Способ взаимодействия с изображением пространственных объектов

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах обработки изображений. Целью изобретения является повышение производительности труда путем уменьшения времени выбора оператором точки поверхности изображения пространственного объекта и параметров геометрических операций. Поставленная цель достигается тем, что при выполнении взаимодействия с изображением после формирования изображения пространственного объекта формируют маркер, производят движение маркера по поверхности изображения для выбора точки взаимодействия, необходимой для выполнения последующей геометрической операции, запоминают координаты выбранной точки, посредством маркера задают координаты новой произвольно выбираемой оператором точки, которые используют для определения параметров и выполнения требуемой геометрической операции. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (I l) (sl)s G 06 F 15/62

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В фс о ь 4

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4609423/24 (22) 28.11.88 (46) 30.07.91, Бюл. и 28 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов (72) Б.П.Куракин, В.И.Орлов и Г.Н.Хуснутдинов (53) 681.325(088.8) (56) Заявка Японии М 61-14552, кл. G 06 F 15/62, опублик. 1986.

Заявка ЕПВ hL 0241071, кл. G 06 F 15/62, опублик. 1987. (54) СПОСОБ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ИЗОБРАЖЕНИЕМ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ

ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах обработки иэображений. Целью изобретения является

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах обработки изображений.

Цель изобретения — повышение производительности труда путем уменьшения времени выбора оператором точки поверхности изображения пространственного объекта и параметров геометрических операций, На чертеже приведена структурная схема системы, иллюстрирующей предложенный способ, Система содержит блок 1 клавиатуры, интерфейс 2 клавиатуры, оперативное sanoминающее устройство (ОЗУ) 3, промежуточное ОЗУ 4, ЗУ 5, центральный процессор (ЦП) 6, контроллер 7 ручного манипулятора, повышение производительности труда путем уменьшения времени выбора оператором точки поверхности изображения пространственного объекта и параметров геометрических операций. Поставленная цель достигается тем, что при выполнении взаимодействия с изображением после формирования изображения пространственного объекта формируют маркер, производят движение маркера по поверхности изображения для выбора точки взаимодействия, необходимой для выполнения последующей геометрической операции, запоминают координаты выбранной точки, посредством маркера задают координаты новой произвольно выбираемой оператором точки, которые используют для определения параметров и выполнения требуемой геометрической операции. 1 ил. ручной манипулятор 8, буферное ОЗУ 9, устройство 10 отображения, интерфейс 11, формирователь 12 координат маркера, память 13 замещения, сопроцессор 14, магистральный коммутатор 15, устройство 16 преобразования трехмерной информации в двумерную.

Работа системы выполняется следующим образом.

Информация об изображении пространственного объекта от внешнего устройства поступает через интерфейс 11 в ЦП

6. Под управлением ЦП 6 осуществляется формирование в ОЗУ 3 массива ребер объекта в виде Хн, У, 2н, Х», У», Z», где Хн, У, Z> — координаты начала ребра; Х», Y». Z»вЂ” координаты конца ребра. Формирование ребер объекта завершается с приходом на

1667110

Х=гз!пО сову

Y= гsln 0 созф

Z=rcos 0

55 интерфейс 11 кода конца массива, который записывается в ОЗУ 3, после чего ЦП 6 переходит на формирование массива точек поверхности объекта вида Хт, Ут, Ет, "цвет

T", где Хт, У>, Ет — координаты точки поверхности изображения объекта, а "цвет Т"— цвет точки поверхности объекта, и через магистральный коммутатор 15 записывает массив точек поверхности в промежуточное

, ОЗУ 4.

ЦП 6 после извлечения из ОЗУ 3 кода

) конца массива завершает формирование точек поверхности изображения объекта в промежуточное ОЗУ 4. Устройство 16 считывает иэ промежуточного ОЗУ 4 массив точек поверхности изображения пространствен, ного объекта и формирует в буферном ОЗУ 9 кадр изображения, который далее выво дится на экран устройства 10 отображения, При взаимодействии с изображением

, пространственного объекта в виде переме щения маркера по поверхности иэображения с целью выбора точки, необходимой для, выполнения последующей геометрической операции, ручной манипулятор 8 используется для формирования и передачи через контроллер 7 ручного манипулятора, фор,мирователь 12 координат маркера в ЦП 6 координат маркера О, р в сферической системе координат.

ЦП 6 вычисляет координаты Х, У, Уточки пересечения луча, определяемого координатами а, р ммаэррккеерраэ, с поверхностью изображения объекта и передает координаты

Х, У, 2 точки пересечения в формирователь, координат маркера 12. При вычислении ко ординат X, Y, Zиспользуютс,я выражения:

1 где r — радиус-вектор точки пересечения на поверхности изображения пространственного объекта.

Формирователь 12 координат маркера считывает через магистральный коммутатор

15 из промежуточного ОЗУ 4 информацию о координатах и цвете точки поверхности изображения Хт, Ут, 2т "цвет Т", соответствующую координатам вычисленной точки пересечения Х, У, Z, записывает информацию о координатах и цвете X>. YT, Z<. "цвет

Т" в память 13 замещения и перезаписывает информацию, соответствующую координатам Х, Y, Z в промежуточное ОЗУ 4, заменив

"цвет Т" на "цвет М", где "цвет М" — цвет

35 маркера, информация о котором считывается из ОЗУ3, При изменении координат маркера, осуществляемом оператором посредством ручного манипулятора 8, ЦП 6 вычисляет координаты новой точки пересечения луча, определяемого новыми координатами маркера с поверхностью изображения и передает новые значения Х, Y, Z в формирователь 12 координат маркера, который считывает из памяти 13 замещения координаты и цвет точки поверхности изображен ия, соответствующие и редыдущей точке маркера на иэображении, согласно которым из промежуточного ОЗУ 4 считывает и записывает в память 13 замещения координаты и цвет предыдущей точки маркера на иэображении, а данные, считанные из памяти 13 замещения, записывает в промежуточное ОЗУ 4 вместо данных о предыдущей точке маркера. Затем формирователь 12 координат маркера из промежуточного ОЗУ 4 и записывает в память 13 замещения координаты и цвет точки поверхности изображения, соответствующие новым значениям координат Х, У, 2, вычисленным ЦП 6 для новых координат маркера, а в промежуточное ОЗУ 4 вместо считанных координат и цвета точки изображения записывает координаты нового положения маркера с цветом маркера, определяемым при считывания координат и цвета предыдущей точки маркера иэ памяти

13 замещения.

Устройство 16 считывает из промежуточного ОЗУ 4 массив точек поверхности изображения и формирует в буферном ОЗУ

9 кадр изображения, выводимый далее на устройство 10 отображения.

Изменение координат маркера посредством ручного манипулятора 8 повторяютдо момента выбора оператором точки маркера на поверхности иэображения, необходимой для выполнения последующих операций взаимодействия. После выбора точки. маркера на поверхности изображения оператор осуществляет взаимодействие с иэображением в виде геометрических операций, в которых первым действием всегда является запоминание координат выбранной точки маркера на поверхности изображения.

Наиболее характерными, типовыми геометрическими операциями являются перемещение и поворот.

При выполнении взаимодействия с изображением в виде геометрической операции перемещения изображения, задаваемой оператором соответствующей командой с блока 1 клавиатуры, вводимой в

ЦП 6 через интерфейс 2 клавиатуры, опера1667110

ЛХ=Х вЂ” Х; ЛY=Y -Y;:

А В С

О Е F

G Н 1 тор посредством ручного манипулятора 8 та окончания выполнения перемещения формирует координаты для перемещения изображения по команде, вводимой операвыбранной на изображении точки маркера тором в ЦП 6 с блока 1 клавиатуры через в новую произвольно задаваемую операто- интерфейс 2 клавиатуры, ром точку в пространстве изображения, 5 При выполнении взаимодействия с причем отсчет координат перемещения иэображением в виде геометрической опемаркера в новую точку производится отно- рации поворота изображения пространстсительно координат выбранной точки мар- венного объекта, задаваемой оператором кера, хранимых в ОЗУ 3 после выбора точки соответствующей командой с блока 1 клавимаркера на поверхности изображения. 10 атуры, вводимой в ЦП 6 через интерфейс 2

Перемещение маркера в новую произ- клавиатуры, оператор посредством ручного вольно задаваемую точку и соответствую- манипулятора 8 формирует координаты ЛО, щее перемещение всего изображения hp в сферической системе координат для пространственного объекта выполняются нового положения маркера в новое произследующим образом. Посредством ручного 15 вольно задаваемое оператором положение манипулятора 8 оператор формирует коор- в пространстве изображения. Отсчет координаты изменения положения маркера от- динат ЛО, Ар поворота маркера в новое носительно выбранной точки, которые положение производится относительно сочереэ контроллер 7 ручного манипулятора, ответствующих координат выбранной точки формирователь 12 координат маркера по- 20 маркера 0, р в сферической системе коступают в ЦП 6, который передает их в со- ординат, которые записаны в ОЗУ 3 после процессор 14, Сопроцессор 14 выполняет выбора точки маркера на поверхности иэогеометрические преобразования координат бражения. точек поверхности изображения, которые считывает из промежуточного ОЗУ 4 через 25 Поворот выбранной точки маркера в номагистральный коммутатор 15, с высокой вое произвольно задаваемое оператором скоростью зэ счет параллельного преобра- положение, а также поворот всех точек позования координат точек поверхности груп- верхности изображения пространственного пами (массивами) согласно формулам объекта выполняется следующим образом. преобразования при параллельном перено- 30 Посредством ручного манипулятора 8 оператор формирует координаты ЛО, hp из-! „. „. менения положения маркера относительно

X=X+ hX„ Y= Y+ hY;Z=Z+hZ; соответствующих координат 0, + выбранной точки в сферической системе коор35 динат r, 0, р для поворота маркера в новую точку, которые через контроллер 7 манипулятора, формирователь 12 коордигеХ YZè

2 нат маркера поступают в ЦП 6. Центральде,, 2 и Х „Y 2 — координаты точек ный процессор 6 считывает из ОЗУ 3 поверхности изображения пространствен- 40 координаты г,, 0,, р, выбранной точки ного объекта до и после выполнения пере- маркера и, используя выражения: носа (перемещения);

Л Х, Л У, h Z — координаты изменения г„= г,; Q, = 9, + h O; положения маркера относительно выбранной точки маркера; Ь=p +hp °

Х . Yg, Z — координаты выбранной точки марке а; аркера; определяет абсолютные значения коордиХн, У>„Z — координаты новой точки нат маркера в новом положении в пространма кеа, аркера, стве изображения, которые записывает в и записывает координаты новых точек по- 50 ОЗУ 3. Затем по известным координатам верхности иэображения через магистраль- выбранной точки le, 6!e, ре и новой точки ный коммутатор 15 в промежуточное ОЗУ 4. r H, О,, р, маркера ЦП 6 определяет параЗатем через устройство 16 и б е ное О У 9

Р У Р 6 бУфеР ое О3 9 метры для преобразования точек поверхнокоординаты новых точек изоб ажения вывоРд ек изображениЯ выво сти изображения при повороте в виде дятся на экран устройства 10 отображения. 55 ма рицы коэфф матрицы коэффициентов

При формировании оператором посредством ручного манипулятора 8 новых координат изменения положения маркера указанные операции повторяются до момен1667110 где

А =cosa cosp; В =sina cosp;

С = — stnP;

0 = — stna cosy+cosa sinp залпу;

Е =cosa ° cosy+ sin a sinp siny;

F =cosp sin y;

G =з!па sinp+cosa sinp. cosy;

Н = — cos а sin y+ sin а sinp соз ;

1 = cosp соз у; а, P, y — углы, образованные при по, вороте точки в плоскостях YOZ, XOZ, XOY соответственно, 1

1 и передает их сопроцессору 14. Сопроцес1 сор 14 через магистральный коммутатор 15 осуществляет чтение из промежуточного ОЗУ 4 информации о координатах в цвете

; точек поверхности изображения, преобразование координат по формуле

А В С (XR YR ZR)=(Xg Утят) О Е F

G Н где Хт, Yr, Ет и XR, YR, ZR — координаты точек поверхности изображения до и после поворота, и запись новых координат точек в промежуточное ОЗУ 4, которые затем через устройство 16 и буферное ОЗУ 9 выводятся на экран устройства 10 отображения.

При формировании оператором посредством ручного манипулятора 8 нОвых координат ЛО, h,p изменения положения маркера указанные операции по взаимодействию с изображением при повороте повторяются до момента окончания выполнения поворота по соответствующей команде, вводимой оператором в ЦП 6 с блока 1 клавиатуры через интерфейс 2 клавиатуры.

В случае выполнения геометрической операции, отличной от рассмотренных, последовательность выполнения операций со10

ЗО

50 храняется, при этом сопроцессор 14 выполняет преобразование точек поверхности изображения согласно требуемой геометрической операции.

Формула изобретения

Способ взаимодействия с изображением пространственных объектов, заключающийся в формировании изображения пространственных объектов и выполнении над ним геометрических операций, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности за счет уменьшения времени выбора оператором точки поверхности изображения пространственного объекта и параметров геометрических операций, формируют маркер и производят движение маркера по поверхности изображения пространственного объекта до выбранной оператором точки, при этом задают посредством ручного манипулятора угловые координаты маркера 0 и р в сферической системе координат, вычисляют и запоминают координаты Х, Y, Z в прямоугольной системе координат точки пересечения луча, определяемого координатами маркера 0 и р, с поверхностью изображения пространственного объекта, запоминают цвет точки с указанными координатами, замещают его на поверхности изображения пространственного объекта на цвет маркера, а при изменении координат маркера восстанавливают, задают требуемую геометрическую операцию, в которой запоминают выбранную оператором точку, задают посредством ручного манипулятора координаты изменения положения маркера в новую, произвольно выбираемую оператором точку в прямоугольной или сферической системе координат в зависимости от вида геометрической операции, на основании координат выбранной точки и координат изменения положения маркера определяют параметры геометрической операции, вычисляют координаты точек поверхности изображения пространственного объекта в соответствии с требуемой геометрической операцией, запоминают их и визуалиэируют.

Составитель В,Есипов

Редактор М.Келемеш Техред М.Моргентал Корректор 3.Лончакова

Заказ 2527 Тираж 412 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101