图像处理方法和图像处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种图像处理方法和图像处理装置。多边形选择单元（１２５）根据给定的条件，从包括在三维虚拟对象内的基本单元中选择将被用于冲突判断处理的基本单元。冲突判断单元（１３０）利用多边形选择单元（１２５）对于每个虚拟对象选择出的基本单元，在三维虚拟对象之间执行冲突判断处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理方法和图像处理装置，尤其涉及一种判断三 维虚拟对象之间的冲突的技术。
技术介绍
计算机硬件、显示技术和图形处理器的发展使得高级CG (计算 机图形)表达成为可能。伴随于此，CG也被用于诸如CAD (计算机 辅助设计)等工业应用，并且CG图像正变得更加复杂。在CG技术 中，随着CG渲染性能的改进，计算三维对象之间的现实行为和沖突 状态的沖突判断功能被认为是非常重要的，该功能不仅确保图像的真 实性，而且表达更真实的行为。冲突判断功能计算近似三维对象的三维多边形是否相互冲突，从 而可以避免不可能的行为，以防止多边形例如相互陷入。沖突判断功能在设计领域被用于例如使用CAD数据制作产品原 型、在实际机器诞生前的虚拟训练、以及虚拟运行检验测试以检验在 运行设计数据时组件是否相互沖突。在娱乐领域，冲突判断功能被用 于提供在电影和游戏中的CG对象的真实行为。在机器人领域，沖突 判断功能被用于对障碍躲避或者运行轨迹生成过程进行模拟。也就是 说，在很多领域中都有着应用。特别是在呈现实时体验的系统中，与CG渲染同步地对用户的动 作作出交互式反应，并且实时地反映使现实世界与CG渲染一致的操 作，这对于改进用户的参与感都起着重要作用。因此，沖突判断功能 是非常重要的。这样的系统特别包括VR (虚拟现实)和MR (混合 现实)。传统的冲突判断技术从基本原理上是将三维对象近似为三维多 面体，并且将表面分割成多个含在多面体中的三维多边形。对于分割 出的多边形的所有组合，判断多边形之间的冲突。在该方法中，当包括在三维多面体中的多边形的数量为n时，沖突判断的计算成本按n2 升高。由于这个原因，在诸如MR或VR的交互系统中，在执行沖突 判断的同时实时地CG渲染通过CAD创建的有很多细节的三维对象 是非常困难的。为了解决这个问题， 一种方法对三维多边形进行预处理，以例如 去除对冲突判断没有影响的元素，从而加快处理过程(Christer Ericson， "Real-Time Collision Detection", Morgan Kaufmann Publishing)。该方法消除了对所有多边形进行冲突判断操作的必要 性。只使用最少的必要多边形执行冲突判断操作，从而加快处理过程。 然而，在判断例如长对象或者从孔径穿过的对象的冲突时，很多面可 能同时相互接触。因此不可能通过预处理消除很多多边形，导致速度 下降。为了防止计算速度的下降，经常采用 一种预先利用少量多边形创 建三维多面体数据的技术。该方法的例子如下所述。*多边形缩减在三维多面体的顶点信息被优化后，重建三维多 面体，从而减少多边形的数量。*细节水平改变给定一个条件，例如用于消除尺寸等于或小于 某一阈值的螺钉等的三维多面体或者消除直径等于或小于某一阈值的 孔径，从而减少每个三维对象的细节水平。低细节水平的三维多面体 被单独地创建，以减少多边形的数量。传统的沖突判断对于具有高细节水平和大量多边形的三维 对象而言不能实时地执行。目前，对于实时操作，通过降低细节水平 来减少多边形的数量。在这样的沖突判断功能中，CG渲染优选地以30到60Hz进行， 特别是在诸如VR或MR等高度交互的领域中。还需要一种没有因冲 突判断引起的CG渲染的延迟的操作，同时需要对应于用户的交互操 作的实时沖突判断。实现这一 目的的重要挑战特别在于加快冲突判断操作的速度。使用现有技术的沖突判断操作有两个问题。*形状在多边形缩减或细节水平改变的情况下发生改变。更具体地说，如果形状发生改变，那么在经CG渲染的三维多面体的沖突判 断结果中将出现差错，因而无法实现准确的沖突判断。*必须与用于CG渲染的数据相互独立地创建用于冲突判断的 数据。更具体地说，多边形缩减或细节水平改变需要单独地创建不同 于CG渲染的数据。数据需要被单独地加栽到存储器。
技术实现思路
本专利技术就是考虑到上述问题而提出的，其目的是提供一种在不降 低存储器效率的情况下，以较高的速度判断虚拟对象之间的冲突的技 术。为了实现以上目的，根据本专利技术的一个方面，提供了在三维虚拟对象之间执行冲突判断处理的图像处理方法，包括选择步骤，根据给定的条件，从包括在三维虚拟对象内的基本单 元中选择将被用于沖突判断处理的基本单元；和沖突判断步骤，利用在选择步骤中对于每个虚拟对象选择出的基 本单元，在三维虚拟对象之间执行冲突判断处理。根据本专利技术的另 一个方面，提供了 一种用于在三维虚拟对象之间 执行冲突判断处理的图像处理装置，包括选择单元，被配置为根据给定的条件，从包括在三维虚拟对象内 的基本单元中选择将被用于冲突判断处理的基本单元；和沖突判断单元，被配置为利用选择单元对于每个虚拟对象选择出 的基本单元，在三维虚拟对象之间执行冲突判断处理。参考附图，从对示例性实施方案的以下描述中将会清楚本专利技术的 其它特征。附图说明图l是示出根据本专利技术第一实施方案的图像处理装置的功能布局的框图；图2是沖突判断处理的流程图；图3是示出由多边形序列生成单元112对于一个虚拟对象生成的 多边形序列数据的结构例的图；图4是示出一个创建的直方图的例子的曲线图；图5是为不同的组设置的无效比的曲线图；图6是通过将图4的直方图叠加在图5的曲线图上而获得的曲线图；图7是通过将手虚拟对象和设计对象虚拟对象之间的相对速度的直方图叠加在为不同的组设置的无效比的曲线图上而获得的曲线图； 图8是示出图7中的分布710向左移动的状态的曲线图； 图9是用于解释当m-2时的本专利技术第三实施方案的图； 图10A是并行执行的虚拟空间图像渲染和冲突判断处理的时序图；图10B是并行执行的虚拟空间图像渲染和冲突判断处理的时序图；图ll是当m=2时在每个装置中的处理过程的时序图；以及 图12是示出计算机的硬件配置的框图。具体实施方式下面参考附图详细描述本专利技术的优选实施方案。 [第一实施方案在该实施方案中，至少一个模拟设计对象的虚拟对象(设计对象 虚拟对象)被放入虚拟空间中，并且模拟人手的虚拟对象(手虚拟对象) 被移入虚拟空间中。下面将描述在移动手虚拟对象后在手虚拟对象和 设计对象虚拟对象之间的沖突判断处理。下面描述的冲突判断处理也 适用于除手虚拟对象和设计对象虚拟对象之外的任意虚拟对象之间的 沖突判断。图l是示出根据本专利技术第一实施方案的图像处理装置的功能布局 的框图。如图l所示，根据该实施方案的图像处理装置包括数据读单元110、多边形确定单元120、冲突判断单元130和图像处理单元140。 下面描述数据读单元110。数据读单元no包括对象数据读单元111和多边形序列生成单元 112，如图1所示。对象数据读单元111从存储器(未示出)中读出每个虚拟对象(对 象)的渲染数据。渲染数据的一个例子是通过利用CAD创建虚拟对 象而生成的CAD数据。对象数据读单元111将每个虚拟对象的渲染 数据顺序地输出到多边形序列生成单元112。多边形序列生成单元112将从对象数据读单元111接收的渲染数 据依次转换为多边形序列数据。也就是说，多边形序列生成单元112 将由CAD创建的虚拟对象重建为由多边形形成的虚拟对象。多边形 序列生成单元112将每个虚拟对象的多边形序列数据(构成虚拟对象 的多边形序列的数据)输出到后级的多边形确定单元120和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在三维虚拟对象之间执行冲突判断处理的图像处理方法，包括：选择步骤，根据给定的条件，从包括在三维虚拟对象内的基本单元中选择将被用于冲突判断处理的基本单元；和冲突判断步骤，利用在选择步骤中对于每个虚拟对象选择出的基本单元，在三维虚拟对象之间执行冲突判断处理。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：片野康生，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]