JP2007041692A - Three-dimensional geographical data controller and three-dimensional geographical data control method - Google Patents

Three-dimensional geographical data controller and three-dimensional geographical data control method Download PDF

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仁志 藤本
Mitsumasa Sakurai
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a three-dimensional geographical display device having an LOD (Level Of Detail) function for more speedily plotting three-dimensional graphical data while keeping its display quality highly precise. <P>SOLUTION: This three-dimensional geographical data controller is provided with a three-dimensional graphical data reading part for reading three-dimensional graphical data, a three-dimensional graphical data storing part for storing the read three-dimensional graphical data, a significant geography designating means for designating a significant geographical structural part, a significant geographical information storing part for storing the designated significant geographical information, a scene control part for controlling the position of a visual point, the direction of the line of sight and the angle of field or the like automatically or by the operation of a user, a geographical LOD control part for generating a polygon to be plotted by selecting vertex data to be displayed by using a distance from the position of the visual point determined by the scene control part and the significant geographical information stored by the significant geographical information storing part and a three-dimensional geography plotting part for plotting the polygon generated by the geographical LOD control part into the three-dimensional geography by a computer graphics function. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、三次元地形データを可視化するため、コンピュータグラフィックスなどによって三次元地形表示画像を得る三次元地形データ制御方法及び三次元地形データ制御装置に関する。 The present invention relates to a three-dimensional terrain data control method and a three-dimensional terrain data control apparatus for obtaining a three-dimensional terrain display image by computer graphics or the like in order to visualize three-dimensional terrain data.

一般に三次元地形表示装置は、特開昭61-148576号公報(特許文献1)で示されるように、格子状の座標点に対応する高度データと、オルソ画像と言われる歪を補正した地表面画像を用いて、三角形ポリゴンにテクスチャ画像を貼り付けて描画するコンピュータグラフィックス機能により、計算機スクリーン上に仮想的な地形表示を行うものである。   In general, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 61-148576 (Patent Document 1), a three-dimensional terrain display device is a ground surface in which altitude data corresponding to lattice coordinate points and distortion called an ortho image are corrected. A virtual terrain display is performed on a computer screen by a computer graphics function for drawing a texture image on a triangular polygon using an image.

この時、より現実感を与えるために、与えられた視点から見た三次元空間を投影面に透視投影することで、現実世界と同様の三次元地形表示画像を得ている。投影面に投影された画像が計算機スクリーン上に表示される透視投影変換を行うと、絵画における遠近法のように、視点に近い物は大きく描画され、遠方にある物は相対的に小さく描画される。上空から鉛直下方向に視線を設定した場合には、表示される地表面の距離はほぼ一様になるが、視線を水平に近い状態に設定すると、ごく近傍から遠方までが表示されることになる。遠方まで表示するということは、より多くの三次元地形データについて計算し、表示しなければならず、処理負荷の増大を招くことなる。   At this time, in order to give a more realistic feeling, a three-dimensional terrain display image similar to the real world is obtained by perspectively projecting a three-dimensional space viewed from a given viewpoint onto a projection plane. When perspective projection transformation is performed in which the image projected on the projection screen is displayed on the computer screen, objects close to the viewpoint are drawn large, and objects far away are drawn relatively small, as in perspective in painting. The If the line of sight is set vertically from the sky, the displayed ground surface distance will be almost uniform, but if the line of sight is set to be almost horizontal, it will be displayed from very close to far away. Become. Displaying far away requires calculation and display of more three-dimensional terrain data, resulting in an increase in processing load.

この問題の回避方法は、格子状の座標点データの持ち方を、格子の大きさ毎に階層的な構造として、遠方の座標データはより粗い格子点データのみを使用し、近傍については細かい格子点データを使用する方式が知られている。上記特許文献1では1階層毎にX,Y方向に格子点数それぞれ1/2倍して多階層化し、階層化された地形データを漸次粗くしていく方法の記載がある。
視点からの距離によって、地形データの細かさを制御する方式は、一般にLOD(Level Of Detail)と呼ばれるコンピュータグラフィックス技術の一種である。この技術は描画品質の劣化を抑えながら、描画処理負荷を削減することを目的としている。三次元地形表示技術におけるLOD技術は、地形データの他にテクスチャとして扱うオルソ画像などをその対象とするものもある。特開平7-271999号公報(特許文献2)では地形データLODを行う場合に、粗い領域と細かい領域の接続を、ギャップなく滑らかに接合するためのひとつの方法について開示している。
The workaround for this problem is to have a grid-like coordinate point data in a hierarchical structure for each grid size, using only coarser grid point data for distant coordinate data, and a fine grid for the neighborhood. A method using point data is known. In the above-mentioned patent document 1, there is a description of a method of increasing the number of grid points in the X and Y directions for each layer to make it multi-layered, and gradually roughening the layered terrain data.
A method of controlling the fineness of terrain data according to the distance from the viewpoint is a kind of computer graphics technology generally called LOD (Level Of Detail). This technique aims to reduce the drawing processing load while suppressing deterioration of drawing quality. The LOD technique in the three-dimensional terrain display technique includes an ortho image treated as a texture in addition to the terrain data. Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-271999 (Patent Document 2) discloses one method for smoothly connecting a rough region and a fine region without gap when performing topographic data LOD.

また、格子状の地形データを空間的に一様に削減することでLODの階層データを生成した場合、海岸線や山の頂上や尾根の形状が保持されない問題が発生する。特開平9-6941号公報(特許文献3)では、頂点毎に海、陸、湖及び山頂などの属性種別を用いて、LODにより地形を簡略化した場合に、海面が陸側の標高に引っ張られたり、山頂の高さが低くなったりすることのないような標高データの算出方法について開示してある。 In addition, when LOD hierarchical data is generated by spatially reducing the grid-like topographic data, there is a problem that the shape of the coastline, the top of the mountain, or the ridge is not maintained. In Japanese Patent Laid-Open No. 9-6941 (Patent Document 3), when the terrain is simplified by LOD using attribute types such as sea, land, lake, and mountaintop for each apex, the sea surface is pulled to the altitude on the land side. It is disclosed a method for calculating altitude data so that the height of the summit is not lowered.

一方、格子状の地形データを元に三角形ポリゴンで表現する場合は、0度、90度、180度、270度、45度、225度以外の方向に連続する特徴を表現し難い特性がある。格子サイズを小さくとれば、正確な表現に近づくがデータ量は急増してしまう。任意の方向に連続する特徴量を表現するために、格子状の地形データとは別に特徴的な部分を現すデータを持つ方法が特許第2837584号公報(特許文献4)に開示されている。   On the other hand, when a triangular polygon is represented based on grid-like topographic data, there is a characteristic that it is difficult to represent features that are continuous in directions other than 0 degrees, 90 degrees, 180 degrees, 270 degrees, 45 degrees, and 225 degrees. If the lattice size is reduced, the amount of data will increase rapidly, although it will be close to accurate representation. Japanese Patent No. 2875884 (Patent Document 4) discloses a method having data representing a characteristic portion separately from the grid-like topographic data in order to express a feature quantity continuous in an arbitrary direction.

特開昭61-148576号公報JP-A-61-148576 特開平7-271999号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-271999 特開平9-6941号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-6941 特許第2837584号公報Japanese Patent No. 2875884

近年特に測量精度も向上し、広範囲で詳細な三次元地形データを作成できるようになってきた。また、表示デバイスの高精細化も急激に進んでおり、それらに伴い、大量の三次元地形データをより高速かつ高精度に表示するシステムが求められている。
従来の三次元地形表示データ制御方式は、格子状の地形データを用いてLOD機能を実現することはできたが、より精度の高い地形データを扱う場合、空間的に一様な格子状配置のデータでは、データ量が多くなりすぎるため、TIN(Triangulated Irregular Network)形式などより効率の良い三次元地形データ形式を用いる必要があり、その場合効率よくLOD機能を実現できないといった課題があった。
In recent years, surveying accuracy has improved, and it has become possible to create a wide range of detailed 3D terrain data. In addition, display devices are rapidly becoming finer, and accordingly, a system for displaying a large amount of three-dimensional terrain data with higher speed and higher accuracy is required.
The conventional three-dimensional terrain display data control method has been able to realize the LOD function using grid-like terrain data. However, when handling terrain data with higher accuracy, the spatially uniform grid-like arrangement is used. Since the data amount is too large, it is necessary to use a more efficient three-dimensional terrain data format such as a TIN (Triangulated Irregular Network) format. In this case, there is a problem that the LOD function cannot be realized efficiently.

また、従来の三次元地形表示では地形の連続性を利用したLOD制御が行われており、急激な変化には対応しきれず、表示品質の劣化を招いている。地形データの精度と詳細度が上がると、相対的に急激な変化、複雑な構造が増加する傾向を示す。
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、高精度な三次元地形データを、表示品質を保ったまま、より高速に描画するためのLOD機能を持った三次元地形表示装置を提供することを目的としている。
In the conventional three-dimensional terrain display, LOD control using continuity of the terrain is performed, and it cannot cope with a rapid change, resulting in deterioration of display quality. As the accuracy and level of detail of terrain data increase, relatively rapid changes and complex structures tend to increase.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and is a three-dimensional terrain having an LOD function for rendering high-precision three-dimensional terrain data at a higher speed while maintaining display quality. The object is to provide a display device.

この発明に関わる三次元地形データ制御装置は、
三次元地形データを読み込むための三次元地形データ読込部と、読み込んだ三次元地形データを保持する三次元地形データ保持部と、保持された三次元地形データから重要な地形構造部分を指定する重要地形指示手段と、指定された重要地形情報を保持する重要地形情報保持部と、画面上に投影される表示シーンを視点位置、視線方向、画角により制御するシーン制御部と、画面上に投影される大きさによって三次元地形データ保持部が保持する三次元地形データの描画する密度を制御し、ポリゴンを生成する地形LOD制御部と、地形LOD制御部で生成されたポリゴンをコンピュータグラフィックス機能によって三次元地形に描画する三次元地形描画部とを備え、地形LOD制御部は、シーン制御部で決められた視点位置からの距離と、重要地形情報保持部に保持された重要地形情報を用いて、表示する三次元地形データの頂点データを選択し描画するポリゴンを生成する構成にされる。
The three-dimensional landform data control apparatus related to this invention is
3D terrain data reading unit for reading 3D terrain data, 3D terrain data holding unit for holding the read 3D terrain data, and important for specifying important terrain structure parts from the stored 3D terrain data A terrain instruction means, an important terrain information holding unit for holding designated important terrain information, a scene control unit for controlling a display scene projected on the screen by a viewpoint position, a viewing direction, and an angle of view, and projecting on the screen The density of the 3D terrain data held by the 3D terrain data holding unit is controlled according to the size of the terrain LOD control unit for generating polygons, and the polygon generated by the terrain LOD control unit is a computer graphics function. A three-dimensional terrain drawing unit for drawing on the three-dimensional terrain, and the terrain LOD control unit includes a distance from the viewpoint position determined by the scene control unit, By using significant topographical information held in the main topographical information holding section, it is the arrangement for generating the polygons selected drawing vertex data of the three-dimensional topography data to be displayed.

また、この発明に関わる三次元地形データ制御方法は、
三次元地形データ読込部で三次元地形データを読み込む読込工程と、読み込んだ三次元地形データを三次元地形データ保持部に保持する保持工程と、保持された三次元地形データから重要な地形構造部分を指定する重要地形指示工程と、指定された重要地形情報を重要地形情報保持部に保持する重要地形情報保持工程と、視点位置、視線方向、画角により画面上に投影される表示シーンを制御するシーン制御工程と、画面上に投影される大きさによって描画する三次元地形データ保持部の三次元地形データの密度を制御する地形LOD(Level Of Detail)制御工程と、地形LOD制御工程で生成されたポリゴンをコンピュータグラフィックス機能によって三次元地形に描画する三次元地形描画工程とを備え、地形LOD制御工程では、シーン制御工程で決められた視点位置からの距離と、重要地形情報保持部に保持された重要地形情報を用いて、表示する頂点データを選択し描画するポリゴンを生成する。
In addition, the three-dimensional landform data control method according to the present invention is
A reading process for reading 3D terrain data in the 3D terrain data reading unit, a holding process for holding the read 3D terrain data in the 3D terrain data holding unit, and an important terrain structure part from the held 3D terrain data Important terrain instruction process that specifies the important terrain information holding process that holds the specified important terrain information in the important terrain information holding part, and the display scene projected on the screen is controlled by the viewpoint position, line-of-sight direction, and angle of view Generated by a scene control process, a terrain LOD (Level Of Detail) control process that controls the density of 3D terrain data in the 3D terrain data holding unit that draws according to the size projected on the screen, and a terrain LOD control process A three-dimensional terrain drawing process for drawing the polygons on the three-dimensional terrain by a computer graphics function. In the terrain LOD control process, And the distance from the viewpoint position determined by using the key terrain information stored in the key terrain information holding unit, and generates a polygon that selects the vertex data drawing to be displayed.

この発明によれば、描画する高精度な三次元地形データを、視点からの距離に応じて描画する頂点の粗さを制御するLOD制御において、地形構造を特に保持したい部分を指示する情報を用いて、頂点データ削減時にその地形構造を特に保持したい部分に該当する頂点を、削減しない優先度を高くするようにしたので、視点位置を動かした場合でも、重要な地形構造を正確にかつ高速に表示することが可能となる。したがって、この発明を、フライトシミュレーターやドライビングシミュレーターなどの各種シミュレーション機器、防災監視用の表示システム、コンピュータゲーム機器に適用した場合、より現実的で正確な三次元地形表示を高速に行うことができる。   According to the present invention, in LOD control for controlling the roughness of vertices for drawing high-precision three-dimensional terrain data to be drawn according to the distance from the viewpoint, information indicating a portion where the terrain structure is particularly desired to be retained is used. In addition, since the priority not to reduce the vertices corresponding to the part where you want to keep the terrain structure at the time of vertex data reduction, the important terrain structure can be accurately and quickly moved even if the viewpoint position is moved. It is possible to display. Therefore, when the present invention is applied to various simulation devices such as a flight simulator and a driving simulator, a display system for disaster prevention monitoring, and a computer game device, more realistic and accurate three-dimensional landform display can be performed at high speed.

実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1における三次元地形データ制御装置の構成を示す。図1において三次元地形データ読込部200は、各種形式で表された三次元地形データやオルソ画像が別なファイルなどから入力され、この入力された三次元地形データやオルソ画像を、この三次元地形データ制御装置で扱う内部形式で地形データ保持部201に保持するための変換を行う。三次元地形データ保持部201では地形データ読込部200で整形された地形データを管理保持する。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows the configuration of a three-dimensional terrain data control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, the 3D terrain data reading unit 200 receives 3D terrain data and ortho images represented in various formats from different files and the like. Conversion for holding in the terrain data holding unit 201 is performed in an internal format handled by the terrain data control device. The three-dimensional terrain data holding unit 201 manages and holds the terrain data shaped by the terrain data reading unit 200.

地図、地形表示分野において、地形や構造物のエッジ部分をブレイクラインと呼び、連続する地平面上で特異な領域として扱われる。重要地形指示手段としてのブレイクライン情報入力部202は三次元地形データ保持部201に保持された三次元地形データから地形構造として重要なブレイクライン情報がユーザにより入力され、当該情報は重要地形情報保持部としてのブレイクライン情報保持部203に保持される。このとき、入力されるブレイクライン情報は三次元地形データの頂点に対応している。   In the field of map and terrain display, the edge of terrain and structures is called a break line, and is treated as a unique area on a continuous ground plane. A breakline information input unit 202 as an important terrain instruction means receives breakline information important as a terrain structure from the 3D terrain data held in the 3D terrain data holding unit 201 by the user, and this information holds the important terrain information. It is held in the break line information holding unit 203 as a unit. At this time, the input breakline information corresponds to the apex of the three-dimensional terrain data.

シーン制御部204は自動的あるいはユーザが操作入力することで、視点位置や視野角視線方向などのパラメータにより画面上に表示するシーンを決定する。地形LOD制御部205はシーン制御部204で生成されたシーン情報に基づき、視点位置からの距離、即ち画面上に投影される大きさによって三次元地形データ保持部201に保持された三次元地形データから描画する三次元地形画像の密度を制御し、また、ブレイクライン情報保持部203に保持された重要地形情報、即ちブレイクライン情報を用いて、表示する頂点データを選択し描画する表示ポリゴンデータを生成する。
この地形LOD制御部205で生成されたポリゴンデータは三次元地形描画部206で地形画像として描画される。
The scene control unit 204 determines a scene to be displayed on the screen based on parameters such as a viewpoint position and a viewing angle line-of-sight direction, automatically or by user input. The terrain LOD control unit 205 is based on the scene information generated by the scene control unit 204, and the three-dimensional terrain data held in the three-dimensional terrain data holding unit 201 according to the distance from the viewpoint position, that is, the size projected on the screen. Control the density of the three-dimensional terrain image to be drawn from, and use the important terrain information held in the breakline information holding unit 203, that is, the breakline information to select the vertex data to be displayed and display polygon data to be drawn Generate.
The polygon data generated by the terrain LOD control unit 205 is drawn as a terrain image by the three-dimensional terrain drawing unit 206.

図2は三次元地形データの形式を説明するための図である。図中1から11は座標点を表し、実空間座標データを持つ。座標データは例えば緯度、経度と標高であったり、X,Y座標と高度情報の組合せであったりする。
一般にコンピュータグラフィックスでは、多角形平面の集合で三次元空間における立体を表現するが、多くの場合、多角形としては三角形(トライアングル)が用いられる。座標点1、2、3の3頂点で1つのポリゴン20が定義される。同じように座標点1,3,4で1ポリゴン、座標点4,3,10で1ポリゴンと定義してゆくことで地形を表現する。
FIG. 2 is a diagram for explaining the format of the three-dimensional terrain data. In the figure, 1 to 11 represent coordinate points and have real space coordinate data. The coordinate data is, for example, latitude, longitude, and altitude, or a combination of X, Y coordinates and altitude information.
In general, in computer graphics, a solid in a three-dimensional space is represented by a set of polygonal planes. In many cases, triangles (triangles) are used as polygons. One polygon 20 is defined by three vertices of coordinate points 1, 2, and 3. Similarly, the terrain is expressed by defining one polygon at coordinate points 1, 3, and 4 and one polygon at coordinate points 4, 3, and 10.

この時の三次元地形データ保持部201での三次元地形データの持ち方の一例を図3に示した。頂点バッファ100は、座標点の情報を保持している。インデックスバッファ101には、前述のポリゴンを構成する座標点の組をリストとして保持する。1つの座標点は複数のポリゴンで共有されている。単純なメッシュデータの場合に、端部は例外として、1つの頂点(座標点)は6つのポリゴンに使用されるが、TINデータ形式の場合には決まった値は無い。   An example of how to hold the 3D terrain data in the 3D terrain data holding unit 201 at this time is shown in FIG. The vertex buffer 100 holds coordinate point information. The index buffer 101 holds a set of coordinate points constituting the polygon as a list. One coordinate point is shared by a plurality of polygons. In the case of simple mesh data, with the exception of the end, one vertex (coordinate point) is used for six polygons, but there is no fixed value in the case of the TIN data format.

図4はこの発明の実施の形態1に係わるブレイクラインと地形データの関係を説明する図である。図中の30〜38で示される頂点間をつないだ直線が指定されたブレイクラインを表している。ブレイクライン情報保持部203は30,31と続くブレイクラインを三次元地形データ保持部201が持つ頂点バッファ100と関連つけて、頂点1、頂点4、頂点11と続く情報として保持する。図5にその関連つけた情報を表現する一例を示した。ブレイクラインリスト102は連続するブレイクラインのつながりをリスト状に管理し、また、複数のブレイクライン情報を管理できるようにする。   FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the break line and the terrain data according to the first embodiment of the present invention. A straight line connecting vertices indicated by 30 to 38 in the figure represents a specified break line. The break line information holding unit 203 associates the break lines that follow 30 and 31 with the vertex buffer 100 of the three-dimensional terrain data holding unit 201 and holds the information as the information that follows the vertex 1, vertex 4, and vertex 11. FIG. 5 shows an example of expressing the associated information. The break line list 102 manages the connection of continuous break lines in a list form, and allows a plurality of break line information to be managed.

この発明の実施の形態1に係わるLOD制御動作を説明するために、図6ではブレイクライン情報を用いない従来の頂点削減例を示した。例えば、白丸で表現されている頂点40、頂点42と頂点44が描画ポリゴン数を削減するために、頂点省略選択アルゴリズムによって選択され、省略される頂点となったとする。このような場合、頂点40と頂点42の省略では新たに辺41,辺43というポリゴン間のエッジが発生するが、この図の例では位置的に大きなずれは無い。省略する頂点を選択するアルゴリズムには、省略する頂点と省略後のポリゴン面との距離を評価する方法がとられることがあるが、そうした場合、頂点40と頂点42付近で頂点削減の影響は少ないと言える。
一方、頂点44では、本来情報として保存したいブレイクライン45が消滅し、辺46〜辺48の全く異なるエッジが発生する。このような場合、頂点省略による影響が画質に大きな影響を与える場合がある。例えば、道路や線路が曲がって表示されるといった現象を発生する。
In order to describe the LOD control operation according to the first embodiment of the present invention, FIG. 6 shows a conventional vertex reduction example that does not use breakline information. For example, it is assumed that the vertices 40, vertices 42, and vertices 44 expressed by white circles are selected by the vertex omission selection algorithm to reduce the number of drawn polygons and become vertices to be omitted. In such a case, when the vertex 40 and the vertex 42 are omitted, edges between polygons such as sides 41 and 43 are newly generated. However, in the example of this figure, there is no large positional shift. An algorithm for selecting a vertex to be omitted may employ a method of evaluating the distance between the omitted vertex and the polygon surface after the omission. In such a case, the influence of vertex reduction is small in the vicinity of the vertex 40 and the vertex 42. It can be said.
On the other hand, at the vertex 44, the break line 45 that is originally to be stored as information disappears, and completely different edges 46 to 48 are generated. In such a case, the effect of omission of vertices may greatly affect the image quality. For example, a phenomenon that a road or a track is bent and displayed is generated.

図7はブレイクライン情報を用いたLOD制御を説明する図である。頂点省略選択アルゴリズムによるLOD制御の省略頂点選択時に、ブレイクライン情報入力部202によって指定され、ブレイクライン情報保持部203に保持された、地形構造として重要なブレイクライン情報を使用して、重要な地形構造を保持しつつ、描画ポリゴン数を減らして高速表示を行う。図中に白丸で表した省略頂点により、全体のポリゴン数は大きく削減されているが、ブレイクライン情報保持部203に保持されたブレイクライン情報により辺30〜辺38のブレイクライン部分の頂点は省略せず、地形LOD制御部205がポリゴンデータを生成するとき、描画ポリゴン数削減の影響を受けないようにしている。   FIG. 7 is a diagram for explaining LOD control using breakline information. LOD control omission by the vertex omission selection algorithm When selecting vertices, important terrain using breakline information important as the terrain structure specified by the breakline information input unit 202 and held in the breakline information holding unit 203 While maintaining the structure, the number of drawn polygons is reduced and high-speed display is performed. Although the total number of polygons is greatly reduced by the omitted vertices represented by white circles in the figure, the vertices of the break line portions of the sides 30 to 38 are omitted by the break line information held in the break line information holding unit 203. Therefore, when the terrain LOD control unit 205 generates polygon data, it is not affected by the reduction in the number of drawn polygons.

以上のように、この発明の実施の形態1によれば視点位置に応じて、地形LOD制御部205で視点位置から遠い部分の描画ポリゴン数を削減するLOD制御処理において、ブレイクライン情報保持部203に保持されたブレイクライン情報を用いて、重要な地形構造を保存し、高精度な地形データ情報を表示しながら、表示処理を向上させることが可能となる。   As described above, according to the first embodiment of the present invention, in the LOD control process in which the terrain LOD control unit 205 reduces the number of drawn polygons far from the viewpoint position according to the viewpoint position, the break line information holding unit 203 Using the breakline information held in, the important terrain structure can be saved, and the display process can be improved while displaying highly accurate terrain data information.

実施の形態2.
図8はこの発明の実施の形態2における三次元地形データ制御装置の構成を示す。この実施の形態は重要な地形構造を指定する情報として三次元地形データとは別のベクトル情報を用い、重要地形指示手段としてブレイクライン情報入力部202に代わりベクトル情報入力部207を設けた点にある。なお、以下の説明において、図1と同じ部分の説明は省略する。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 8 shows the configuration of a three-dimensional landform data control apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. This embodiment uses vector information different from three-dimensional terrain data as information for specifying an important terrain structure, and provides a vector information input unit 207 instead of the breakline information input unit 202 as an important terrain instruction means. is there. In the following description, the description of the same part as in FIG. 1 is omitted.

近年、地図、地形表示に関する情報は各種形式でデータベース化やファイル化され、種々の使用に供されている。ベクトル情報入力部207は、三次元地形データ読込部200で読み込まれた三次元地形データと同じ領域のベクトル情報を別なファイルから読み込み、重要な地形構造のベクトル情報をユーザが指定する。例えば道路、河川、海岸線、湖沼岸線などは頂点省略による影響が画質に大きな影響を与え、頂点省略によりこれらが例えば、図6のように曲がって表示されるといった現象を発生する。従ってこれらは重要な地形構造とし、これらのベクトル情報を、ベクトル情報入力部207で三次元地形データ制御装置で用いられる三次元地形データの座標系に合わせて変換する。ベクトル情報保持部208はベクトル情報入力部207で読み込まれ、三次元地形データの座標系に合わせて変換されたベクトル情報を保持する。形状保持領域判定部209ではベクトル情報から得られる座標近傍の空間を形状保持領域として認識し、問い合わせがあった頂点に対して、形状保持領域内にある場合は重要度が高いと判定し、判定結果を返す。   In recent years, information relating to maps and terrain displays has been databased and filed in various formats and used for various uses. The vector information input unit 207 reads vector information of the same area as the 3D terrain data read by the 3D terrain data reading unit 200 from another file, and the user designates vector information of important terrain structure. For example, for roads, rivers, coastlines, lake shorelines, etc., the effect of omission of vertices greatly affects the image quality, and the omission of vertices causes such a phenomenon that they are bent and displayed as shown in FIG. Therefore, these are important terrain structures, and the vector information is converted by the vector information input unit 207 according to the coordinate system of the three-dimensional terrain data used in the three-dimensional terrain data control device. The vector information holding unit 208 holds the vector information read by the vector information input unit 207 and converted according to the coordinate system of the three-dimensional terrain data. The shape holding area determination unit 209 recognizes the space in the vicinity of the coordinates obtained from the vector information as the shape holding area, and determines that the degree of importance is high when the inquired vertex is within the shape holding area. Returns the result.

地形LOD制御部205はシーン制御部204で生成されたシーン情報に基づき、視点位置からの距離、即ち画面上に投影される大きさによって三次元地形データ保持部201に保持された三次元地形データから描画する密度を制御し、省略対象とする頂点を選定する。選定された省略対象頂点を形状保持領域判定部209にその重要度を問合せ、返ってきた重要度情報から省略可能と判断できれば頂点省略を行い、表示する頂点データを定めて描画する表示ポリゴンデータを生成する。   The terrain LOD control unit 205 is based on the scene information generated by the scene control unit 204, and the three-dimensional terrain data held in the three-dimensional terrain data holding unit 201 according to the distance from the viewpoint position, that is, the size projected on the screen. The density to draw is controlled, and vertices to be omitted are selected. The selected retention target vertex is inquired of the shape holding area determination unit 209 about its importance, and if it can be determined that it can be omitted from the returned importance information, the vertex is omitted, and the display polygon data to be drawn is determined and displayed. Generate.

図9はこの発明の実施の形態2に係わるベクトル情報と、形状保持領域の概念を説明する図である。ベクトル情報100,101,102はベクトル情報入力部207によって指定されるものである。それぞれのベクトル情報に対して、三次元地形データの座標系で、ベクトル情報100に対しては領域110が形状保持領域である。ベクトル情報101に対しては領域111が、ベクトル情報102に対しては112がそれぞれ形状保持領域となる。図中に二重丸で表示した、これらの領域に含まれる頂点データ情報は重要度が高いと判定され、頂点省略されにくくなる。
なお、図9に示すベクトル情報100,101,102はユーザがベクトル情報入力部207から直接入力してもよい。
FIG. 9 is a diagram for explaining the vector information and the concept of the shape holding area according to the second embodiment of the present invention. The vector information 100, 101, 102 is specified by the vector information input unit 207. For each vector information, in the coordinate system of the three-dimensional terrain data, for the vector information 100, an area 110 is a shape holding area. For the vector information 101, the area 111 is a shape holding area, and for the vector information 102, 112 is a shape holding area. Vertex data information included in these areas, which is displayed as a double circle in the figure, is determined to have a high degree of importance, and vertices are less likely to be omitted.
9 may be directly input from the vector information input unit 207 by the user.

以上のように、この発明の実施の形態2によれば視点位置に応じて、地形LOD制御部205で視点位置から遠い部分の描画ポリゴン数を削減するLOD制御処理において、重要地形情報にベクトル情報入力部207で入力したベクトル情報から得られる、形状保持領域情報を用いて、重要な地形構造を保存し、高精度な地形データ情報を表示しながら、表示性能を向上させることが可能となる。また、三次元地形データとは別のベクトル情報を用いているために、重要地形情報の入力が容易となる。   As described above, according to the second embodiment of the present invention, in the LOD control process in which the number of drawn polygons in a portion far from the viewpoint position is reduced by the terrain LOD control unit 205 according to the viewpoint position, vector information is added to the important terrain information. Using the shape holding area information obtained from the vector information input by the input unit 207, it is possible to save the important terrain structure and improve the display performance while displaying the highly accurate terrain data information. Moreover, since vector information different from the three-dimensional terrain data is used, it becomes easy to input important terrain information.

この発明は、フライトシミュレーターやドライビングシミュレーターなどの各種シミュレーション機器、防災監視用の表示システム、コンピュータゲーム機器に適用されることで、適用された機器類はより現実的で正確な三次元地形表示を高速に行うことが可能になる。   The present invention is applied to various simulation devices such as flight simulators and driving simulators, display systems for disaster prevention monitoring, and computer game devices, so that the applied devices can display more realistic and accurate three-dimensional terrain display at high speed. It becomes possible to do.

この発明の実施の形態1における三次元地形表示装置の構成図である。It is a block diagram of the three-dimensional landform display apparatus in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における三次元地形データ形式の説明図である。It is explanatory drawing of the three-dimensional terrain data format in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における三次元地形データ保持部の説明図である。It is explanatory drawing of the three-dimensional terrain data holding part in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1におけるブレイクライン情報の説明図である。It is explanatory drawing of the break line information in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1におけるブレイクライン情報保持部の説明図である。It is explanatory drawing of the break line information holding part in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における課題となる頂点削減例の説明図である。It is explanatory drawing of the example of vertex reduction used as the subject in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1におけるLOD制御の説明図である。It is explanatory drawing of LOD control in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2における三次元地形表示装置の構成例である。It is an example of a structure of the three-dimensional terrain display apparatus in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2におけるLOD制御の説明図である。It is explanatory drawing of LOD control in Embodiment 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

200;地形データ読込部、201;地形データ保持部、202;ブレイクライン情報入力部、203;ブレイクライン情報保持部、204;シーン制御部、205;地形LOD制御部、206;三次元地形描画部、207;ベクトル情報入力部、208;ベクトル情報保持部、209:形状保持領域判定部。   200; Terrain data reading unit, 201; Terrain data holding unit, 202; Breakline information input unit, 203; Breakline information holding unit, 204; Scene control unit, 205; Terrain LOD control unit, 206; 207: Vector information input unit 208; Vector information holding unit 209: Shape holding region determination unit.

Claims (4)

三次元地形データを読み込むための三次元地形データ読込部と、読み込んだ三次元地形データを保持する三次元地形データ保持部と、保持された三次元地形データから重要な地形構造部分を指定する重要地形指示手段と、指定された重要地形情報を保持する重要地形情報保持部と、視点位置、視線方向、画角により画面上に投影される表示シーンを制御するシーン制御部と、画面上に投影される大きさによって三次元地形データ保持部が保持する三次元地形データの描画する密度を制御し、ポリゴンを生成する地形LOD(Level Of Detail)制御部と、地形LOD制御部で生成されたポリゴンをコンピュータグラフィックス機能によって三次元地形に描画する三次元地形描画部とを備え、地形LOD制御部は、シーン制御部で決められた視点位置からの距離と、重要地形情報保持部に保持された重要地形情報を用いて、表示する三次元地形データの頂点データを選択し描画するポリゴンを生成する構成にされたことを特徴とする三次元地形データ制御装置。   3D terrain data reading unit for reading 3D terrain data, 3D terrain data holding unit for holding the read 3D terrain data, and important for specifying important terrain structure parts from the stored 3D terrain data Projection on the screen, a terrain instruction means, an important terrain information holding unit that holds designated important terrain information, a scene control unit that controls the display scene projected on the screen according to the viewpoint position, line-of-sight direction, and angle of view The density of the 3D terrain data held by the 3D terrain data holding unit is controlled according to the size of the terrain LOD (Level Of Detail) control unit for generating polygons, and the polygon generated by the terrain LOD control unit A 3D terrain rendering unit that renders a 3D terrain using a computer graphics function, and the terrain LOD control unit is the viewpoint position determined by the scene control unit. 3D terrain characterized by generating polygons by selecting vertex data of 3D terrain data to be displayed and using the distance of the key and the important terrain information held in the important terrain information holding unit Data control unit. 重要な地形構造部分として、三次元地形データの対応する頂点群で指定されるブレイクライン情報を用い、このブレイクライン情報を指定する頂点群を入力するブレイクライン情報入力部で重要地形指示手段が構成されることを特徴とする請求項1記載の三次元地形データ制御装置。   Breakline information specified by the corresponding vertex group of the 3D terrain data is used as an important terrain structure part, and the important terrain instruction means is configured by the breakline information input unit for inputting the vertex group specifying the breakline information. The three-dimensional landform data control apparatus according to claim 1, wherein 重要地形指示手段は、三次元地形データとは別に入力されるベクトル情報から重要な地形構造部分を指定するベクトル情報入力部で構成され、重要地形情報保持部は、指定された重要な地形構造部分のベクトル情報を保持するベクトル情報保持部で構成され、更に重要な地形構造部分のベクトルで指定される三次元空間内の位置の近傍領域にある頂点について選択優先度を高くする形状保持領域判定部を備えることを特徴とする請求項1記載の三次元地形データ制御装置。   The important terrain instruction means is composed of a vector information input unit for designating an important terrain structure part from vector information inputted separately from the three-dimensional terrain data, and the important terrain information holding part is designated as an important terrain structure part. A shape information area determination unit that increases the selection priority for vertices in the vicinity of the position in the three-dimensional space specified by the vector of the important terrain structure part. The three-dimensional terrain data control device according to claim 1, comprising: 三次元地形データ読込部で三次元地形データを読み込む読み込み工程と、読み込んだ三次元地形データを三次元地形データ保持部に保持する保持工程と、保持された三次元地形データから重要な地形構造部分を指定する重要地形指示工程と、指定された重要地形情報を重要地形情報保持部に保持する重要地形情報保持工程と、視点位置、視線方向、画角により画面上に投影される表示シーンを制御するシーン制御工程と、画面上に投影される大きさによって描画する三次元地形データ保持部の三次元地形データの密度を制御する地形LOD(Level Of Detail)制御工程と、地形LOD制御工程で生成されたポリゴンをコンピュータグラフィックス機能によって三次元地形に描画する三次元地形描画工程とを備え、地形LOD制御工程では、シーン制御工程で決められた視点位置からの距離と、重要地形情報保持部に保持された重要地形情報を用いて、表示する頂点データを選択し描画するポリゴンを生成する三次元地形データ制御方法。   An import process for reading 3D terrain data in the 3D terrain data reading unit, a holding process for holding the read 3D terrain data in the 3D terrain data holding unit, and an important terrain structure part from the held 3D terrain data Important terrain instruction process that specifies the important terrain information holding process that holds the specified important terrain information in the important terrain information holding part, and the display scene projected on the screen is controlled by the viewpoint position, line-of-sight direction, and angle of view Generated by a scene control process, a terrain LOD (Level Of Detail) control process that controls the density of 3D terrain data in the 3D terrain data holding unit that draws according to the size projected on the screen, and a terrain LOD control process A 3D terrain drawing process for drawing the polygons on the 3D terrain by a computer graphics function. In the terrain LOD control process, And the distance from the viewpoint position determined in step, by using the key terrain information stored in the key terrain information storage unit, three-dimensional topography data control method of generating a polygon that selects the vertex data drawing to be displayed.
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