JP2003006680A - ３次元電子地図データの生成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 建造物の３次元モデリングの効率化を図る。 【解決手段】 ３次元電子地図データの生成時に、次の
手法により、建造物の高さの測量を伴わずに建造物の３
次元モデリングを行う。第１に、建造物を写真撮影し、
その撮影位置および撮影パラメータ（カメラの方向、画
角）を記録する。第２に、コンピュータ上に用意された
仮想空間において、これらのデータに基づいて、撮影時
の状態を再現するよう写真を配置する。併せて、２次元
地図データに基づき建造物の平面形状を配置する。第３
に、写真と重なるまで平面形状を高さ方向に移動して建
造物のモデリングを行う。こうすることで、高さの測量
を伴わずに建造物の３次元モデリングを実現することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建造物の３次元電
子データを生成する３次元モデリング技術、および該モ
デリング方法を用いて３次元電子地図データを生成する
技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータで利用可能に電子化
された地図データ（以下、「電子地図データ」と呼ぶ）
の利用が広まっている。電子地図データは、いわゆるパ
ーソナルコンピュータでの地図表示、車載用のナビゲー
ションシステム、インターネットを介した地図提供およ
び印刷物としての地図の版下作成などに利用される。ま
た、ナビゲーションシステムでは、運転者が進路を直感
的に判断することができるよう、３次元表示が用いられ
つつある。建造物などを３次元表示することにより、現
在位置および進路の把握が容易になる利点がある。

【０００３】３次元表示を行うためには、建造物の３次
元データが必要となる。地図の表示対象となる多数の建
造物について３次元データ、特に高さに関するデータを
取得することは多大な労力が要求される。従来、かかる
労力を軽減するための技術が種々提案されている。かか
る技術として、例えば、特許第３０１５３５３号記載の
技術および東京大学生産技術研究所 趙卉菁らによる日
本写真測量学会 写真測量とリモートセンシング， Ｖ
ｏｌ．３６， Ｎｏ．４， １９９７． 「レンジ画像
による３次元都市空間データの自動計測方法に関するシ
ミュレーション」等がある。前者は、建造物について高
さの計測点および方向の工夫により、データ取得に要す
る労力の軽減を図る技術である。後者は、レーザレンジ
ファインダ（距離計測装置）による測距結果とＣＣＤ画
像とを重ね合わせて、３次元データを取得する方式であ
る。

【０００４】一方、３次元データが取得されていない建
造物について３次元モデリングを実現するために、現実
の高さに関わらず一定の高さを仮定したり、建造物の階
数から高さを推定したりする方法も採られていた。いず
れも現実を十分に反映するものではなく、擬似的な３次
元モデリング方法である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の３次元モデリン
グ方法では、現実の状態を十分反映したモデリングを行
うためには、各建造物について何らかの計測が必要とさ
れていた。実用的な３次元電子地図データを生成するた
めには、膨大な数の建造物について３次元モデリングを
行う必要がある。従って、従来技術による計測労力の軽
減では不十分であり、３次元電子地図データを生成する
ために、非常に膨大な労力が要求されることに変わりは
なかった。

【０００６】また、建造物は、数年単位で新築、取り壊
しなどの変化が生じる。従って、３次元電子地図データ
の実用性を確保するためには、こうした建造物の変化に
追随できる期間で３次元モデリングを行う必要がある。
従来技術は、３次元モデリングに長期間を要するため、
かかる期間的な要請も十分に満足することはできなかっ
た。

【０００７】本発明は、かかる課題に鑑みてなされたも
のであり、軽い労力で、現実の建造物の状態を反映した
実用的な３次元モデリングを可能にする技術を提供する
ことを目的とする。また、この３次元モデリングを用い
ることにより、短期間に３次元電子地図データを生成す
る技術を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明で
は、建造物の写真と平面形状とのマッチングを、コンピ
ュータ等を用いて仮想的に用意された空間内で行うこと
により、高さの計測を伴わない３次元モデリングを実現
した。本発明における構成を説明する前に、本発明にお
いて３次元モデリングを実現する原理について説明す
る。

【０００９】図１は本発明における３次元モデリングの
原理を示す説明図である。コンピュータのディスプレイ
ＤＩＳＰに表示された仮想空間の様子を示している。こ
の仮想空間は、緯度、経度、高さ等の３次元座標系によ
って定義されている。当初の段階では、ディスプレイＤ
ＩＳＰには、仮想空間における地表面ＧＲＤのみが表示
される。

【００１０】こうして用意された仮想空間内に、３次元
モデリングの対象となる建造物（以下、単に対象物と呼
ぶ）の写真ＰＩＣ、および対象物の平面形状ＰＶを配置
する。写真ＰＩＣは、撮影時における撮影位置、カメラ
の方向、画角などの情報に基づいて配置される。こうし
て配置された写真ＰＩＣは、仮想空間内に対象物が存在
していたとすれば表示されるであろう画像ＰＢを表すこ
とになる。一方、対象物についての平面形状ＰＶは、既
に存在している２次元的な地図データから容易に得るこ
とができる。

【００１１】次に、図の下方に示す通り、平面形状ＰＶ
を高さ方向に平行移動する。こうして仮想空間内に平面
形状ＰＶの仮想的な３次元モデルを生成するのである。
先に示した通り、写真ＰＩＣは、仮想空間内に対象物が
存在していたならば得られる画像ＰＢを与えている。従
って、平面形状ＰＶを高さ方向に平行移動することによ
って得られる３次元モデルが画像ＰＢと重ったとき、そ
の３次元モデルは、現実の対象物の高さを反映したモデ
ルとなる。本実施例では、このように撮影によって得ら
れた景色を再現するよう、平面形状を高さ方向に移動さ
せることによって、対象物の３次元モデリングを実現す
る。

【００１２】図１では、コンピュータの表示画面に基づ
いて本発明の原理を説明した。次に、撮影時の状態に基
づいて本発明の原理を説明する。図２は撮影画像と建造
物との関係を示す説明図である。上方には、撮影時の平
面図Ｖ１、中央には側面図Ｖ２、下方には得られた写真
ＰＩＣの様子を示した。

【００１３】平面図Ｖ１に示す通り、この例では、カメ
ラＤＳＣの画角θの領域内に、２つの建造物ＢＬＤａ、
ＢＬＤｂが存在している。写真ＰＩＣには、両建造物は
ほぼ同等の高さで写っているが、各建造物の高さは、側
面図Ｖ２に示す通り、Ｈａ，Ｈｂで異なっている。側面
図Ｖ２内の写真ＰＩＣに、建造物が写っている範囲を太
線で示した。太線の頂部は、当然ながら、カメラＤＳＣ
と建造物の頂部を結ぶ線上に存在する。

【００１４】本発明は、仮想空間内で、図２に示した位
置関係を再現することによって３次元モデリングを行う
ものである。仮想空間内でモデリングを開始した当初
は、建造物ＢＬＤａ，ＢＬＤｂの高さは未知である。し
かし、カメラＤＳＣおよび写真ＰＩＣを撮影時と同じ位
置関係で配置すれば、ＰＩＣに表示された建造物（図中
の太線）の延長中に建造物ＢＬＤａ，ＢＬＤｂの頂部が
存在するはずである。仮想空間内で平面形状を高さ方向
に平行移動して得られるモデルの頂部を写真の頂部と重
ねることにより、仮想空間内で図２に示した位置関係を
再現することができる。従って、建造物ＢＬＤａ、ＢＬ
Ｄｂの現実の高さを測定しなくとも、仮想空間内でそれ
ぞれの高さを特定することが可能となる。

【００１５】以上で本発明における３次元モデリングの
原理を示した。ここでは、原理の理解を容易にするため
に、図１および図２に示した具体例に基づき説明した
が、本発明は、これらの内容に限定されるものではな
い。以下では、かかる原理に基づいて構成される本発明
の概念について説明する。

【００１６】本発明の３次元モデリング方法は、次に示
すステップから構成される。本発明におけるステップ
（ａ）では、電子データで表された建造物の写真を入力
する。写真の入力は、例えば、ディジタルスチルカメラ
によって得られる電子データを入力するものとしてもよ
いし、銀鉛写真をスキャナ等によって電子化して入力す
るものとしてもよい。この写真は、必ずしも建造物の全
体が写っている必要はなく、少なくともその頂部が含ま
れていればよい。

【００１７】ステップ（ｂ）として、写真の撮影位置と
建造物との相対的な位置関係と、撮影位置から建造物を
望む現実の風景と写真とを適合させるために必要となる
撮影パラメータとを入力する。相対的な位置関係および
撮影パラメータは、仮想空間内に撮影時の状態を再現す
るためのデータとして利用される。このためには、撮影
位置が緯度、経度等の絶対的な座標で定義されている必
要はなく、建造物との相対的な関係で定義されていれば
足りる。もちろん、撮影位置、建造物のそれぞれについ
て緯度、経度等の絶対的な座標を用いるものとしてもよ
い。

【００１８】撮影パラメータは、撮影時にカメラが向い
ていた方向、およびカメラの画角を特定可能な種々のパ
ラメータを用いることができる。図３はカメラの画角に
ついて示す説明図である。レンズＬと撮像部ＣＣＤとの
距離が焦点距離ｆである。この焦点距離によって、画
各、即ち撮像部ＣＣＤに撮影可能な範囲ＯＢＪの幅が決
定される。従って、画角を特定可能なパラメータとして
は、図中の画角θ、焦点距離ｆなどを用いることができ
る。

【００１９】図４はカメラの撮影方向について示す説明
図である。図中のＸ，Ｙ，Ｚ軸は、仮想空間における軸
に対応している。微視的に見れば、緯線、経線は直交座
標とみなすことができるから、Ｘ軸、Ｙ軸を緯線、経線
に対応づけるものとしてもよい。仮想空間における３軸
が定義されると、その中でカメラの撮影方向は、ヨー角
α、ピッチ角β、ロール角γによって特定することがで
きる。従って、これらの角度は、撮影方向を特定するた
めのパラメータとして用いることができる。撮影方向
は、この他、種々のパラメータによって特定可能である
が、図４に示した３組の角度を用いるものとすれば、撮
影時のパラメータ値取得も比較的容易であるという利点
がある。

【００２０】こうして撮影パラメータが入力されると、
ステップ（ｃ）として、３次元電子データを生成する仮
想空間内で、建造物の平面形状と撮影位置とを相対的な
位置関係に基づいて定義するとともに、撮影パラメータ
によって規定される位置に写真を配置する。建造物の平
面形状は、図１および図２の例のように必ずしも閉図形
として完全に特定されている必要はない。写真に写って
いる面に対応する部分の平面形状が特定されていればよ
い。従って、この平面形状は、線分または折れ線であっ
ても構わない。

【００２１】ステップ（ｄ）として、平面形状を、写真
と一致するまで高さ方向に写像することにより、建造物
の高さ方向の形状を特定する。この写像は、オペレータ
の操作により行うものとしてもよいし、自動的に行うも
のとしてもよい。

【００２２】本発明の３次元モデリング方法によれば、
各建造物の高さを測定することなく、効率的に、３次元
モデリングを行うことができる。しかも、単に建造物の
階数等から高さを推定する等の擬似的な方法よりも遙か
に高い精度で３次元モデリングを実現することができ
る。

【００２３】本発明の３次元モデリング方法によれば、
一枚の写真に複数の建造物が含まれている場合には、こ
の一枚の写真に基づき、複数の建造物について同時に３
次元モデリングを実現することができる利点もある。撮
影は、必ずしも地上で行われる必要はないから、航空写
真を用いることにより、広範囲での３次元モデリングを
比較的容易に実現することができる。

【００２４】先に説明した通り、本発明の３次元モデリ
ング方法において用いられる平面形状は、必ずしも完全
に特定されている必要はないが、建物を含む２次元平面
地図によって特定されることが好ましい。精度の高い平
面形状を用いることにより、精度の高い３次元モデリン
グを実現することができる。

【００２５】本発明の３次元モデリング方法において
は、ステップ（ｃ）において、平面形状とともに、建造
物の概略形状を表す基礎的な３次元モデルを定義するス
テップを含むことが望ましい。建造物は、ビルのように
単純な形状ばかりではなく、一般家屋など比較的複雑な
形状をしたものも存在する。基礎的な３次元モデルは、
このように建造物をビル、一般家屋など形状に基づいて
分類し、それぞれの概略形状を定義するモデルである。
平面形状を定義する際に、このモデルを用いることによ
り、高さ方向も含めた概略形状を定義しておくことによ
り、３次元モデリングをより精度良く、軽い労力で行う
ことが可能となる。

【００２６】本発明のステップ（ｄ）は、オペレータが
行うものとしてもよいが、コンピュータ等によって自動
的に行うものとしてもよい。後者の場合には、写真の解
析により建造物の稜線を特定するステップ、写像の過程
で平面形状の辺と稜線との重なり状態を定量的に解析す
るステップ、重なり状態が極大となる写像により高さを
特定するステップとを備えることにより実現される。極
大とは、必ずしも最大である必要はないことを意味して
いる。かかる自動解析では、種々のノイズの影響によっ
て重なり状態が激しく変動するのが通常であるから、重
なり状態の判定では、こうしたノイズをフィルタリング
等して、実質的に極大値となる写像を特定すればよい。

【００２７】本発明の３次元モデリング方法において
は、建造物近傍の地表の高低を反映させることが望まし
い。この反映は、建造物近傍の地表の高低を表す高低デ
ータの入力、建造物近傍の地表面への高低データの反
映、高低データを考慮した形状特定によって行われる。
高低データの考慮としては、例えば、高低データが反映
された地表よりも上部で建造物の高さ方向の形状特定を
行う方法が考えられる。こうすることにより、建造物の
高さをより精度良く特定することが可能となる。

【００２８】本発明の３次元モデリング方法において
は、更に、ステップ（ｅ）として、高さ方向の形状が特
定された建造物のモデルの表面に、写真の少なくとも一
部を、テクスチャとして貼り付けるものとしてもよい。
テクスチャとして貼り付ける写真は、高さを特定する写
真と別に用意するものとしてもよい。いずれにしても、
写真を表面にはりつけることにより、比較的容易にモデ
ルの現実味を向上することができる。

【００２９】このように写真をテクスチャとして用いる
場合、比較的類似の単位構造が繰り返し現れる繰り返し
領域とそうでない単独領域とを分けて取り扱うことが望
ましい。例えば、ステップ（ｅ）において、繰り返し領
域と単独領域とを定義し、繰り返し領域には、写真で現
実の構造が取得されているか否かに関わらず単位構造の
テクスチャを繰り返し貼り付けるものとしてもよい。こ
うすれば、繰り返し領域のテクスチャ貼り付けが容易に
なる。また、テクスチャの実用性を向上することもでき
る。例えば、現実には、建造物の前面に木その他の障害
物が存在して、建造物の表面自体の写真を撮影できない
場合が頻繁に生じる。上述の通り、テクスチャを繰り返
し利用するものとすれば、繰り返し領域のいずれかの部
分で得られた写真を繰り返し領域全体に適用することが
でき、障害物の影響を比較的容易に回避することができ
る。

【００３０】本発明は、建造物単体の３次元モデリング
方法として構成することもできるが、建造物のモデリン
グを含む３次元電子地図データを生成する３次元電子地
図データの生成方法として構成してもよい。

【００３１】また、本発明は、建造物の３次元電子デー
タの生成を支援する３次元モデリング支援装置として構
成してもよい。一例としての本発明の３次元モデリング
支援装置は、画像データ入力部、撮影情報入力部、仮想
空間表示部、投影部、モデル表示部を備えるものとする
ことができる。画像データ入力部、撮影情報入力部は、
それぞれ写真および平面形状、撮影パラメータの入力を
行う。仮想空間表示部は、３次元電子データを生成する
仮想空間内で、撮影位置から建造物を望む方向の画像表
示等を行う。投影部は、仮想空間内で撮影パラメータに
基づいて写真を投影する。モデル表示部は、平面形状を
高さ方向に写像することにより定義される建造物の形状
を表示する。かかる構成を有する３次元モデリング支援
装置を使用することにより、本発明におけるモデリング
を効率的に行うことができる。

【００３２】このように支援装置として構成する他、本
発明は、自動で建造物の３次元電子データを生成する３
次元モデリング装置として構成することもできる。かか
る場合には、例えば、支援装置で説明した画像データ入
力部、撮影情報入力部の他、モデリング部を備えるもの
とすればよい。モデリング部は、仮想空間内で、平面形
状と撮影位置の定義、写真の配置、写真と一致するまで
平面形状を高さ方向に写像することによる建造物の高さ
方向の形状特定を行う。

【００３３】本発明は、また、建造物の３次元電子デー
タを生成するために使用されるデータを収集するデータ
収集装置として構成することもできる。データ収集装置
は、撮像部、撮影パラメータ取得部、データ格納部とを
備えるものとすることができる。撮像部は、建造物の写
真を電子データとして取得する。撮影パラメータ取得部
は、写真の撮影位置から建造物を望む現実の風景と写真
とを適合させるために必要となる撮影パラメータを取得
する。データ格納部は、電子データおよび撮影パラメー
タを、撮影位置に関するデータと関連づけて格納する。
かかるデータ収集装置を用いれば、本発明に必要な情報
を一元的に収集することができる。

【００３４】データ収集装置は、カメラを固定する三脚
等の形式で構成することもできるが、少なくとも一部を
ディジタルカメラに内蔵することが望ましい。特に、撮
影パラメータ取得部をカメラに内蔵し、撮影時の該カメ
ラの姿勢および焦点距離を取得するものとすることが望
ましい。

【００３５】本発明は、上述した３次元モデリング方
法、３次元電子地図データの生成方法、３次元モデリン
グ支援装置、３次元モデリング装置をコンピュータによ
って実現するためのコンピュータプログラムとして構成
してもよい。また、これらのプログラムを記録した記録
媒体として構成してもよい。なお、記録媒体としては、
フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディス
ク、ＩＣカード、ＲＯＭカートリッジ、パンチカード、
バーコードなどの符号が印刷された印刷物、コンピュー
タの内部記憶装置（ＲＡＭやＲＯＭなどのメモリ）およ
び外部記憶装置等の、コンピュータが読取り可能な種々
の媒体を利用できる。

【００３６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、以
下の項目に分けて説明する。 Ａ．地図データ生成装置の構成： Ａ１．自動モデリング部の構成： Ａ２．手動モデリング部の構成： Ａ３．テクスチャ生成部の構成： Ｂ．モデリング用データ収集装置： Ｃ．モデリング： Ｃ１．前処理： Ｃ２．自動モデリング処理： Ｃ３．手動モデリング処理： Ｃ４．テクスチャ生成処理： Ｃ５．付加構造物設定処理：

【００３７】Ａ．地図データ生成装置の構成：図５は実
施例としての電子地図データ生成システム１００（以
下、単にシステム１００と称することもある）の構成を
示す説明図である。このシステム１００は、建造物の３
次元モデリングを行い、３次元の電子地図データを生成
する。本実施例では、図示する機能ブロックを、コンピ
ュータ内にソフトウェア的に構築することにより、シス
テム１００を構成した。以下の例では、単独のコンピュ
ータによってシステムが構成されている場合を例にとっ
て説明するが、ホストコンピュータと端末とをネットワ
ークで接続した構成を用いてもよい。

【００３８】システム１００において、各機能ブロック
は、次の機能を奏する。データ入力部１０１は、外部か
らモデリング用データを入力する。モデリング用データ
は、３次元のモデリングに必要となるデータであり、モ
デリング対象となる建造物の写真の電子データ、撮影位
置および撮影パラメータが含まれる。撮影パラメータと
は、本実施例では、撮影時のカメラの方向を表すヨー
角、ピッチ角、ロール角（図４参照）、および画角を表
す焦点距離（図３参照）を用いるものとした。これらの
データは、光磁気ディスクＭＯなどの媒体を通じて入力
するものとしてもよいし、ネットワークその他の通信を
介して入力するものとしてもよい。

【００３９】入力されたモデリング用データに基づい
て、以下に示す各機能ブロックが３次元モデリングを実
行する。前処理部１１０は、３次元モデリングで用いら
れる仮想空間をシステム１００内に整備する機能を奏す
る。より具体的には、３次元モデルが生成される前の地
表面を整備する機能を奏する。前処理部１１０は、この
機能を果たすため、標高データベース１０３および２次
元地図データベース１０２を参照する。標高データベー
ス１０３は、地表面をメッシュ状に区切った各点につい
ての標高を与えるデータベースである。日本国内であれ
ば、例えば、国土地理院の５０ｍメッシュ数値データを
用いることができる。２次元地図データベース１０２
は、平面での既存の地図データベースである。これによ
り、各建造物の平面形状を特定することができる。２次
元地図データベース１０２としては、例えば、航空写
真、衛生写真、住宅地図などのデータを用いることがで
きる。

【００４０】自動モデリング部１２０は、モデリング用
データに基づいて、３次元モデルを自動的に生成する機
能を奏する。仮想空間でのモデリングの様子は、仮想空
間表示部１０４によって、システム１００のディスプレ
イ上に表示される。自動モデリングの原理は、図１およ
び図２で説明した通りである。自動モデリング部１２０
には、後述する通り、かかる原理を用いて自動的にモデ
リングを行うための機能ブロックが用意されている。

【００４１】手動モデリング部１３０は、オペレータの
操作に基づいて３次元モデルを生成する機能を奏する。
本実施例では、自動的にモデリングを十分に行うことが
できない複雑な形状の建造物などがモデリングの対象と
なる。オペレータが手動モデリングにおいて参照すべき
仮想空間の表示は、仮想空間表示部１０４によって提供
される。手動モデリング部１３０には、後述する通り、
手動でのモデリングを支援するための機能ブロックが用
意されている。

【００４２】テクスチャ生成部１４０は、モデリングさ
れた建造物に、オペレータの操作に基づいて、テクスチ
ャを貼り付ける機能を奏する。本実施例では、建造物の
写真を切り出してテクスチャとした。テクスチャの貼り
付けも、仮想空間表示部１０４による表示を参照して行
われる。テクスチャ生成部１４０には、後述する通り、
テクスチャの貼り付けを支援するための機能ブロックが
用意されている。

【００４３】付加構造物設定部１５０は、建造物以外に
電子地図データに必要となる付加構造物のモデリングを
行う。付加構造物には、例えば、樹木、信号、ガードレ
ールなどが含まれる。付加構造物は、部品データベース
１０５に登録されているモデルを用いて定義される。

【００４４】統合部１０６は、上述した各機能ブロック
で生成されたデータを関連づけ、電子地図データのフォ
ーマットに整える機能を奏する。建造物や地名を示すた
めの文字の設定、地図上に表示すべき種々の記号の設定
なども併せて行う。統合部１０６は、こうして統合され
た電子地図データを、地図データベース１０に出力す
る。電子地図データは、ＤＶＤ−ＲＯＭその他の記録媒
体ＭＥに記録するものとしてもよい。

【００４５】Ａ１．自動モデリング部の構成：図６は自
動モデリング部１２０の構成を示す説明図である。自動
モデリング部１２０は、先に説明した通り、図１および
図２の原理に基づき、以下に示す機能ブロックを利用し
て、建造物の３次元モデリングを自動的に実行する。

【００４６】画像エッジ抽出部１２１は、建造物の写真
から、モデリング対象となる建造物のエッジ、即ち稜線
を抽出する。エッジの抽出は、例えば、建造物の各面の
階調差に基づいて行うことができる。

【００４７】基礎モデル選択部１２２は、モデリングに
使用する基礎モデルを基礎モデルデータベース１２３か
ら選択する。図中に基礎モデルを併せて例示した。基礎
モデルには、ビルのモデルＭＤ１、平屋家屋のモデルＭ
Ｄ２、２階建て家屋のモデルＭＤ３などが含まれる。基
礎モデルとは、このように建造物の概略形状を与えるモ
デルである。本実施例では、次に説明するマッチング処
理で適切な結果が得られるまで、一定の順序で基礎モデ
ルを選択するものとした。基礎モデルの選択は、２次元
地図データベースで与えられる情報等に基づいて行うも
のとしてもよい。

【００４８】マッチング部１２４は、マッチング処理、
即ち仮想空間に配置された写真に適合するよう基礎モデ
ルの高さを変更する処理を行う。適合したか否かは、画
像エッジと基礎モデルとの重なり状態によって判断され
る。基礎モデルの高さを変更しても、両者が適合しない
場合には、基礎モデル選択部１２２にその旨を伝達し、
別の基礎モデルについてマッチングを行う。

【００４９】ワイヤフレーム生成部１２５はマッチング
の結果に基づいて、建造物のワイヤフレームを生成す
る。

【００５０】Ａ２．手動モデリング部の構成：図７は手
動モデリング部１３０の構成を示す説明図である。手動
モデリング部１３０は、以下に示す機能ブロックを用い
て、オペレータの操作に応じた３次元モデルの生成を行
う。

【００５１】立ち上げ形状選択部１３２は、オペレータ
の指示に基づいて立ち上げ形状を選択する。立ち上げ形
状は、予め立ち上げ形状データベース１３３に定義され
ている。図中に立ち上げ形状を併せて例示した。立ち上
げ形状とは、仮想空間内で平面形状を高さ方向に移動さ
せることにより定義されるモデル形状を意味する。例え
ば、単純垂直上げＲｐ１、点集約上げＲｐ２、線集約上
げＲｐ３、拡大縮小上げＲｐ４、階段上げＲｐ５、ドー
ム上げＲｐ６などを含めることができる。このように種
々の立ち上げ形状を定義することにより、様々な建造物
の形状に対応することが可能となる。

【００５２】高さ変更部１３１は、選択された立ち上げ
形状に基づいて平面形状の高さ方向への移動を行う。積
み重ね処理部１３４は、より複雑なモデリングを行うた
め、形成されたモデル同士の重ね合わせ等を処理する。
ワイヤフレーム生成部１３５は、高さ変更部１３１、積
み重ね処理部１３４による処理結果に基づいて、建造物
のワイヤフレームを生成する。

【００５３】Ａ３．テクスチャ生成部の構成：図８はテ
クスチャ生成部１４０の構成を示す説明図である。テク
スチャ生成部１４０は、以下に示す機能ブロックを用い
て、モデリングされた建造物へのテクスチャの貼り付け
を行う。

【００５４】繰り返し構造設定部１４１は、オペレータ
の操作に基づいて、建造物について同じテクスチャを繰
り返し使用する繰り返し領域と、その他の単独領域とを
定義する。また、建造物のワイヤフレームを、この繰り
返し領域の設定に合わせて分断する。テクスチャ設定部
１４２は、各領域に貼り付けられるテクスチャを設定す
る。本実施例では、写真の一部を利用してテクスチャを
設定するものとした。テクスチャ修正部１４３は、写真
から切り取って得られたテクスチャを、モデルの表面に
適合するよう修正する。図中に修正例を示した。図中の
ハッチングが写真から切り取られたテクスチャを示して
いる。修正方法には、テクスチャの形状修正、複数のテ
クスチャの結合・分離などが含まれる。その他、テクス
チャの色調整などを含めるものとしてもよい。

【００５５】テクスチャ貼り付け部１４４は、繰り返し
構造の定義に基づいて設定されたテクスチャの貼り付け
を行う。繰り返し領域については、設定されたテクスチ
ャを繰り返し適用し、単独領域には単独で適用するので
ある。テクスチャ貼り付け部１４４は、貼り付けの結果
を、テクスチャデータベース１４５として格納する。テ
クスチャデータベース１４５は、テクスチャを定義する
コードと、そのテクスチャを貼り付ける面を定義するコ
ードとを対応づけるデータベースである。

【００５６】Ｂ．モデリング用データ収集装置：図９は
モデリング用データ収集装置の構成を示す説明図であ
る。モデリング用データ収集装置は、ディジタルスチル
カメラ（ＤＳＣ）２０とデータ記録装置２７とから構成
される。データ記録装置２７としては、例えば、携帯型
のコンピュータ等を利用することができる。

【００５７】ＤＳＣ２０は、建造物の写真撮影に同期し
て、撮影パラメータを取得する機能が備えられている。
ＤＳＣ２０の本体には、ＧＰＳ２５が取り付けられてい
る。ＧＰＳ２５は周知の通り、人工衛星からの電波を利
用して位置を特定する装置である。本実施例では、シャ
ッター２１と同期して、緯度、経度、高度の情報を取得
するものとした。

【００５８】ＤＳＣ２０の本体には、併せて角度センサ
２４が設けられている。角度センサ２４は、シャッター
２１と同期して、ＤＳＣ２０の撮影時の方向を特定する
ヨー角、ピッチ角、ロール角を取得する。これらの角度
は、図中に示したグローバルな座標系、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ
軸周りの回転角度として得られる。

【００５９】ＤＳＣ２０のレンズ２２には、シャッター
２１と同期して、撮影時の焦点距離を取得する焦点距離
センサ２３が設けられている。

【００６０】上述した各センサで得られたデータは、イ
ンタフェース２６を介してデータ記録装置２７に送信さ
れる。データ記録装置２７では、これを撮影データベー
ス２８として保管する。図中に撮影データベース２８の
構造を併せて例示した。図中の例では、写真ごとに与え
られるコード番号「ＺＮ００１００」をキーにして、緯
度「ＬＡＴ１」、経度「ＬＯＮ１」、焦点距離「ＦＣ
１」、撮影角度「α１、β１，γ１」の各値が格納され
る。これと併せて撮影された写真データ、その他のコメ
ント等を格納するものとしてもよい。

【００６１】本実施例では、各センサをＤＳＣ２０に内
蔵する場合を例示したが、ＤＳＣ２０と別体として各セ
ンサを備えるものとしてもよい。別体として備える構成
としては、例えば、ＤＳＣ２０を固定する三脚等に各セ
ンサを組み込んだ構成が考えられる。

【００６２】Ｃ．３次元モデリング：図１０は３次元モ
デリングの工程図である。ここでは、一つの建造物につ
いてのモデリングを行う場合の処理内容を示した。各処
理は、図５に示したシステム１００において、自動また
はオペレータの操作に基づいて行われる。

【００６３】３次元モデリングでは、まず、オペレータ
は、システム１００にモデリング用データの入力を行う
（ステップＳ１００）。モデリング用データは、図９に
示した撮影パラメータおよび写真を含む。

【００６４】次に、オペレータは、このデータに基づい
て建造物のモデリングを行う。モデリングは、仮想空間
の前処理（ステップＳ２００）、自動モデリング（ステ
ップＳ３００）、手動モデリング（ステップＳ４０
０）、テクスチャ生成（ステップＳ５００）、付加構造
物設定（ステップＳ６００）の手順で行われる。システ
ム１００が、こうして生成されたモデルを地図データに
登録（ステップＳ７００）することで、３次元モデリン
グが完了する。以下、各処理について説明する。

【００６５】Ｃ１．前処理：図１１は仮想空間の前処理
のフローチャートである。この処理は、前処理部１１０
（図５参照）の機能に相当する。オペレータのコマンド
入力によってこの処理が開始されると、システム１００
は、モデリングの対象となっている建造物の２次元形
状、位置、および建造物近傍の標高データを入力する
（ステップＳ２０１）。建造物の２次元形状、位置は、
２次元の地図データを用いるものとしたが、航空写真を
用いるものとしてもよいし、撮影現場での記録等を用い
るものとしてもよい。本実施例では、２次元の地図デー
タによって完全な閉図形として建造物の平面形状を入力
するものとしたが、写真に現れている部分のみを入力す
るものとしてもよい。例えば、写真に背面が写っていな
い場合には、これらの部分を省略して折れ線状に平面形
状を入力するものとしてもよい。かかる場合でも、正面
側のモデルと背面側のモデルとを個別に生成し、両者を
結合させることで、建造物の３次元モデルを完成するこ
とができる。建造物の位置は、緯度、経度などの絶対的
な座標系で特定するものとしてもよいし、撮影位置との
相対的な関係で特定してもよい。建造物近傍の標高デー
タは、本実施例では、国土地理院による標高データを用
いるものとしたが、これに限られない。

【００６６】次に、システム１００は、無限空間として
の仮想空間を定義する（ステップＳ２０２）。併せて、
図示する通り、所定の視点からこの無限空間を見た場合
の表示を行うことが望ましい。仮想空間の３次元グラフ
ィックス表示には、周知の技術を適用可能である。３次
元グラフィックス表示を行う際の視点位置は任意に設定
可能であるが、撮影位置と一致させておくことが事後の
処理上、好都合である。

【００６７】こうして無限空間が設定されると、システ
ム１００は、ステップＳ２０１で入力したデータに基づ
いて、建造物の２次元形状を配置する（ステップＳ２０
３）。図中において、太線の枠が建造物の２次元形状を
示している。

【００６８】最後に、標高データに基づいてシステム１
００は、無限平面に起伏を付加する（ステップＳ２０
４）。また、併せて建造物の２次元形状を起伏が付加さ
れた地表上に適合させることにより、前処理が完了す
る。

【００６９】図１２は起伏付加の意義を示す説明図であ
る。建造物およびカメラを側面から見た状態を示してい
る。図示する通り、地表面は、建造物の近傍および撮影
位置の近傍で所定の標高を有している、つまり、地表面
は水準面と不一致である。撮影時のカメラＤＳＣの標高
は、ＡＬＴｃ、建造物の標高はＡＬＴｂであるものとす
る。

【００７０】先に図１および図２において示した原理か
ら明らかな通り、本実施例におけるモデリング方法は、
建造物の地表からの高さを特定するものではなく、建造
物の頂部Ｔｂの位置を特定するものである。この位置
は、カメラＤＳＣの撮影位置に基づいて相対的に決定さ
れる。従って、仮想空間内で地表面の起伏を考慮しない
場合でも、カメラＤＳＣを標高ＡＬＴｃに設定すること
により、建造物の頂部Ｔｂの位置、即ち標高を精度良く
設定することができる。しかしながら、このように設定
した場合、現実の地表面と水準面との間（図中のハッチ
ングの領域）も含めて建造物のモデリングが行われるこ
とになる。かかるモデルは、建造物自体の高さが現実と
異なるため、現実を精度良く反映しているとは言えな
い。本実施例では、予め地表面に起伏を付すとともに、
その表面に建造物の２次元形状を配置することにより、
かかる弊害を回避している。

【００７１】本実施例では、地表面に起伏を与えた後、
建造物のモデリングを行っているが、逆に、建造物のモ
デリングを行った後、標高を考慮して図中のハッチング
の部分をモデルから削除する処理を行うものとしてもよ
い。また、撮影位置と建造物との標高差が比較的小さい
場合には、起伏を与える処理を省略してもよい。

【００７２】Ｃ２．自動モデリング処理：図１３は自動
モデリング処理のフローチャートである。これは、自動
モデリング部１２０（図５および図６参照）の機能に相
当する。

【００７３】自動モデリング処理では、システム１００
は仮想空間内に建造物の写真ＰＩＣを配置する。図中に
写真配置の様子を併せて示した。原点Ｏは、仮想空間内
に設置された撮影位置である。撮影パラメータによっ
て、写真撮影時の画角θおよび撮影方向が決定される。
撮影時のヨー角、ピッチ角に基づいて定義される撮影方
向を図中に一点鎖線で示した。写真は、この一点鎖線に
垂直であること、写真の両端が画角θで表される範囲に
一致すること（図中のＥ１，Ｅ２参照）を、拘束条件と
して仮想空間内に配置される。写真は、また、建造物が
仮想空間内で傾きなく表されるように、撮影時のロール
角に基づいて一点鎖線周りに回転させられる。

【００７４】こうして写真の配置が完了すると、システ
ム１００は、画像エッジの抽出を行う（ステップＳ３０
４）。図中に画像エッジ抽出の様子を併せて示した。図
中の左側に示すように、建造物の写真は、光線に応じ
て、面ごとにエッジ部分を境界にして階調が異なる。シ
ステム１００は、この階調差が生じる部分に基づき、建
造物のエッジを抽出する。エッジの抽出は、かかる処理
に限らず、種々の方法を適用可能である。

【００７５】エッジの抽出が完了すると、システム１０
０は、基礎モデルの選択およびマッチング、即ち重なり
状態の判定を行う（ステップＳ３０６）。基礎モデル
は、先に図６に示した種々の概略形状である。本実施例
では、基礎モデルを選択してマッチングを試行し、適正
なマッチング結果が得られない場合には、基礎モデルの
選択が不適切であったと判断して、予め設定された順序
に基づいて次の基礎モデルを再選択するものとした。

【００７６】図１４は重なり状態の判定方法を示す説明
図である。図の下方に、マッチングの手順を示した。図
の左側には、対象となる建造物からエッジを抽出したモ
デルを示した。システム１００は、右に示す通り、基礎
モデルの高さをＰａ，Ｐ２・・・の数段階に変化させ、
抽出されたエッジと基礎モデルに含まれる線分との重な
り状態を判断する。例えば、高さＰ３については、図中
の矢印に示す部分の重なり状態が判定される。

【００７７】重なり状態の判定は、例えば、図の上方に
示す方法で行うことができる。まず、実線で示すエッジ
Ｌ１の周囲に、一定幅で領域Ａ１を定義する。同じく、
破線で示す通り、基礎モデル側の辺Ｌ２の周囲にも一定
幅で領域Ａ２を定義する。エッジＬ１と辺Ｌ２との位置
関係に応じて、領域Ａ１，Ａ２には一致範囲の重なり
（図中のハッチング部分）が生じる。この重なりの免責
は、基礎モデルの高さの変更に伴って変更する。例え
ば、基礎モデルの高さを高くしていくと、図中に左側か
ら示すように重なり部分の面積は、一旦拡大し、その
後、減少する。かかる変化の様子を図の中央にグラフで
示した。一致率とは、領域Ａ１，Ａ２の和に対する重な
り部分の面積である。図示する通り、基礎モデルの高さ
を高くしていくと、一致率が徐々に増大し、高さＰ６で
極大値となり、その後、減少していく。システム１００
は、このように一致率の変化に基づき、高さＰ６におい
て基礎モデルとエッジとがマッチングしたものと判定す
る。もちろん、高さＰ６近傍を更に細分化して、マッチ
ングの判断を行うものとしてもよい。重なり状態の判定
は、ここでの例示に限らず、種々の方法を適用可能であ
る。

【００７８】こうしてマッチングが完了すると、システ
ム１００は、その結果に基づいて基礎モデルの高さを特
定し、対象となる建造物のワイヤフレームを生成する
（ステップＳ３０８）．

【００７９】Ｃ３．手動モデリング処理：図１５は手動
モデリング処理のフローチャートである。これは、手動
モデリング部１３０（図５および図７）の機能に相当す
る。

【００８０】オペレータのコマンド入力により処理が開
始されると、システム１００は、仮想空間内で写真の配
置を行う（ステップＳ４０２）。写真配置の処理は、自
動モデリング処理（図１３）のステップＳ３０２と同じ
である。仮想空間内で配置された写真は、システム１０
０のディスプレイに表示される。

【００８１】オペレータは、仮想空間内に現れた平面形
状および写真に基づいて、立ち上げ形状の選択およびマ
ッチングを行う（ステップＳ４０４）。立ち上げ形状
は、オペレータが建造物の形状を見て、図７に例示した
中から、適切と思われるものを選択する。オペレータ
が、仮想空間内における高さを指示すると、システム１
００は、選択された立ち上げ形状および、指示に応じた
高さのモデルを生成し、仮想空間内に表示する。オペレ
ータは、マッチング処理、即ち、こうして表示されたモ
デルと写真とが一致するよう、高さの指示を行う。この
処理における高さの指示は、種々の方法が可能である
が、操作の容易性という観点からは、例えば、仮想空間
の表示画面において、マウス等のポインティングデバイ
スを操作して指示することが望ましい。

【００８２】手動モデリングは、自動モデリングで対応
できない複雑な形状のモデリング等を行う。複雑な形状
の建造物では、単なるマッチング処理のみでは十分なモ
デリングを行うことができない場合もある。手動モデリ
ングでは、このような複雑な形状の建造物をモデリング
するため、積み重ね処理を行う（ステップＳ４０６）。
図中に積み重ね処理の概要を示した。積み重ね処理と
は、例えば、図示するように上層部と下層部とで平面形
状が異なる建造物などのモデリングを行うための処理で
ある。かかる建造物では、下層部のモデル、上層部のモ
デルを結合することにより、一つのモデルが完成する。
積み重ね処理とは、このように複数のモデルの結合処理
を意味する。モデルの結合は、必ずしも積み重ね方向に
限定されるものではなく、水平方向に隣接するモデルの
結合であってもよい。

【００８３】図１６は積み重ね処理の方法を示す説明図
である。システム１００のディスプレイＤＩＳＰに表示
される画面例を示した。この表示では、左側に仮想空間
の３次元表示ＶＬ，右側に平面表示ＶＲが行われる。建
造物の写真については図示を省略した。

【００８４】図１５中に示した２層構造の建造物につい
ては、上昇部の平面形状ＯＢＪｉｎ、下層部の平面形状
ＯＢＪｏｕｔが予め与えられている。オペレータは、下
層部の平面形状ＯＢＪｏｕｔを高さ方向に移動させるこ
とによって、左側に示す通り、下層部のモデルＬＥ１を
生成することができる。本実施例では、この段階では、
上層部の平面形状ＯＢＪｉｎは、下層部のモデルＬＥ１
に影響を与えないものとした。つまり、平面形状ＯＢＪ
ｉｎは、モデルＬＥ１の上面に位置しているだけであ
り、モデルＬＥ１の形状は、平面形状ＯＢＪｉｎが設定
されているか否かに依存しない。

【００８５】次に、オペレータは、上層部の平面形状Ｏ
ＢＪｉｎを高さ方向に移動することにより、上層部のモ
デルＬＥ２を生成することができる。本実施例では、上
層部のモデルＬＥ２は、下層部のモデルＬＥ１の上面か
ら上方に形成される。このように段階的にモデリングす
ることにより、複数層からなる建造物のモデリングを実
現することができる。本実施例における積み重ね処理
は、例示に過ぎず、例えば、上層部のモデルＬＥ２が存
在する部分を中抜き状態にして下層部のモデルＬＥ１を
形成し、上層部のモデルＬＥ１を地表面から上方に形成
し、両者を組み合わせるものとしてもよい。その他、下
層部のモデルＬＥ２を実施例と同様の形状で生成し、上
層部のモデルＬＥ１を地表面から形成し、両者をブーリ
アン演算で結合させるものとしてもよい。

【００８６】図１６の例では、予め下層部および上層部
の平面形状が既知である場合を例示した。上層部の平面
形状ＯＢＪｉｎが未知である場合には、３次元表示ＶＬ
または平面表示ＶＲにおいて、オペレータが平面形状を
定義可能としてもよい。この定義は、下層部のモデリン
グ前に行うものとしてもよいし、下層部のモデリング
後、上層部のモデリング前に行うものとしてもよい。

【００８７】こうしてマッチングおよび積み重ね処理が
完了すると、システム１００は、その結果に基づいて基
礎モデルの高さを特定し、対象となる建造物のワイヤフ
レームを生成する（ステップＳ４０８）。

【００８８】Ｃ４．テクスチャ生成処理：図１７はテク
スチャ生成処理のフローチャートである。これは、テク
スチャ生成部１４０（図５および図８参照）の機能に相
当する。

【００８９】テクスチャ生成処理では、オペレータは、
まず繰り返し構造を設定する（ステップＳ５０２）。つ
まり、同じテクスチャを繰り返して使用可能な繰り返し
領域と、その他の単独領域とを設定する。図中に繰り返
し構造の設定例を併せて示した。ハッチングを付した部
分が繰り返し領域に相当する。ビルなど各階の構造が類
似している場合には、各階を単位として繰り返し領域を
設定することができる。繰り返し領域以外の部分は、単
独領域として定義される。

【００９０】この処理における繰り返し領域は、テクス
チャを利用する単位として定義されるものであるから、
繰り返し領域は必ずしも建造物の現実の構造と対応して
いる必要はない。例えば、図中の中央に示すように、正
面は複数階の繰り返し構造となっているが、側面は一面
として構成されている建造物も存在する。かかる建造物
では、正面については各階を単位とする繰り返し領域を
設定し、側面については単独領域とすることもできる。

【００９１】こうして繰り返し構造の定義が完了する
と、オペレータは、テクスチャの設定を行う（ステップ
Ｓ５０４）。テクスチャは、建造物の写真に基づいて生
成される。３次元モデリングに使用される写真と同じ写
真を用いるものとしてもよいが、本実施例では、テクス
チャをモデルに適合させる負担を考慮し、建造物の正面
からの写真を用いるものとした。テクスチャ設定処理で
は、オペレータは、写真の一部をテクスチャとして切り
出すとともに、モデルの表面に適合するよう形状、色調
などの修正を行う。この修正には、テクスチャ同士の結
合、分離も含まれる。

【００９２】こうしてテクスチャの設定が完了すると、
システム１００は、オペレータのコマンドに応じてテク
スチャの貼り付け処理を実行する（ステップＳ５０
６）。図中に、繰り返し領域へのテクスチャ貼り付けの
様子を示した。左側は、建造物の写真であり、右側は生
成されたモデルである。図示する通り、最上階の写真を
各階に繰り返し貼り付けることによりモデルを完成する
ことができる。建造物の前面には、樹木その他の障害物
が存在することが多く、建造物全体のテクスチャを得る
ことは困難であることが多い。本実施例のように繰り返
し領域を定義すれば、建造物の最上階など、最も良好に
撮影された部分のテクスチャを利用することができ、比
較的容易に建造物全体にテクスチャを貼り付けることが
できる。なお、図中の例では、１階部分の単独テクスチ
ャとして扱う領域にも繰り返しのテクスチャを貼り付け
た場合を例示したが、単独テクスチャは別途用意された
テクスチャを貼り付けることも可能である。

【００９３】Ｃ５．付加構造物設定処理：付加構造物設
定処理は、付加構造物設定部１５０（図５参照）の機能
に相当する処理であり、建造物自体のモデリングとは別
に、建造物周辺の付加構造物を定義する処理である。本
実施例では、オペレータの操作によって、予め用意され
た付加構造物のモデルを配置するものとした。付加構造
物は、その配置の指定方法によって点部品、線部品に分
類される。

【００９４】図１８は点部品設定例を示す説明図であ
る。点部品とは、付加構造物を設置する一点を指定する
ことにより、モデルを配置できる部品をいう。小さな点
部品としては、信号機、街灯、電柱、〒ポスト、バス
停、電話機ポスト、街路樹、道路標識などが含まれる。
大きな点部品としては、高圧線鉄柱、携帯電話の電波
塔、ガソリンスタンド、コンビニエンスストア塔のチェ
ーン店舗等の画一化されている形状が含まれる。これら
の点部品は、必ずしも本実施例で示したモデリング手法
による必要はなく、通常の３次元モデリング手法で生成
することができる。

【００９５】図中には、かかる点部品の一例として信号
機を配置する場合の画面表示例を示した。先に説明した
通り、ディスプレイＤＩＳＰには、左側に仮想空間にお
ける３次元表示ＶＬ、右側に平面表示ＶＲが行われる。
点部品の設定時には、部品の種類を選択するとともに、
平面表示ＶＲ中に矢印で示す通り、部品の設置点を指定
する。これに伴い、３次元表示ＶＬに信号機のモデルＡ
ｄｄ１が示される。樹木の場合などには、更に、３次元
表示ＶＬにおいて、その高さを設定可能としてもよい。

【００９６】図１９は線部品設定例を示す説明図であ
る。線部品とは、付加構造物を設置する線分範囲を指定
することにより、モデルを配置できる部品をいう。かか
る部品としては、ガードレール、壁、垣根、横断歩道白
線塔の道路の各種白線、各種橋形状、中央分離帯などが
含まれる。これらのモデルも、通常の３次元モデリング
手法で形成することができる。線部品は、単位長さ分の
単位モデルが登録されており、指定された範囲に応じ
て、単位モデルが繰り返し使用される。

【００９７】図中には、かかる線部品の一例としてガー
ドレールを配置する場合の画面表示例を示した。２次元
表示ＶＲにおいて、矢印で示す通り、線分範囲、即ち線
分の始点、終点を特定することにより、３次元表示ＶＬ
にガードレールのモデルＡｄｄ２が示される。

【００９８】Ｄ．効果：以上で説明した本実施例の電子
地図データ生成システムによれば、建造物の高さを測量
するまでなく、３次元モデリングを行うことができる。
従って、比較的軽い労力で、精度良く、建造物のモデリ
ングを行うことができる。

【００９９】図１０以降の処理では、単一の建造物につ
いてのモデリングを説明したが、一枚の写真に複数の建
造物が写っている場合には、これらの建造物について並
行してモデリングを進めることができる。従って、３次
元電子地図データの生成をより効率的に行うことができ
る。

【０１００】本実施例では、建造物の写真に基づくテク
スチャを用いることにより、モデルの現実味をより向上
することができる。また、繰り返し構造を用いることに
より、これらのテクスチャを比較的軽い負担で適用する
ことができる。

【０１０１】Ｅ．変形例：本実施例では、地上で撮影し
た写真を用いたモデリングを例示した。写真は、撮影パ
ラメータおよび撮影位置が既知であれば、地上で撮影し
たものに限られない。例えば、建造物を斜め方向から撮
影した航空写真を用いるものとしてもよい。撮影位置お
よび撮影パラメータが既知の航空写真を用いることによ
り、広範囲の３次元モデリングを効率的に行うことがで
きる。

【０１０２】本実施例では、図１０に示す各ステップに
より、モデリングを行うものとしたが、自動モデリング
または手動モデリングの一方を省略してもよい。また、
テクスチャ生成処理、付加構造物設定処理は、３次元モ
デルの現実味を向上するために行われる処理であり、モ
デルの用途に応じて省略しても差し支えない。

【０１０３】以上、本発明の種々の実施例について説明
したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣
旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができるこ
とはいうまでもない。例えば、以上の制御処理はソフト
ウェアで実現する他、ハードウェア的に実現するものと
してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における３次元モデリングの原理を示す
説明図である。

【図２】撮影画像と建造物との関係を示す説明図であ
る。

【図３】カメラの画角について示す説明図である。

【図４】カメラの撮影方向について示す説明図である。

【図５】実施例としての電子地図データ生成システム１
００の構成を示す説明図である。

【図６】自動モデリング部１２０の構成を示す説明図で
ある。

【図７】手動モデリング部１３０の構成を示す説明図で
ある。

【図８】テクスチャ生成部１４０の構成を示す説明図で
ある。

【図９】モデリング用データ収集装置の構成を示す説明
図である。

【図１０】３次元モデリングの工程図である。

【図１１】仮想空間の前処理のフローチャートである。

【図１２】起伏付加の意義を示す説明図である。

【図１３】自動モデリング処理のフローチャートであ
る。

【図１４】重なり状態の判定方法を示す説明図である。

【図１５】手動モデリング処理のフローチャートであ
る。

【図１６】積み重ね処理の方法を示す説明図である。

【図１７】テクスチャ生成処理のフローチャートであ
る。

【図１８】点部品設定例を示す説明図である。

【図１９】線部品設定例を示す説明図である。

【符号の説明】

１０…地図データベース ２１…シャッター ２２…レンズ ２３…焦点距離センサ ２４…角度センサ ２６…インタフェース ２７…データ記録装置 ２８…撮影データベース １００…電子地図データ生成システム １０１…データ入力部 １０２…２次元地図データベース １０３…標高データベース １０４…仮想空間表示部 １０５…部品データベース １０６…統合部 １１０…前処理部 １２０…自動モデリング部 １２１…画像エッジ抽出部 １２２…基礎モデル選択部 １２３…基礎モデルデータベース １２４…マッチング部 １２５…ワイヤフレーム生成部 １３０…手動モデリング部 １３１…変更部 １３２…形状選択部 １３３…形状データベース １３４…処理部 １３５…ワイヤフレーム生成部 １４０…テクスチャ生成部 １４１…構造設定部 １４２…テクスチャ設定部 １４３…テクスチャ修正部 １４４…テクスチャ貼り付け部 １４５…テクスチャデータベース １５０…付加構造物設定部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C032 HA02 HB02 HB03 HC23 2F029 AA02 AA07 AC03 AC09 AC14 5B050 AA07 BA09 BA17 CA07 DA01 EA06 EA07 EA12 EA13 EA19 EA28 EA30 FA02 FA09 FA12 FA13 GA01 5H180 AA01 CC04 FF14 FF27 FF32

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建造物の３次元電子データを生成する３
   次元モデリング方法であって、（ａ） 電子データで表
   された前記建造物の写真を入力するステップと、（ｂ）
   該写真の撮影位置と該建造物との相対的な位置関係
   と、該撮影位置から該建造物を望む現実の風景と前記写
   真とを適合させるために必要となる撮影パラメータとを
   入力するステップと、（ｃ） 前記３次元電子データを
   生成する仮想空間内で、前記建造物の平面形状と前記撮
   影位置とを前記相対的な位置関係に基づいて定義すると
   ともに、前記撮影パラメータによって規定される位置に
   前記写真を配置するステップと、（ｄ） 前記平面形状
   を、前記写真と一致するまで高さ方向に写像することに
   より、該建造物の高さ方向の形状を特定するステップと
   を備える３次元モデリング方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の３次元モデリング方法で
   あって、 前記平面形状は、前記建物を含む２次元平面地図によっ
   て特定される３次元モデリング。
3. 【請求項３】 請求項１記載の３次元モデリング方法で
   あって、 前記ステップ（ｃ）は、前記平面形状とともに、前記建
   造物の概略形状を表す基礎的な３次元モデルを定義する
   ステップを含む３次元モデリング方法。
4. 【請求項４】 請求項１記載の３次元モデリング方法で
   あって、 前記ステップ（ｄ）は、 前記写真の解析により、前記建造物の稜線を特定するス
   テップと、 前記写像の過程で、前記平面形状の辺と前記稜線との重
   なり状態を定量的に解析するステップと、 該重なり状態が極大となる写像により前記高さを特定す
   るステップとを備える３次元モデリング方法。
5. 【請求項５】 請求項１記載の３次元モデリング方法で
   あって、 前記ステップ（ｃ）に先だって、前記建造物近傍の地表
   の高低を表す高低データを入力するステップを備え、 前記ステップ（ｃ）は、さらに前記建造物近傍の地表に
   前記高低データを反映させるステップを含み、 前記ステップ（ｄ）は、該地表よりも上部で前記高さ方
   向の形状特定を行う３次元モデリング方法。
6. 【請求項６】 請求項１記載の３次元モデリング方法で
   あって、更に、（ｅ） 前記ステップ（ｄ）により高さ
   方向の形状が特定された前記建造物のモデルの表面に、
   前記写真の少なくとも一部を、テクスチャとして貼り付
   けるステップを備える３次元モデリング方法。
7. 【請求項７】 請求項６記載の３次元モデリング方法で
   あって、 前記ステップ（ｅ）は、 前記構造物の表面において、類似の単位構造が繰り返し
   て適用されている繰り返し領域と、該繰り返し領域を除
   く単独領域とを定義するステップと、 該繰り返し領域には、前記写真で現実の構造が取得され
   ているか否かに関わらず前記単位構造のテクスチャを繰
   り返し貼り付けるステップとを備える３次元モデリング
   方法。
8. 【請求項８】 建造物を含む３次元電子地図データを生
   成する３次元電子地図データの生成方法であって、
   （ａ） 電子データで表された前記建造物の写真を入力
   するステップと、（ｂ） 該写真の撮影を行った撮影位
   置を地図上で特定可能な撮影位置データと、該撮影時の
   カメラの向きおよび画角を特定する撮影パラメータとを
   入力するステップと、（ｃ） 前記ステップ（ａ）、ス
   テップ（ｂ）で得られたデータに基づいて、前記３次元
   電子データを生成する仮想空間内に平面地図から得られ
   る前記建造物の平面形状、前記撮影位置、前記写真を配
   置するステップと、（ｄ） 前記建造物の平面形状を、
   前記写真と一致するまで高さ方向に写像することによ
   り、該建造物の高さ方向の形状を特定するステップとを
   備える３次元電子地図データの生成方法。
9. 【請求項９】 建造物の３次元電子データの生成を支援
   する３次元モデリング支援装置であって、 電子データで表された前記建造物の写真および平面形状
   を入力する画像データ入力部と、 該写真の撮影位置と該建造物との相対的な位置関係と、
   該撮影位置から該建造物を望む現実の風景と前記写真と
   を適合させるために必要となる撮影パラメータとを入力
   する撮影情報入力部と、 前記３次元電子データを生成する仮想空間内で、前記撮
   影位置を基準として、前記相対的な位置関係に基づいて
   前記平面形状を配置するとともに、該撮影位置から該建
   造物を望む方向の画像を表示する仮想空間表示部と、 前記仮想空間内で前記撮影パラメータによって規定され
   る位置に前記写真を配置することにより、前記表示され
   る画像内に前記写真を投影する投影部と、 前記平面形状を高さ方向に写像することにより定義され
   る前記建造物の形状を前記表示される画像内に併せて表
   示するモデル表示部とを備える３次元モデリング支援装
   置。
10. 【請求項１０】 建造物の３次元電子データを生成する
    ３次元モデリング装置であって、 電子データで表された前記建造物の写真および平面形状
    を入力する画像データ入力部と、 該写真の撮影位置と該建造物との相対的な位置関係と、
    該撮影位置から該建造物を望む現実の風景と前記写真と
    を適合させるために必要となる撮影パラメータとを入力
    する撮影情報入力部と、 前記３次元電子データを生成する仮想空間内で、前記平
    面形状と前記撮影位置とを前記相対的な位置関係に基づ
    いて定義し、前記撮影パラメータによって規定される位
    置に前記写真を配置し、前記写真と一致するまで前記平
    面形状を高さ方向に写像することにより該建造物の高さ
    方向の形状を特定するモデリング部とを備える３次元モ
    デリング装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の３次元モデリング装
    置であって、 前記モデリング部は、 前記写真の解析により、前記建造物の稜線を特定する稜
    線解析部と、 前記写像の過程で、前記平面形状の辺と前記稜線との重
    なり状態を定量的に解析し、該重なり状態が極大となる
    写像により前記高さを特定する重なり状態解析部とを備
    える３次元モデリング装置。
12. 【請求項１２】 建造物の３次元電子データを生成する
    ために使用されるデータを収集するデータ収集装置であ
    って、 前記建造物の写真を電子データとして取得する撮像部
    と、 該写真の撮影位置から該建造物を望む現実の風景と前記
    写真とを適合させるために必要となる撮影パラメータを
    取得する撮影パラメータ取得部と、 前記電子データおよび撮影パラメータを、前記撮影位置
    に関するデータと関連づけて格納するデータ格納部とを
    備えるデータ収集装置。
13. 【請求項１３】 請求項１２記載のデータ収集装置であ
    って、 前記撮像部は、ディジタルカメラであり、 前記撮影パラメータ取得部は、該カメラに内蔵され、前
    記撮影時の該カメラの姿勢および焦点距離を取得するデ
    ータ収集装置。
14. 【請求項１４】 コンピュータを用いて、建造物を含む
    ３次元電子地図データを生成させるためのコンピュータ
    プログラムであって、 電子データで表された前記建造物の写真および平面形状
    を入力する機能と、 該写真の撮影を行った撮影位置を地図上で特定可能な撮
    影位置データと、該撮影時のカメラの向きおよび画角を
    特定する撮影パラメータとを入力する機能と、 前記入力されたデータに基づいて、前記３次元電子デー
    タを生成する仮想空間内に前記建造物の平面形状、前記
    撮影位置、前記写真を配置する機能と、 前記平面形状を、前記写真と一致するまで高さ方向に写
    像することにより、該建造物の高さ方向の形状を特定す
    る機能とをコンピュータに実現させるコンピュータプロ
    グラム。
15. 【請求項１５】 コンピュータを用いて、建造物の３次
    元電子データの生成を支援するためのコンピュータプロ
    グラムであって、 電子データで表された前記建造物の写真および平面形状
    を入力する機能と、 該写真の撮影位置と該建造物との相対的な位置関係と、
    該撮影位置から該建造物を望む現実の風景と前記写真と
    を適合させるために必要となる撮影パラメータとを入力
    する機能と、 前記３次元電子データを生成する仮想空間内で、前記撮
    影位置を基準として前記相対的な位置関係に基づいて前
    記平面形状を配置するとともに該撮影位置から該建造物
    を望む方向の画像を表示する機能と、 前記仮想空間内で前記撮影パラメータによって規定され
    る位置に前記写真を配置することにより、前記表示され
    る画像内に前記写真を投影する機能と、 前記平面形状を高さ方向に写像することにより定義され
    る前記建造物の形状を前記表示される画像内に併せて表
    示する機能とをコンピュータ実現させるコンピュータプ
    ログラム。