JP3349961B2

JP3349961B2 - 携帯型通信装置及びその装置を用いた画像合成方法

Info

Publication number: JP3349961B2
Application number: JP26890698A
Authority: JP
Inventors: 壮一上田; 卓也島田; 靖木谷; 信之渡邉
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1998-08-18
Filing date: 1998-08-18
Publication date: 2002-11-25
Anticipated expiration: 2018-08-18
Also published as: JP2000067355A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯型通信装置に
関し、特に、地球環境情報を表示する機能を備えた携帯
型通信装置及びその装置を用いた情報表示方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般の人々の地球環境問題への感心も高
まっているものの、一部の気象機関や観測研究の現場を
除いて、個人がこれらの地球環境情報をグローバルな視
点で自由に見ることができる手段は、ほとんど存在して
いない。インターネットのホームページ上で一部上記の
ような情報を入手することができるが、ユーザは、イン
ターネットにアクセスする端末やネットワーク環境を準
備し、所定の操作をして目的情報を含むホームページを
探し、アクセスするという非常に煩雑な操作を必要とす
る。また、目的の情報は、静止画像として提供されるこ
とがほとんどであり、ズーミングや回転といった地球を
観察する視点を変更するような操作をほどこしたり、地
球上の環境の時系列的変化を動画として見ることはでき
ない。

【０００３】更に目的の情報は、登山、キャンピング、
クルージング、セーリング等のアウトドアスポーツやマ
リンスポーツ等、戸外で必要とされることが多いが、従
来の手段では、端末の操作が煩雑で戸外への所持には不
向きであり、かつユーザが自分でネットワークにアクセ
スして情報を取得しなけらばならない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来の技術における問題点に鑑み、グローバルな地球環境
情報を、手軽にかつリアルタイムに一般の人でも取得す
ることができ、取得した世界的な地球環境情報を自由に
閲覧できる表示機能を備えた携帯型通信装置を提供する
ことをその課題とする。また、本発明は、上述した従来
の技術における問題点に鑑み、腕に装着するような「ウ
ェアラブル」もしくはポケットに入るような手頃な大き
さで、取得した地球環境情報を自由に閲覧できる表示機
能を備えた携帯型通信装置を提供することをその課題と
する。更に、本発明は、供給サーバからデータを受信す
る携帯型通信装置を用いた画像合成方法を提供すること
をその課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の上記課題は、地
球環境データ、日影線データ、等を含む特定のデータを
送信するデータ供給手段と、特定のデータをデータ供給
手段から所定の時間間隔で受信する受信手段と、少なく
とも、地球画像データ及び３Ｄレンダリング用計算表を
記憶している記憶手段と、受信手段及び記憶手段に接続
され、当該受信手段及び当該記憶手段を制御すると共
に、該受信手段によって受信された特定のデータの地球
環境データ及び日影線データと該記憶手段に記憶されて
いる地球画像データを合成し、当該合成されたデータを
所定のアルゴリズムを用いて該記憶手段に記憶されてい
る３Ｄレンダリング用計算表に基づいて３Ｄレンダリン
グし、当該３Ｄレンダリングされたデータを出力する制
御処理手段と、制御処理手段に接続され、当該制御処理
手段から出力されたデータを表示可能な形式に変換する
駆動手段と、駆動手段に接続され、変換されたデータを
表示する表示手段とを備えている携帯型通信装置によっ
て達成される。

【０００６】本発明の携帯型通信装置は、腕時計や懐中
時計のような身体に装着可能な形式であってもよい。携
帯型通信装置。本発明の携帯型通信装置は、据え置時計
の形式であってもよい。本発明の携帯型通信装置では、
制御処理手段は、日影線のリアルタイム表示のための太
陽と地球の位置の逐次計算処理、雲のアニメーションや
アニメーションのフレーム数やフレームを動かすタイミ
ングの管理などを含む地球のアニメーション処理のうち
少なくとも一つを実行するように構成されてもよい。本
発明の携帯型通信装置では、制御処理手段は、地球画
像、日影線、雲のアニメーションの少なくとも一つを、
回転及び／又はズーミングにより、地球を観察する視点
を変更するような表示を行うように構成されてもよい。

【０００７】本発明の携帯型通信装置では、記憶手段
は、少なくとも（Ａ）オリジナルの地球画像データ、
（Ｂ）デフォルトの雲画像、（Ｃ）３Ｄレンダリング用
計算表、（Ｄ）画像処理に必要な三角関数表、（Ｅ）過
去に受信した雲画像データ、及び（Ｆ）日影線データを
記憶するように構成されてもよい。本発明の携帯型通信
装置では、地球画像に日影線を表示することにより時刻
表示を行うように構成してもよい。また、本発明の上記
課題は、衛星等の外部ソースから送信されてくるデータ
を取り入れる供給サーバから特定のデータを受信する携
帯型通信装置を用いた画像合成方法であって、携帯型通
信装置を受信待ち状態に設定し、供給サーバから地球環
境データ及び日影線データの少なくとも一つ受信し、受
信したデータを記憶し、受信待ち状態を解除し、記憶し
た地球環境データ及び日影線データの少なくとも一つと
携帯型通信装置に予め記憶されている地球画像データ及
び日影線データの少なくとも一つを合成し、合成された
データに３Ｄレンダリング処理を行って画像データを生
成し、生成された画像データを携帯型通信装置に表示す
る段階を具備する携帯型通信装置を用いた画像合成方法
によって達成される。

【０００８】本発明の画像合成方法は、地球環境データ
を受信し、表示設定、視点、現時刻による太陽と地球の
位置を参照して３Ｄレンダリングアルゴリズムを用いて
リアルタイムで地球画像を生成して表示する段階を更に
具備するようにしてもよい。本発明の画像合成方法は、
ユーザが所定の操作により画像のスーミング、回転等の
視点変更を行う段階を更に具備するようにしてもよい。
本発明の画像合成方法では、地球画像に日影線を表示す
ることにより時刻表示を行う段階を更に具備するように
してもよい。更に、本発明の上記課題は、所定の縦横比
を有する二次元平面状に展開された地球画像、及び当該
地球画像の上に、地表にかかる雲、大気、環境状況、日
影による陰影等の少なくとも一つが表わされている画像
において、当該画像に表されている地球の緯度・経度に
対応する第１のピクセルを、地球に見立てた円又は球の
緯度・経度に対応する第２のピクセルにマッピングする
ことによって、二次元平面状に展開された地球画像から
円又は球状に表された地球画像を合成する画像合成方法
によって達成される。

【０００９】本発明の画像合成方法では、マッピングに
おいて、逐次的な計算を避けて、１のピクセルと第２の
ピクセルとを１対１に対応付けた３Ｄレンダリング表を
用いることにより、計算処理量を削減して高速で画像を
合成するようにしてもよい。本発明の画像合成方法で
は、円又は球状で表された地球画像の表示画面におい
て、外部から地球を見る視点を該表示画面の中心に表示
される地球の緯度・経度で表した場合に、当該緯度・経
度に関する情報及び表を用いることによって、該視点の
変化に伴った地球画像を合成するようにしてもよい。本
発明の画像合成方法では、地球表面画像の地球表示部分
の各ピクセルに対応する緯度・経度における日照領域の
状態を計算し、日照がない領域に対応するピクセルの情
報に暗さを表わす計算を施すことにより、日影線が表示
された地球画像を合成するようにしてもよい。

【００１０】本発明の画像合成方法では、地球画像に日
影線を表示することにより時刻表示を行う段階を更に具
備するようにしてもよい。本発明の携帯型通信装置で
は、視点を切り替えることにより、閲覧したい地域を表
示し、該地域の一日の推移を日影線表示により表示し、
該地域に対応する主要な都市名及び当該都市のローカル
タイムを表示すると共に、都市を所定の位置に位置決め
することにより、該都市の時刻をリアルタイム表示する
ことができる機能を備えているように構成してもよい。

【００１１】

【作用】本発明の携帯型通信装置では、データ供給手段
は、地球環境データ、日影線データ、等を含む特定のデ
ータを送信し、受信手段は、特定のデータをデータ供給
手段から所定の時間間隔で受信し、制御処理手段は、受
信手段及び記憶手段を制御すると共に、受信手段によっ
て受信された特定のデータの地球環境データ及び日影線
データと記憶手段に記憶されている地球画像データを合
成し、合成されたデータを所定のアルゴリズムを用いて
記憶手段に記憶されている３Ｄレンダリング用計算表に
基づいて３Ｄレンダリングし、３Ｄレンダリングされた
データを出力し、駆動手段は、制御処理手段から出力さ
れたデータを表示可能な形式に変換し、表示手段は、駆
動手段で変換されたデータを表示する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付した図面を参照
して詳細に説明する。１．図１は、本発明の携帯型通信装置のハードウェア構
成の一実施例を示す。本発明の携帯型通信装置１０は、
地球環境データサーバ１１に無線等により通信可能な受
信部１２、受信部１２に接続されたＣＰＵ１３、ＣＰ
Ｕ１３に接続されたメモリ１４、ＣＰＵ１３に接続
された表示用ＩＣ１５、表示用ＩＣ１５に接続された液
晶ドライバ１６、液晶ドライバ１６に接続された液晶１
７、及び携帯型通信装置１０用の電源１８を備えてい
る。受信部１２は、ユーザ動作又はタイマを用いた自動
設定によって、受信待ち状態となってから定期的に地球
環境データ供給サーバ１１から無線呼び出しシステムを
経由して、地球環境データ、時刻情報、日影線情報、テ
キストデータなどを受信する。

【００１３】ＣＰＵ１３は、受信したデータの解凍、
太陽と地球の位置の逐次計算（日影線のリアルタイム表
示のため）、メモリの管理（新しく受信したデータの記
憶や、古くなった環境データの自動削除など）、ユーザ
の動作処理→ボタンプッシュの判定など、タイマ管理
（受信状態にすべきかどうかの判定）、時刻管理、地球
のアニメーション処理（回転、雲のアニメーションなど
→アニメーションのフレーム数やフレームを動かすタイ
ミングの管理など）、及びエラー処理を行う。メモリ１
４は少なくとも（Ａ）オリジナルの地球画像データ、
（Ｂ）デフォルトの雲画像、（Ｃ）３Ｄレンダリング用
計算表、（Ｄ）画像処理に必要な三角関数表、（Ｅ）過
去に受信した雲画像データ、及び（Ｆ）日影線データを
記憶するように構成されている。更に、メモリ１４は、
（Ｇ）圧縮されたデータを解凍するためのテーブル、
（Ｈ）設定情報（表示設定、タイマ設定、視点設定ｅｔ
ｃ．）、及び（Ｉ）画像合成用のテンポラリーエリア、
のようなデータを記憶することもできる。そして、メモ
リ１４に記憶されたそれらのデータは、ＣＰＵ１３や
表示用ＩＣ１５によって処理される表示用ＩＣ１５は、
主に、以下に示すような画像データの表示に関する処理
を行う。即ち、画像合成として、地球画像、地球環境画
像、日影線を合成するための処理を行うと共に、３Ｄレ
ンダリング（アルゴリズムについては後述する）とし
て、合成された２次元データを時刻と視点に合わせて、
３Ｄレンダリングを行う。更に、３Ｄレンダリングされ
た情報に時刻情報などのテキストデータを合成する。そ
して、合成されたデータをＲＧＢに分解し、適当な表示
方式に変換して液晶ドライバに送信する。液晶ドライバ
１６は、液晶１７にデータを表示するための処理を行
う。そして液晶１７は、合成されたデータを表示する。

【００１４】２．次に、本発明の地球環境データを取得
するための方法について説明する。本発明の環地球環境
データを取得するための方法では、環境として、ユーザ
は、本発明による図１に示した携帯型通信装置（以下、
端末を略称する場合もある）を装着又は携帯しているだ
けでよい。また、データ取得の方法としては、全て供給
サーバと端末が自動的に処理を行ってくれる。従って、
ユーザは、常に最新の地球環境情報を端末を用いて身近
に（例えば、手元で）見ることができる。情報の操作と
しては、本発明では、画像を回転させたり、過去の履歴
に基づいてアニメーションとして時系列に閲覧すること
など、その操作に最適なインタフェースにより簡単な操
作で行うことができる。地球環境情報を一度読み込んで
しまえば、あとは本発明の端末内のＣＰＵ（中央処理装
置）が最適な情報処理、画像処理を行なうので、ユーザ
が情報を操作する時間は事実上ゼロになり、その結果、
「待ち時間」が全く無くなる。

【００１５】３．次に、図２を参照して地球環境情報の
具体例を説明する。地球環境情報の流れ（雲の場合）３−１）雲データの素材の撮影ＧＭＳ（ひまわり）、ＧＯＥＳ−ＷＥＳＴ、ＧＯＥＳ−
ＥＡＳＴ、ＭＥＴＥＯＳＡＴなど、赤道上３６．０００
ｋｍ上空から地球を観測している静止気象衛星がそれぞ
れの位置から雲の様子を撮影する（可視、赤外線、水蒸
気などの波長データがある）。気象衛星からの画像デー
タは、各国の気象機関が取得する。その頻度は、およそ
１時間に１回。３−２）雲データの合成（ワールドワイドなデータとし
て合成）それぞれの気象衛星の画像データはアングルが固定され
ているために、地球の一部しか捉えていないが、それぞ
れの衛星のデータを収集し、合成することによってワー
ルドワイドな雲のデータが作成される。日本気象協会に
よれば、１時間に１回の頻度でこのデータが供給される
ことになる。ワールドワイドな雲の画像データはインタ
ーネットを通じて、本発明のデータ供給用のサーバに転
送される。３−３）供給サーバこのサーバには次のような機能がある。送られてきた雲
データを端末に送るための最適化（画像サイズの変更、
画像圧縮、色の調整など）を行う。日影線（昼と夜の境
目）の計算を行う＝地球と太陽の位置を天文計算により
求める。時刻調整情報、日影線情報、雲データ、天気予
報などのテキストデータを通信端末に送信する（２４回
／日）３−４）通信方式供給サーバから端末に情報を送る方法は多岐にわたって
考えられる。無線呼び出しシステム（ポケットベル）インターネットによる直接通信インターネットによる間接通信（ＰＣが一度受けて、そ
こから受け渡す）携帯電話、ＰＨＳなどの既存の移動体通信システム赤外線や微弱電波を利用した、既存移動体端末を介した
間接通信ＦＭ波などの狭帯域のデータ放送システムデータ放送システム低軌道衛星通信などのグローバルな移動体通信システム上記の各システムは、それぞれ長所と短所を併せ持って
いるが、ここでは詳しく説明しない。

【００１６】本発明では、もっとも帯域幅が小さい「無
線呼び出しシステム」を対象に、以下、図３を参照して
通信端末側で雲データを受け取る処理を説明する。タイ
マ設定、あるいはユーザの動作（ボタンをプッシュ）に
より、受信待ち状態にし（ステップＳ１）、供給サーバ
から無線呼び出しシステムを経由して雲画像、時刻情
報、日影線情報、その他のテキストデータを受信し（ス
テップＳ２）、受信したデータを解凍してメモリに記憶
し（ステップＳ３）、受信待ち状態を解除し（ステップ
Ｓ４）、エラーチェックの後（ステップＳ５）、問題が
なければ記憶した地球環境データ、日影線データと端末
内に既に記憶されている地球画像を合成して表示のため
に最適化を行い（ステップＳ６）、３Ｄレンダリングな
どの処理を経て表示する（ステップＳ７）。

【００１７】なお、図２に示しているような、地球観測
衛星による「雲」以外の地球環境情報（例えば、海面温
度、オゾン層、等）については、上述した１）及び２）
のステップは、その情報を管理している機関によって異
なるが、３）以降は、同様のステップとなるので説明を
省略する。上述した３−２）〜３−４）における表示状
態が、本発明による端末の通常の表示状態となる。以
下、そのプロセスについて、図４を参照して、図３の基
本表示プロセス（ステップＳ７）を説明する。

【００１８】地球環境データを受信した後（ステップＳ
７０１）、表示設定、視点、現時刻による太陽と地球の
位置を参照しながら、最適に設計された３Ｄレンダリン
グプログラム（詳細は後述する）により、その時刻の地
球画像画面が生成される（ステップＳ７０２）。更に、
表示設定により時刻表示を行うかどうか等をチェックし
た後に、最終的な画像を合成して（ステップＳ７０
３）、表示する（ステップＳ７０４）。ここで、時間の
経過に係わらず、「赤道方向の回転」、「アニメーショ
ン」、「ズーム」等のボタンがユーザによって操作され
ると（ステップＳ７０５）、それに応じて上述した表示
プロセスが更新される。また、表示画像の大きさによっ
て日影線が動く最小時間単位を計算することができる
が、この時間が経過するごとに、自動的に３Ｄレンダリ
ングプログラムが起動して上述したプロセスが繰り返さ
れる（ステップＳ７０６〜Ｓ７０７）。なお、これらの
処理は、ユーザが認識することができないようなリアル
タイム制御である。

【００１９】４．次に、本発明の携帯型通信装置の機能
を説明する。４−１）電源のＯＮ−ＯＦＦ４−２）リアルタィムな日影線の表示現在時刻における、太陽と地球の位置の算出により、昼
と夜の境目である日影線がリアルタイムに表示される。
４−２）地球の自転、公転を利用した時間の表示；本
来、時間というものは、地球が太陽の周りを回る（公
転）運動と、地球自身が回転する（時点）運動によっ
て、物理法則によって生まれるものである。しかしその
動きが複雑であり、また一定ではないために、人間は１
年を３６５日、１日を２４時間、１時間を６０分、１分
を６０秒というように細分化、離散化して、世界的に生
活上の同期がとれるような時間（時刻）を開発して、こ
れを利用するようになった。世界の基準となるこの時刻
をグリニッジ標準時と呼び、経度０度地点にあるグリニ
ッジ天文台の時刻を世界標準として定めている。それぞ
れの国や地域における時刻については、ローカルな標準
時（ｅｘ．日本標準時＝明石）を設定し、世界標準時か
らの「時差」という概念を導入している。長い間の内
に、この標準時と実際の地球の動きにずれが生じるが、
これを「閏年」、「閏秒」といった補完制度を設けるこ
とによってこのずれを修正している。この時刻を精度高
く、表示するツールが時計である。この時計を多くの人
が有するようになって、交通機関のダイヤグラムなどが
正確に管理できるようになり、また世界中の人が同じ単
位の時間を感じることになり、国際的な移動に対しても
支障がないようになっている。こうして時計は、人間の
生活にとっては、なくてはならない存在になっている。

【００２０】一方、宇宙空間に定点カメラを置いて、地
球を撮影し続けたならば、地球の自転と公転によって日
々刻々と変わる、太陽と地球との位置関係によって創り
出される日影線がゆっくりと地球の表面上を動いていく
のが観測できる。この日影線はいわば地球の宇宙的な運
動の結果生じる「時計の針」のようなものである。日影
線による時間の表現により一日の時刻の移り変わりが直
感的にわかる。例えば、自分が住んでいる土地に視点を
固定すると、夜、明け方、昼、夕方と時刻と共に日影線
が東から動いてくるのが直感的にわかる。例えば東京
で、ある日の夕方、徐々に昼の光が弱まって、太陽が西
の空に近づくと、この時計の上の日影線が東京に差し掛
かるのが観ることができる。季節による変化を感じるこ
とができる。通常の時計であれば、冬でも夏でも午後６
時という時刻は変化しないが、冬であればその時刻はす
でに夜になっており、夏であればまだ日の入り前であ
る。従来の時計であれば時刻をみても太陽と地球の位置
関係はわからないが、アースウォッチを見れば同じ時刻
でも日影線の位置はその季節や日時に合わせて正確に表
示される。

【００２１】４−３）時刻表示、日時表示設定により、時刻、日時、曜日などを表示することがで
きる。実用的な時計と地球の同時表示が可能である。ア
ースウォッチでは、実用的な時計としての機能と、宇宙
的な時間の移り変わりを同時に表示することができる。
この表示モードについては、ユーザが自由に設定でき
る。常に地球と時計を表示する。常に時計だけを表示
し、ボタンを押している間だけ地球も表示する。常に地
球だけを表示し、ボタンを押している間だけ時計も表示
する。

【００２２】４−４）視点切り替え（赤道方向の回転機
能）地球をユーザが自由に回転させることができる。アース
ウォッチには地球の回転スイッチ（ボタンｏｒダイヤ
ル）がついており、ユーザが表示された地球を自転方
向、反自転方向に自由に回転させることができる。当然
ながら、自分の止めたい位置に正確に止めることもでき
る。また、この回転はインタラクティブな動画として表
現される。重量をもった地球のリアル性を表現するため
に、「加速度」パラメータを導入し、回転速度が最初は
遅く、徐々に速くなり、しかる後に一定の速度に達する
という方法をとっている。

【００２３】４−５）視点切り替え（極方向）赤道上空からの視点だけでは、様々な国のユーザが使う
には不便が生ずる。それに対応するために極方向に数段
階視点が切り替えられる機能を持っている。視点を移動
できる。アースウォッチでは、地球を見るための視点を
ユーザが自由に移動または設定することができる。４−
１）では、自分が住んでいる場所の上空に視点を固定し
た場合を説明している。この他にも例えば、太陽の方向
に視点を固定すると、日影線がない状態で、地球が自転
するのが観測できる。また、月の方向に視点を固定する
と、常にその日の月齢とは逆の影の状態で地球が自転し
ている様子を観測できる。その他、人工衛星や自分が住
んでいる土地以外に視点を移動することも可能である。
また、緯度方向の視点移動も行うことができる。これに
より、南北半球の緯度の高い地方のユーザ、あるいはそ
の地方を訪れたユーザも支障なく使用できる。４−６）世界時計機能上記の視点切り替えと連動して、世界時計表示すること
ができる。視点切り替え後、主な都市名がテキストで表
示され、その都市の時刻が表示される。設定により、解
除することも可能。

【００２４】世界時計機能４−４）の機能を使うと、例えばユーザが住んでいる場
所の裏側にある地域なども自由に見ることができ、その
地域が現在夜なのか、昼なのか、朝なのかなどが日影線
表示により直感的にわかる。さらに設定により、主要な
都市名とその都市のローカルタイムを表示できるように
なっており、その都市が正面になるように地球を回転さ
せると、現在のその都市の時刻が表示される。つまり世
界時計としての機能を有している。４−７）地球環境データの表示機能気象データ、オゾン層データ、海面温度などグローバル
なデータとして価値のある地球環境情報をオリジナルな
地球の画像の上に合成して表示することができる。現在
時刻に直近のデータを通信により取得することができ
る。（タイマ設定による自動受信、ユーザ動作による手
動受信）４−８）ズーム機能（図５参照）４−４）、４−５）の視点切り替え機能によって、任意
の視点を選んだ後、ユーザのボタン操作により、その画
像の中心点に向かってズームする機能。気象情報や、地
図情報の詳細を見ることができる。ズームは動画によっ
て処理されるため、ダイナミックに地球の上に降りてい
く感覚も表現することができる（ステップＳ５１〜Ｓ５
５）。４−９）アニメーション機能（図６参照）４−７）で取得した地球環境データを時系列に数十回分
メモリに記憶し、それを逐次表示することによって地球
環境データをアニメーションでみることができる（ステ
ップＳ６１〜Ｓ６４）。４−１０）設定表示設定のＯＮ−ＯＦＦ →地球環境データ、日時、時刻、日影線、世界時計視点切り替え極方向の視点切り替えの設定。タイマ設定１日に何回地球環境データを受信するかを設定する時刻のアジャスト

【００２５】５．ソフトウェアの機能５−１）画像合成（図７ａ及び図７ｂ参照）図７ａは、画像データと地球画像との合成手順の概略を
示す。通信によって送る画像データのサイズを最小にす
るために、図７ｂに示すような、時間による変化の無
い、地球の二次元平面状に展開された縦横比１：２の画
像（以下、地球画像と称する）は、最初からＲＯＭに記
憶されている。通信によって、送られてきた日影線デー
タ、雲画像は、受信後、ＲＡＭ内に記憶されている。こ
れらの画像データと地球画像とを合成する（図７ａ）。
その際に、設定情報を参照にしつつ合成を行う。（雲表
示のＯＮ−ＯＦＦ、日影線表示のＯＮ−ＯＦＦなどを参
照する。）まず、雲画像を地球画像上に合成する。次に、現在時刻
を参照しながら、日影線の位置を計算し、雲画像が合成
された地球画像上にプロットする。このようにして作成
した合成画像をＲＡＭ内に記憶し、次に説明する３Ｄレ
ンダリング処理の素材として使用する。

【００２６】５−２）３Ｄレンダリング地球画像を回転させる操作は、画像生成処理の観点から
すれば、地球の自転軸をその軸として視点を回転移動さ
せることに相当する。それを実現する方法としては、大
別して２種類ある：ａ）方法１．各視点からの画像を予め生成し、それらを
高速で切り替える。通称、「紙芝居」方式ｂ）方法２．視点を移動する度に、地球の画像を再生成
する。通称、「リアルタイム」方式本発明では、後者の「リアルタイム」方式を用いる。以
下、本発明における「リアルタイム」方式のアルゴリズ
ムについて詳細に説明する。

【００２７】図８は、本発明の「リアルタイム」方式の
アルゴリズムの概要を示す説明図である。本発明のアル
ゴリズムに求められる条件は、「特定の円に対して、地
球画像の素材を高速でマッピングする」ことである。こ
こでは、画像内の各ピクセル（画素）に対して、マッピ
ング素材のピクセルを１対１に対応付ける変換表を用い
てマッピングする方法（以下、「テーブル変換レンダリ
ング」と称する）を用いたアルゴリズムを説明する。ａ）前準備（変換テーブルの生成）テーブル変換レンダリングに用いる変換表は、予め準備
しておく必要がある。視点が、経度０度緯度０度にある
ときのレンダリング結果を想定し、レンダリング結果の
画像の各ピクセルが、等緯度等経度法によって作られた
マッピング画像の中のどのピクセルに対応するかを予め
計算して、その結果をテーブル（表）として保持する。
このテーブルをレンダリングテーブルと呼び、（Ｘ_ＲＤ，Ｙ_ＲＤ）＝Ｒ_０（ｘ，ｙ）で表す。図９は、レンダリングテーブルの概念図を示
す。ここで、（ｘ，ｙ）はレンダリング結果画像のピク
セル、（Ｘ_ＲＤ，Ｙ_ＲＤ）はマッピング画像のピクセル
をそれぞれ表すものとする。Ｎ＝地球の半径に相当する
ピクセル数とすると、Ｎ^２＜ｘ^２＋ｙ^２となるＲ
_０（ｘ，ｙ）は、地球の外（空中）を指すため、マッピ
ング画像からピクセル値を得ずに、直接「背景色」をピ
クセル値とすることができるため、値「ＮａＮ」を入れ
ておく。このテーブルを用いて変換を実行する際に、マ
ッピング画像の経度方向をオフセットすることにより、
任意の経度方向から見た地球のイメージを得ることがで
きる。なお、視点の緯度方向の変更を得る場合には、緯
度毎に異なったテーブルを用いることが必要である。

【００２８】ｂ）マッピング用画像レンダリングの際には、レンダリングテーブルを適用す
るマッピング画像を用意しておかなければならない。こ
のマッピング画像には、地表の海や陸地の表現雲の画像日影による陰影が予め施されているものを用意するものとする。以下、
説明のために、マッピング画像のサイズをＭａｐＷｉｄ
ｔｈ、ＭａｐＨｅｉｇｈ（単位はピクセル）とする。こ
れらの間の関係は、ＭａｐＷｉｄｔｈ＝ＭａｐＨｅｉｇｈｔ×２である。これにより二次元平面状に展開された地球画像
がマッピングされる。ｂ−１）地球表面画像地球表面画像は、地球表面の陸地と海洋を塗り分けた地
球表面画像のピクセル値を、Ｂａｒｔｈ（ｘ，ｙ）で表
すことにする。ｘは、経度方向で、ｘ＝０は、東経０度
を表し、０≦ｘ＜ＭａｐＷｉｄｔｈである。ｙは緯度方
向で、ｙ＝０は、北緯９０度を表し、ｙ＝ＭａｐＨｅｉ
ｇｈｔ−１は、南緯９０度を表す。ｂ−２）雲画像雲画像は、一定の時間間隔で通信によって送られてく
る。受信方法やタイミングは、ここでは説明しないが、
得られたデータに何らかの処理を加えて、地球表面画像
と同じサイズの濃淡画像になる。この画像をＣｌｏｕｄ
（ｘ，ｙ）とする。

【００２９】ｂ−３）日影線関数グリニッジ０時の日影線関数は、東経０度から９０度の
範囲で数表として与えられている。この数表は、適宜通
信によって選られるものとする。この数表をＳｕｎ（ｘ）：０≦ｘ＜ＭａｐＷｉｄｔｈ／４とする。西経０度から１８０度と、東経９０度以上の領
域については、日影線関数の緯度経度方向の対称性か
ら、Ｓｕｎ（ｘ）を用いて簡単に表現できる。この表を
用いると、マッピング画像上の経度ｘについて、グリニ
ッジ時刻でｔ時のときに日照のある領域の緯度は、となる。

【００３０】ｂ−４）マッピング用画像の生成マッピング用画像をＭａｐ（ｘ，ｙ）とすると、地球表
面画像Ｂａｒｔｈ（ｘ，ｙ）、雲画像（ｘ，ｙ）、日照
領域、時刻ｔを用いて、以下のように合成する。Ｍａｐ（ｘ，ｙ）＝α×（Ｍａｐ（ｘ，ｙ）＋Ｃｌｏｕ
ｄ（ｘ，ｙ））但し、αは、日照のある領域、即ちｙ＜Ｓｕｎ（ｘ＋ｔ／２４×ＭａｐＷｉｄｔｈ）、Ｓｕ
ｎ（ｘ）＞０または、ｙ＞Ｓｕｎ（ｘ＋ｔ／２４×ＭａｐＷｉｄｔｈ）、Ｓｕ
ｎ（ｘ）＜０のときに１、日照のない領域、即ちｙ＞Ｓｕｎ（ｘ＋ｔ／２４×ＭａｐＷｉｄｔｈ）、Ｓｕ
ｎ（ｘ）＞０または、ｙ＜Ｓｕｎ（ｘ＋ｔ／２４×ＭａｐＷｉｄｔｈ）、Ｓｕ
ｎ（ｘ）＜０のときにα_０（暗さを表現する１未満の定数）とする。
ここまでに生成したマッピング用の画像は、雲や日影線
が変化しない限り再生成する必要がない。

【００３１】ｃ）レンダリングｂ）で準備されたマッピング画像に対して、レンダリン
グテーブルを用いたレンダリングを行う。このとき、視
点の緯度に応じたテーブルを選択する。また、マッピン
グ画像のピクセルを得る際に、視点の経度に応じたオフ
セットを施す。生成される画像Ｉｍａｇｅ（ｘ，ｙ）
は、視点の経度に応じたレンダリングテーブルＲ（ｘ，
ｙ）と視点の経度ωを用いると、Ｉｍａｇｅ（ｘ，ｙ）＝Ｍａｐ（Ｘ_{Ｒ（ｘ，ｙ）}＋ω／
１８０×ＭａｐＷｉｄｔｈ，Ｙ_{Ｒ（ｘ，ｙ）}）と表せる。視点の経度方向の移動は、ユーザの操作など
で刻々と変化するので、この計算は、画面を表示する度
に行う必要がある。ｄ）レンダリング後の画像の操作ｃ）で生成さえた画像に対して、地球の「大気圏」をオ
ーバーラップさせる。また、必要であれば、日付や時
刻、設定画面などの文字をオーバーラップさせる。これ
により画面に表示すべき画像が完成する。

【００３２】５−５）世界時計機能図１０に示すように、５−４）の機能を使うと、例えば
ユーザが住んでいる場所の裏側にある地域なども自由に
見ることができ、その地域が現在夜なのか、昼なのか、
朝なのかなどが日影線表示により直感的にわかる。さら
に設定により、主要な都市名とその都市のローカルタイ
ムを表示できるようになっており、その都市が正面にな
るように地球を回転させると、現在のその都市の時刻が
表示される。つまり世界時計としての機能を有してい
る。図１１及び図１２は、本発明の携帯型通信装置を用
いて地球の状態を観測した場合、一日の日影線の動き及
び同時刻における１年間の日影線の動きをそれぞれ示す
図である。

【００３３】

【発明の効果】上述した本発明の携帯型通信装置によ
り、グローバルな地球環境情報を、手軽に、リアルタイ
ムに取得することができる。また、それらのグローバル
な地球環境情報を閲覧する際には、視点や倍率を変えた
り、閲覧する地域をダイナミックに変更したり、地球環
境や日影線の時系列変化をアニメーションで閲覧するこ
とができる。また、上述した本発明の画像合成方法によ
り、従来の方法よりもさらに高速な処理で本来の球形の
地球像を画像合成することができる。更に、上述した本
発明の携帯型通信装置により、リアルタイムで変化する
地球環境情報を閲覧できると共に、地球環境を閲覧して
いる地域の時刻を同時に表示することができる世界時計
としての新たなマン−マシン・インタフェースを提供す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の携帯型通信装置の一実施例の構成を示
す図である。

【図２】本発明の携帯型通信装置による地球環境情報の
一例を説明する図である。

【図３】本発明の携帯型通信装置による雲データの処理
を説明する図である。

【図４】図３における基本表示プロセスを説明する図で
ある。

【図５】図１の携帯型通信装置のズーム機能を説明する
図である。

【図６】図１の携帯型通信装置のアニメーション機能を
説明する図である。

【図７ａ】図１携帯型通信装置における画像合成処理を
説明する図である。

【図７ｂ】図１携帯型通信装置における画像合成処理を
説明する図である。

【図８】図１の携帯型通信装置に用いられる本発明のア
ルゴリズムの概要を説明する図である。

【図９】図８のアルゴリズムに用いられるレンダリング
テーブルの概要を説明する図である。

【図１０】図１の携帯型通信装置の世界時計機能を説明
する図である。

【図１１】図１の携帯型通信装置の日影線の一日の動き
を説明する図である。

【図１２】図１の携帯型通信装置の日影線の同時刻にお
ける１年間の動きを説明する図である。

【符号の説明】

１０携帯型通信装置１１地球環境データ供給サーバ１２受信部１３ＣＰＵ１４メモリ１５表示用ＩＣ１６液晶ドライバ１７液晶１８電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木谷靖東京都武蔵野市緑町３−９−11 ＮＴＴヒューマンインターフェース研究所内 (72)発明者渡邉信之東京都武蔵野市緑町３−９−11 ＮＴＴヒューマンインターフェース研究所内 (56)参考文献特開平10−153949（ＪＰ，Ａ) 特開平９−198403（ＪＰ，Ａ) 実開平６−47887（ＪＰ，Ｕ) 登録実用新案3009941（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G08C 17/00 G09G 5/00 510 G09G 5/00 530 H04B 1/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】地球環境データ、日影線データ、等を含
む特定のデータを送信するデータ供給手段と、前記特定
のデータを前記データ供給手段から所定の時間間隔で受
信する受信手段と、少なくとも、地球画像データ及び３
Ｄレンダリング用計算表を記憶している記憶手段と、前
記受信手段及び前記記憶手段に接続され、当該受信手段
及び当該記憶手段を制御すると共に、該受信手段によっ
て受信された前記特定のデータの前記地球環境データ及
び前記日影線データと該記憶手段に記憶されている前記
地球画像データを合成し、当該合成されたデータを所定
のアルゴリズムを用いて該記憶手段に記憶されている前
記３Ｄレンダリング用計算表に基づいて３Ｄレンダリン
グし、当該３Ｄレンダリングされたデータを出力する制
御処理手段と、前記制御処理手段に接続され、当該制御
処理手段から出力された前記データを表示可能な形式に
変換する駆動手段と、前記駆動手段に接続され、前記変
換されたデータを表示する表示手段とを備え、前記制御処理手段は、日影線のリアルタイム表示のため
の太陽と地球の位置の逐次計算処理、雲のアニメーショ
ンやアニメーションのフレーム数やフレームを動かすタ
イミングの管理などを含む地球のアニメーション処理の
うち少なくとも一つを実行するように構成されているこ
とを特徴とする携帯型通信装置。
【請求項２】前記携帯型通信装置は、腕時計や懐中時
計のような身体に装着可能な形式であることを特徴とす
る請求項１に記載の携帯型通信装置。
【請求項３】前記携帯型通信装置は、据え置時計の形
式であることを特徴とする請求項１に記載の携帯型通信
装置。
【請求項４】前記制御処理手段は、地球画像、日影
線、雲のアニメーションの少なくとも一つを、回転及び
／又はズーミングにより、地球を観察する視点を変更す
るような表示を行うように構成されていることを特徴と
する請求項１に記載の携帯型通信装置。
【請求項５】前記記憶手段は、少なくとも（Ａ）オリ
ジナルの地球画像データ、（Ｂ）デフォルトの雲画像、
（Ｃ）３Ｄレンダリング用計算表、（Ｄ）画像処理に必
要な三角関数表、（Ｅ）過去に受信した雲画像データ、
及び（Ｆ）日影線データを記憶するように構成されてい
ることを特徴とする請求項１に記載の携帯型通信装置。
【請求項６】地球の自転及び公転によって日々刻々と
変化する太陽と地球の位置関係によって創り出される日
影線を前記地球画像に表示することにより時刻表示を行
うことを特徴とするを請求項１に記載の携帯型通信装
置。
【請求項７】衛星等の外部ソースから送信されてくる
データを取り入れる供給サーバから特定のデータを受信
する携帯型通信装置を用いた画像合成方法であって、前
記携帯型通信装置を受信待ち状態に設定し、前記供給サ
ーバから地球環境データ及び日影線データの少なくとも
一つ受信し、前記受信したデータを記憶し、前記受信待
ち状態を解除し、前記記憶した地球環境データ及び前記
日影線データの少なくとも一つと前記携帯型通信装置に
予め記憶されている地球画像データ及び日影線データの
少なくとも一つを合成し、前記合成されたデータに３Ｄ
レンダリング処理を行って画像データを生成し、前記生
成された画像データを前記携帯型通信装置に表示し、地
球環境データを受信し、表示設定、視点、現時刻による
太陽と地球の位置を参照して３Ｄレンダリングアルゴリ
ズムを用いてリアルタイムで地球画像を生成して表示す
る段階を具備することを特徴とする携帯型通信装置を用
いた画像合成方法。
【請求項８】前記画像合成方法は、ユーザが所定の操
作により画像のズーミング、回転等の視点変更を行う段
階を更に具備することを特徴とする請求項７に記載の画
像合成方法。
【請求項９】地球の自転及び公転によって日々刻々と
変化する太陽と地球の位置関係によって創り出される日
影線を前記地球画像に表示することにより時刻表示を行
う段階を更に具備することを特徴とする請求項７に記載
の画像合成方法。
【請求項１０】所定の縦横比を有する二次元平面状に
展開された地球画像、及び当該地球画像の上に、地表に
かかる雲、大気、環境状況、日影による陰影等の少なく
とも一つが表わされている画像において、当該画像に表
されている地球の緯度・経度に対応する第１のピクセル
を、地球に見立てた円又は球の緯度・経度に対応する第
２のピクセルにマッピングすることによって、前記二次
元平面状に展開された地球画像から円又は球状に表され
た地球画像を合成することを特徴とする画像合成方法。
【請求項１１】前記マッピングにおいて、逐次的な計
算を避けて、前記１のピクセルと前記第２のピクセルと
を１対１に対応付けた３Ｄレンダリング表を用いること
により、計算処理量を削減して高速で画像を合成するこ
とを特徴とする請求項１０に記載の画像合成方法。
【請求項１２】円又は球状で表された地球画像の表示
画面において、外部から地球を見る視点を該表示画面の
中心に表示される地球の緯度・経度で表した場合に、当
該緯度・経度に関する情報及び前記表を用いることによ
って、該視点の変化に伴った地球画像を合成することを
特徴とする請求項１１に記載の画像合成方法。
【請求項１３】地球表面画像の地球表示部分の各ピク
セルに対応する緯度・経度における日照領域の状態を計
算し、日照がない領域に対応するピクセルの情報に暗さ
を表わす計算を施すことにより、日影線が表示された地
球画像を合成することを特徴とする請求項１０に記載の
画像合成方法。
【請求項１４】前記地球画像に前記日影線を表示する
ことにより時刻表示を行う段階を更に具備することを特
徴とする請求項１０に記載の画像合成方法。
【請求項１５】視点を切り替えることにより、閲覧し
たい地域を表示し、該地域の一日の推移を日影線表示に
より表示し、該地域に対応する主要な都市名及び当該都
市のローカルタイムを表示すると共に、前記都市を所定
の位置に位置決めすることにより、該都市の時刻をリア
ルタイム表示することができる機能を備えていることを
特徴とする請求項１に記載の携帯型通信装置。