JP2019056768A - エネルギー伝播３次元可視化装置およびエネルギー伝播３次元可視化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 エネルギー伝播の可視化を可能にする。【解決手段】 実施形態のエネルギー伝播３次元可視化装置は、エネルギーの伝播を可視化した３次元映像を表示するエネルギー伝播３次元可視化装置であって、当該エネルギーが伝播する空間の各点における物理量を示すデータ群を取得するデータ取得手段と、前記データ取得手段により、取得されたデータ群に示される各点の物理量の分布を３次元座標系上にて表現した３次元映像を表示装置の画面に表示させる表示処理手段とを具備する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、エネルギー伝播３次元可視化装置およびエネルギー伝播３次元可視化方法に関する。

例えば各種センサの開発や目標探知／追跡アルゴリズムの開発などにおいて、電波、音波等のエネルギーが実空間においてどのように伝播するかは、基本性能の設定に際して必要とされる検証事項である。

特許第２６５１１１７号公報

しかしながら、対象とするエネルギー伝播のモデルは、非線形かつ非定常の偏微分方程式となり、解析的な解の存在、一意性が保証されず、数値計算してもその結果が正しいか判断に苦慮することが多い。

発明が解決しようとする課題は、エネルギー伝播の可視化を可能にするエネルギー伝播３次元可視化装置およびエネルギー伝播３次元可視化方法を提供することにある。

実施形態のエネルギー伝播３次元可視化装置は、エネルギーの伝播を可視化した３次元映像を表示するエネルギー伝播３次元可視化装置であって、当該エネルギーが伝播する空間の各点における物理量を示すデータ群を取得するデータ取得手段と、前記データ取得手段により取得されたデータ群に示される各点の物理量の分布を３次元座標系上にて表現した３次元映像を表示装置の画面に表示させる表示処理手段とを具備する。

実施形態に係るエネルギー伝播３次元可視化装置の構成の一例を示す図。 表示装置の画面上に表示される３次元映像の一例を示す図。 エネルギー伝播３次元可視化装置の動作の一例を示すフローチャート。

以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。

以下に説明する実施形態に示されるエネルギー伝播３次元可視化装置は、例えば実験的に計測したデータや部分的に計算したデータ等を基に、電波、音波、光、熱等のエネルギー伝播を３次元で可視化することで、設計者などが、性能値境界ではどのようになるのか、どのあたりがブラインドゾーンになるのかを直感的に理解することを支援するものである。

図１は、実施形態に係るエネルギー伝播３次元可視化装置の構成の一例を示す図である。

図１に示される３次元映像を表示するエネルギー伝播３次元可視化装置１は、電波、音波、光、熱等のエネルギーの伝播を可視化した３次元映像を表示するものである。このエネルギー伝播３次元可視化装置１は、例えばプログラムを実行するコンピュータとして実現してもよい。

エネルギー伝播３次元可視化装置１は、記録装置２，３、表示装置４、入力装置５などを備えている。なお、これらの装置類は、エネルギー伝播３次元可視化装置１の内部に備えていてもよい。

また、エネルギー伝播３次元可視化装置１は、各種の機能として、データ取得部１１、表示情報作成部１２、表示処理部１３、ＨＭＩ（Human Machine Interface）部１４などを備えている。そのほか、エネルギー伝播３次元可視化装置１の外部から通信手段を通じて伝送されてくる情報を入力する機能を備えていてもよい。

上記記録装置２は、電波、音波、光、熱等のエネルギーが伝播する空間の各点における物理量を示すデータ群を記憶する。これらのデータ群は、例えば、当該エネルギー伝播３次元可視化装置の外部から提供される。また、当該データ群は、伝播するエネルギーの実測値であってもよいし、模擬による理論値であってもよい。

また、記録装置２に記憶されるデータ群は、それぞれ、３次元座標系上の各点の座標位置を示す位置情報（例えば、位置Ｐｎ（ｘｎ，ｙｎ，ｚｎ））と、当該座標位置における物理量を示す物理量情報（例えば、物理量Ｅｎ）とを含む。当該データ群は、例えば、上記位置情報および物理量情報が記述されたＣＳＶファイル等として実現され、データ取得部１１により読み出されて使用される。

記録装置３は、地形もしくは海底形状を示すデータ群を記憶する。これらのデータ群は、例えば、当該エネルギー伝播３次元可視化装置の外部から提供される。当該データ群は、データ取得部１１により読み出されて使用される。

表示装置４は、３次元映像およびこれに関連する種々な情報を画面表示するものである。

入力装置５は、利用者が入力操作を行うために使用するものである。

データ取得部１１は、電波、音波、光、または熱のエネルギーが伝播する空間の各点における物理量を示すデータ群を取得する機能を有するとともに、さらに地形もしくは海底形状を示すデータ群を取得する機能を有する。例えば、このデータ取得部１１は、記録装置２，３にそれぞれ記憶されたデータ群を読み出すことによって取得を行うが、当該エネルギー伝播３次元可視化装置の外部から提供されるデータ群を受信することによって取得を行うこともできる。取得されたデータ群は、表示情報作成部１２へ供給される。

表示情報作成部１２は、データ取得部１１により取得された各点における物理量を示すデータ群の分布を３次元座標系上にて表現した３次元映像を作成する機能を有する。この表示情報作成部１２は、データ取得部１１により取得された地形もしくは海底形状を示すデータ群も、同じ３次元映像中の３次元座標系上に配置させる。

表示処理部１３は、表示情報作成部１２により作成された３次元映像を表示装置４の画面に表示させる機能を有する。この表示処理部１３は、地形もしくは海底形状を示すデータ群もこの３次元映像と共に表示させる。表示装置４の画面上においては、個々の物理量の違いは、例えば、色の違い又は濃淡の違いで表現される。また、表示処理部１３は、ＨＭＩ部１４が提供する各種の操作項目も必要に応じて表示させる。

ＨＭＩ部１４は、入力装置５からの操作信号に応じて、表示装置４の画面上に表示された３次元映像に対して加工を施すことを可能にする機能である。例えば、ＨＭＩ部１４は、表示装置４の画面上に表示された３次元映像（３次元空間上に表現された物理量の分布など）に対して、平面切断処理もしくは閾値処理を施したり、また、色、視点、もしくはライティングのパラメータを変更したりすることを可能にする。

図２に、表示装置４の画面上に表示される３次元映像の一例を示す。

図２に示される３次元映像は、海面付近を伝播する音波の音圧の分布を可視化した例である。具体的には、音波の伝播方程式の数値解析結果（音圧＝Ｃで伝播方程式を解いた場合の解曲面のデータ等）を基に、音圧の分布を可視化したものである。音圧が強い箇所ほど、例えば赤色に近い色となるように表現され、音圧が強い箇所ほど、例えば青色に近い色となるように表現される。

図２の例では、すり鉢状の分布を確認することができる。すり鉢の底部近傍に海面が位置する。但し、図２の例は、３次元映像を回転されたときのある状態を示しているため、海面は水平ではなく斜めの状態となっている。

また、図２には図示されていないが、画面上には、３次元映像に対して平面切断処理や閾値処理などを施すことを可能にする各種の操作項目を表示できるようになっている。また、同じ画面上には、３次元映像の色、視点、もしくはライティングのパラメータを変更したりすることを可能にする各種の操作項目も表示できるようになっている。これらの操作項目は、ＨＭＩ１４により提供される。

例えば、図２に示される縦バーは、Ｚ軸（垂直方向）の回転角度を指定するスクロールバーであり、横バーはＸＹ平面（垂直方向）の回転角度を指定するスクロールバーである。また、図示しない各種のチェックボックスなども表示される。例えば、あるチェックボックスを指定すると、閾値・色テーブル等のパレットが表示され、利用者が選択して指定できるようになっている。

次に、図３のフローチャートを参照して、エネルギー伝播３次元可視化装置１の動作の一例を説明する。

データ取得部１１は、例えば記録装置２，３にそれぞれ記憶されたデータ群を読み出すことによって、電波、音波、光、または熱のエネルギーが伝播する空間の各点における物理量を示すデータ群を取得するとともに、地形もしくは海底形状を示すデータ群を取得する（ステップＳ１）。

次に、表示情報作成部１２は、データ取得部１１により取得された各点における物理量を示すデータ群の分布を３次元座標系上にて表現した３次元映像を作成する（ステップＳ２）。このとき、データ取得部１１により取得された地形もしくは海底形状を示すデータ群も、同じ３次元映像中の３次元座標系上に配置させる。

次に、表示処理部１３は、表示情報作成部１２により作成された３次元映像を表示装置４の画面に表示させる（ステップＳ３）。このとき、地形もしくは海底形状を示すデータ群もこの３次元映像と共に表示させる。また、ＨＭＩ部１４が提供する各種の操作項目も必要に応じて表示させる。

ＨＭＩ部１４は、表示装置４の画面上に表示された３次元映像に対し、入力装置５から何らかの処理（例えば、平面切断処理、閾値処理などの処理や、色、視点、もしくはライティングのパラメータを変更する処理など）を要求する信号を受けた場合には、要求された処理を実施する（ステップＳ４）。

本実施形態によれば、電波、音波、光、熱等のエネルギーが伝播する空間の各点における物理量を示すデータ群をＣＳＶファイル等で記述しているため、汎用性を実現できる。

また、本実施形態では、このようなデータ群を基に、電波、音波、光、熱等のエネルギー伝播を３次元で可視化することを可能としているので、設計者は、性能値境界ではどのようになるのか、どのあたりがブラインドゾーンになるのかを直感的に理解することができる。また、表示された３次元映像に対して簡単な操作を行うだけで、目的のモデルの簡易的な解を視覚的に得ることができる。

以上詳述したように、上記実施形態によれば、エネルギー伝播の可視化を可能にできる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…エネルギー伝播３次元可視化装置、２，３…記録装置、４…表示装置、５…入力装置、１１…データ取得部、１２…表示情報作成部、１３…表示処理部、１４…ＨＭＩ。

Claims (11)

1. エネルギーの伝播を可視化した３次元映像を表示するエネルギー伝播３次元可視化装置であって、
   当該エネルギーが伝播する空間の各点における物理量を示すデータ群を取得するデータ取得手段と、
   前記データ取得手段により取得されたデータ群に示される各点の物理量の分布を３次元座標系上にて表現した３次元映像を表示装置の画面に表示させる表示処理手段と
   を具備する、エネルギー伝播３次元可視化装置。
2. 前記データ取得手段が取得するデータ群は、それぞれ、３次元座標系上の各点の座標位置を示す位置情報と、当該座標位置における物理量を示す物理量情報とを含む、請求項１に記載のエネルギー伝播３次元可視化装置。
3. 前記データ取得手段が取得するデータ群は、前記位置情報および前記物理量情報が記述されたＣＳＶファイルとして実現されている、請求項２に記載のエネルギー伝播３次元可視化装置。
4. 前記データ取得手段は、前記データ群を所定の記憶媒体から読み出すことによって取得を行う手段を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエネルギー伝播３次元可視化装置。
5. 前記データ取得手段は、前記データ群を当該エネルギー伝播３次元可視化装置の外部から受信することによって取得を行う手段を有する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のエネルギー伝播３次元可視化装置。
6. 前記データ取得手段は、さらに、地形もしくは海底形状を示すデータ群を取得し、
   前記表示処理手段は、さらに、取得した地形もしくは海底形状を示すデータ群を前記３次元映像に含めて表示させる、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のエネルギー伝播３次元可視化装置。
7. 前記表示処理手段は、前記表示装置の画面上において、個々の物理量の違いを、色の違い又は濃淡の違いで表現する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のエネルギー伝播３次元可視化装置。
8. 入力装置からの操作信号に応じて、前記表示装置の画面上に表示された３次元映像に対して加工を施すことを可能にするＨＭＩ手段をさらに具備する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のエネルギー伝播３次元可視化装置。
9. 前記ＨＭＩ手段は、前記表示装置の画面上に表示された３次元映像に対して、平面切断処理もしくは閾値処理を施すことを可能にする、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のエネルギー伝播３次元可視化装置。
10. 前記ＨＭＩ手段は、前記表示装置の画面上に表示された３次元映像に対して、色、視点、もしくはライティングのパラメータを変更することを可能にする、請求項８又は９に記載のエネルギー伝播３次元可視化装置。
11. エネルギーの伝播を可視化した３次元映像を表示するエネルギー伝播３次元可視化方法であって、
    データ取得手段により、当該エネルギーが伝播する空間の各点における物理量を示すデータ群を取得し、
    表示処理手段により、前記取得されたデータ群に示される各点の物理量の分布を３次元座標系上にて表現した３次元映像を表示装置の画面に表示させる
    ことを含む、エネルギー伝播３次元可視化方法。