JP2009271710A - 情報処理装置および情報処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】空間図形の競合判定処理について、数値計算の負荷が軽減するとともに、競合の有無を視覚的により判定しやすく表示する情報処理装置を提供する。
【解決手段】複数の空間図形のそれぞれについて３次元に表示するための座標の情報を含む図形情報が格納された記憶部と、複数の空間図形の重なりを２次元で表示するための表示部と、複数の空間図形が重なるか否かの判定指示および指定高度の情報が入力されると、複数の空間図形の図形情報を参照して指定高度において複数の空間図形の断面が重なるか否かを判定する競合判定を実行し、２つ以上の空間図形の断面が重なる場合、２つ以上の空間図形の指定高度における水平面の図形を表示部に表示させる制御部と、を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、３次元空間において複数の空間図形の重なりを判定する情報処理装置および情報処理方法に関する。

空域などの、ある限られた空間に対して、利用計画に基づく空間図形が複数あると、その空間を効率よく利用するための管理システムがある。管理対象の空間が飛行場の空域である場合、利用計画は飛行計画に相当する。この管理システムは、複雑な３次元の数値計算を行って空間図形を３次元で表示する。また、利用計画に利用時間の情報があれば、３次元の空間図形のそれぞれについて利用時間を考慮した計算を行っていた。操作者は、画面に表示される３次元の空間図形を見て、複数の空間図形に重なりがあるか否かを判定する競合判定を行う。

複数の空間図形の競合判定ではないが、特許文献１には、３次元空間図形と空間中の所定のポイントとの競合を判定するための方法が特許文献１に開示されている。この文献による方法では、３次元空間を格子状に分割し、各格子点に座標情報とその格子点が特定の領域内に含まれるかどうかを表すパラメータを持った情報テーブルを設定し、他の領域が新たに設定された場合に、その領域に含まれる格子点を検出し、格子点におけるパラメータの値が、事前に設定された領域との競合を判別するようにしている。
特開２００２−３７３４００号公報

３次元の数値計算は、空間図形に複雑な図形がある場合や空間図形が複数存在する場合には、競合判定処理の計算に時間がかかるという問題があった。

一方、操作者にとって図形の重なりの有無を判断する際、３次元よりも２次元の方が判断しやすい。特許文献１に記載されているように、３次元の空間図形をｘｙ平面に投射した２次元平面図形をモニタに表示するものがある。しかし、投射による２次元平面図形では、空間図形の重なりを判断しやすくなるが、ｚ軸座標に相当する高度によっては空間図形の重なりがなくても、重なりがあるように表示されてしまう。結局、操作者は２次元平面図形と３次元の空間図形とを見比べなければならず、競合の有無を確認することに時間を要し、迅速に判定することが困難であった。

本発明は上述したような技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、空間図形の競合判定処理について、数値計算の負荷が軽減するとともに、競合の有無を視覚的により判定しやすく表示する情報処理装置および情報処理方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の情報処理装置は、
複数の空間図形のそれぞれについて３次元に表示するための座標の情報を含む図形情報が格納された記憶部と、
前記複数の空間図形の重なりを２次元で表示するための表示部と、
前記複数の空間図形が重なるか否かの判定指示および指定高度の情報が入力されると、前記複数の空間図形の図形情報を参照して前記指定高度において該複数の空間図形の断面が重なるか否かを判定する競合判定を実行し、２つ以上の空間図形の断面が重なる場合、該２つ以上の空間図形の前記指定高度における水平面の図形を前記表示部に表示させる制御部と、
を有する構成である。

また、本発明の情報処理方法は、記憶部および表示部を有する情報処理装置による情報処理方法であって、
複数の空間図形のそれぞれについて３次元に表示するための座標の情報を含む図形情報を前記記憶部に格納し、
前記複数の空間図形が重なるか否かの判定指示および指定高度の情報が入力されると、前記複数の空間図形の図形情報を参照して前記指定高度において該複数の空間図形の断面が重なるか否かを判定する競合判定を実行し、
２つ以上の空間図形の断面が重なる場合、該２つ以上の空間図形の前記指定高度における水平面の図形を前記表示部に表示させるものである。

本発明によれば、複数の空間図形について３次元で表示するための数値計算を行う必要がないので、数値計算の負荷が軽減する。また、指定高度について２次元の図形が表示されるため、空間図形の重なりの有無を迅速に判定できる。

（第１の実施形態）
本実施形態の情報処理方法について説明する。

図１は本実施形態の情報処理方法による判定の対象となる空域の一例を示す図である。

図１に示すように、管理対象となる空域を、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸の座標で表される３次元空間にあてはめる。ｘ軸およびｙ軸の座標で表される２次元平面は地表と平行な面であり、ｚ軸の値はその地表からの高度を示す。

本実施形態では、この空域内において競合判定の対象として３つの空間図形を考える。３つの空間図形は、直方体で表された空間図形１１、円柱形で表された空間図形１２、および回廊で表された空間図形１３である。各空間図形の表面だけでなく内部における任意の点は座標（ｘ，ｙ，ｚ）で表現可能である。

図１に示すように、各空間図形について代表的な点の座標を考える。空間図形１１の頂点Ｅの座標を（ｘ１１，ｙ１１，ｚ１１）とし、頂点Ｆの座標を（ｘ１１，ｙ１１，ｚ１１１）とする。空間図形１２の円柱の底面の中心Ｃの座標を（ｘ１２，ｙ１２，ｚ１２）とし、上面の中心Ｄの座標を（ｘ１２，ｙ１２，ｚ１２２）とする。空間図形１３の頂点Ａの座標を（ｘ１３，ｙ１３，ｚ１３）とし、頂点Ｂの座標を（ｘ１３，ｙ１３，ｚ１３３）とする。

空間図形１１の全ての点の座標を考えると、ｚ座標の最大値はｚ１１１であり、最小値はｚ１１である。空間図形１２の全ての点の座標を考えると、ｚ座標の最大値はｚ１２２であり、最小値はｚ１２である。空間図形１３の全ての点の座標を考えると、ｚ座標の最大値はｚ１３３であり、最小値はｚ１３である。

次に、本実施形態の情報処理方法を実行する情報処理装置の構成を説明する。

図２は本実施形態の情報処理装置の一構成例を示すブロック図である。

図２に示すように、情報処理装置５０は、空間図形に関する情報が登録された記憶部５１と、競合判定の結果を表示する表示部５２と、競合判定のための演算を実行する制御部５３と、を有する。制御部５３には、プログラムにしたがって所定の処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）（不図示）と、プログラムを格納するためのメモリ（不図示）とが設けられている。

記憶部５１には、空間図形を３次元で表現するための図形情報が登録されている。図形が空間図形１１のような直方体であれば、各頂点の座標の情報と、どの頂点とどの頂点とが直線で結ばれているかを示す線分の情報が図形情報に含まれる。空間図形１３は２つの直方体が組み合わされた図形であるが、空間図形１３についても直方体の場合と同様に、各頂点の座標の情報および線分の情報が図形情報に含まれる。図形が空間図形１２のような円柱であれば、円柱の底面および上面のそれぞれの中心座標ならびに底面の半径の情報が図形情報に含まれる。

また、記憶部５１には、各空間図形について有効時間の情報が図形情報とともに登録されている。有効時間とは、空間図形の利用希望者がその図形の領域を独占して利用したい利用時間のことを意味する。

空間図形１１〜１３について競合判定の指示および判定対象の高度の情報が入力されると、制御部５３は、各空間図形について有効時間の情報を調べ、有効時間に重なりがあるか否かを調べる。有効時間の重なりがない場合、制御部５３は、空間の重なりがあるか否かの判定を行う必要がなく、競合しない旨のメッセージを表示部５２に表示させる。以下では、判定対象の高度を指定高度と称する。

有効時間の重なりがない場合の一例を説明する。空間図形１３について２００８年４月ＸＸ日の有効時間「１５：００〜１５：３０」が記憶部５１に登録され、空間図形１２について同じ日の有効時間「１６：００〜１７：００」が記憶部５１に登録されたとする。この場合、２つの空間図形は空間的には重なっているとしても、有効時間に重なりがないので、制御部５３は、空間図形１２と空間図形１３の競合判定を行う必要がない。

有効時間に重なりがある場合、制御部５３は、指定高度で空間図形の重なりがあるか否かを次のようにして判定する。ここでは、図３を用いて説明する。

図３は、図１に示した空域に、指定高度の平面を追加した図である。指定高度をｈ１とすると、競合判定を行う面は、座標（０，０，ｈ１）を通り、ｘｙ平面に平行な面となる。この面を図３に平面１０１で示す。

制御部５３は、平面１０１の指定高度ｈ１と各空間図形の図形情報の座標のｚ座標とを比較し、各空間図形についてｚ座標の最大値と最小値の間に指定高度ｈ１が存在するか否かを判定する。続いて、空間図形のｚ座標の最大値と最小値の間に指定高度ｈ１が存在する空間図形の数が１つまたはゼロの場合、空間図形の重なりはないと判定し、競合しない旨を表示部５２に表示させる。

一方、空間図形のｚ座標の最大値と最小値の間に指定高度ｈ１が存在する空間図形が複数ある場合、平面１０１と交わる空間図形の水平面の図形（以下、断面と呼ぶ）を表示するために、ｚ座標ｈ１における各空間図形の２次元の図形を表示部５２に表示させる。表示部５２に表示される画面の一例を図４に示す。

図４は、図３に示した平面１０１における各空間図形の断面の一例を示す。空間図形１１に対する平面１０１の断面が図形２１に相当し、空間図形１２に対する平面１０１の断面が図形２２に相当し、空間図形１３に対する平面１０１の断面が図形２３に相当する。

ここで、空間図形１１の図形情報から図形２１を求める方法の一例を説明する。図３に示すように、空間図形１１において、高度の低い方の４つの頂点をＥ，Ｇ，Ｉ，Ｋとし、高度の高い方の頂点をＦ，Ｈ，Ｊ，Ｌとする。図形情報として、８つの頂点の座標と１２個の辺の線分の情報が記憶部５１に登録されている。図１で説明したように、頂点Ｅと頂点Ｆは、ｘｙ座標が同じでｚ座標だけが異なる。この２つの頂点を組にして考えると、頂点Ｇと頂点Ｈの組、頂点Ｉと頂点Ｊの組、頂点Ｋと頂点Ｌの組のそれぞれは、ｘｙ座標が同じでｚ座標だけが異なる。各組において頂点間を結ぶ線分のいずれの点もｘｙ座標がその組の頂点と同じになる。

制御部５３は、空間図形１１に対して指定高度ｈ１が入力されると、空間図形１１の座標のうちｚ座標が最大のものと最小のものを選びだす。ここでは、制御部５３は、ｚ座標が最大のものとして頂点Ｆのｚ１１１を選択し、ｚ座標が最小のものとして頂点Ｅのｚ１１を選択したものとする。そして、指定高度ｈ１がｚ１１１とｚ１１の間にあるか否かを判定する。制御部５３は、指定高度ｈ１がｚ１１１とｚ１１の間にあることを認識すると、ｘｙ平面において、頂点Ｅ，Ｇ，Ｋ，Ｉのそれぞれのｘｙ座標に相当する位置に点を配置し、それら４つの点を結んで図形２１を作成する。制御部５３は、空間図形１１から図形２１を作成したのと同様にして、他の空間図形１２、１３について図形２２、２３をｘｙ平面に作成する。

このようにして作成された図４で空間的に競合する部分を説明する。図４に示す重なり部分が複数の空間図形の競合部分となる。重なり部分３１は図形２２と図形２３の競合部分であり、重なり部分３２は図形２２と図形２１の競合部分である。また、重なり部分３３は図形２１と図形２３の競合部分であり、重なり部分３４は３つの図形２１〜２３の競合部分である。

制御部５３は、図４に示すような競合部分があると、操作者に注意を喚起するために、図４に示す重なり部分３１〜３４を目立つように表示部５２に表示させたり、警告メッセージを表示部５２に表示させたりする。なお、制御部５３は、いずれの空間図形のｚ座標の最大値と最小値の間に指定高度ｈ１がない場合、空間的に重なりがないと判定し、競合しない旨を表示部５２に表示させる。

このようにして、制御部５３は、ｚ軸を指定高度ｈ１に固定して、複数の空間図形の断面について重なりの有無を判定すればよいので、３次元で重なりの有無を判定する場合より演算処理の負荷が低減する。

なお、競合判定対象の空間図形のうち１つでも有効時間の情報が記憶部５１に登録されていない場合、制御部５３は、有効時間の競合判定を行うことなく、登録された全ての空間図形について有効時間に重なりがあるものとして処理する。また、有効時間について競合判定するか否かを操作者が選択するようにしてもよい。

次に、本実施形態の情報処理装置による判定方法の動作手順を説明する。

図５は本実施形態の情報処理装置の動作手順を示すフローチャートである。ここでは、競合判定の対象となる空間図形に、図１に示した空間図形１１〜１３を用いる。また、有効時間の重なりを考慮するか否かを操作者に選択させる場合とする。

情報処理装置５０は、競合判定の指示および競合判定の指定高度の情報が入力されると、記憶部５１に格納された図形情報を読み出して、図１に示したように、管理対象の空域に３次元の空間図形１１〜１３を仮想的に設定する（ステップＡ１）。その際、図１を表示部５２に表示させなくてよい。

続いて、情報処理装置５０は、空間図形の有効時間を考慮するか否かを問い合わせる旨のメッセージを表示部５２に表示させる（ステップＡ２）。有効時間を考慮しない旨の指示が入力された場合、情報処理装置５０は、ステップＡ４に進む。有効時間を考慮する旨の指示が入力された場合、情報処理装置５０は、有効時間が競合するか否かを判定する（ステップＡ３）。

有効時間が競合する場合、情報処理装置５０は、指定高度と空間図形１１〜１３の図形情報の座標とを比較する（ステップＡ４）。空間図形１１〜１３のうち、ｚ座標の最大値と最小値の間に指定高度が存在する空間図形が複数あるか否かを調べる（ステップＡ５）。図１の説明から、空間図形１１のｚ座標の最大値がであり、最小値がである。空間図形１２のｚ座標の最大値がであり、最小値はである。空間図形１３のｚ座標の最大値がであり、最小値がである。これらの最大値と最小値の間に指定高度ｈ１が存在する。

情報処理装置５０は、複数の空間図形１１〜１３の断面が指定高度ｈ１に存在することを認識すると、指定高度の平面で空間図形１１〜１３の断面が競合するか否かを判定する（ステップＡ６）。すなわち、図４に示した図形２１〜２３が競合するか否かを判定する。判定の結果、空間図形の断面が競合すると判断すると、競合していることを操作者に通知するために、表示部５２に２次元画像で競合部分を表示したり、警告メッセージを表示したりする（ステップＡ７）。

一方、ステップＡ６の判定の結果、情報処理装置５０は、空間図形の断面が競合しないと判断すると、競合しない旨を表示部に表示する（ステップＡ８）。ステップＡ３の判定で有効時間が競合しない場合、およびステップＡ５の判定で指定高度ｈ１に存在する空間図形が１つだけの場合のいずれでも、情報処理装置５０はステップＡ８に進む。

本実施形態では、３次元空間において、競合判定をしたい高度に注目し、その高度における２次元平面上に存在する図形を表示することにより、視覚的にわかりやすく競合判定を行うことが可能となる。

複数の空間図形について３次元で表示するための数値計算を行う必要がないので、数値計算の負荷が軽減するだけでなく、指定高度について２次元の図形が表示されるため、空間図形の重なりの有無を迅速に判定できる。

なお、本実施形態では、競合判定の際に指定高度と図形情報に含まれるｚ座標の最大値および最小値とを比較して判定対象の空間図形を抽出しているが、この抽出処理をしなくてもよい。抽出処理を省略する場合として、空間図形の数が少ない場合がある。この場合、抽出処理を行うか否かの判断基準となる、空間図形の数は、予め設定され、その値は制御部内のメモリ（不図示）または記憶部５１に登録されている。

（第２の実施形態）
本実施形態は、競合判定の対象として高度の範囲が指定された場合による判定方法である。なお、本実施形態の情報処理装置は、制御部５３の一部の動作を除いて第１の実施形態と同様であるため、その構成の説明を省略する。図２に示した構成と同様な構成については同一の符号を用いる。以下では、第１の実施形態と異なる点について詳細に説明する。

本実施形態の情報処理装置の構成を説明する。制御部５３は、２つの高度の情報および高度帯を指定する旨の指示が入力されると、指定された高度帯に含まれる空間図形に対して、第１の実施形態で説明した競合判定を行う。高度帯に含まれる空間図形とは、登録された空間図形の全体だけでなく、その一部でもよい。

図６は、本実施形態の競合判定の対象となる空域の一例を示す図である。ここでは、高度帯を指定するために高度ｈ２および高度ｈ３（ただし、ｈ３＞ｈ２）の値が制御部５３に入力され、図６に示すような高度帯が指定されたものとする。空間図形１２の全体は高度帯に含まれているが、空間図形１３の全体は高度帯の外側にある。空間図形１１は頂点Ｆを含む上面が高度ｈ３より高い位置にあり、空間図形１１の上側の一部が高度帯の外側にある。

制御部５３は、記憶部５１に登録された図形情報を参照し、空間図形１１〜１３が高度帯に含まれるか否かを調べ、高度帯に含まれる空間図形を抽出する。このことを、図６を用いて説明する。空間図形１３の全体が高度帯に含まれないため、制御部５３は、空間図形１３を判定対象の図形から除外する。また、空間図形１１の図形情報のうち頂点Ｆを含む４つの頂点のｚ座標をｈ３に書き換えた仮の図形情報を生成する。このようにして、制御部５３は、競合判定の対象となる空間図形として、空間図形１２と、空間図形１１の上側一部を取り除いた図形を抽出する。

また、制御部５３は、高度帯に含まれる空間図形を抽出した後、競合判定となる指定高度ｈ４（ただし、ｈ３≧ｈ４≧ｈ２）が入力されると、指定高度ｈ４の平面４０３における競合を第１の実施形態と同様にして判定する。

図７は図６に示す平面４０３における空間図形の断面の一例を示す図である。制御部５３は、空間図形１３を考慮する必要がないため、図７のｘｙ平面図に示すように、空間図形１１の断面である図形４１と空間図形１２の断面である図形４２とが競合するか否かを判定する。制御部５３は、図形４１と図形４２が競合すると判定すると、競合部分である重なり部分４５を目立つようにして表示部５２に図７を表示させる。警告メッセージを表示部５２に表示させてもよい。着目する空間が限られるのであれば、競合判定の対象となる空間図形を予め絞っておくことで、競合判定の処理が速くなる。

次に、本実施形態の情報処理装置による判定方法を説明する。ここでは、図５に示したフローチャートと異なる部分について詳細に説明し、第１の実施形態と同様な処理についての詳細な説明を省略する。

図８は本実施形態の情報処理装置による動作手順の一部を示すフローチャートである。

図８に示すように、情報処理装置５０は、競合判定の指示および競合判定の指定高度の情報が入力されると、記憶部５１に格納された図形情報を読み出して、図１に示したように、管理対象の空域に３次元の空間図形１１〜１３を仮想的に設定する（ステップＡ１）。

続いて、情報処理装置５０は、高度帯を指定するか否かを問い合わせる旨のメッセージを表示部５２に表示させる（ステップＢ１）。高度帯を指定しない旨の指示が入力された場合、情報処理装置５０は、図５に示したステップＡ２に進む。高度帯を指定するために、２つの高度の値が入力された場合、情報処理装置５０は、記憶部５１に登録された図形情報を参照し、入力された２つの高度で決まる高度帯に空間図形１１〜１３が含まれるか否かを調べ、高度帯に含まれる空間図形を抽出する（ステップＢ２）。その後、図５に示したステップＡ２に進む。

なお、本実施形態では、高度を指定するか否かを操作者に問い合わせた後に、有効時間を考慮するか否かを操作者に問い合わせる場合を説明したが、問い合わせの順序はどちらが先であってもよい。

本実施形態によれば、注目すべき高度帯が指定されると、その高度帯に存在する空間図形に注目して指定高度の競合判定を行えばよいので、競合判定の処理がより速くなる。

第１の実施形態の情報処理方法による判定の対象となる空域の一例を示す図である。 第１の実施形態の情報処理装置の一構成例を示すブロック図である。 図１に示した空域に、指定された高度における平面を追加した図である。 図３に示した平面１０１における各空間図形の断面の一例を示す図である。 第１の実施形態の情報処理装置による動作手順を示すフローチャートである。 第２の実施形態の情報処理方法による判定の対象となる空域の一例を示す図である。 図６に示した平面４０３における空間図形の断面の一例を示す図である。 第２の実施形態の情報処理装置による動作手順の一部を示すフローチャートである。

符号の説明

１１，１２，１３ 空間図形
５０ 情報処理装置
５１ 記憶部
５２ 表示部
５３ 制御部

Claims (8)

1. 複数の空間図形のそれぞれについて３次元に表示するための座標の情報を含む図形情報が格納された記憶部と、
   前記複数の空間図形の重なりを２次元で表示するための表示部と、
   前記複数の空間図形が重なるか否かの判定指示および指定高度の情報が入力されると、前記複数の空間図形の図形情報を参照して前記指定高度において該複数の空間図形の断面が重なるか否かを判定する競合判定を実行し、２つ以上の空間図形の断面が重なる場合、該２つ以上の空間図形の前記指定高度における水平面の図形を前記表示部に表示させる制御部と、
   を有する情報処理装置。
2. 前記図形情報に前記空間図形の高度の最大値と最小値の情報が予め含まれ、
   前記制御部は、
   前記判定指示が入力されると、前記競合判定の前に、前記複数の空間図形毎に前記図形情報に含まれる高度の最大値および最小値と前記指定高度とを比較し、該指定高度が該最大値と該最小値の範囲にあると、該最大値および該最小値の情報を含む図形情報の空間図形を前記競合判定の対象とする、請求項１記載の情報処理装置。
3. 前記記憶部に前記複数の空間図形のそれぞれについて利用時間の情報が予め格納され、
   前記制御部は、
   前記判定指示が入力されると、前記競合判定を実行する前に、前記複数の空間図形について前記利用時間が重なるか否かを判定し、該利用時間の重なる空間図形が２つ以上ある場合、該２つ以上の空間図形を前記競合判定の対象とし、前記利用時間の重なる空間図形がない場合、前記競合判定を実行せず、競合しない旨のメッセージを前記表示部に表示させる、請求項１または２記載の情報処理装置。
4. 前記制御部は、
   前記指定高度が入力される前に、２つの高度で指定される範囲である高度帯が入力されると、該高度帯に一部または全部が含まれる空間図形を前記競合判定の対象とする、請求項１から３のいずれか１項記載の情報処理装置。
5. 記憶部および表示部を有する情報処理装置による情報処理方法であって、
   複数の空間図形のそれぞれについて３次元に表示するための座標の情報を含む図形情報を前記記憶部に格納し、
   前記複数の空間図形が重なるか否かの判定指示および指定高度の情報が入力されると、前記複数の空間図形の図形情報を参照して前記指定高度において該複数の空間図形の断面が重なるか否かを判定する競合判定を実行し、
   ２つ以上の空間図形の断面が重なる場合、該２つ以上の空間図形の前記指定高度における水平面の図形を前記表示部に表示させる、情報処理方法。
6. 前記図形情報は前記空間図形の高度の最大値と最小値の情報を予め含み、
   前記判定指示が入力されると、前記競合判定の前に、前記複数の空間図形毎に前記図形情報に含まれる高度の最大値および最小値と前記指定高度とを比較し、
   前記指定高度が前記該最大値と前記最小値の範囲にあると、該最大値および該最小値の情報を含む図形情報の空間図形を前記競合判定の対象とする、請求項５記載の情報処理方法。
7. 前記記憶部に前記複数の空間図形のそれぞれについて利用時間の情報を予め格納し、
   前記判定指示が入力されると、前記競合判定を実行する前に、前記複数の空間図形について前記利用時間が重なるか否かを判定し、
   前記利用時間の重なる空間図形が２つ以上ある場合、該２つ以上の空間図形を前記競合判定の対象とし、前記利用時間の重なる空間図形がない場合、前記競合判定を実行せず、競合しない旨のメッセージを前記表示部に表示させる、請求項５または６記載の情報処理方法。
8. 前記指定高度が入力される前に、２つの高度で指定される範囲である高度帯が入力されると、該高度帯に一部または全部が含まれる空間図形を前記競合判定の対象とする、請求項５から７のいずれか１項記載の情報処理方法。

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