JP2014186570A - ３次元地図表示システム - Google Patents

Abstract

【課題】 ３次元地図を鳥瞰図で表示する際に地物ポリゴンに立体感を付与する。
【解決手段】 ３次元地図データにおいて、地物ポリゴンに加えて、陰影壁ポリゴンを設定する。陰影壁ポリゴンは、地物ポリゴンの境界等に沿って鉛直に設けられた架空の板状のポリゴンである。水系の周囲に設けた場合には、水系側から見た側の面は不透過、逆側の面は透過に設定されている。地図表示の際には、地物ポリゴンとともに、陰影壁ポリゴンも描画する。陰影壁ポリゴンは、不透過側の面が視線方向を向いている箇所でのみ黒、グレー等で描かれる。
こうすることによって、鳥瞰図で表示する際に、視線方向に応じた適切な方向に陰影を描画させることができ、ポリゴンに擬似的に立体感を付与することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、３次元地図を鳥瞰図で表示する３次元地図表示システムに関する。

ナビゲーション装置やコンピュータの画面等に用いられる電子地図では、建物などの地物を３次元的に表現した３次元地図が用いられることがある。３次元地図は、通常、３次元モデルを透視投影などで３次元的に描くことによって表示される。上方の視点位置から見下ろす状態で描くことによって鳥瞰図で表示した３次元地図は、遠近感を伴って広範囲を表示できるため、有用性が高い。
３次元地図は、地理を直感的に把握できる利点があり、かかる利点を活かすため、リアリティを向上させることが望まれる。かかる観点から、３次元地図においては、地物の遠近感を付すことも試みられている。例えば、特許文献１は、３次元モデルに対し、太陽の位置を設定して、影を付す技術を開示している。

特開２００６−１２６４４５号公報

しかし、３次元地図においては、陰影を付すことも容易ではない。
例えば、特許文献１の方法では、想定された太陽の位置に対して陰影を計算するための処理負荷が多大となる。
また、３次元地図においては、地物を表すためのポリゴンの上下関係が現実とは異なっている場合もある。例えば、池や河川などの水系を表すポリゴンについては、地表面を表すポリゴンの上に水系を表すポリゴンが重ねて描かれているだけの場合があり、現実の高低差では水系よりも高い位置にあるはずの地表面がポリゴン上は水系よりも下に存在しているのである。かかる状態では、太陽の位置を想定したとしても、適切な陰影を付すことができない。
本発明は、かかる課題に鑑み、３次元地図を表示する際に、処理負荷の極端な増大を抑制しつつ、陰影を付与することを目的とする。

本発明は、
３次元地図を表示する３次元地図表示システムであって、
前記３次元地図の描画に用いられる描画用地図データベースと、
前記描画用地図データベースを参照して、上空から見下ろす視点位置、視線方向によって前記３次元地図を鳥瞰図として表示する表示制御部とを備え、
前記描画用地図データベースは、
前記３次元地図に描かれる地物の形状を表す地物ポリゴンを描画するための地物ポリゴンデータと、
前記３次元地図において陰影を表すための架空の板状のポリゴンであって、該板状のポリゴンを設置する地物ポリゴンに対して垂直または傾けて設定されるとともに、表裏一方の面からのみ視認可能とされ、他方の面からは透視されるよう設定されている陰影壁ポリゴンを表す陰影壁ポリゴンデータとを格納しており、
前記表示制御部は、
前記陰影壁ポリゴンについては、前記視認可能とされた面側のみを表示する３次元地図表示システムとして構成することができる。

本発明では、架空の陰影壁ポリゴンが用意されており、これを描画することによって地物に陰影を付すことができる。ここで言う陰影とは、地表面等に写される影という意味ではなく、地物の段差のように、地物表面に対して垂直または傾いた面が存在することによって生じる陰の部分を意味する。
図１は、陰影の付与例を示す説明図である。図１（ａ）には、陰影を付与していない状態の３次元地図の表示例を示した。この例では、地表面と水系の境界部分は、図示する通り、同一平面にあるかのように表示される。図１（ｂ）には、陰影壁ポリゴンを用いて陰影を付与した例を示した。この例では、陰影壁ポリゴンは、図１（ａ）における境界部分に沿って鉛直に立てられる板状のポリゴンであり、視点手前側から見たときに視認可能となっている。従って、３次元地図の表示時には、境界に沿って、黒い縁取りのように陰影が描かれることになり、３次元地図に立体感を付与することができる。かかる表示に要求される処理は、陰影壁ポリゴンの分だけ描画対象が増える程度ですむため、処理負荷の極端な増大は生じない。

図１に例示したような陰影は、例えば、ポリゴンの境界に沿って太線を描くことによっても表現可能である。しかし、本発明では、陰影壁ポリゴンを利用することによって、次に示す利点がある。
陰影壁ポリゴンは、表裏一方の面からのみ視認可能と設定されている。例えば、図１において、水系を取り囲むように陰影壁ポリゴンを設定したとしても、視点に近い側に設定されている部分は表示されない。従って、本来表示されるべき地物が陰影壁ポリゴンによって隠されることを回避でき、視線方向に応じた自然な陰影を付すことができる。
また、３次元地図を描く際には、陰影壁ポリゴンについても、他の地物と同様に遠近感が付与される。特別な処理を施すまでなく、視点から遠方に行くほど、陰影壁ポリゴンを小さく描くことができるのである。図１においても、遠方においては、陰影壁ポリゴンはほとんど視認されていない。
このように単純にポリゴンの境界に沿って太線を描く場合に比較して、陰影壁ポリゴンを用いる場合には、容易に自然な陰影を付与することができる利点がある。

図１で示したのは、一例に過ぎない。例えば、陰影壁ポリゴンは、図１のようにポリゴンの境界に設けるものに限らず、ポリゴン内部なども含め、種々の部位に設けることができる。
また、陰影壁ポリゴンにおいて、視認される側の色等は、種々の設定が可能である。陰影らしい表現を実現するために、黒または灰色などとしてもよいし、陰影壁ポリゴンを設定した場所に応じて、周囲に存在するポリゴンと同様の色相で明度を低下させた色を用いても良い。また、テクスチャを付してもよい。
陰影壁ポリゴンは、設置される地物ポリゴンの面に対して垂直または傾いているものである。図１のように略水平な地表面または水系に設定する場合には、陰影壁ポリゴンは鉛直または傾いた方向となる。例えば、ビルの窓の部分のように、垂直面を示す地物ポリゴンに貼り付けられた窓ポリゴンまたは窓のテクスチャの周辺に設定する場合には、陰影壁ポリゴンは、庇のように略水平または傾いた面となる。

陰影壁ポリゴンの一方の面のみを表示する方法も、種々の方法をとることができる。例えば、陰影壁ポリゴンに対し、表示すべき面と、透過すべき面とを示すフラグを付す方法、またはポリゴンの法線ベクトルによって表裏を判断する方法などによって、表示すべき面と透過すべき面とを識別可能としておき、透過すべき面を描かないように表示時に制御してもよい。かかる場合には、ポリゴンの裏面は描かないことを標準的な処理とするよう表示制御部を構成しておいてもよい。
また別の方法として、表示制御部を、ポリゴンの表裏面に関わらず描画する構成としておき、陰影壁ポリゴンについては、透過すべき面には、透過色を設定しておくようにしてもよい。

本発明において、
前記陰影壁ポリゴンは、前記地物ポリゴンの境界位置に設定されているものとしてもよい。
陰影は図１に例示したように、ポリゴンの境界部分に生じることが多いため、本発明の陰影壁ポリゴンは、境界位置に設定する場合に有用性が高い。

上記態様において、
前記地物ポリゴンには、現実の高さの高低関係とは逆の上下関係で重ねて描画される地物ポリゴンが含まれており、
前記陰影壁ポリゴンは、前記上側に重ねられる地物ポリゴンの境界に設定されるとともに、前記上側の地物ポリゴンに面する側が視認可能とされているものとしてもよい。
例えば、図１に示した水系は、地表面のポリゴンの上に、水系のポリゴンを重ねて描画することで表現されている。即ち、実際の高低関係では、地表面の方が水面よりも上にあるはずであるが、ポリゴンの上下関係は逆に水系の方が上になっている。このようにポリゴンの上下関係が現実と逆転している箇所では、従来技術のようにライティングを想定した計算を行っても適切な陰影を付与することはできない。従って、かかる箇所には、本発明の有用性が特に高いと言える。
このような位置関係は、地表面と水系との間に限らず、種々のポリゴン間で生じうる。例えば、ビルの側面に付した窓の場合、地表面に描かれた半地下の道路や線路の場合などが挙げられる。

本発明は、３次元地図表示システムとしての構成に限らず、種々の構成をとることができる。
例えば、３次元地図の表示に用いられる描画用地図データベースを生成する地図データ生成装置であって、
前記３次元地図に表される地物の形状を表す地物ポリゴンを描画するための地物ポリゴンデータを格納した原地図データベースと、
前記３次元地図において陰影を表すための架空の陰影壁ポリゴンを生成する陰影壁ポリゴン生成部とを備え、
前記陰影壁ポリゴン生成部は、
前記原地図データベースに格納された前記地物ポリゴンデータの境界を抽出し、
前記境界に鉛直または傾けて架空の板状の陰影壁ポリゴンを、表裏一方の面からのみ視認可能とされ、他方の面からは透視される状態で生成し、
該陰影壁ポリゴンを前記描画用地図データベースに格納する地図データ生成装置として構成してもよい。

本発明の地図データ生成装置によれば、地物ポリゴンデータの境界部分に陰影壁ポリゴンを効率的に設定することができる。
陰影壁ポリゴンを設定すべき地物ポリゴンは、例えば、オペレータが指示するものとしてもよいし、地物ポリゴンの種別などに応じて選択するものとしてもよい。
また、陰影壁ポリゴンのいずれの面を視認可能とするかについても、オペレータが指示するものとしてもよいし、陰影壁ポリゴンの形状や、陰影壁ポリゴンが設定される地物ポリゴンの種別などに応じて判定してもよい。後者の方法としては、例えば、陰影壁ポリゴンが、地物ポリゴンの周囲を取り囲むように設定される場合には、その内側を視認可能な面とする方法が挙げられる。

上記地図データ生成装置においては、
前記地物ポリゴンには、現実の高さの高低関係とは逆の上下関係で重ねて描画される地物ポリゴンが含まれており、
前記陰影壁ポリゴンデータ生成部は、
前記上側に重ねられる地物ポリゴンの境界に設定されるとともに、前記上側の地物ポリゴンに面する側が視認可能とされる状態で前記陰影壁ポリゴンを生成するものとしてもよい。
こうすることにより、視認可能な面の設定も含め、効率的に陰影壁ポリゴンを生成することができる。

本発明においては、上述した種々の特徴を必ずしも全て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次元地図を表示する３次元地図表示方法、および地図データを生成する地図データ生成方法として構成してもよいし、かかる表示または生成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。

陰影の付与例を示す説明図である。 ３次元地図表示システムの構成を示す説明図である。 陰影壁ポリゴンの設定例を示す説明図である。 陰影壁ポリゴンの設定例（２）を示す説明図である。 陰影壁ポリゴン生成処理（１）のフローチャートである。 陰影壁ポリゴン生成処理（２）のフローチャートである。 地図表示処理のフローチャートである。

Ａ．システム構成：
図２は、３次元地図表示システムの構成を示す説明図である。本実施例の３次元地図表示システムは、経路探索を行い、３次元地図を表示しながら経路案内をするシステムである。３次元地図表示システムは、経路探索、経路案内機能を伴わず、単にユーザからの指示等に従って３次元地図を表示するシステムとして構成してもよい。
３次元地図表示システムは、先に図１（ｂ）に示したように、陰影壁ポリゴンを利用することによって、地物ポリゴンに陰影を付して立体感を与えた表示を実現できるものである。
実施例の３次元地図表示システムは、サーバ２００と端末３００とをネットワークＮＥ２で接続して構成されている。端末３００としては、スマートフォンを用いるものとしたが、携帯電話、携帯側情報端末、パーソナルコンピュータなど、地図を表示可能な種々の装置を利用可能である。
図２には、さらに、地図データを生成する地図データ生成装置１００も併せて示した。地図データ生成装置１００は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを備えるパーソナルコンピュータを利用して構成されており、原地図データベース１０４から、描画用地図データベースを生成する装置である。描画データ生成装置１００は、ネットワークＮＥ１でサーバ２００に接続されており、生成された描画用地図データベースは、サーバ２００に格納される。
地図データ生成装置１００、サーバ２００、端末３００には、それぞれ図示する機能ブロックが備えられている。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ためのコンピュータプログラムをインストールすることによってソフトウェア的に構成したが、これらをハードウェア的に構成することも可能である。
また、本実施例で示した地図データ生成装置１００、サーバ２００、端末３００が備える機能は、一例に過ぎず、全ての機能を１台で実現するスタンドアロンの装置として構成することも可能である。また、図示したよりも多数のサーバ等からなる分散システムとして構成してもよい。
以下、各装置ごとに構成を説明する。

（１）地図データ生成装置１００について
原地図データベース１０４は、地図で描画されるべき地物の形状等を表す地物ポリゴンデータ、ラインデータを格納したデータベースである。本実施例では、３次元の形状を表す３次元地図データを格納するものとした。原地図データベース１０４を、そのまま用いて透視投影等によって３次元地図を描画することも可能なデータである。本実施例では、立体感を向上させるため、地図データ生成装置１００で、加工し、描画用地図データベース１０３を生成するのである。
コマンド入力部１０１は、原地図データベース１０４に対する加工について、オペレータからの指示等を入力する。
陰影壁ポリゴン生成部１０２は、原地図データベース１０４に格納された地物ポリゴンに、陰影を付すための陰影壁ポリゴンを設定する。
描画用地図データベース１０３は、原地図データベース１０４に対して、陰影壁ポリゴン生成部１０２によって生成された陰影壁ポリゴンを加えた描画用の地図データを格納する。
送受信部１０５は、サーバ２００との間でデータの送受信を行う。本実施例では、描画用地図データベース１０３に格納された地図データは、送受信部１０５により、ネットワークＮＥ１経由でサーバ２００に送信される。

（２）サーバ２００について
地図データベース２１０には、描画用地図データベース２１１およびネットワークデータ２１３が格納されている。描画用地図データベース２１１には、地物の３次元形状を表す地物ポリゴンデータおよび文字データが格納されている。また、地図データ生成装置１００で生成された陰影壁ポリゴンも同様に格納されている。ネットワーデータ２１３は、道路をリンクおよびノードで表した経路探索用のデータである。
データベース管理部２０２は、地図データベース２１０のデータの入出力を管理する。
経路探索部２０３は、ネットワークデータ２１３を利用して、端末３００のユーザから指定された出発地から目的地までの経路を探索する。経路探索は、ダイクストラ法など周知の方法によって行うことができる。
送受信部２０１は、ネットワークＮＥ２を介して、端末３００との間で、種々のデータやコマンドの送受信を行う。

（３）端末３００について
主制御部３０４は、端末３００に備えられた各機能ブロックの動作を統合制御する。
送受信部３０１は、ネットワークＮＥ２を介してサーバ２００との間で、データやコマンドの送受信を行う。
コマンド入力部３０２は、ユーザからの経路案内等に関する指示などを入力する。指示としては、例えば、経路案内の出発地、目的地の指定、地図表示時の表示スケールの指定などが挙げられる。
位置・通行情報取得部３０３は、ＧＰＳ（Global Positioning System）等のセンサから端末３００の現在位置を取得したり、ネットワークＮＥ２経由で、交通渋滞や通行規制の情報を取得する。
地図情報記憶部３０５は、地図を表示する際に、サーバ２００から取得した３次元地図データベース２１１を一時的に記憶する。本実施例では、端末３００は、予め全ての地図データを記憶しておくのではなく、地図の表示範囲に応じて必要となる地図データを適宜、サーバ２００から取得する。地図情報記憶部３０５は、こうして取得された地図データを記憶している。また、併せて、経路探索の結果も記憶する。
表示制御部３０６は、地図情報記憶部３０５に記憶されている地図データを用いて、端末３００のディスプレイ３００ｄへの地図表示を行う。地図表示は、指定された視点位置、視線方向からの透視投影によって行う。本実施例では、表示制御部３０６としては、グラフィックスライブラリを用いており、法線ベクトルが視線方向側を向いているポリゴンのみを描画するようになっている。

Ｂ．陰影壁ポリゴンの設定例：
本実施例では、陰影壁ポリゴンを用いて、地物ポリゴンに陰影を付与する。陰影ポリゴンとは、一方の面からのみ視認可能な架空の板状のポリゴンである。以下に陰影壁ポリゴンの例を示す。

図３は、陰影壁ポリゴンの設定例を示す説明図である。川および池などの水系に陰影壁ポリゴンを設定した例を示した。
図示するように、川を表す川ポリゴン、および池を表す池ポリゴンは、地表面ポリゴンの上に重ねて描かれる。現実には、地表面よりも川および池の水面の方が低い位置にあるが、３次元地図表示では、現実の上下関係とは異なり、地表面よりも川ポリゴン、池ポリゴンの方が上に存在する。
本実施例の陰影壁ポリゴンは、このように地表面の上に位置するポリゴンの周囲に設定されている。

図の下方に示すように、池ポリゴンに対しては、その周囲を囲むように、鉛直に陰影壁ポリゴンが設定される。陰影壁ポリゴンは、内側、つまり池ポリゴン側から見た時に不透過となっており、外側から見たときに透過状態となるよう設定されている。本実施例では、法線ベクトルが視線方向を向いているときにのみ描画されるから、上述した透過状態の設定は、陰影壁ポリゴンについては、池の内側を向くように法線ベクトルを設定すればよい。
陰影壁ポリゴンの内側は、陰影を表現する色、例えば、黒またはグレーなどに設定されている。池の法面を表すよう茶色系の色等に設定してもよい。また、法面を表すテクスチャを貼り付けても良い。

図中に視線方向ＶＡから見た状態の投影図ＩＭＧＡを示した。陰影壁ポリゴンの内側のみが視認できるため、視線方向ＶＡから見た場合は、図示するように池を越えた対岸側の陰影壁ポリゴンが描かれ、池に陰影が付与される。
逆に、視線方向ＶＢから見た場合は、投影図ＩＭＧＢに示されるように、対岸の陰影壁ポリゴンが描かれ、池に陰影が付与される。
このように、池の周囲に陰影壁ポリゴンを設定することにより、視線方向に応じた陰影が付与されることになる。

図の上方に示すように、川ポリゴンに対しては、その両側に沿うように、鉛直に陰影壁ポリゴンを設定する。陰影壁ポリゴンは、内側、つまり川ポリゴン側から見た時に視認可能であり、外側から見たときに透過状態となるよう設定されている。かかる設定は、陰影壁ポリゴンについて、それぞれ川の内側を向くように法線ベクトルを設定すればよい。
陰影壁ポリゴンの内側は、陰影を表現する色、例えば、黒またはグレーなどに設定されている。川の法面を表すよう茶色等に設定してもよい。
図の右上側に川を視線方向ＶＣから見た状態の投影図ＩＭＧＣを示した。視線方向ＶＣから見た場合、川ポリゴンの手前側に設定された陰影壁ポリゴンは描画されず、対岸側の陰影壁ポリゴンが描画される。陰影壁ポリゴンも、地物ポリゴンと同様、透視投影によって描かれるから、遠方に行くほど細く描画され、陰影自体にも遠近感が付与される。

実施例の陰影壁ポリゴンは、図３で示したように、ポリゴンの境界に設定されるものには限られない。
図４は、陰影壁ポリゴンの設定例（２）を示す説明図である。
図４（ａ）は、道路ポリゴンに沿って、端から一定の距離の位置に陰影壁ポリゴンを設定した例を示している。陰影壁ポリゴンは、道路中央側から見た時に不透過となっており、端側から見た時に透過状態となる。図４（ａ）の右側に、道路の投影図を例示した。中央側から見ると、陰影壁に沿って陰影が付与され、道路の両側にある歩道が擬似的に表現される。
図４（ｂ）は、道路ポリゴンの両端を結ぶように一定間隔で数枚の陰影壁ポリゴンを設定した例を示している。陰影壁ポリゴンは、道路ポリゴンの一方側から見た時に不透過となっており、逆側から見た時に透過状態となっている。図４（ｂ）の右側に、道路の投影図を例示した。道路に交差する方向に一定間隔で陰影が付与され、階段が擬似的に表現される。
図４（ｃ）は、経路案内表示に沿って陰影壁ポリゴンを設定した例を示している。経路案内表示は、図示するようにラインデータで表されている。陰影壁ポリゴンは、経路案内表示に沿って、その下側に鉛直に設定されている。陰影壁ポリゴンは、一方から見た時に不透過とされ、反対面から見た時に透過とされる。図（ｃ）の右側に、経路案内表示の投影図を例示した。陰影壁ポリゴンは、この例では、屈曲した中央の部分だけ不透過となるため、この部分に陰影が付与され、立体感のある経路案内が表現される。

陰影壁ポリゴンは、図３、４で例示した態様に限られない。陰影ポリゴンは、この他にも種々の部位に設定することができ、これによって多種多様な陰影を付すことが可能である。

Ｃ．陰影壁ポリゴン生成処理：
陰影壁ポリゴンは、地図データ生成装置１００によって生成される。本実施例では、オペレータが手動で陰影壁ポリゴンを生成する方法と、自動または半自動で生成する方法とをとることができる。以下にそのための処理について説明する。

図５、６は、陰影壁ポリゴン生成処理のフローチャートである。陰影壁ポリゴン生成部１０２が主として実行する処理であり、ハードウェア的には地図データ生成装置１００のＣＰＵが実行する処理である。
処理を開始すると、地図データ生成装置１００は、原地図データを読み込む（ステップＳ１０）。
次に、地図データ生成装置１００は、陰影壁ポリゴン設定箇所を入力する（ステップＳ１１）。設定箇所は、例えば、境界ポリゴンを指定する方法、ライン形状を指定する方法をとることができる。境界ポリゴンとは、図３において川ポリゴン、池ポリゴンなど陰影壁を外周に設定する対象となる地物ポリゴンを言う。
境界ポリゴンの指定は、オペレータが個別に行うものとしてもよいし、地物ポリゴンの種別などに基づいて、自動判定するものとしてもよい。例えば、陰影壁ポリゴンを設定すべき地物ポリゴンとして、川・池などの水系のポリゴン（海を除く）、半地下の道路などの種別を予め指定しておき、ステップＳ１１の処理では、地図データ生成装置１００は、この指定に従って、境界ポリゴンを選択するのである。
ライン形状の指定とは、図４に示したように、ポリゴンの境界以外の部分に陰影壁ポリゴンを設定する場合の指定方法である。本実施例では、オペレータが個別に手動で指定するものとした。図４に示したように、陰影壁ポリゴンの設定方法についてパターン化できる場合には、こうしたパターンを使用して、ライン形状を簡易に設定可能としてもよい。例えば、予め歩道というパターンを用意しておくことにより、陰影壁ポリゴンを設定すべき道路を選択した後、「歩道」パターンを選択すると、道路の端から所定の位置に陰影壁ポリゴンの形状を自動設定する方法などが考えられる。

境界ポリゴンが指定された場合、地図データ生成装置１００は、境界ポリゴンの外周形状を特定する（ステップＳ１２）。 グラフィックスライブラリの制約上、ポリゴンは、三角形の集合として定義されている。従って、陰影壁ポリゴンを設定すべき位置を特定するためには、三角形の集合からなる境界ポリゴンの外周を特定する必要がある。
図中に外周形状の特定方法を示した。ここでは、頂点Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３からなる三角形ポリゴンＰＯＬ１と、頂点Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３からなる三角形ポリゴンＰＯＬ２とが存在する場合を例に考える。地図データ生成装置１００は、まず、任意の頂点をスタートポイントとして選択する。例えば、点Ｐ１１を選択したとする。
次に、その頂点を含むポリゴンに沿って辺を移動し、次の頂点を探索する。ポリゴンには、法線ベクトルの方向に応じた、各辺には向きが設定されているため、次の頂点の探索は、辺に設定された方向に沿って行えばよい。図の例では、点Ｐ１２が探索される。
地図データ生成装置１００は、同様の処理を繰り返すが、移動しようとする辺が、隣接するポリゴンと共有されているときは、隣接のポリゴンに移行する。図の例では、点Ｐ１２から次の点Ｐ１３に移動しようとしても、この辺は、隣接するポリゴンＰＯＬ２の点２３，点Ｐ２１を結ぶ辺と共有されている。従って、地図データ生成装置１００は、点Ｐ１２から隣接するポリゴンＰＯＬ２の点Ｐ２１に移行して、同様の処理を行うのである。点Ｐ１２、Ｐ２１は、ポリゴンの構成上は別個の点となるが、ポリゴンＰＯＬ１、ＰＯＬ２の間にすき間がある訳ではないので、両者は同じ座標値を持つ点である。
点Ｐ２１に移行すると、地図データ生成装置１００は、同様の処理により、点Ｐ２２、Ｐ２３と探索を行う。こうした処理の結果、点Ｐ１１、Ｐ１２（Ｐ２１）、Ｐ２２、Ｐ２３（Ｐ１３）という外周形状を特定することができる。

図６に移り、地図データ生成装置１００は、陰影壁ポリゴンの立ち上げを行う（ステップＳ１３）。
図中に立ち上げの様子を示した。ステップＳ１２で特定された外周形状、およびステップＳ１１で指定されたライン形状を、鉛直方向に高さＨだけ平行移動することによって生成される側面を、陰影壁ポリゴンとするのである。立ち上げの高さＨは、投影表示した際の陰影の幅に影響する。高さＨが高くなれば、陰影の幅が広くなり、視認しやすくなるものの、高くし過ぎれば、違和感を与えることになる。逆に高さＨを低くすれば、陰影付与による立体感が弱くなり、さらに低くすれば陰影が認識できないほどになる。高さＨは、これらの事象を考慮しながら、設定すればよい。

陰影壁ポリゴンの形状が定まると、地図データ生成装置１００は、属性を設定する（ステップＳ１４）。本実施例における属性としては、透過／不透過設定と、不透過面色設定である。
透過／不透過設定とは、いずれの面から見た時に透過状態とするかの設定であり、陰影壁ポリゴンの法線ベクトルの設定とも同義となる。図の例では、閉曲面として陰影壁ポリゴンが設定されており、外側が透過状態、内側が不透過に設定されている。透過／不透過の設定は、オペレータが個別に指定してもよいし、閉図形の場合には、内側を不透過とするというように、予めパターン化しておき、これに基づいて自動設定するようにしてもよい。
ライン形状を立ち上げて陰影壁ポリゴンを設定する場合も同様である。

不透過面色設定とは、陰影壁ポリゴンにおいて、不透過と設定されている面の色などの設定を言う。陰影壁ポリゴンは、陰影を付与するためのものであるから、黒、グレーなどとしておいてもよい。また、陰影壁ポリゴンが設定される場所に応じて、土を表す茶色の明度が低い色など、種々の色を選択可能である。併せて、不透過面に貼り付けるテクスチャを指定してもよい。
地図データ生成装置１００は、以上の処理によって陰影壁ポリゴンの生成が完了すると、これを描画用地図データベースに格納して（ステップＳ１５）、処理を完了する。

Ｄ．地図表示処理：
以上で設定された陰影壁ポリゴンを利用して地図を表示する場合の処理について説明する。
図７は、地図表示処理のフローチャートである。この処理は、経路探索を行った後の経路案内の際に用いることもできるし、経路探索と無関係に地図を表示する際に用いることもできる。この処理は、主として端末３００の表示制御部３０６が実行する処理であり、ハードウェア的には端末３００のＣＰＵが実行する処理である。

処理を開始すると、端末３００は、視点および視線方向を入力し（ステップＳ２０）、これに基づいて描画用地図データを読み込む（ステップＳ２１）。本実施例では、まず地図情報記憶部３０５を参照し、データに不足がある場合に、サーバ２００から必要なデータをダウンロードするものとした。

次に、端末３００は、陰影表示モードの判定を行う（ステップＳ２２）。陰影表示モードとは、陰影壁ポリゴンを用いて陰影を付与した表示を行うモードのことである。本実施例における陰影の付与（図１参照）は、擬似的なものであるため、視線方向によっては、表示に不自然さを与えることもある。従って、端末３００は、陰影の付与を行ってよいか否かを表示条件、特に視線方向等に基づいて判断する。
もっとも、ステップＳ２２の判定を省略し、必ず陰影表示モードを採用するものとしても構わない。

図中に陰影表示モードを採用するための条件を図中に示した。
まず、陰影壁有のモードがユーザによって指定されていることである。ユーザが陰影付与を希望していないときは、陰影表示モードを採用する必要はないからである。
第２に、３次元地図表示モードが指定されていることである。陰影は、３次元地図において立体感を付与するためのものであり、２次元での表示が指定されているような場合には陰影表示モードを採用する必要はないからである。
第３に、視線方向の鉛直方向からの角度αが、所定の最小値αｍｉｎ以上、最大値αｍａｘ以下となっていることである。角度αは、小さくなるほど地図は２次元表示に近づく。従って、角度αが最小値αｍｉｎよりも小さい場合には、陰影を効果的に付与できなくなるため、陰影表示モードを採用しないものとした。逆に、角度αが大きい場合は、視線方向は水平に近づき、図１に示したような鳥瞰図ではなく、いわゆるドライバーズビューの状態となる。かかる状態では、陰影壁ポリゴンは、陰影として視認されるのではなく、壁として視認される可能性がある。そこで、本実施例では、角度αが大きい場合も陰影表示モードを採用しないものとした。このように、本実施例では、陰影表示モードを行う視線方向には、制限を設けている。制限値αｍｉｎ、αｍａｘは、上述した不自然な表示とならないよう、任意に選択すればよい。
本実施例では、以上の３つの条件を全て満たすときに、陰影表示モードを用いるものとした。判断の条件は、これらに限るものではなく、この中の一部の条件だけを用いても良いし、他の条件を追加してもよい。

以上の処理が完了すると、端末３００は描画用地図データを投影して、地図描画処理を行う（ステップＳ２３）。この際、陰影表示モードが採用されているときは、陰影壁ポリゴンを表示する。また、その他の場合には、陰影壁ポリゴンは表示対象から除外することになる。
陰影壁ポリゴンを表示する際には、不透過に設定された面のみが描かれ、図１に示した陰影が付与された地図が表示される。透過に設定されている面は描かれないため、地図表示に違和感を与えない。

陰影壁を生成しながら表示してもよい。

以上、本発明の実施例について説明した。以上の実施例１で説明した種々の特徴点は、必ずしも全てを備えている必要はなく、適宜、一部を省略したり組み合わせたりして適用してもよい。
また、本発明は、上述した実施例の他、種々の変形例をとることができる。例えば、実施例においてソフトウェアで処理している部分はハードウェアに置き換えることもでき、その逆も可能である。実施例では、端末３００のディスプレイ３００ｄに地図を表示する例を示したが、プリンタ等に地図を印刷する場合にも
実施例では、陰影壁ポリゴンが予め地図データ生成装置１００によって生成されている例を示したが、陰影壁ポリゴンを適宜、生成しながら地図表示を行うようにしてもよい。かかる態様は、例えば、地図データ生成装置１００における陰影壁ポリゴン生成部１０２をサーバ２００に設けることにより実現できる。
実施例では、陰影壁ポリゴンが地物ポリゴン面に鉛直に設定されている例を示したが、陰影壁ポリゴンは鉛直方向から斜めに傾けて設定してもよい。

本発明は、３次元地図の表示において、リアリティ向上図るために利用可能である。

１００…地図データ生成装置
１０１…コマンド入力部
１０２…陰影壁ポリゴン生成部
１０３…描画用地図データベース
１０４…原地図データベース
１０５…送受信部
２００…サーバ
２０１…送受信部
２０２…データベース管理部
２０３…経路探索部
２１０…地図データベース
２１１…描画用地図データベース
２１３…ネットワークデータ
３００…端末
３０１…送受信部
３０２…コマンド入力部
３０３…位置・通行情報取得部
３０４…主制御部
３０５…地図情報記憶部
３０６…表示制御部

Claims (7)

1. ３次元地図を表示する３次元地図表示システムであって、
   前記３次元地図の描画に用いられる描画用地図データベースと、
   前記描画用地図データベースを参照して、上空から見下ろす視点位置、視線方向によって前記３次元地図を鳥瞰図として表示する表示制御部とを備え、
   前記描画用地図データベースは、
   前記３次元地図に描かれる地物の形状を表す地物ポリゴンを描画するための地物ポリゴンデータと、
   前記３次元地図において陰影を表すための架空の板状のポリゴンであって、該板状のポリゴンを設置する地物ポリゴンに対して垂直または傾けて設定されるとともに、表裏一方の面からのみ視認可能とされ、他方の面からは透視されるよう設定されている陰影壁ポリゴンを表す陰影壁ポリゴンデータとを格納しており、
   前記表示制御部は、
   前記陰影壁ポリゴンについては、前記視認可能とされた面側のみを表示する３次元地図表示システム。
2. 請求項１記載の３次元地図表示システムであって、
   前記陰影壁ポリゴンは、前記地物ポリゴンの境界位置に設定されている３次元地図表示システム。
3. 請求項２記載の３次元地図表示システムであって、
   前記地物ポリゴンには、現実の高さの高低関係とは逆の上下関係で重ねて描画される地物ポリゴンが含まれており、
   前記陰影壁ポリゴンは、前記上側に重ねられる地物ポリゴンの境界に設定されるとともに、前記上側の地物ポリゴンに面する側が視認可能とされている３次元地図表示システム。
4. ３次元地図の表示に用いられる描画用地図データベースを生成する地図データ生成装置であって、
   前記３次元地図に表される地物の形状を表す地物ポリゴンを描画するための地物ポリゴンデータを格納した原地図データベースと、
   前記３次元地図において陰影を表すための架空の陰影壁ポリゴンを生成する陰影壁ポリゴン生成部とを備え、
   前記陰影壁ポリゴン生成部は、
   前記原地図データベースに格納された前記地物ポリゴンデータの境界を抽出し、
   前記境界に鉛直または傾けて架空の板状の陰影壁ポリゴンを、表裏一方の面からのみ視認可能とされ、他方の面からは透視される状態で生成し、
   該陰影壁ポリゴンを前記描画用地図データベースに格納する地図データ生成装置。
5. 請求項４記載の地図データ生成装置であって、
   前記地物ポリゴンには、現実の高さの高低関係とは逆の上下関係で重ねて描画される地物ポリゴンが含まれており、
   前記陰影壁ポリゴンデータ生成部は、
   前記上側に重ねられる地物ポリゴンの境界に設定されるとともに、前記上側の地物ポリゴンに面する側が視認可能とされる状態で前記陰影壁ポリゴンを生成する地図データ生成装置。
6. コンピュータによって３次元地図の表示に用いられる描画用地図データベースを生成する地図データ生成方法であって、
   前記コンピュータが実行するステップとして、
   前記３次元地図に表される地物の形状を表す地物ポリゴンを描画するための地物ポリゴンデータを読み込むステップと、
   前記３次元地図において陰影を表すための架空の陰影壁ポリゴンを生成する陰影壁ポリゴン生成ステップとを備え、
   前記陰影壁ポリゴン生成ステップは、
   前記原地図データベースに格納された前記地物ポリゴンデータの境界を抽出し、
   前記境界に前記地物ポリゴンに対して垂直または傾けて架空の板状の陰影壁ポリゴンを、表裏一方の面からのみ視認可能とされ、他方の面からは透視される状態で生成し、
   該陰影壁ポリゴンを前記描画用地図データベースに格納する地図データ生成方法。
7. ３次元地図の表示に用いられる描画用地図データベースを生成するためのコンピュータプログラムであって、
   前記３次元地図に表される地物の形状を表す地物ポリゴンを描画するための地物ポリゴンデータを読み込む機能と、
   前記３次元地図において陰影を表すための架空の陰影壁ポリゴンを生成する陰影壁ポリゴン生成機能とをコンピュータに実現させるためのコンピュータプログラムであり、
   前記陰影壁ポリゴン生成機能は、
   前記原地図データベースに格納された前記地物ポリゴンデータの境界を抽出し、
   前記境界に前記地物ポリゴンに対して垂直または傾けて架空の板状の陰影壁ポリゴンを、表裏一方の面からのみ視認可能とされ、他方の面からは透視される状態で生成し、
   該陰影壁ポリゴンを前記描画用地図データベースに格納する機能であるコンピュータプログラム。