JP2571079B2 - 立体地形図表示装置 - Google Patents

立体地形図表示装置

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、3次元表面を有する立体地形図を2次元像
で表示する立体地形図表示装置に係り、特に、可視/不
可視領域を見易く表示したり、遠近差をより自然に近く
2次元表示するのに好適な立体地形図表示装置に関す
る。
(従来の技術) 地理的な位置と当該位置にかかる情報との関係を視覚
的に認識させ、表示する方法として、各種の情報を地図
に重ね合わせて表示することが多い。地図に重ね合わせ
る情報としては、 (1)建物、道路、鉄道、施設物等、 (2)土地の利用状態(水田、畑、森林等)を表わすも
の、 (3)当該領域での観測値(気温、雨量等)を表わすも
の、 などがあるが、これらは、表示領域だけに依存してそれ
ぞれの表示形態が決定される。
一方、立体地形図の場合には、与えられた視点(Xo,Y
o,Zo)からどのように見えるかを視覚的に認識させる方
法として、鳥かん図や透視図が一般に知られている。こ
れらは、ある視点からの眺望がどのように見えるかを、
概念的に知るには有効である。
しかし、鳥かん図や透視図は本来、奥行や方向の感じ
がでるように、人の錯覚の作用を利用しているため、視
点からの位置関係や、見える領域か見えない領域かなど
を的確に把握できないという欠点がある。
また、高空から撮影した地表映像とこれに対応する地
域の海抜高度情報を用いて、ある視点からの鳥かん図を
作ることも提案されている(特開昭61−148576号公
報)。
この提案では、対象地表パターン上のある点の法線が
視点の方向を向いているかどうか、およびその地表点の
高度などから、視点を中心とした投影球面上への投影を
求めるようにしているが、所要メモリの容量が非常に大
きくなり、また投影球面上への投影であるので、地理的
な情報としての表示が困難であるという問題があるばか
りでなく、得られた鳥かん図、画面上で具体的にどのよ
うに表現するかについてはなんら開示されていない。
(発明が解決しようとする問題点) 上記従来技術は、目の錯覚を利用して、奥行(遠近
感)や方向の感じを出そうとしているため、前述のよう
に、視点からの位置関係や、見える領域か見えない領域
かなどを、地理的な情報として、的確に把握できるよう
な表示が困難であるという問題があった。
本発明の目的は、与えられた視点からの見え方を、地
理的な位置と対応づけて、特有の表現で表示させるよう
な立体図形表示装置を提供することにある。
(問題点を解決するための手段) 上記目的は、与えられた視点から見える領域と見えな
い領域とを色や陰影等で分別して地図に重ね合わせ表示
したり、さらに、見える領域については、視点からの俯
仰角の大きさを色調(濃度)や明度、色彩などの対応さ
せて、地図に重ね合わせて表示することによって達成さ
れる。
この為に本発明では、視野から対象地表面を見る視線
の俯仰角を、それぞれの対象地表面について演算する手
段、俯仰角の大小関係からその対象地表面が見えるか、
見えないかを判断しり手段、可視/不可視に応じて色や
陰影を異ならせたり、俯仰角に応じて色調、濃度、明
度、色彩などを設定するテーブル等をそなえた点に特徴
がある。
(作用) 2次元的な広がりをもつ地図データは、図形データと
して、地図重ね合せ表示部により、表示することができ
る。また地図データの各座標位置(地表点)の高さデー
タを求めるのに十分な標高値データを与えておくことに
より、指定された視点と各座標位置との関係を俯仰角で
求めることができる。
視点から各地表点を見る視線の俯仰角が分れば、その
大小関係に基づいて、当該地表点が視点から見えるか、
見えないかを決定することができる。
さらに、俯仰角と色調(濃度)などとを対応させるテ
ーブルを保持することにより、地図データと重ね合わ
せ、表示部において、見える領域と見えない領域との区
別をしたり、見える領域については、視点からの俯仰角
の大きさに応じて、色調(濃度)などを変化させたりし
て、地図データと重ね合せて表示したり、記憶したりす
ることができる。
(実施例) 以下、図面を参照して、本発明の一実施例につき説明
する。
第1図は実施例装置の概略構成図である。この装置
は、2次元的な広がりをもつ地図データメモリ14(例え
ば、等高線、道路、河川などをベクトルで記憶し、これ
に基づいて2次元表示ができるようにしたもの)、地図
上の各点に対応する標高に関するデータを入力、格納す
るメモリ15、視点(Xo,Yo,Zo)や視野の範囲を指定する
入力手段13と、視点、視野と標高値から俯仰角を求める
俯仰角演算部18を有する。
さらに、この実施例装置は、俯仰角と表示用の色調
(濃度)などとを対応づける俯仰角対表示色対応テーブ
ル17と、それぞれの地表点について俯仰角を演算する過
程において得られる最大俯仰角を記憶するための最大俯
仰角メモリ16、テーブル17から得られた表示色を各地表
点毎に記憶する表示式データメモリ19、地図データなど
の2次元表示をするための表示部12、およびこれらの各
部の動作を制御する制御部10を有する。
動作例を第2図の表示処理フローにより説明する。ブ
ロックB1により、制御部(プロセッサ)10は地図データ
メモリ14から地図データを読出し、これを表示部12に表
示する。前記地図データは、例えば、既知の等高線デー
タをベクトルで記憶したようなものであることができ
る。
ブロックB2では、入力手段(キーボードなど)13を介
して、高さの指定を可能な視点の3次元座標(Xo,Yo,Z
o)、視野の左右の範囲を示す方位角θmin〜θmax、及
び上下(遠近)の範囲を示す俯仰角βmin〜βmaxを入力
する。ブロックB3では、方位角θをその最小値θmin
設定し、方位角の初期化を行なう。
ブロックB4の俯仰角初期化では、俯仰角βをβ
min(視点から最も近い点に対応する)に設定するとと
もに、最大俯仰角メモリ16を前記βmin以下の任意数値
にセットする。
ここで、俯仰角β、方位角θと3次元(X,Y,Z)座標
系との関係を、便宜的に第3図のように表わしておく。
すなわち、水準面にX軸およびY軸をとり、鉛直線を
Z軸とした3次元の座標系を仮定し、視点Vの座標を
(Xo,Yo,Zo)とし、視点Vから俯仰角βを持つ視線VWが
XY平面と交わる地点Wの座標を(X,Y,0)、地点Wの真
上における、地表パターンGL上の地表Sの座標を(X,Y,
Z)とし、視点Vから地表Sを見た視線VSの俯仰角をα
とする。また、視線VS、VWを含む鉛直面の方位角をθ、
視点Vをとおる鉛直線が水準面と交わる点をDとする。
この図から明らかなように、視点(Xo,Yo,Zo)より俯
仰角β、方位角θで決まる視線VWと水準面(X−Y平
面)との交点すなわち地点W(X,Y,0)との関係は、次
式で与えられる。
地表Sの座標(X,Y,Z)は、地点W(X,Y,0)における
標高値がZであり、この標高値Zは、あらかじめ、それ
ぞれの座標(X,Y)に対して与えられているか、あるい
は計算によって求めるのに十分なデータが与えられてい
る。
それ故に、視点Vと方位角θ、俯仰角βが与えられれ
ば、上記2つの式(1)(2)より、座標(X,Y)が求
まり(ブロックB5)、さらにZが決まる(ブロックB
6)。
したがって、つぎの(3)式から、 地表S(X,Y,Z)における俯仰角αが求まる(ブロックB
7)。
ブロックB8で、このようにして求めた角αと最大俯仰
角メモリ16の記憶値とを比較する。
その結果、角αの方が大きければ、可視(視点Vから
地表Sを直視できる)としてブロックB9へ進み、俯仰角
対表示式対応テーブル17を参照する。そして、当該地表
Sを表示すべき色調、色彩、濃度、明度などの表示デー
タ(以下、単に「色調」で代表する)を決定し、該当す
る色調を地図上に重ね合せて、当該地表Sの表示をす
る。
その後、ブロックB10で、最大俯仰角メモリ16の記憶
値を更新し、新たなαに設定し直す。
一方、算出角αの方が小さければ、視点Vから地表S
を直視できないので、ブロックB11へ進み、不可視とし
て、予め定められた色調を表示色として設定し、表示す
るか、あるいは無表示としてつぎのブロックB12へ進
む。
ブロックB12では、前のブロックB9またはB11で設定し
た色調を、当該地表Sの位置データと関連付けて適当な
メモリ(例えば、表示式データメモリ19)に記憶する。
ブロックB13では、俯仰角βを最大俯仰角βmaxと比較
する。そして、俯仰角βの方が小さい時は、ブロックB1
4で俯仰角βの値を予定量だけ更新してブロックB5へ移
行し、ブロックB5〜B14を繰返す。
これによって、第3図の線Lに沿った各地表点の俯仰
角の演算、および可視、不可視の判定が、第3図の地点
Wから遠い側に向かって行われる。
俯仰角βが最大俯仰角βmaxより大きくなり、ブロッ
クB13の判定が成立しなくなると、ブロックB15で方位角
θをその最大値θmaxと比較する。この判定が成立する
時はブロックB16へ進んで方位角θを更新する。その
後、ブロックB4〜B16の処理を繰返す。
以上の様にして、指定された範囲の各地表点の俯仰角
αと可視、不可視の情報および表示すべき色調が演算さ
れ、記憶される。
以上は、本発明の一例を示したもので、本発明は以下
のように変更して実施する事ができる。
(1)俯仰角βの代わりに俯仰角αを用いてもよい。
(2)方位角θを先に、俯仰角βを後に更新処理しても
よい。
(3)表示画面での地図上への色調の重畳表示は、全て
の地表点についての色調の演算が終了してから行っても
良い。
(4)表示部への地図の表示は必ずしも必要ではなく、
各種座標点の入力ができれば、省略できる。
(5)表示のみでなく、単色または多色で記録すること
もできる。
(6)俯仰角対表示色対応テーブルによる表示色は適宜
変更することができる。
(7)立体地形図のみならず、市街地における建物や眺
望の状態などの表示にも適用できる。したがって、本明
細書中の「立体地形図」はこのようなものをも含むもの
と解されるべきである。
第4図は、ある特定の方位角における地表パターンGL
と視点Vおよび俯仰角αとの関係及び、可視/不可視領
域と俯仰角との対応関係の一例を示したものである。こ
の俯仰角と地図上への重畳表示の色調とを対応させ、地
図へ重ね合わせ表示する。
例えば、俯仰角αが小さいほど、視点Vからの距離は
近く、一般的に鮮明に見えるので、より濃い色や明度の
高い色を割当て、反対に、俯仰角αが大きいほど、視点
Vからの距離は遠く、霞んだり、淡く見えたりするの
で、より淡い色や明度の低い色を割当てるようにすれ
ば、実際の視角による観察と同様の色表示を得ることが
できる。
第5図は、等高線地図に視点Vと可視/不可視領域を
表示した一例である。視点Vを指定することにより、斜
線で示した可視領域と白地のままに残した不可視領域を
表示部12に表示することができる。また同図において、
一点鎖線は、最小俯仰角および方位角で決まる表示領域
の境界を示している。
前述のように、俯仰角αに応じて、色調あるいは濃度
などを変化させて地図に重ね合わせ表示すると、より自
然に近い立体図形表示が得られる。
また、本発明に用いる地図データとしては、地理的な
位置関係が、わかればよいから、地図のかわりに航空写
真や、衛星画像などを用いることもでき、緯経線の表示
や目標物の表示等にも適用することができる。
以上の実施例によれば、視点からの位置関係、可視領
域、不可視領域などを地理的な情報として的確に表示
し、把握させることができる効果がある。
(発明の効果) 起伏をもった地表パターンなどの立体表面が、指定さ
れた地点(高さももつ)からどう見えるかを知るのに、
従来の鳥かん図や透視図では、錯覚を利用して模擬的に
遠近感を出しているため、正確な位置、遠近関係が把握
できないが、本発明では、視点からの俯仰角または距離
に応じて、色調(濃度など)を変化させて、地図等の地
理的情報をもつ情報と重ね合わせて表示することによ
り、視点からの位置、遠近関係、可視領域、不可視領域
を地理的な情報として適確に表示し、総合的に把握でき
る利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
第1図動作例を示すフローチャート、第3図は俯仰角、
方位角と三次元座標との関係を説明するための図、第4
図は起伏のある地表パターンと視点、俯仰角との関係例
を示す図、第5図は地図と重ね合せた可視、不可視領域
の表示例を示す図である。 10……制御部、12……表示部、13……入力手段、14……
地図データメモリ、15……標高値データメモリ、16……
最大俯仰角メモリ、17……俯仰角対表示色対応テーブ
ル、18……俯仰角演算部、19……表示色データメモリ

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】地図データのような地理的情報を格納する
    メモリと、地理的な位置に対応した標高値データを格納
    するメモリと、視点及び視野範囲を入力する手段と、該
    視点から該視野範囲内の地表面への俯仰角を計算する俯
    仰角演算部と、地理的情報を表示する表示部と、俯仰角
    と色調等の表示色との対応テーブルとを具備し、視野範
    囲内の各位置における俯仰角に応じて相異なる表示色
    で、各地表面を地理的情報と重ね合わせて表示すること
    を特徴とする立体地形図表示装置。
  2. 【請求項2】各位置の表示色は、該視点からの不可視/
    可視に応じても異なることを特徴とする前記特許請求の
    範囲第1項記載の立体地形図表示装置。
  3. 【請求項3】可視/不可視の判別は、視点から当該地表
    面への俯仰角の大小関係に基づいて行なわれることを特
    徴とする特許請求の範囲第1または第2項記載の立体地
    形図表示装置。
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JP2018206094A (ja) * 2017-06-06 2018-12-27 三菱電機株式会社 観測装置および車両制御システム
JP7404030B2 (ja) * 2019-10-28 2023-12-25 国際航業株式会社 強調画像モデル作成システム

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