JP2007122712A - 画像上にデータをスーパーインポーズする方法およびシステム - Google Patents

Abstract

【課題】スーパーインポーズされたデータによって、パワーの小さい、又はパワーのない地図領域が、最大パワーの存在する領域と同じ程度に不明瞭化されることのないようにする。
【解決手段】
データを画像上にスーパーインポーズする為に、前記データの数値を表す為にカラースケールを決定し、前記カラースケールを使って前記データを前記画像上にスーパーインポーズし、前記データの前記数値における変化に基づいて前記スーパーインポーズのオパシティを変化させる。好ましくは、さらに、最低オパシティ及び最高オパシティを設定し、前記スーパーインポーズの前記オパシティを、前記最低オパシティ及び前記最高オパシティ間でスケーリングする。
【選択図】図１

Description

本発明は一般に画像上にデータをスーパーインポーズ（superimpose:重ね合わせ）することに関するものであり、より具体的にはカートグラフィック（cartographic:地図作成の）ディスプレイ上に確率密度関数又はパワー(power)分布をスーパーインポーズすることに関する。

特定のジオロケーション（geolocation:地理位置情報）アプリケーションにおいては、確率データ、パワー分布、密度データ又はその他のデータといったデータを、例えば地図等のカートグラフィックディスプレイ上にスーパーインポーズすることがしばしば有用である。これにより、マップに示される特定の位置に特定の地物（feature）が存在する確率、マップに示される特定の位置に存在するパワー量、又はマップに示される特定に位置における何等かの成分の密度を表すことが出来る。

ディスプレイを構成する場合、スーパーインポーズされるデータ及びその下にある地図の視認性の間にはトレードオフがある。スーパーインポーズする場合、スーパーインポーズされるデータの相対的透明度を決定する為にα、すなわちオパシティ（opacity:不透明度）因子を使用する。オパシティが０．０であれば、下にある地図は完全に見える状態であり、スーパーインポーズされたデータは見えない状態となる。オパシティが１．０の場合、下にある地図は不明瞭となり、スーパーインポーズされたデータは完全に見える状態となる。

オパシティの設定が低過ぎると、スーパーインポーズされたデータを見ることが困難となる。オパシティの設定が高すぎると、下にある地図中の地物を見分けることが困難となる。従前のアプリケーションにおいては、データと下にある地図の視認性の間に妥協を供する単一のオパシティ値がデータセット全体に対して利用されていた。このような構成が地図上にスーパーインポーズされたパワー分布に利用された場合、例えばパワーの小さい、又はパワーのない地図領域が、最大パワーの存在する領域と同じ程度にスーパーインポーズされたデータにより不明瞭化されてしまうことになる。

画像上にデータをスーパーインポーズするには複数のステップを要する。データはしばしばカラースキームを使って表されることがあり、この場合カラースケールはデータ値の全範囲にわたるように選択される。一般にデータは特定の位置における何等かの量の値を表すものである為、このデータは更に地図にも登録されなければならない。地図を使用する場合、例えばスーパーインポーズされるデータは、地図と一致するようにアライメント及び縮尺されることにより、その特定のスーパーインポーズされるデータ値により示される位置が、重ね合わせ地点において地図上に示される同じ位置に対応するようになっていなければならない。データをスーパーインポーズするには、地図画像とデータを表すカラースキームとが組み合わせられる。オパシティ因子は、データを表す色が地図を不明瞭化することになる相対的な重みを判定するものである。

本発明の代表的な実施例は、図表（chart）上にスーパーインポーズされるデータの数値の変化に基づくオパシティの変化を提供するものである。これにより、その値が最も高い場合にはスーパーインポーズされたデータを最も際立たせて表し、スーパーインポーズされたデータ値が最も低い場合には下にある図表をより際立たせて表すことが出来る。即ち、オパシティを、高いデータ値の場合には高く、そして低いデータ値の場合にはより低くすることが出来る。このような変化により、データ値が最大のところを高いオパシティを使って鮮明に見せつつも、その周囲の図表機能の鮮明な表示も提供することが出来る。本発明の他の実施例によれば、オパシティとデータ値の間に逆の関係及び／又は非線形関係が可能である。

本発明の代表的な実施例は、オーバーレイすべきデータ数値の変化に基づくオパシティの変化を提供するものである。これによりパワー又は確率が最も強い所ではこれらを最も際立たせて表し、確率又はパワーが最も弱い所では下にある地図をより際立たせて見せることが出来る。即ち、オパシティをより高いデータ値については高くし、より低いデータ値にはより低くすることが出来るのである。このような変化により、パワー又は確率が最も高い所を鮮明に見せる為に高いオパシティを用いつつも、その周囲にある大きな建造物や他の地図上の注釈も鮮明に見せることが出来るのである。本発明の他の実施例によれば、オパシティとデータ値の間に逆の関係及び／または非線形関係が可能である。

上述は、以下に続く本発明の詳細な説明の理解を助ける為に本発明の特徴及び技術的利点を若干広義的にまとめたものである。本発明の請求項の主題を構成する本発明の更なる特徴及び利点は、以下に記載されている。当業者には明らかなように、開示する概念と、特定の実施例は、本発明と同じ目的を実施する為の他の構造へと変更を加える為、又は他の構造を設計する為の基盤として容易に用いることが出来るものである。更に当業者に明らかなように、そのような同等の構成は添付の本願請求項に定められた本発明の精神及び範囲から離れるものではない。その機構及び操作方法の両方について本発明の特徴であると信じられる新規な特徴は、更なる目的及び利点と共に添付図を参照しつつ以下の説明を読むことにより明らかとなる。しかしながら、これらの図の各々は、図示及び説明目的に限って提示したものであり、本発明の限界を定義することを意図したものではない。

本発明の更なる理解を得る為に、添付図と関連して以下の説明を参照する。

本発明の発明的概念は、下にある図表又は地図に関連するいずれかの種類のデータをスーパーインポーズする為に用いられるように適合したものである点に留意が必要である。以下に挙げるのは特定の実施例であり、本発明は、説明する実施例のみに限られたものではない。

図３は、地図３０１のオーバーレイ３００であり、０．９５とした一定のα、すなわちオパシティを使ってパワー密度３０２がスーパーインポーズされているものである。パワー密度３０２は容易に見ることが出来る一方で、地図３０１の地物は不鮮明である。

図４は、地図４０１のオーバーレイ４００であり、０．３５とした一定のオパシティを使ってパワー密度４０２がスーパーインポーズされている。地図４０１の地物は容易に見ることが出来るが、パワー密度４０２の色の強さは低下している。

図１はオパシティを正規化したパワー／確率値に対してプロット１００したものを示す。パワー／確率軸１０１は０．０〜１．０の値を示しており、これは正規化データ値の両極端を表している。α軸１０２は０．０〜０．９５の値を示しており、これはスーパーインポーズされたデータによる不可視性からほぼ完全な不明確化までの範囲を示している。線１０３は、図３のオーバーレイ３００に用いられている０．９５とした一定のオパシティ値を示している。線１０４は、図４のオーバーレイ４００に用いられている０．３５とした一定のオパシティ値を示している。線１０３及び１０４においては、オパシティが全てのパワー／確率値に対して一定である点に留意されたい。

線１０５はパワー／確率に伴うオパシティの変化を示している。線１０５は、パワー／確率が０．０に対応するオパシティ０．０から始まり、パワー／確率が１．０に対応する最大オパシティ０．９５へと増加する線形変化を示している。留意すべきは、図１においてはパワー／確率値が最小０．０及び最大１．０に正規化されているという点である。線１０６及び１０７は、線１０５を非線形とした場合の代替例を示している。パワー／確率とオパシティとの非線形関数関係とは、対数的、指数関数的、多項式的、離散ステップ的、フィボナッチ的、階乗的、正弦関数的、又は他の好適な関数的なものである。他の例として、線１０８はパワー／確率に伴うオパシティの最大０．３５までの変化を示すものである。線１０９及び１１０は、線１０８を非線形とした場合の代替例を示している。一部の場合においては、オパシティとパワー／確率との間に逆の関係を用いることが望ましい場合もある。異なる線のそれぞれは、オーバーレイのオパシティを決定する為に用いることが出来るオパシティとパワー／確率との間の関数関係例を表すものである。

図２は、正規化パワー／確率値に対するオパシティの他の例のグラフ２００を示す。パワー／確率軸１０１は０．０〜１．０の値を示しており、これは正規化データ値の両極端を表している。α軸１０２は０．０〜０．９５の値を示しており、これはスーパーインポーズされたデータによる不可視性からほぼ完全な不明確化までの範囲を示している。線２０１は、可変オパシティを表しており、パワー／確率が最小値の場合において０．０を超える最低オパシティを持っている。線２０２は、段階的オパシティを表しており、複数の離散値が、パワー／確率の様々な範囲をカバーしている。線２０３はオパシティとパワー／確率との間の逆の関係を表しており、ここでは指数関数的減衰として示されている。

図５は、地図５０１のオーバーレイ５００を示すものであり、最大０．９５の変化するオパシティ範囲を使ってパワー密度５０２がスーパーインポーズされたものである。図５においては、パワー密度５０２の高い領域と、パワーの低い領域における地図５０１の地物との両方を同時に鮮明に見ることが出来る。

図６は、地図６０１のオーバーレイ６００を示すものであり、最大０．６０の変化するオパシティ範囲を使ってパワー密度６０２がスーパーインポーズされたものである。オパシティとパワー／確率との間の関数関係を調整することだけではなく、最大及び最小オパシティもディスプレイ中の情報の明瞭性を最大化するように適合させることが出来るのである。

なお、本願に説明する機能のいずれも、ハードウェア、ソフトウェア及び／又はファームウェア、及び／又はそれらのいずれかの組み合わせにおいて実現することが出来る。ソフトウェアで実現する場合、本発明の要素は、基本的に必要なタスクを実施する為のコードセグメントである。プログラム、又はコードセグメントは、プロセッサによる読み出しが可能な媒体中に記憶すること、又は搬送波中に実現されたコンピュータデータ信号、又は搬送波により変調した信号により伝送媒体上で伝送することが可能である。「プロセッサによる読み出しが可能な媒体」とは、情報を記憶又は伝送することが出来るあらゆる媒体を含む。プロセッサによる読み出しが可能な媒体の例としては、電子回路、半導体記憶装置、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、消去可能ＲＯＭ（ＥＲＯＭ）、フロッピーディスク、コンパクトディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光ディスク、ハードディスク、光ファイバ媒体、無線周波数（ＲＦ）リンク等が含まれる。コンピュータデータ信号には、電子ネットワークチャネル、光ファイバ、空気、電磁、ＲＦリンク等を含む伝送媒体上で搬送することが可能なあらゆる信号が含まれる。コードセグメントは、インターネット、イントラネット等のコンピュータネットワークを介してダウンロードすることも出来る。

図７は本発明の利用に適合したコンピュータシステム７００を描いたものである。中央処理装置（ＣＰＵ）７０１はシステムバス７０２へと結合している。ＣＰＵ７０１は、ＨＰ ＰＡ−８５００又はインテルペンティアムプロセッサ等のような、いずれの汎用ＣＰＵであっても良い。しかしながら、ＣＰＵ７０１が本願に記載の発明的作用をサポートするものである限りにおいては、本発明はＣＰＵ７０１のアーキテクチャにより限定されるものではない。バス７０２は、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ又はＳＤＲＡＭとすることが出来るランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７０３へと結合している。ＲＯＭ７０４もまたバス７０２へと結合しており、これはＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ又はＥＥＰＲＯＭとすることが出来る。ＲＡＭ７０３及びＲＯＭ７０４は、当該分野では周知のようにユーザー及びシステムデータとプログラムを保持するものである。

バス７０２は更に入出力（Ｉ／Ｏ）コントローラカード７０５、通信アダプタカード７１１、ユーザーインターフェースカード７０８及びディスプレイカード７０９とも結合している。Ｉ／Ｏアダプタカード７０５は、コンピュータシステムのハードドライブ、ＣＤドライブ、フロッピーディスクドライブ、テープドライブ等のうちの１つ以上である記憶装置７０６へと接続している。Ｉ／Ｏアダプタ７０５は更に、システムが文書、写真、項目等の情報のペーパーコピーを印刷することが出来るように、プリンタ７１４へも接続されている。このプリンタは、プリンタ（例えばドットマトリクス、レーザー等）、ファクシミリ、又はコピー機とすることが出来る点に留意が必要である。通信カード７１１はコンピュータシステム７００を、電話網、ＬＡＮ及び／又はＷＡＮネットワーク、イーサーネット及び／又はインターネットのうちの１つ以上とすることが出来るネットワーク７１２へと接続するように適合している。ユーザーインターフェースカード７０８は、キーボード７１３、指示装置７０７及びマイクロフォン７１６等のようなユーザー入力デバイスをコンピュータシステム７００へと結合している。ユーザーインターフェースカード７０８は更に、スピーカー７１５を介してユーザーへと音声出力を提供する。ディスプレイカード７０９は表示装置７１０上の表示を制御する為にＣＰＵ７０１により駆動される。

オーバーレイは、コンピュータ表示装置７１０のようなディスプレイ上で見ること、又はいずれかの好適な媒体上にプリントすることが可能である。データ値を表す為に使われるカラースケールは、トゥルーカラー又はグレイスケールのいずれかとすることが出来る。用例には、信号送信機のようなエミッタの位置表示を、この参照によりその開示内容が本願に含まれる米国特許出願第１１／１１４，７５９号、“Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ａｎｄ Ｄｉｓｐｌａｙｉｎｇ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｆｒｏｍ Ｃｒｏｓｓ−Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ Ｄａｔａ”に記載の“Ｔｅｎｔａｇｒａｍ”ディスプレイフォーマットを用いて変化させた色合いにより示したものが含まれる。他の用例としては、送信機のジオロケーション、送信機パワー密度、音響ソナーデータ、天候データ、放射分布、煤塵分布、粒子密度、エネルギー分布、及び雷被害位置の表示が含まれるが、これらに限られない。

スーパーインポーズされるべきデータには、高い値の単一領域だけというより相対的に高い値及び低い値の複数領域を含む多モード分布が含まれる。更には、分布外形は、例えば犬用の骨のような形状等、円形から程遠い形状であっても良い。下にある画像は地図である必要はなく、データのオーバーレイに適したいずれの画像であっても良い。その例としては物体、回路図、デバイスの図面、風景写真及び医療用画像の表示が含まれるが、これらに限られない。データはデータファイルとして供給されるもの、又は接続したシステムが実施する計測値とすることが出来る。同様に、画像は既存画像として供給されたもの、又は取り付けられたシステムを用いて収集されたものとすることが出来る。オーバーレイは、２つの別個のファイルをコンピュータ上で融合させることにより、又は２つのファイルは別個に維持してこれらのファイルを視覚的に組み合わせることにより実現することが出来る。

本発明及びその利点を詳細にわたり説明して来たが、添付請求項に定義される本発明の精神及び範囲から離れることなく、様々な変更、代替、及び改変を加えることが可能であることは、言うまでも無い。更には、本出願の範囲は、本明細書中に記載されたプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法及びステップに限定することを意図したものではない。本発明の開示から当業者に容易に明らかなように、本願に記載の対応する実施例と実質的に同じ機能を実施する、又は実質的に同じ結果を得られる既存又は後に開発されるであろうプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法及びステップも、本発明に基づいて利用可能である。よって本願請求項は、その範囲にそのようなプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法又はステップを含むことを意図したものである。

オパシティを正規化パワー／確率値に対してプロットしたグラフである。 オパシティを正規化パワー／確率値に対してプロットした他のグラフである。 ０．９５とした一定のα、すなわちオパシティを用いてスーパーインポーズされたパワー密度を含む地図のオーバーレイを示す図である。 ０．３５とした一定のα、すなわちオパシティを用いてスーパーインポーズされたパワー密度を含む地図のオーバーレイを示す図である。 最大０．９５まで変化するオパシティを用いてスーパーインポーズされたパワー密度を含む地図のオーバーレイを示す図である。 最大０．６０まで変化するオパシティを用いてスーパーインポーズされたパワー密度を含む地図のオーバーレイを示す図である。 本発明を利用するように適合したコンピュータシステムのブロック図である。

符号の説明

１０１ データ数値における変化
１０２ 変化するオパシティ
１０３ 最高オパシティ
１０５ スケーリング
１０６ 非線形関数
２０２ 離散ステップ
２０３ 指数関数
５００ スーパーインポーズ／オーバーレイ
５０２ データ
５０１ 画像／地図
７００ データを画像上にオーバーレイする為の手段
７０５ データを取得する為の手段、下に置かれる画像を取得する為の手段

Claims (10)

1. データを画像上にスーパーインポーズする為の方法であって、
   前記データの数値を表す為にカラースケールを決定するステップと、
   前記カラースケールを使って前記データを前記画像上にスーパーインポーズするステップと、
   前記データの前記数値における変化に基づいて前記スーパーインポーズのオパシティを変化させるステップと、を含む方法。
2. 最低オパシティ及び最高オパシティを設定するステップと、前記スーパーインポーズの前記オパシティを、前記最低オパシティ及び前記最高オパシティ間でスケーリングするステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記最低オパシティ及び前記最高オパシティ間における前記オパシティの前記スケーリングが、非線形関数である、請求項２に記載の方法。
4. 前記非線形関数が、対数的、指数関数的、多項式的、離散ステップ的、フィボナッチ的、階乗的、正弦関数的なものからなるリストから選択される、請求項３に記載の方法。
5. 前記画像が地図である、請求項１に記載の方法。
6. 前記データが、パワー密度、確率、位置、音響データ、天候データ、粒子密度、エネルギー分布、及び医療用画像データのうちの少なくとも１つに関連する、請求項１に記載の方法。
7. オーバーレイを形成する為のシステムであって、データの数値における変化を表す為に前記オーバーレイのオパシティが変化し、データを取得する為の手段と、
   下に置かれる画像を取得する為の手段と、
   前記データを前記画像上にオーバーレイする為の手段と、を具備する、システム。
8. 前記オーバーレイが、ジオロケーションの情報を提供する、請求項７に記載のシステム。
9. データの視覚表示であって、
   画像と、コンピュータが生成したオーバーレイとを具備し、
   前記オーバーレイのオパシティが、前記データの変化を表すように変化するものであり、前記オーバーレイが前記画像の上に配置される、視覚表示。
10. 前記オーバーレイが位置情報を提供する、請求項９に記載の視覚表示。

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