切出し立体画像を高速に生成するボクセル追跡法

田山　典男
清水　則明
千葉　則茂
太田原　功

誌名
電子情報通信学会論文誌 D   Vol.J72-D2    No.9    pp.1332-1340
発行日: 1989/09/25
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Print ISSN: 0915-1923
論文種別: 論文
専門分野: 画像・パターン処理
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あらまし: 
本論文は，3次元フレームメモリに入っている3次元ディジタル物体（3次元画像）を，任意に切り出して内部形状をリアルに立体表示する高速な画像生成法に関するものである．最もリアルな立体画像の生成法として知られる光線追跡の考え方を3次元フレームメモリ空間に適用し，ポイントである高速化の観点から可逆歩進型と呼ぶ3次元DDAによって，その中を高速に光線追跡する方法を示す．つまり，3次元フレームメモリ空間内で光線を直進させて物体との交点を求めるために，光線が通り抜けるすべてのボクセルのアドレス列を生成するアルゴリズムを提示する．次に，でこぼこなディジタル物体の表面を滑らかにリアルに立体表示する観点から法線ベクトルの算出法が重要であるが，ディジタル物体の表面近傍に簡単な計算で得る「存在濃度」を新しく設定して，その存在濃度から法線ベクトルを算出する方法を明らかにする．つまり，ディジタル物体の表面近傍における存在濃度の分布から濃度こう配を計算して法線ベクトルを算出する方法を提示している．これらの計算は，3×3×3のオペレータと整数加減算とけたシフトなので高速であり，ハードウェア向きでもある．最後に，コンピュータシミュレーションにより滑らかに陰影付けされた切出し立体画像を生成しこれらのアルゴリズムを実証している．