[发明专利]三维场景中对象的快速操纵

说明书

一种用于在计算机显示器上显示的三维场景中操纵至少一个三维建模对象(O1)的计算机实现的方法，所述方法包括以下步骤：a)在三维场景中显示由指针设备(PD)控制的光标(C)，所述光标具有表示坐标系的三个轴(X，Y，Z)的形状；b)选择三维场景的对象；c)检测由用户使用所述指针设备执行的拖动操作，所述拖动操作包括光标的平移，以及根据光标的所述平移来选择坐标系的轴；以及d)执行选择的对象的操纵，所述操纵取决于选择的轴线和光标(PP)沿选择的轴线的平移的长度(L)。

技术领域

本发明涉及一种用于操纵在计算机显示器上显示的三维场景中的对象的计算机实现的方法。它涉及计算机图形学、创作、计算机辅助设计(CAD)，计算机辅助工程(CAE)和计算机辅助制造(CAM)等领域，并且适用于其中需要在三维场景内操纵(平移、旋转、调整大小等)数字模型化对象的所有情况。

背景技术

三维建模需要能够在场景内例如通过选择、缩放、平移、旋转等等来操纵三维场景的元素(物体)。

在三维建模的早期，所有这些变换都是参数化的，即通过由用户凭借例如键盘输入的数字输入来限定。这种方法速度慢、麻烦，并且显然不直观。

不久之后，研究人员开始设计用于使用诸如鼠标、操纵杆、触摸板等指针设备来操纵对象的非参数用户界面(UI)。然而，这样的指针设备本质上是二维的：例如，鼠标光标可以仅在二维中移动，并且因此不能直接用于限定三维操纵。为了克服这个限制，用于操纵对象的早期非参数化方法涉及多个步骤，典型地选择对象的一个或多个点，并且然后选定要应用于所述点的动作。这种方法——可以称为“非沉浸式”——仍然不能令人满意，因为选择点和选定行动是缓慢和繁琐的操作。用于在三维中操纵对象的早期非浸入式用户界面的示例由如下文献描述：

-Eric A.Bier“Skitters and jacks：Skitters and jacks：interactive 3Dpositioning tools”，Proceedings of the 1986Workshop on Interactive 3DGraphics，第183-166页.ACM：纽约，1986年10月；以及

-Eric A.Bier“Snap-dragging:Interactive geometric design in two andthree dimensions”报告。加州大学伯克利分校。计算机科学部，1988年。

为了简化和更直观地在三维中操纵三维物体，随后引入了“沉浸式”图形用户界面(GUI)。它们依赖于图形工具，例如称作“交互器”或“操纵工具”，图形工具被引入到三维场景中，并允许对选择的对象进行更直接的操纵。

下面介绍沉浸式操纵GUI的早期示例：

Stephanie Houde，“Iterative design of a interface for easy 3-D directmanipulation”，Proceedings of the SIGCHI Conference on Human Factors inComputing Systems，p.135-142，1992年5月3日-7日，美国加利福尼亚州蒙特雷。

该GUI基于具有围绕选择的对象限定的句柄的定界框。在手柄上动作允许操纵对象。

另一种已知的交互器是由达索系统公司使用并在EP0824247中描述的所谓的“机器人(robot)”。“机器人”由不同的元件组成，每个元件都与不同的变换相关联。更具体地，它包括三个轴线，每个轴线代表平移，三个圆弧，每个圆弧代表旋转，以及三个平面图形，代表在相应的平面中的2D平移。将“机器人”附接到要操纵的对象上，然后通过点击交互器的相应元素来触发对象的变换。