JP3734744B2

JP3734744B2 - 3D information synthesis device, 3D information display device, and 3D information synthesis method

Info

Publication number: JP3734744B2
Application number: JP2001356023A
Authority: JP
Inventors: 敦夫尾崎; 弘一平島
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-11-21
Filing date: 2001-11-21
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2021-11-21
Also published as: JP2003157444A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３次元情報合成装置、３次元情報表示装置及び３次元情報合成方法に係り、更に詳しくは、ボリュームグラフィックス表示するための２以上の３次元情報を３次元空間で重畳するためのデータ合成装置及びその方法、並びに、合成した３次元情報を表示する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は、従来の３次元情報表示装置の構成を示したブロック図である。図中の１はソースデータ記憶手段、２はＶＧ（Volume Graphic、以下も同様）データ変換手段、３はＶＧデータ記憶手段、６はＶＧ処理手段、７は画像表示手段である。
【０００３】
ソースデータ記憶手段１は、ソースデータＳ１を記憶保持する記憶装置であり、ソースデータＳ１は、図示しない測定機器で測定された３次元情報（あるいはコンピュータなどにより生成された３次元情報）である。ソースデータＳ１は、例えば、所定のパラメータ（特徴量）の３次元空間における分布として測定機器などから与えられ、ソースデータ記憶手段１に記憶される。通常、測定機器などから入力される３次元情報は、測定機器や測定対象などによってそのデータ形式が異なるため、ソースデータＳ１は多様なデータ形式によりソースデータ記憶手段１に記憶され保持されている。
【０００４】
ＶＧデータ変換手段２は、３次元情報のデータ形式を変換する変換処理部であり、ソースデータ記憶手段１から読み出したソースデータＳ１に基づいて、所定形式のＶＧデータＶ１を生成し、ＶＧデータ記憶手段３に格納する。ＶＧデータＶ１は、ボクセル（Voxel）と呼ばれる多数の微小空間によってソースデータＳ１の対象となっている３次元空間を分割し、３次元情報をボクセルごとのパラメータ（通常はスカラ量）として規定したものである。
【０００５】
ＶＧ処理手段６は、３次元情報としてのＶＧデータＶ１を２次元面へ投射して得られる２次元画像データに変換するボリュームグラフィックス（ボリュームレンダリング）処理を行っている。このときパラメータに基づいて各ボクセルの色及び透明度を決定し、２次元面への投影画像が生成される。ＶＧ処理手段６で生成された画像データは、ＣＲＴ等の画像表示手段７により表示される。
【０００６】
従来の３次元情報表示方法の一つとしてポリゴングラフィックスと呼ばれる方法がある。このポリゴングラフィックスでは、対象物をポリゴンと呼ばれる微小多角形からなる多面体としてモデル化して表示しているのに対し、ボリュームグラフィックスは、対象空間を多数のボクセル（Voxel）に分割して、各ボクセルごとにパラメータを規定して対象空間をモデル化している。このため、境界や形状が明確でない対象物、例えば、雲や霧などの気象現象について３次元情報表示するのに適している。
【０００７】
計測可能な気象現象には、例えば、雲、霧、湿度、温度、風の分布など様々な種類の情報があり、同一又は重複する３次元空間についてこれらの２以上の気象現象が計測され、これらの異なる３次元情報を比較したい場合がある。この場合、上記３次元情報表示装置を用いるならば、各気象現象の３次元情報について、ボリュームグラフィックス処理を行って画像データを表示させ、２以上の表示画像を比較する必要があり、その際、画面上での位置合わせを行う必要があるなど、ユーザが煩雑な作業を行う必要があった。
【０００８】
また、２以上の気象現象の３次元情報について、それぞれボリュームグラフィックス処理を行って２以上の２次元画像データを生成し、更にこれらの画像データを重ね合わせて１つの２次元画像データを生成し、画像表示手段７に合成画像データとして表示させることも考えられる。ところが、３次元データを２次元面に投射して得られた２次元画像データは既に奥行きの情報が失われているため、各画像データにおける被写体の前後関係を考慮した重ね合わせを行うことができない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、３次元情報をボリュームグラフィックス表示する際、２以上の３次元情報を３次元空間上での位置関係を考慮して合成して１つの３次元情報に変換する３次元情報合成装置、３次元情報表示装置、および、３次元情報合成方法を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、１つの３次元情報をボリュームグラフィックス表示するための従来のボリュームグラフィックス処理装置を用いて、２以上の３次元情報を重畳して表示するための３次元情報合成装置、３次元情報表示装置及び３次元情報合成方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明による３次元情報合成装置は、３次元空間を画定するボクセルごとのパラメータにより規定された２以上の３次元データを記憶するデータ記憶手段と、上記ボクセルごとのパラメータにより規定される合成３次元データを、２以上の隣接するボクセルを合成処理単位とし、当該合成処理単位を構成する各ボクセルを上記３次元データのいずれかに対応づけ、各ボクセルのパラメータを当該ボクセルが対応づけられた上記３次元データに基づき決定することにより生成するデータ合成手段と、合成された３次元データを記憶する合成データ記憶手段とを備え、上記データ合成手段は、データ記憶手段に記憶された３次元データのボクセルごとのパラメータを合成処理単位ごとのパラメータに変換し、合成３次元データの各ボクセルごとのパラメータを当該ボクセルが属する合成処理単位に相当する上記３次元データにおける合成処理単位のパラメータに基づいて決定するように構成される。
【００１５】
この様な構成により、２以上の３次元データに基づいて、これらを３次元空間において重ね合わせた３次元データが生成される。また、合成前の各３次元データを規定しているボクセルと同じボクセルにより規定される合成３次元データが生成される。その際、合成前の各３次元データについて、ボクセルごとのパラメータを合成処理単位ごとのパラメータに変換し、この変換後のパラメータを用いて合成３次元データのボクセルごとのパラメータを生成している。つまり、まず、合成３次元データに関して、合成処理単位を構成する各ボクセルを合成前の３次元データのいずれかに対応づける。そして、合成３次元データの各ボクセルごとのパラメータは、当該ボクセルが対応づけられた合成前の３次元データのパラメータであって、当該ボクセルが属する合成処理単位に相当する合成処理単位のパラメータに基づいて決定される。このため、合成される各３次元データの各パラメータを反映させた合成３次元データを生成することが可能となる。
【００１６】
請求項２に記載の本発明による３次元情報合成装置は、上記データ合成手段が、データ記憶手段に記憶された３次元データの各合成処理単位ごとに、合成処理単位を構成する各ボクセルのパラメータの平均値を求め、この平均値を当該合成処理単位のパラメータとするように構成される。
【００２２】
請求項３に記載の本発明による３次元情報合成装置は、上記ボクセルが直方体の３次元空間を画定し、上記合成処理単位が、３つの直交軸ごとに２個ずつ合計８個のボクセルで構成される直方体からなり、上記データ合成手段が、４つの３次元データを合成する際、合成処理単位の対向する頂点にあるボクセルに同一の３次元データを対応づけるように構成される。
【００２３】
請求項４に記載の本発明による３次元情報合成装置は、上記データ合成手段が、２以上の３次元データを合成する際、直方体の合成処理単位の表面において、１つの３次元データに対応づけられたボクセルの面が占める割合が、他の１つの３次元データに対応づけられたボクセルの面が占める割合よりも大きくなるように、合成処理単位を構成する各ボクセルを３次元データに割り当てるように構成される。
【００２６】
請求項５に記載の本発明による３次元情報表示装置は、３次元空間におけるパラメータ分布が規定されたソースデータを記憶するソースデータ記憶手段と、上記ソースデータを、当該ソースデータが対象とする３次元空間よりも小さい３次元空間を画定するボクセルごとのパラメータとして規定する３次元データに変換し、上記データ記憶手段に格納するデータ変換手段とを備えて構成される。
【００２７】
請求項６に記載の本発明による３次元情報表示装置は、３次元空間における気象パラメータを計測して気象データを生成するレーダ計測装置、ドップラ計測装置又は音波計測装置を備え、計測された２以上の気象データをそれぞれソースデータとして上記ソースデータ記憶手段に格納するように構成される。
【００２８】
請求項７に記載の本発明による３次元情報合成方法は、３次元空間を画定するボクセルごとのパラメータにより規定された２以上の３次元データを合成し、上記ボクセルごとのパラメータにより規定される合成３次元データを生成する３次元情報合成方法であって、２以上の隣接するボクセルを合成処理単位とし、当該合成処理単位を構成する各ボクセルを３次元データのいずれかに対応づけるステップと、各３次元データについて、ボクセルごとのパラメータを合成処理単位ごとのパラメータに変換するステップと、合成３次元データの各ボクセルごとのパラメータを、当該ボクセルが対応づけられた３次元データにおける、当該ボクセルが属する合成処理単位に相当する合成処理単位のパラメータに基づいて決定するステップからなる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による３次元情報表示装置の一構成例を示したブロック図であり、２つの３次元情報を重畳してボリュームグラフィックス表示するための装置である。図中の１１，１２はソースデータ記憶手段、２１，２２はＶＧデータ変換手段、３１，３２はＶＧデータ記憶手段、４はＶＧデータ合成手段、５は合成ＶＧデータ記憶手段、６はＶＧ処理手段、７は画像表示手段である。
【００３１】
ソースデータ記憶手段１１，１２には、異なるソースデータＳ１，Ｓ２がそれぞれ記憶保持されている。ソースデータＳ１，Ｓ２は、同一の３次元空間において異なる対象物を図示しない測定機器で測定して得られた３次元情報、あるいはコンピュータなどにより生成された３次元情報である。これらのソースデータＳ１，Ｓ２は、例えば、所定のパラメータ（特徴量）の３次元空間における分布として与えられ、通常、異なるデータ形式の３次元情報として入力され記憶されている。
【００３２】
ＶＧデータ変換手段２１，２２は、３次元情報のデータ形式を変換する変換処理部であり、コンピュータ上で実行される。ＶＧデータ変換手段２１は、ソースデータ記憶手段１１から読み出したソースデータＳ１に基づいて所定形式のＶＧデータＶ１を生成し、ＶＧデータ記憶手段３１に格納する。同様にして、ＶＧデータ変換手段２２は、ソースデータ記憶手段１２から読み出したソースデータＳ２に基づいて所定形式のＶＧデータＶ２を生成し、ＶＧデータ記憶手段３２に格納する。ＶＧデータＶ１，Ｖ２は、同一形式のＶＧデータであり、同一の方法でボクセルによって対象となる３次元空間が分割され、３次元情報をボクセルごとのパラメータ（通常はスカラ量）として規定している。
【００３３】
ＶＧデータ合成手段４は、ＶＧデータ記憶手段３１，３２から読み出したＶＧデータＶ１，Ｖ２を３次元情報として重畳し、新たな合成ＶＧデータＶｍを生成し、合成ＶＧデータ記憶手段５に格納するＶＧデータの合成手段であり、コンピュータ上で実行される。ＶＧデータ合成手段４により生成される合成ＶＧデータＶｍは、２つの対象物を３次元空間上で重ね合わせた３次元情報である。
【００３４】
ＶＧ処理手段６は、３次元情報としてのＶＧデータＶｍを２次元面へ投射して得られる２次元画像データに変換するボリュームグラフィックス処理を行っている。ＶＧ処理手段６は、パラメータ等に基づいて各ボクセルの色及び透明度を決定し、２次元面への投影画像を生成する。ＶＧ処理手段６で生成された画像データは、ＣＲＴ等の画像表示手段７により表示される。
【００３５】
図２は、図１のＶＧデータ変換手段２１で生成されるＶＧデータＶ１，Ｖ２の一構成例を示した説明図である。ソースデータＳ１，Ｓ２の対象となる３次元空間は４ｋｍ四方の立方体であり、ボクセルＶＸは、この３次元空間を６４（＝４×４×４）個のボクセルに分割して得られる各立方体である。ＶＧデータ変換手段２１，２２により、ソースデータＳ１，Ｓ２は、ボクセルＶＸごとのパラメータ、すなわち６４個のパラメータに変換され、ＶＧデータＶ１，Ｖ２は、これら６４個のパラメータによって規定される。
【００３６】
図３は、ＶＧデータＶ１，Ｖ２の合成処理の概略について説明するための説明図である。ここでは、ＶＧデータＶ１，Ｖ２は、それぞれ同一の３次元空間において得られた３次元情報であるものとする。合成ＶＧデータＶｍの各パラメータは、ＶＧデータＶ１，Ｖ２のいずれか一方に基づいて決定され、対象空間全体として３次元情報の合成が行われる。
【００３７】
なお、合成ＶＧデータＶｍは、ＶＧデータＶ１，Ｖ２と同様の方法により規定されている。すなわち、４ｋｍ四方の３次元空間を対象とし、この空間を６４（＝４×４×４）個のボクセルＶＸで分割した場合の各ボクセルＶＸごとのパラメータにより規定されている。
【００３８】
図４は、図１のＶＧデータ合成手段４における合成処理の処理単位について説明するための説明図である。ＶＧデータ合成手段は、３つの直交軸ごとに２個ずつ合計８（＝２×２×２）個の隣接すボクセルＶＸからなる立方体を合成処理単位Ｕとし、この合成処理単位Ｕごとに、ボクセルＶＸをＶＧデータＶ１又はＶＧデータＶ２に割り当てて合成処理を行っている。
【００３９】
図５は、図１のＶＧデータ合成手段４における合成処理の一例を示した図である。まず、ＶＧデータＶ１，Ｖ２をそれぞれ合成処理単位Ｕごとのパラメータに変換する。すなわち、ＶＧデータＶ１，Ｖ２それぞれについて、合成処理単位Ｕごとのパラメータを当該処理単位Ｕを構成する８個のボクセルＶＸの各パラメータに基づいて求める。例えば、８個のボクセルＶＸの各パラメータの平均値を求め、この平均値を当該ボクセルＶＸからなる合成処理単位Ｕのパラメータとすることができる。
【００４０】
次に、合成ＶＧデータＶｍを構成する各ボクセルＶＸが、ＶＧデータＶ１，Ｖ２のいずれかに割り当てられる。また、このボクセルＶＸの割り当ては、合成処理単位Ｕごとに行われ、各合成処理単位Ｕで同じ割り当てがなされている。合成ＶＧデータＶｍの各ボクセルＶＸのパラメータは、当該ボクセルが属する合成処理単位Ｕに相当する（３次元空間が一致している）ＶＧデータＶ１，Ｖ２の合成処理単位Ｕのパラメータに基づいて決定される。
【００４１】
つまり、ＶＧデータＶ１に割り当てられた合成ＶＧデータＶｍのボクセルＶＸのパラメータには、当該ボクセルＶＸが属する合成処理単位Ｕに相当するＶＧデータＶ１のパラメータが採用される。同様にして、ＶＧデータＶ２に割り当てられた合成ＶＧデータＶｍのボクセルＶＸのパラメータには、当該ボクセルＶＸが属する合成処理単位Ｕに相当するＶＧデータＶ２のパラメータが採用される。
【００４２】
図６は、表示処理単位Ｕを構成する各ボクセルＶＸのＶＧデータＶ１，Ｖ２への割り当て方法の一例を示した図である。図中の（ａ）、（ｂ）は同一の合成処理単位Ｕを異なる方向から見た図であり、（ｂ）は（ａ）を向かって左（矢印ｂ）から見た図である。
【００４３】
合成処理単位Ｕは、８個のボクセルＶＸ１〜ＶＸ８からなり、ＶＸ１，ＶＸ３，ＶＸ６，ＶＸ８が一方のＶＧデータ（例えばＶＧデータＶ１）に対応づけられ、残りのボクセルＶＸ２，ＶＸ４，ＶＸ５，ＶＸ７が他方のＶＧデータ（例えばＶＧデータＶ２）に対応づけられている。
【００４４】
８個のボクセルＶＸを合成処理単位Ｕとし、２つのＶＧデータを合成処理単位ごとに合成する場合、合成処理単位Ｕの各面において対角線上にあるボクセルを同一のＶＧデータに対応づけることにより、合成処理単位の各面においてＶＧデータＶ１，Ｖ２に対応づけられたボクセルＶＸの面の占める割合を等しくすることができる。このため、どの角度から見ても同じ割合でＶＧデータＶ１とＶＧデータＶ２が見えるように重畳させる、すなわち２つの対象物を対等に重ね合わせることができる。
【００４５】
２つのＶＧデータＶ１，Ｖ２を対等に重ね合わせる場合、図６に示した様に合成処理単位Ｕの各面について、１つの面内でそれぞれのＶＧデータに対応づけられたボクセルの占める割合を同一にすることが望ましいが、同一合成処理単位Ｕ内で各ＶＧデータに対応づけられるボクセル数を同一にすることによっても対等に重ね合わせることができる。すなわち、合成処理単位Ｕの各面ごとには同一の割合でなくても、１つの合成処理単位Ｕを構成する各ボクセルＶＸのうち、ＶＧデータＶ１，Ｖ２に対応づけられる数が等しく（ＶＧデータが２つの場合は半数ずつに）なっていれば、対等に重ね合わせることができる。
【００４６】
本実施の形態によれば、２つのＶＧデータＶ１，Ｖ２を３次元空間上で重ね合わせた合成３次元データＶｍを生成することができ、合成された３次元情報を表示させることができる。また、合成ＶＧデータＶｍは、合成前の各ＶＧデータＶ１，Ｖ２を規定しているボクセルと同じボクセルにより規定されるので、合成ＶＧデータＶｍは、ＶＧデータＶ１，Ｖ２をそれぞれ表示させるための従来のハードウエア、すなわちＶＧ処理手段６及び画像表示手段７をそのまま用いて表示させることができる。
【００４７】
また、本実施の形態によれば、合成前のＶＧデータＶ１，Ｖ２について、ボクセルＶＸごとのパラメータを合成処理単位Ｕごとのパラメータに変換し、この変換後のパラメータを用いて合成ＶＧデータＶｍのパラメータを生成している。このため、合成される３次元データの各パラメータを反映させた合成３次元データを生成することができる。
【００４８】
また、本実施の形態によれば、８個（直交軸方向にそれぞれ２個）のボクセルＶＸからなる立方体の合成処理単位Ｕにおいて、各ボクセルＶＸを２つのＶＧデータＶ１，Ｖ２のいずれかに対応づける際、合成処理単位Ｕの各面において対角線上にあるボクセルＶＸに同一の３次元データを対応づけている。このため、２つの対象物を対等に重ね合わせた合成ＶＧデータを生成することができる。
【００４９】
なお、本実施の形態では、ボクセルＶＸ及び合成処理単位Ｕが立方体の場合の例について説明したが、ボクセルＶＸ及び合成処理単位Ｕの一方又は両方が直方体であってもよい。更に、ボクセルＶＸ及び合成処理単位Ｕを、直方体以外の形状とすることもできる。
【００５０】
また、ボクセルＶＸ及び合成処理単位Ｕが直方体である場合であっても、８個の隣接するボクセルＶＸを合成処理単位Ｕとし、合成処理単位Ｕの各面の対角線上にあるボクセルを同一のＶＧデータに対応づけることにより、合成処理単位Ｕの各面においてＶＧデータＶ１，Ｖ２を対応づけた面の占める割合を等しくし、２つのＶＧデータを対等に合成することができる。
【００５１】
また、本実施の形態では、３つの各直交軸に関して２×２×２となる８個のボクセルを１つの合成処理単位とする場合の例について説明したが、合成処理単位は必ずしもこの様な関係にあるボクセルの組み合わせでなくてもよい。
【００５２】
また、本実施の形態では、合成されるソースデータＳ１，Ｓ２が、同一の３次元空間を対象とする３次元情報である場合の例について説明したが、ソースデータＳ１，Ｓ２が、一部重複する３次元空間を対象とする３次元情報である場合についても、当該重複空間について同様にして合成することができる。更に、ソースデータＳ１，Ｓ２が、重複しない空間を対象とする３次元情報であっても、ソースデータＳ１，Ｓ２を重ね合わせる位置関係が与えられれば、全く同様にして合成することができる。
【００５３】
実施の形態２．
実施の形態１では２つのＶＧデータを対等に合成する場合の例について説明したが、本実施の形態では、４つのＶＧデータを対等に合成する場合の例について説明する。
【００５４】
図７は、本発明の実施の形態２による３次元情報表示装置の動作の一例を示した図であり、図１のＶＧデータ合成手段４において４つのＶＧデータＶ１〜Ｖ４を合成する際、合成処理単位Ｕを構成する各ボクセルの各ＶＧデータへの割り当て方法の一例が示されている。図６の場合と同様、合成処理は合成処理単位Ｕごとに行われ、各ボクセルがいずれかのＶＧデータＶ１〜Ｖ４に割り当てられる。図中の（ａ）、（ｂ）は同一の合成処理単位Ｕを異なる方向から見た図であり、（ｂ）は（ａ）を向かって左（矢印ｂ）から見た図である。
【００５５】
合成処理単位Ｕは、８個のボクセルＶＸ１〜ＶＸ８からなり、ボクセルＶＸ１，ＶＸ７が第１のＶＧデータＶ１に、ボクセルＶＸ２，ＶＸ８が第２のＶＧデータＶ２に、ボクセルＶＸ３，ＶＸ５が第３のＶＧデータＶ３に、ボクセルＶＸ４，ＶＸ６が第４のＶＧデータＶ４に対応づけられている。
【００５６】
合成処理単位Ｕが、立方体又は直方体からなる８個（直交軸方向にそれぞれ２個）のボクセルＶＸからなり、各ボクセルＶＸを４つのＶＧデータＶ１〜Ｖ４を対応づける場合に、合成処理単位Ｕの対向する頂点を含むボクセルを同一のＶＧデータに対応づけることにより、合成処理単位の各面においてＶＧデータＶ１〜Ｖ４を対応づけた面の占める割合を等しくすることができる。このため、どの角度から見ても同じ割合で４つのＶＧデータＶ１〜Ｖ４が見えるように重畳させる、すなわち４つの対象物を対等に重ね合わせることができる。
【００５７】
なお、実施の形態１では２つのＶＧデータを合成する場合について、本実施の形態では４つのＶＧデータを合成する場合について説明したが、全く同様にして、３又は５以上のＶＧデータを重畳して１つの合成ＶＧデータを生成し表示させることもできる。
【００５８】
実施の形態３．
実施の形態１及び２では、ＶＧデータ合成手段において２以上のＶＧデータを対等に重ね合わせる場合の例について説明したが、本実施の形態では、２以上のＶＧデータのうち、一方のＶＧデータを強調して表示させる場合の例について説明する。
【００５９】
図８は、本発明の実施の形態３による３次元情報表示装置の動作の一例を示した図であり、図１のＶＧデータ合成手段４において２つのＶＧデータＶ１，Ｖ２を合成する際、合成処理単位Ｕを構成する各ボクセルの各ＶＧデータへの割り当て方法の一例が示されている。図６の場合と同様、合成処理は合成処理単位Ｕごとに行われ、各ボクセルがいずれかのＶＧデータＶ１，Ｖ２に割り当てられる。図中の（ａ）、（ｂ）は同一の合成処理単位Ｕを異なる方向から見た図であり、（ｂ）は（ａ）を向かって左（矢印ｂ）から見た図である。
【００６０】
合成処理単位Ｕは、８個のボクセルＶＸ１〜ＶＸ８からなり、ボクセルＶＸ３，ＶＸ６，ＶＸ８が第１のＶＧデータＶ１に、ＶＸ１，ＶＸ２，ＶＸ４，ＶＸ５，ＶＸ７が第２のＶＧデータＶ２に対応づけられている。
【００６１】
図６の場合と比較すれば、ＶＧデータＶ１に対応づけられていたボクセルＶＸ１が、ＶＧデータＶ２に対応づけられている。このため、合成処理単位Ｕを構成するボクセルＶＸ１〜ＶＸ８の過半数がＶＧデータＶ２に対応づけられ、ＶＧデータＶ１よりも多くのボクセルが対応づけられたＶＧデータ２は、ＶＧデータＶ１よりも強調して表示されることになる。
【００６２】
本実施の形態によれば、１つの合成処理単位Ｕ中に占める同一ＶＧデータに対応づけられたボクセル数の割合を異ならせる（すなわち、１つの合成表示単位Ｕの表面に占める各ＶＧデータに対応づけられたボクセルの面の割合を異ならせる）ことによって、合成される一方のＶＧデータを合成ＶＧデータにおいて強調させることができる。
【００６３】
なお、本実施の形態では、２つのＶＧデータを合成する場合の例について説明したが、３以上のＶＧデータを合成する場合であっても同様にして一部のＶＧデータを強調させることができる。
【００６４】
実施の形態４．
本実施の形態では、実施の形態３と同様、一方のＶＧデータを強調するよう２以上のＶＧデータを重ね合わせる場合に、どの角度から見ても同じ割合で一方のＶＧデータが見えるように重畳させる場合について説明する。
【００６５】
図９は、表示処理単位Ｕを構成する各ボクセルＶＸのＶＧデータＶ１，Ｖ２への割り当て方法の一例を示した図である。図中の（ａ）、（ｂ）は同一の合成処理単位Ｕを異なる方向から見た図であり、（ｂ）は（ａ）を向かって左（矢印ｂ）から見た図である。
【００６６】
合成処理単位Ｕは、８個のボクセルＶＸ１〜ＶＸ８からなり、ＶＸ３，ＶＸ５が一方のＶＧデータ（例えばＶＧデータＶ１）に対応づけられ、残りのボクセルＶＸ１，ＶＸ２，ＶＸ４，ＶＸ６〜ＶＸ８が他方のＶＧデータ（例えばＶＧデータＶ２）に対応づけられている。つまり、合成処理単位Ｕの向かいあう頂点（ここでは、合成処理単位Ｕの中心に関して対称な位置にある最も遠い頂点）に位置するボクセルを同じＶＧデータ（ＶＧデータＶ１）に対応づけている。
【００６７】
この場合、合成処理単位Ｕを構成するボクセルＶＸ１〜ＶＸ８の過半数がＶＧデータＶ２に対応づけられ、ＶＧデータＶ１よりも多くのボクセルが対応づけられたＶＧデータ２は、ＶＧデータＶ１よりも強調して表示される点では、図８の場合と同様であるが、どの角度から見ても一定の強調となるように２つの対象物を重ね合わせている点で図８の場合とは異なる。
【００６８】
すなわち、８個のボクセルＶＸを合成処理単位Ｕとし、２つのＶＧデータを合成処理単位ごとに合成する場合に、合成処理単位Ｕの向かいあう頂点に位置するボクセルを同じＶＧデータに対応づけることにより、合成処理単位の各面において、当該ＶＧデータに対応づけられた面の占める割合を等しくすることができる。このため、どの角度から見ても同じ割合で当該ＶＧデータＶ１が見えるように重畳させる、つまり一定の強調となるように２つの対象物を重ね合わせることができる。
【００６９】
本実施の形態によれば、１つの合成処理単位Ｕの向かいあう頂点に位置するボクセルを同じＶＧデータに対応づけることによって、どの角度から見ても一定の強調となるように２つの対象物を合成することができる。
【００７０】
なお、本実施の形態では、２つのＶＧデータを合成する場合の例について説明したが、３以上のＶＧデータを合成する場合であっても同様にして一部のＶＧデータを一定の強調となるように合成することができる。本実施の形態により４つのＶＧデータを合成すれば、図７（実施の形態２）と同様になり、この場合には、強調表示ではなく対等な重ね合わせになる。
【００７１】
実施の形態５．
実施の形態１から３では、ＶＧデータのパラメータを合成処理単位ごとのパラメータに変換し、合成ＶＧデータの各パラメータとする場合の例について説明したが、本実施の形態では、ＶＧデータのボクセルごとのパラメータを合成ＶＧデータのパラメータとする場合について説明する。
【００７２】
図１０は、本発明の実施の形態５によるＶＧデータ合成手段４における合成処理の一例を示した図である。図５（実施の形態１）の合成処理とは異なり、ＶＧデータＶ１，Ｖ２のボクセルＶＸごとのパラメータを合成処理単位Ｕごとのパラメータに変換する処理は行われない。
【００７３】
合成処理単位Ｕは、８個のボクセルＶＸからなり、それぞれがＶＧデータＶ１，Ｖ２のいずれかに割り当てられている。このボクセルＶＸの割り当ては、合成処理単位Ｕごとに行われ、各合成処理単位Ｕで同じ割り当てがなされている。この様な割り当て方法は図６〜９の場合と全く同様であるが、合成ＶＧデータＶｍの各ボクセルＶＸのパラメータが、当該ボクセルＶＸに相当する（３次元空間が一致している）ＶＧデータＶ１，Ｖ２のボクセルＶＸのパラメータに基づいて決定される点で異なっている。
【００７４】
つまり、ＶＧデータＶ１に割り当てられた合成ＶＧデータＶｍのボクセルＶＸのパラメータには、当該ボクセルＶＸに相当するＶＧデータＶ１のボクセルＶＸのパラメータが採用される。同様にして、ＶＧデータＶ２に割り当てられた合成ＶＧデータＶｍのボクセルＶＸのパラメータには、当該ボクセルＶＸに相当するＶＧデータＶ２のボクセルＶＸのパラメータが採用される。
【００７５】
本実施の形態によれば、ボクセルごとのパラメータからなるＶＧデータを合成処理単位ごとのパラメータに変換することなく、２以上のＶＧデータを合成して、合成ＶＧデータを生成し、表示させることができる。このため、合成処理が簡単になりＶＧデータの合成を高速に行うことができる。
【００７６】
実施の形態６．
本実施の形態では、気象現象に関する３次元情報を表示するための気象表示装置について説明する。図１１は、本発明による実施の形態６による３次元情報表示装置の一構成例を示したブロック図であり、気象現象に関する２以上の３次元情報を重畳してボリュームグラフィックス表示するための装置が示されている。図中の１はソースデータ記憶手段、２はＶＧデータ変換手段、３はＶＧデータ記憶手段、４はＶＧデータ合成手段、５は合成ＶＧデータ記憶手段、６はＶＧ処理手段、７は画像表示手段、８１〜８３は計測装置である。
【００７７】
計測装置８１は、レーダ信号を送出するとともにそのエコー信号を受信し、受信信号に基づいて空中の水分量を計測するレーダ計測装置である。送信レーダ信号の周波数帯域を変化させることにより、測定対象空間における湿度、霧、雲などの分布を計測することができる。計測装置８１において測定された湿度、霧又は雲の３次元分布情報は、ソースデータＳ１としてソースデータ記憶手段１に格納される。
【００７８】
計測装置８２は、ドップラー計測装置であり、受信信号のドップラ成分を検出することによって、測定対象空間における風の分布を計測することができる。計測装置８３は、音波計測装置であり、音波を送受信し、その伝搬速度に基づいて、測定対象空間における温度分布を計測することができる。計測装置８２、８３において計測された風及び温度の３次元分布情報は、それぞれソースデータＳ２，Ｓ３としてソースデータ記憶手段１に格納される。
【００７９】
ＶＧデータ変換手段２は、ソースデータ記憶手段１から読み出したソースデータをＶＧデータに変換してＶＧデータとしてＶＧデータ記憶手段３に格納する。この操作を各ソースデータＳ１〜Ｓ３ごとに順次に行う。
【００８０】
ＶＧデータ合成手段４は、ＶＧデータ記憶手段３から３つのソースデータＳ１〜Ｓ３を読み出して、３次元空間上で合成し合成ＶＧデータＶｍを生成し、合成ＶＧデータ記憶手段５に格納する。
【００８１】
この様にして生成された合成ＶＧデータＶｍは、ＶＧ処理手段６においてＶＧ処理され、画像表示手段７に表示される。計測装置８１〜８３により同一又は一部重複する３次元空間における気象現象を測定した場合には、これらの測定結果を合成して表示することができる。
【００８２】
【発明の効果】
本発明によれば、２以上の３次元データを３次元空間上での位置関係を考慮して重ね合わせた合成３次元データを生成する３次元情報合成装置および３次元情報合成方法を提供することができる。また、２以上の３次元データを３次元空間上で重ね合わせて表示する３次元情報合成表示装置を提供することができる。
【００８３】
更に、合成３次元データが、合成前の３次元データを規定するボクセルと同一ボクセルによって規定されているため、合成前の各３次元データを表示するための従来の装置、例えば、ボリュームグラフィックス処理手段や画像表示手段などを用いて、合成３次元データをボリュームグラフィック表示させることができる。
【００８４】
また、本は発明によれば、２以上の３次元データを重ね合わせる際、これらの３次元データを対等に合成し、あるいは、一方の３次元データを強調して重ね合わせることができる。
【００８５】
また、本発明によれば、２以上の３次元データを重畳した画像を表示させる場合であっても、重畳前の３次元データをボリュームグラフィックス表示するための従来のハードウエア、つまり、ボリュームグラフィックス処理手段や画像表示手段などを用いて行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による３次元情報表示装置の一構成例を示したブロック図であり、２つの３次元情報を重畳してボリュームグラフィックス表示するための装置である。
【図２】図１のＶＧデータ変換手段２１で生成されるＶＧデータＶ１，Ｖ２の一構成例を示した説明図である。
【図３】ＶＧデータＶ１，Ｖ２の合成処理の概略について説明するための説明図である。
【図４】図１のＶＧデータ合成手段４における合成処理の処理単位について説明するための説明図である。
【図５】図１のＶＧデータ合成手段４における合成処理の一例を示した図である。
【図６】表示処理単位Ｕを構成する各ボクセルＶＸのＶＧデータＶ１，Ｖ２への割り当て方法の一例を示した図であり、合成処理単位Ｕを構成する各ボクセルの各ＶＧデータへの割り当て方法の一例が示されている。
【図７】本発明の実施の形態２による３次元情報表示装置の動作の一例を示した図であり、合成処理単位Ｕを構成する各ボクセルの各ＶＧデータへの割り当て方法の一例が示されている。
【図８】本発明の実施の形態３による３次元情報表示装置の動作の一例を示した図であり、合成処理単位Ｕを構成する各ボクセルの各ＶＧデータへの割り当て方法の一例が示されている。
【図９】本発明の実施の形態４による３次元情報表示装置の動作の一例を示した図であり、合成処理単位Ｕを構成する各ボクセルの各ＶＧデータへの割り当て方法の一例が示されている。
【図１０】本発明の実施の形態５によるＶＧデータ合成手段４における合成処理の一例を示した図である。
【図１１】本発明による実施の形態６による３次元情報表示装置の一構成例を示したブロック図であり、気象現象に関する２以上の３次元情報を重畳してボリュームグラフィックス表示するための装置が示されている。
【図１２】従来の３次元情報表示装置の構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
１，１１，１２ソースデータ記憶手段、
２，２１，２２ＶＧデータ変換手段、３，３１，３２ＶＧデータ記憶手段、
４ＶＧデータ合成手段、５合成データ記憶手段、Ｖｍ合成ＶＧデータ、
６ＶＧ処理手段、７表示装置、８１〜８３計測装置、
Ｓ１〜Ｓ３ソースデータ、Ｕ合成処理単位、Ｖ１〜Ｖ３ＶＧデータ、
ＶＸ，ＶＸ１〜ＶＸ８ボクセル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a three-dimensional information composition device, a three-dimensional information display device, and a three-dimensional information composition method, and more specifically, for superimposing two or more three-dimensional information for volume graphics display in a three-dimensional space. The present invention relates to a data synthesizing apparatus and method, and an apparatus for displaying synthesized three-dimensional information.
[0002]
[Prior art]
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a conventional three-dimensional information display device. In the figure, 1 is source data storage means, 2 is VG (Volume Graphic, the same applies hereinafter) data conversion means, 3 is VG data storage means, 6 is VG processing means, and 7 is image display means.
[0003]
The source data storage means 1 is a storage device that stores and holds the source data S1, and the source data S1 is three-dimensional information (or three-dimensional information generated by a computer or the like) measured by a measuring device (not shown). The source data S1 is given from a measuring device or the like as a distribution in a three-dimensional space of predetermined parameters (features), for example, and stored in the source data storage unit 1. Usually, since the data format of three-dimensional information input from a measuring device or the like differs depending on the measuring device or the measurement target, the source data S1 is stored and held in the source data storage unit 1 in various data formats.
[0004]
The VG data conversion unit 2 is a conversion processing unit that converts the data format of the three-dimensional information, generates VG data V1 in a predetermined format based on the source data S1 read from the source data storage unit 1, and stores the VG data Store in means 3. The VG data V1 is obtained by dividing the three-dimensional space that is the target of the source data S1 by a large number of minute spaces called voxels, and defining the three-dimensional information as parameters (usually scalar quantities) for each voxel. It is.
[0005]
The VG processing means 6 performs volume graphics (volume rendering) processing for converting VG data V1 as three-dimensional information into two-dimensional image data obtained by projecting onto a two-dimensional surface. At this time, the color and transparency of each voxel are determined based on the parameters, and a projection image on a two-dimensional surface is generated. The image data generated by the VG processing unit 6 is displayed by an image display unit 7 such as a CRT.
[0006]
One of the conventional three-dimensional information display methods is a method called polygon graphics. In this polygon graphics, the object is modeled and displayed as a polyhedron consisting of minute polygons called polygons, whereas volume graphics divides the target space into a large number of voxels (Voxel). The target space is modeled by defining parameters for each voxel. For this reason, it is suitable for displaying three-dimensional information on an object whose boundary or shape is not clear, for example, a meteorological phenomenon such as a cloud or fog.
[0007]
There are various types of information such as clouds, fog, humidity, temperature, and wind distribution, and these two or more meteorological phenomena are measured in the same or overlapping three-dimensional space. There are cases where it is desired to compare three-dimensional information with different. In this case, if the three-dimensional information display device is used, it is necessary to perform volume graphics processing on the three-dimensional information of each meteorological phenomenon to display image data and compare two or more display images. The user has to perform complicated operations such as positioning on the screen.
[0008]
Further, two or more two-dimensional image data are generated by performing volume graphics processing on three or more three-dimensional information of meteorological phenomena, and one two-dimensional image data is generated by superimposing these image data. It is also conceivable to display the image display means 7 as composite image data. However, the two-dimensional image data obtained by projecting the three-dimensional data onto the two-dimensional surface has already lost the depth information, and thus it is not possible to perform superposition in consideration of the subject's context in each image data. .
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances. When displaying three-dimensional information in volume graphics, two or more three-dimensional information is synthesized in consideration of the positional relationship in the three-dimensional space. An object of the present invention is to provide a three-dimensional information synthesizing device, a three-dimensional information display device, and a three-dimensional information synthesizing method for converting into three three-dimensional information.
[0010]
The present invention also provides a three-dimensional information synthesis device for displaying two or more three-dimensional information in a superimposed manner using a conventional volume graphics processing device for displaying one three-dimensional information in volume graphics. It is an object to provide a three-dimensional information display device and a three-dimensional information synthesis method.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, there is provided a three-dimensional information synthesizing apparatus according to the present invention, comprising: a data storage means for storing two or more three-dimensional data defined by parameters for each voxel defining a three-dimensional space; and a parameter for each voxel. The specified synthesized three-dimensional data is composed of two or more adjacent voxels as a synthesis processing unit, each voxel constituting the synthesis processing unit is associated with one of the three-dimensional data, and the parameters of each voxel are determined by the voxel. Data synthesizing means that is generated by making a decision based on the associated three-dimensional data, and synthetic data storage means that stores the synthesized three-dimensional data, the data synthesizing means being stored in the data storage means Convert the parameters for each voxel in the 3D data into parameters for each compositing unit, Configured parameters of each voxel to determine based on the parameters of the synthesis processing unit in the three-dimensional data corresponding to the synthesis processing unit to which the voxel belongs.
[0015]
  With this configuration,Based on two or more three-dimensional data, three-dimensional data obtained by superimposing these in a three-dimensional space is generated. In addition, synthesized three-dimensional data defined by the same voxels defining the respective three-dimensional data before synthesis is generated. that time,For each three-dimensional data before synthesis, the parameters for each voxel are converted into parameters for each synthesis processing unit, and the parameters for each voxel of the synthesized three-dimensional data are generated using the parameters after the conversion. That is, first, regarding the synthesized three-dimensional data, each voxel constituting the synthesis processing unit is associated with one of the three-dimensional data before synthesis. The parameter for each voxel of the combined three-dimensional data is a parameter of the three-dimensional data before combining that voxel is associated, and is based on the parameter of the combining processing unit corresponding to the combining processing unit to which the voxel belongs. Determined. Therefore, it is possible to generate synthesized three-dimensional data reflecting each parameter of each synthesized three-dimensional data.
[0016]
  The three-dimensional information synthesizing device according to the present invention described in claim 2The data synthesis means obtains an average value of parameters of each voxel constituting the synthesis processing unit for each synthesis processing unit of the three-dimensional data stored in the data storage means, and calculates the average value as a parameter of the synthesis processing unit. It is comprised so that.
[0022]
  A three-dimensional information synthesizing device according to the present invention as set forth in claim 3,The voxel defines a three-dimensional space of a rectangular parallelepiped, and the synthesis unit is a rectangular parallelepiped composed of a total of eight voxels, two for each of three orthogonal axes. When synthesizing data, the same three-dimensional data is associated with voxels at opposite vertices of the synthesis processing unit.
[0023]
  A three-dimensional information synthesizing device according to the present invention as set forth in claim 4 comprises:When the data synthesizing unit synthesizes two or more three-dimensional data, the proportion of the voxel plane associated with one three-dimensional data in the surface of the rectangular parallelepiped synthesis processing unit is the other one of the three-dimensional data. Each voxel constituting the synthesis processing unit is assigned to the three-dimensional data so as to be larger than the ratio of the voxel plane associated with the data.
[0026]
  A three-dimensional information display device according to the present invention as set forth in claim 5 comprises:Source data storage means for storing source data in which parameter distribution in the three-dimensional space is defined, and the source data as parameters for each voxel that defines a three-dimensional space smaller than the three-dimensional space targeted by the source data Data conversion means for converting into prescribed three-dimensional data and storing the data in the data storage means is configured.
[0027]
  A three-dimensional information display device according to the present invention as set forth in claim 6 comprises:A radar measurement device, a Doppler measurement device, or a sound wave measurement device that measures meteorological parameters in a three-dimensional space and generates weather data is provided, and two or more measured weather data are stored as source data in the source data storage means. Configured as follows.
[0028]
  The three-dimensional information synthesis method according to the present invention as set forth in claim 7 comprises:A three-dimensional information synthesis method for synthesizing two or more three-dimensional data defined by parameters for each voxel defining a three-dimensional space and generating synthesized three-dimensional data defined by the parameters for each voxel. The step of associating the above adjacent voxels as a synthesis processing unit and associating each voxel constituting the synthesis processing unit with any of the three-dimensional data, and for each three-dimensional data, the parameter for each voxel is the parameter for each synthesis processing unit. And a parameter for each voxel of the synthesized three-dimensional data is determined based on a parameter of a synthesis processing unit corresponding to a synthesis processing unit to which the voxel belongs in the three-dimensional data associated with the voxel. It consists of steps.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a three-dimensional information display apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, which is an apparatus for displaying volume graphics by superimposing two pieces of three-dimensional information. In the figure, 11 and 12 are source data storage means, 21 and 22 are VG data conversion means, 31, 32 are VG data storage means, 4 is VG data synthesis means, 5 is synthesis VG data storage means, and 6 is VG processing means. , 7 are image display means.
[0031]
The source data storage means 11 and 12 store and hold different source data S1 and S2, respectively. The source data S1 and S2 are three-dimensional information obtained by measuring different objects with a measuring device (not shown) in the same three-dimensional space, or three-dimensional information generated by a computer or the like. These source data S1 and S2 are given, for example, as a distribution of predetermined parameters (features) in a three-dimensional space, and are usually input and stored as three-dimensional information in different data formats.
[0032]
The VG data conversion units 21 and 22 are conversion processing units that convert the data format of the three-dimensional information, and are executed on the computer. The VG data conversion unit 21 generates VG data V1 in a predetermined format based on the source data S1 read from the source data storage unit 11, and stores it in the VG data storage unit 31. Similarly, the VG data conversion unit 22 generates VG data V2 in a predetermined format based on the source data S2 read from the source data storage unit 12, and stores it in the VG data storage unit 32. The VG data V1 and V2 are VG data in the same format, and the target three-dimensional space is divided by the voxel by the same method, and the three-dimensional information is defined as a parameter (usually a scalar quantity) for each voxel. .
[0033]
The VG data synthesizing unit 4 superimposes the VG data V1 and V2 read from the VG data storage units 31 and 32 as three-dimensional information, generates new synthesized VG data Vm, and stores the synthesized VG data Vm in the synthesized VG data storage unit 5 Data synthesizing means, which is executed on a computer. The combined VG data Vm generated by the VG data combining unit 4 is three-dimensional information obtained by superimposing two objects on a three-dimensional space.
[0034]
The VG processing means 6 performs volume graphics processing for converting VG data Vm as three-dimensional information into two-dimensional image data obtained by projecting onto a two-dimensional surface. The VG processing unit 6 determines the color and transparency of each voxel based on parameters and the like, and generates a projection image on a two-dimensional surface. The image data generated by the VG processing unit 6 is displayed by an image display unit 7 such as a CRT.
[0035]
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration example of the VG data V1 and V2 generated by the VG data conversion unit 21 in FIG. The three-dimensional space that is the target of the source data S1 and S2 is a 4 km square cube, and the voxel VX is a cube obtained by dividing this three-dimensional space into 64 (= 4 × 4 × 4) voxels. is there. The VG data conversion means 21 and 22 convert the source data S1 and S2 into parameters for each voxel VX, that is, 64 parameters, and the VG data V1 and V2 are defined by these 64 parameters.
[0036]
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining an outline of the synthesis process of the VG data V1 and V2. Here, it is assumed that the VG data V1 and V2 are three-dimensional information obtained in the same three-dimensional space. Each parameter of the synthesized VG data Vm is determined based on one of the VG data V1 and V2, and the three-dimensional information is synthesized for the entire target space.
[0037]
The combined VG data Vm is defined by the same method as the VG data V1 and V2. That is, it is defined by parameters for each voxel VX when a 4 km square three-dimensional space is targeted and this space is divided by 64 (= 4 × 4 × 4) voxels VX.
[0038]
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a processing unit of the synthesizing process in the VG data synthesizing unit 4 of FIG. The VG data synthesizing means uses a cube composed of a total of 8 (= 2 × 2 × 2) adjacent voxels VX, two for each of three orthogonal axes as a synthesis processing unit U, and for each synthesis processing unit U, a voxel VX is assigned to the VG data V1 or VG data V2, and the synthesis process is performed.
[0039]
FIG. 5 is a diagram showing an example of the synthesizing process in the VG data synthesizing unit 4 of FIG. First, the VG data V1 and V2 are converted into parameters for each synthesis processing unit U, respectively. That is, for each of the VG data V1 and V2, a parameter for each synthesis processing unit U is obtained based on each parameter of the eight voxels VX constituting the processing unit U. For example, an average value of each parameter of eight voxels VX can be obtained, and this average value can be used as a parameter of the composition processing unit U including the voxel VX.
[0040]
Next, each voxel VX constituting the combined VG data Vm is assigned to one of the VG data V1 and V2. Further, the allocation of the voxels VX is performed for each synthesis processing unit U, and the same allocation is made in each synthesis processing unit U. The parameters of each voxel VX of the combined VG data Vm are determined based on the parameters of the combined processing unit U of the VG data V1 and V2 corresponding to the combined processing unit U to which the voxel belongs (the three-dimensional space coincides). The
[0041]
That is, the parameter of the VG data V1 corresponding to the synthesis processing unit U to which the voxel VX belongs is adopted as the parameter of the voxel VX of the synthesized VG data Vm assigned to the VG data V1. Similarly, the parameter of the VG data V2 corresponding to the synthesis processing unit U to which the voxel VX belongs is adopted as the parameter of the voxel VX of the synthesized VG data Vm assigned to the VG data V2.
[0042]
FIG. 6 is a diagram showing an example of a method for assigning the voxels VX constituting the display processing unit U to the VG data V1 and V2. (A), (b) is the figure which looked at the same synthetic | combination process unit U from the different direction, (b) is the figure which looked at (a) from the left (arrow b).
[0043]
The synthesis processing unit U is composed of eight voxels VX1 to VX8. VX1, VX3, VX6, and VX8 are associated with one VG data (for example, VG data V1), and the remaining voxels VX2, VX4, VX5, and VX7 are included. Corresponding to the other VG data (for example, VG data V2).
[0044]
In the case where eight voxels VX are combined into a processing unit U and two VG data are combined for each combining processing unit, by associating voxels diagonally on each surface of the combining processing unit U with the same VG data, It is possible to equalize the proportion of the surface of the voxel VX associated with the VG data V1, V2 in each surface of the synthesis processing unit. For this reason, it is possible to superimpose the VG data V1 and the VG data V2 so that the VG data V1 and the VG data V2 can be seen at the same rate from any angle, that is, it is possible to superimpose two objects on an equal basis.
[0045]
When the two VG data V1 and V2 are overlapped on an equal basis, the proportion of voxels corresponding to the VG data in one surface is the same for each surface of the composition processing unit U as shown in FIG. Although it is desirable that the number of voxels associated with each VG data in the same synthesis processing unit U be the same, they can be overlapped equally. That is, even if the ratio is not the same for each surface of the synthesis processing unit U, the number associated with the VG data V1 and V2 among the voxels VX constituting one synthesis processing unit U is equal (VG data If there are two, half of them can be overlapped equally.
[0046]
According to the present embodiment, it is possible to generate combined three-dimensional data Vm obtained by superimposing two VG data V1, V2 on a three-dimensional space, and to display the combined three-dimensional information. Further, since the synthesized VG data Vm is defined by the same voxel as that defining each of the VG data V1 and V2 before synthesis, the synthesized VG data Vm is a conventional technique for displaying the VG data V1 and V2, respectively. The hardware, that is, the VG processing means 6 and the image display means 7 can be used as they are for display.
[0047]
Further, according to the present embodiment, for the VG data V1 and V2 before composition, the parameters for each voxel VX are converted into parameters for each composition processing unit U, and the parameters of the composition VG data Vm are converted using the parameters after the conversion. The parameter is generated. For this reason, it is possible to generate combined three-dimensional data reflecting each parameter of the combined three-dimensional data.
[0048]
Further, according to the present embodiment, in a cube composition processing unit U composed of eight (two in the orthogonal axis direction) voxel VX, each voxel VX corresponds to one of two VG data V1 and V2. In this case, the same three-dimensional data is associated with the voxels VX on the diagonal line on each surface of the synthesis processing unit U. For this reason, it is possible to generate synthetic VG data in which two objects are overlapped on an equal basis.
[0049]
In the present embodiment, an example in which the voxel VX and the composition processing unit U are cubes has been described, but one or both of the voxel VX and the composition processing unit U may be a rectangular parallelepiped. Further, the voxel VX and the composition processing unit U can be formed in a shape other than a rectangular parallelepiped.
[0050]
Further, even when the voxel VX and the composition processing unit U are rectangular parallelepipeds, eight adjacent voxels VX are set as the composition processing unit U, and voxels on the diagonal lines of each surface of the composition processing unit U are the same VG. By associating with the data, the ratio of the area in which the VG data V1 and V2 are associated with each other in the synthesis processing unit U can be made equal, and the two VG data can be synthesized equally.
[0051]
Further, in the present embodiment, an example in which 8 voxels that are 2 × 2 × 2 with respect to each of the three orthogonal axes is set as one synthesis processing unit has been described, but the synthesis processing unit does not necessarily have such a relationship. It may not be a combination of voxels.
[0052]
In the present embodiment, an example in which source data S1 and S2 to be combined is three-dimensional information for the same three-dimensional space has been described. However, source data S1 and S2 are partially overlapped. Even in the case of the three-dimensional information targeted for the three-dimensional space, the overlapping space can be similarly synthesized. Furthermore, even if the source data S1 and S2 are three-dimensional information targeting a non-overlapping space, they can be synthesized in exactly the same manner if the positional relationship for overlapping the source data S1 and S2 is given.
[0053]
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, an example of synthesizing two VG data on an equal basis has been described. However, in the present embodiment, an example of synthesizing four VG data on an equal basis will be described.
[0054]
FIG. 7 is a diagram showing an example of the operation of the three-dimensional information display apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. When the VG data synthesizing unit 4 in FIG. 1 synthesizes four VG data V1 to V4, FIG. An example of a method of assigning each voxel constituting the processing unit U to each VG data is shown. As in the case of FIG. 6, the synthesis process is performed for each synthesis process unit U, and each voxel is assigned to one of the VG data V1 to V4. (A), (b) is the figure which looked at the same synthetic | combination process unit U from the different direction, (b) is the figure which looked at (a) from the left (arrow b).
[0055]
The composition processing unit U is composed of eight voxels VX1 to VX8. The voxels VX1 and VX7 are the first VG data V1, the voxels VX2 and VX8 are the second VG data V2, and the voxels VX3 and VX5 are the third. The voxels VX4 and VX6 are associated with the fourth VG data V4 in the VG data V3.
[0056]
When the synthesis processing unit U is composed of 8 voxels VX (two in the orthogonal axis direction) each consisting of a cube or a rectangular parallelepiped, and each voxel VX is associated with four VG data V1 to V4, By associating voxels including opposing vertices with the same VG data, it is possible to equalize the ratio of the surfaces associated with the VG data V1 to V4 in each surface of the synthesis processing unit. For this reason, it can superimpose so that the four VG data V1-V4 can be seen at the same ratio when viewed from any angle, that is, the four objects can be superimposed on an equal basis.
[0057]
In the first embodiment, the case where two VG data are combined and the case where four VG data are combined is described in the present embodiment. However, three or five or more VG data are superimposed in exactly the same manner. It is also possible to generate and display one composite VG data.
[0058]
Embodiment 3 FIG.
In the first and second embodiments, an example in which two or more VG data are superimposed on each other in the VG data synthesizing unit has been described. In the present embodiment, one VG data among two or more VG data is converted. An example of highlighting and displaying will be described.
[0059]
FIG. 8 is a diagram showing an example of the operation of the three-dimensional information display apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. When two VG data V1 and V2 are synthesized by the VG data synthesizing means 4 in FIG. An example of a method of assigning each voxel constituting the processing unit U to each VG data is shown. As in the case of FIG. 6, the synthesis process is performed for each synthesis process unit U, and each voxel is assigned to one of the VG data V1 and V2. (A), (b) is the figure which looked at the same synthetic | combination process unit U from the different direction, (b) is the figure which looked at (a) from the left (arrow b).
[0060]
The composition processing unit U is composed of eight voxels VX1 to VX8. Voxels VX3, VX6, and VX8 are associated with the first VG data V1, and VX1, VX2, VX4, VX5, and VX7 are associated with the second VG data V2. It has been.
[0061]
Compared to the case of FIG. 6, the voxel VX1 associated with the VG data V1 is associated with the VG data V2. For this reason, a majority of the voxels VX1 to VX8 constituting the composition processing unit U are associated with the VG data V2, and the VG data 2 associated with more voxels than the VG data V1 is more emphasized than the VG data V1. Will be displayed.
[0062]
According to the present embodiment, the ratio of the number of voxels associated with the same VG data in one composition processing unit U is changed (that is, corresponding to each VG data in the surface of one composition display unit U). By changing the ratio of the attached voxel faces), one of the synthesized VG data can be emphasized in the synthesized VG data.
[0063]
In this embodiment, an example of combining two VG data has been described. However, even when three or more VG data are combined, a part of VG data can be emphasized in the same manner. .
[0064]
Embodiment 4 FIG.
In the present embodiment, as in the third embodiment, when two or more VG data are superimposed so as to emphasize one VG data, the superimposition is performed so that one VG data can be seen at the same rate from any angle. The case where it is made to explain is demonstrated.
[0065]
FIG. 9 is a diagram showing an example of a method for assigning the voxels VX constituting the display processing unit U to the VG data V1 and V2. (A), (b) is the figure which looked at the same synthetic | combination process unit U from the different direction, (b) is the figure which looked at (a) from the left (arrow b).
[0066]
The synthesis processing unit U consists of eight voxels VX1 to VX8, VX3 and VX5 are associated with one VG data (for example, VG data V1), and the remaining voxels VX1, VX2, VX4, VX6 to VX8 are the other It is associated with VG data (for example, VG data V2). In other words, voxels located at the opposite vertex of the synthesis processing unit U (here, the farthest vertex that is symmetric with respect to the center of the synthesis processing unit U) are associated with the same VG data (VG data V1).
[0067]
In this case, a majority of the voxels VX1 to VX8 constituting the synthesis processing unit U are associated with the VG data V2, and the VG data 2 associated with more voxels than the VG data V1 is more emphasized than the VG data V1. 8 is the same as the case of FIG. 8, but is different from the case of FIG. 8 in that two objects are overlapped so as to give a certain emphasis when viewed from any angle.
[0068]
That is, when eight voxels VX are combined as a synthesis processing unit U and two VG data are synthesized for each synthesis processing unit, by associating voxels located at vertices facing the synthesis processing unit U with the same VG data, In each surface of the synthesis processing unit, the proportion of the surface associated with the VG data can be made equal. For this reason, it is possible to superimpose the VG data V1 so that the VG data V1 can be seen at the same rate when viewed from any angle, that is, it is possible to superimpose two objects so as to achieve constant emphasis.
[0069]
According to the present embodiment, by associating voxels located at opposite vertices of one synthesis processing unit U with the same VG data, two objects are synthesized so as to give constant enhancement from any angle. can do.
[0070]
In this embodiment, an example in which two VG data are combined has been described. However, even when three or more VG data are combined, some VG data is similarly emphasized to a certain degree. Can be synthesized as follows. If four VG data are synthesized according to this embodiment, the result is the same as that in FIG. 7 (Embodiment 2).
[0071]
Embodiment 5. FIG.
In the first to third embodiments, the example in which the parameters of the VG data are converted into the parameters for each synthesis processing unit and used as the parameters of the synthesized VG data has been described, but in this embodiment, each voxel of the VG data The case where these parameters are used as the parameters of the synthesized VG data will be described.
[0072]
FIG. 10 is a diagram showing an example of the synthesis process in the VG data synthesis unit 4 according to the fifth embodiment of the present invention. Unlike the combining process of FIG. 5 (Embodiment 1), the process of converting the parameters for each voxel VX of the VG data V1, V2 into the parameters for each combining process unit U is not performed.
[0073]
The composition processing unit U is composed of eight voxels VX, and each is assigned to one of the VG data V1 and V2. This allocation of the voxels VX is performed for each synthesis processing unit U, and the same allocation is made for each synthesis processing unit U. Such an allocation method is exactly the same as in the case of FIGS. 6 to 9, but the VG data V1 in which the parameters of each voxel VX of the synthesized VG data Vm correspond to the voxel VX (the three-dimensional space coincides). , V2 is determined based on the parameters of the voxel VX.
[0074]
That is, the parameter of the voxel VX of the VG data V1 corresponding to the voxel VX is adopted as the parameter of the voxel VX of the synthesized VG data Vm assigned to the VG data V1. Similarly, the parameter of the voxel VX of the VG data V2 corresponding to the voxel VX is adopted as the parameter of the voxel VX of the synthesized VG data Vm assigned to the VG data V2.
[0075]
According to the present embodiment, it is possible to generate and display composite VG data by combining two or more VG data without converting the VG data including parameters for each voxel into parameters for each composite processing unit. it can. For this reason, the synthesis process is simplified and VG data can be synthesized at high speed.
[0076]
Embodiment 6 FIG.
In the present embodiment, a weather display device for displaying three-dimensional information related to a weather phenomenon will be described. FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of a three-dimensional information display apparatus according to Embodiment 6 of the present invention, and an apparatus for displaying volume graphics by superimposing two or more three-dimensional information related to weather phenomena. It is shown. In the figure, 1 is source data storage means, 2 is VG data conversion means, 3 is VG data storage means, 4 is VG data synthesis means, 5 is synthesized VG data storage means, 6 is VG processing means, and 7 is image display means. , 81 to 83 are measuring devices.
[0077]
The measuring device 81 is a radar measuring device that transmits a radar signal and receives an echo signal thereof, and measures the amount of moisture in the air based on the received signal. By changing the frequency band of the transmission radar signal, it is possible to measure the distribution of humidity, fog, clouds, etc. in the measurement target space. The three-dimensional distribution information of humidity, fog or clouds measured by the measuring device 81 is stored in the source data storage unit 1 as source data S1.
[0078]
The measuring device 82 is a Doppler measuring device, and can measure the wind distribution in the measurement target space by detecting the Doppler component of the received signal. The measuring device 83 is a sound wave measuring device that can transmit and receive sound waves and measure the temperature distribution in the measurement target space based on the propagation speed. The three-dimensional distribution information of wind and temperature measured by the measuring devices 82 and 83 is stored in the source data storage means 1 as source data S2 and S3, respectively.
[0079]
The VG data conversion means 2 converts the source data read from the source data storage means 1 into VG data and stores it in the VG data storage means 3 as VG data. This operation is sequentially performed for each source data S1 to S3.
[0080]
The VG data synthesizing unit 4 reads the three source data S1 to S3 from the VG data storage unit 3, synthesizes them in a three-dimensional space, generates synthesized VG data Vm, and stores them in the synthesized VG data storage unit 5.
[0081]
The combined VG data Vm generated in this way is VG processed by the VG processing unit 6 and displayed on the image display unit 7. When the meteorological phenomenon in the same or partly overlapping three-dimensional space is measured by the measuring devices 81 to 83, these measurement results can be synthesized and displayed.
[0082]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a three-dimensional information composition apparatus and a three-dimensional information composition method for generating composite three-dimensional data obtained by superimposing two or more three-dimensional data in consideration of the positional relationship in a three-dimensional space. Can do. In addition, it is possible to provide a three-dimensional information composition display device that displays two or more three-dimensional data superimposed on a three-dimensional space.
[0083]
Furthermore, since the synthesized 3D data is defined by the same voxel as the voxel that defines the 3D data before synthesis, a conventional apparatus for displaying each 3D data before synthesis, for example, volume graphics processing Using the means, image display means, etc., the synthesized three-dimensional data can be displayed in volume graphic.
[0084]
Further, according to the present invention, when two or more three-dimensional data are superposed, these three-dimensional data can be synthesized equivalently, or one of the three-dimensional data can be emphasized and superposed.
[0085]
Further, according to the present invention, even when displaying an image in which two or more three-dimensional data is superimposed, conventional hardware for displaying volume graphics of the three-dimensional data before superposition, ie, volume graphics, is displayed. This can be performed using a processing means, an image display means, or the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a three-dimensional information display apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, and is an apparatus for displaying volume graphics by superimposing two pieces of three-dimensional information.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration example of VG data V1 and V2 generated by the VG data conversion unit 21 of FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining an outline of a synthesis process of VG data V1 and V2.
4 is an explanatory diagram for explaining a processing unit of a synthesis process in the VG data synthesis unit 4 in FIG. 1; FIG.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a synthesis process in the VG data synthesis unit 4 of FIG. 1;
6 is a diagram showing an example of a method for assigning each voxel VX constituting the display processing unit U to the VG data V1, V2, and a method for assigning each voxel constituting the composition processing unit U to each VG data. FIG. An example is shown.
FIG. 7 is a diagram showing an example of the operation of the three-dimensional information display device according to Embodiment 2 of the present invention, and shows an example of a method for assigning each voxel constituting a synthesis processing unit U to each VG data. ing.
FIG. 8 is a diagram showing an example of the operation of the three-dimensional information display apparatus according to Embodiment 3 of the present invention, and shows an example of a method for assigning each voxel constituting a synthesis processing unit U to each VG data. ing.
FIG. 9 is a diagram showing an example of the operation of the three-dimensional information display apparatus according to Embodiment 4 of the present invention, and shows an example of a method for assigning each voxel constituting a synthesis processing unit U to each VG data. ing.
FIG. 10 is a diagram showing an example of synthesis processing in VG data synthesis means 4 according to Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 11 is a block diagram showing an example of the configuration of a three-dimensional information display device according to a sixth embodiment of the present invention, and a device for displaying volume graphics by superimposing two or more three-dimensional information on weather phenomena It is shown.
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a conventional three-dimensional information display device.
[Explanation of symbols]
1, 11, 12 Source data storage means,
2, 21, 22 VG data conversion means, 3, 31, 32 VG data storage means,
4 VG data synthesis means, 5 synthesis data storage means, Vm synthesis VG data,
6VG processing means, 7 display device, 81-83 measuring device,
S1 to S3 source data, U composition processing unit, V1 to V3 VG data,
VX, VX1 to VX8 voxels

Claims

Data storage means for storing two or more three-dimensional data defined by parameters for each voxel that defines a three-dimensional space, and synthetic three-dimensional data defined by the parameters for each voxel, two or more adjacent voxels A synthesis processing unit is generated, each voxel constituting the synthesis processing unit is associated with one of the three-dimensional data, and a parameter of each voxel is generated based on the three-dimensional data with which the voxel is associated. Data synthesizing means, and synthesized data storage means for storing the synthesized three-dimensional data,
The data synthesizing unit converts the parameter for each voxel of the three-dimensional data stored in the data storage unit into a parameter for each synthesis processing unit, and the parameter for each voxel of the synthesized three-dimensional data is converted into the synthesis processing unit to which the voxel belongs. A three-dimensional information synthesizing apparatus, wherein the three-dimensional information synthesizing apparatus is determined based on a parameter of a synthesis processing unit in the three-dimensional data corresponding to the above .

The data synthesizing unit obtains an average value of parameters of each voxel constituting the synthesis processing unit for each synthesis processing unit of the three-dimensional data stored in the data storage unit, and calculates the average value as a parameter of the synthesis processing unit. The three-dimensional information synthesizing device according to claim 1.

Data storage means for storing two or more three-dimensional data defined by parameters for each voxel that defines a three-dimensional space, and synthetic three-dimensional data defined by the parameters for each voxel, two or more adjacent voxels A synthesis processing unit is generated, each voxel constituting the synthesis processing unit is associated with one of the three-dimensional data, and a parameter of each voxel is generated based on the three-dimensional data with which the voxel is associated. Data synthesizing means and synthesized data storage means for storing synthesized three-dimensional data,
The voxel defines a three-dimensional space of a rectangular parallelepiped, and the synthesis processing unit is a rectangular parallelepiped composed of eight voxels, two for each of three orthogonal axes.
When the data synthesizing unit synthesizes two or more three-dimensional data, each voxel constituting the synthesis processing unit corresponds to the three-dimensional data so that the number of voxels associated with each three-dimensional data becomes equal. In addition, when synthesizing four three-dimensional data, the same three-dimensional data is associated with voxels at opposite vertices of the synthesis processing unit.

Data storage means for storing two or more three-dimensional data defined by parameters for each voxel that defines a three-dimensional space, and synthetic three-dimensional data defined by the parameters for each voxel, two or more adjacent voxels A synthesis processing unit is generated, each voxel constituting the synthesis processing unit is associated with one of the three-dimensional data, and a parameter of each voxel is generated based on the three-dimensional data with which the voxel is associated. Data synthesizing means and synthesized data storage means for storing synthesized three-dimensional data,
When the data synthesizing unit synthesizes two or more three-dimensional data, the proportion of the voxel plane associated with one three-dimensional data in the surface of the rectangular parallelepiped synthesis processing unit is the other one of the three-dimensional data. A three-dimensional information composition device, wherein each voxel constituting a composition processing unit is assigned to three-dimensional data so that a ratio of voxel surfaces associated with data is larger than a ratio.

Data storage means for storing two or more three-dimensional data defined by parameters for each voxel that defines a three-dimensional space, and synthetic three-dimensional data defined by the parameters for each voxel, two or more adjacent voxels A synthesis processing unit is generated, each voxel constituting the synthesis processing unit is associated with one of the three-dimensional data, and a parameter of each voxel is generated based on the three-dimensional data with which the voxel is associated. Data synthesis means, display processing means for converting the synthesized three-dimensional data into two-dimensional image data by volume graphics processing, image display means for displaying the image data, and a source in which parameter distribution in the three-dimensional space is defined Source data for storing data Data storage means and the source data are converted into three-dimensional data defined as parameters for each voxel defining a three-dimensional space smaller than the target three-dimensional space, and stored in the data storage means A three-dimensional information display device comprising data conversion means.

A radar measurement device, a Doppler measurement device, or a sound wave measurement device that measures meteorological parameters in a three-dimensional space and generates weather data is provided, and two or more measured weather data are stored as source data in the source data storage means. The three-dimensional information display apparatus according to claim 5.

In the three-dimensional information synthesis method for synthesizing two or more three-dimensional data defined by parameters for each voxel defining a three-dimensional space, and generating synthesized three-dimensional data defined by the parameters for each voxel,
  Two or more adjacent voxels as a synthesis processing unit, and associating each voxel constituting the synthesis processing unit with any of the three-dimensional data;
  Converting each voxel parameter into a parameter for each synthesis processing unit for each three-dimensional data;
  The method includes a step of determining a parameter for each voxel of the synthesized three-dimensional data based on a parameter of a synthesis processing unit corresponding to a synthesis processing unit to which the voxel belongs in the three-dimensional data associated with the voxel. 3D information synthesis method.