JP2013225275A - ３次元画像表示システム - Google Patents

Abstract

【課題】 ３次元画像内に文字等の情報を軽い計算負荷で表示する。
【解決手段】 ３次元空間内にメッシュを設定し、メッシュの格子点ごとに、その格子点を視点として３次元画像を表示した場合に、地物の名称を表す文字列など、３次元画像内に表示すべき情報と、その情報を表示すべき表示位置を示した格子点データを用意する。ユーザの現在位置および視線方向に基づいて、３次元地図または撮像された実風景を画像レイヤに描画し、格子点データに格納されている文字列および表示位置に基づいて、文字レイヤに文字を描画する。そして、画像レイヤと文字レイヤとを重畳して表示する。
このように格子点データを用いることにより、３次元空間内の地物に対応した適切な位置に適切な情報を軽い計算負荷で表示させることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、地物を３次元的に表現した３次元地図や３次元空間を撮影した画像内に、情報を合わせて表示する３次元画像表示システムに関する。

建造物や道路などの地物を３次元的に表示した３次元地図を経路案内に利用する技術がある。３次元地図の表示は、通常、建物等の３次元的な形状を表した３次元モデルを利用し、透視投影によってレンダリングする方法で行われる。３次元地図は、ユーザが現実に視認する景色に近い状態が表示されるため、これを経路案内に利用すると、現在位置や進むべき経路を直感的に把握しやすくなる利点がある。
３次元地図を地図として活用するためには、３次元地図として表示された画像内に、地名や地物の名称などの文字を合わせて表示することが必要となる。特許文献１は、３次元地図中のオブジェクトの表示領域、即ちオブジェクトが表示画面上に表示されている領域内に文字情報を表示する技術を開示している。

一方、近年では、仮想現実と呼ばれる技術が普及してきている。この技術では、タブレット端末などで、３次元空間の画像を撮像すると、そこに、種々の文字情報を合わせて表示することができる。特許文献２では、実風景の景観中に、地理的情報を対応づけて重畳表示する技術を開示している。

特開平９−２８１８８９号公報 特開平１１−６６３４７号公報

文字情報を表示する方法としては、文字をポリゴン化して３次元空間に配置することにより表示する方法と、文字を描画した板状のポリゴンを３次元空間に配置する方法とがある。
しかし、いずれの方法においても、３次元画像内で文字を表示する位置を決定する計算処理の負荷が大きいという課題がある。即ち、３次元地図内に文字を表示する場合も、実風景の景観中に文字を表示する場合のいずれにおいても、単に３次元空間内の地物と文字との対応関係を特定するだけでは足りず、視点位置や視線方向を特定した上で、３次元画像内で各地物と適切な位置関係で文字が表示されるよう、その表示位置を決定する必要があり、その処理負荷は軽くはない。

表示位置を特定する処理負荷を軽減するため、ポリゴン化した文字や、文字を描画した板状のポリゴン（これらのポリゴンを「文字ポリゴン」と称する）を、３次元空間内で対応する地物の前面などに配置しておき、地物とともに文字ポリゴンもレンダリングする方法も考えられるが、この方法では、視点位置が移動した場合に、文字が判読できなくなってしまうという課題が生じる。
図１は文字ポリゴンを３次元空間に配置した場合の課題を示す説明図である。図示する通り、３次元空間内のビルの正面に文字ポリゴンを配置して、３次元画像を表示する場合を考える。ビルの正面近い視点１からの画像１では、図示する通り、文字ポリゴンはビルと重畳され、判読可能な状態で表示される。しかし、ビルの斜め方向の視点２からの画像２では、文字ポリゴンも斜め方向から見ることになる結果、図示する通り、文字が判読できない状態で表示されてしまう。これを回避するため、視点位置および視線方向に応じて、文字ポリゴンの角度を変化させようとすれば、やはり計算負荷が増えてしまう。

このように３次元画像内に文字を円滑に表示することは、容易ではない。かかる課題は、文字を表示する場合だけでなく、記号、２次元画像などを表示する場合も同様である。本発明は、かかる課題を解決し、３次元画像内に文字等の情報を円滑に表示可能とすることを目的とする。

本発明は、３次元空間を表した３次元画像および該画像に関連した情報を表示する３次元画像表示システムであって、
３次元空間内に設定された複数の地点ごとに、各地点を視点とする前記３次元画像内に表示すべき前記情報、および該情報の前記３次元画像内での表示位置を記憶する情報データベースと、
前記３次元画像を表示すべき視点位置を入力する入力部と、
前記視点位置における前記３次元画像を表示する表示制御部とを備え、
前記表示制御部は、前記情報データベースから、前記視点位置に対応する地点に記憶された前記情報および表示位置を取得し、該表示位置に基づいて前記３次元画像内に前記情報を重畳させて表示する３次元画像表示システムである。

本発明によれば、３次元画像内に表示すべき情報について、３次元画像内での表示位置を予め情報データベースとして記憶しておき、この表示位置に基づいて情報の表示を行うことができる。従って、３次元画像および情報の表示時に、情報の表示位置を算出する処理負荷を軽減することができ、円滑な情報表示を実現することができる。特に、視点が変化した場合であっても、リアルタイムで情報を適切に表示することが可能となる。

本発明における３次元画像は、３次元の形状を表す３Ｄポリゴンデータをレンダリングして得られる３次元地図であってもよいし、実風景を撮影した景観画像であってもよい。
表示されるべき情報としては、３次元画像に含まれる各地物の名称・属性などの情報を表す文字、地名や行き先案内などの案内用文字、通行規制を表す標識その他の記号、各地物に対する広告その他の画像などとすることができる。
これらの情報を表示すべき適切な位置は、視点ごとに、３次元画像に含まれる地物との位置関係によって定まることになる。情報データベースは、地物との位置関係を考慮して、予め設定された表示位置を記憶しているのである。表示位置の形式は、表示すべき３次元画像内での２次元的な座標値の形式や、３次元空間内での３次元座標の形式など、種々の形式をとることができる。
情報を記憶しておくべき複数の地点は、種々の設定が可能である。例えば、地表面に所定間隔の格子を設定し、この格子点ごとに情報を記憶させるものとしてもよい。また、地表面だけでなく、建物の側面などに３次元的に設定された格子点ごとに情報を記憶させてもよい。

本発明の３次元画像表示システムにおいては、
前記情報データベースは、前記地点ごとに前記３次元画像に表示される範囲を超える視線方向について前記情報および表示位置を記憶しており、
前記入力部は、さらに前記３次元画像を表示する際の視線方向も入力し、
前記表示制御部は、前記視点位置および視線方向に基づいて前記情報データベースを参照し、前記３次元画像および前記情報の表示を行うものとしてもよい。

３次元画像の表示内容は、視点位置および視線方向に応じて異なる。上記態様によれば、３次元画像に表示される範囲を超える視線方向について表示位置を記憶している。従って、単一の視線方向だけでなく、異なる視線方向についても、情報の表示位置を容易に決定することができる。こうすることにより、視線方向が変化した場合でも、円滑に３次元画像および情報の表示をすることができる。

本発明においては、
前記表示制御部は、画像レイヤに前記３次元画像を描画し、２次元の描画を行うための情報レイヤに前記情報を描画し、該画像レイヤと情報レイヤとを重畳して前記表示を行うものとしてもよい。
図２に情報レイヤを用いた表示例を示す。ここには、ビルＡ、ビルＢが存在する３次元空間について、ビルＡ、ビルＢの名称を表す文字を表示する例を示した。上記態様では、かかる場合に、３次元空間とは別に情報レイヤを用意し、ここにビルＡ、ビルＢなどの文字を表示する。視点からの画像としては、ビルＡ、ビルＢをレンダリングした画像が描画される画像レイヤと、文字を描画した情報レイヤとが重畳された重畳画像が得られる。図２に示したのは、画像レイヤと情報レイヤとを用いて３次元画像を表示する一例であり、３次元空間および表示すべき情報の内容が、これらに限定されることを意味するものではない。

即ち、３次元画像の描画と、情報の描画を別レイヤで行う態様である。こうすることにより、情報の描画は２次元の情報レイヤに行うことができる。文字等の情報は、本来、２次元で描画されるべきものであるため、このように２次元の情報レイヤを設けることにより、文字等の情報の表示位置の決定および描画を容易かつ円滑に行うことが可能となる。

このように情報レイヤを用いる場合、
前記表示制御部は、画像レイヤに前記３次元画像を描画し、２次元の描画を行うための前記視点位置を中心に３６０度の方位を取り囲むように円筒状に設けられた情報レイヤに前記情報を描画し、該画像レイヤと情報レイヤとを重畳して前記表示を行うようにしてもよい。
このように視点位置を中心に全方向を取り囲むように情報レイヤを設けることにより、全方向に情報を表示させておくことができ、視線方向が変化しても、円滑に情報を表示することが可能となる。

本発明において、
前記情報は、３次元空間内の地物と関連づけられた情報であり、
前記表示制御部は、前記情報が関連づけられた前記地物と前記視点位置との距離が遠くなるほど、前記情報のサイズを小さくして前記表示を行うものとしてもよい。
こうすることにより、情報の表示自体に遠近感を持たせることができ、直感に即した３次元表示を実現することが可能となる。

本発明において、
指定された出発地から目的地に至る経路を探索する経路探索部を有し、
前記表示制御部は、前記情報データベースに格納された地点のうち、前記経路探索によって得られた経路と所定の位置関係にある地点を検索対象として前記視点位置に対応する地点を特定し、前記表示を行うものとしてもよい。
かかる態様では、得られた経路に基づいて情報データベースの検索対象を絞り込むことができる。従って、視点位置に対応する地点を特定する処理負荷を軽減することができ、情報の表示を速やかに行うことが可能となる。
検索対象の絞り込みは、種々の方法をとることができる。
例えば、経路に相当する道路ポリゴンに含まれる地点を検索対象としてもよい。
また、道路をノードおよびリンクで表したネットワークデータを用いて経路探索を行う場合には、経路として得られたリンクまでの距離が所定範囲内の地点を検索対象としてもよい。この場合は、さらに経路の進行方向を考え、進行方向に向かってリンクの左側または右側に存在する地点を検索対象としてもよい。リンクが道路の中央に設定されている場合、自動車で通行するのであれば、リンクの左側を通行する可能性が高く、徒歩で通行するのであれば、リンクの右側を通行する可能性が高いと言えるからである。

また、上述の経路探索を行うか否かに関わらず、本発明においては、
通行可能な場所を特定し得る地図データベースと、
ユーザの現在位置を計測するための位置センサとを備え、
前記入力部は、前記地図データベースを参照して、前記位置センサの計測結果に近接する前記通行可能な場所を特定し、該特定された場所を前記視点位置とするものとしてもよい。
こうすることにより、地図データベースを参照することにより、位置センサよる計測誤差を修正して、視点位置を特定することができる。地図データベースは、道路ポリゴンを含む描画用の地図データであってもよいし、ネットワークデータであってもよい。

本発明は、上述した種々の特徴を、必ずしも全てを備えている必要はなく、適宜、その一部を省略したり、組み合わせたりして構成してもよい。
本発明は、その他、コンピュータによって３次元画像を表示する３次元画像表示方法として構成してもよいし、かかる表示をコンピュータに実行させ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、かかるコンピュータプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体として構成してもよい。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、コンピュータが読取り可能な種々の媒体を利用できる。

文字ポリゴンを３次元空間に配置した場合の課題を示す説明図である。 情報レイヤの表示例を示す説明図である。 ３次元画像表示システムの構成を示す説明図である。 格子点の設定例を示す説明図である。 文字レイヤの例を示す説明図である。 格子点データの構成例を示す説明図である。 案内情報表示処理のフローチャートである。 ３次元画像および情報の表示例を示す説明図である。 実施例２における３次元画像表示システムの構成を示す説明図である。 経路案内処理のフローチャートである。 格子点絞り込みの処理例を示す説明図である。

Ａ．装置構成：
図３は、実施例における３次元画像表示システムの構成を示す説明図である。３次元画像表示システムは、予め用意された３次元地図データベースを用いて３次元地図を表示したり、端末に用意されたカメラを利用して撮影した実風景を表示したりすることができ、これらの３次元画像内に、情報として、地物の名称などの文字を重ねて表示することができるシステムである。
本明細書において、３次元画像とは、立体視できる画像という意味ではなく、３次元地図や実風景などの３次元的に表現された画像を言う。
実施例１では、３次元画像を表示する例を示すが、さらに経路探索の機能を備えることにより、３次元画像を利用した経路案内システムとして構成することもできる。

本実施例では、サーバ２００からネットワークＮＥ２等を介して提供される地図データに基づいて、端末３００に地図を表示する構成とした。３次元画像を表示する端末としては、スマートフォン、携帯電話、パーソナルコンピュータ、ナビゲーション装置などを用いることができる。また、３次元画像表示システムは、端末３００とサーバ２００とからなるシステムの他、スタンドアロンで稼働するシステムとして構成してもよい。
図中には、３次元地図データを生成するデータ生成装置１００も併せて示した。

［サーバ２００の構成］
サーバ２００には、図示する機能ブロックが構成されている。本実施例では、これらの機能ブロックは、それぞれの機能を実現するソフトウェアをインストールすることによって構成したが、その一部または全部をハードウェア的に構成してもよい。
地図データベース２１０は、３次元地図および情報を表示するためのデータベースである。本実施例では、３Ｄポリゴンデータ２１１、文字データ２１２、格子点データ２１３を含む地図データを格納する。
３Ｄポリゴンデータ２１１は、道路、建物などの地物の３次元形状を表すポリゴンデータである。文字データ２１２は、３次元画像に表示すべき文字、例えば、地物の名称や地名などのデータである。本実施例では、３次元地図および実風景の双方に文字を表示し得るが、文字データ２１２は、両者に共通のデータとした。格子点データ２１３は、文字の表示に利用されるデータであり、３次元空間内に設けられたメッシュの格子点ごとに、表示すべき文字およびその表示位置を記憶している。格子点データ２１３の構造については、後述する。
送受信部２０１は、ネットワークＮＥ２を介して端末３００とのデータの送受信を行う。本実施例では、地図データベースの送受信が主として行われる。また、送受信部２０１は、ネットワークＮＥ１を介してデータ生成装置１００との通信も行う。本実施例では、生成された格子点データの授受が主として行われる。
データベース管理部２０２は、地図データベース２１０からのデータの読み出し、書き込みを制御する。

［端末３００の構成］
端末３００には、主制御部３０４の下で稼働する種々の機能ブロックが構成されている。本実施例では、主制御部３０４および各機能ブロックは、それぞれの機能を実現するソフトウェアをインストールすることによって構成したが、その一部または全部をハードウェア的に構成してもよい。
送受信部３０１は、サーバ２００とのネットワークＮＥ２を介した通信を行う。本実施例では、地図データベースの送受信が主として行われる。
コマンド入力部３０２は、ユーザからの指示を入力する。本実施例における指示としては、３次元地図の表示範囲、拡大・縮小の指定などが挙げられる。
位置方位入力部３０３は、端末３００の現在位置および方位を入力する。現在位置は、ＧＰＳ（Global Positioning System）によって取得することができ、方位は、電子コンパスを利用して取得することができる。
画像入力部３０８は、端末３００に備えられたカメラを利用して実風景を撮像した画像データまたは動画データを入力する。
地図情報記憶部３０５は、サーバ２００から提供された地図データベースを一時的に記憶しておくバッファである。地図データベースには、３次元画像内に文字を表示するための文字データおよび格子点データも含まれる。本実施例では、地図情報記憶部３０５は、不足する範囲の地図データをサーバ２００から受信するものとしたが、予め地図データベース全体を記憶させるようにしてもよい。
表示制御部３０６は、地図情報記憶部３０５を参照して、端末３００のディスプレイに３次元画像を文字とともに表示する。表示制御部３０６には、格子点特定部３０６Ａが設けられており、格子点特定部３０６Ａは、視点位置等に基づいて格子点データを特定する機能を奏する。

［データ生成装置１００の構成］
データ生成装置１００は、格子点データを生成するための装置であり、図示する機能ブロックが構成されている。本実施例では、これらの機能ブロックは、パーソナルコンピュータに、それぞれの機能を実現するソフトウェアをインストールすることによって構成したが、その一部または全部をハードウェア的に構成してもよい。
送受信部１０５は、ネットワークＮＥ１を介してサーバ２００とデータの授受を行う。
コマンド入力部１０１は、キーボード等を介してオペレータの指示を入力する。本実施例では、格子点データを生成する際のメッシュの設定および３次元画像内に表示すべき文字の指定等が含まれる。
３Ｄポリゴンデータ記憶部１０４は、格子点データを生成する際に３次元地図を表示するために用いられる３Ｄポリゴンデータを格納するデータベースである。３Ｄポリゴンデータの内容は、サーバ２００で説明した３Ｄポリゴンデータ２１１と同じである。
格子点設定部１０２は、格子点データを構成するためのメッシュを特定する。メッシュは、例えば、地表面を所定サイズに区切って設定することができる。また、地物の側面などに３次元的に構成してもよい。
文字位置設定部１０６は、格子点設定部１０２で設定された各格子点を視点とする３次元画像内に表示すべき文字およびその表示位置を設定する。表示位置の設定方法は後述する。
格子点データ記憶部１０３は、格子点設定部１０２および文字位置設定部１０６によって設定された格子点データを格納する。この格子点データは、送受信部１０５を介してサーバ２００の格子点データ２１３として格納されることになる。

Ｂ．格子点データの構成：
図４は、格子点の設定例を示す説明図である。図４（ａ）には、道路上に所定サイズのメッシュａを設定した例を示した。このメッシュａの格子点Ｐごとに、格子点データ、即ち格子点Ｐを視点位置として３次元画像を表示した場合に、その３次元画像内に表示すべき文字およびその表示位置を示したデータが生成されることになる。
メッシュａのサイズは、任意に設定可能であり、例えば、１０ｍ程度とすることができる。メッシュａのサイズを大きくすると、３次元画像を表示する際にユーザが指定等する視点位置と、格子点データが生成される格子点とのずれが大きくなり、３次元画像内に表示される文字やその表示位置が不適切となる可能性が高くなる。一方、メッシュａのサイズを小さくすれば、全体の格子点数が増大するため、格子点データの容量が大きくなる。メッシュａのサイズは、これらを考慮して、設定すればよい。
メッシュａのサイズは、全ての場所で統一的である必要はなく、場所に応じて異なるサイズとしても構わない。また、図４（ａ）では、道路上にのみメッシュａを設定する例を示したが、道路以外の部分にメッシュを設定することも可能である。

また、メッシュを設定する場所は、地表面だけとも限らない。図４（ｂ）には、建物の側面にメッシュを設定する例を示した。メッシュｂ１は建物の窓の部分に設定した例である。メッシュｂ２は、建物のエレベータ部分に設定した例である。メッシュｂ３は、建物の側面全体に設定した例である。このようにメッシュは、視点位置となり得る全ての場所に設定することができる。

次に、設定された格子点ごとの情報の内容を説明する。本実施例では、格子点の全周方向を取り囲むように文字表示用のレイヤ（以下、「文字レイヤ」と称する）を用意する。
図５は、文字レイヤの例を示す説明図である。図の左側に示すように、格子点Ｐの周囲に円筒形の文字レイヤを設定する。図中では、円筒形の一部のみを示したが、文字レイヤは、３６０度全方向について用意されている。文字レイヤの高さは、３次元画像として表示可能な画角を考慮して任意に設定可能である。
図中に示したαｍａｘは３次元画像の上下方向の最大画角を表す最大垂直画角であり、Ｕｍａｘは３次元画像の最大水平画角である。３次元画像を表示する際には、このように文字レイヤの一部が用いられることになるが、格子点データとしては、３６０度全方向に対して用意されているのである。
図の右側には、文字レイヤを展開した状態を示した。文字レイヤには、格子点Ｐを視点とした場合の３次元画像中に表示されるべき文字が表示される。図中には、Ａビル、Ｂビルという建物の名称が表示されている例を示している。格子点データは、この文字を表示するためのデータとして、「Ａビル」「Ｂビル」などの表示すべき文字列、およびその表示位置を記憶している。表示位置は、種々の座標系をとることができるが、本実施例では、北を０度とする水平方向の角度ｕと、垂直方向の高さｖからなる円筒座標系で表すものとした。図の例では、「Ａビル」「Ｂビル」の表示位置としては、各文字列の下端中央の座標（ｕ１，ｖ１）、（ｕ２，ｖ２）が記憶されることになる。

図６は、格子点データの構成例を示す説明図である。
格子点データ２１３は、図４で説明した格子点ごとに用意されている。図６中の格子点Ｐ…格子点Ｐｎは、各格子点について同様のデータが用意されていることを表している。
格子点Ｐｎに示した通り、その内容としては、まず格子点位置を表す３次元座標が格納されている。地表面にのみメッシュを設定する場合には、緯度、経度などの２次元座標値としてもよい。
次に、格子点Ｐｎを視点位置とする３次元画像内に示されるべき文字およびその表示位置を示すデータが格納される。図中の文字情報１…文字情報ｍは、格子点Ｐｎについてｍ個の文字情報が同様の形式で格納されていることを表している。文字情報ｍに示した通り、その内容は、文字列を特定するための文字データＩＤ、表示時の文字サイズ、および文字位置である。
文字データＩＤは、格子点データ２１３とは別に用意された文字データ２１２に格納された文字列データに付された識別番号である。このように格子点データ２１３に文字列データを直接格納するのではなく、文字データＩＤを格納することにより、複数の格子点で共通の文字列を用いる場合でも、格子点データ２１３内に文字列データを重複して格納する必要がなくなり、データ容量を抑制することができる利点がある。
表示時の文字サイズは、文字に対応する地物と、格子点との距離に応じて設定されている。格子点から地物までの距離が遠いほど、文字サイズが小さくなるように設定した。文字サイズは、オペレータが手動で設定するものとしてもよいが、本実施例では、データ生成装置１００が自動的に設定するものとした。即ち、格子点と表示すべき文字列が指定されると、データ生成装置１００は、その文字列に対応する地物と格子点との距離を算出し、算出結果に基づいて文字サイズを決定するのである。距離と文字サイズとの関係は、予めテーブル、関数などで規定しておけばよい。

Ｃ．案内表示処理：
図７は、案内情報表示処理のフローチャートである。３次元地図や実風景などの３次元画像中に、地物の名称などの文字を重ねて表示する処理である。この処理は、主として端末３００の表示制御部３０６が行うものである。

処理を開始すると、端末３００は、現在位置および方位を入力する（ステップＳ１０）。現在位置は、ＧＰＳによる検出結果を用いることができ、方位は、電子コンパスによって取得することができる。これらの情報をユーザが手動で入力可能としてもよい。

次に、端末３００は、モードに応じて（ステップＳ１１）、３次元画像を表示する。ＡＲモード、即ち実風景中に文字を重ねて表示するモードにおいては、端末３００は、カメラを利用して画像を取り込む（ステップＳ１２）。一方、ＣＧモード、即ち３次元地図中に文字を重ねて表示するモードにおいては、端末３００は、３Ｄポリゴンデータに基づき、レンダリング画像を生成する（ステップＳ１３）。
これらの処理によって３次元画像を描画するためのデータが用意される。

本実施例では、格子点データに基づいて、３次元画像中に文字を表示する。先に説明した通り、格子点データは、複数の格子点ごとに用意されているが、現在位置が必ずしも、この格子点と一致しているとは限らない。そこで、端末３００は、格子点データを読み込むため、現在位置に近い格子点を特定する（ステップＳ１４）。
図中に格子点の特定方法を例示した。この例では、現在位置ＰＰの周囲に格子点Ｐ１〜Ｐ４が存在している。かかる状況で、格子点は２つの方法により特定することができる。
第１の方法は、現在位置ＰＰからの距離が最も近い格子点を選択する方法である。図の例では、最短距離ｄ１にある格子点Ｐ１が選択されることになる。
第２の方法は、視線方向に最も近い格子点を選択する方法である。この方法では、ステップＳ１０で入力された方位（図中の矢印ｄｒ）と、現在位置ＰＰと各格子点とを結ぶ線分とのなす角θが最も小さくなる格子点を選択することになる。図の例では、角θが最小となる格子点Ｐ２が選択される。格子点は、上述の第１、第２のいずれの方法によって選択してもよい。

端末３００は、こうして格子点が特定できると、その格子点に対応する格子点データを読み込み、文字レイヤを描画する（ステップＳ１５）。即ち、格子点データに格納された文字データＩＤに対応する文字列を、文字データ２１２から読み出し、格子点データで指定された文字位置、文字サイズで描画するのである。文字は、図５に示したように、文字レイヤに２次元的に描画されることになる。文字レイヤを用いることにより、文字については、レンダリング等の対象から外し、２次元の描画処理で足りるため、軽い処理負荷で描画可能となる利点がある。

以上の処理を終えると、端末３００は、ステップＳ１１〜Ｓ１３で得られた３次元画像が描かれた画像レイヤに、ステップＳ１４，Ｓ１５で得られた文字レイヤを重畳して表示する（ステップＳ１６）。こうすることにより、３次元画像中に文字を重畳した案内情報表示を実現することができる。
また、案内情報表示処理を、現在位置および視線方向の変化に応じて、繰り返し実行することにより、リアルタイムで適切な情報を提示することが可能となる。

図８は、３次元画像および情報の表示例を示す説明図である。
図８（ａ）は、ＣＧモードにおける表示例を示している。この例では、３次元地図が表示され、３次元地図中の各地物の名称を表す文字列が、地物に重畳して表示されている。また、地物の名称は、地物が遠くなるほど、小さく表示される。
図８（ｂ）は、ＡＲモードにおける表示例を示している。この例では、ユーザが街中で端末３００をかざし、実風景を撮像すると、その画像内に、地物の名称を表す文字列が、地物に重畳して表示される。
本実施例の３次元画像表示システムによれば、格子点データを用いることにより、３次元画像内に表示すべき文字列およびその表示位置を容易に設定することができ、軽い処理負荷で適切な位置に文字を表示させることが可能となる。
図８の例では、文字列として地物の名称を表示する例を示したが、３次元画像内には、この他、地名、行き先案内など種々の文字を表示可能である。また、通行規制を表す標識などの記号や、店舗の広告等の画像を表示させてもよい。いずれの場合も、格子点データを用いることで、適切な表示位置に容易に表示させることが可能となる。

Ｄ．装置構成：
実施例２では、ユーザによって指定された出発地から目的地に至る経路を案内するための経路案内装置としての構成を説明する。
図９は、実施例２における３次元画像表示システムの構成を示す説明図である。データ生成装置は省略し、サーバ２００Ａおよび端末３００の構成のみを示した。
実施例２では、サーバ２００において、ネットワークデータ２１４および経路探索部２２０が備えられている。
ネットワークデータ２１４は、道路をノードおよびリンクで表した経路探索用のデータである。経路探索部２２０は、このネットワークデータ２１４を参照して、指定された出発地から目的地までの経路探索を行う。得られた経路は、ネットワークＮＥ２を介して端末３００に送信され、ユーザに対する経路案内に利用される。
その他の構成は、実施例１と同様である。

Ｅ．経路案内処理：
図１０は、経路案内処理のフローチャートである。左側に端末３００での処理を示し、右側にサーバ２００Ａでの処理を示した。
まず、ユーザが経路を探索すべき出発地、目的地を入力する（ステップＳ２０）。出発地は、ユーザが指定してもよいし、ＧＰＳなどで検出された現在位置を用いても良い。指定された出発地、目的地の情報は、サーバ２００Ａに送信される。
サーバ２００Ａでは、経路探索部２２０（図９参照）が、経路探索処理を実行する。
つまり、ステップＳ２０で指定された出発地、目的地を受信し（ステップＳ３０）、出発地から目的地に至る経路をダイクストラ法など周知の手法によって探索する（ステップＳ３１）。そして、探索結果を端末３００に送信する（ステップＳ３２）。

端末３００では、この経路探索の結果を受信し（ステップＳ２１）、格子点の絞り込みを行う（ステップＳ２２）。実施例２では、経路探索により、ユーザが通行する経路が特定されるため、格子点データを予め経路付近の領域に存在するものに絞り込んでおけば、現在位置に応じた格子点データを特定するための処理負荷が軽減されるからである。一旦、フローチャートを離れ、この絞り込みの方法について説明する。

図１１は、格子点絞り込みの処理例を示す説明図である。
図１１（ａ）は、道路ポリゴンに基づいて絞り込む例を示した。経路探索によって、ノードＮ１〜Ｎ５およびリンクＬ１〜Ｌ４で表される経路が得られたとする。これに対応する道路ポリゴンが、図中のハッチングを付した部分である。かかる場合には、経路に対応する道路ポリゴン上の領域、即ち、図１１（ａ）中のハッチングを付した領域に存在する格子点を、検索対象とすることができる。
図１１（ｂ）は、ネットワークデータに基づいて絞り込む例を示した。図１１（ａ）と同様に、ノードＮ１〜Ｎ５およびリンクＬ１〜Ｌ４で表される経路が得られたとする。図１１（ｂ）の方法では、これらのリンクＬ１〜Ｌ４に対して、所定幅Ｗｂの領域（図中のハッチングを付した領域）を設定し、この領域内に存在する格子点を、検索対象とする。所定幅Ｗｂは、経路の全般にわたって一定である必要はなく、経路に対応する道路幅などに応じて変化させてもよい。また、所定幅Ｗｂは、道路よりも広幅としてもよいし、狭幅としてもよい。
図１１（ｃ）は、経路の進行方向を考慮した絞り込みの例を示した。ここでは、得られた経路のうちノードＮ１〜Ｎ３およびリンクＬ１〜Ｌ２の部分のみを示している。出発地から目的地に向かう方向は、図中に矢印で示すように、リンクＬ１→Ｌ２の方向であるとする。道路の中央にリンクＬ１、Ｌ２が設定されているとすると、この経路を車両で通過する場合には、リンクよりも左側の領域を通行することになる。図１１（ｃ）では、かかる点を考慮して、リンクＬ１、Ｌ２の左側に所定幅Ｗｃの領域（図中のハッチングを付した領域）を設定し、この領域内に存在する格子点を、検索対象とする。所定幅Ｗｃは、経路の全般にわたって一定である必要はなく、経路に対応する道路幅などに応じて変化させてもよい。また、所定幅Ｗｃは、道路の半幅よりも広幅としてもよいし、狭幅としてもよい。図１１（ｃ）では、リンクＬ１、Ｌ２の左側のみに領域を設ける例を示したが、右側に所定幅Ｗｃよりも狭幅の領域を設けても良い。図１１（ｃ）では、車両での通行を想定しているため左側に領域を設けているが、歩行者を想定する場合は右側に設けることもできる。
図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に示した各方法は、いずれか一つのみを使用してもよいし、道路の幅、リンクが１条・２条のいずれで設定されているか、道路内に存在する格子点の密度、ユーザからの指定などに応じて、いずれかを使い分けても良い。

図１０に戻り、経路案内処理について説明する。
端末３００は、ステップＳ２２において、図１１に示した方法で格子点の絞り込みを行うと、案内情報表示処理を実行する（ステップＳ２３）。
案内情報表示処理の内容は、実施例１（図７）と同様である。ただし、現在位置に近い格子点の特定（図７のステップＳ１４）は、図１１で絞り込んだ結果を対象として行われる。こうすることによって、検索対象が限定されるため、格子点を特定するための処理負荷を軽減することができる。
また、実施例２においては、現在位置の特定（図７のステップＳ１０）に経路探索結果を反映することもできる。つまり、ＧＰＳ等で検出された現在位置をそのまま利用するのではなく、この検出結果に対して、経路探索で得られた経路上の最も近接する地点を特定するのである。実施例２においては、ユーザは、経路探索で得られた経路上を移動している可能性が高いため、このように特定することによって、ＧＰＳ等での検出誤差を抑制し、精度良く情報表示を行うことができる。
ただし、ユーザが経路から意図的にまたは誤って外れる可能性もあるため、上述の探索結果を用いての現在位置の特定は、ＧＰＳ等で検出された現在位置と経路探索で得られた経路との距離が所定値以内の場合に限って適用する方法をとってもよい。

以上、本発明の実施例について説明した。３次元画像表示システムは、必ずしも上述した実施例の全ての機能を備えている必要はなく、一部のみを実現するようにしてもよい。また、上述した内容に追加の機能を設けてもよい。
実施例２では、経路探索結果に基づいて格子点を絞り込む例を示したが、例えば、実施例１において、現在位置または直近の過去の位置に基づいて、所定距離内の領域に格子点を絞り込んだ上で検索を行うようにしてもよい。
また、実施例２では、ＧＰＳ等の検出結果と経路探索結果とを参照して現在位置を特定する例を示したが、実施例１においても、ＧＰＳ等の検出結果と、地図上の道路ポリゴンに基づいて現在位置を特定するようにしてもよい。例えば、ＧＰＳ等の検出結果に直近の道路ポリゴンの上の地点を現在位置とするのである。
本発明は上述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、実施例においてハードウェア的に構成されている部分は、ソフトウェア的に構成することもでき、その逆も可能である。

本発明は、地物を３次元的に表現した３次元画像を描画するために利用可能である。

１００…データ生成装置
１０１…コマンド入力部
１０２…格子点設定部
１０３…格子点データ記憶部
１０４…３Ｄポリゴンデータ記憶部
１０５…送受信部
１０６…文字位置設定部
２００、２００Ａ…サーバ
２０１…送受信部
２０２…データベース管理部
２１０…地図データベース
２１１…３Ｄポリゴンデータ
２１２…文字データ
２１３…格子点データ
２１４…ネットワークデータ
２２０…経路探索部
３００…端末
３０１…送受信部
３０２…コマンド入力部
３０３…位置方位入力部
３０４…主制御部
３０５…地図情報記憶部
３０６…表示制御部
３０６Ａ…格子点特定部
３０８…画像入力部

Claims (9)

1. ３次元空間を表した３次元画像および該画像に関連した情報を表示する３次元画像表示システムであって、
   ３次元空間内に設定された複数の地点ごとに、各地点を視点とする前記３次元画像内に表示すべき前記情報、および該情報の前記３次元画像内での表示位置を記憶する情報データベースと、
   前記３次元画像を表示すべき視点位置を入力する入力部と、
   前記視点位置における前記３次元画像を表示する表示制御部とを備え、
   前記表示制御部は、前記情報データベースから、前記視点位置に対応する地点に記憶された前記情報および表示位置を取得し、該表示位置に基づいて前記３次元画像内に前記情報を重畳させて表示する３次元画像表示システム。
2. 請求項１記載の３次元画像表示システムであって、
   前記情報データベースは、前記地点ごとに前記３次元画像に表示される範囲を超える視線方向について前記情報および表示位置を記憶しており、
   前記入力部は、さらに前記３次元画像を表示する際の視線方向も入力し、
   前記表示制御部は、前記視点位置および視線方向に基づいて前記情報データベースを参照し、前記３次元画像および前記情報の表示を行う３次元画像表示システム。
3. 請求項１または２記載の３次元画像表示システムであって、
   前記表示制御部は、画像レイヤに前記３次元画像を描画し、２次元の描画を行うための情報レイヤに前記情報を描画し、該画像レイヤと情報レイヤとを重畳して前記表示を行う３次元画像表示システム。
4. 請求項２記載の３次元画像表示システムであって、
   前記表示制御部は、画像レイヤに前記３次元画像を描画し、２次元の描画を行うための前記視点位置を中心に３６０度の方位を取り囲むように円筒状に設けられた情報レイヤに前記情報を描画し、該画像レイヤと情報レイヤとを重畳して前記表示を行う３次元画像表示システム。
5. 請求項３または４記載の３次元画像表示システムであって、
   前記情報は、３次元空間内の地物と関連づけられた情報であり、
   前記表示制御部は、前記情報が関連づけられた前記地物と前記視点位置との距離が遠くなるほど、前記情報のサイズを小さくして前記表示を行う３次元画像表示システム。
6. 請求項１〜５いずれか記載の３次元画像表示システムであって、
   指定された出発地から目的地に至る経路を探索する経路探索部を有し、
   前記表示制御部は、前記情報データベースに格納された地点のうち、前記経路探索によって得られた経路と所定の位置関係にある地点を検索対象として前記視点位置に対応する地点を特定し、前記表示を行う３次元画像表示システム。
7. 請求項１〜６いずれか記載の３次元画像表示システムであって、
   通行可能な場所を特定し得る地図データベースと、
   ユーザの現在位置を計測するための位置センサとを備え、
   前記入力部は、前記地図データベースを参照して、前記位置センサの計測結果に近接する前記通行可能な場所を特定し、該特定された場所を前記視点位置とする３次元画像表示システム。
8. コンピュータによって、３次元空間を表した３次元画像および該画像に関連した情報を表示する３次元画像表示方法であって、
   前記コンピュータは、３次元空間内に設定された複数の地点ごとに、各地点を視点とする前記３次元画像内に表示すべき前記情報、および該情報の前記３次元画像内での表示位置を記憶する情報データベースを有しており、
   該コンピュータが実行するステップとして、
   前記３次元画像を表示すべき視点位置を入力する入力ステップと、
   前記視点位置における前記３次元画像を表示する表示制御ステップとを備え、
   前記表示制御ステップは、前記情報データベースから、前記視点位置に対応する地点に記憶された前記情報および表示位置を取得し、該表示位置に基づいて前記３次元画像内に前記情報を重畳させて表示するステップである３次元画像表示方法。
9. コンピュータによって、３次元空間を表した３次元画像および該画像に関連した情報を表示するためのコンピュータプログラムであって、
   前記コンピュータは、３次元空間内に設定された複数の地点ごとに、各地点を視点とする前記３次元画像内に表示すべき前記情報、および該情報の前記３次元画像内での表示位置を記憶する情報データベースを有しており、
   該コンピュータに、
   前記３次元画像を表示すべき視点位置を入力する入力機能と、
   前記視点位置における前記３次元画像を表示する表示制御機能とを実現させ、
   前記表示制御機能は、前記情報データベースから、前記視点位置に対応する地点に記憶された前記情報および表示位置を取得し、該表示位置に基づいて前記３次元画像内に前記情報を重畳させて表示する機能であるコンピュータプログラム。