線処理や、物体の形状面について視点からの可視部分だけを画像として表示する隠面処理が広く用いられている。
【０００４】
ここで、輪郭線とは、３次元物体の可視面と不可視面との境界線を意味し、稜線とは、３次元物体の可視面と可視面との接線不連続の境界線を意味し、相貫線とは、異なる３次元物体間の面が交わる境界線を意味するものである。
【０００５】
ＧＷＳ（Graphics Work Station）やグラフィック機能を備えたＰＣ（Personal Computer）では、その内蔵されたハードウェア機能による高速な隠面処理と光の当たり具合によって色調が変化する状態を表示するシェーディング(shading)処理とにより、３次元物体の形状の把握を容易にすることが広く行われている。
【０００６】
これら隠面処理，シェーディング処理については、非特許文献１の画像処理ハンドブック編集委員会編「画像処理ハンドブック」（昭晃堂  １９８６年）に具体的に記載されている。
さらに、上述した隠線処理の線画、及び隠面処理における画像の距離情報を利用して作成した輪郭線や稜線の画像を、シェーディング処理した結果と組み合わせることで、エッジを強調した画像を生成し、３次元物体の形状の把握を容易にすることも行われている。
これについては、特許文献１の特開平３−１２３９８５号公報に記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平３−１２３９８５号公報
【非特許文献１】画像処理ハンドブック編集委員会編  「画像処理ハンドブック」（昭晃堂  １９８６年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、隠線処理を用いて３次元物体の形状を把握し易くする方法は、３次元物体の輪郭線を計算する必要があり、時間を要するという問題点がある。この隠線処理を用いる方法では、その輪郭線や稜線が他の面によって視点から遮られるか否かを判定し、必要に応じては本来１本の輪郭線や稜線を複数に分割する必要があるため、基本的に面の数の二乗のオーダーの処理時間がかかる。そのため、特に面の数が多い３次元物体の形状を描画する場合は、非常に多大な計算時間を要するという問題点がある。
【０００９】
また、隠線処理を用いる方法は、輪郭線の生成や、輪郭線や稜線の分割の際に、計算誤差の影響を受け易く、本来見えるべき線が見えなくなってしまったり、逆に見えない線が見えてしまったりすることが起こり易いという問題点もある。
【００１０】
一方、隠面処理とシェーディング処理とを組み合わせて３次元物体の形状を把握し易くする方法は、ＧＷＳやＰＣに内蔵されているハードウェアの機能を用いることで隠面処理やシェーディング処理を高速に行うことができる。しかし、この方法では、ユーザは２次元画像出力における色調の変化を認識して３次元物体の形状を把握することになるため、特に同じような色の面が数多く存在する３次元物体の場合は輪郭がはっきりせず、その形状の把握が困難又は不可能になる場合が生じるという問題点がある。さらに、通常、紙面に印刷する場合は、出力装置の画面のハードコピーを取得することによって行われるが、特に複雑かつ大規模高密度或いは大規模に配置された３次元物体の形状全体を印刷する場合は、出力装置の画面画素数では解像度が不足し、細かなところまで描画できないという問題点がある。
【００１１】
そこで、隠面処理とシェーディング処理との組み合わせによって、面内部を物体の面の色で塗り、面の境界線を例えば黒で塗ることによって、３次元物体におけるエッジを強調したような画像を生成することも可能である。しかし、この方法では、例えば、円柱を表示のためにＮ角柱（Ｎは整数）に分割するように、一の面が表示のために複数の面に分割されている場合に、それらの分割された面の境界も黒く塗られるという問題点がある。また、従来の隠面処理とシェーディング処理との組み合わせによってエッジを強調した画像を生成する方法では、このエッジの生成に隠線処理を用いることになってしまい、前述の隠線処理の説明で述べた問題点を再び考慮せざるを得ない。
【００１２】
また、特許文献１に記載されているような、隠面処理における画像の距離情報を利用して輪郭線や稜線の画像を生成する場合は、画像の距離情報が不連続に変化する１次微分画像（１次微分のピーク値）、及び画像の距離情報の１次微分が不連続に変化する２次微分画像（２次微分のピーク値）をそれぞれ抽出し、輪郭線はこの１次微分画像を基にして、また稜線はこの２次微分画像を基にして作成される。また、その作成では、注目する画像（画素）の周辺の画像（画素）を１次微分して導出した１次微分最大画像や１次微分最小画像を用い、不具合をなくすための補正をかけて作成するようになっている。
【００１３】
しかし、このようにして隠面処理における画像の距離情報を利用して輪郭線や稜線の画像を生成する場合、その周辺の画像には、注目する画像と同じ面や異なる面の画像が含まれていることから、誤差を生じ易いという問題がある。また、その補正には適切な定数を用いる必要があるが、その適正な値を定めることが、対象形状や描画目的に依存しており、かつ定めることが難しいという問題点がある。
【００１４】
さらに、この方法は、コンピュータグラフィックスによる描画を主対象としているため、画像の輝度を変化させることでエッジを視覚的に強調することから、輪郭線や稜線だけを抽出するいわゆる隠線処理と同様の画像は、生成が困難であるという問題点がある。
【００１５】
本発明の目的は、上記問題点を解決し、３次元物体の形状の把握が容易な、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線の描画方法、加えて当該描画方法を用いた画像データ生成システム、及びビューワシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の描画方法及び画像データ生成システムは、上述した課題を解決するために、描画する３次元物体の各面にそれぞれ異なる面識別情報としての面ＩＤ（Identification）を付与し、その上でそれぞれ異なる面ＩＤが付与された３次元物体の形状情報に対して隠
面処理を施して、３次元物体の画像情報を生成した上で、この画像情報における画素の面ＩＤを判断の材料として、この３次元物体の輪郭線，稜線及び／又は相貫線を表す画像情報を生成することを特徴とする。
【００１７】
そのために、本発明の描画方法は、３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線のうち、可視であるものを２次元画像として出力する輪郭線，稜線，及び／又は相貫線の描画方法であって、描画する３次元物体の各面にそれぞれ異なる面識別情報を付与する面識別情報付与工程、この面識別情報付与工程によって面識別情報が付与された３次元物体の形状情報に対して隠面処理を施して３次元物体の画像情報を生成する隠面処理工程、この隠面処理工程で生成された３次元物体の画像情報のそれぞれ画素について、隣り合う画素同士の面識別情報の相違に基づいて、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報を生成する線画画像生成工程を有し、この線画画像生成工程は、隠面処理工程で生成された３次元物体の画像情報の互いに隣り合う４つの画素それぞれに関しての面識別情報の中で、少なくともいずれかの画素の面識別情報が残りの画素の面識別情報と相違する場合に、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報を形成する１つの画素を、当該４つの画素の中心位置に対応するように生成することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の描画方法は、３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線のうち、可視であるものを２次元画像として出力する輪郭線，稜線，及び／又は相貫線の描画方法であって、描画する３次元物体の各面にそれぞれ異なる面識別情報を付与する面識別情報付与工程、この面識別情報付与工程によって面識別情報が付与された３次元物体の形状情報に対して隠面処理を施して３次元物体の画像情報を生成するとともに、当該画像情報のそれぞれ画素の視点からの距離情報を準備する隠面処理工程、この隠面処理工程で生成された３次元物体の画像情報のそれぞれ画素について、隣り合う画素同士の面識別情報の相違、及び視点からの距離情報の差に基づいて、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報を生成する線画画像生成工程を有し、この線画画像生成工程は、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報を形成する１つの画素を、隠面処理工程で生成された３次元物体の画像情報の互いに隣り合う４つの画素に関しての面識別情報の相違と、当該４つの画素における２画素間の視点からの距離情報の差に関しての基準値に対する比較とに基づいて生成することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の画像データ生成システムは、上述した輪郭線，稜線，及び／又は相貫線の描画方法を用いて、画像データを生成することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明のＣＡＤシステム及びビューワシステムは、上述した輪郭線，稜線，及び／又は相貫線の描画方法を用いて、描画画像データを生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、隠面消去処理を利用し、画像の画素の面ＩＤの違いにより、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線の線画画像を生成するため、高速で精度の良い輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を有した３次元物体の２次元画像を出力できる。
【００２２】
また、本発明によれば、複数の画像に分割し各々で生成した画像を組み合わせることで、必要な精度(画素数)の画像を生成できる。
【００２３】
また、本発明よれば、高速で精度の良い輪郭線，稜線，及び／又は相貫線の描画を、３次元ＣＡＤのデータを表示できるＰＣやＧＷＳを使用し、特別なハードウェアを必要とせず、簡単なシステムで高速に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面とともに説明する。
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態として、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線が記載された３次元物体の白黒線画画像を生成するための描画方法について、図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１は、本発明の第１の実施の形態による描画方法を採用した３次元物体の画像生成システムの一実施例を示す機能ブロック図である。
【００２６】
画像生成システムは、第１のデータ記憶手段１１，第２のデータ記憶手段１２，第３のデータ記憶手段１３，入出力手段２１，ＩＤ付与手段３１，隠面処理手段３２，画像生成手段３３，制御手段４１を備えて構成されている。
【００２７】
入出力手段２１は、図示せぬ外部機器と第１のデータ記憶手段１１，第２のデータ記憶手段１２，第３のデータ記憶手段１３それぞれとの間で、データの入出力を行う。外部機器は、例えば、３次元物体の形状情報を作成・出力するＣＡＤ，３次元物体の形状情報を読み取る情報読取機器等といった入力機器や、画像を表示するための表示器，画像を印刷出力するためのプリンタ等といった出力機器が該当する。
【００２８】
第１のデータ記憶手段１１は、入出力手段２１を介して外部機器から供給される３次元物体の形状情報や、外部機器等によって設定されたその表示条件（例えば、視点の位置情報，光原情報）、等を記憶する。
【００２９】
第２のデータ記憶手段１２は、後述する隠面処理手段３２によって隠面処理が施された３次元物体の画像情報、等を記憶する。
【００３０】
第３のデータ記憶手段１３は、外部機器に対して表示・印刷出力するための３次元物体の２次元出力画像情報、等を記憶する。
【００３１】
ＩＤ付与手段３１は、第１のデータ記憶手段１１に記憶された３次元物体の形状情報によって描画される３次元物体の各構成面（以下、単に面と称す）に、それぞれを識別するための面識別情報として、異なる面ＩＤを付与する。ＩＤ付与手段３１は、この面ＩＤを、３次元物体の形状情報における面の色情報を利用して付与する。
【００３２】
具体的には、３次元物体の形状情報には、３次元物体の形状を画像表示するために面の色情報が含まれている。この画像表示のための面の色情報は、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の色要素それぞれを各８ビット（すなわち２５６レベル）のデータで表したもので、１６７０万色以上の面の色を表現できる。そこで、３次元物体の形状情報における面の色情報を面ＩＤとして利用すれば、３次元物体の１６７０万以上の面をそれぞれ識別することが可能になる。ＩＤ付与手段３１は、３次元物体の形状情報における３次元物体の面それぞれを画像表示するための本来の面の色情報に代えて、各面毎に面を識別するための色情報を付与することによって、３次元物体の形状情報の面の色情報で３次元物体の各面を識別できるようにする。
【００３３】
隠面処理手段３２は、３次元物体の形状情報と、その表示条件として記憶されている視点の位置情報等とを基に、３次元物体を形成する各面のうち、視点からは別の面や物体の陰になって見えない面部分を描画しないように隠面消去処理して、３次元物体の画像情報を生成する。隠面処理手段３２は、具体的には、Ｚバッファ法，レイトレーシング法等を用い、３次元物体の形状情報に基づき描画される３次元物体の面の各画素について陰面処理を行う。この隠面処理手段３２が行う隠面処理について、Ｚバッファ法を例に説明すれば、３次元物体の形状情報に基づき描画される３次元物体の面の各画素に視点からの距離情報（奥行き情報）を持たせ、同じ座標上に描画される異なる面の画素同士のそれぞれ奥行き情報を比較して、最も手前の視点寄りにある面の画素の情報を、３次元物体の画像情報として記憶するようになっている。隠面処理手段３２によって隠面処理された３次元物体の画像情報は、第２のデータ記憶手段１２に記憶される。
【００３４】
画像生成手段３３は、第２のデータ記憶手段１２に記憶されている隠面処理された３次元物体の画像情報に基づいて、その画像情報における各画素の面ＩＤを用いて、輪郭線，
稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報を、後述するようにして生成する。画像生成手段３３は、生成した３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報を、第３のデータ記憶手段１３に記憶する。
【００３５】
制御手段４１は、入出力手段２１，各記憶手段１１〜１３，ＩＤ付与手段３１や隠面処理手段３２等といった情報処理手段，といった画像生成システムの各部を制御する。
図２は、図１に示した３次元物体の画像生成システムにより、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線が記載された３次元物体の白黒線画画像を生成する処理の流れを説明したフローチャートである。
【００３６】
まず、図２のステップＳ101で、制御手段４１は、図１に示した入出力手段２１によって、例えば外部機器のＣＡＤシステムによって生成された３次元物体の形状情報や、この３次元物体の形状情報を画像表示するにあたって設定された表示条件の供給を受けると、これらを第１のデータ記憶手段１１に記憶する。
【００３７】
次に、制御手段４１は、ステップＳ102で、第１のデータ記憶手段１１に記憶されている３次元物体の形状情報を、ＩＤ付与手段３１に読み込ませる。ＩＤ付与手段３１は、３次元物体の形状情報に基づいて描画される面それぞれに、画像表示するための面の本来の色情報に代えて、面毎に互いに異なる色情報からなる面ＩＤを付与する。
【００３８】
この場合、ＩＤ付与手段３１は、面ＩＤを、３次元物体の形状情報が表す３次元物体の各面に、“１”からの一貫した通し番号データで与え、各面が他の面に対して識別できるようにしている。そして、この一貫した通し番号データの付与には、画像表示のために３次元物体の各面の色を、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の色要素それぞれを各８ビット（すなわち２５６レベル）で表現している面の本来の色情報を利用する。そのため、面ＩＤは、面の色情報に１：１に対応する。したがって、ＩＤ付与手段３１は、３次元物体の形状情報の本来の画像表示のため面の色情報に代えて、面毎に異なる色情報を面ＩＤとして、上述したように“１”からの一貫した通し番号データで、面の本来の色とは関係なく機械的に付与する。
【００３９】
また、ＩＤ付与手段３１は、上述のようにして３次元物体の各面に面ＩＤを付与するにあたって、１つの面が事前に複数の面領域に分割され、この分割面領域の複合によって近似されて表されているときには、これら領域分割された分割面領域それぞれに対して、同一の面ＩＤを付与する構成になっている。例えば、円柱を多角柱で近似しているような場合、その円柱の周面は多角柱の複数の外周平坦面によって領域分割されて表されることになるが、このような場合は、ＩＤ付与手段３１は、この多角柱の複数の外周平坦面それぞれに同一の面ＩＤを付与する構成になっている。
【００４０】
そして、ＩＤ付与手段３１によって本来の面の色情報に代えて面ＩＤを示す色情報が付与されている３次元物体の形状情報は、制御手段４１によって第１のデータ記憶手段１１に記憶される。
【００４１】
次に、制御手段４１は、ステップＳ103で、ＩＤ付与手段３１によって生成され、第１のデータ記憶手段１１に記憶されている、面ＩＤを示す色情報が付与されている３次元物体の形状情報とその表示条件とを、隠面処理手段３２に読み込ませる。そして、３次元物体を形成する各面のうち、視点からは別の面や物体の陰になって見えない面部分を描画しないようにする隠面処理（隠面消去処理）を、隠面処理手段３２によって施す。隠面処理手段３２によって、隠面処理して生成され、その画素毎に面ＩＤを示す色情報が付与されている３次元物体の画像情報は、第２のデータ記憶手段１２に記憶される。
【００４２】
次に、制御手段４１は、ステップＳ104で、第２のデータ記憶手段１２に記憶されているその画素毎に面ＩＤを示す色情報が付与されている３次元物体の画像情報を、画像生成手段３３に読み込ませる。そして、画像生成手段３３によって、その画像情報の面ＩＤを示す色情報を用いて、３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報（線画画像情報）を生成させる。画像生成手段３３によって生成された３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報は、３次元物体の２次元出力画像情報として、第３のデータ記憶手段１３に記憶される。
【００４３】
ここで、ステップＳ104に示した画像生成手段３３による３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報の生成処理の詳細について、図３により説明する。なお、説明にあたって、前述のステップＳ103で、隠面処理手段３２によって隠面処理が施されて生成された、その画素毎に面ＩＤを示す色情報が付与されている３次元物体の画像情報の画素数を、ｍ×ｎ（個）として説明する。
【００４４】
図３は、画像生成手段による３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報の生成処理の詳細を説明したＰＡＤ（Problem Analysis Diagram）である。
【００４５】
画像生成手段３３は、まず、ステップＳ111，Ｓ112で、その画素毎に面ＩＤを示す色情報が付与されている３次元物体の画像情報において、画素Ｐ(ｉ,ｊ)を特定する変数ｉ，ｊを当該画像情報の画素数範囲１〜ｍ，１〜ｎでそれぞれ変化させて、ステップＳ113で、面ＩＤを示す色情報が付与されている３次元物体の画像情報で画像表示される全ての画素Ｐの面ＩＤを示した色情報を取り込む。
【００４６】
画像生成手段３３は、この全ての画素Ｐ(ｉ,ｊ)の面ＩＤを示した色情報の取り込みに並行して、ステップＳ114，Ｓ115で、取り込んだ画素Ｐ(ｉ,ｊ)それぞれに関して、画素Ｐ(ｉ,ｊ)を特定する変数ｉ，ｊを１〜ｍ−１，１〜ｎ−１の範囲で順次変更して、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線についての判定対象とする対象画素Ｐ(ｉ,ｊ)を順次変更しながら、ステップＳ116で、対象画素Ｐ(ｉ,ｊ)毎に、対象画素Ｐ(ｉ,ｊ)を含む互いに隣り合う４つの画素、例えばＰ(ｉ,ｊ)，Ｐ(ｉ,ｊ＋１)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ＋１)それぞれの面ＩＤを示した色情報を比較する。
【００４７】
その上で、画像生成手段３３は、互いに隣り合う４画素Ｐ(ｉ,ｊ)，Ｐ(ｉ,ｊ＋１)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ＋１)の中の１つでも色情報が異なる場合には、ステップＳ117で、この４画素Ｐ(ｉ,ｊ)，Ｐ(ｉ,ｊ＋１)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ＋１)で表される３次元物体の画像部分には輪郭線，稜線，及び／又は相貫線があると判断して、対象画素Ｐ(ｉ,ｊ)に対応させて輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を形成するための１つの画素Ｑ (ｉ,ｊ)を新たに生成する。具体的には、画像生成手段３３は、対象画素Ｐ(ｉ,ｊ) に対応させて、例えば輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を形成していることを示す色情報として黒色の色情報を付与した、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画素Ｑ (ｉ,ｊ)を生成する。
【００４８】
これに対して、画像生成手段３３は、互いに隣接する４画素Ｐ(ｉ,ｊ)，Ｐ(ｉ,ｊ＋１)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ＋１)全ての色情報が同じである場合には、ステップＳ118で、この４画素Ｐ(ｉ,ｊ)，Ｐ(ｉ,ｊ＋１)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ＋１)で表される３次元物体の画像部分には輪郭線，稜線，及び／又は相貫線はないと判断して、対象画素Ｐ(ｉ,ｊ)に対応させて面を形成するための１つの画素Ｑ (ｉ,ｊ)を新たに生成する。具体的には、画像生成手段３３は、対象画素Ｐ(ｉ,ｊ) に対応させて、例えば面を形成していることを示す色情報として白色の色情報を付与した、面を表す画素Ｑ (ｉ,ｊ) を生成する。
【００４９】
そして、画像生成手段３３は、ステップＳ119で、この新たに生成した画素Ｑ (ｉ,ｊ)を、第３のデータ記憶手段１３に記憶蓄積する。したがって、画像生成手段３３により、画素Ｐ(１,１)〜Ｐ(ｍ−１,ｎ−1)全てについて、新たな画素Ｑ(１,１)〜Ｑ(ｍ−１,ｎ−1)に変換された３次元物体の画像情報が、第３のデータ記憶手段１３に、３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報として記憶されることになる。
【００５０】
ここで、隠面処理手段３２により隠面処理されて生成された、面ＩＤを示す色情報がその画素毎に付与されている３次元物体の画像情報の画素Ｐ(１,１)〜Ｐ(ｍ,ｎ)と、この画像生成手段３３に生成された３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報の画素Ｑ(１,１)〜Ｑ(ｍ−１,ｎ−1)との対応関係について、図４及び図５により説明する。
【００５１】
図４は、画像生成手段によって生成される画素と隠面処理手段によって生成された画素との対応関係の説明図である。
【００５２】
図４において、画素Ｐ(ｉ,ｊ)，Ｐ(ｉ,ｊ＋１)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ＋１)は、画素Ｐ(ｉ,ｊ)を対象画素とした場合の、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線についての判定対象になる、互いに隣り合う４つの画素を図示した例である。なお、図４におけるＰ(ｉ,ｊ)，Ｐ(ｉ,ｊ＋１)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ＋１)それぞれの相互配置は便宜的なものであって、３次元物体の画像情報の画素配列等に応じて変わるものである。
【００５３】
この場合、画像生成手段３３は、上述したステップＳ114〜Ｓ118の処理を行って、この４画素Ｐ(ｉ,ｊ)，Ｐ(ｉ,ｊ＋１)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ＋１)それぞれの面ＩＤを示す色情報を用いて、対象画素Ｐ(ｉ,ｊ)に対応させた画素Ｑ (ｉ,ｊ)を新たに生成する。
【００５４】
その際、画像生成手段３３は、この対象画素Ｐ(ｉ,ｊ)に対応させて新たに生成する画素Ｑ (ｉ,ｊ)は、当該画素Ｑ (ｉ,ｊ)の比較対象の元になった４画素Ｐ(ｉ,ｊ)，Ｐ(ｉ,ｊ＋１)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ＋１)の中心位置に対応するように生成する。
【００５５】
ここで、この生成する画素Ｑ (ｉ,ｊ)と比較対照の元の画素４画素Ｐ(ｉ,ｊ)，Ｐ(ｉ,ｊ＋１)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ＋１)との画像上における配置関係について詳述する。
【００５６】
その説明にあたって、画素Ｐ(ｉ,ｊ)の画像上における座標値を、画素の中心位置で代表させて[Ｘ(ｉ，ｊ), Ｙ(ｉ，ｊ)]で表すとともに、画像上のＸ，Ｙ方向の画素の画像のピッチを各々Δｘ，Δｙとする。
【００５７】
このような場合にあっては、比較対照の元となった４画素の中のＰ(ｉ,ｊ＋１)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ＋１)は、次のようになる。
Ｐ(ｉ，ｊ＋１)＝[Ｘ(ｉ，ｊ＋１), Ｙ(ｉ，ｊ＋１)]
＝[Ｘ(ｉ，ｊ) ＋Δｘ, Ｙ(ｉ，ｊ)] 
Ｐ(ｉ＋１，ｊ)＝[Ｘ(ｉ＋１，ｊ), Ｙ(ｉ＋１，ｊ)]
＝[Ｘ(ｉ，ｊ), Ｙ(ｉ，ｊ) ＋Δｙ] 
Ｐ(ｉ＋１，ｊ＋１)＝[Ｘ(ｉ＋１，ｊ＋１), Ｙ(ｉ＋１，ｊ＋１)]
＝[Ｘ(ｉ，ｊ) ＋Δｘ, Ｙ(ｉ，ｊ) ＋Δｙ] 
【００５８】
ここで、画素Ｑ (ｉ,ｊ)の座標値は、比較対照の元となった４画素Ｐ(ｉ,ｊ)，Ｐ(ｉ,ｊ＋１)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ＋１)それぞれによる座標値の平均値となっており、このような配置位置を、「４画素Ｐ(ｉ,ｊ)，Ｐ(ｉ,ｊ＋１)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ＋１)の中心位置」と称している。
【００５９】
これにより、画素Ｑ (ｉ,ｊ)の座標値は、
Ｑ (ｉ,ｊ)＝(Ｐ(ｉ,ｊ)＋Ｐ(ｉ,ｊ＋１)＋Ｐ(ｉ＋１,ｊ)＋Ｐ(ｉ＋１,ｊ＋１))／４
＝(Ｘ(ｉ，ｊ)＋Δｘ／２, Ｙ(ｉ，ｊ) ＋Δｙ／２)
となり、周りの４画素を平等に評価するという位置関係になる。
【００６０】
なお、この場合における生成する画像の解像度(画素のピッチ)は、比較対照の画像の解像度(画素のピッチ)と同じになる。
【００６１】
したがって、隠面処理手段３２により隠面処理された３次元物体の画像情報の画素数がｍ×ｎ（個）の場合は、画像生成手段３３により生成された３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報の画素数は(ｍ-１)×(ｎ-１)（個）となり、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線の生成前と生成後とでは、それぞれの画像領域の大きさが異なる。
【００６２】
そのため、生成したい３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像の画像領域に対して、隠面処理手段３２により隠面処理を施して生成する３次元物体の面ＩＤを示す色情報が付与してある画像の画像領域を広げておく必要がある。そのため、本実施の形態では、例えば、生成したい３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像の水平及び垂直画素数をｍ×ｎ（個）と表示条件等によって指定されている場合には、隠面処理を施して生成する３次元物体の面ＩＤを示す色情報が付与してある画像の水平及び垂直画素数が、それぞれ１画素分だけ多い(ｍ+１)×(ｎ+１)（個）になるように、制御手段４１はそのＩＤ付与手段３１，隠面処理手段３２を制御して、隠面処理を施す画像領域を自動的に広げておく構成になっている。
【００６３】
図５は、図１乃至図４で説明した本実施の形態による描画方法を採用した３次元物体の画像生成システムによる３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報の生成例を示した図である。
【００６４】
図５（Ａ）は、隠面処理手段３２によって隠面処理を施された３次元物体の画像情報２０１を表している。
【００６５】
図中、内部に数字番号が記入された矩形部分が、３次元物体の隠面処理手段３２によって隠面処理を施された画像情報２０１の個別画素Ｐを表し、その数字番号が個別画素Ｐの
面ＩＤを示した色情報に該当する。
【００６６】
図５（Ａ）では、３次元物体の隠面処理された画像情報２０１は、面ＩＤを示した色情報が“１”の左右逆の“コ”字状に現れている面２０２と、面ＩＤを示した色情報が“２” の “コ”字状の面２０２の凹部に嵌合しているように現れている矩形状の面２０３と、この矩形状の面２０３の凹部からの突出側部分を挟むように配置されて現れている面ＩＤを示した色情報がそれぞれ“３”，“４”の矩形状の面２０４，２０５とからなる面構成によって表されている。
【００６７】
図５（Ｂ）は、画像生成手段３３によって、図５（Ａ）に示した３次元物体の隠面処理された画像情報２０１の各画素Ｐの面ＩＤを示した色情報（１，２，…）から、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を生成するための対応する個別画素Ｑを生成したときの状態を表したものである。
【００６８】
図５（Ｂ）においては、互いに隣接する４画素Ｐ(ｉ,ｊ)，Ｐ(ｉ,ｊ＋１)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ＋１)の面ＩＤを示した色情報が全て同じで、その色情報が面を表す白色の色情報になっている画素Ｑ(ｉ,ｊ)を白塗りの丸記号で、互いに隣接する４画素Ｐ(ｉ,ｊ)，Ｐ(ｉ,ｊ＋１)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ＋１)の面ＩＤを示した色情報全てが同じではなく、その色情報が輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す黒色の色情報になっている画素Ｑ(ｉ,ｊ)を黒塗りの丸記号で、それぞれ表している。
【００６９】
図５（Ｃ）は、第３のデータ記憶手段に２次元出力画像情報として記憶蓄積された３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報である。
【００７０】
図５（Ｃ）は、図５（Ｂ）で説明した各画素Ｑを取り出したもので、図５（Ａ）に示した面２０２〜２０５相互の境界部分に、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表すための黒色の色情報を有する画素Ｑが生成され、その他の部分は面を表すための白色の色情報を有する画素Ｑが生成されている２次元出力画像情報２０６であることを表している。
【００７１】
以上説明した本実施の形態の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線の描画方法によれば、３次元物体の形状情報から、その色情報を面ＩＤに利用して、隠面消去処理した３次元物体の画像情報における画素毎の面ＩＤを示した色情報の相違に基づいて、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線が記載された３次元物体の白黒線画画像を容易に取得することができる。
【００７２】
また、その取得も、本実施の形態では、３次元物体の形状情報の面の色情報を、その本来の面の色情報に代えて、面毎に異なる色情報を面ＩＤとして付与しただけであるから、ＧＷＳやＰＣの画像処理用のハードウェアを利用して、特別なハードウェアを必要とせず、隠面処理した画像情報の画素それぞれの色情報を取得するだけで、画素それぞれの面ＩＤを収集できる。
【００７３】
さらに、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報の生成も、隠面処理した画像情報の画素それぞれについて、互いに隣り合う画素同士の色情報の相違を判定することだけで容易に生成することができるので、簡単なシステムで高速に実現することができる。
【００７４】
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態として、３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線が記載された白黒線画画像を生成するための描画方法について、図面に基づいて説明する。
【００７５】
本実施の形態による輪郭線，稜線，及び／又は相貫線の描画方法は、トーラス面や自由曲面等が原因となって生じる、面の一部が同じ面の他部を隠すように重合して視点から見
える部分を有した３次元物体であっても、その重合部分に輪郭線及び稜線を書き込んだ白黒線画画像を取得できるものである。
【００７６】
本実施の形態による輪郭線，稜線，及び／又は相貫線の描画方法を採用した３次元物体の画像生成システムは、図１に示した第１の実施の形態による描画方法を採用した３次元物体の画像生成システムと、隠面処理手段３２及び画像生成手段３３の内部構成が異なる以外は変わりない。そこで、そのシステム構成については説明を省略し、同一構成要素については、図１に示した同じ名称，符号を用いて説明する。
【００７７】
図６は、本実施の形態による描画方法を採用した３次元物体の画像生成システムにより、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線が記載された３次元物体の白黒線画画像を生成する方法の処理の流れを説明したフローチャートである。
【００７８】
まず、図６のステップＳ121で、制御手段４１は、図２に示したステップＳ101と同様にして、入出力手段２１によって、外部機器から３次元物体の形状情報と表示条件との供給を受けると、第１のデータ記憶手段１１に記憶する。
【００７９】
次に、制御手段４１は、ステップＳ122で、図２に示したステップＳ102と同様にして、第１のデータ記憶手段１１から３次元物体の形状情報をＩＤ付与手段３１に読み込ませ、３次元物体の形状情報に、各面の本来の画像表示のための色情報に代えて、面ＩＤを示す色情報を付与する。制御手段４１は、ＩＤ付与手段３１によってそれぞれの面ＩＤを示す色情報が付与された３次元物体の形状情報を、第１のデータ記憶手段１１に記憶させる。
【００８０】
次に、制御手段４１は、ステップＳ123で、図２に示したステップＳ103と同様にして、第１のデータ記憶手段１１から面ＩＤを示す色情報が付与された３次元物体の形状情報と表示条件とを隠面処理手段３２に読み込ませて、隠面処理を施す。制御手段４１は、面ＩＤを示す色情報が付与された３次元物体の形状情報に隠面処理手段３２によって隠面処理を施し、生成した３次元物体の画像情報を第２のデータ記憶手段１２に記憶する。本実施の形態の場合は、第２のデータ記憶手段１２に記憶される３次元物体の画像情報の中には、隠面処理手段３２が隠面処理を行う際に用いた面の画素毎の視点からの奥行きに関する情報（奥行き情報）も含まれている。
【００８１】
次に、制御手段４１は、ステップＳ124で、図２に示したステップＳ104と同様にして、隠面処理手段３２により隠面処理され、第２のデータ記憶手段１２に記憶されている３次元物体の画像情報を画像生成手段３３に読み込ませて、画像生成手段３３によって、その画像情報の面ＩＤを示す色情報、及びを面の画素毎の奥行き情報を用いて、３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報を生成する。そして、画像生成手段３３によって生成した３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報は、３次元物体の２次元出力画像情報として、第３のデータ記憶手段１３に記憶される。
【００８２】
ここで、ステップＳ124に示した画像生成手段３３による３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報の生成処理の詳細について、図７により説明する。なお、その説明にあたっては、前述のステップＳ123で、隠面処理手段３２によって隠面処理が施されて生成された、面ＩＤを示す色情報が付与されかつ面の画素毎の奥行き情報が付加されている３次元物体の画像情報の画素数を、ｍ×ｎ（個）として説明する。
【００８３】
図７は、図６で説明した画像生成手段による３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報の生成処理の詳細を示したＰＡＤである。
【００８４】
なお、図７に示したステップＳ131〜Ｓ135までの画像生成手段３３による処理は、図３
により既に説明したステップＳ111〜Ｓ115までの画像生成手段３３による処理とほぼ同様である。その違いは、図３のステップＳ113に対応するステップＳ133に示した第２のデータ記憶手段１２からの、隠面処理手段３２により隠面処理を施して生成した３次元物体の画像情報の取り込み処理で、３次元物体の画像情報の全ての画素Ｐそれぞれの面ＩＤを示した色情報に加え、全ての画素Ｐそれぞれの奥行き情報も取得することが異なるだけで、他は同様である。
【００８５】
ここでは、図７に示したステップＳ136以下の、第２のデータ記憶手段１２から取り込んだ３次元物体の画像情報の画素Ｐ(ｉ,ｊ)から３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報の画素Ｑ(ｉ,ｊ)を生成する処理について詳述する。
【００８６】
画像生成手段３３は、ステップＳ131〜Ｓ133に示した、３次元物体の画像情報における全ての画素Ｐ(ｉ,ｊ)それぞれの面ＩＤを示した色情報及び奥行き情報の取り込みと並行して、ステップＳ134，Ｓ135で、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線の存在判定の対象になる対象画素Ｐ(ｉ,ｊ)を順次変更しながら、ステップＳ136で、対象画素Ｐ(ｉ,ｊ)毎に、対象画素Ｐ(ｉ,ｊ)を含む互いに隣り合う４つの画素、例えばＰ(ｉ,ｊ)，Ｐ(ｉ,ｊ＋１)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ＋１)それぞれの面ＩＤを示す色情報を比較する。
【００８７】
その上で、画像生成手段３３は、互いに隣り合う４画素Ｐ(ｉ,ｊ)，Ｐ(ｉ,ｊ＋１)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ＋１)の中の１つでも色情報が異なる場合には、ステップＳ137で、この４画素Ｐ(ｉ,ｊ)，Ｐ(ｉ,ｊ＋１)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ＋１)で表される３次元物体の画像部分に輪郭線，稜線，及び／又は相貫線があると判断して、対象画素Ｐ(ｉ,ｊ)に対応して輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す１つの画素Ｑ (ｉ,ｊ)を新たに生成する。具体的には、画像生成手段３３は、対象画素Ｐ(ｉ,ｊ) に対応させて、例えば輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を形成していることを示す色情報として黒色の色情報を付与した、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画素Ｑ (ｉ,ｊ)を生成する。
【００８８】
これに対して、画像生成手段３３は、互いに隣接する４画素Ｐ(ｉ,ｊ)，Ｐ(ｉ,ｊ＋１)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ＋１)全ての色情報が同じである場合には、ステップＳ138で、互いに隣接する４画素Ｐ(ｉ,ｊ)，Ｐ(ｉ,ｊ＋１)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ＋１)の中の、隣接する２画素の奥行き情報の差の最大値を、予め設定されている基準値に対して比較する。この基準値は、トーラス面や自由曲面等が原因となって生じる同一面上の奥行きの段差に基づいて設定されている。
【００８９】
そして、画像生成手段３３は、互いに隣接する４画素Ｐ(ｉ,ｊ)，Ｐ(ｉ,ｊ＋１)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ＋１)の中の、隣接する２画素の奥行き情報の差の最大値が基準値以上である場合には、ステップＳ139で、この４画素Ｐ(ｉ,ｊ)，Ｐ(ｉ,ｊ＋１)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ＋１)で表される３次元物体の画像部分に輪郭線及び稜線があると判断して、対象画素Ｐ(ｉ,ｊ)に対応して輪郭線及び稜線を表す１つの画素Ｑ (ｉ,ｊ)を新たに生成する。具体的には、画像生成手段３３は、この場合も本実施の形態では、対象画素Ｐ(ｉ,ｊ) に対応させて、例えば輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を形成していることを示す色情報として黒色の色情報を付与した、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画素Ｑ (ｉ,ｊ)を生成する。
【００９０】
これに対して、画像生成手段３３は、互いに隣接する４画素Ｐ(ｉ,ｊ)，Ｐ(ｉ,ｊ＋１)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ＋１)の中の、隣接する２画素の奥行き情報の差の最大値が基準値よりも小さい場合には、ステップＳ140で、この４画素Ｐ(ｉ,ｊ)，Ｐ(ｉ,ｊ＋１)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ＋１)で表される３次元物体の画像部分には輪郭線，稜線，及び／又は相貫線はないと判断して、対象画素Ｐ(ｉ,ｊ)に対応して面を表す１つの画素Ｑ (ｉ,ｊ)を新たに生成する。具体的には、画像生成手段３３は、対象画素Ｐ(ｉ,ｊ) に対応させて、例えば面を形成していることを示す色情報として白色の色情報を付与した、面を表す画素Ｑ (ｉ,ｊ)を生成する。
【００９１】
なお、上述のようにして、画像生成手段３３が、この対象画素Ｐ(ｉ,ｊ)に対応させて新たに画素Ｑ (ｉ,ｊ)を生成する場合は、第１の実施の形態でも説明したように、いずれの場合も、当該画素Ｑ (ｉ,ｊ)の比較対象の元になった４画素Ｐ(ｉ,ｊ)，Ｐ(ｉ,ｊ＋１)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ＋１)の中心位置に対応するように生成する。
【００９２】
そして、画像生成手段３３は、ステップＳ140で、図３により既に説明したステップＳ119と同様にして、この新たに生成した画素Ｑ (ｉ,ｊ)を、第３のデータ記憶手段１３に記憶蓄積する。したがって、画像生成手段３３により、画素Ｐ(１,１)〜Ｐ(ｍ−１,ｎ−1)全てについて、新たな画素Ｑ(１,１)〜Ｑ(ｍ−１,ｎ−1)に変換された３次元物体の画像情報が、第３のデータ記憶手段１３に、３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報として記憶されることになる。
【００９３】
この際も、上述したように、全ての画素Ｑ (ｉ,ｊ)について、比較対象の元になった４画素Ｐ(ｉ,ｊ)，Ｐ(ｉ,ｊ＋１)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ)，Ｐ(ｉ＋１,ｊ＋１)の中心位置に対応するように生成しているため、ステップＳ137，ステップＳ139でそれぞれ生成された線を表す画素を組み合わせる場合でも、その組み合わせによって新たな特殊の視覚効果を生じさせることなく、３次元物体の正確な描画像を生成できる。
【００９４】
以上、説明した本実施の形態の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線の白黒線画画像を生成するための描画方法によれば、トーラス面や自由曲面等が原因となって生じる、面の一部が同一面の他部を隠すように重合して視点から見える部分を有した３次元物体であっても、その重合部分に輪郭線及び稜線を書き込んだ白黒画像を取得できる。
【００９５】
なお、本実施の形態では、画像生成手段３３は、ステップＳ139の処理における、面の一部が同一面の他部を隠すように重合して視点から見える部分の輪郭線及び稜線を表す画素Ｑの色情報は、ステップＳ137の処理における、３次元物体のそれ以外の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画素Ｑの色情報と同じ黒色にしたが、両者の色情報を異ならせて、白黒線画画像でその輪郭線及び稜線の濃淡によって、その線の両側の面が同一面であるか否かを区別できるようにすることも可能である。
【００９６】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態として、３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を強調したカラー画像を生成するための描画方法について、図面に基づいて説明する。
【００９７】
本実施の形態による輪郭線，稜線，及び／又は相貫線の描画方法を採用した３次元物体の画像生成システムは、図１に示した第１の実施の形態による描画方法を採用した３次元物体の画像生成システムと、隠面処理手段３２が隠面処理に加えてシェーディング処理も行うようになっており、また第３のデータ記憶手段１３には、一の画像情報に別の画像情報（輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報）を上書きする画像重畳手段３４がさらに接続されている以外は同様である。そこで、そのシステム構成については詳細な説明は省略し、同一構成要素については、図１に示した同じ名称，符号を用いて説明する。
【００９８】
図８は、本実施の形態による描画方法を採用した３次元物体の画像生成システムにより、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を強調した３次元物体のカラー画像を生成する方法の処理の流れを説明したフローチャートである。
【００９９】
まず、制御手段４１は、ステップＳ151で、入出力手段２１によって、外部機器から３次元物体の形状情報と表示条件との供給を受けると、第１のデータ記憶手段１１に記憶する。
【０１００】
次に、制御手段４１は、ステップＳ152で、第１のデータ記憶手段１１から３次元物体の本来の面の色情報が付与されている形状情報と表示条件とを隠面処理手段３２に読み込ませ、隠面処理手段３２により隠面処理及びシェーディング処理を施す。制御手段４１は、隠面処理手段３２による隠面処理及びシェーディング処理によって得られた３次元物体の本来の面の色情報が反映された画像情報を、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を強調した３次元物体のカラー画像のベース画像となる２次元カラー画像情報として、第２のデータ記憶手段１２に記憶する。すなわち、この２次元カラー画像情報の各画素の色情報は、当該画素が表す３次元物体の面部分の本来の色の色情報になっている。
【０１０１】
次に、制御手段４１は、ステップＳ153で、第１のデータ記憶手段１１から３次元物体の形状情報をＩＤ付与手段３１に読み込ませ、３次元物体の各面に、それぞれ異なる面ＩＤとしての面の色情報を付与する。
【０１０２】
この場合、ＩＤ付与手段３１は、第１の実施の形態で図２のステップＳ102で説明したように、３次元物体の形状情報に基づいて描画される面それぞれの本来の色情報に代えて
例えば“１”からの一貫した通し番号を与え、３次元物体の形状情報に基づいて描画される面それぞれに、面毎に互いに異なる色情報からなる面ＩＤを付与し、各面を識別できるようにする。したがって、このＩＤ付与手段３１によって生成された本来の面の色情報に代えて面ＩＤを示す色情報が付与されている３次元物体の形状情報では、その面の色情報は本来の面の色を表すものではなく、面の識別を表すための便宜的なものである。制御手段４１は、ＩＤ付与手段３１によって得られた面ＩＤを示す色情報が付与された３次元物体の形状情報を、第１のデータ記憶手段１１に記憶する。
【０１０３】
次に、制御手段４１は、ステップＳ154で、図２に示したステップＳ103と同様にして、第１のデータ記憶手段１１からＩＤ付与手段３１によって面ＩＤを示す色情報が付与された３次元物体の形状情報と表示条件とを隠面処理手段３２に読み込ませて、隠面処理を施す。隠面処理手段３２は、上述した３次元物体の本来の面の色情報が反映された画像情報の生成の場合と同様にして、この本来の面の色情報に代えて面ＩＤを示す色情報が付与されている３次元物体の形状情報についても隠面処理及びシェーディング処理を施し、その画素毎に面ＩＤを示す色情報が付与されている３次元物体の画像情報を生成する。制御手段４１は、この隠面処理手段３２によって生成した面ＩＤを示す色情報が付与されている３次元物体の画像情報のベース画像となる面識別用の画像情報として、第２のデータ記憶手段１２に記憶する。
【０１０４】
したがって、第２のデータ記憶手段１２には、前述した２次元カラー画像情報としての３次元物体の本来の面の色情報が反映された３次元物体の画像情報と、面識別用の面ＩＤを示す色情報が付与されている３次元物体の画像情報とが記憶されていることになる。
【０１０５】
次に、制御手段４１は、ステップＳ155で、面識別用の面ＩＤを示す色情報が付与されている３次元物体の画像情報を画像生成手段３３に読み込ませて、画像生成手段３３によって、３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報を生成する。この画像生成手段３３による３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報の生成方法は、図２に示したステップＳ104又は図６に示したステップＳ124の方法を用いる。なお、この場合、図３又は図７に示したその生成処理の詳細において、図３のステップＳ117又は図７のステップＳ139で、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画素Ｑ (ｉ,ｊ)を生成する場合は、色情報として黒色の色情報を付与した画素Ｑ (ｉ,ｊ)を生成するのに対し、図３のステップＳ118又は図７のステップＳ140で、面を表す画素Ｑ (ｉ,ｊ) を生成する場合は、色情報を付与せず、無着色状態にしておくようになっている。
【０１０６】
この画像生成手段３３によって生成した３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報は、線画画像情報として、第３のデータ記憶手段１３に記憶される。
【０１０７】
次に、制御手段４１は、ステップＳ156で、第２のデータ記憶手段１２に記憶されている３次元物体の本来の面の色情報が反映された３次元物体の画像情報である２次元カラー画像情報と、第３のデータ記憶手段１３に記憶されている画像生成手段３３によって生成された３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報である線画画像情報とを画像重畳手段３４に読み込ませて、両画像情報の重畳処理を行わせる。
【０１０８】
画像重畳手段３４は、両画像情報を読み込み、３次元物体の２次元カラー画像情報に３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す線画画像情報を上書きして，最終的な２次元カラー出力画像情報を生成する。この生成された２次元カラー出力画像情報は、第３のデータ記憶手段１３に記憶される。
【０１０９】
この結果、第３のデータ記憶手段１３に記憶された２次元カラー出力画像情報による出力画像は、３次元物体の隠面処理/シェーディング処理された２次元カラー画像のエッジが輪郭線，稜線，及び／又は相貫線の記入によってさらに強調された画像となっており、３次元物体の把握がさらに容易になる。
【０１１０】
図９は、本実施の形態による描画方法を採用した３次元物体の画像生成システムによる３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を強調した２次元カラー出力画像情報の生成例を示した図である。
【０１１１】
画像情報２１１は、３次元物体の本来の面の色情報が付与されている形状情報に隠面処理手段３２によって隠面処理及びシェーディング処理を施して生成される、３次元物体の本来の面の色情報が反映された３次元物体の画像情報である２次元カラー画像情報である。図中、内部に数字番号が記入された矩形部分が、この３次元物体の２次元カラー画像情報２１１における個別画素Ｐを表し、その数字番号が３次元物体の本来の面の色情報に該当するものである。
【０１１２】
図示の場合、３次元物体の２次元カラー画像情報２１１は、面ＩＤ（色情報）が“５”の左右逆の“コ”字状に現れている面２１２と、面ＩＤ（色情報）が“６”の “コ”字状の面２１２の凹部に嵌合して現れている矩形状の面２１３と、この矩形状の面２０３の凹部からの突出側部分を挟むように配置されている面ＩＤ（色情報）がそれぞれ“８”，“９”の矩形状の面２１４，２１５とからなる面構成になっている。
【０１１３】
一方、画像情報２１６は、ＩＤ付与手段３１によって生成された本来の面の色情報に代えて面ＩＤを示す色情報が付与されている３次元物体の形状情報に隠面処理手段３２によって隠面処理及びシェーディング処理を施して生成される、３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報である。図中、黒塗りの丸記号が付された矩形部分が、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を形成する個別画素Ｐに対応した個別画素Ｑを示している。これに対して、白塗りの丸記号が付された矩形部分は、面を形成する個別画素Ｐに対応した個別画素Ｑを示している。
【０１１４】
画像情報２１７は、画像重畳手段３４により、３次元物体の本来の面の色情報が反映された３次元物体の画像情報である２次元カラー画像情報２１１に、３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す線画画像情報２１６を上書きして生成される、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を強調した３次元物体のカラー画像の画像情報（２次元カラー出力画像情報）である。
【０１１５】
したがって、本実施の形態の描画方法によれば、３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を強調したカラー画像を取得することができる。
【０１１６】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態として、３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を強調するとともに半透明表示を含むカラー画像を生成するための描画方法について、図面に基づいて説明する。
【０１１７】
本実施の形態による輪郭線，稜線，及び／又は相貫線の描画方法を採用した３次元物体の画像生成システムは、図１に示した第１の実施の形態による描画方法を採用した３次元
物体の画像生成システムと、隠面処理手段３２が隠面処理に加えてシェーディング処理も行うようになっており、第１のデータ記憶手段１１及び第３のデータ記憶手段１３には、隠面処理と画像の色のブレンディング処理を施して半透明画像を生成する半透明画像生成手段３７が接続され、第３のデータ記憶手段１３には、画像重畳手段３４が接続されて設けられている以外の構成は同様である。
【０１１８】
そこで、本実施の形態についても、システム構成についての詳細な説明は省略し、同一構成要素については、図１に示した同じ名称，符号を用いて説明する。
【０１１９】
図１０は、本実施の形態による描画方法を採用した３次元物体の画像生成システムにより、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線の画像を生成する方法の処理の流れを説明したフローチャートである。
【０１２０】
まず、制御手段４１は、ステップＳ161で、入出力手段２１によって、３次元物体の半透明表示する３次元形状と半透明表示しない３次元形状とが指示された３次元物体の本来の面の色情報が付与されている３次元形状情報と、その表示条件との供給を受けると、これらを第１のデータ記憶手段１１に記憶する。
【０１２１】
次に、制御手段４１は、ステップＳ162で、第１のデータ記憶手段１１から３次元物体の半透明表示しない３次元形状の本来の面の色情報が付与されている形状情報と表示条件とを隠面処理手段３２に読み込ませる。隠面処理手段３２は、３次元物体の半透明表示しない３次元形状の本来の面の色情報が付与されている形状情報に隠面処理及びシェーディング処理を施し、３次元物体の半透明表示しない３次元形状についての２次元カラー画像情報を生成する。制御手段４１は、隠面処理手段３２による３次元物体の半透明表示しない３次元形状の２次元カラー画像情報を、画像情報１として、第２のデータ記憶手段１２に記憶する。
【０１２２】
すなわち、この３次元物体の半透明表示しない３次元形状の２次元カラー画像情報（画像情報１）における各画素の色情報は、当該画素が表す３次元物体の半透明表示しない３次元形状の面部分の本来の色を示した色情報になっている。
【０１２３】
次に、制御手段４１は、ステップＳ163で、第１のデータ記憶手段１１から３次元物体の半透明表示しない３次元形状の本来の面の色情報が付与されている形状情報と表示条件とをＩＤ付与手段３１に読み込ませて、３次元物体の半透明表示しない３次元形状の各面に、それぞれ異なる面ＩＤとしての面の色情報を付与する。
【０１２４】
この場合、ＩＤ付与手段３１は、第１の実施の形態で図２のステップＳ102で説明したように、３次元物体の半透明表示しない３次元形状の形状情報に基づいて描画される面それぞれの本来の色情報に代えて、３次元物体の半透明表示しない３次元形状の形状情報に基づいて描画される面それぞれに、面毎に互いに異なる色情報からなる面ＩＤを付与し、各面を識別できるようにする。したがって、このＩＤ付与手段３１によって生成された本来の面の色情報に代えて面ＩＤを示す色情報が付与されている３次元物体の半透明表示しない３次元形状の形状情報では、その面の色情報は本来の面の色を表すものではなく、面の識別を表すための便宜的なものである。制御手段４１は、ＩＤ付与手段３１によって得られた面ＩＤを示す色情報が付与された３次元物体の半透明表示しない３次元形状の形状情報を、第１のデータ記憶手段１１に記憶する。
【０１２５】
次に、制御手段４１は、ステップＳ164で、図２に示したステップＳ103と同様にして、第１のデータ記憶手段１１からＩＤ付与手段３１によって面ＩＤを示す色情報が付与された３次元物体の半透明表示しない３次元形状の形状情報と表示条件とを隠面処理手段３２
に読み込ませて、隠面処理を施す。
【０１２６】
隠面処理手段３２は、この本来の面の色情報に代えて面ＩＤを示す色情報が付与されている３次元物体の半透明表示しない３次元形状の形状情報について隠面処理及びシェーディング処理を施し、その画素毎に面ＩＤを示す色情報が付与されている３次元物体の半透明表示しない３次元形状の画像情報（画像情報２）を生成する。制御手段４１は、上述した３次元物体の半透明表示しない３次元形状の２次元カラー画像情報（画像情報１）とは別に、この隠面処理手段３２によって生成した面ＩＤを示す色情報が付与されている３次元物体の半透明表示しない３次元形状の画像情報（画像情報２）も、３次元物体の半透明表示しない３次元形状の面識別用の画像情報として、第２のデータ記憶手段１２に記憶する。
【０１２７】
次に、制御手段４１は、ステップＳ165で、面ＩＤを示す色情報が付与されている３次元物体の半透明表示しない３次元形状の面識別用の画像情報（画像情報２）を画像生成手段３３に読み込ませて、画像生成手段３３によって、３次元物体の半透明表示しない３次元形状の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報（画像情報３）を生成する。
【０１２８】
この画像生成手段３３による３次元物体の半透明表示しない３次元形状の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報の生成方法は、図２に示したステップＳ104又は図６に示したステップＳ124の方法を用いる。
【０１２９】
この画像生成手段３３によって生成した３次元物体の半透明表示しない３次元形状の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報は、画像情報３として、第３のデータ記憶手段１３に記憶される。
【０１３０】
次に、制御手段４１は、ステップＳ166で、第２のデータ記憶手段１２に記憶されている３次元物体の本来の面の色情報が反映された３次元物体の半透明表示しない３次元形状の画像情報である２次元カラー画像情報（画像情報１）と、第３のデータ記憶手段１３に記憶されている画像生成手段３３によって生成された３次元物体の半透明表示しない３次元形状の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報である線画画像情報（画像情報３）とを、画像重畳手段３４に読み込ませて、両画像情報の重畳処理を行わせる。
【０１３１】
画像重畳手段３４は、両画像情報を読み込み、３次元物体の半透明表示しない３次元形状の２次元カラー画像情報（画像情報１）に、３次元物体の半透明表示しない３次元形状の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す線画画像情報（画像情報３）を上書きして，３次元物体の半透明表示しない３次元形状の２次元カラー出力画像情報（画像情報４）を生成する。この生成された２次元カラー出力画像情報（画像情報４）は、３次元物体の半透明表示しない３次元形状の２次元カラー画像（画像情報１）のエッジが輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す線画画像情報（画像情報３）の記入によってさらに強調されたもので、第３のデータ記憶手段１３に記憶される。
【０１３２】
次に、制御手段４１は、ステップＳ167で、第３のデータ記憶手段１３に記憶されている輪郭線，稜線，及び／又は相貫線が記入されている３次元物体の半透明表示しない３次元形状の２次元出力画像情報（画像情報４）を半透明画像生成手段３７に読み込ませるとともに、第１のデータ記憶手段１１から３次元物体の半透明表示する３次元形状の本来の面の色情報が付与されている形状情報と表示条件とを半透明画像生成手段３７に読み込ませる。
【０１３３】
半透明画像生成手段３７は、３次元物体の半透明表示しない３次元形状についての輪郭線，稜線，及び／又は相貫線が記入されている２次元出力画像情報（画像情報４）に対し
て、３次元物体の半透明表示する３次元形状の本来の面の色情報が付与されている形状情報を隠面処理して、３次元物体の形状全体について、半透明表示する３次元形状についてのみ輪郭線，稜線，及び／又は相貫線が記入されていない２次元カラー画像情報（画像情報５）を生成する。
【０１３４】
この場合、半透明表示する３次元形状についてのみ輪郭線，稜線，及び／又は相貫線が記入されていない３次元物体の３次元形状全体の２次元カラー画像情報（画像情報５）は、半透明表示する３次元形状の面が半透明表示しない３次元形状の面に対して視点近く（すなわち、前方）にある場合には、半透明表示する３次元形状の面は半透明表示しない３次元形状の面によって隠面消去されることなく表れる。また、反対に、半透明表示する３次元形状の面よりも半透明表示しない３次元形状の面が視点近く（すなわち、前方）にある場合は、半透明表示する３次元形状の面は半透明表示しない３次元形状の面によって隠面消去されて表れない。
【０１３５】
そこで、半透明画像生成手段３７は、半透明表示する３次元形状についてのみ輪郭線，稜線，及び／又は相貫線が記入されていない３次元物体の３次元形状全体の２次元カラー画像情報（画像情報５）を生成する際に、半透明表示する３次元形状の面の色に関して、次のような処理を施している。
【０１３６】
半透明画像生成手段３７は、隠面処理された３次元物体の形状全体の各面について、半透明表示する３次元形状についての面が、前述した画像情報４による半透明表示しない３次元形状の面よりも視点に近ければ、半透明表示しない３次元形状の面の本来の画素の色と、半透明表示する３次元形状の面の本来の画素の色とを用いて、半透明表示する３次元形状の面のうち、半透明表示しない３次元形状の面と互いに重なり合っている面部分（すなわち、隠面消去面部分）の本来の画素の色を、所定の方法により変更決定することによって、３次元物体の半透明表示する３次元形状の面のうちのこの半透明部分についてのみ、面の本来の画素の色に変更を施している。
【０１３７】
ここで所定の方法とは、例えば、互いに重なり合っている半透明表示しない３次元形状の面の本来の画素の色と半透明表示する３次元形状の面の本来の画素の色とを、一定の割合で混合する所謂ブレンディング処理を用いて決定している。なお、このブレンディング処理で用いる半透明表示する３次元形状の面の本来の画素の色は、３次元物体の半透明表示する３次元形状の３次元形状情報に付与されている本来の面の色情報である。
【０１３８】
そして、制御手段４１は、このようにして半透明画像生成手段３７により生成した半透明表示しない３次元形状についてのみ輪郭線，稜線，及び／又は相貫線が記入されていない３次元物体の３次元形状全体の２次元カラー画像情報（画像情報５）を、第３のデータ記憶手段１３に記憶する。
【０１３９】
次に、制御手段４１は、ステップＳ168で、第１のデータ記憶手段１１から３次元物体の半透明表示しない３次元形状の本来の面の色情報が付与されている形状情報と、半透明表示する３次元形状の本来の面の色情報が付与されている形状情報とからなる３次元物体全体の本来の面の色情報が付与されている形状情報を、ＩＤ付与手段３１に読み込ませる。
【０１４０】
ＩＤ付与手段３１は、図２のステップＳ102で説明したように、３次元物体全体の形状情報、すなわち半透明表示しない３次元形状と半透明表示する３次元形状とのそれぞれに基づいて描画される面それぞれの本来の色情報に代えて 例えば“１”からの一貫した通し番号を与え、３次元物体全体の形状情報に基づいて描画される面それぞれに、面毎に互いに異なる色情報からなる面ＩＤを付与し、各面を識別できるようにする。制御手段４１
は、ＩＤ付与手段３１によって得られた面ＩＤを示す色情報が付与された３次元物体全体の形状情報を、第１のデータ記憶手段１１に記憶する。
【０１４１】
次に、制御手段４１は、ステップＳ169で、図２に示したステップＳ103と同様にして、第１のデータ記憶手段１１からＩＤ付与手段３１によって面ＩＤを示す色情報が付与された３次元物体全体の形状情報と表示条件とを隠面処理手段３２に読み込ませて、隠面処理を施す。隠面処理手段３２は、この本来の面の色情報に代えて面ＩＤを示す色情報が付与されている３次元物体全体の形状情報についても隠面処理及びシェーディング処理を施し、その画素毎に面ＩＤを示す色情報が付与されている３次元物体全体の画像情報を生成する。制御手段４１は、この隠面処理手段３２によって隠面処理を施して生成した面ＩＤを示す色情報が付与されている３次元物体全体の画像情報を、３次元物体全体の画像情報のベース画像となる面識別用の画像情報（画像情報６）として、第２のデータ記憶手段１２に記憶する。
【０１４２】
次に、制御手段４１は、ステップＳ170で、第２のデータ記憶手段１２に記憶されている３次元物体の３次元形状全体についての隠面処理が施された面ＩＤを示す色情報が付与されている画像情報（画像情報６）を画像生成手段３３に読み込ませて、画像生成手段３３によって、３次元物体の３次元形状全体についての輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報（画像情報７）を生成する。
【０１４３】
この画像生成手段３３による３次元物体の３次元形状全体についての輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報の生成方法は、図２に示したステップＳ104又は図６に示したステップＳ124の方法、すなわち図８のステップＳ155で説明した方法を用いている。
【０１４４】
この画像生成手段３３によって生成した３次元物体の３次元形状全体についての輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報（画像情報７）は、３次元物体の３次元形状全体の線画画像情報として、第３のデータ記憶手段１３に記憶される。
【０１４５】
次に、制御手段４１は、ステップＳ171で、先のステップＳ167で生成した第３のデータ記憶手段１３に記憶されている半透明表示しない３次元形状についてのみ輪郭線，稜線，及び／又は相貫線が記入されていない３次元物体の３次元形状全体の２次元カラー画像情報（画像情報５）と、先のステップＳ170で生成した同じく第３のデータ記憶手段１３に記憶されている３次元物体の３次元形状全体についての輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す線画画像情報（画像情報７）とを画像重畳手段３４に読み込ませる。
【０１４６】
画像重畳手段３４は、半透明表示しない３次元形状についてのみ輪郭線，稜線，及び／又は相貫線が記入されていない３次元物体の３次元形状全体の２次元カラー画像情報（画像情報５）に、３次元物体の３次元形状全体についての輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す線画画像情報（画像情報７）を上書きして、３次元物体の３次元形状全体についての輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を強調するとともに半透明表示を含む２次元カラー出力画像情報（画像情報８）を生成する。この生成された２次元カラー出力画像情報は、第３のデータ記憶手段１３に記憶される。
【０１４７】
したがって、本実施の形態の描画方法によれば、３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を強調するとともに半透明表示を含むカラー画像を、容易に生成することができる。
【０１４８】
［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態として、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線が記載された３次元物体の白黒線画画像又はカラー画像を生成するための描画方法において、生成したい画像の画素数がＰＣやＧＷＳで処理できる画像の画素数より大きい場合の画像生成に
おける描画方法について、図面に基づいて説明する。
【０１４９】
本実施の形態による輪郭線，稜線，及び／又は相貫線の描画方法を採用した３次元物体の画像生成システムは、図１に示した第１の実施の形態による描画方法を採用した３次元物体の画像生成システム、又は上述した第２〜第４いずれかの実施の形態による描画方法を採用した３次元物体の画像生成システムに対して、生成したい画像の領域を分割する領域分割手段３５と、分割された画像を統合する画像統合手段３６とがさらに設けられている構成になっている。そのため、本実施の形態についても、それ以外の構成は同様であるので、システム構成についての詳細な説明は省略し、同一構成要素については、図１に示した同じ名称，符号を用いて説明する。
【０１５０】
図１１は、本実施の形態による描画方法を採用した３次元物体の画像生成システムにより、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線が記載された３次元物体の画像を生成する方法の処理の流れを説明したフローチャートである。
【０１５１】
まず、制御手段４１は、入出力手段２１によって、３次元物体の形状情報と表示条件との供給を受け、これらを第１のデータ記憶手段１１に記憶するに際して、予め、生成したい画像の画素数とＰＣやＧＷＳの画面の画素数とからなる領域分割条件があれば、入出力手段２１を介して、この生成したい画像の画素数とＰＣやＧＷＳの画面の画素数との供給を受け、これらを領域分割条件として第１のデータ記憶手段１１に記憶しておく。
【０１５２】
そして、制御手段４１は、入出力手段２１によって、３次元物体の形状情報と表示条件との供給を受けると、これらを第１のデータ記憶手段１１に記憶するとともに、上述した生成したい画像の画素数とＰＣやＧＷＳの画面の画素数とからなる領域分割条件が予め設定されている場合には、ステップＳ181で、この領域分割条件と、入出力手段２１から供給を受けた３次元物体の形状情報及び表示条件とを、領域分割手段３５に読み込ませる。
【０１５３】
領域分割手段３５は、領域分割条件としての生成したい画像の画素数とＰＣやＧＷＳの画面の画素数との関係から適宜複数の分割画像領域に分割し、表示条件としての視点位置から眺めた場合の画像領域に対応させた３次元物体の形状情報を、その分割画像領域毎に対応させて分割し、３次元物体の形状情報の分割情報を生成する。
【０１５４】
制御手段４１は、この生成された分割情報を表示条件として第１のデータ記憶手段１１に記憶する。
【０１５５】
次に、制御手段４１は、ステップＳ182で、第１のデータ記憶手段１１から３次元物体の形状情報と表示条件としての分割情報とを隠面処理手段３２や必要に応じて半透明画像生成手段３７に読み込ませ、その後は第１〜第４の実施の形態で説明した処理を各部に行わせ，その表示条件としての分割情報にしたがって全ての分割された分割画像領域それぞれに対して画像生成を行い、全ての分割された分割画像領域それぞれの２次元出力画像情報を第３のデータ記憶手段１３に記憶する。
【０１５６】
そして、制御手段４１は、ステップＳ183で、第３のデータ記憶手段１３に記憶されている全ての分割された分割画像領域それぞれの２次元出力画像情報を、画像統合手段３６に読み込ませる。これに基づき、画像統合手段３６は、分割画像領域それぞれの２次元出力画像情報を統合して１つの２次元出力画像情報を生成し、この生成した２次元出力画像情報を２次元出力統合画像情報としてデータ記憶手段１３に記憶する。
【０１５７】
本実施の形態による３次元物体の画像生成システムによれば、例えば、プリンタの解像度がＰＣやＧＷＳの画面の画素数よりも高い場合等、プリンタの解像度を最大限に生かせ
るという効果がある。すなわち、ＰＣやＧＷＳの画面の制限に束縛されず、高解像度の画像も生成可能となる。
【０１５８】
例えば、Ａ４サイズの紙に印刷する場合にプリンタの解像度を２００dpiとすると約２３００×１６００の画素数が必要であり、ＰＣやＧＷＳの画面の画素数を１２８０×１０２４とすると、生成したい画像の画素数を２３００×１６００とし、ＰＣやＧＷＳの画面の画素数を１２８０×１０２４とする領域分割条件を設定しておくことにより、領域分割手段３５により、表示条件としての視点位置から眺めた場合の３次元物体の形状情報による画像領域を４分割して、画素数が１１５０×８００の分割画像領域毎の２次元出力画像情報を各々生成し、その上で、画像統合手段３６により、各分割画像領域毎の２次元出力画像情報を統合することにより、プリンタに対しての出力用の画素数が２３００×１６００の３次元物体全体の画像を生成することができる。
【０１５９】
本発明による輪郭線，稜線，及び／又は相貫線の描画方法、並びに当該描画方法を用いた画像データ生成システムの実施の形態は、以上説明したとおりであるが、その具体的な手順及び構成は、上記説明した実施の形態に限定されるものではない。
【０１６０】
例えば、本発明のよる輪郭線，稜線，及び／又は相貫線の描画方法、並びに当該描画方法を用いた画像データ生成システムは、比較対照になる画素があってそこから輪郭線の画像を生成する場合に限らず、例えば解像度の関係でこれとは反対に、まず、生成する画像の描画領域／解像度を決めてから画像生成に必要となる比較対照の画像を生成し、それを元に描画する場合であっても、もちろん適用可能である。なお、後者の場合は、ユーザが低解像度でよいと思えば、比較対照の画像も低解像度で生成し、結果生成される画像も低解像度となる一方、高解像度も同様に実現可能である。
【０１６１】
また、上記説明した実施の形態の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線の描画方法、並びに画像データ生成システムを、３次元物体の形状情報を生成する３次元ＣＡＤや３次元物体の形状を確認するビューワシステムに適用し、３次元ＣＡＤシステムや３次元物体のビューワシステムを構成することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１６２】
本発明によれば、画像生成に必要な機能の一部をハードウェア化することで、より高速な画像生成システムを構築することができる。
また、生成された画像データを基に、画像の編集機能を付加することで、高精度のＣＧ（Computer Graphics）やアニメーション作成システムにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１６３】
【図１】本発明の第１の実施の形態による描画方法を採用した３次元物体の画像生成システムの一実施例を示す機能ブロック図である。
【図２】図１に示した３次元物体の画像生成システムにより、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線が記載された３次元物体の白黒線画画像を生成する処理の流れを説明したフローチャートである。
【図３】図２で説明した画像生成手段による３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報の生成処理の詳細を示したＰＡＤである。
【図４】図３で説明した画像生成手段によって生成される画素と隠面処理手段によって生成された画素との位置関係の説明図である。
【図５】本実施の形態による描画方法を採用した３次元物体の画像生成システムによる３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報の生成例を示した図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態による描画方法を採用した３次元物体の画像生成システムにより、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線が記載された３次元物体の白黒線画画像を生成する方法の処理の流れを説明したフローチャートである。
【図７】図６で説明した画像生成手段による３次元物体の輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を表す画像情報の生成処理の詳細を示したＰＡＤである。
【図８】本発明の第３の実施の形態による描画方法を採用した３次元物体の画像生成システムにより、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線を強調した３次元物体のカラー画像を生成する方法の処理の流れを説明したフローチャートである。
【図９】本実施の形態による描画方法を採用した３次元物体の画像生成システムによる２次元カラー出力画像情報の生成例を示した図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態による描画方法を採用した３次元物体の画像生成システムにより、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線の画像を生成する方法の処理の流れを説明したフローチャートである。
【図１１】本発明の第５の実施の形態による描画方法を採用した３次元物体の画像生成システムにより、輪郭線，稜線，及び／又は相貫線が記載された３次元物体の画像を生成する方法の処理の流れを説明したフローチャートである。
【符号の説明】
【０１６４】
１１  第１のデータ記憶手段
１２  第２のデータ記憶手段
１３  第３のデータ記憶手段
２１  入出力手段
３１  ＩＤ付与手段
３２  隠面処理手段
３３  画像生成手段
３４  画像重畳手段
３５  領域分割手段
３６  画像統合手段
３７  半透明画像生成手段
【図１】
0004616167.tif 000002
【図２】
0004616167.tif 000003
【図３】
0004616167.tif 000004
【図４】
0004616167.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0004616167.tif 000008
【図８】
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【図９】
0004616167.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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