JP4590770B2 - Cityscape display device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、カーナビゲーションシステム、地理情報システム(GIS)等に利用される都市景観の立体表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
カーナビゲーションシステムやGIS(地理情報システム)など、都市景観を3次元表示する都市景観表示装置は、できるだけ多くの建物を表示することにより都市景観をリアルに且つ、目印となる建物を良く認識・識別できるように表示できることが求められる。さらに、例えばカーナビゲーションシステムのように移動に伴い視点も移動するような場合、画面はスクロールすることになるため、画面のスクロール時に、表示画面の切り替えが短時間で行われ、人間の目にスムーズな形で表示できる様にすることが求められている。
【0003】
しかし、多くの建物を表示すると画像を生成表示するために必要な時間が増加し、1秒間に表示できる画面数(フレーム数)が少なくなることにより、例えばカーナビゲーションシステム等の移動体に係る都市景観表示装置では、移動時の表示、すなわち視点が移動する際の、表示画面スクロール時のスムーズな表示が犠牲になる。このように、多くの建物を表示することと、スムーズな表示を実現することは、装置の画像生成処理能力(例えば1秒間に表示できるフレーム数、または、後述する毎秒毎の描画可能なポリゴン数など)の点で、互いに相反する要請となり、どちらかを、あるいはどちらも、ある程度犠牲にし、妥協を図らなければならない。カーナビゲーションシステムのように、画面スクロール時のスムーズな表示を重視する場合は、従来、以下の2例に示すように、表示建物数を制限するという方法を採ってきた。
【0004】
(1)表示領域を区分し、建物を表示する領域を制限する。
画像表示手段による表示において、表示領域を視点に近いほうから近接非表示、半透明表示、不透明表示、遠方非表示に区分する。
【0005】
近接非表示領域では、建物は全く表示されない。視点に近い建物はより大きく表示されることから、近すぎる建物を表示すると、背後の建物群がほとんど見えなくなるため、これを防止することを目的としている。
【0006】
遠方非表示領域でも建物は全く表示されない。遠方非表示領域を設ける目的の一つは、見栄え上重要でない遠方の描画のために計算資源を浪費しないようにするためであり、これは、画面表示速度を改善するための方策にもなる。この手法も近接非表示領域と同様、3次元コンピュータグラフィックスでは一般的な手法として使われている。
【0007】
半透明表示領域では、表示対象建物は半透明に表示される。半透明表示領域を設ける目的の一つは、視点からそれほど離れていないことから、背後の建物を隠してしまう恐れがあるこの領域の建物について、背後の建物を覆って見えなくすることがないようにするためである。半透明表示以外にもワイヤフレーム表示や、ワイヤフレーム表示と半透明表示の組み合わせによる場合もある。
【0008】
不透明表示領域では、表示対象建物は不透明に表示される。以上の方法は、カーナビゲーションシステムの3次元建物表示ではしばしば利用されているが、建物表示領域を制限することにより、表示建物数を低減し、且つ表示が見やすくなるよう工夫している。
【0009】
(2)表示に係る建物を選択・抽出する。
例えば、特開平5-250420号公報において、見られるように、建物の底面積を利用して、表示に係る建物の選択・抽出を行っている。ここで提示されている目的は、地図の縮小表示の際に、単純な縮小表示では、表示が煩雑になり、見にくくなるため、建物の底面積を指標として、表示対象とする建物を、縮尺に応じて選択・抽出するものであるが、結果として、小さい建物を、見栄え上重要でないものとして表示対象から除くことにより表示建物数を低減し、且つ表示が見やすくなるよう工夫している。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
このような工夫にもかかわらず、特に都市部など、多数の建物が存在する場合については、依然として、以下のような問題点が残る。
【0011】
1.目印として適した建物(目印建物:後述)と都市景観表現に適した建物(景観建物:後述)との区別がなされず、両者の表示上の優先順位も設定されていなかったため、例えばナビゲーションに際して必要な目印建物が表示されず、目印、景観表現上それほど重要でない建物が表示されるとともに、その結果として目印として有用な建物の識別もしにくくなることがあるという問題があった。
【0012】
2.表示される建物数を多数選択した場合には、画面スクロール時のスムーズな表示が妨げられる。逆にスムーズな表示を重視する場合には、あまり多くの建物を表示できず、目印建物の表示が十分でなく、都市景観も十分に良く表現されていないという問題が生じていた。
【0013】
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、都市景観表示装置において、装置の画像生成処理能力に制限があった場合でも、表示のリアルタイム性を保持し、画面スクロール時のスムーズな表示を実現するとともに、目印として適した建物を確実に表示し、併せて、適切に選択された景観表現に適した建物を配置することで景観全体のリアリティーを改善し、且つ目印となる建物の識別が容易な表示を行うことを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る都市景観表示装置は、目印として適した建物である目印建物と景観表現に適した建物である景観建物を、建物の底面形状、高さ情報を有する建物情報を利用して選択する建物選択手段を備え、前記選択した目印建物と景観建物について前記建物情報を利用して3次元モデルを生成するとともに、道路情報、建物の配置情報を有する地図情報と前記3次元モデルから、前記選択した目印建物と景観建物について3次元景観を生成する3次元景観生成手段と、前記3次元景観を表示する画像表示手段を備え、前記建物選択手段に、前記目印建物の候補と前記景観建物の候補を選択し、前記3次元景観生成に供する優先順位を設定する手段を備えるとともに、前記都市景観生成手段に、表示に係る画像生成量上限値と共に、前記画像生成量上限値の範囲内で画像生成量下限値を設定し、3次元景観生成時に、前記画像生成量上限値及び下限値に基づき、前記都市景観生成手段により表示画面の生成の都度、遠方限界値と呼ぶ暫定上限値を算定し、前記遠方限界値の範囲内にある目印建物及び景観建物を表示する際、必要な画像生成量が前記画像生成量上限値を超えない場合は、前記遠方限界値の範囲内の目印建物候補及び景観建物候補を選択し、前記画像生成量上限値を超える場合は、前記画像生成量上限値を超えない様に、前記優先順位に従って、前記遠方限界値に基づき、次に画面に表示される前記目印建物と前記景観建物を選択する手段を備えたものである。
【0015】
この発明に係る都市景観表示装置は、視点から建物までの距離またはそれに準じる数値である距離指標、建物底面積またはそれに準じる数値であるサイズ指標、建物の高さまたは建物の階数など高さに準じる数値である高さ指標の3指標のうち少なくとも一つを前記景観建物の選択基準として利用する前記建物選択手段を備えたものである。
【0016】
この発明に係る都市景観表示装置は、前記距離指標、前記サイズ指標、前記高さ指標、目印建物であるかどうか、または目印建物としてふさわしさの度合いを示す目印指標の4指標のうち少なくとも一つを前記目印建物の選択基準として利用する前記建物選択手段を備えたものである。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について説明する。
【0021】
実施の形態1.
図1は実施の形態1の都市景観表示装置基本構成図を示すブロック図である。図1において、10は建物の底面形状をポリゴン(多角形)で近似した場合の各頂点の絶対座標(緯度、経度など)や建物の高さ若しくは階数情報を含む建物情報を格納しておく建物情報記憶手段、20は道路位置、建物位置等の地図情報を格納しておく地図情報記憶手段、30は建物情報と地図情報から3次元都市景観を描画生成するコンピュータにより構成される都市景観生成手段、40は都市景観生成手段30により生成された3次元都市景観を表示する画像表示手段である。3次元景観生成手段30は、以下のソフトウェア、建物選択手段300と、3次元景観描画生成手段310を含む。3次元景観描画生成手段310は、3次元モデル生成手段311、3次元景観生成手段312、描画手段313を含む。
【0022】
建物情報記憶手段10や地図情報記憶手段20は、各種の記憶装置とそこに格納された建物情報や地図情報で構成される。各種記憶装置は、例えば、ハードディスク装置、CD−ROM装置、フロッピーディスク装置、若しくはシリコン(ディスク)(スマートメディア, メモリスティック,フラッシュメモリカードなどを含む)などが考えられる。なお、建物情報記憶手段10や地図情報記憶手段20は、図1では独立したものとして記載してあるが、必ずしも独立した装置である必要はない。同一の記憶装置内に領域を分けて格納しても良い。
【0023】
都市景観生成手段30は、図1に明示してはいないが、CPU(中央演算装置)やワークエリア(メモリ)を有し、建物情報記憶手段10や地図情報記憶手段20、画像表示手段40との間でデータのやり取りをし、時間管理を含め、3次元景観描画生成手段310に含まれる3次元モデル生成手段311、3次元景観生成手段312、描画手段313における動作環境を設定し、サポートする機能を有する。例えば、3次元モデル生成手段311、3次元景観生成手段312、描画手段313は、通常、いずれも、ソフトウェアで構成されるが、各段階での処理時のCPU(中央演算装置)、ワークエリア(メモリ)の提供や、一連の処理の管理は都市景観描画生成手段30において行われる。更に、必要に応じて、ユーザーによる入力もできるように、カーソル、マウス、ジョイステイック、十字ボタンなどの入力手段を備えることもある。
画像表示手段40は、グラフィックプロセッサーと液晶ディスプレイまたは3次元高速表示機能付きビデオカードとCRTディスプレイなどで構成することが出来る。
【0024】
なお、図1において、建物情報記憶手段10、地図情報記憶手段20、画像表示手段40と、都市景観描画生成手段30との間を結ぶ太線は各構成要素間の接続関係を示し、都市景観描画生成手段30内の細線は情報の流れ若しくは処理の流れを示す。
【0025】
ここで、建物情報記憶手段10、地図情報記憶手段20に格納される建物情報と地図情報の一例について補足しておく。地図情報は上述の通り区域毎の道路、建物などの位置情報からなり、区域毎にそこに含まれる建物には通し番号が付けられている。建物情報は、区域毎にこの通し番号に対して建物の情報を与えて作成される。具体的な建物の情報は、上述の通り、底面形状(例えば底面をポリゴンで表現し、その頂点毎の座標値を付与。)、高さ(階数と1階あたりの高さという形で与えても良い。)を基本とし、建物の属性として、建物の種類(オフィスビル、マンション、一戸建て住宅等)や、後述する目印指標等も含めることができる。場合によっては、建物の位置情報を建物情報に含め、地図情報にはそこに含まれる建物の通し番号のみを含めることもある。また、公園の形状については、地図情報に含めても良いし、広義の建物情報として含めても良い。更に、先に述べた様に、地図情報と建物情報は同一の記憶手段に格納しても良いが、さらに、両情報を一体として作成・格納してもよい。
以下では地図情報と建物情報は別々に格納されているとし、地図情報には建物の位置情報が、建物情報には、地図情報に含まれる建物位置と対応するようにして底面形状、高さ、属性情報が含まれているものとして扱うことにする。
【0026】
実施の形態1の特徴は、建物選択手段300を導入し、自動で目印建物と景観建物を選択できるようにしたこと、及び画面上での建物の表示領域を複数領域に区分した場合に、目印建物が、景観建物より広範囲の表示領域に表示されるようにしたことである。
【0027】
図1に示す都市景観表示装置の動作を説明するに先だって、画像表示手段40での画像表示時の表示領域区分と、建物選択手段300での表示に係る建物の選定について説明する。
【0028】
○表示領域区分
従来の技術の項で述べたように、建物の表示の仕方に関して、表示領域を視点からの距離に応じて、近距離から順に、近接非表示領域、半透明表示領域、不透明表示領域、遠方非表示領域に分けるが、不透明表示領域に付いては、これを視点からの距離により、近いほうから順に、不透明必須表示領域と不透明選択表示領域とに区分する。領域区分に際して、指標とする距離(=距離指標)については、一般に“距離”として使用される、視点からのユークリッド空間の意味での距離を使っても良いし、距離に準じる値として、3次元コンピュータグラフィックス分野で良く使われている、1−zを使用しても良い。
【0029】
ここで、zは、3次元座標系の座標軸の一つで、右手系を使った時は、右手親指をx軸、人差し指をy軸、中指をz軸にとり、通常、地面はy=0の平面で、空の方向がyの値が正の向きである。この場合、視線方向をz軸にとり、z軸と直交し、y軸とも直交する方向をx軸にとり、さらに、実座標を座標変換し、視点座標をx=0、y=0、z=1としている。この場合、“距離に準じる数値”1−zは、視点を通り視線方向ベクトルを法線ベクトルとする面から対象物(座標=x、y、z)までの距離となる。
【0030】
上記、各表示領域での建物表示は、従来の技術の項で述べたとおりであるが、不透明必須表示領域は、後述の目印建物と景観建物の両者を表示する領域、不透明選択表示領域は、目印建物のみを表示する領域として定義される。これらの領域を分ける境界値(視点からの距離若しくはそれに準じる値)は、固定値を割り当てても良いし、何らかの関数値でも良い。後者の例としては、表示に係る縮小率を変えた場合、表示領域間の境界値も縮小率に逆比例して変えるという設定法をあげることができる。尚、各建物がどの表示領域に含まれるかということは、各建物の位置を地図情報若しくは建物情報から読み取ることによって判定できる。
【0031】
なお、建物が複数の表示領域にまたがることもありうる。その場合、建物がどの表示領域に属しているかの判断基準は、例えば、建物の代表点がどの表示領域に属するかにより決めて良い。建物の代表点は建物底面を近似する多角形の頂点のうち、視点に一番近い点や多角形の重心などが考えられる。この代表点は、その都度計算しても良いが、あらかじめ建物情報として格納しておいても良い。
【0032】
○表示に係る建物の選定
建物選択手段300で、地図に含まれる建物群から、以下の通り、目印建物と景観建物を選別する。
【0033】
◇景観建物
景観表現に適した建物で、建物に関する指標Aが、基準Aを満足するものを景観建物候補とし、その中から、前記視点からの距離(またはこれに準じる値:距離指数)により区分された前記複数の表示領域中、景観上適切と考えられ、あらかじめ指定された領域内で表示されるものとして定義される。
【0034】
距離指標による指定表示領域としては、例えば、半透明表示領域、不透明必須表示領域とする。不透明選択表示領域については、視点から比較的遠く、景観上、重要ではないこと、及び、この領域は比較的縮小された形で表示されることから、多数の建物を表示するとかえって煩雑さが増すことから、景観建物の表示対象領域からは除外することにしたものである。
【0035】
基準Aに係る指標Aの一例としては、建物情報に含まれる底面形状から底面積若しくはそれに準じる値を建物のサイズ指標とし、これを使用する方法がある。底面積を指標Aとした場合、基準Aは、底面積が、ある値以上、例えば、底面積が200平方メートルより大きな建物となる。
【0036】
このように表示に係る建物のサイズ指標に下限値を設けるのは、小さな建物までも表示すると、地区によっては表示画面が煩雑となり、かえって景観を分かりにくくするからである。もちろん下限値を0平方メートルに設定することによって、実質上、下限値を設けないですべての建物を表示対象にすることも可能であるし、表示の縮小率に応じて下限値を変えて、表示の縮小率に応じて見やすくすることもできる。
【0037】
また、サイズ指標を指標Aとする場合に、建物底面の最大辺の長さを用いても良い。これは、建物の幅はあるが、厚さが小さく、底面積にするとそれほど大きくはないものの、景観上は目立つため採り入れたほうが良いものも景観建物とすることができる。当然、底面積及び建物底面の最大辺長さの両基準をサイズ指標として、併せて、景観建物を選定することも可能である。
【0038】
以上は、サイズ指標と距離指標を使った景観建物の選択例であるが、これに高さを指標に加えて、高さ指標、サイズ指標、距離指標を使い、総合的に選択しても良い。このように景観建物の選択に際して、サイズ指標や距離指標と共に、高さ指標を加えることにより、色々な種類の景観建物の選択が可能となり、景観をより良く表現できるようになる。
【0039】
◇目印建物
目印として適した建物で、建物の指標Bが、基準Aよりも目立つものとして設定された基準Bを満足する目印建物候補の中から、前記視点からの距離(またはこれに準じる値:距離指標)により区分された前記複数の表示領域中、景観建物の表示領域よりも小さくなくて、目印建物を表示するのに適切と考えられ、あらかじめ指定された領域内で表示されるものとして定義される。
【0040】
指定表示領域としては、例えば、半透明表示領域、不透明必須表示領域、不透明選択表示領域とする。上記景観建物での例に対して、不透明選択表示領域の分だけ建物選択領域を広げてある。目印とするためには、景観建物より広い領域について表示する必要があるとの判断によるものである。
【0041】
基準Bに係る指標Bの一例としては、建物の高さ若しくは階数(高さ指標)がある。この場合の基準Bは、高さ指標がある値以上の建物、例えば、15階以上の建物となる。高い建物は目印として適しているとの考え方によるものである。また、建物の底面積またはそれに準じる値(サイズ指標)が、景観建物に比べ、著しく大きいものとすることもできる。例えば1000平方メートル以上の底面積を有するものや、底面1辺の長さが、50mを超えるものとするなどである。
【0042】
また、建物情報中に目印または目印としてのふさわしさの度合いを目印指標として(例えば属性情報の一種として扱って)建物情報に持たせても良い。大変有名で、特徴ある外観をしており目印建物として適したものとユーザが考えれば、その主観によりこの目印指標を付加して良い。すなわち、目印指標はその建物の有名さなど、社会的要因を勘案して、総合的に人間が判断して決めることができる。目印としてのふさわしさの度合いの指標化に付いては、これを数値として与えることで実現できる。数値の選定は人間の主観による。
【0043】
このような方法を採れば、皇居や国会議事堂など、高さ指標やサイズ指標からは目印建物には選定されないようなものでも、知名度や、独特のデザインなどの要因から目印に適しているとして、建物情報に目印をつけておくか、目印の度合いを高くして目印指標を設定しておくことができる。
【0044】
景観建物、目印建物ともその選択はコンピュータにより行われるが、目印指標をあらかじめ設定しておくことで、その建物に付いては、人間の判断で目印建物として選択されることになる。
【0045】
更に、高さ指標、サイズ指標、目印指標、さらに距離指標を加えて、これらを任意に組み合わせて選択し、指標Bとすることもできる。例えば、階数に底面積を掛けたものを指標Bとすると、これは建物の延べ床面積に近い値を持ち、建物の大きさを示す指標として優れている。この値が一定値以上のもので上記指定された表示領域にある建物を目印建物として選定することにすると、高さ指標、サイズ指標、距離指標という3つの情報を複合的に組み合わせて選択したことになるし、これに目印指標を追加すると、4情報を複合的に組み合わせて選択したことになる。
【0046】
なお、景観建物の一部が目印建物とも重複するケースが起こりうる。その場合、重複選択しないようにするのが効率的であるし、実際上は重複が起こらないようにするが、重複除去の処理が必須と言うわけではない。
【0047】
図2は、図1に示す都市景観表示装置の動作を説明する為のフロー図である。以下、図2にしたがって、図1に示す都市景観表示装置の動作を説明する。
Step1からStep11までは都市景観生成手段30内における処理である。
図2のStep1では視点位置と視線方向を決め地図上のどの地点を中心とした表示にするかを決定する。例えば、カーナビゲーションシステムにおいては、GPS(全地球測位システム)を使って、車の現在位置と進行方向を把握するなどの方法により、視点位置と視線方向を計算することにより、地図上のどの地点を中心とした表示にするかを決定する。なお、カーソル、マウス、ジョイステイック、十字ボタンなどの入力デバイスにより、ユーザが視点位置と視線方向を選んでも良い。Step2では、この表示中心点とその視線方向、及び指定された縮尺率から、画像表示手段40に表示される地図上の範囲が決定される。なお、前述の表示領域区分(近接非表示領域、半透明表示領域、不透明必須表示領域、不透明選択表示領域、遠方非表示領域)もここで行われる。
【0048】
Step3では、画像表示手段40で表示対象となる範囲の地図を、地図情報記憶手段20に格納されている地図情報から選択し都市景観生成手段30に読みこむ。Step4では、Step3で決定された各表示領域に含まれる建物を抽出し、その建物情報を建物情報記憶手段10から読み込む。
【0049】
Step5では、建物情報に含まれている、建物の位置、高さ、底面形状、及び目印指標から、距離指標、高さ指標、サイズ指標、目印指標を抽出・算定し、建物選択手段300で、目印建物と景観建物を各m個、n個、選択する。選択基準は、前記のとおりであるが、ここでは、例えば、半透明表示領域、不透明必須表示領域にある底面積200平方メートル以上の建物を景観建物とし、半透明表示領域、不透明必須表示領域、不透明選択表示領域にある高さ15階以上の建物を目印建物とする。
【0050】
Step6では、建物の底面形状や高さ(または階数)等の建物情報を利用して、3次元モデル生成手段311で、建物iの3次元モデル(=3次元モデルiとする。)を生成する。建物の3次元モデルとは、建物の立体モデルということで、例えば、建物情報に含まれている底面多角形を底面とし、前記建物高さを高さとする多角柱が建物の3次元モデルの一例である。なお、3次元モデルiは、表示領域毎に不透明、半透明として生成するものとする。
【0051】
Step7では、3次元景観生成手段312を使い、Step3で決定された表示対象範囲の地図上に、Step5で生成した3次元モデルiを配置し、3次元景観iを生成する。Step8では、描画手段313で、3次元景観iの、視点からの2次元投影図である投影図iを生成する。Step9では、Step8で生成した投影図iと一回前の処理で生成した3次元景観i−1の投影図を加え、陰面処理を施して、3次元景観iの投影図とする。
【0052】
Step10では、終了可否判定を行い、目印建物m個、景観建物n個がそれぞれの表示領域ですべて処理されたかどうかを判定し、処理が完了していればStep12の処理に移行、処理が完了していなければ、Step11に移行する。Step11では、対象建物を次の建物に移してStep6に戻る。Step12では、Step8で得られた3次元景観iの投影図を、目印建物、景観建物毎に画像表示手段40に表示する。
【0053】
以上の結果、最終的には、目印建物と景観建物すべての投影図が地図上の表示領域毎に半透明表示、不透明表示に分けられ、所定の位置に配置された形で、画像表示手段40に表示される。
【0054】
図3に、このようにして生成された3次元景観の投影図を画像として表示した例を示す。図3において、400は表示手段40の表示画面の枠を示す。フルスクリーンでなく、マルチウィンドウシステムでは、ウィンドウの境界となる。410は水平線、420は遠方非表示領域、430は不透明選択表示領域、440は不透明必須表示領域、450は半透明表示領域、460は近接非表示領域である。401は、半透明表示領域にあるため半透明表示にされた景観建物、402は不透明必須表示領域にあるため不透明に表示された景観建物、403はいずれも不透明表示領域に建っている目印建物である。
【0055】
この例では、半透明表示領域、または不透明必須表示領域にある底面積200平方メートル以上の建物が景観建物として表示され、半透明表示領域、不透明必須表示領域、及び不透明選択表示領域にある、階数15階以上の建物が目印建物として表示されることになる。半透明表示領域と不透明表示領域にある、大きさ、高さの点で顕著な建物が表示されるため、対象地域の景観、雰囲気がリアルに表示される。やや遠方の不透明選択表示領域については、目印になる15階建て以上の建物が表示されるが、低層の景観建物は表示されない。これは、遠方にある低層の建物は、表示しても、手前の建物に隠されてしまい意味がなかったり、不必要に雑多な表示になり、ユーザにとってはかえって認識・識別しにくくなるためである。
【0056】
本実施の形態に依れば、以上のように、都市景観表示にあたり、目印と景観という機能を独立に設定できるため、目印建物を確実に表示することが可能となり、且つ、景観建物を適切に選択することにより、景観全体のリアリティーを改善し、これに表示領域の選択を組み合わせれば、目印建物の識別が容易な表示を行うことができる。さらに、表示に係る建物数を効果的に削減できるため、装置の画像生成処理能力に対する負担を減らすことができ、装置の画像生成処理能力に制限があった場合でも、表示のリアルタイム性を改善しスムーズな表示が実現できる。
【0057】
実施の形態2.
実施の形態2は、建物選択手段300に、目印建物候補と景観建物候補を選定すると共に、都市景観生成に関する優先順位を設定する機能を付加したものである。優先順位の必要性に付いては、装置の画像生成処理能力の制約から来るものである。
【0058】
例えば、カーナビゲーションシステムを例にとり、移動しながらの表示を考える。装置の画像生成表示の能力が、毎秒10万ポリゴン(多角形)の実効性能であるとする。移動に伴い視点も移動するものとすると、画面はスクロールすることになるため、スクロールに伴いスムーズな画像表示を実現するためには、毎秒ある程度の数のフレーム(画面)を表示しなければならない。今、この必要フレーム数を毎秒30フレームとする。(最低でも毎秒12フレーム必要。毎秒30フレームの表示があればスムーズに見える。毎秒60フレーム以上では人間の目には違いが識別できなくなる。) 上記実効性能を装置の画像生成量の上限として設定すると、この場合、毎フレーム3300ポリゴンの描画が画像生成量上限値となる。この値を上限ポリゴン数と呼ぶ。
【0059】
このように装置の画像生成処理能力の制約から、描画が可能な画像生成量上限値(以下、上限ポリゴン数と呼ぶ。)が決まってしまうことから、景観建物と目印建物をすべて描画する場合の必要ポリゴン数が、この上限ポリゴン数を超える可能性がある場合、スムーズな表示を得るには、建物に優先順位をつけて優先順位の低い建物については、描画対象外にする必要が出てくる。
【0060】
本実施の形態2は、このように装置の画像生成処理能力に制約があるという状況に対応するためになされた発明の一実施形態である。
【0061】
実施の形態2の処理手順を、図2と図4のフロー図を使って説明する。
図2のStep1からStep4の内容は、実施の形態1と同様である。
Step5については、、建物選択手段300は、景観建物、目印建物を選定するのではなく、目印建物候補、景観建物候補を選定することとし、これに優先番号iの形で優先順位を付ける(詳細は後述する。)。
【0062】
Step6は実施の形態1と同じであるが、Step7に移る前に、図4に示すStep6.1〜6.4を挿入する。Step6.1では、Step6で生成した建物iの3次元モデルiを投影描画する時の必要ポリゴン数(建物iのポリゴン数と略称する。)を見積もる。(詳細は後述する。)
Step6.2では、建物1から建物i−1までのポリゴン数を積算した、積算ポリゴン数i−1と、Step6.1で見積もった、建物iのポリゴン数を加えて、積算ポリゴン数iとする。
【0063】
Step6.3では、積算ポリゴン数iが上限ポリゴン数を超えるかどうかを判定する。超えれば、画像生成処理能力の制約の上限に達したため、建物i以降の処理を停止し、建物i−1迄を表示対象とするための手続き、Step6.4を経由して、Step12へ移行する。超えなければ、画像生成処理能力の制約の上限には未だ達していないことから、Step7へ移行する。Step7からStep12は実施の形態1と同じである。
【0064】
景観建物候補の優先順位のつけ方は、各表示領域中で、底面積の大きさに従って優先順位を高くする方法(サイズ指標の値による方法。)、視点に近いほど優先順位を高くする方法(距離指標の値による方法。ただし、近接非表示領域は除く。)など、うち少なくとも一つを指標として、指標の値に応じて優先順位を決めることができるし、複数個を組み合わせた、例えば、各表示領域中で、表示領域別に底面積と高さを掛けた値の大きさに従って優先順位を高くする方法(距離指標とサイズ指標、高さ指標を組み合わせた方法。)などがある。
【0065】
また、目印建物候補の場合は、高さ指標、サイズ指標、距離指標に目印指標を加え、これらのうち少なくとも一つを指標として、指標の値に応じて優先順位を決めることができるし、複数個を組み合わせて優先順位を決めることもできるが、いずれの方法を使用するにしても、少なくとも景観建物候補よりも目立つ様に選定基準を設定し、優先順位を決める必要がある。なお、優先順位を付ける場合は、目印指標は、目印としてのふさわしさの度合いと言う形で数値化しておく必要がある。
【0066】
目印建物候補、景観建物候補の優先順位はそれぞれ独立に設定し、相互の優先順位に付いては、通常、目印建物候補の優先順位を景観建物候補の優先順位よりも高くするが、両者の優先順位を混在させても良い。優先順位を混在させる方法は、両優先順位を一定の関係式で1つの優先順位に変換する方法をとれば良い。例えば、景観建物候補の優先順位番号はM倍した数字とし、目印建物候補の優先順位番号はそのまま使用することとする。Mを大きくすると目印建物候補の優先度が大きくなる。このような方法により、目印建物候補の優先度を上げつつ、景観建物候補の優先順位との混在を許容することができる。
【0067】
建物iの3次元モデルiの投影図を描画するために必要なポリゴン数の見積もりに付いては、厳密に計算しても良いし、必ずしもそうしなくとも良い。いずれにせよ計算時間を短くすることが肝要である。概算の方法としては、壁面が見える確率はおおよそ1/2であることから、ある建物の底面多角形の頂点数がwであるとすると、側壁面の数はwであり、おおよそw/2の面が見えると近似して良い。鳥瞰図においては天井面が見えるので、これに1を加えた、1+w/2がその建物のおおよその描画に必要なポリゴン数と見積もることができる。
【0068】
一方若干厳密な計算方法としては、例えば、地面をy=0の平面とする座標系を考える。建物の底面多角形の辺EF(ただし、点E(x1、0、z1)、F(x2、0、z2)とする。)を底辺とする側壁面は、地面に垂直なので、底面多角形の頂点が、空から見て右回りの場合、法線ベクトルは(a、0、b)と表せる。ただし、a=z2−z1、b=x1−x2とする。点(x1、0、z1)を通り、法線ベクトルを(a、0、b)とする平面は、a・(x−x1)+b・(z−z1)=0である。そして、a・(x−x1)+b・(z−z1)>0の領域からのみこの平面は見える。よって、視点を(u、v、w)とすると、a・(u−x1)+b・(w−z1)>0の領域からのみこの平面は見える可能性があり、そうでなければ決して見えない。この場合、各側壁面につき2回の乗算と若干の加減算で判定できる。天井のポリゴンが見えるかどうかの判定は視点と天井の高さを比較すれば良い。視点のほうが高ければ見えるし、逆なら見えない。また、底面ポリゴンは決して見えない。このような計算で総ポリゴン数をかなり厳密に計算することができる。
【0069】
優先順位の設定を、目印建物候補→景観建物候補とし、目印建物、景観建物のそれぞれの候補については、例えば視点からの距離が小さいものの優先順位を上げることとした場合、例えば景観建物候補中、不透明必須表示領域のある建物で上限ポリゴン数を超えてしまったとしても、目印建物はすべて表示されているし、景観建物候補も、視点により近い部分の建物は既に表示されていることになる。都市部で建物数が多くなった場合には、景観建物候補で表示に係らなくなるものが増えるかもしれないし、場合によっては目印建物候補の一部も表示されない可能性もあるが、表示されている建物との関係で言えば、それらは表示の優先順位が低いものなので、許容せざるを得ない。
【0070】
なお、上限ポリゴン数をもう少し柔軟に考え、例えば、1秒間に表示できるフレーム数をある程度犠牲にしても目印建物候補は全部表示すると言う方法もある。この場合は、図4のStep6とStep6.1の間に、目印建物候補の数、mに達したかどうかを判定し、未だ達していなければ、Step7へ移行し、達していればStep6.1に移行するというプロセスを追加すれば良い。スクロール時のスムーズな表示と言う点からは若干の不満が残る可能性もあるが、目印建物候補はすべて目印建物として表示されることになる。
【0071】
本実施の形態によれば、装置の画像生成処理能力に制約がある中で、画面スクロール時にも、人の目に時間遅れを感じさせないスムーズな表示を維持しつつ、画像生成処理能力の限度一杯を使って、その範囲でできるだけ多くの目印になる建物と景観を表現する建物を表示することができる。従って、多数の建物の存在下で画面スクロールを行う際にも、スムーズな表示と目印機能、景観表現機能をうまくバランスさせることができる。
【0072】
実施の形態3.
本実施の形態は、画面のスクロール時にちらつきの少ない表示をするためのものである。
スクロール時の表示画面について概説すると以下のようになる。
スクロールするということは、視点を移動させることになるが、視点の移動に伴い、各表示領域の境界線も移動していくことになり、その中に含まれる目印建物、景観建物も変化していく。例えば、半透明表示領域に属していた目印建物、若しくは景観建物は視点が前進する場合、近接非表示領域に移動し、表示画面から消えてしまうし、不透明必須表示領域の目印建物、景観建物も半透明表示領域から近接非表示領域を経る為、不透明表示から半透明表示、その後表示画面から消えてしまう。不透明選択表示領域にある目印建物は不透明必須表示領域、半透明表示領域を経て近接非表示領域に移行するため、不透明表示がしばらく続いた後、半透明表示となり、表示画面から消える。不透明選択表示領域にある景観建物候補は、最初は表示されていないが、不透明必須表示領域から半透明表示領域、近接非表示領域と移行するにしたがって、不透明表示、半透明表示を経て画面から消える。
【0073】
このように目印建物、景観建物共、スクロールに伴い、出現、不透明表示、半透明表示、そして消滅という経過をたどるが、このような表示上の変化は、1つのパターンに則ったものであり、見ているものにとって自然な流れとして認識でき、奇異な感じを抱かせるものではない。
【0074】
しかし、目印にしようと思っていた建物、若しくは景観建物が予想外に消えたり現れたりすると戸惑いを感じ、建物の表示/非表示が頻繁に切り替わると(いわゆる画面のちらつきとなり)、ユーザをいらつかせる。
【0075】
実施の形態2では、目印建物候補と景観建物候補に優先順位を設定することにより、装置の画像生成処理能力に制約がある中で、必要な建物の表示を確保するようにしたが、このことが原因で、画面をスクロールするにあたり、特定の建物の表示/非表示が頻繁に切り替わる、ちらつき現象が生じることがある。
【0076】
例えば、目印建物の増減が著しい場合を想定する。このような場合は、建物の優先順位の変更が頻繁に起こり、表示限界近くの優先順位の建物は、表示/非表示が頻繁に切り替えられることになる。目印建物が多い場合は、目印建物の中でもこのような表示/非表示が頻繁に切り替わるものが出てくる可能性があるが、一般には景観建物に起こりやすい。
【0077】
本実施の形態3は、実施の形態2で導入した上限ポリゴン数に加えて、下限ポリゴン数と遠方限界値を導入して、実施の形態2で、追加修正した図2(Step5の一部修正とStep6.1〜6.4の新規追加。)の追加したStep6.1〜6.4の部分を、図5に示すStep6.1〜6.7におきかえることにより、上記の意味での表示のちらつきを少なくする手段を提供するものである。
【0078】
下限ポリゴン数は上限ポリゴン数よりも小さな、例えば上限ポリゴン数の80%に相当する値を設定する。後述するように、下限ポリゴン数も表示に係る積算ポリゴン数の制約条件の一つでもあるので、この下限ポリゴン数をあまり小さく設定すると、表示建物の数が少なくなってしまい、また、上限ポリゴン数に近づけすぎると、ある建物の表示/非表示の切り替えが頻繁に起こると言うちらつき減少の低減効果が小さくなってしまう。したがって、両効果の兼ね合いから適当な値を決めるべき数値である。
【0079】
本実施の形態3を図2(ただし上記の通り修正したものとする。すなわちStep5では建物に処理の優先順位をつけ、Step6.1〜6.7を追加した。)と、追加したStep6.1〜6.7を示すフロー図である図5で説明する。
【0080】
図2のStep1〜6、Step7〜12の内容は実施の形態2と同じである。なお、Step5での建物優先順位の設定は、ここでは、目印建物候補、景観建物候補とも視点に近い建物の優先順位を高くし(ただし、非表示領域の分は除外する。)、目印建物候補は景観建物候補より優先順位を高くするものとする。
Step6とStep7の間に、図5に示すStep6.1〜6.7を挿入する。以下、Step6.1〜6.7について、図5に従って説明する。
【0081】
図5のStep6.1とStep6.2は、実施の形態2に係る図4の場合と同じである。すなわち、ここまでで、積算ポリゴン数iが算定される。
Step6.3では、積算ポリゴン数iと上限ポリゴン数を比較し、積算ポリゴン数iが上限ポリゴン数を超えた場合は、Step6.6へ移行し、超えない場合はStep6.4に移行する。
【0082】
Step6.4では、対象建物iの、視点からの距離が、既に設定済みの遠方限界値(最初の画面であれば初期値、そうでなければ、後述する、前回までの画面表示時にStep6.6で設定された遠方限界値)よりも小さければ、Step7へ、そうでなければStep6.5へ移行する。
【0083】
Step6.5では、積算ポリゴン数iが、下限ポリゴン数以上であれば、Step6.6へ、そうでなければStep7へ移行する。
Step6.6では、積算ポリゴン数iが上限ポリゴン数を上回った時、若しくは積算ポリゴン数iが下限ポリゴン数以上になった時の、建物iの、視点からの距離を遠方限界値として設定する。ここで、遠方限界値の初期値は任意な値でかまわない。
【0084】
以上の手順による装置の動作を、図6に従って、具体例で説明する。
図6は横軸に遠方限界値(若しくは視点からの距離)、縦軸に建物数若しくは積算ポリゴン数をとる。直線A、直線Bは、それぞれ、ある地域A、Bについて、視点からの距離と共に表示対象となる建物の数がどのように変化するかを示したものである。縦軸の建物数はそれを表示するために必要な積算ポリゴン数と等価であるから、以後は、縦軸を積算ポリゴン数として扱うことにする。また、直線A、直線Bは、単調増加関数であるが、ここでは説明を単純化するために直線とした。また、図6には、上限ポリゴン数と下限ポリゴン数に対応する縦軸位置に一転鎖線で水平線を引いてある。この上限ポリゴン数、下限ポリゴン数を示す一点鎖線と直線A,及びBの交点の距離(または、遠方限界値)を、図示する様に、A1、A2、B1、B2とする。更に、遠方限界値の初期値をA0とし、A0は図6に示す様に、A1とA2の間の値と仮定する。
【0085】
今、カーナビゲーションシステムを考え、時刻TaからTbの間、車で移動しているものとし、時刻Taでは地域Aに、時刻Tbでは地域Bに到達しているものとする。この場合、直線Aより、距離A0での積算ポリゴン数は上限ポリゴン数と下限ポリゴン数の間にあるため、時刻Taにおける表示にかかる建物の処理は、図5のStep6.4が最初の制約条件となる。すなわち、遠方限界値初期値A0に等しい距離範囲内の建物を処理し終わり、距離A0を越える建物の処理に移ろうとすると、図5、Step6.5に移行する。Step6.5では、距離A0での積算ポリゴン数が下限ポリゴン数を超えていることから、Step6.6に移行し、遠方限界値をA0に設定し、距離A0迄の範囲内にある建物について、画面Aとして表示される。
【0086】
次に時刻Tbまで経過した時は、距離/ポリゴン数の依存性は、図6の直線Bで示すような距離/ポリゴン数の依存性になる。すなわち、建物数が増加している。直線Bの距離A0に対する積算ポリゴン数は、図6より、上限ポリゴン数を超えているので、今回は、図5のStep6.3の、上限ポリゴン数が最初の制約条件となる。すなわち、Step6.3において、遠方限界値A0よりも小さな距離B1で積算ポリゴン数が上限ポリゴン数以上となり、この時の距離B1を遠方限界値として設定し、距離B1までの範囲内にある建物について、画面Bとして表示される。
【0087】
次に、時刻Tc迄経過し、地域Cに到った時、ポリゴン数と距離の関係が、例えば直線Aの場合と同じになっていたとする。(必ずしも同じである必要はないが、説明の簡略化のための措置である。) このとき、直線Aより、距離B1での積算ポリゴン数は下限ポリゴン数より小さいので、図5のStep6.5の、下限ポリゴン数が最初の制約条件となる。すなわち、積算ポリゴン数が下限ポリゴン数と等しくなる距離まで、処理建物を増やしていき、積算ポリゴン数が下限ポリゴン数以上になった時点で、建物の処理は終了し、Step6.6に移行し、遠方限界値をA2に設定し、距離A2までの範囲内にある建物について、画面Cとして表示される。
【0088】
実施の形態2の、上限ポリゴン数の制約条件のみで表示/非表示の切り替えを制御する場合について、図6のケースを適用して見ると、時刻がTa→Tb→Tcと経過するに伴い、遠方限界値はA0→B1→A1と大きく変化することになるが、本実施の形態3によれば、遠方限界値はA0→B1→A2と変化が小さくなっている。
従って、変化が抑制された分、表示/非表示の切り替えに係る建物数は減少し、ちらつき現象が緩和されることになる。
【0089】
以下、図7、図8により、この点をもう少し詳細に見ていくことにする。
ここでも、カーナビゲーションシステムのように、移動に伴い、画面をスクロール表示するケースを想定する。
【0090】
図7は、横軸に時刻、縦軸に遠方限界値をとり、積算ポリゴン数が、上限ポリゴン数、下限ポリゴン数に等しくなる距離範囲として、それぞれ上限値対応遠方限界値、下限値対応遠方限界値を定義し、その時間変化を実線で示したものである。遠方限界値が大きいということは、建物の数が少ないことを意味する。図8は、図7に示す各時刻T1〜T12での建物数(or積算ポリゴン数。)の距離による変化を示す。ここでは、簡略化のために、この変化を直線と仮定し、各時刻T1〜T12をパラメータとして直線の右端に記載してある。各時刻での上記直線が同一となる時は、各時刻をT10/T11/T12等として、各対応する直線の右端に記載した。各直線は、図7の各時刻での上限値対応遠方限界値、及び下限値対応遠方限界値と一致している。
【0091】
次に、遠方限界値の初期値(任意の値で良い。)を、例えばV0とする。図8によると直線T1の距離V0での積算ポリゴン数は上限ポリゴン数と下限ポリゴン数の間に位置する。従って、図5のStep6.4が最初の制約条件となり、距離V0までの建物の処理を図2に従って行い、距離がV0の建物になった時、Step6.5に移行する。このとき、Step6.5での判定は、図8より、Yesとなり、Step6.6に移行し、この時の距離はV0なので、そこで設定される遠方限界値はV0のままで、それまでの遠方限界値から変化しない。
【0092】
時刻T2では、時刻T0で設定された遠方限界値がV0であること、時刻T0で設定された遠方限界値が、時刻T2での上限値対応遠方限界値と下限値対応遠方限界値の間に位置するということから、時刻T1の時と同じ理由により、時刻T2での遠方限界値設定値は変化せずV0のままである。
【0093】
同様に、時刻T3、T4でも遠方限界値設定値は変化せずV0のままである。すなわち、一つ前の時点の遠方限界値が、新たな時刻での上限値対応遠方限界値と下限値対応遠方限界値の間に位置する場合、新たに設定される遠方限界値は前の値のまま不変である。
【0094】
次に、時刻T4からT5になった時を考える。図8の直線T5より、距離V0での積算ポリゴン数を見ると、下限ポリゴン数より小さい値になっている。従って、この場合は、図5のStep6.5が最初の制約条件となり、積算ポリゴン数が下限ポリゴン数を超えるまで、処理対象建物の範囲(=距離)を増やしていく。積算ポリゴン数が下限ポリゴン数以上になった時点で、処理が終了し、このとき遠方限界値は下限ポリゴン数で決まる遠方限界値、すなわち、図7の時刻T5での下限値対応遠方限界値V1に設定される。
【0095】
続く時刻T6でも、時刻T5の時と事情は同じで、上限値対応遠方限界値、下限値対応遠方限界値ともに、時刻T5で設定された遠方限界値V1よりも大きい。従って、時刻T6で新たに設定される遠方限界値は、時刻T6での下限値対応遠方限界値V2に等しい。時刻T7から時刻T9間は、一つ前の時点での遠方限界地設定値が上限値対応遠方限界値と下限値対応遠方限界値の間に位置するので、遠方限界値は不変でV2のままである。
【0096】
次に、時刻T9から時刻T10になった時を考える。この場合は、図8の直線T10より、距離V2よりもずっと小さい距離V3で上限ポリゴン数を超えてしまうことが分かる。従って、図5のStep6.3が最初の制約条件となり、積算ポリゴン数が上限ポリゴン数を超えた建物の距離V3を遠方限界値として設定する。 時刻T11、T12では、設定された遠方限界値が上限対応遠方限界値に等しいため、遠方限界値は不変のままである。
【0097】
以上、設定された遠方限界値は、図7に破線と丸印で示した。
装置の画像生成処理能力に制約がある中で、画面スクロール時に建物数の急な増減がある場合に発生する、特定の建物の表示/非表示の頻繁な切替わり(いわゆるちらつき)現象は、図7の上限値対応遠方限界値の急変に起因するものであるが、本実施の形態に依れば、図7の設定された遠方限界値の時間変化に示す通り、遠方限界値の急変が緩和されている。従って、その分ちらつき現象は緩和され、画面スクロール時でもちらつきの少ないスムーズな表示を実現できる。
【0098】
実施の形態4.
都市景観表示では表示建物数を実際の建物数に近づけるほど、リアリティーが向上するが、見易さと言う点では必ずしも、多くの建物を表示するほうが良いわけではない。表示する建物数が多すぎるとかえって煩雑な印象を与え、表示画面が見にくくなってしまう。この実施の形態は、必要な建物は表示しつつ、煩雑な印象を与えないように工夫したもので、最大表示建物数pを煩雑さの指標として導入し、表示建物総数をこの値以内に制限するようにしたものである。
【0099】
図2のフロー図を使って本実施の形態を説明する。
図2において、Step1からStep7までは実施の形態1と同じである。Step10の終了可否判定の条件を実施の形態1で示した建物総数m+nではなく、最大表示建物数pとする。ただし、この値がm+nよりも大きい場合はm+nで置き換えるものとする。なお、実施の形態1では目印建物、景観建物として説明したが、ここでは、建物の表示に係る優先順位はあらかじめ決められており、必ずしもすべてが表示されるわけではないことから、以下では表示対象として決定するまでは、目印建物候補、景観建物候補と呼ぶことにし、Step5で、各優先順位は既に決められており、通常目印建物候補の優先順位が景観建物候補の優先順位よりも高いので、その場合は景観建物候補nの内、p−mが表示に係る景観建物数になる。もしp−mがnよりも大きければ景観建物はすべて表示される。
【0100】
なお、最大表示建物数pは固定数値でも良いし、関数値として与えても良い。
また、その都度ユーザーに選択させても良い。しかし、固定値であれば、ある程度の規模以上の都市では、大都市であろうと小都市であろうと表示画面上は、個々の建物の、規模の違いと言う点を除けば、違いが表示されないため、都市景観の表示と言う点で問題がある。それに対して関数値で与える場合はこれを改善できる。例えば、最大表示建物数pは100を下限、500を上限とし、その間は表示候補建物数(目印建物候補と景観建物候補の合計値)qの70%とする。
このようにすると、候補建物数が100以上になると、表示候補建物数に比例して表示建物数が変化していくため、都市景観をある程度反映した表示が可能となる。最大表示建物数に上限を設定するのは画像生成処理能力の制約から来るもので、実施の形態2若しくは3で説明した上限ポリゴン数の設定理由と同じである。
【0101】
その都度ユーザーが選択する例としては、景観建物候補のなかにも目印としたい建物が含まれているが、現表示画面には表示されていない場合、これを表示させて、現在地からの位置関係を確認したいと言う場合に、一時的に最大表示建物数を大きくして(場合によってはスムーズな表示を犠牲にしても)目指す建物を画面上に表示させるというケースがある。
【0102】
このように、本実施の形態によれば、建物表示がある限度以上に煩雑にならないようにすることができるため、見やすい表示にすることができる。また、結果として表示に係る建物数が削減されるので、画面スクロール時のスムーズな表示という点でも改善される。
【0103】
【発明の効果】
この発明に係る都市景観表示装置は、目印として適した建物である目印建物と、景観をより良く表示するために必要な建物である景観建物を、選択する建物選択手段を備え、前記選択した目印建物と景観建物について前記建物情報を利用して3次元モデルを生成するとともに、道路情報、建物の配置情報を有する地図情報と前記3次元モデルから、前記選択した目印建物と景観建物について3次元景観を生成する3次元景観生成手段と、前記3次元景観を表示する画像表示手段を備え、前記建物選択手段に、前記目印建物の候補と前記景観建物の候補を選択し、前記3次元景観生成に供する優先順位を設定する手段を備えるとともに、前記3次元景観生成手段に、表示に係る画像生成量上限値と共に、前記画像生成量上限値の範囲内で画像生成量下限値を設定し、3次元景観生成時に、前記画像生成量上限値及び下限値に基づき、3次元景観生成手段により表示画面の生成の都度、遠方限界値と呼ぶ暫定上限値を算定し、前記遠方限界値の範囲内にある目印建物及び景観建物を表示する際、必要な画像生成量が前記画像生成量上限値を超えない場合は、前記遠方限界値の範囲内の目印建物候補及び景観建物候補を選択し、前記画像生成量上限値を超える場合は、前記画像生成量上限値を超えない様に、前記優先順位に従って、次に画面に表示される目印建物と景観建物を選択する手段を備えたことにより、装置の画像生成処理能力に制約がある中で、画面スクロール時に建物数の急な増減がある場合に発生する、特定の建物の表示/非表示の頻繁な切替わり(いわゆるちらつき)現象を低減できる。これにより、表示のリアルタイム性に加えて、ちらつき現象も改善でき、スムーズな表示が可能となる。
【0104】
この発明に係る都市景観表示装置は、視点から建物までの距離またはそれに準じる数値である距離指標、建物底面積またはそれに準じる数値であるサイズ指標、建物の高さまたは建物の階数など高さに準じる数値である高さ指標の3指標のうち少なくとも一つを前記景観建物の選択基準として利用する前記建物選択手段を備えたことにより、景観建物の選択手段、または選択手段の組み合わせの選択自由度が大きくなるため、景観全体を良く表現するために適切な景観建物の選定が容易になる。
【0105】
この発明に係る都市景観表示装置は、前記目印建物の選択基準として、前記距離指標、前記サイズ指標、前記高さ指標、目印建物であるかどうか、または目印建物としてふさわしさの度合いを示す目印指標の4指標のうち少なくとも一つを利用する前記建物選択手段を備えたことにより、目印建物の選択手段、または選択手段の組み合わせの選択自由度が大きくなるため、目印としてより適切な目印建物の選択が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る、都市景観表示装置基本構成図を示すブロック図
【図2】実施の形態1のフロー図
【図3】実施の形態1による表示画面例
【図4】図2のフロー図の、実施の形態2に対応した追加修正分
【図5】図2のフロー図の、実施の形態3に対応した追加修正分
【図6】遠方限界値と建物数(or積算ポリゴン数)の関係
【図7】上下限値対応遠方限界値と遠方限界値設定値の時間変化
【図8】各時刻毎の遠方限界値と建物数(or積算ポリゴン数)の関係
【符号の説明】
10 建物情報記憶手段、 20 地図情報記憶手段、
30 都市景観生成手段、 40 画像表示手段、 300 建物選択手段、
310 3次元空間描画生成手段、 311 3次元モデル生成手段、
312 描画手段、 313 3次元空間生成手段、 400 表示手段40の表示画面枠、 401 半透明表示領域内の半透明表示にされた景観建物、
402 不透明必須表示領域内の不透明に表示された景観建物、 403 不透明必須表示領域及び不透明選択表示領域内の不透明に表示された目印建物、
410 水平線、 420 遠方非表示領域、 430 不透明選択表示領域、 440 不透明必須表示領域、 450 半透明表示領域、 460 近接非表示領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a three-dimensional display device of a city landscape used for a car navigation system, a geographic information system (GIS), or the like.
[0002]
[Prior art]
Cityscape display devices that display cityscapes in three dimensions, such as car navigation systems and GIS (geographic information systems), recognize and identify cityscapes realistically and landmarks by displaying as many buildings as possible. It must be displayed as possible. Furthermore, when the viewpoint moves as the vehicle moves, for example, in a car navigation system, the screen scrolls. Therefore, when the screen is scrolled, the display screen is switched in a short time, and smooth to the human eye. It is required to be able to display in a simple form.
[0003]
However, when many buildings are displayed, the time required for generating and displaying an image increases, and the number of frames (number of frames) that can be displayed per second is reduced. For example, a city related to a moving body such as a car navigation system In the landscape display device, display during movement, that is, smooth display during display screen scrolling when the viewpoint moves, is sacrificed. In this way, displaying many buildings and realizing smooth display are the image generation processing capability of the device (for example, the number of frames that can be displayed per second, or the number of polygons that can be drawn per second described later) Etc.), and one or both of them must be sacrificed to some extent and compromise must be made. In the case of emphasizing smooth display during screen scrolling as in a car navigation system, conventionally, as shown in the following two examples, a method of limiting the number of displayed buildings has been adopted.
[0004]
(1) The display area is divided and the area for displaying the building is limited.
In the display by the image display means, the display area is divided into proximity non-display, translucent display, opaque display, and distant non-display from the side closer to the viewpoint.
[0005]
In the proximity non-display area, no buildings are displayed. Since buildings close to the viewpoint are displayed larger, if a building that is too close is displayed, the building group behind is almost invisible, and this is intended to prevent this.
[0006]
No buildings are displayed even in the far non-display area. One of the purposes of providing the far non-display area is to avoid wasting computational resources for remote drawing which is not important in appearance, and this is also a measure for improving the screen display speed. This method is also used as a general method in three-dimensional computer graphics, as is the proximity non-display area.
[0007]
In the translucent display area, the display target building is displayed translucently. One of the purposes of providing a translucent display area is that it is not so far from the viewpoint, so the buildings in this area that might hide the building behind it should not be covered by the building behind it. It is to make it. In addition to semi-transparent display, wire frame display or a combination of wire frame display and semi-transparent display may be used.
[0008]
In the opaque display area, the display target building is displayed opaquely. The above method is often used in the three-dimensional building display of the car navigation system. However, by limiting the building display area, the number of displayed buildings is reduced and the display is easy to see.
[0009]
(2) Select / extract the building for display.
For example, as can be seen in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-250420, the bottom area of a building is used to select and extract a building for display. The purpose presented here is to reduce the scale of the building to be displayed using the bottom area of the building as an index, since the display is complicated and difficult to see when the map is reduced. As a result, it is devised to reduce the number of buildings to be displayed and to make the display easier to see by removing small buildings from the display objects that are not important in appearance.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
Despite such innovations, the following problems still remain when there are many buildings, especially in urban areas.
[0011]
1. Necessary for navigation, for example, because there is no distinction between buildings suitable for landmarks (marker buildings: described later) and buildings suitable for cityscape expression (landscape buildings: described later), and the display priority of both is not set. However, there is a problem that buildings that are not so important in terms of landmarks and landscape expression are displayed, and as a result, it is difficult to identify buildings that are useful as landmarks.
[0012]
2. When a large number of buildings to be displayed are selected, smooth display during screen scrolling is hindered. On the other hand, when emphasizing smooth display, there are problems that many buildings cannot be displayed, landmark buildings are not displayed sufficiently, and the cityscape is not sufficiently well expressed.
[0013]
The present invention has been made to solve the above-described problems. In the cityscape display device, even when the image generation processing capability of the device is limited, the real-time display is maintained, and the screen is scrolled. In addition to realizing a smooth display, the buildings suitable for the landmarks are displayed reliably, and at the same time, the buildings that are appropriately selected for the landscape expression are arranged to improve the reality of the landscape, and The purpose is to display the building easily.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The cityscape display device according to the present invention selects a landmark building, which is a building suitable as a landmark, and a landscape building, which is a building suitable for landscape expression, using building information having the bottom shape of the building and height information. Building selection means is used to generate a three-dimensional model using the building information for the selected landmark building and landscape building, and the selection from the map information having road information, building arrangement information, and the three-dimensional model. A three-dimensional landscape generation means for generating a three-dimensional landscape for the landmark building and the landscape building, and an image display means for displaying the three-dimensional landscapeThe building selection means includes means for selecting the landmark building candidate and the landscape building candidate, and setting priority for the three-dimensional landscape generation, and the city landscape generation means includes an image related to display. An image generation amount lower limit value is set within the range of the image generation amount upper limit value together with the generation amount upper limit value, and is displayed by the city landscape generation means based on the image generation amount upper limit value and the lower limit value when generating a three-dimensional landscape. Each time a screen is generated, a temporary upper limit value called a far limit value is calculated, and when displaying landmark buildings and landscape buildings within the range of the far limit value, the required image generation amount is set to the image generation amount upper limit value. If it does not exceed, select the landmark building candidate and the landscape building candidate within the range of the far limit value, and if the image generation amount upper limit value is exceeded, the priority order so as not to exceed the image generation amount upper limit value According to Based on said distal limit value, then means for selecting the landscape building as the mark buildings to be displayed on the screenIt is equipped with.
[0015]
The city landscape display device according to the present invention conforms to the distance from the viewpoint to the building or a distance index that is a numerical value equivalent thereto, a size index that is a building bottom area or a numerical value equivalent thereto, the height of the building or the number of floors of the building, etc. The building selecting means that uses at least one of the three height indices, which are numerical values, as a selection criterion for the landscape building is provided.
[0016]
The city landscape display device according to the present invention is at least one of the distance indicator, the size indicator, the height indicator, whether it is a landmark building, or a marker indicator indicating a degree of suitability as a landmark building. Is provided with the building selection means for using the mark as a selection criterion for the landmark building.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
[0021]
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration diagram of a cityscape display device according to the first embodiment. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a building for storing building information including absolute coordinates (latitude, longitude, etc.) of each vertex and building height or floor information when the bottom shape of the building is approximated by a polygon (polygon). Information storage means, 20 is map information storage means for storing map information such as road position and building position, and 30 is city landscape generation means constituted by a computer that draws and generates a three-dimensional cityscape from building information and map information , 40 is an image display means for displaying the three-dimensional cityscape generated by the cityscape generation means 30. The three-dimensional landscape generation means 30 includes the following software, a building selection means 300, and a three-dimensional landscape drawing generation means 310. The 3D landscape
[0022]
The building information storage means 10 and the map information storage means 20 are composed of various storage devices and building information and map information stored therein. Examples of the various storage devices include a hard disk device, a CD-ROM device, a floppy disk device, or silicon (disk) (including smart media, memory stick, flash memory card, and the like). Although the building information storage unit 10 and the map information storage unit 20 are described as independent in FIG. 1, they are not necessarily independent devices. The areas may be divided and stored in the same storage device.
[0023]
Although not explicitly shown in FIG. 1, the cityscape generation means 30 has a CPU (Central Processing Unit) and a work area (memory), and has a building information storage means 10, a map information storage means 20, an image display means 40, and the like. Exchange data between them, including time management, set and support operating environment in 3D model generation means 311, 3D landscape generation means 312 and drawing means 313 included in 3D landscape drawing generation means 310 It has a function. For example, the three-dimensional model generation unit 311, the three-dimensional landscape generation unit 312, and the drawing unit 313 are usually configured by software, but a CPU (central processing unit), work area ( Memory) and management of a series of processes are performed in the cityscape drawing generation means 30. Furthermore, input means such as a cursor, a mouse, a joystick, and a cross button may be provided so that the user can input as necessary.
The image display means 40 can be composed of a graphic processor and a liquid crystal display or a video card with a three-dimensional high-speed display function and a CRT display.
[0024]
In FIG. 1, a thick line connecting the building information storage unit 10, the map information storage unit 20, the image display unit 40, and the city landscape drawing generation unit 30 indicates the connection relationship between the respective components, and the city landscape drawing A thin line in the generation unit 30 indicates a flow of information or a flow of processing.
[0025]
Here, an example of building information and map information stored in the building information storage means 10 and the map information storage means 20 will be supplemented. As described above, the map information includes positional information such as roads and buildings for each area, and serial numbers are assigned to the buildings included in each area. The building information is created by giving building information to this serial number for each area. As described above, specific building information is given in the form of the bottom shape (for example, the bottom is represented by polygons and given coordinate values for each vertex) and height (the number of floors and the height per floor). The building attributes (office buildings, condominiums, single-family houses, etc.) and landmark indicators described later can also be included as building attributes. In some cases, the building location information is included in the building information, and the map information may include only the serial number of the building included therein. Further, the shape of the park may be included in the map information or may be included as building information in a broad sense. Furthermore, as described above, the map information and the building information may be stored in the same storage means, but both information may be created and stored as a unit.
In the following, it is assumed that map information and building information are stored separately, and the position information of the building corresponds to the map information, and the building information corresponds to the building position included in the map information. It is assumed that attribute information is included.
[0026]
The feature of the first embodiment is that the building selection means 300 is introduced so that the landmark building and the landscape building can be automatically selected, and the building display area on the screen is divided into a plurality of areas. The building is displayed in a wider display area than the landscape building.
[0027]
Prior to describing the operation of the city landscape display device shown in FIG. 1, the display area classification at the time of image display on the image display means 40 and the selection of buildings related to the display on the building selection means 300 will be described.
[0028]
○ Display area classification
As described in the section of the related art, regarding the display method of the building, the display area is changed from the short distance to the non-display area, the semi-transparent display area, the opaque display area, the non-distant display area in order from the viewpoint. The opaque display area is divided into an opaque required display area and an opaque selection display area in order from the closest according to the distance from the viewpoint. As for the distance (= distance index) used as an index for region classification, a distance in the sense of the Euclidean space from the viewpoint, which is generally used as “distance”, may be used. 1-z, which is often used in the computer graphics field, may be used.
[0029]
Here, z is one of the coordinate axes of the three-dimensional coordinate system. When the right hand system is used, the right thumb is the x axis, the index finger is the y axis, the middle finger is the z axis, and usually the ground is y = 0. On the plane, the sky direction is the positive value of y. In this case, the line-of-sight direction is taken as the z-axis, the direction perpendicular to the z-axis and the direction perpendicular to the y-axis is taken as the x-axis, and the real coordinates are transformed, and the viewpoint coordinates are x = 0, y = 0, z = 1. It is said. In this case, the “numerical value according to distance” 1−z is a distance from the surface passing through the viewpoint and having the line-of-sight direction vector as a normal vector to the object (coordinates = x, y, z).
[0030]
The building display in each display area is as described in the section of the prior art. However, the opaque essential display area is an area for displaying both a landmark building and a landscape building, and an opaque selection display area is described below. It is defined as an area that displays only the landmark building. As a boundary value (distance from the viewpoint or a value corresponding thereto) that divides these areas, a fixed value may be assigned, or some function value may be used. An example of the latter is a setting method in which when the reduction ratio for display is changed, the boundary value between display areas is also changed in inverse proportion to the reduction ratio. Note that which display area each building is included in can be determined by reading the position of each building from map information or building information.
[0031]
Note that a building may extend over a plurality of display areas. In that case, a criterion for determining which display area a building belongs to may be determined by, for example, which display area a representative point of a building belongs to. The representative point of the building may be the point closest to the viewpoint or the center of gravity of the polygon among the vertexes of the polygon that approximates the bottom of the building. This representative point may be calculated each time, but may be stored in advance as building information.
[0032]
○ Selection of buildings for display
The building selection means 300 selects the landmark building and the landscape building as follows from the building group included in the map.
[0033]
◇ Scenery building
A building suitable for landscape expression, where the building index A satisfies the standard A as a landscape building candidate, and is classified by the distance from the viewpoint (or a value corresponding to this): Among a plurality of display areas, it is considered to be appropriate for the landscape, and is defined as being displayed in a predesignated area.
[0034]
As the designated display area based on the distance index, for example, a semi-transparent display area and an opaque required display area are used. The opaque selection display area is relatively distant from the viewpoint, is not important for the landscape, and this area is displayed in a relatively reduced form, so it is rather complicated to display a large number of buildings. Therefore, we decided to exclude it from the display target area of the landscape building.
[0035]
As an example of the index A related to the reference A, there is a method of using a bottom area or a value corresponding to it from the bottom shape included in the building information as a building size index and using it. When the bottom area is the index A, the reference A is a building whose bottom area is greater than a certain value, for example, the bottom area is larger than 200 square meters.
[0036]
The reason why the lower limit is set in the size index of the building related to the display is that if even a small building is displayed, the display screen becomes complicated depending on the district, which makes it difficult to understand the landscape. Of course, by setting the lower limit value to 0 square meters, it is possible to display virtually all buildings without setting the lower limit value, and the lower limit value can be changed according to the display reduction ratio. It is also possible to make it easy to see according to the reduction rate of the.
[0037]
Further, when the size index is the index A, the length of the maximum side of the building bottom may be used. Although the building has a width, it is small in thickness and is not so large in the bottom area, but it is also conspicuous on the landscape and can be taken as a landscape building because it is conspicuous. Naturally, it is also possible to select a landscape building by using both the base of the bottom area and the maximum side length of the bottom of the building as a size index.
[0038]
The above is an example of selecting a landscape building using a size index and a distance index, but in addition to this, the height index, size index, and distance index may be used to make a comprehensive selection. . Thus, when selecting a landscape building, by adding a height index together with a size index and a distance index, various types of landscape buildings can be selected, and the landscape can be expressed better.
[0039]
◇ Mark building
The distance from the viewpoint (or a value corresponding to this) from among the landmark building candidates that are suitable as landmarks and whose building index B satisfies the criterion B set to be more prominent than the criterion A Among the plurality of display areas divided by the above, the display area is not smaller than the display area of the landscape building, is considered appropriate for displaying the landmark building, and is defined as being displayed in the area designated in advance.
[0040]
The designated display area is, for example, a translucent display area, an opaque required display area, or an opaque selection display area. Compared to the example of the landscape building, the building selection area is expanded by the opaque selection display area. In order to make it a landmark, it is based on the judgment that it is necessary to display an area wider than the landscape building.
[0041]
As an example of the index B related to the reference B, there is a height or a floor number (height index) of a building. In this case, the reference B is a building whose height index is a certain value or more, for example, a building having 15 floors or more. It is based on the idea that tall buildings are suitable as landmarks. Moreover, the bottom area of a building or a value (size index) according to it can be significantly larger than that of a landscape building. For example, it has a bottom area of 1000 square meters or more, or the length of one side of the bottom surface exceeds 50 m.
[0042]
Also, the building information may have a mark or a degree of appropriateness as a mark in the building information as a mark index (for example, treated as a kind of attribute information). If the user thinks that it is very famous and has a distinctive appearance and is suitable as a landmark building, this landmark index may be added depending on the subjectivity. In other words, the landmark index can be determined and determined by humans comprehensively in consideration of social factors such as the famousness of the building. The indexing of the degree of appropriateness as a landmark can be realized by giving this as a numerical value. The selection of values depends on human subjectivity.
[0043]
If such a method is adopted, things that are not selected as landmark buildings from the height index and size index, such as the Imperial Palace and the National Diet Building, are suitable for landmarks due to factors such as name recognition and unique design, It is possible to set a landmark index by adding a landmark to the building information or by increasing the degree of the landmark.
[0044]
The scenery building and the landmark building are selected by a computer. However, by setting a landmark index in advance, the building is selected as a landmark building by human judgment.
[0045]
Furthermore, a height index, a size index, a landmark index, and a distance index may be added, and any combination of these may be selected and used as index B. For example, if an index B is obtained by multiplying the number of floors by the bottom area, it has a value close to the total floor area of the building and is excellent as an index indicating the size of the building. When this value is a certain value or more and the building in the specified display area is selected as a landmark building, it is selected by combining a combination of three types of information: height index, size index, and distance index. If a mark index is added to this, it is selected by combining four pieces of information in a composite manner.
[0046]
In some cases, a part of the landscape building overlaps with the landmark building. In this case, it is efficient not to select duplicates, and in practice, no overlap occurs, but the duplicate removal process is not essential.
[0047]
FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the cityscape display device shown in FIG. Hereinafter, according to FIG. 2, operation | movement of the cityscape display apparatus shown in FIG. 1 is demonstrated.
In
[0048]
In
[0049]
In Step 5, a distance index, a height index, a size index, and a landmark index are extracted and calculated from the building position, height, bottom shape, and landmark index included in the building information. Select m landmark buildings and n landscape buildings. The selection criteria are as described above. Here, for example, a building having a bottom area of 200 square meters or more in a semi-transparent display area and an opaque essential display area is a landscape building, and a semi-transparent display area, an opaque essential display area, and an opaque A building having a height of 15 floors or more in the selection display area is a landmark building.
[0050]
In Step 6, using the building information such as the bottom shape and height (or the number of floors) of the building, the 3D model generation means 311 generates a 3D model of the building i (= 3D model i). . A three-dimensional model of a building is a three-dimensional model of a building. For example, a polygonal column whose bottom is a bottom polygon included in building information and whose height is the height of the building is an example of a three-dimensional model of a building. It is. The three-dimensional model i is generated as opaque and translucent for each display area.
[0051]
In Step 7, the 3D landscape generation means 312 is used to place the 3D model i generated in Step 5 on the map of the display target range determined in
[0052]
In Step 10, it is determined whether or not to finish, and it is determined whether m landmark buildings and n landscape buildings have all been processed in the respective display areas. If the processing is completed, the process proceeds to Step 12, and the processing is completed. If not, move to Step11. In Step 11, move the target building to the next building and return to Step 6. In Step 12, the projected view of the three-dimensional landscape i obtained in Step 8 is displayed on the image display means 40 for each landmark building and landscape building.
[0053]
As a result of the above, finally, the projected images of the landmark building and the landscape building are divided into the semi-transparent display and the opaque display for each display area on the map, and the image display means 40 is arranged at a predetermined position. Is displayed.
[0054]
FIG. 3 shows an example in which the projection diagram of the three-dimensional landscape generated in this way is displayed as an image. In FIG. 3,
[0055]
In this example, a building having a bottom area of 200 square meters or more in a semi-transparent display area or an opaque required display area is displayed as a landscape building, and the number of floors is 15 in the semi-transparent display area, the opaque required display area, and the opaque selection display area. Buildings above the floor will be displayed as landmark buildings. Since buildings that are prominent in terms of size and height in the semi-transparent display area and the opaque display area are displayed, the scenery and atmosphere of the target area are displayed realistically. In the slightly distant opaque selection display area, a building of 15 floors or more as a landmark is displayed, but a low-rise landscape building is not displayed. This is because even if a low-rise building in the distance is displayed, it is hidden by the building in front and it has no meaning, or it becomes unnecessarily miscellaneous, making it difficult for the user to recognize and identify. is there.
[0056]
According to the present embodiment, as described above, the function of the landmark and the landscape can be set independently for the display of the cityscape, so that the landmark building can be surely displayed and the landscape building can be appropriately displayed. By selecting, by improving the reality of the entire landscape and combining this with the selection of the display area, it is possible to display the landmark building easily. Furthermore, since the number of buildings related to display can be effectively reduced, the burden on the image generation processing capability of the device can be reduced, and even if the image generation processing capability of the device is limited, the real-time display performance can be improved. Smooth display can be realized.
[0057]
In the second embodiment, the building selection means 300 is added with a function of selecting a landmark building candidate and a landscape building candidate and setting a priority order for generating a city landscape. The necessity of the priority order comes from the restriction of the image generation processing capability of the apparatus.
[0058]
For example, taking a car navigation system as an example, consider display while moving. Assume that the image generation and display capability of the apparatus is an effective performance of 100,000 polygons (polygons) per second. If the viewpoint moves with the movement, the screen scrolls. Therefore, in order to realize a smooth image display with the scrolling, a certain number of frames (screens) must be displayed every second. Now, let this required number of frames be 30 frames per second. (At least 12 frames per second are required. If there is a display of 30 frames per second, it looks smooth. At 60 frames per second or more, the human eye cannot distinguish the difference.) The above effective performance is set as the upper limit of the image generation amount of the apparatus. Then, in this case, drawing of 3300 polygons per frame becomes the image generation amount upper limit value. This value is called the upper limit polygon number.
[0059]
In this way, the upper limit of the image generation amount that can be drawn (hereinafter referred to as the upper limit number of polygons) is determined due to the restrictions on the image generation processing capability of the apparatus. Therefore, when all the landscape buildings and landmark buildings are drawn. If there is a possibility that the required number of polygons may exceed this maximum number of polygons, in order to obtain a smooth display, it is necessary to prioritize the buildings and exclude the buildings with lower priority from being drawn. .
[0060]
The second embodiment is an embodiment of the invention made to cope with the situation where the image generation processing capability of the apparatus is thus limited.
[0061]
The processing procedure of the second embodiment will be described with reference to the flowcharts of FIGS.
The contents of
For Step 5, the building selection means 300 does not select a landscape building or landmark building, but selects a landmark building candidate and a landscape building candidate, and prioritizes them in the form of priority number i (details) Will be described later.)
[0062]
Step 6 is the same as that of the first embodiment, but before moving to Step 7, Steps 6.1 to 6.4 shown in FIG. 4 are inserted. In Step 6.1, the required number of polygons (abbreviated as the number of polygons in building i) when projecting and drawing the three-dimensional model i of the building i generated in Step 6 is estimated. (Details will be described later.)
In Step 6.2, the total number of polygons from building 1 to building i-1 is added up, and the total number of polygons i-1 estimated in Step 6.1 is added to obtain the total number of polygons i. .
[0063]
In Step 6.3, it is determined whether the accumulated polygon number i exceeds the upper limit polygon number. If it exceeds the limit, the upper limit of the image generation processing capacity has been reached, so the processing after building i is stopped, and the procedure goes to Step 12 via Step 6.4, the procedure for displaying up to building i-1. . If it does not exceed, the upper limit of the image generation processing capability constraint has not yet been reached, and the process proceeds to Step 7. Step 7 to Step 12 are the same as those in the first embodiment.
[0064]
How to prioritize landscape building candidates is a method of increasing the priority according to the size of the bottom area in each display area (method based on the size index value), and a method of increasing the priority as the viewpoint is closer ( A method based on the value of a distance index (excluding the proximity non-display area), etc.), at least one of which is an index, and the priority order can be determined according to the index value. In each display area, there is a method of increasing the priority according to the magnitude of the value obtained by multiplying the bottom area and the height for each display area (a method combining a distance index, a size index, and a height index).
[0065]
In addition, in the case of a landmark building candidate, a landmark index is added to the height index, size index, and distance index, and at least one of these indices can be used as an index, and a priority order can be determined according to the index value. It is possible to determine the priority order by combining them, but it is necessary to set the selection criteria so that they stand out more than the landscape building candidate and determine the priority order, regardless of which method is used. In addition, when assigning priorities, it is necessary to digitize the mark index in the form of the degree of appropriateness as a mark.
[0066]
The priority order of the landmark building candidate and the landscape building candidate is set independently, and the priority order of the landmark building candidate is usually higher than the priority order of the landscape building candidate. The order may be mixed. As a method of mixing priorities, a method of converting both priorities into one priority with a fixed relational expression may be used. For example, the priority number of the landscape building candidate is a number multiplied by M, and the priority number of the landmark building candidate is used as it is. Increasing M increases the priority of the landmark building candidate. By such a method, it is possible to allow the landmark building candidate to be mixed with the priority order of the landscape building candidate while increasing the priority of the landmark building candidate.
[0067]
The estimation of the number of polygons necessary for drawing the projection of the three-dimensional model i of the building i may be calculated strictly or not necessarily. In any case, it is important to shorten the calculation time. As an approximate method, since the probability of seeing the wall surface is approximately 1/2, if the number of vertices of the bottom polygon of a building is w, the number of side walls is w, which is approximately w / 2. It may be approximated that the surface is visible. In the bird's-eye view, the ceiling surface can be seen, and 1 + w / 2, which is 1 added to this, can be estimated as the number of polygons required for the approximate drawing of the building.
[0068]
On the other hand, as a slightly strict calculation method, for example, consider a coordinate system in which the ground is a plane with y = 0. The side wall surface with the base side EF of the building's bottom polygon (however, points E (x1, 0, z1), F (x2, 0, z2)) are perpendicular to the ground. When the vertex is clockwise when viewed from the sky, the normal vector can be expressed as (a, 0, b). However, a = z2−z1 and b = x1−x2. A plane passing through the point (x1, 0, z1) and having the normal vector as (a, 0, b) is a · (x−x1) + b · (z−z1) = 0. The plane can be seen only from the region of a · (x−x1) + b · (z−z1)> 0. Therefore, if the viewpoint is (u, v, w), this plane may be visible only from the region of a · (u−x1) + b · (w−z1)> 0, otherwise it will never be seen. . In this case, each side wall surface can be determined by performing multiplication twice and slight addition / subtraction. To determine whether or not the ceiling polygon is visible, the viewpoint and the height of the ceiling may be compared. If the viewpoint is higher, you can see it, and vice versa. Also, the bottom polygon is never visible. With this calculation, the total number of polygons can be calculated fairly precisely.
[0069]
The priority setting is a landmark building candidate → a landscape building candidate, and for each candidate for a landmark building and a landscape building, for example, when increasing the priority of a thing with a small distance from the viewpoint, for example, in a landscape building candidate, Even if the upper limit number of polygons is exceeded in a building with an opaque required display area, all landmark buildings are displayed, and the scenery building candidate is already displayed in a part closer to the viewpoint. If the number of buildings increases in urban areas, there may be more landscape building candidates that are not related to display, and in some cases, some of the landmark building candidates may not be displayed, but they are displayed Speaking of the relationship with buildings, they have to be allowed because they have a low display priority.
[0070]
Note that the upper limit polygon number is considered a little more flexibly. For example, there is a method in which all landmark building candidates are displayed even if the number of frames that can be displayed per second is sacrificed to some extent. In this case, it is determined whether or not the number of landmark building candidates, m, has been reached between Step 6 and Step 6.1 in FIG. 4, and if not reached, the process proceeds to Step 7, and if reached, Step 6.1 is reached. You can add a process to move to. Although there may be some dissatisfaction in terms of smooth display when scrolling, all landmark building candidates are displayed as landmark buildings.
[0071]
According to the present embodiment, the image generation processing capability of the apparatus is limited, and even when the screen is scrolled, the display of the image generation processing capability is full while maintaining a smooth display without causing a human eye to feel a time delay. Can be used to display as many landmarks as possible in the range and buildings that express the landscape. Therefore, even when the screen is scrolled in the presence of a large number of buildings, the smooth display, the landmark function, and the landscape expression function can be well balanced.
[0072]
This embodiment is for displaying with little flicker when scrolling the screen.
An overview of the display screen when scrolling is as follows.
Scrolling moves the viewpoint, but as the viewpoint moves, the boundary line of each display area also moves, and the landmark building and landscape building included in it change. Go. For example, if the landmark building or landscape building that belonged to the translucent display area moves forward, it moves to the proximity non-display area and disappears from the display screen. Since it passes through the proximity non-display area from the semi-transparent display area, it disappears from the opaque display to the semi-transparent display and then disappears from the display screen. Since the landmark building in the opaque selection display area moves to the proximity non-display area through the opaque required display area and the semi-transparent display area, the opaque display continues for a while and then becomes semi-transparent and disappears from the display screen. Scenery building candidates in the opaque selection display area are not initially displayed, but disappear from the screen through opaque display and translucent display as they move from the opaque required display area to the semi-transparent display area and the proximity non-display area. .
[0073]
In this way, both the landmark building and the landscape building follow the process of appearance, opaque display, translucent display, and disappearance with scrolling, but such changes in display are in accordance with one pattern, It can be recognized as a natural flow for what you are seeing, and it does not give you a strange feeling.
[0074]
However, if a building or landscape building that was intended to be used as a landmark disappears unexpectedly or appears, it will be confusing, and if the display / non-display of the building is frequently switched (so-called flickering of the screen), the user is frustrated. Make it go.
[0075]
In the second embodiment, the priority order is set for the landmark building candidate and the landscape building candidate, so that the display of necessary buildings is ensured while the image generation processing capability of the device is limited. For this reason, when scrolling the screen, there may be a flicker phenomenon in which display / non-display of a specific building is frequently switched.
[0076]
For example, it is assumed that the number of landmark buildings has increased or decreased significantly. In such a case, the priority order of the building frequently changes, and the display / non-display of the priority order building near the display limit is frequently switched. When there are many landmark buildings, there is a possibility that some of the landmark buildings frequently switch such display / non-display, but in general, they are likely to occur in landscape buildings.
[0077]
In the third embodiment, in addition to the upper limit polygon number introduced in the second embodiment, the lower limit polygon number and the far limit value are introduced, and FIG. 2 additionally corrected in the second embodiment (partial correction of Step 5) Step 6.1 to 6.4)) is replaced with Step 6.1 to 6.7 shown in FIG. 5 to reduce the display flicker in the above sense. It is to provide.
[0078]
The lower limit polygon number is set smaller than the upper limit polygon number, for example, a value corresponding to 80% of the upper limit polygon number. As will be described later, the lower limit polygon count is also one of the constraints on the total number of polygons related to display. If this lower limit polygon count is set too small, the number of displayed buildings will be reduced, and the upper limit polygon count will be reduced. If it is too close, the effect of reducing flicker reduction that switching between display / non-display of a building frequently occurs is reduced. Therefore, it is a numerical value that should determine an appropriate value from the balance of both effects.
[0079]
The third embodiment is modified as shown in FIG. 2 (however, it is assumed that the processing is prioritized in Step 5 and Steps 6.1 to 6.7 are added in Step 5), and Steps 6.1 to 6.7 are added. FIG. 5 is a flowchart showing the above.
[0080]
The contents of
Steps 6.1 to 6.7 shown in FIG. 5 are inserted between Step 6 and Step 7. Hereinafter, Steps 6.1 to 6.7 will be described with reference to FIG.
[0081]
Step 6.1 and Step 6.2 in FIG. 5 are the same as those in FIG. 4 according to the second embodiment. That is, the accumulated polygon number i is calculated so far.
In Step 6.3, the accumulated polygon number i is compared with the upper limit polygon number. If the accumulated polygon number i exceeds the upper limit polygon number, the process proceeds to Step 6.6. If not, the process proceeds to Step 6.4.
[0082]
In Step 6.4, the distance from the viewpoint of the target building i is the far limit value already set (the initial value if it is the first screen, otherwise Step 6.6 If it is smaller than the far limit value set in step), go to Step 7. Otherwise, go to Step 6.5.
[0083]
In Step 6.5, if the accumulated polygon number i is equal to or greater than the lower limit polygon number, the process proceeds to Step 6.6, and if not, the process proceeds to Step 7.
In Step 6.6, the distance from the viewpoint of the building i when the accumulated polygon number i exceeds the upper limit polygon number or when the accumulated polygon number i exceeds the lower limit polygon number is set as the far limit value. Here, the initial value of the far limit value may be an arbitrary value.
[0084]
The operation of the apparatus according to the above procedure will be described with a specific example according to FIG.
In FIG. 6, the horizontal axis represents the far limit value (or distance from the viewpoint), and the vertical axis represents the number of buildings or the total number of polygons. The straight line A and the straight line B indicate how the number of buildings to be displayed changes with the distance from the viewpoint for a certain area A and B, respectively. Since the number of buildings on the vertical axis is equivalent to the number of accumulated polygons necessary to display it, the vertical axis will be treated as the number of accumulated polygons hereinafter. The straight line A and the straight line B are monotonically increasing functions, but are assumed to be straight lines for simplicity of explanation here. Further, in FIG. 6, a horizontal line is drawn with a chain line at the vertical axis position corresponding to the upper limit polygon number and the lower limit polygon number. The distances (or far limit values) of the intersections of the alternate long and short dash lines and the straight lines A and B indicating the upper limit polygon number and lower limit polygon number are A1, A2, B1, and B2, as shown in the figure. Furthermore, it is assumed that the initial value of the far limit value is A0, and A0 is a value between A1 and A2 as shown in FIG.
[0085]
Considering a car navigation system, it is assumed that the vehicle is moving from time Ta to Tb, and that the region A is reached at time Ta and the region B is reached at time Tb. In this case, since the total number of polygons at the distance A0 is between the upper limit polygon number and the lower limit polygon number from the straight line A, the processing of the building for display at the time Ta is the first constraint condition in Step 6.4 of FIG. It becomes. That is, when the processing of the building within the distance range equal to the far limit initial value A0 is finished and the processing of the building exceeding the distance A0 is attempted, the process proceeds to Step 6.5 in FIG. In Step 6.5, since the total number of polygons at the distance A0 exceeds the lower limit polygon number, the process moves to Step 6.6, the far limit value is set to A0, and the buildings within the range up to the distance A0 are Displayed as screen A.
[0086]
Next, when the time Tb elapses, the dependency of the distance / polygon number becomes the dependency of the distance / polygon number as shown by the straight line B in FIG. That is, the number of buildings is increasing. Since the total number of polygons for the distance A0 of the straight line B exceeds the upper limit number of polygons from FIG. 6, the upper limit number of polygons in Step 6.3 in FIG. 5 is the first constraint condition this time. In other words, in Step 6.3, the total number of polygons is greater than or equal to the maximum number of polygons at a distance B1 that is smaller than the far limit value A0. , Displayed as screen B.
[0087]
Next, when the time Tc elapses and the region C is reached, the relationship between the number of polygons and the distance is the same as that of the straight line A, for example. (This is not necessarily the same, but it is a measure for simplifying the explanation.) At this time, since the number of accumulated polygons at the distance B1 is smaller than the lower limit polygon number from the straight line A, Step 6.5 in FIG. The lower limit polygon number is the first constraint condition. That is, the number of processing buildings is increased to a distance where the total number of polygons becomes equal to the lower limit number of polygons. When the total number of polygons becomes equal to or greater than the lower limit number of polygons, the building processing ends, and the process proceeds to Step 6.6. The far limit value is set to A2, and the buildings within the range up to the distance A2 are displayed as the screen C.
[0088]
In the case of controlling display / non-display switching only by the restriction condition of the upper limit number of polygons of the second embodiment, when the case of FIG. 6 is applied, as time elapses from Ta → Tb → Tc, The far limit value changes greatly from A0 → B1 → A1, but according to the third embodiment, the far limit value changes from A0 → B1 → A2 to a small extent.
Therefore, as the change is suppressed, the number of buildings related to display / non-display switching decreases, and the flicker phenomenon is alleviated.
[0089]
Hereinafter, this point will be seen in more detail with reference to FIGS.
Here again, a case is assumed in which the screen is scrolled as the vehicle moves, as in a car navigation system.
[0090]
FIG. 7 shows the distance limit value corresponding to the upper limit value and the distance limit corresponding to the lower limit value as the distance range in which the horizontal axis indicates the time and the vertical axis indicates the far limit value and the total number of polygons is equal to the upper limit polygon number and the lower limit polygon number. The value is defined and its change over time is shown by a solid line. A large distant limit value means that the number of buildings is small. FIG. 8 shows changes in the number of buildings (or the number of accumulated polygons) with distances at times T1 to T12 shown in FIG. Here, for the sake of simplification, this change is assumed to be a straight line, and each time T1 to T12 is described as a parameter at the right end of the straight line. When the straight line at each time is the same, each time is indicated as T10 / T11 / T12 or the like at the right end of each corresponding straight line. Each straight line coincides with the upper limit corresponding far limit value and the lower limit corresponding far limit value at each time of FIG.
[0091]
Next, the initial value of the far limit value (which may be an arbitrary value) is, for example, V0. According to FIG. 8, the total number of polygons at the distance V0 of the straight line T1 is located between the upper limit polygon number and the lower limit polygon number. Therefore, Step 6.4 in FIG. 5 is the first constraint condition, and the building processing up to the distance V0 is performed according to FIG. At this time, the judgment in Step 6.5 is Yes from FIG. 8, and the process proceeds to Step 6.6. Since the distance at this time is V0, the far limit value set there remains V0, and far away It does not change from the limit value.
[0092]
At time T2, the far limit value set at time T0 is V0, and the far limit value set at time T0 is between the upper limit corresponding far limit value and the lower limit corresponding far limit value at time T2. Therefore, for the same reason as at time T1, the far limit value set value at time T2 remains unchanged at V0.
[0093]
Similarly, the far limit value set value does not change at times T3 and T4 and remains V0. That is, if the far limit value at the previous time is located between the upper limit corresponding far limit value and the lower limit corresponding far limit value at the new time, the newly set far limit value is the previous value. It remains unchanged.
[0094]
Next, consider the time from time T4 to T5. From the straight line T5 in FIG. 8, the cumulative polygon number at the distance V0 is smaller than the lower limit polygon number. Accordingly, in this case, Step 6.5 in FIG. 5 is the first constraint condition, and the range (= distance) of the processing target building is increased until the cumulative polygon count exceeds the lower limit polygon count. When the cumulative polygon number becomes equal to or greater than the lower limit polygon number, the processing ends. At this time, the far limit value is a far limit value determined by the lower limit polygon number, that is, the far limit value V1 corresponding to the lower limit value at time T5 in FIG. Set to
[0095]
At time T6 that follows, the situation is the same as at time T5, and both the upper limit corresponding far limit value and the lower limit corresponding far limit value are larger than the far limit value V1 set at time T5. Accordingly, the far limit value newly set at time T6 is equal to the lower limit corresponding far limit value V2 at time T6. Between time T7 and time T9, the far limit location setting value at the previous time is located between the upper limit corresponding far limit value and the lower limit corresponding far limit value, so the far limit value remains unchanged and remains V2. It is.
[0096]
Next, consider the time from time T9 to time T10. In this case, it can be seen from the straight line T10 in FIG. 8 that the upper limit number of polygons is exceeded at a distance V3 that is much smaller than the distance V2. Therefore, Step 6.3 in FIG. 5 becomes the first constraint condition, and the distance V3 of the building where the total number of polygons exceeds the upper limit number of polygons is set as the far limit value. At times T11 and T12, since the set far limit value is equal to the upper limit corresponding far limit value, the far limit value remains unchanged.
[0097]
The far limit value thus set is indicated by a broken line and a circle in FIG.
The phenomenon of frequent switching (so-called flickering) of the display / non-display of a specific building that occurs when there is a sudden increase or decrease in the number of buildings when scrolling the screen while the image generation processing capacity of the device is limited 7 is caused by a sudden change of the far limit value corresponding to the upper limit value, but according to the present embodiment, the sudden change of the far limit value is mitigated as shown in the time change of the set far limit value of FIG. Has been. Therefore, the flicker phenomenon is alleviated, and smooth display with little flicker can be realized even when the screen is scrolled.
[0098]
In the cityscape display, the reality improves as the number of displayed buildings approaches the actual number of buildings, but it is not always better to display many buildings in terms of visibility. If the number of buildings to be displayed is too large, a complicated impression is given, and the display screen becomes difficult to see. This embodiment is devised not to give a complicated impression while displaying necessary buildings. The maximum number p of buildings to be displayed is introduced as a complexity indicator, and the total number of displayed buildings is limited to this value. It is what you do.
[0099]
This embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
In FIG. 2,
[0100]
The maximum display building number p may be a fixed value or may be given as a function value.
In addition, the user may select each time. However, if the value is a fixed value, the difference will not be displayed on the display screen, whether it is a large city or a small city, except for the difference in the size of individual buildings. Therefore, there is a problem in that it is a display of the cityscape. On the other hand, this can be improved when given as a function value. For example, the maximum number p of displayed buildings is 100 as a lower limit and 500 as an upper limit, and during that period, the number of display candidate buildings (total value of landmark building candidates and landscape building candidates) q is 70%.
In this way, when the number of candidate buildings becomes 100 or more, the number of display buildings changes in proportion to the number of display candidate buildings, and thus a display that reflects the cityscape to some extent is possible. The upper limit is set for the maximum number of displayed buildings because of restrictions on image generation processing capability, and is the same as the reason for setting the upper limit number of polygons described in the second or third embodiment.
[0101]
As an example of the user's selection each time, if there is a building that you want to use as a landmark among the landscape building candidates, but it is not displayed on the current display screen, this is displayed and the positional relationship from the current location When the user wants to confirm, there is a case where the maximum number of buildings to be displayed is temporarily increased (in some cases at the expense of smooth display) and the target building is displayed on the screen.
[0102]
As described above, according to the present embodiment, since the building display can be prevented from becoming more complicated than a certain limit, the display can be easily viewed. As a result, the number of buildings related to the display is reduced, so that the display can be improved smoothly when the screen is scrolled.
[0103]
【The invention's effect】
The city landscape display device according to the present invention comprises a building selection means for selecting a landmark building that is a building suitable as a landmark and a landscape building that is a building necessary for better displaying the landscape, and the selected landmark A 3D model is generated for the building and the landscape building by using the building information, and the 3D landscape is selected for the selected landmark building and the landscape building from the map information having the road information, the layout information of the building, and the 3D model. 3D landscape generation means for generating the image and image display means for displaying the 3D landscapeThe building selection means includes means for selecting the landmark building candidate and the landscape building candidate, and setting priority for use in the three-dimensional landscape generation. Along with the image generation amount upper limit value, an image generation amount lower limit value is set within the range of the image generation amount upper limit value, and at the time of three-dimensional landscape generation, based on the image generation amount upper limit value and lower limit value, by the three-dimensional landscape generation means Each time the display screen is generated, a temporary upper limit value called a far limit value is calculated, and when displaying landmark buildings and landscape buildings within the range of the far limit value, the required image generation amount is the image generation amount upper limit value. If it does not exceed, the landmark building candidate and landscape building candidate within the range of the far limit value is selected, and when the image generation amount upper limit value is exceeded, the priority is set so that the image generation amount upper limit value is not exceeded. According to rank Occurs when there is a sudden increase or decrease in the number of buildings when scrolling the screen while there is a restriction on the image generation processing capacity of the device by providing means to select the landmark building and landscape building displayed on the screen Thus, it is possible to reduce the frequent switching (so-called flicker) phenomenon of display / non-display of a specific building. As a result, in addition to the real-time display, the flicker phenomenon can be improved and a smooth display can be achieved.
[0104]
The city landscape display device according to the present invention conforms to the distance from the viewpoint to the building or a distance index that is a numerical value equivalent thereto, a size index that is a building bottom area or a numerical value equivalent thereto, the height of the building or the number of floors of the building, etc. By providing the building selection means that uses at least one of the three height indices, which are numerical values, as the selection criteria for the landscape building, the degree of freedom in selecting the combination of the selection means for the landscape building or the selection means is increased. Since it becomes large, selection of an appropriate landscape building becomes easy to express the entire landscape well.
[0105]
In the cityscape display device according to the present invention, as a selection criterion for the landmark building, the distance indicator, the size indicator, the height indicator, whether it is a landmark building, or a landmark indicator indicating a degree of suitability as a landmark building By providing the building selection means that uses at least one of the four indicators, the degree of freedom in selecting the landmark building selection means or the combination of the selection means is increased, so that a more appropriate landmark building can be selected as a landmark. Becomes easier.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration diagram of a cityscape display device according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart of the first embodiment.
FIG. 3 is a display screen example according to the first embodiment.
4 is an additional correction corresponding to the second embodiment in the flowchart of FIG.
5 is an additional correction corresponding to the third embodiment in the flowchart of FIG.
[Fig. 6] Relationship between the far limit and the number of buildings (or the number of accumulated polygons)
[Fig. 7] Time change of far limit value and far limit set value corresponding to upper and lower limit values
[Fig. 8] Relationship between distance limit and number of buildings (or total number of polygons) at each time
[Explanation of symbols]
10 building information storage means, 20 map information storage means,
30 city landscape generation means, 40 image display means, 300 building selection means,
310 3D space drawing generation means, 311 3D model generation means,
312 drawing means, 313 three-dimensional space generation means, 400 display screen frame of display means 40, 401 landscape building made translucent display in semitransparent display area,
402 Landscape building displayed opaque in the opaque required display area, 403 Mark building displayed opaque in the opaque required display area and opaque selection display area,
410 horizontal line, 420 far non-display area, 430 opaque selection display area, 440 opaque required display area, 450 translucent display area, 460 proximity non-display area
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