JP2012048529A - 地物の外観表示用画像の生成方法及びその装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】撮影した写真の編集を伴わず地物の概観表示用画像の生成を実現する。
【解決手段】コンピュータ上に用意された仮想空間において、地物の三次元モデルをその地物が存在する場所と同じ経度緯度で仮想空間内に配置し、仮想空間内の視点を写真撮影時の位置及びパラメータに基づいて設定することにより、写真撮影したときの地物のカメラの関係と、仮想空間内での地物の三次元モデルと視点の関係が一致させることができ、撮影時の状態を仮想空間内で再現することができる。仮想空間内に設定した視点から地物の三次元モデルに向かって、写真撮影した電子データに記録されている各画素をその画素色を光源色として投影すると、写真が投影された地物の三次元モデルを地物三次元モデルの所定方向から当該地物が収まる画角でレンダリングし、レンダリング画像を該地物の概観表示用画像とする。
【選択図】 図1
【解決手段】コンピュータ上に用意された仮想空間において、地物の三次元モデルをその地物が存在する場所と同じ経度緯度で仮想空間内に配置し、仮想空間内の視点を写真撮影時の位置及びパラメータに基づいて設定することにより、写真撮影したときの地物のカメラの関係と、仮想空間内での地物の三次元モデルと視点の関係が一致させることができ、撮影時の状態を仮想空間内で再現することができる。仮想空間内に設定した視点から地物の三次元モデルに向かって、写真撮影した電子データに記録されている各画素をその画素色を光源色として投影すると、写真が投影された地物の三次元モデルを地物三次元モデルの所定方向から当該地物が収まる画角でレンダリングし、レンダリング画像を該地物の概観表示用画像とする。
【選択図】 図1
Description
本発明は、コンピュータを用いて三次元都市モデルを作成する際に、三次元モデルを構成する地物のポリゴンに貼り付けるための外観表示用画像を、外地物を撮影した写真から効率的に生成する方法及びその装置に関するものである。
三次元都市モデルとは、建物や地形などを表した三次元座標値を持つポリゴン、そのポリゴンに貼り付けるテクスチャ、道路中心線や信号の制御情報など都市機能を形成する様々な情報、の３つの要素からなりたつデータを意味する。この三次元都市モデルは、仮想都市または実在都市を模擬したものであるから、ドライビングシミュレータや洪水シミュレータなどシミュレーション分野で利用するために作成される。
地物外観表示用画像は、建物の窓枠のみといった部分的な画像として生成する場合、その部分的な画像を組み合わせて新たな画像を生成する場合がある。
従来手法では、写真をあたかも正面方向から撮影したかのように二次元の射影変換などで変形しなければならない。この変形を経ないときは、用いた写真の画像にノイズが表示されることがある。また、変形前の写真には必要でない部分が多く記録されており、そのまま用いるとコンピュータの記憶容量を無駄に消費することになる。
地物外観表示用画像は、建物の窓枠のみといった部分的な画像として生成する場合、その部分的な画像を組み合わせて新たな画像を生成する場合がある。
従来手法では、写真をあたかも正面方向から撮影したかのように二次元の射影変換などで変形しなければならない。この変形を経ないときは、用いた写真の画像にノイズが表示されることがある。また、変形前の写真には必要でない部分が多く記録されており、そのまま用いるとコンピュータの記憶容量を無駄に消費することになる。
解決しようとする問題点は、撮影した写真の編集を伴わず地物の外観表示用画像の生成を実現することにある。
上記課題を解決するため請求項１に係る地物の外観表示用画像の生成方法は、地物を写真撮影し、当該地物を模擬した幾何情報データである地物の三次元モデル及びその撮影位置及び撮影パラメータを記録してある三次元モデルデータ格納部から当該地物を読み出す第１の過程と、コンピュータ上に用意された仮想空間において、前記地物の三次元モデルをその地物が存在した場所と同じ経度緯度で仮想空間内に配置し、仮想空間内の視点を写真撮影時の位置及びパラメータに基づいて設定することにより撮影時の状態を再現させる第２の過程と、仮想空間内に設定した視点から地物の三次元モデルに向かって、地物を写真撮影し電子データを記録する撮影写真データ格納部に記録されている各画素をその画素色を光源色として投影する第３の過程と、写真が投影された地物の三次元モデルを地物三次元モデルの所定方向から当該地物が収まる画角でレンダリングし、レンダリング画像を該地物の外観表示用画像とする第４の過程からなることを特徴とするものである。
上記課題を解決するため請求項２に係る地物の外観表示用画像の生成装置は、地物を写真撮影し、当該地物を模擬した幾何情報データである地物の三次元モデル及びその撮影位置及び撮影パラメータを記録格納する三次元モデルデータ格納部と、地物を写真撮影し電子データを記録する撮影写真データ格納部と、コンピュータ上に用意された仮想空間において、仮想空間内の視点を前記三次元モデルデータ格納部から読み出した写真の撮影時の位置及びパラメータに基づいて設定する視点設定手段と、コンピュータ上に用意された仮想空間において、前記三次元モデルデータ格納部から読み出した地物の三次元モデルをその地物が存在する場所と同じ経度緯度で仮想空間内に配置し、仮想空間内の前記設定された視点とにより撮影時の状態を再現させる三次元モデル配置手段と、仮想空間内に設定した視点から地物の三次元モデルに向かって、前記写真データ格納部から読み出した写真撮影した電子データに記録されている各画素をその画素色を光源色として投影する写真投影手段と、写真が投影された地物の三次元モデルを地物三次元モデルの所定方向から当該地物が収まる画角でレンダリングして該地物の外観表示用画像を得る外観表示用画像生成手段とからなることを特徴とするものである。
請求項１に係る地物の外観表示用画像の生成方法によると、コンピュータ上に用意された仮想空間において、地物の三次元モデルをその地物が存在する場所と同じ経度緯度で仮想空間内に配置し、仮想空間内の視点を写真撮影時の位置及びパラメータに基づいて設定することにより、写真撮影したときの地物のカメラの関係と、仮想空間内での地物の三次元モデルと視点の関係が一致させることができ、撮影時の状態を仮想空間内で再現することができ、仮想空間内に設定した視点から地物の三次元モデルに向かって、写真撮影した電子データに記録されている各画素をその画素色を光源色として投影すると、写真が投影された地物の三次元モデルを地物三次元モデルの所定方向から当該地物が収まる画角でレンダリングし、レンダリング画像を該地物の外観表示用画像とすることができる。
請求項２に係る地物の外観表示用画像の生成装置によると、コンピュータ上に用意された仮想空間において、視点設定手段が、仮想空間内の視点を三次元モデルデータ格納部から読み出した写真の撮影時の位置及びパラメータに基づいて設定し、三次元モデル配置手段が、コンピュータ上に用意された仮想空間において、三次元モデルデータ格納部から読み出した地物の三次元モデルをその地物が存在する場所と同じ経度緯度で仮想空間内に配置することにより、写真撮影したときの地物のカメラの関係と、仮想空間内での地物の三次元モデルと視点の関係が一致させることができ、撮影時の状態を仮想空間内で再現することができ、写真投影手段が、仮想空間内に設定した視点から地物の三次元モデルに向かって、写真撮影した電子データに記録されている各画素をその画素色を光源色として投影すると、外観表示用画像生成手段は、写真が投影された地物の三次元モデルを地物三次元モデルの所定方向から当該地物が収まる画角でレンダリングして該地物の外観表示用画像を得ることができる。
地物の外観表示用画像の生成を、コンピュータが備える機能により実現する。
図１は、本発明装置の実施例の機能ブロック図であり、図２は本発明方法の実施例を説明するフロー図である。図１において、１０１は三次元モデルデータ格納部、１０２は撮影写真データ格納部、１０３は三次元モデル配置手段、１０４は視点設定手段、１０５は写真投影手段、１０６は外観表示用画像生成手段、１０７は外観表示用画像格納部である。
三次元モデルデータ格納部１０１は、三次元モデルデータを格納する。三次元モデルの例を図３（ａ）に示す。三次元モデルデータは、前もって撮影写真に写された実在の地物を電子的に模擬した幾何情報データ（ポリゴン）であり、その地物の位置が緯度経度、高さ、向きなどの三次元座標値を含む。撮影写真データ格納部１０２は、地物の外観を写真撮影したときの撮影画像、撮影位置、撮影方向、画角等の電子データを格納する。地物の撮影データの例を図３（ｂ）に示す。
撮影写真データ格納部１０２は、地物の外観を構成する画像例えば、建物の窓枠のみといった部分、道路標識、道路の表面模様、植栽の模様等を写真撮影した電子データを格納する。
撮影写真データ格納部１０２は、地物の外観を構成する画像例えば、建物の窓枠のみといった部分、道路標識、道路の表面模様、植栽の模様等を写真撮影した電子データを格納する。
ある地物の三次元モデルについてこれを三次元都市モデルの構成物として生成するため、操作者は図示しないモニタにより所定の地物の三次元モデルデータを三次元モデルデータ格納部１０１から選択する。また、操作者は図示しないモニタにより前記三次元モデルに貼り付ける画像を撮影写真データ格納部１０２から選択する。
三次元モデル配置手段１０３は三次元モデルデータ格納部１０１から当該三次元モデルを読み出す。（図２の第１の過程Ｐ２０１）
三次元モデル配置手段１０３は、コンピュータ上に用意された仮想空間において、地物の三次元モデルをその地物が存在する場所と同じ経度緯度で仮想空間内に配置する。視点設定手段１０４は、コンピュータ上に用意された仮想空間において、仮想空間内の視点を前記三次元モデルデータ格納部１０１から読み出した写真の撮影時の位置及びパラメータに基づいて設定することにより、写真撮影したときの地物とカメラの関係と、仮想空間内での地物の三次元モデルと視点の関係が一致するため、撮影時の状態を再現させることができる。（図２の第２の過程Ｐ２０２）
仮想空間は例えば実在の都市空間を電子的に模擬した空間とする。仮想空間には複数の三次元モデルが配置される。
三次元モデルが模擬した元の地物の位置は経度緯度などの情報で判明している。また、この地物を写真撮影したときの撮影位置、撮影方向、画角も取得されているから、これらの関係から地物とそれを撮影したカメラの相対的位置関係が判明する。これにより、コンピュータ内で実在の地物を模擬した三次元モデルを配置した場合に、取得済の地物とカメラの相対位置関係を用いることで、撮影時の状態を再現できる。
三次元モデルデータ格納部１０１に格納された三次元モデルデータは、テクスチャすなわち外観表示用画像が貼られておらず、三次元モデルの表示色は透明であるか最初に設定された何らかの単一色である。写真投影手段１０５は、仮想空間内に設定した視点から地物の三次元モデルに向かって、撮影写真データ格納部１０２に記録されている各画素を、その画素色を光源色として、投影する。（図２の第３の過程Ｐ２０３）投影した場合、三次元モデルの光源があたる部分には、光源色が新たな表示色として設定される。光源があたらない部分は、もとの表示色のままとなる。
外観表示用画像生成手段１０６は、前記写真投影手段１０５により写真が投影された地物の三次元モデルを地物三次元モデルの周囲の所定方向から当該地物が収まる画角でレンダリングして該地物の外観表示用画像を得（図２の第３の過程Ｐ２０４）て、外観表示用画像格納部１０７に記録格納する（図２の第３の過程Ｐ２０５）。図３（ｃ）に地物の外観表示用画像の例を示す。
三次元モデル配置手段１０３は三次元モデルデータ格納部１０１から当該三次元モデルを読み出す。（図２の第１の過程Ｐ２０１）
三次元モデル配置手段１０３は、コンピュータ上に用意された仮想空間において、地物の三次元モデルをその地物が存在する場所と同じ経度緯度で仮想空間内に配置する。視点設定手段１０４は、コンピュータ上に用意された仮想空間において、仮想空間内の視点を前記三次元モデルデータ格納部１０１から読み出した写真の撮影時の位置及びパラメータに基づいて設定することにより、写真撮影したときの地物とカメラの関係と、仮想空間内での地物の三次元モデルと視点の関係が一致するため、撮影時の状態を再現させることができる。（図２の第２の過程Ｐ２０２）
仮想空間は例えば実在の都市空間を電子的に模擬した空間とする。仮想空間には複数の三次元モデルが配置される。
三次元モデルが模擬した元の地物の位置は経度緯度などの情報で判明している。また、この地物を写真撮影したときの撮影位置、撮影方向、画角も取得されているから、これらの関係から地物とそれを撮影したカメラの相対的位置関係が判明する。これにより、コンピュータ内で実在の地物を模擬した三次元モデルを配置した場合に、取得済の地物とカメラの相対位置関係を用いることで、撮影時の状態を再現できる。
三次元モデルデータ格納部１０１に格納された三次元モデルデータは、テクスチャすなわち外観表示用画像が貼られておらず、三次元モデルの表示色は透明であるか最初に設定された何らかの単一色である。写真投影手段１０５は、仮想空間内に設定した視点から地物の三次元モデルに向かって、撮影写真データ格納部１０２に記録されている各画素を、その画素色を光源色として、投影する。（図２の第３の過程Ｐ２０３）投影した場合、三次元モデルの光源があたる部分には、光源色が新たな表示色として設定される。光源があたらない部分は、もとの表示色のままとなる。
外観表示用画像生成手段１０６は、前記写真投影手段１０５により写真が投影された地物の三次元モデルを地物三次元モデルの周囲の所定方向から当該地物が収まる画角でレンダリングして該地物の外観表示用画像を得（図２の第３の過程Ｐ２０４）て、外観表示用画像格納部１０７に記録格納する（図２の第３の過程Ｐ２０５）。図３（ｃ）に地物の外観表示用画像の例を示す。
従来手法では、写真を地物の外観表示用画像として用いる際に、複数の写真の必要な部分だけを切り取ることが必要である。このため、切り取った部分を一つの外観表示用画像にまとめるか、複数の写真を外観表示用画像として格納して表示する際に必要な部分だけを切り取ることになる。前者では、手作業での写真編集が必要となり、後者では必要のない部分を記憶するだけの無駄が生じる。
本発明では、第１の過程Ｐ２０１から第３の過程Ｐ２０３までを地物周囲から撮影した複数の写真を用いて繰り返し行うことにより、対象地物を模擬した同一の三次元モデル表面上に複数写真が統合されて表示されることになる。この状態で任意の位置に設定された視点から三次元モデルを見た画像は、すなわち複数の写真を統合した後の外観表示用画像となる。またこの画像には写真に写っていた地物以外の情報はすでに第３の過程Ｐ２０３において除去されている。よってもし撮影時の状態を仮想空間内で再現できるならば、本発明によって複数の写真を手作業によって編集することなく、地物の外観表示用画像に変換することができる。
本発明では、第１の過程Ｐ２０１から第３の過程Ｐ２０３までを地物周囲から撮影した複数の写真を用いて繰り返し行うことにより、対象地物を模擬した同一の三次元モデル表面上に複数写真が統合されて表示されることになる。この状態で任意の位置に設定された視点から三次元モデルを見た画像は、すなわち複数の写真を統合した後の外観表示用画像となる。またこの画像には写真に写っていた地物以外の情報はすでに第３の過程Ｐ２０３において除去されている。よってもし撮影時の状態を仮想空間内で再現できるならば、本発明によって複数の写真を手作業によって編集することなく、地物の外観表示用画像に変換することができる。
１０１…三次元モデルデータ格納部
１０２…撮影写真データ格納部
１０３…三次元モデル配置手段
１０４…視点設定手段
１０５…写真投影手段
１０６…外観表示用画像生成手段
１０７…外観表示用画像格納部。
１０２…撮影写真データ格納部
１０３…三次元モデル配置手段
１０４…視点設定手段
１０５…写真投影手段
１０６…外観表示用画像生成手段
１０７…外観表示用画像格納部。
Claims (2)
- 地物を写真撮影し、当該地物を模擬した幾何情報データである地物の三次元モデル及びその撮影位置及び撮影パラメータを記録してある三次元モデルデータ格納部から当該地物を読み出す第１の過程と、
コンピュータ上に用意された仮想空間において、前記地物の三次元モデルをその地物が存在した場所と同じ経度緯度で仮想空間内に配置し、仮想空間内の視点を写真撮影時の位置及びパラメータに基づいて設定することにより撮影時の状態を再現させる第２の過程と、
仮想空間内に設定した視点から地物の三次元モデルに向かって、地物を写真撮影し電子データを記録する撮影写真データ格納部に記録されている各画素をその画素色を光源色として投影する第３の過程と、
写真が投影された地物の三次元モデルを地物三次元モデルの所定方向から当該地物が収まる画角でレンダリングし、レンダリング画像を該地物の外観表示用画像とする第４の過程からなることを特徴とする地物の外観表示用画像の生成方法。 - 地物を写真撮影し、当該地物を模擬した幾何情報データである地物の三次元モデル及びその撮影位置及び撮影パラメータを記録格納する三次元モデルデータ格納部と、
地物を写真撮影し電子データを記録する撮影写真データ格納部と、
コンピュータ上に用意された仮想空間において、仮想空間内の視点を前記三次元モデルデータ格納部から読み出した写真の撮影時の位置及びパラメータに基づいて設定する視点設定手段と、
コンピュータ上に用意された仮想空間において、前記三次元モデルデータ格納部から読み出した地物の三次元モデルをその地物が存在する場所と同じ経度緯度で仮想空間内に配置し、仮想空間内の前記設定された視点とにより撮影時の状態を再現させる三次元モデル配置手段と、
仮想空間内に設定した視点から地物の三次元モデルに向かって、前記写真データ格納部から読み出した写真撮影した電子データに記録されている各画素をその画素色を光源色として投影する写真投影手段と、
写真が投影された地物の三次元モデルを地物三次元モデルの所定方向から当該地物が収まる画角でレンダリングして該地物の外観表示用画像を得る外観表示用画像生成手段とからなることを特徴とする地物の外観表示用画像の生成装置。
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2010
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