JP3602360B2 - ３次元景観表示装置及び表示方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は地図図形を３次元で表示する３次元景観表示装置及び表示方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１３及び図１４は、例えば、加藤誠巳、大西啓介著「マルチメディアを用いた経路・景観・施設案内システム」電子情報通信学会画像工学研究専門委員会主催「グラフィック・イメージメディアの高度利用に向けて機能図形情報システムシンポジウム講演論文集」４９〜５４ぺ一ジ（平成２年４月１１日発行）に示された３次元景観表示装置が表示する画面を示す図である。
【０００３】
図において、１０は画面２７に描かれた平面図、１１は画面２７に描かれた投影図、１２は投影図１１に描かれた建造物、１４は投影図１１の視点、１６は注視点、１７は平面図１０に描かれた建造物等の属性情報である。
【０００４】
次に動作について説明する。
従来の３次元景観表示装置は、画面２７に描かれた平面図１０の中で、視点１４と注視点１６を指示し、図１３に示すように、平面図１０を投影図１１に代えて表示したり、図１４に示すように、平面図１０と投影図１１を画面２７上に並べて表示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の３次元景観表示装置は以上のように構成されているので、図１３に示すように、平面図１０から投影図１１への表示に切り替える場合、又は、その逆の場合に、一瞬にて画面が切り替わるために、両者間で対象建造物の対応がつきにくいという課題があった。
【０００６】
また、図１４に示すように、画面２７上に平面図１０と投影図１１を並べて表示した場合でも、見る方向が異なるため、目的の建造物を同定し、例えば投影図１１に描かれた建造物１２について、平面図１０に描かれた属性情報１７と結びつけるには、両者を慎重に見比べることが必要になるという課題があった。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、描画の際の視点と注視点とを設定し、注視点が常に中央になるように平面図と投影図を描くと共に、切り替えの際に両者を徐々に変化させるように視点を移動させて、中間投影図を描くことにより、平面図１０と投影図１１を切り替える際に、両者間での対象建造物の対応が容易に判別できる３次元景観表示装置及び表示方法を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る３次元景観表示装置は、建造物等の平面方向の輪郭情報、及び高さ方向の形状情報を含む地図データを記憶する記憶手段と、空間上に視点を設定する視点設定手段と、空間上に注視点を設定する注視点設定手段と、上記記憶手段に記憶されている建造物等の輪郭情報、及び上記注視点設定手段により設定された注視点に基づき、平面図を描画する平面図描画手段と、上記記憶手段に記憶されている建造物等の輪郭情報及び形状情報、上記注視点設定手段により設定された注視点、並びに上記視点設定手段により設定された視点に基づき、投影図を描画する投影図描画手段と、上記視点設定手段が設定する視点の位置を切り替えることにより、上記平面図と上記投影図の切り替えを指示する切り替え手段と、上記記憶手段に記憶されている建造物等の輪郭情報及び形状情報、上記注視点設定手段により設定された注視点、並びに上記切り替え手段の指示により上記視点設定手段が順次位置を変えながら設定する視点に基づき、順次、中間投影図を描画する中間投影図描画手段と、描画された上記平面図、上記投影図、又は上記中間投影図を表示する表示手段とを備えたものである。
【０００９】
この発明に係る３次元景観表示装置は、投影図描画手段が、視点設定手段により設定された視点と、注視点設定手段により設定された注視点を結んだ光軸に基づき中心投影を行い、建造物等を３次元的に描画するものである。
【００１０】
この発明に係る３次元景観表示装置は、中間投影図描画手段が、視点設定手段により順次位置を変えながら設定された視点と、注視点設定手段により設定された注視点を結んだ光軸に基づき中心投影を行い、建造物等を３次元的に描画するものである。
【００１１】
この発明に係る３次元景観表示装置は、視点設定手段が順次位置を変えながら設定する視点が、注視点設定手段により設定された注視点と、投影図を描画するときに上記視点設定手段により設定される視点とを含む鉛直面内にあり、上記注視点を中心とする円周上にあるものである。
【００１２】
この発明に係る３次元景観表示装置は、視点設定手段が順次位置を変えながら設定する視点が、注視点設定手段により設定された注視点と、投影図を描画するときに上記視点設定手段により設定される視点とを含む鉛直面内にあり、投影図を描画するときに上記視点設定手段により設定される視点と上記注視点の上方の点を結ぶ線上にあるものである。
【００１３】
この発明に係る３次元景観表示装置は、切り替え手段により、表示手段が表示している平面図から投影図に切り替えるときに、注視点設定手段が、表示されている平面図上の中心に注視点を設定するものである。
【００１４】
この発明に係る３次元景観表示装置は、切り替え手段により、表示手段が表示している投影図から平面図に切り替えるときに、注視点設定手段が、表示されている投影図上の中心に注視点を設定するものである。
【００１５】
この発明に係る３次元景観表示装置は、中間投影図描画手段が、建造物等を表す角柱の地平面に対する混合比である透過率を変化させて、中間投影図を描画するものである。
【００１６】
この発明に係る３次元景観表示装置は、記憶手段が建造物等の属性情報を含む地図データを記憶し、平面図描画手段が、記憶手段に記憶されている属性情報を読み出して、平面図に描画するものである。
【００１７】
この発明に係る３次元景観表示装置は、記憶手段が建造物等の属性情報を含む地図データを記憶し、中間投影図描画手段が、記憶手段に記憶されている属性情報を読み出して、中間投影図に描画するものである。
【００１８】
この発明に係る３次元景観表示方法は、建造物等の平面方向の輪郭情報、及び高さ方向の形状情報を含む地図データを記憶する記憶手段と、空間上に視点を設定する視点設定手段と、空間上に注視点を設定する注視点設定手段とを備え、上記記憶手段に記憶されている建造物等の輪郭情報及び形状情報、上記注視点設定手段により設定された注視点、並びに上記視点設定手段により設定された視点に基づき、平面図及び投影図を描画するものにおいて、上記平面図から上記投影図、又は上記投影図から上記平面図に切り替える際に、上記記憶手段に記憶されている建造物等の輪郭情報及び形状情報、上記注視点設定手段により設定された注視点、並びに上記視点設定手段が順次位置を変えながら設定する視点に基づき、順次、中間投影図を描画し表示するものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１は実施の形態１による３次元景観表示装置の構成を示す図であり、図において、１は、建造物等の平面方向の輪郭情報、高さ方向の形状情報及び属性情報を含む地図データを記憶する記憶手段であり、計算機の主記憶装置、あるいは磁気ディスク装置などで構成される。２は、建造物の平面図、中間投影図及び投影図を切り替える切り替え手段、３は、切り替え手段２により指示される平面図、中間投影図及び投影図を描画する描画手段である。
【００２０】
また、図１において、４は描画手段３により描画される平面図、中間投影図及び投影図を表示する表示手段、５は空間上に視点を設定する視点設定手段、６は空間上に注視点を設定する注視点設定手段であり、７は平面図を描画する平面図描画手段、８は投影図を描画する投影図描画手段、９は中間投影図を描画する中間投影図描画手段である。描画手段３は、平面図描画手段７，投影図描画手段８，中間投影図描画手段９から構成されている。
【００２１】
切り替え手段２，描画手段３，視点設定手段５，注視点設定手段６は、ハードウェアで構成してもよいし、これらの動作を計算機によりソフトウェアで実行するように構成してもよい。
【００２２】
図２は記憶手段１に記憶されている建造物ごとの輪郭情報と形状情報を示す図であり、図に示すように、建造物番号ごとに、建造物の輪郭頂点数Ｍと、各頂点のｘ座標、ｙ座標で示した建造物の輪郭情報と、建造物の高さによる形状情報とが記憶されている。
【００２３】
また、図３は記憶手段１に記憶されている建造物等の属性情報を示す図であり、図に示すように、属性番号ごとに、属性名称と、属性情報を表示させる表示ｘ座標、表示ｙ座標による表示位置情報が記憶されている。
【００２４】
図４は平面図描画手段７が描画し表示手段４が表示する平面図１０を示す図であり、図において、１６は注視点設定手段６により空間上に設定された注視点、１７は平面図１０上に表示された属性情報、２６は平面図１０に描かれた多角形である建造物の輪郭情報である。平面図１０の水平方向をｘ軸、鉛直方向をｙ軸、高さ方向をｚ軸（図示せず）、平面図１０の画面２７に対する傾きをθとする。また、Ｗｄは画面２７の水平方向における対象空間の座標系に換算したサイズ、Ｈｄは画面２７の鉛直方向における対象空間の座標系に換算したサイズである。
【００２５】
図５は視点設定手段５により設定された視点１４と注視点１６との関係を示す図であり、視点１４のｘ軸、ｙ軸の位置を（Ｘｖ，Ｙｖ），注視点１６のｘ軸、ｙ軸の位置を（Ｘｃ，Ｙｃ）とし、視点１４と注視点１６との距離をＤとしている。
【００２６】
図６は視点１４と注視点１６の位置関係を３次元で示す図であり、図において、１３は地平面であり、１５は視点１４と注視点１６を結んだ投影図１１を描画する際の光軸である。ｘ軸、ｙ軸は地平面１３上にとり、ｚ軸を高さ方向にとることにより、視点１４の位置は（Ｘｖ，Ｙｖ，Ｚｖ），注視点１６の位置は（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）で示される。また、視点１４の地平面１３からの高さＺｖをＺとする。
【００２７】
図７は投影図描画手段８が描画し表示手段４が表示する投影図１１を示す図であり、図において、１２は投影図１１に角柱として描かれた建造物である。
【００２８】
図８は描画手段３が描画し表示手段４が表示する平面図１０，投影図１１，中間投影図２０を示す図であり、平面図１０と投影図１１との中間の中間投影図２０において、２３は輪郭情報２６と形状情報（高さ）により角柱として描かれた建造物であり、地平面１３上等に属性情報１７が描かれている。
【００２９】
図９は中間投影図２０を描画するときの動作を説明する図であり、図において、１８は注視点１６と視点１４を含む鉛直面、１９は注視点１６を中心とし注視点１６と視点１４の距離Ｄを半径とする鉛直面１８上の円周、２１は円周１９上の中間投影図２０の視点、２２は視点２１と注視点１６を結んだ中間投影図２０の光軸、２８は円周１９上における注視点１６の真上の点、３２は投影図１１及び中間投影図２０の水平視野であり、水平方向のサイズＷｄを視野にする水平画角φで示される。
【００３０】
次に動作について説明する。
図１０は実施の形態１による３次元景観表示装置の処理を示すフローチャートである。あらかじめ記憶手段１には、図２に示すような建造物ごとの輪郭情報、形状情報と、図３に示すような属性情報が記憶されている。
【００３１】
図１０のステップＳＴ１において、切り替え手段２は、表示手段４が表示する画面を初期状態に設定する。ここでは、初期表示を平面図１０とし、表示する図を示す変数ｎを０に初期化する。ｎが０のときは平面図１０を示し、ｎがあらかじめ定めた定数Ｎのときは投影図１１を示し、ｎが１からＮ−１の間の整数のときは中間投影図２０を示すものとする。
【００３２】
ステップＳＴ２において、注視点設定手段６は、平面図１０の注視点１６の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を（Ｗ／２，Ｈ／２，Ｚ）とし、平面図１０の傾きθを０に初期化する。ここで、Ｗは対象空間全域のｘ軸方向、例えば東西方向の幅、Ｈは対象空間のｙ軸方向、例えば南北方向の幅である。すなわち、注視点１６を対象空間の中央に設定する。また、Ｚは視点１４の高さと同一とし、例えば、人の平均的な目の位置の対応する値とする。
【００３３】
ステップＳＴ３において、切り替え手段２は、表示する図を示す変数ｎが０かどうかを判定し、ｎが０であればステップＳＴ５へ進み、ｎが０でなければステップＳＴ４へ進む。ステップＳＴ４において、ｎが定数Ｎかどうかを判定し、ｎが定数ＮであればステップＳＴ１２へ進み、ｎが定数ＮでなければステップＳＴ１９へ進む。この場合、ｎはステップＳＴ１で０に設定されているので、ステップＳＴ５へ進む。
【００３４】
ステップＳＴ５からステップＳＴ１１では、平面図１０の描画処理を行う。まず、ステップＳＴ５において、描画手段３の平面図描画手段７は平面図１０を描画する。ここでは、平面図描画手段７は、注視点１６を表示手段４の画面２７の中心にくるように自動的に配置し、平面図１０を傾きθだけ傾けて、建造物の輪郭情報２６と属性情報１７を、記憶手段１から読み出して描画する。
【００３５】
ステップＳＴ６において、平面図描画手段７が描画した平面図１０を、表示手段４が図４に示すように表示する。
【００３６】
ステップＳＴ７において、例えば、図１においてマウスやキーボードにより、切り替え手段２に平面図１０から投影図１１への表示の切り替え入力がなされたかどうかを判定する。切り替え入力がある場合には、ステップＳＴ８に進み、切り替え入力がない場合には、ステップＳＴ１０に進む。
【００３７】
切り替え入力がある場合に、ステップＳＴ８において、切り替え手段２が変数ｎを、中間投影図２０を描画する値１に設定すると共に、変数ｎの変化を示す変数ｃを１に設定する。ここで、平面図１０から投影図１１に変更するにあたり、図５に示すように、ステップＳＴ９において、視点設定手段５は注視点１６から下方Ｄの距離に視点１４を設定する。すなわち、視点１４（Ｘｖ，Ｙｖ，Ｚｖ）を、
Ｘｖ←Ｘｃ−Ｄｓｉｎθ
Ｙｖ←Ｙｃ−Ｄｃｏｓθ
Ｚｖ←Ｚ
に設定する。この距離Ｄは、例えば１０ｍとなるように設定する。
【００３８】
この視点１４は、そこから注視点１６をみる投影図１１を作成するためのものである。平面図１０においては、表示されている中心領域を注目していると考えられ、そこに注視点１６を設定して、下方から眺める投影図１１を作成することにより、平面図１０との対応が容易にとれる投影図１１を得ようとするものである。ステップＳＴ９の設定を終了後に、ステップＳＴ２２に進む。
【００３９】
上記ステップＳＴ７で、平面図１０から投影図１１への表示の切り替え入力がない場合に、ステップＳＴ１０において、注視点設定手段６は、例えばマウスやキーボードから平面図１０の表示位置及び傾きθの変更入力があるかどうかを判定する。変更入力がある場合には、ステップＳＴ１１において、注視点設定手段６は、注視点１６の位置、及び平面図１０の傾きθを変更する。ステップＳＴ１０で、変更入力がない場合には、ステップＳＴ２２に進む。
【００４０】
ステップＳＴ２２において、処理が続行している場合、ステップＳＴ３に戻るが、ｎが１に設定されているので、ステップＳＴ３からステップＳＴ４を経てステップＳＴ１９に進む。
【００４１】
ステップＳＴ１９からステップＳＴ２１では、中間投影図２０の描画処理を行う。ステップＳＴ１９において、描画手段３の中間投影図描画手段９は、中間投影図２０を描画する。これは、図９に示すように、視点１４と注視点１６を含む鉛直面１８内の、注視点１６を中心とし、距離Ｄを半径とする円周１９上に視点２１を置き、注視点１６に向かう光軸２２により中心投影（透視投影）にて描画するものである。
【００４２】
このとき、中間投影図描画手段９は、記憶手段１から輪郭情報、形状情報（高さ）及び属性情報を読み出し、図８に示すように、地平面１３上等に輪郭情報２６及び属性情報１７を描画し、さらに角柱で表現される建造物２３を、視点２１の位置により、後述する透過率を変化させて描画する。
【００４３】
ここで、透過率について詳細に説明する。
図９において、円周１９上で、視点１４と、注視点１６の真上の点２８との間を、あらかじめ設定した定数ＮでＮ等分し、真上の点２８からｎ番目の点を視点２１とすると、透過率はｎ／Ｎで示される。すなわち、ここでいう透過率は、地平面１３に対する角柱建造物２３の描画時の混合比であり、図８の中間投影図２０に示す、地平面１３上に描かれた輪郭情報２６と属性情報１７に対して、建造物２３を上書きする際の混合比を示している。
【００４４】
ステップＳＴ２０において、表示手段４は、中間投影図描画手段９が描画した中間投影図２０を表示する。ステップＳＴ２１において、切り替え手段２は、変数ｎをｎ＋ｃに更新する。つまり、ステップＳＴ８で、ｎが１，ｃが１に設定されているので、ｎを２に設定して、ステップＳＴ２２，ＳＴ３，ＳＴ４を経由し、ステップＳＴ１９に戻る。そして、中間投影図描画手段９は、前回よりも透過率ｎ／Ｎ，すなわち、地平面１３に対する角柱建造物２３の描画時の混合比を大きくして、中間投影図２０を描画する。このようにして、中間投影図２０の描画ごとに、順次ｎをＮに近づけていきながら、ステップＳＴ１９からステップＳＴ２２，ステップＳＴ３，４，ＳＴ１９の処理を繰り返す。
【００４５】
ｎがＮになると、ステップＳＴ４からステップＳＴ１２に進み、ステップＳＴ１２からステップＳＴ１８では、投影図１１の描画処理を行う。ステップＳＴ１２において、描画手段３の投影図描画手段８は、記憶手段１から輪郭情報と形状情報（高さ）を読み出して投影図１１を描画する。
【００４６】
ここでは、図６に示すように、視点１４（Ｘｖ，Ｙｖ，Ｚｖ）から注視点１６（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）に向かう光軸１５により中心投影（透視投影）を行って、図７に示す投影図１１を描画する。水平視野を示す水平画角φは、平面図１０との切り替えを考慮し、
φ＝２ｔａｎ−１（Ｗｄ／（２（Ｄ＋Ｚ）））
とする。これは、平面図と投影図間の切り替えにおいて、視野がなめらかに切り替わるようにするための処置である。投影図描画手段８は、投影図１１を描画する際に、画面内に入る建造物１２を、その輪郭情報に形状情報である高さを与えて得られる角柱によって表現する。
【００４７】
ステップＳＴ１３において、表示手段４は、投影図描画手段８が描画した投影図１１を表示する。
【００４８】
ステップＳＴ１４において、例えばマウスやキーボードにより、切り替え手段２に投影図１１から平面図１０への表示の切り替え入力がなされたかどうかを判定する。切り替え入力がある場合には、ステップＳＴ１５に進み、切り替え入力がない場合には、ステップＳＴ１７に進む。
【００４９】
切り替え入力がある場合に、ステップＳＴ１５において、切り替え手段２は、変数ｎをＮ−１に、変数ｎの変化を示す変数ｃを−１に設定する。
【００５０】
ステップＳＴ１６において、投影図１１から平面図１０に変更するにあたり、注視点設定手段６は、距離Ｄの点に注視点１６を設定する。すなわち、注視点１６を、
Ｘｃ←Ｘｖ＋Ｄｓｉｎθ
Ｙｃ←Ｙｖ＋Ｄｃｏｓθ
Ｚｃ←Ｚ
に設定する。この距離Ｄは、例えば１０ｍとなるように設定する。
【００５１】
設定された注視点１６は、投影図１１の光軸１５上にある一定距離Ｄの点であり、この視点１４と注視点１６の位置関係は、ちょうど図６の示す位置関係に一致する。投影図１１においては、表示されているその中心付近を注目していると考えられ、そこに注視点１６を設定することにより、投影図１１における建造物との対応が直感的にとれる平面図１０を得ようとするものである。
【００５２】
ステップＳＴ１６の設定終了後に、ステップＳＴ２２に進み、処理が続行している場合は、ステップＳＴ３に戻る。ここで、ｎはＮ−１に設定されているので、ステップＳＴ４を経て、ステップＳＴ１９に進む。そして、ステップＳＴ１９からステップＳＴ２１において、平面図１０から投影図１１への移行と同様にして、中間投影図２０を描画し表示を行うが、上記ステップＳＴ１５で、ｃを−１に設定しているので、ステップＳＴ２１において、順次ｎをＮから０に近づけていきながら、ステップＳＴ１９からステップＳＴ２２，ステップＳＴ３，４，ＳＴ１９の処理を繰り返す。
【００５３】
そして、ｎが０になると、ステップＳＴ３，ＳＴ５，ＳＴ６の処理により、平面図１０を描画し表示する。
【００５４】
上記ステップＳＴ１４で、切り替え入力がない場合には、ステップＳＴ１７において、視点設定手段５は、例えばマウスやキーボードから、投影図１１の視点１４及び光軸１５の変更入力があるかどうかを判定する。変更入力がある場合には、ステップＳＴ１８において、視点設定手段５は視点１４の位置、及びその光軸１５の方向を変更する。これは、投影図１１で示された空間を任意に移動することに相当する。
【００５５】
ステップＳＴ２２において、例えばマウスやキーボードの特定入力の有無により、処理を続行するかどうかを判定し、処理を続行する場合にはステップＳＴ３に戻り、処理を続行しない場合には処理を終了する。
【００５６】
以上のように、この実施の形態１によれば、平面図１０と投影図１１とを切り替える際に、視点２１の位置と光軸２２の方向を、円周１９上で徐々に変化させて中間投影図２０を表示することにより、平面図１０と投影図１１の両者間での対象建造物、つまり、平面図１０に多角形で描かれた輪郭情報２６と投影図１１に角柱で描かれた建造物１２との対応が、容易に判別できるという効果が得られる。
【００５７】
実施の形態２．
この実施の形態２による３次元景観表示装置の構成は、実施の形態１の図１と同一である。図１１と図１２は、実施の形態２により中間投影図２０を描画するときの動作を説明する図であり、図において、２９は注視点１６から上方に距離Ｌにある点であり、点２９の座標は、（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚ＋Ｌ）である。Ｌの値として、あらかじめ、例えば１０ｍと設定する。３０は視点１４と点２９を結ぶ直線である。２１は直線３０上の視点であり、２２は視点２１と注視点１６を結ぶ光軸であり、Ｆは、視点２１から地平面１３までの光軸２２上の距離である。３２は視点２１における水平画角φの水平視野、ψは光軸２２の俯角である。
【００５８】
次に動作について説明する。
この実施の形態２による３次元景観表示装置の処理を示すフローチャートは、実施の形態１の図１０と同じであるが、処理の内容としては、ステップＳＴ１９の処理が異なる。
【００５９】
ステップＳＴ１９において、中間投影図描画手段９が中間投影図２０を描画する際に、図１１に示すように、注視点１６の上方距離Ｌにとった点２９と視点１４とを結ぶ直線３０上に視点２１を置き、注視点１６に向かう光軸２２により、中心投影（透視投影）で中間投影図２０を描画する。このとき、実施の形態１と同様に、図８に示すように、地平面１３上等に属性情報１７を描画し、角柱で表現される建造物２３の透過率も視点２１の位置により変化させる。
【００６０】
ここで図１２において、視点２１の位置は、視点１４と点２９間の直線３０をＮ等分し、上方の点２９からｎ番目の点とし、透過率はｎ／Ｎとする。視点２１は、視点１４と上方の点２９の内分点となるから、その座標は
（｛ｎＸｖ＋（Ｎ−ｎ）Ｘｃ｝／Ｎ，｛ｎＹｖ＋（Ｎ−ｎ）Ｙｃ｝／Ｎ，Ｚ＋（Ｎ−ｎ）Ｌ／Ｎ）
となる。
【００６１】
このときの水平画角φは、
φ＝２ｔａｎ−１（Ｗｄ／（２Ｆ））
とする。ここで、Ｆは視点２１から光軸２２上の地平面１３までの距離なので、このＦは、光軸２２の俯角をψとして、
Ｆ＝｛ＮＺ＋（Ｎ−ｎ）Ｌ｝／（Ｎｓｉｎψ）
となる。また、光軸２２の俯角をψは、次の式で示される。
【００６２】
【数１】
【００６３】
この実施の形態２では、注視点１６と上方の点２９の距離をＬとしたが、点２９が無限遠点とみなせるほどＬを大きく設定してもよく、この場合、ｎが小さいときは中間投影図は平行投影と見なせるようになり、平面図の描画法に近いものとなる。このため、平面図と中間投影図との間での遷移がなめらかなものになる。
【００６４】
以上のように、この実施の形態２によれば、平面図１０と投影図１１とを切り替える際に、視点２１の位置と光軸２２の方向を、直線３０上で徐々に変化させて中間投影図２０を表示することにより、平面図１０と投影図１１の両者間での対象建造物、つまり、平面図１０に多角形で描かれた輪郭情報２６と投影図１１に角柱で描かれた建造物１２との対応が、容易に判別できるという効果が得られる。
【００６５】
上記実施の形態１，２では、視点１４から注視点１６までの距離を一定としたが、これを可変とするように構成してもよい。また、投影図１１から平面図１０を描画する際に、注視点設定手段６により、投影図１１において光軸１５上の一定距離に注視点１６を設定したが、光軸１５上で、最初に交差する建造物１２上、あるいは、建造物１２に最も近づく点に注視点１６を設定してもよい。
【００６６】
さらに、上記実施の形態１，２では、中間投影図２０の描画枚数を固定としたが、可変としてもよく、中間投影図２０の視点２１を円周１９上、又は直線３０上で移動させたが、他の軌跡により移動させてもよく、また、ｎの値により、中間投影図２０における建造物２３の透過率を変更したが、これと異なる方式により透過率を与えるようにしてもよい。
【００６７】
さらに、上記実施の形態１，２では、中間投影図２０においては常に輪郭情報２６及び属性情報１７を描画したが、ｎが小さいときのみ描画、あるいは、描画しないようにしてもよい。
【００６８】
さらに、上記実施の形態１，２では、投影図１１の描画時にその光軸１５を水平としたが、光軸１５に俯角を持たせ、俯瞰図を作成するようにしてもよく、また、地平面１３上のＺの高さに注視点１６を設定するとしたが、地平面１３上に注視点１６を設定してもよい。
【００６９】
さらに、上記実施の形態１，２では、投影図１１及び中間投影図２０において、建造物を角柱として表現したが、詳しい形状情報が得られているならば、より詳細な形状にて描画するようにしてもよい。
【００７０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、平面図と投影図とを切り替える際に、視点の位置を変化させて中間投影図を表示することにより、平面図と投影図の両者間での対象建造物等の対応が、容易に判別できるという効果がある。
【００７１】
この発明によれば、投影図描画手段が、視点と注視点を結んだ光軸により、中心投影を行い描画しているので、実際の景観に近い投影図を表示できるという効果が得られる。
【００７２】
この発明によれば、中間投影図描画手段が、順次位置を変えながら設定された視点と注視点を結んだ光軸により、中心投影を行い描画しているので、実際の景観に近い中間投影図を表示できるという効果がある。
【００７３】
この発明によれば、視点設定手段が順次位置を変えながら設定する視点が、投影図を描画するときの視点と、注視点とを含む鉛直面内にあり、注視点を中心とする円周上にあるので、なめらかに変化する中間投影図が表示され、平面図と投影図の両者間での対象建造物の対応が、容易に判別できるという効果がある。
【００７４】
この発明によれば、視点設定手段が順次位置を変えながら設定する視点が、投影図を描画するときの視点と、注視点とを含む鉛直面内にあり、投影図を描画するときの視点と注視点の上方の点を結ぶ線上にあるので、なめらかに変化する中間投影図が表示され、平面図と投影図の両者間での対象建造物の対応が、容易に判別できるという効果がある。
【００７５】
この発明によれば、平面図から投影図に切り替えるときに、平面図上の中心に注視点を設定するので、注目している建造物等を中心にした投影図を得ることができるという効果がある。
【００７６】
この発明によれば、投影図から平面図に切り替えるときに、投影図上の中心に注視点を設定するので、注目している建造物等を中心にした平面図を得ることができるという効果がある。
【００７７】
この発明によれば、中間投影図描画手段が、建物等を表す角柱の透過率を変化させているので、なめらかに変化する中間投影図を描画することができるという効果がある。
【００７８】
この発明によれば、平面図描画手段が建造物等の属性情報を描画するので、建造物等を容易に判別できるという効果がある。
【００７９】
この発明によれば、中間投影図描画手段が建造物等の属性情報を描画するので、建造物等を容易に判別できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による３次元景観表示装置の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１による記憶手段に記憶されている建造物ごとの輪郭情報と形状情報を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１による記憶手段に記憶されている建造物等の属性情報を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１による平面図描画手段が描画する平面図を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１による視点と注視点の位置関係を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１による視点と注視点の位置関係を３次元で示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１による投影図描画手段が描画する投影図を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態１による描画手段３が描画する平面図，投影図，中間投影図を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態１による中間投影図を描画するときの動作を説明する図である。
【図１０】この発明の実施の形態１による３次元景観表示装置の処理を示すフローチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態２による中間投影図を描画するときの動作を説明する図である。
【図１２】この発明の実施の形態２による中間投影図を描画するときの動作を説明する図である。
【図１３】従来の３次元景観表示装置が表示する画面を示す図である。
【図１４】従来の３次元景観表示装置が表示する画面を示す図である。
【符号の説明】
１ 記憶手段、２ 切り替え手段、４ 表示手段、５ 視点設定手段、６ 注視点設定手段、７ 平面図描画手段、８ 投影図描画手段、９ 中間投影図描画手段、１０ 平面図、１１ 投影図、１２ 建造物、１３ 地平面、１４ 視点、１５ 光軸、１６ 注視点、１７ 属性情報、１８ 鉛直面、１９ 円周、２０ 中間投影図、２１ 視点、２２ 光軸、２３ 建造物、２６ 輪郭情報、２９ 注視点の上方の点、３０ 視点と上方の点を結ぶ直線（線）。
【発明の属する技術分野】
この発明は地図図形を３次元で表示する３次元景観表示装置及び表示方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１３及び図１４は、例えば、加藤誠巳、大西啓介著「マルチメディアを用いた経路・景観・施設案内システム」電子情報通信学会画像工学研究専門委員会主催「グラフィック・イメージメディアの高度利用に向けて機能図形情報システムシンポジウム講演論文集」４９〜５４ぺ一ジ（平成２年４月１１日発行）に示された３次元景観表示装置が表示する画面を示す図である。
【０００３】
図において、１０は画面２７に描かれた平面図、１１は画面２７に描かれた投影図、１２は投影図１１に描かれた建造物、１４は投影図１１の視点、１６は注視点、１７は平面図１０に描かれた建造物等の属性情報である。
【０００４】
次に動作について説明する。
従来の３次元景観表示装置は、画面２７に描かれた平面図１０の中で、視点１４と注視点１６を指示し、図１３に示すように、平面図１０を投影図１１に代えて表示したり、図１４に示すように、平面図１０と投影図１１を画面２７上に並べて表示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の３次元景観表示装置は以上のように構成されているので、図１３に示すように、平面図１０から投影図１１への表示に切り替える場合、又は、その逆の場合に、一瞬にて画面が切り替わるために、両者間で対象建造物の対応がつきにくいという課題があった。
【０００６】
また、図１４に示すように、画面２７上に平面図１０と投影図１１を並べて表示した場合でも、見る方向が異なるため、目的の建造物を同定し、例えば投影図１１に描かれた建造物１２について、平面図１０に描かれた属性情報１７と結びつけるには、両者を慎重に見比べることが必要になるという課題があった。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、描画の際の視点と注視点とを設定し、注視点が常に中央になるように平面図と投影図を描くと共に、切り替えの際に両者を徐々に変化させるように視点を移動させて、中間投影図を描くことにより、平面図１０と投影図１１を切り替える際に、両者間での対象建造物の対応が容易に判別できる３次元景観表示装置及び表示方法を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る３次元景観表示装置は、建造物等の平面方向の輪郭情報、及び高さ方向の形状情報を含む地図データを記憶する記憶手段と、空間上に視点を設定する視点設定手段と、空間上に注視点を設定する注視点設定手段と、上記記憶手段に記憶されている建造物等の輪郭情報、及び上記注視点設定手段により設定された注視点に基づき、平面図を描画する平面図描画手段と、上記記憶手段に記憶されている建造物等の輪郭情報及び形状情報、上記注視点設定手段により設定された注視点、並びに上記視点設定手段により設定された視点に基づき、投影図を描画する投影図描画手段と、上記視点設定手段が設定する視点の位置を切り替えることにより、上記平面図と上記投影図の切り替えを指示する切り替え手段と、上記記憶手段に記憶されている建造物等の輪郭情報及び形状情報、上記注視点設定手段により設定された注視点、並びに上記切り替え手段の指示により上記視点設定手段が順次位置を変えながら設定する視点に基づき、順次、中間投影図を描画する中間投影図描画手段と、描画された上記平面図、上記投影図、又は上記中間投影図を表示する表示手段とを備えたものである。
【０００９】
この発明に係る３次元景観表示装置は、投影図描画手段が、視点設定手段により設定された視点と、注視点設定手段により設定された注視点を結んだ光軸に基づき中心投影を行い、建造物等を３次元的に描画するものである。
【００１０】
この発明に係る３次元景観表示装置は、中間投影図描画手段が、視点設定手段により順次位置を変えながら設定された視点と、注視点設定手段により設定された注視点を結んだ光軸に基づき中心投影を行い、建造物等を３次元的に描画するものである。
【００１１】
この発明に係る３次元景観表示装置は、視点設定手段が順次位置を変えながら設定する視点が、注視点設定手段により設定された注視点と、投影図を描画するときに上記視点設定手段により設定される視点とを含む鉛直面内にあり、上記注視点を中心とする円周上にあるものである。
【００１２】
この発明に係る３次元景観表示装置は、視点設定手段が順次位置を変えながら設定する視点が、注視点設定手段により設定された注視点と、投影図を描画するときに上記視点設定手段により設定される視点とを含む鉛直面内にあり、投影図を描画するときに上記視点設定手段により設定される視点と上記注視点の上方の点を結ぶ線上にあるものである。
【００１３】
この発明に係る３次元景観表示装置は、切り替え手段により、表示手段が表示している平面図から投影図に切り替えるときに、注視点設定手段が、表示されている平面図上の中心に注視点を設定するものである。
【００１４】
この発明に係る３次元景観表示装置は、切り替え手段により、表示手段が表示している投影図から平面図に切り替えるときに、注視点設定手段が、表示されている投影図上の中心に注視点を設定するものである。
【００１５】
この発明に係る３次元景観表示装置は、中間投影図描画手段が、建造物等を表す角柱の地平面に対する混合比である透過率を変化させて、中間投影図を描画するものである。
【００１６】
この発明に係る３次元景観表示装置は、記憶手段が建造物等の属性情報を含む地図データを記憶し、平面図描画手段が、記憶手段に記憶されている属性情報を読み出して、平面図に描画するものである。
【００１７】
この発明に係る３次元景観表示装置は、記憶手段が建造物等の属性情報を含む地図データを記憶し、中間投影図描画手段が、記憶手段に記憶されている属性情報を読み出して、中間投影図に描画するものである。
【００１８】
この発明に係る３次元景観表示方法は、建造物等の平面方向の輪郭情報、及び高さ方向の形状情報を含む地図データを記憶する記憶手段と、空間上に視点を設定する視点設定手段と、空間上に注視点を設定する注視点設定手段とを備え、上記記憶手段に記憶されている建造物等の輪郭情報及び形状情報、上記注視点設定手段により設定された注視点、並びに上記視点設定手段により設定された視点に基づき、平面図及び投影図を描画するものにおいて、上記平面図から上記投影図、又は上記投影図から上記平面図に切り替える際に、上記記憶手段に記憶されている建造物等の輪郭情報及び形状情報、上記注視点設定手段により設定された注視点、並びに上記視点設定手段が順次位置を変えながら設定する視点に基づき、順次、中間投影図を描画し表示するものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１は実施の形態１による３次元景観表示装置の構成を示す図であり、図において、１は、建造物等の平面方向の輪郭情報、高さ方向の形状情報及び属性情報を含む地図データを記憶する記憶手段であり、計算機の主記憶装置、あるいは磁気ディスク装置などで構成される。２は、建造物の平面図、中間投影図及び投影図を切り替える切り替え手段、３は、切り替え手段２により指示される平面図、中間投影図及び投影図を描画する描画手段である。
【００２０】
また、図１において、４は描画手段３により描画される平面図、中間投影図及び投影図を表示する表示手段、５は空間上に視点を設定する視点設定手段、６は空間上に注視点を設定する注視点設定手段であり、７は平面図を描画する平面図描画手段、８は投影図を描画する投影図描画手段、９は中間投影図を描画する中間投影図描画手段である。描画手段３は、平面図描画手段７，投影図描画手段８，中間投影図描画手段９から構成されている。
【００２１】
切り替え手段２，描画手段３，視点設定手段５，注視点設定手段６は、ハードウェアで構成してもよいし、これらの動作を計算機によりソフトウェアで実行するように構成してもよい。
【００２２】
図２は記憶手段１に記憶されている建造物ごとの輪郭情報と形状情報を示す図であり、図に示すように、建造物番号ごとに、建造物の輪郭頂点数Ｍと、各頂点のｘ座標、ｙ座標で示した建造物の輪郭情報と、建造物の高さによる形状情報とが記憶されている。
【００２３】
また、図３は記憶手段１に記憶されている建造物等の属性情報を示す図であり、図に示すように、属性番号ごとに、属性名称と、属性情報を表示させる表示ｘ座標、表示ｙ座標による表示位置情報が記憶されている。
【００２４】
図４は平面図描画手段７が描画し表示手段４が表示する平面図１０を示す図であり、図において、１６は注視点設定手段６により空間上に設定された注視点、１７は平面図１０上に表示された属性情報、２６は平面図１０に描かれた多角形である建造物の輪郭情報である。平面図１０の水平方向をｘ軸、鉛直方向をｙ軸、高さ方向をｚ軸（図示せず）、平面図１０の画面２７に対する傾きをθとする。また、Ｗｄは画面２７の水平方向における対象空間の座標系に換算したサイズ、Ｈｄは画面２７の鉛直方向における対象空間の座標系に換算したサイズである。
【００２５】
図５は視点設定手段５により設定された視点１４と注視点１６との関係を示す図であり、視点１４のｘ軸、ｙ軸の位置を（Ｘｖ，Ｙｖ），注視点１６のｘ軸、ｙ軸の位置を（Ｘｃ，Ｙｃ）とし、視点１４と注視点１６との距離をＤとしている。
【００２６】
図６は視点１４と注視点１６の位置関係を３次元で示す図であり、図において、１３は地平面であり、１５は視点１４と注視点１６を結んだ投影図１１を描画する際の光軸である。ｘ軸、ｙ軸は地平面１３上にとり、ｚ軸を高さ方向にとることにより、視点１４の位置は（Ｘｖ，Ｙｖ，Ｚｖ），注視点１６の位置は（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）で示される。また、視点１４の地平面１３からの高さＺｖをＺとする。
【００２７】
図７は投影図描画手段８が描画し表示手段４が表示する投影図１１を示す図であり、図において、１２は投影図１１に角柱として描かれた建造物である。
【００２８】
図８は描画手段３が描画し表示手段４が表示する平面図１０，投影図１１，中間投影図２０を示す図であり、平面図１０と投影図１１との中間の中間投影図２０において、２３は輪郭情報２６と形状情報（高さ）により角柱として描かれた建造物であり、地平面１３上等に属性情報１７が描かれている。
【００２９】
図９は中間投影図２０を描画するときの動作を説明する図であり、図において、１８は注視点１６と視点１４を含む鉛直面、１９は注視点１６を中心とし注視点１６と視点１４の距離Ｄを半径とする鉛直面１８上の円周、２１は円周１９上の中間投影図２０の視点、２２は視点２１と注視点１６を結んだ中間投影図２０の光軸、２８は円周１９上における注視点１６の真上の点、３２は投影図１１及び中間投影図２０の水平視野であり、水平方向のサイズＷｄを視野にする水平画角φで示される。
【００３０】
次に動作について説明する。
図１０は実施の形態１による３次元景観表示装置の処理を示すフローチャートである。あらかじめ記憶手段１には、図２に示すような建造物ごとの輪郭情報、形状情報と、図３に示すような属性情報が記憶されている。
【００３１】
図１０のステップＳＴ１において、切り替え手段２は、表示手段４が表示する画面を初期状態に設定する。ここでは、初期表示を平面図１０とし、表示する図を示す変数ｎを０に初期化する。ｎが０のときは平面図１０を示し、ｎがあらかじめ定めた定数Ｎのときは投影図１１を示し、ｎが１からＮ−１の間の整数のときは中間投影図２０を示すものとする。
【００３２】
ステップＳＴ２において、注視点設定手段６は、平面図１０の注視点１６の座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を（Ｗ／２，Ｈ／２，Ｚ）とし、平面図１０の傾きθを０に初期化する。ここで、Ｗは対象空間全域のｘ軸方向、例えば東西方向の幅、Ｈは対象空間のｙ軸方向、例えば南北方向の幅である。すなわち、注視点１６を対象空間の中央に設定する。また、Ｚは視点１４の高さと同一とし、例えば、人の平均的な目の位置の対応する値とする。
【００３３】
ステップＳＴ３において、切り替え手段２は、表示する図を示す変数ｎが０かどうかを判定し、ｎが０であればステップＳＴ５へ進み、ｎが０でなければステップＳＴ４へ進む。ステップＳＴ４において、ｎが定数Ｎかどうかを判定し、ｎが定数ＮであればステップＳＴ１２へ進み、ｎが定数ＮでなければステップＳＴ１９へ進む。この場合、ｎはステップＳＴ１で０に設定されているので、ステップＳＴ５へ進む。
【００３４】
ステップＳＴ５からステップＳＴ１１では、平面図１０の描画処理を行う。まず、ステップＳＴ５において、描画手段３の平面図描画手段７は平面図１０を描画する。ここでは、平面図描画手段７は、注視点１６を表示手段４の画面２７の中心にくるように自動的に配置し、平面図１０を傾きθだけ傾けて、建造物の輪郭情報２６と属性情報１７を、記憶手段１から読み出して描画する。
【００３５】
ステップＳＴ６において、平面図描画手段７が描画した平面図１０を、表示手段４が図４に示すように表示する。
【００３６】
ステップＳＴ７において、例えば、図１においてマウスやキーボードにより、切り替え手段２に平面図１０から投影図１１への表示の切り替え入力がなされたかどうかを判定する。切り替え入力がある場合には、ステップＳＴ８に進み、切り替え入力がない場合には、ステップＳＴ１０に進む。
【００３７】
切り替え入力がある場合に、ステップＳＴ８において、切り替え手段２が変数ｎを、中間投影図２０を描画する値１に設定すると共に、変数ｎの変化を示す変数ｃを１に設定する。ここで、平面図１０から投影図１１に変更するにあたり、図５に示すように、ステップＳＴ９において、視点設定手段５は注視点１６から下方Ｄの距離に視点１４を設定する。すなわち、視点１４（Ｘｖ，Ｙｖ，Ｚｖ）を、
Ｘｖ←Ｘｃ−Ｄｓｉｎθ
Ｙｖ←Ｙｃ−Ｄｃｏｓθ
Ｚｖ←Ｚ
に設定する。この距離Ｄは、例えば１０ｍとなるように設定する。
【００３８】
この視点１４は、そこから注視点１６をみる投影図１１を作成するためのものである。平面図１０においては、表示されている中心領域を注目していると考えられ、そこに注視点１６を設定して、下方から眺める投影図１１を作成することにより、平面図１０との対応が容易にとれる投影図１１を得ようとするものである。ステップＳＴ９の設定を終了後に、ステップＳＴ２２に進む。
【００３９】
上記ステップＳＴ７で、平面図１０から投影図１１への表示の切り替え入力がない場合に、ステップＳＴ１０において、注視点設定手段６は、例えばマウスやキーボードから平面図１０の表示位置及び傾きθの変更入力があるかどうかを判定する。変更入力がある場合には、ステップＳＴ１１において、注視点設定手段６は、注視点１６の位置、及び平面図１０の傾きθを変更する。ステップＳＴ１０で、変更入力がない場合には、ステップＳＴ２２に進む。
【００４０】
ステップＳＴ２２において、処理が続行している場合、ステップＳＴ３に戻るが、ｎが１に設定されているので、ステップＳＴ３からステップＳＴ４を経てステップＳＴ１９に進む。
【００４１】
ステップＳＴ１９からステップＳＴ２１では、中間投影図２０の描画処理を行う。ステップＳＴ１９において、描画手段３の中間投影図描画手段９は、中間投影図２０を描画する。これは、図９に示すように、視点１４と注視点１６を含む鉛直面１８内の、注視点１６を中心とし、距離Ｄを半径とする円周１９上に視点２１を置き、注視点１６に向かう光軸２２により中心投影（透視投影）にて描画するものである。
【００４２】
このとき、中間投影図描画手段９は、記憶手段１から輪郭情報、形状情報（高さ）及び属性情報を読み出し、図８に示すように、地平面１３上等に輪郭情報２６及び属性情報１７を描画し、さらに角柱で表現される建造物２３を、視点２１の位置により、後述する透過率を変化させて描画する。
【００４３】
ここで、透過率について詳細に説明する。
図９において、円周１９上で、視点１４と、注視点１６の真上の点２８との間を、あらかじめ設定した定数ＮでＮ等分し、真上の点２８からｎ番目の点を視点２１とすると、透過率はｎ／Ｎで示される。すなわち、ここでいう透過率は、地平面１３に対する角柱建造物２３の描画時の混合比であり、図８の中間投影図２０に示す、地平面１３上に描かれた輪郭情報２６と属性情報１７に対して、建造物２３を上書きする際の混合比を示している。
【００４４】
ステップＳＴ２０において、表示手段４は、中間投影図描画手段９が描画した中間投影図２０を表示する。ステップＳＴ２１において、切り替え手段２は、変数ｎをｎ＋ｃに更新する。つまり、ステップＳＴ８で、ｎが１，ｃが１に設定されているので、ｎを２に設定して、ステップＳＴ２２，ＳＴ３，ＳＴ４を経由し、ステップＳＴ１９に戻る。そして、中間投影図描画手段９は、前回よりも透過率ｎ／Ｎ，すなわち、地平面１３に対する角柱建造物２３の描画時の混合比を大きくして、中間投影図２０を描画する。このようにして、中間投影図２０の描画ごとに、順次ｎをＮに近づけていきながら、ステップＳＴ１９からステップＳＴ２２，ステップＳＴ３，４，ＳＴ１９の処理を繰り返す。
【００４５】
ｎがＮになると、ステップＳＴ４からステップＳＴ１２に進み、ステップＳＴ１２からステップＳＴ１８では、投影図１１の描画処理を行う。ステップＳＴ１２において、描画手段３の投影図描画手段８は、記憶手段１から輪郭情報と形状情報（高さ）を読み出して投影図１１を描画する。
【００４６】
ここでは、図６に示すように、視点１４（Ｘｖ，Ｙｖ，Ｚｖ）から注視点１６（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）に向かう光軸１５により中心投影（透視投影）を行って、図７に示す投影図１１を描画する。水平視野を示す水平画角φは、平面図１０との切り替えを考慮し、
φ＝２ｔａｎ−１（Ｗｄ／（２（Ｄ＋Ｚ）））
とする。これは、平面図と投影図間の切り替えにおいて、視野がなめらかに切り替わるようにするための処置である。投影図描画手段８は、投影図１１を描画する際に、画面内に入る建造物１２を、その輪郭情報に形状情報である高さを与えて得られる角柱によって表現する。
【００４７】
ステップＳＴ１３において、表示手段４は、投影図描画手段８が描画した投影図１１を表示する。
【００４８】
ステップＳＴ１４において、例えばマウスやキーボードにより、切り替え手段２に投影図１１から平面図１０への表示の切り替え入力がなされたかどうかを判定する。切り替え入力がある場合には、ステップＳＴ１５に進み、切り替え入力がない場合には、ステップＳＴ１７に進む。
【００４９】
切り替え入力がある場合に、ステップＳＴ１５において、切り替え手段２は、変数ｎをＮ−１に、変数ｎの変化を示す変数ｃを−１に設定する。
【００５０】
ステップＳＴ１６において、投影図１１から平面図１０に変更するにあたり、注視点設定手段６は、距離Ｄの点に注視点１６を設定する。すなわち、注視点１６を、
Ｘｃ←Ｘｖ＋Ｄｓｉｎθ
Ｙｃ←Ｙｖ＋Ｄｃｏｓθ
Ｚｃ←Ｚ
に設定する。この距離Ｄは、例えば１０ｍとなるように設定する。
【００５１】
設定された注視点１６は、投影図１１の光軸１５上にある一定距離Ｄの点であり、この視点１４と注視点１６の位置関係は、ちょうど図６の示す位置関係に一致する。投影図１１においては、表示されているその中心付近を注目していると考えられ、そこに注視点１６を設定することにより、投影図１１における建造物との対応が直感的にとれる平面図１０を得ようとするものである。
【００５２】
ステップＳＴ１６の設定終了後に、ステップＳＴ２２に進み、処理が続行している場合は、ステップＳＴ３に戻る。ここで、ｎはＮ−１に設定されているので、ステップＳＴ４を経て、ステップＳＴ１９に進む。そして、ステップＳＴ１９からステップＳＴ２１において、平面図１０から投影図１１への移行と同様にして、中間投影図２０を描画し表示を行うが、上記ステップＳＴ１５で、ｃを−１に設定しているので、ステップＳＴ２１において、順次ｎをＮから０に近づけていきながら、ステップＳＴ１９からステップＳＴ２２，ステップＳＴ３，４，ＳＴ１９の処理を繰り返す。
【００５３】
そして、ｎが０になると、ステップＳＴ３，ＳＴ５，ＳＴ６の処理により、平面図１０を描画し表示する。
【００５４】
上記ステップＳＴ１４で、切り替え入力がない場合には、ステップＳＴ１７において、視点設定手段５は、例えばマウスやキーボードから、投影図１１の視点１４及び光軸１５の変更入力があるかどうかを判定する。変更入力がある場合には、ステップＳＴ１８において、視点設定手段５は視点１４の位置、及びその光軸１５の方向を変更する。これは、投影図１１で示された空間を任意に移動することに相当する。
【００５５】
ステップＳＴ２２において、例えばマウスやキーボードの特定入力の有無により、処理を続行するかどうかを判定し、処理を続行する場合にはステップＳＴ３に戻り、処理を続行しない場合には処理を終了する。
【００５６】
以上のように、この実施の形態１によれば、平面図１０と投影図１１とを切り替える際に、視点２１の位置と光軸２２の方向を、円周１９上で徐々に変化させて中間投影図２０を表示することにより、平面図１０と投影図１１の両者間での対象建造物、つまり、平面図１０に多角形で描かれた輪郭情報２６と投影図１１に角柱で描かれた建造物１２との対応が、容易に判別できるという効果が得られる。
【００５７】
実施の形態２．
この実施の形態２による３次元景観表示装置の構成は、実施の形態１の図１と同一である。図１１と図１２は、実施の形態２により中間投影図２０を描画するときの動作を説明する図であり、図において、２９は注視点１６から上方に距離Ｌにある点であり、点２９の座標は、（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚ＋Ｌ）である。Ｌの値として、あらかじめ、例えば１０ｍと設定する。３０は視点１４と点２９を結ぶ直線である。２１は直線３０上の視点であり、２２は視点２１と注視点１６を結ぶ光軸であり、Ｆは、視点２１から地平面１３までの光軸２２上の距離である。３２は視点２１における水平画角φの水平視野、ψは光軸２２の俯角である。
【００５８】
次に動作について説明する。
この実施の形態２による３次元景観表示装置の処理を示すフローチャートは、実施の形態１の図１０と同じであるが、処理の内容としては、ステップＳＴ１９の処理が異なる。
【００５９】
ステップＳＴ１９において、中間投影図描画手段９が中間投影図２０を描画する際に、図１１に示すように、注視点１６の上方距離Ｌにとった点２９と視点１４とを結ぶ直線３０上に視点２１を置き、注視点１６に向かう光軸２２により、中心投影（透視投影）で中間投影図２０を描画する。このとき、実施の形態１と同様に、図８に示すように、地平面１３上等に属性情報１７を描画し、角柱で表現される建造物２３の透過率も視点２１の位置により変化させる。
【００６０】
ここで図１２において、視点２１の位置は、視点１４と点２９間の直線３０をＮ等分し、上方の点２９からｎ番目の点とし、透過率はｎ／Ｎとする。視点２１は、視点１４と上方の点２９の内分点となるから、その座標は
（｛ｎＸｖ＋（Ｎ−ｎ）Ｘｃ｝／Ｎ，｛ｎＹｖ＋（Ｎ−ｎ）Ｙｃ｝／Ｎ，Ｚ＋（Ｎ−ｎ）Ｌ／Ｎ）
となる。
【００６１】
このときの水平画角φは、
φ＝２ｔａｎ−１（Ｗｄ／（２Ｆ））
とする。ここで、Ｆは視点２１から光軸２２上の地平面１３までの距離なので、このＦは、光軸２２の俯角をψとして、
Ｆ＝｛ＮＺ＋（Ｎ−ｎ）Ｌ｝／（Ｎｓｉｎψ）
となる。また、光軸２２の俯角をψは、次の式で示される。
【００６２】
【数１】
この実施の形態２では、注視点１６と上方の点２９の距離をＬとしたが、点２９が無限遠点とみなせるほどＬを大きく設定してもよく、この場合、ｎが小さいときは中間投影図は平行投影と見なせるようになり、平面図の描画法に近いものとなる。このため、平面図と中間投影図との間での遷移がなめらかなものになる。
【００６４】
以上のように、この実施の形態２によれば、平面図１０と投影図１１とを切り替える際に、視点２１の位置と光軸２２の方向を、直線３０上で徐々に変化させて中間投影図２０を表示することにより、平面図１０と投影図１１の両者間での対象建造物、つまり、平面図１０に多角形で描かれた輪郭情報２６と投影図１１に角柱で描かれた建造物１２との対応が、容易に判別できるという効果が得られる。
【００６５】
上記実施の形態１，２では、視点１４から注視点１６までの距離を一定としたが、これを可変とするように構成してもよい。また、投影図１１から平面図１０を描画する際に、注視点設定手段６により、投影図１１において光軸１５上の一定距離に注視点１６を設定したが、光軸１５上で、最初に交差する建造物１２上、あるいは、建造物１２に最も近づく点に注視点１６を設定してもよい。
【００６６】
さらに、上記実施の形態１，２では、中間投影図２０の描画枚数を固定としたが、可変としてもよく、中間投影図２０の視点２１を円周１９上、又は直線３０上で移動させたが、他の軌跡により移動させてもよく、また、ｎの値により、中間投影図２０における建造物２３の透過率を変更したが、これと異なる方式により透過率を与えるようにしてもよい。
【００６７】
さらに、上記実施の形態１，２では、中間投影図２０においては常に輪郭情報２６及び属性情報１７を描画したが、ｎが小さいときのみ描画、あるいは、描画しないようにしてもよい。
【００６８】
さらに、上記実施の形態１，２では、投影図１１の描画時にその光軸１５を水平としたが、光軸１５に俯角を持たせ、俯瞰図を作成するようにしてもよく、また、地平面１３上のＺの高さに注視点１６を設定するとしたが、地平面１３上に注視点１６を設定してもよい。
【００６９】
さらに、上記実施の形態１，２では、投影図１１及び中間投影図２０において、建造物を角柱として表現したが、詳しい形状情報が得られているならば、より詳細な形状にて描画するようにしてもよい。
【００７０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、平面図と投影図とを切り替える際に、視点の位置を変化させて中間投影図を表示することにより、平面図と投影図の両者間での対象建造物等の対応が、容易に判別できるという効果がある。
【００７１】
この発明によれば、投影図描画手段が、視点と注視点を結んだ光軸により、中心投影を行い描画しているので、実際の景観に近い投影図を表示できるという効果が得られる。
【００７２】
この発明によれば、中間投影図描画手段が、順次位置を変えながら設定された視点と注視点を結んだ光軸により、中心投影を行い描画しているので、実際の景観に近い中間投影図を表示できるという効果がある。
【００７３】
この発明によれば、視点設定手段が順次位置を変えながら設定する視点が、投影図を描画するときの視点と、注視点とを含む鉛直面内にあり、注視点を中心とする円周上にあるので、なめらかに変化する中間投影図が表示され、平面図と投影図の両者間での対象建造物の対応が、容易に判別できるという効果がある。
【００７４】
この発明によれば、視点設定手段が順次位置を変えながら設定する視点が、投影図を描画するときの視点と、注視点とを含む鉛直面内にあり、投影図を描画するときの視点と注視点の上方の点を結ぶ線上にあるので、なめらかに変化する中間投影図が表示され、平面図と投影図の両者間での対象建造物の対応が、容易に判別できるという効果がある。
【００７５】
この発明によれば、平面図から投影図に切り替えるときに、平面図上の中心に注視点を設定するので、注目している建造物等を中心にした投影図を得ることができるという効果がある。
【００７６】
この発明によれば、投影図から平面図に切り替えるときに、投影図上の中心に注視点を設定するので、注目している建造物等を中心にした平面図を得ることができるという効果がある。
【００７７】
この発明によれば、中間投影図描画手段が、建物等を表す角柱の透過率を変化させているので、なめらかに変化する中間投影図を描画することができるという効果がある。
【００７８】
この発明によれば、平面図描画手段が建造物等の属性情報を描画するので、建造物等を容易に判別できるという効果がある。
【００７９】
この発明によれば、中間投影図描画手段が建造物等の属性情報を描画するので、建造物等を容易に判別できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による３次元景観表示装置の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１による記憶手段に記憶されている建造物ごとの輪郭情報と形状情報を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１による記憶手段に記憶されている建造物等の属性情報を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１による平面図描画手段が描画する平面図を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１による視点と注視点の位置関係を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１による視点と注視点の位置関係を３次元で示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１による投影図描画手段が描画する投影図を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態１による描画手段３が描画する平面図，投影図，中間投影図を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態１による中間投影図を描画するときの動作を説明する図である。
【図１０】この発明の実施の形態１による３次元景観表示装置の処理を示すフローチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態２による中間投影図を描画するときの動作を説明する図である。
【図１２】この発明の実施の形態２による中間投影図を描画するときの動作を説明する図である。
【図１３】従来の３次元景観表示装置が表示する画面を示す図である。
【図１４】従来の３次元景観表示装置が表示する画面を示す図である。
【符号の説明】
１ 記憶手段、２ 切り替え手段、４ 表示手段、５ 視点設定手段、６ 注視点設定手段、７ 平面図描画手段、８ 投影図描画手段、９ 中間投影図描画手段、１０ 平面図、１１ 投影図、１２ 建造物、１３ 地平面、１４ 視点、１５ 光軸、１６ 注視点、１７ 属性情報、１８ 鉛直面、１９ 円周、２０ 中間投影図、２１ 視点、２２ 光軸、２３ 建造物、２６ 輪郭情報、２９ 注視点の上方の点、３０ 視点と上方の点を結ぶ直線（線）。
Claims (11)
- 建造物等の平面方向の輪郭情報、及び高さ方向の形状情報を含む地図データを記憶する記憶手段と、
空間上に視点を設定する視点設定手段と、
空間上に注視点を設定する注視点設定手段と、
上記記憶手段に記憶されている建造物等の輪郭情報、及び上記注視点設定手段により設定された注視点に基づき、平面図を描画する平面図描画手段と、
上記記憶手段に記憶されている建造物等の輪郭情報及び形状情報、上記注視点設定手段により設定された注視点、並びに上記視点設定手段により設定された視点に基づき、投影図を描画する投影図描画手段と、
上記視点設定手段が設定する視点の位置を切り替えることにより、上記平面図と上記投影図の切り替えを指示する切り替え手段と、
上記記憶手段に記憶されている建造物等の輪郭情報及び形状情報、上記注視点設定手段により設定された注視点、並びに上記切り替え手段の指示により上記視点設定手段が順次位置を変えながら設定する視点に基づき、順次、中間投影図を描画する中間投影図描画手段と、
描画された上記平面図、上記投影図、又は上記中間投影図を表示する表示手段と
を備えたことを特徴とする３次元景観表示装置。 - 投影図描画手段が、視点設定手段により設定された視点と、注視点設定手段により設定された注視点を結んだ光軸に基づき中心投影を行い、建造物等を３次元的に描画することを特徴とする請求項１記載の３次元景観表示装置。
- 中間投影図描画手段が、視点設定手段により順次位置を変えながら設定された視点と、注視点設定手段により設定された注視点を結んだ光軸に基づき中心投影を行い、建造物等を３次元的に描画することを特徴とする請求項１記載の３次元景観表示装置。
- 視点設定手段が順次位置を変えながら設定する視点が、注視点設定手段により設定された注視点と、投影図を描画するときに上記視点設定手段により設定される視点とを含む鉛直面内にあり、上記注視点を中心とする円周上にあることを特徴とする請求項１記載の３次元景観表示装置。
- 視点設定手段が順次位置を変えながら設定する視点が、注視点設定手段により設定された注視点と、投影図を描画するときに上記視点設定手段により設定される視点とを含む鉛直面内にあり、投影図を描画するときに上記視点設定手段により設定される視点と上記注視点の上方の点を結ぶ線上にあることを特徴とする請求項１記載の３次元景観表示装置。
- 切り替え手段により、表示手段が表示している平面図から投影図に切り替えるときに、注視点設定手段が、表示されている平面図上の中心に注視点を設定し、かつ、視点設定手段が、表示されている平面図上の下方に投影図の視点を設定することを特徴とする請求項１記載の３次元景観表示装置。
- 切り替え手段により、表示手段が表示している投影図から平面図に切り替えるときに、注視点設定手段が、表示されている投影図上の中心に注視点を設定することを特徴とする請求項１記載の３次元景観表示装置。
- 中間投影図描画手段が、建造物等を表す角柱の地平面に対する混合比である透過率を変化させて、中間投影図を描画することを特徴とする請求項１記載の３次元景観表示装置。
- 記憶手段が建造物等の属性情報を含む地図データを記憶し、平面図描画手段が、記憶手段に記憶されている属性情報を読み出して、平面図に描画することを特徴とする請求項１記載の３次元景観表示装置。
- 記憶手段が建造物等の属性情報を含む地図データを記憶し、
中間投影図描画手段が、記憶手段に記憶されている属性情報を読み出して、中間投影図に描画することを特徴とする請求項１記載の３次元景観表示装置。 - 建造物等の平面方向の輪郭情報、及び高さ方向の形状情報を含む地図データを記憶する記憶手段と、
空間上に視点を設定する視点設定手段と、
空間上に注視点を設定する注視点設定手段とを備え、
上記記憶手段に記憶されている建造物等の輪郭情報及び形状情報、上記注視点設定手段により設定された注視点、並びに上記視点設定手段により設定された視点に基づき、平面図及び投影図を描画する３次元景観表示方法において、
上記平面図から上記投影図、又は上記投影図から上記平面図に切り替える際に、上記記憶手段に記憶されている建造物等の輪郭情報及び形状情報、上記注視点設定手段により設定された注視点、並びに上記視点設定手段が順次位置を変えながら設定する視点に基づき、順次、中間投影図を描画し表示する３次元景観表示方法。
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