JP4981809B2 - 屋根および建物の構造に基づいて建物の屋根の３次元表現の屋根および建物の構造を送信するための方法、装置およびプログラム - Google Patents

Description

本発明の分野は、３次元画像および３Ｄシーンの視覚化の分野である。より具体的には、本発明は、クライアント端末上でのそのような画像またはそのようなシーンの視覚化のみならず、このデータの受信側での処理をも可能にするデータ送信の技術に関する。

それは、さらに詳しくは、建物の集合によって構成される都市のモデルまたは市街景観の視覚化に適用することができ、建物の「軒樋」の輪郭に基づいて屋根を自動的に再構成するための技術を提案する。したがってそれは、様々な複雑性の屋根を備えた、現実に忠実な建物の３Ｄモデルを、リモートブラウザに表示することを可能にする。

今日まで、広大な市街環境の自動モデリングのための幾つかの技術が公知であり、それらは全て、タウンおよび都市のモデリングのコストを軽減するという同じ目標を目指している。これらの技術は、例えば写真測量法、レーダ画像解析法、および航空機搭載スキャナから得られる標高地図の使用に依存する。

これらの技術の大部分は、建物の基礎の標高およびそれらの軒樋（eaves-gutter）の高さに関連付けられる建物の１組の設置範囲から構成される、「２Ｄ１／２」モデルと呼ばれるものを提供する。したがってこのモデリングは、建物の３Ｄ描画を得るために、軒樋に沿った建物の設置範囲の押出しから構成されるので、角柱状である。この押出し技術によって壁が再構築されると、次に都市または建物の写実的レンダリングを得るために、屋根の３Ｄ表現を再構築することも必要になる。

今日まで、リモートブラウザがこのような再構築を実行することを可能にする、屋根モデルを送信する幾つかの技術が公知である。

例えば、ＶＲＭＬ（仮想現実モデリング言語）に依存する第１の技術は、再構築すべき屋根の、傾斜面とも呼ばれる異なる面に対応する１組のポリゴンの形での屋根モデルの送信から構成される（ＶＲＭＬの「ｉｎｄｅｘｅｄ ｆａｃｅ ｓｅｔ」関数として知られる）。

「Ｓｔｒａｉｇｈｔ ｓｋｅｌｅｔｏｎ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ」（１９９８年コンピュータグラフィックスに関する春季会議）でＰ．ＦｅｌｋｅｌおよびＳ．Ｏｂｄｒｚａｌｅｋによって提案された別の技術は、建物の直線状骨組を決定し、その頂部のエレベーションを実行する際、建物の設置範囲から屋根を自動的に再構築することから構成される。

（先行技術の欠点）
しかし、これらの様々な技術は、次の制約、すなわち、現在の通信ネットワークの大半の低ビットレートと、最終ユーザによるビューイングの現実性の必要性とに対して共に適合するように使用することができない。

例えば、屋根の１組の面の形のＶＲＭＬによる屋根モデルの送信から構成される技術によって生成されるのは非常に大量のデータであり、複雑な屋根の場合のデータは法外に大量ともいえる。受信側では、屋根の大部分の形状をかなり写実的に再構築することができるが、数十万棟の建物を含むことができるタウンモデルの場合、または３Ｄ屋根モデルの組のネットワークによる送信時間がかなり掛かる場合、それは全く適さない。

Ｐ．ＦｅｌｋｅｌおよびＳ．Ｏｂｄｒｚａｌｅｋによって提案された自動屋根再構築の技術だけは、屋根構造を提供するために、すでにユーザに送信済みの建物の設置範囲の直線状骨組をさらに用いるので、リソースの観点からより安価である。しかしこの技術は、水平に対して同一傾斜角を有する幾つかの傾斜面を備えた屋根というべき寄棟型屋根の３Ｄ描画を再構築することができない。したがってこの技術は、あらゆる型の屋根、特に複雑な切妻屋根および多数の傾斜面を有する寄棟屋根を建物が有する可能性がある実際のタウンのモデルの描画には適さない。

本発明の目的は、先行技術のこれらの欠点を克服することである。

さらに詳しくは、本発明の目的は、建物の３Ｄ表現のために屋根構造を送信するための技術であって、先行技術の場合よりコンパクトでありながら、同時に複雑な屋根を含めあらゆる型の屋根を受信側で再構築することを可能にするようなデータストリームを生成して送信するように構成された技術を提供することである。

本発明の別の目的は、実現が簡単であり、かつ再構築される屋根の写実的なレンダリングをもたらす、この種の技術を提案することである。

本発明のさらに別の目的は、あらゆる型の視覚化端末、特に穏当な処理能力の端末に適するこの種の技術を提供することである。

これらの目標のみならず、本明細書で上述した他の目標も、建物の３Ｄ表現の再構成のために通信ネットワークで屋根構造を送信するための方法によって達成される。

本発明によると、そのような方法は、少なくとも２つの屋根モデルを有する順序付きリストを送信するステップを備え、各モデルは少なくとも
屋根の型と、
前記屋根についての最大高さパラメータと
を備えており、前記リストの屋根の前記最大高さパラメータが前記リスト内の次の屋根の基礎を定めて、前記屋根構造が、前記リストの前記屋根の順序付けられた重ね合わせで表わされる。

このようにして、本発明は、建物の３Ｄ描画の再構築または再構成のために、全く新規の独創的な屋根構造の送信の方法に頼る。

実際、本発明は、単純かつコンパクトなデータ送信形状から構成される手続き型屋根モデルの使用に依存する技術を提案する。実際、各屋根モデルは、屋根の型（予想される屋根の型の数によって異なるが、わずか数ビットで符号化することができる）、および最大高さパラメータを含む１つ以上のパラメータによって記述される。各屋根モデルの送信に必要なデータの量は、その結果、比較的小さい。

さらに、これらの屋根モデルは順序付けリストによって送信され、その順序付けが、再構築される屋根構造におけるそれらの重ね合わせの順序を定義する。したがって、リストの異なる屋根の重ね合わせによって、複雑な屋根の３Ｄ表現を再構築することが可能であり、最終ユーザにとって非常に写実的なレンダリングが可能になる。

したがって、本発明の技術は、送信されるデータのコンパクト性ならびに再構築される屋根の写実性および複雑性という２重の技術的問題の解決を可能にする。

前記型の屋根は、
切妻型屋根と、
寄棟型屋根と、
ソルトボックス型屋根と
からなる群から選択されることが好都合である。

本明細書では以下、幾つかの定義を想起する。切妻屋根（garble roof）は少なくとも１つの「妻（garble）」を有する屋根と理解され、用語「切妻」とは、頂部において屋根の棟の端を担持する壁の三角形の頭頂部を指す。対照的に、寄棟屋根とは端部に切妻を持たず、屋根の２つの大きい面との連結をもたらす斜面（本明細書では以下、傾斜面と呼ぶ）を有する屋根を指す。したがって寄棟屋根は、少なくとも４つの勾配斜面を備え、２つで１組のそれらの交差部に少なくとも４つのエッジを形成する屋根である。（言うまでもなく、建物の設置範囲が三角形である場合には、この建物の寄棟屋根は３つしか勾配斜面が無くなることに気付かれる。）以下、本明細書では、寄棟屋根は、ソルトボックス屋根つまり勾配面を１つしか有さない、傾斜面が１つだけの屋根とは対照的に、幾つかの傾斜面を備えた屋根とも指定される。

前記順序付けリストの前記屋根モデルはまた、
前記屋根の少なくとも１つの傾斜面についての傾斜角パラメータと、
前記屋根の少なくとも１つの軒についての射影パラメータと、
からなる群に属するパラメータの少なくとも１つをも備えることが好ましい。

ひとたび屋根の型が識別されると、屋根の最大高さ、その様々な斜面の傾斜角、および軒が存在する場合には軒の射影（projection）が屋根の完全な３Ｄ表現の再構築を可能にする。軒の射影パラメータは実際、屋根の傾斜壁の勾配に従いながら軒を建物の壁から延出させるように、屋根と界接する頂部の位置の再計算を可能にする。軒の射影は、建物の壁より先に射影する屋根の端部とこの壁自体との間の最小距離を指定する。

有利な特徴によると、前記屋根がソルトボックス型である場合、前記屋根モデルは、前記屋根に属する前記建物の最下エッジのインデックスによって定義される支持エッジパラメータをも備える。

さらに前記エッジがすでに、建物の壁の再構築のために送信されている場合には、屋根構造の送信中に対応する屋根モデルに関連するそのインデックスを呼び戻せば充分である。

前記順序付けリストは、パラメータを含まない少なくとも１つの平型屋根モデルをも備える。寄棟、切妻、およびソルトブロック屋根に平屋根を加えて、屋根の型の最小限リストが得られる。単純であるか複雑であるかに関係なく、既存の屋根の全体性の再構築を可能にする。定義により、平屋根は高さおよび勾配が零であり、したがって、いかなるパラメータにも関連付けられない。しかし、屋根モデルの送信の均質性を視野に入れて、それに対する零パラメータとの関連性を予想することができる。

本発明はまた、各々が少なくとも
屋根の型を含むフィールドと、
前記屋根の最大高さを含むフィールドと
を備える少なくとも２つの屋根モデルを有する順序付けリストの構造を提示する建物の３Ｄ表現を構築するための屋根構造を表わすデータ信号にも関連する。

前記リストの屋根の最大高さを含むフィールドは、前記屋根構造が、前記リストの前記屋根の順序付けられた重ね合わせに対応するものとなるように、前記リスト内の次の屋根の基礎を定める。

信号の順序付けリストの構造は、建物の実際の屋根構造を構築し、かつこのようにしていくつかの単純な基本ブリック形状から複雑な屋根の３Ｄ表現を得るために、送信された屋根モデルを重ね合わせなければならない順序の定義付けを可能にする。これらの単純な基本ブリック形状は、屋根の型および最大屋根高さを備えるデータフィールドとして構成された手続き型屋根モデルであり、この単純な構造から、送信されるデータの少量化がもたらされる。

換言すると、非常に少数のデータ片で実際の屋根を適正に近似化する各建物に１つの屋根構造がネットワークに送信される。

屋根の型を含む前記フィールドは、屋根の型が、
切妻型の屋根か、
寄棟型の屋根か、
ソルトボックス型の屋根か
であるかどうかによって、３つの異なる値を取ることができることが好ましい。

例えば、寄棟屋根は「１」と符号化され、切妻屋根は「２」と符号化され、ソルトボックス屋根は「３」と符号化される。より高精度の場合、屋根の型を含むフィールドは、屋根が平型、切妻型、寄棟型、ソルトボックス型、または明確な傾斜を備えた幾つかの面を有する他の型であるかどうかによって、５つの異なる値を取ることができる。

本発明の信号の構造は、前記順序付けリストの屋根の前記モデルが、
前記屋根の少なくとも１つの傾斜面についての傾斜角パラメータを含むフィールドと、
前記屋根の少なくとも１つの軒についての射影パラメータを含むフィールドと
を備える群に属するフィールドの少なくとも１つをも備えることが好都合である。

屋根の型を含む前記フィールドが、前記屋根がソルトボックス型であることを示す場合、屋根モデルは、前記屋根に属する前記建物の最下エッジのインデックスによって定義される支持エッジパラメータを含むフィールドをも備えることが好ましい。

本発明はまた、少なくとも
屋根の型を含む格納域と、
前記屋根の最大高さを含む格納域と
の形で格納される少なくとも２つの屋根モデルを有する順序付けリストの格納用の構造を有する、上述したデータ信号を格納するように設計されたデータキャリアにも関する。

この種のデータキャリアの構造は、前記屋根構造が、前記リストの前記屋根の順序付けられた重ね合わせに対応するものとなるように、前記リストの屋根の最大高さを含む格納域が前記リスト内の次の屋根の基礎を定める。

本発明はまた、本明細書で上述した屋根構造の送信方法を実現するためのプログラムコード命令を備える通信ネットワークからダウンロードすることができ、かつ／またはコンピュータ可読キャリアに格納され、かつ／またはマイクロプロセッサによって実行可能である、コンピュータプログラム製品にも関する。

本発明はまた、各々が少なくとも
屋根の型と、
前記屋根の最大高さについてのパラメータと
を備える少なくとも２つの屋根モデルを有する順序付けリストを送信するための手段を備える、建物の３Ｄ表現を構築するために通信ネットワークを介して屋根構造を送信するサーバにも関する。前記リストの屋根の前記最大高さパラメータは、前記屋根構造が、前記リストの前記屋根の順序付けられた重ね合わせに対応するものとなるように、前記リスト内の次の屋根の基礎を定める。

本発明はまた、建物の屋根の３Ｄ表現を構築するための方法にも関する。

本発明によると、そのような方法は、各々が少なくとも
屋根の型と、
前記屋根の最大高さのパラメータと
を備える少なくとも２つの屋根モデルを有する順序付けリストの形で屋根構造を得るためのステップを備え、
前記順序付けリストの最後の１つを除く前記屋根の各々に対し、
前記建物の少なくとも１つの上面から前記屋根の型の関数として、前記リストの屋根の表現を構築するステップと、
前記屋根の前記最大高さパラメータの関数として前記構築された屋根を切断して、切断された屋根を伝達するステップと、
前記建物の前記少なくとも１つの上面になる前記切断された屋根の少なくとも１つの上面を定めるステップと
を少なくとも１回繰返すステップと、
前記順序付けリストの最後の屋根に対し、前記建物の前記少なくとも１つの上面から前記屋根の型の関数として、前記屋根の表現を構築するステップと、
前記構築された最後の屋根の高さが前記最後の屋根の最大高さより大きい場合、前記構築された最後の屋根を切断するステップと
を実行する。

順序付けリストを得ることが、例えば、通信ネットワーク（例えば世界規模のインターネット網のような）によって送信されるこのリストを受信すること、または（ＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤ型の）データキャリアからこのリストをローディングすることから構成される。リストの屋根をその最大高さの関数として切断することによって、このように連続的にリストの屋根を重ね合わせることで、複雑な屋根の再構築が可能になる。このようにして、傾斜面の組の異なる傾斜角を有する２つの切妻屋根を重ね合わせることによって、駒形屋根の３Ｄ表現を得ることが可能である。駒形屋根は、下方の斜面が上方の斜面より急勾配となるように、各々が鈍角で折れる２つの斜面を備えた屋根であることを想起することができる。

リストによって伝達される多数のモデルの関数として、非常に多数の屋根を重ね合わせることが可能である。重ね合わされる屋根は、切妻型、寄棟型、およびソルトボックス型とすることができ、かつリストの最後の屋根に対しては、平型とすることができる。

有利な特徴によると、屋根の表現を構築する前記ステップは、
前記屋根の２Ｄ構造の計算と、
前記屋根の少なくとも１つの傾斜角の関数として前記屋根のエレベーションと
のサブステップを備える。

このようにして、２Ｄ構造における屋根の頂部が識別された後で、屋根の３Ｄ表現を構築するために、それらの高さに応じて、それらが垂直的に変位される。頂部の高さは、屋根の異なる傾斜面の勾配の関数として計算される。

屋根が軒を含む場合、前記リストにある屋根の表現を構築する前記ステップは、前記屋根の少なくとも１つの軒の射影を計算するサブステップを備え、建物の壁から延出するように屋根の外部頂部を変位させることが可能になる。

本発明の有利な特徴によると、前記構築された屋根を切断する前記ステップは、
前記建物の前記上面に対する切断面の高度が前記屋根の前記最大高さと等しくなる切断面を定めるサブステップと、
前記構築された屋根のエッジをスキャンし、前記切断面に対して前記エッジの位置をマーキングするサブステップと、
前記屋根のより高いエッジのリストと呼ばれる、前記切断面より下に位置するエッジのリストおよび／またはエッジの部分のリストを構築するサブステップと、
前記切断された屋根の少なくとも１つの上面を定めるために、前記屋根のより高いエッジの前記リストをスキャンするサブステップと、
を備える。

このようにして、リストの屋根が例えばユーザによって定められた制限高さを超える場合、それは切断される。屋根のこの切断は、切断された屋根の上部に対応する１つ以上のポリゴンをもたらす。順序付けリストに重ね合わせるべき屋根が存在する限り、再構築される屋根の基礎として、前の屋根の切断から結果的に得られた上面を受け取りながら、プロセスは繰り返される。

好ましくは、寄棟型屋根または切妻型屋根の場合、前記屋根の２Ｄ構造を計算するための前記サブステップは、
前記順序付けリストの最初の屋根のための前記建物の設置範囲と、
前記順序付けリストの他の屋根のための前記建物の前記少なくとも１つの上面と
の間において境界を定めるポリゴンの直線状骨組の計算を実現し、
切妻型屋根の場合、前記屋根の２Ｄ構造を計算する前記サブステップは、前記ポリゴンの少なくとも１つの対応するエッジ上に、前記直線状骨組の少なくとも１つの端部頂部の射影をも実現する。

好ましくは、片勾配型屋根または平型屋根の場合、前記屋根の２Ｄ構造を計算するための前記サブステップは、
前記順序付けリストの最初の屋根のための前記建物の設置範囲、
前記順序付けリストの他の屋根に対して前記建物の前記少なくとも１つの上面、
の三角形分割を実現する。

本発明はまた、建物の屋根の３Ｄ表現を構築するための端末であって、各々が少なくとも
屋根の型と、
前記屋根についての最大高さパラメータと
を備える少なくとも２つの屋根モデルを有する順序付けリストの形で屋根構造を入手する手段を備え、
前記順序付けリストの最後の１つを除く前記屋根の各々に対し、繰返しの形で少なくとも１回、
前記建物の少なくとも１つの上面から、前記屋根の型の関数として、前記リストの屋根の表現を構築する手段と、
前記屋根の前記最大高さパラメータの関数として、前記構築された屋根を切断して、切断された屋根を伝達する手段と、
前記建物の前記少なくとも１つの上面になる前記切断された屋根の少なくとも１つの上面を定める手段と、
を動作させ、
前記順序付けリストの最後の屋根に対し、前記建物の前記少なくとも１つの上面から前記屋根の型の関数として、前記屋根の表現を構築する手段と、
前記構築された最後の屋根の高さが前記最後の屋根の最大高さより大きい場合、前記構築された最後の屋根の高さを切断する手段と
を動作させる端末にも関する。

本発明は最後に、通信ネットワークからダウンロード可能であり、かつ／またはコンピュータ可読キャリアに記録され、かつ／またはマイクロプロセッサによって実行可能であるコンピュータプログラム製品であって、本明細書で上述した建物の屋根の３Ｄ表現を構築するための方法を実現するためのプログラムコード命令を備えるコンピュータプログラム製品にも関する。

本発明の他の特徴および利点は、単純な非排他的な例として記載する好ましい実施形態の以下の説明および付属の図面によって一層明瞭なものとなる。

本発明の一般原理は、手続き型屋根モデルの順序付けリストの形で屋根構造を送信することに依存する。各屋根モデルは、屋根の型および１つ以上の建物パラメータを備える単純な構造を有し、送信されるデータの少量化を促す。さらに、実際の屋根構造の３Ｄ表現を再構築するために、これらの異なる屋根は、リストによって定義された順序で重ね合わせることができる。

図１を参照すると、本発明の技術に従って３Ｄ表現を得ることのできる複雑な屋根の例が提示されている。図１は、教会および付属建物を示す。教会のネイブ（身廊）を覆う屋根１は２つの寄棟屋根の重ね合わせに対応し、下部寄席棟屋根２は３つの主斜面１０〜１２、屋根の円形部を形成する教会のクワイヤ（聖歌隊席）の上の多数の小規模の傾斜面１３を有し、上部寄棟屋根３の傾斜面は、下部寄棟屋根２より急勾配の傾斜を有する。

図２は、手続き型屋根モデルの順序付けリストから建物の屋根の３Ｄ表現を構築する様々なステップの詳細なフローチャートである。

第１のステップ２０は、１つ以上の手続きパラメータによって定義される、重ね合わせるべき単純な屋根のモデルの順序付けリストの形で再構築すべき屋根構造を得るためのステップである。このステップは、通信ネットワークを介してリモートサーバによって送信されたリストの受信によって行われることができる。それはまた、それを実現する構築用端末にアクセス可能なデータキャリアからこのリストをロードするようにすることもできる。この端末は、さらに、その屋根を再構築しなければならない建物の設置範囲（footprint）をも有する。この設置範囲を得る方法は本発明の目的ではなく、したがって本明細書ではこれ以上詳述しない。より詳細な説明については、例えば本特許出願と同一出願人によって出願された「Ｐｒｏｃｅｄｅ ｐｏｕｒ ｌａ ｇｅｓｔｉｏｎ ｄｅ ｌａ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ ｄ’ａｕ ｍｏｉｎｓ ｕｎｅ ｓｃｅｎｅ ３Ｄ ｍｏｄｅｌｉｓｅｅ」（少なくとも３Ｄシーンの表示を管理するための方法）と称する欧州特許第ＥＰ１４５５３０８号を参照することができる。

順序付けリストの屋根は、次の型のいずれかとすることができる。
平屋根（０＝ＦＬＡＴ）、
寄棟屋根（１＝ＨＩＰ）、
切妻屋根（２＝ＧＡＢＬＥ）、
ソルトボックス屋根（３＝ＳＡＬＴ＿ＢＯＸ）、
幾つかの相異なる傾斜面を備えた屋根（４）。

したがって、屋根の型を含む屋根モデルフィールドでは、考慮される屋根の型を示すために、値０〜４の１つが３ビットで符号化される。

データストリームモデルの説明は、本説明の不可分の一部を形成する付属書Ａに記載するオブジェクト指向構文を使用する。

したがって各型の屋根は、それに関連付けられる幾つかの手続きパラメータを有する。屋根の３Ｄ表現を構築するために、これらのパラメータが必要である。
平屋根については特に必要なパラメータはない。
寄棟屋根は、同一または異なる傾斜面を備えることができるが、必要なパラメータとしては、度単位で表現される屋根の（または屋根の各面の）勾配、その上部の切断を可能にする屋根の高さ、各屋根傾斜面を建物の設置範囲の外側まで連続させることを可能にする軒の射影がある。
切妻屋根については、必要なパラメータとして、度単位で表現される屋根の勾配、その上部の切断を可能にする屋根の高さ、各屋根傾斜面を建物の設置範囲の外側まで連続させることを可能にする軒の射影がある。
ソルトボックス屋根については、度単位で表現される屋根傾斜面の勾配、その上部の切断を可能にする屋根の高さ、各屋根傾斜面を建物の設置範囲の外側まで連続させることを可能にする軒の射影、屋根が載置される建物のエッジのインデックス（屋根の最下部）がある。

このデータストリームモデルは、設置範囲に基づく多重分解能表現のそれと直接統合することができ、上記欧州特許出願「Ｐｒｏｃｅｄｅ ｐｏｕｒ ｌａ ｇｅｓｔｉｏｎ ｄｅ ｌａ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ ｄ’ａｕ ｍｏｉｎｓ ｕｎｅ ｓｃｅｎｅ ３Ｄ ｍｏｄｅｌｉｓｅ」（少なくとも１つの３Ｄシーンの表示を管理するための方法）（ＥＰ１４５５３０８）の目的である、角柱状建物モデルから構成されるタウンモデルの表現を可能にする。

それを得た（２０）後、再構築用端末はこの順序付けリストを復号し、それに含まれる連続屋根モデルを抜き出す。これらの各々のモデルに対し、それは
屋根の２Ｄ構造の計算２１と、
屋根のエレベーション２２と、
の２つの主な連続的段階を実行する。

軒が定義されると、端末は、軒の射影の段階２３をも実行し、屋根の高さが屋根モデルに示された最大高さ（例えばユーザによって定義された最大高さ）を超える場合、屋根の切断の段階２４を実行する。このようにして、それは順序付けリストの屋根の各々に対して繰返し動作する。これらの異なる段階について、本明細書で以下にさらに詳しく説明する。

このようにして、まず、順序付けリストの最初の屋根モデルが選択され、対応する屋根の２Ｄ構造の計算２１が実行される。

この目的を達成するために、屋根が直線状骨組に基づいているか否か、すなわち、それが寄棟型屋根または切妻型屋根であるか否かを調べるために、検査２１０が行なわれる。

答えがＮＯである場合２１２、すなわち屋根が平型またはソルトボックス型である場合、その２Ｄ構造は、本発明の目的ではなくしたがって公知の技術（これ以上詳述しない）に従って、建物の設置範囲によって構成されるポリゴンの三角形分割によって再構築される。この三角形分割は、ポリゴンのエッジによって制約される三角形分割である。

答えがＹＥＳである場合、建物の設置範囲の直線状骨組の計算２１１が行なわれ、屋根の２Ｄ構造を得ることができる。この計算は、「Ｓｔｒａｉｇｈｔ ｓｋｅｌｅｔｏｎ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ」（１９９８年コンピュータグラフィックスに関する春季会議）に記載の通り、Ｐ．ＦｅｌｋｅｌおよびＳ．Ｏｂｄｒｚａｌｅｋによって実現されたライブラリによって行なわれる。直線状骨組を計算するこのステップ２１１については、以下で図３に関連してさらに詳述する。

次いで、直線状骨組がちょうど構築されたばかりの屋根が切妻型屋根であるか否かを調べるために、検査２１３が行なわれる。答えがＹＥＳである場合、直線状骨組（図４に破線で示す）の端部頂部４０、４１の射影２１４が、図４に示すように、ポリゴン３０（建物の設置範囲を表す）の対応するエッジに対して行なわれる。端部頂部４０、４１は、設置範囲３０の隣接角から発する２つの二等分線の交点と定義される。これらの２つの角度の間に挟まれるエッジ４０１、４１１に対するこの頂部４０、４１の射影は、この端部頂部４０、４１に帰属するカットエッジ４０２、４１２の方向に従う。

この射影２１４の最後に、または検査２１３の答えがＮＯであった場合、方法は屋根を持ち上げる段階２２に進む。

屋根のエレベーション段階２２は、段階２１中に定められた屋根の２Ｄ構造の頂部の高さを計算するための単一のステップ２２０を含む。頂部の高さのこの計算は、屋根の傾斜面の勾配に沿って行なわれ、もはや２Ｄモデルではなく３Ｄモデルによって屋根のモデルを得ることができる。換言すると、屋根の斜面の各々の傾斜角パラメータ（言うまでもなく平型屋根の場合を除く）は、順序付けリストによって送信される屋根モデルに読み込まれる。次いで、水平に対して形成される角度が、考慮される屋根の手続き型モデルに規定された屋根の勾配に等しくなるように、屋根の傾斜面の各々が持ち上げられ、単純な三角関数計算によって、屋根の基礎に対する頂部の各々の高さが定められる。

３Ｄ構造を得ることを可能にする屋根のエレベーション２２の後、考慮される屋根モデルに対して軒が（例えばユーザによって）定義されているか否かを調べるために、検査が実行される２３０。

答えがＹＥＳである場合、軒の射影が計算される２３。この目的を達成するために、図５に示すように、当初の設置範囲に対応する骨組５０（直線骨組または三角形分割によって得られる２Ｄ構造）の外部頂部５１〜５４は、同時に屋根の傾斜面の勾配を維持しながら建物の壁に対して射影するように、外側に（破線で示す矢印の方向に）変位する２３１。このようにして、軒が形成される。これらの新しい頂部５１０、５２０、５３０および５４０の位置の計算は、本明細書で上述したデータストリームで定義された軒の射影を考慮に入れる。

軒の射影の計算２３の後、または考慮する屋根モデルに対して軒が定義されない場合、３Ｄ構造がこのように構築された屋根の高さが、最大許容高さ（例えばユーザによって定義され、屋根モデルに対応するフィールドに示される）より大きいか否かを調べるために、検査が行なわれる。

答えがＮＯである場合、屋根再構築方法は終了する２６。

答えがＹＥＳである場合、再構築用端末は、図６に示すように再構築された屋根の切断の段階２４を行なう。

この目的を達成するために、屋根の３Ｄ構造を構成するエッジの組が考慮される。これらのエッジの各々は、それに関連付けられたスキャン方向を有し、設置範囲の外包線に属さないエッジは複製され、２つの相反するスキャン方向がそれらに関連付けられる。

２４１で示されるステップで、切断面（その高さが、考慮する屋根モデルの対応するフィールドに示された屋根の最大高さに対応する水平面）とも呼ばれる横断面６０に対し、骨組のエッジの位置に対応するマーキングを実行するために、骨組の全てのエッジがスキャンされる。
下：エッジは完全に横断面の下に位置する（エッジ６１、６２）、
上：エッジは完全に横断面の上に位置する（屋根の棟６３）、
上昇：エッジは上昇中に横断面と交差する（考慮されるスキャン方向に注意を払いながら、エッジの起点は、エッジの目標点の高さより下の高さを有する）（エッジ６４、６５_１）、
下降：エッジは下降中に横断面と交差する（考慮されるスキャン方向に注意を払いながら、エッジの起点はエッジの目標点の高さより大きい高さを有する）（エッジ６５_２、６６）。

このスキャンを実行するために、屋根の出発エッジが選択され、その起点からその目標点までスキャンされる。構造の全てのエッジがスキャンされることを確実にするために、次のエッジは、最初にスキャンされたエッジの目標点を起点とし、かつこの最初のエッジに対して最小角度を成すエッジとして選択される。次いで、該方法はこのようにして、全てのエッジがマーキングされるまで、エッジからエッジに進む。

２４２で示されるステップで、これらのマーキングされた全てのエッジが再びスキャンされ、
それらが下にマーキングされた場合は維持し（６１、６２）、
それらが上にマーキングされた場合は除去する（６３）。

エッジが上昇エッジ（６４）である場合、横断面の下に位置するエッジの部分（エッジ６４の実線で示される部分）だけが維持される。したがって、エッジ６４の当初の頂部をその起点とし、切断面６０と上昇リッジとの交点を目標点として、新しいエッジが形成される。

下降エッジ（６５_２）が見つかるやいなや、
その起点として、形成された新しい上昇エッジの目標点、すなわち横断面６０と考慮された最後の上昇エッジとの交点Ａ、
その目標点として、横断面６０と現在の下降エッジ６５_２との交点に対応する頂部Ｂ、
を有する、別の新しいエッジも形成される。

横断面の下に位置する下降エッジの部分（下降エッジ６５_２の実線部分）も、新しいエッジの形で維持される。

２４３で示されるステップは、切断から生じる屋根の上面を定めるために使用される。それは、２４２で示されるステップ中に形成された屋根の上部エッジのリストに依存する。実際、この先行ステップ中に、新しいエッジ（上昇エッジと横断面との交点をその起点とし、下降エッジと横断面との交点をその目標点とする、例えばエッジ［ＡＢ］）が形成されるときに、この新しいエッジも、屋根のより高いエッジのリストに加えられる。このリストの簡単なスキャンにより、屋根の上面の再構築２４３が可能になる。

切断２４が行なわれた後、今再構築されたばかりの屋根に重ね合わせるべき少なくとも１つの屋根がまだ存在するかどうかを確認するために、検査が実行される２５０。この検査は、ステップ２０で得られた順序付けリストに少なくとも１つの屋根モデルがまだ存在するかどうかを定めることを意味する。

結果がＮＯである場合、再構築は終了する２６。この場合、得られた屋根構造は中空であり、それは、再構築を終了させるのではなく、再構築された最後の屋根に平屋根を重ね合わせることによって修復することができる。

順序付けリストに重ね合わせるべき少なくとも１つの屋根がまだ存在する場合、動作は、リスト内の次の屋根の２Ｄ構造を計算する段階２１にループバックする２５１。したがって、２１０〜２５０で示されるステップの組が、設置範囲を２４３で示されるステップ中に得られた前の屋根の上面に置き換えて、かつ重ね合わせるべきこの新しい屋根モデルに関連付けられる手続きパラメータを考慮に入れて繰り返される。

ここで次に、図３を参照しながら、「Ｓｔｒａｉｇｈｔ ｓｋｅｌｅｔｏｎ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ」（１９９８年コンピュータグラフィックスに関する春季会議）でＰ．ＦｅｌｋｅｌおよびＳ．Ｏｂｄｒｚａｌｅｋによって提案された不特定ポリゴンの直線状骨組の計算の原理について想起する。

図３に実線で表わしたポリゴン３０は、例えば、３Ｄ表現を再構築しようとする建物の設置範囲に対応するものとみなされる。

ポリゴン３０の直線状骨組の計算は、このポリゴンの連続的エロージョンによって行なわれる。さらに詳しくは、その直線状骨組を構成するのは、エロージョン中のポリゴン３０の頂部の経路である。これらの経路を図３に破線で示す。

実際には、エロージョン中のポリゴン３０の頂部の経路は、ポリゴンの角度の二等分線の形成によって得ることができる。

この直線状骨組は写実的な屋根構造（すなわち１組の屋根面）に対応し、建物の設置範囲３０からいくつかの面を備えた屋根の自動的再構築に使用することができる。

図７は、本明細書で上に提示したものに準拠する構文を備えたデータストリームを使用した、本発明に係る建物および関連する再構築された屋根構造の３Ｄ表現の３つの図を示す。

ここで次に、このデータストリームのパラメータの各々は次のように識別され、順序付けリストの形で構造化される。
２： 再構築すべき屋根構造は２つの重ね合わされた屋根（７０、７１）を備える。
１： 第１の屋根（７１）は、同一勾配を有する幾つかの傾斜面を備えた型である。
２．０： 第１の屋根（７１）は２メートルの最大高さを有する。
５０．０：第１の屋根（７１）の傾斜面は全て５０°に傾斜する。
０．７： 第１の屋根（７１）は０．７ｍの軒の射影を有する。
２： 第２の屋根（７０）は切妻型屋根である。
６．０： 第２の屋根（７０）は６メートルの最大高さを有する。
２５．０：第２の屋根（７０）の傾斜面は２５°に傾斜する。
０．０： 第２の屋根（７０）は軒を有さない。

図８は、本発明の屋根構造を送信するための信号の構造を示す。そのような信号は、例えばそのヘッダ８０に、信号のペイロードによって伝達される順序付けリストに含まれる屋根モデルの番号Ｎを備える。

この順序付けリストは、一連の屋根モデルＭ１、Ｍ２〜ＭＮから構成され、各々が少なくとも、
屋根の型を示すフィールドＴ、
その最大高さを示すフィールドＨ
を備える。

当然のことであるが、本明細書で上述した通り、モデルＭ１〜ＭＮの各々は、考慮される屋根の型に関連する他の手続きパラメータ（傾斜角、軒の射影等）を含む他のフィールドを備えることができる。同様に、モデルＭ１〜ＭＮの１つが平屋根型のＴに対応する場合、このモデルはフィールドＨを含まない。

したがって、図８は本発明の信号の構造の単純かつ一般的な事例を示す。

ここで次に、図９を参照しながら、本明細書で上述した方法を実現する屋根構造の３Ｄ表現を構築するための端末のハードウェア構造を提示する。

この種の構築用端末は、メモリＭ９１、例えばマイクロプロセッサμＰを具備し、かつコンピュータプログラムＰｇ９２によって駆動される処理装置９０Ｐを備える。初期化時に、コンピュータプログラム９２のコード命令が、中央処理装置９０のプロセッサによって実行される前に、例えばＲＡＭにロードされる。中央処理装置９０は、再構築すべき屋根構造９３を、例えば図８の信号と同型の信号によって伝達される手続き型屋根モデルの順序付けリストの形で、入力部で受信する。中央処理装置９０のマイクロプロセッサμＰは、本明細書で図２に関連して上述した反復方法のステップを、プログラムＰｇ９２の命令に従って実行する。中央処理装置９０は、屋根構造９３の３Ｄグラフィック表現９４を出力する。そのような再構築用端末は、例えば建物の設置範囲に基づく公知の先行技術に従って、この屋根構造に関連する建物の本体の再構築も実行することができる。

図１０は、例えば図９の再構築用端末向けに設計され、通信ネットワークを通して図８の信号の形で伝達される、屋根構造の送信サーバのハードウェア構造を示す。

そのような送信サーバは、メモリＭ１０１、例えばマイクロプロセッサμＰを具備し、かつコンピュータプログラムＰｇ１０２によって駆動される、処理装置１００Ｐを備える。初期化時に、コンピュータプログラム１０２のコード命令が、中央処理装置１００のプロセッサによって実行される前に、例えばＲＡＭにロードされる。中央処理装置１００は、手続き型屋根モデルの順序付けリストの形で送信される屋根構造１０３を入力で受信する。変形例として、処理装置１００は、各々が型および最大高さパラメータに関連付けられた１組の屋根を入力することもでき、かつ、手続き型屋根モデルの順序付けリストのこれらの屋根およびそれらのパラメータに基づいて、建物を取り扱うことができる。中央処理装置１００のマイクロプロセッサμＰは、本明細書で上述した送信方法のステップを、プログラムＰｇ１０２の命令に従って実行する。中央処理装置１００は、通信ネットワークを通して図９に示す型の構築用端末まで移動するように設計される図８に示す型の屋根構造を表わすデータ信号１０４を出力する。

［付録Ａ］
データストリームモデルの説明に使用されるオブジェクト指向構文

ここで使用した構文は次の通りである。
ｎｂＲｏｏｆｓは、現在の建物に対して重ね合わされる屋根の数、すなわち順序付けリストの屋根の数に対応する。
Ｒｏｏｆｓは、クラスＲｏｏｆＰａｒｔによって記載される屋根の表である。表はサイズｎｂＲｏｏｆｓを有する。
ｒｏｏｆＴｙｐｅは屋根の型であり、０−平型；１−寄棟屋根；２−切妻屋根；３−ソルトボックス屋根；４−屋根の異なる面に異なる勾配を備えた寄棟屋根。
ｒｏｏｆＨｅｉｇｈｔは屋根の高さである。この値が負の場合、屋根は切断されない。この場合は、負の勾配を有する屋根、すなわち建物内部に延入する屋根の場合にも対応する。
ＲｏｏｆＳｌｏｐｅＡｎｇｌｅは各屋根の傾斜面の傾斜角である。同一傾斜面を備えた寄棟屋根の場合、ｒｏｏｆＳｌｏｐｅＡｎｇｌｅはしたがって屋根の勾配を示す浮動小数点である。相異なる傾斜面を備えた寄棟屋根の場合、ｒｏｏｆＳｌｏｐｅＡｎｇｌｅは屋根の傾斜面の各々の勾配を示すテーブルであり、その次元は屋根の傾斜面の個数に等しい。この場合、相異なる勾配を備えた傾斜面を有する切妻屋根を定義するように、このテーブルの角度の１つ以上が９０°に等しくなることがあることに注目されたい。
ｒｏｏｆＥａｖｅＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎは軒の射影に対応する。
ｒｏｏｆＥｄｇｅＳｕｐｐｏｒｔＩｎｄｅｘはソルトボックス屋根に使用される。それは屋根を支持する設置範囲を記述するポリゴンのエッジのインデックスに対応する（屋根が最も低い位置）。

本発明の技術により写実的３Ｄ表現を得ることが可能である複雑な屋根の例を示す。 本発明の屋根構造を構築するための方法の詳細フローチャートである。 任意の不特定のポリゴンの直線状骨組の計算の結果を示す。 切妻屋根の場合の建物の設置範囲の対応エッジに対する端部頂部の射影の原理を説明する。 軒を形成するための屋根の２Ｄ構造の外部頂部の変位の原理を示す。 水平断面による屋根の切断の原理を示す。 矩形の設置範囲を有する建物について幾つかの傾斜面を備えた屋根および切妻屋根を重ね合わせることによって得られる視覚的結果を示す。 本発明に係る屋根送信信号の構造を表わす。 本発明に係る屋根の３Ｄ表現を構築するための構築用端末のブロック図である。 本発明に係る屋根構造の送信用のサーバのアーキテクチャを示す。

Claims (15)

1. 建物の３Ｄ表現を再構築するためにサーバが屋根構造を通信ネットワークにより端末へと送信する方法であって、
   少なくとも２つの屋根モデル（Ｍ１、Ｍ２、ＭＮ）を有する順序付けリストを送信するステップを備え、各モデルが、少なくとも、
   屋根の型（Ｔ）と、
   前記屋根についての最大高さパラメータ（Ｈ）と
   を備えており、前記リストの屋根の前記最大高さパラメータ（Ｈ）が前記リスト内の次の屋根の基礎を定めて、前記屋根構造が、前記リストの前記屋根の順序付けられた重ね合わせで表わされる、方法。
2. 前記屋根の型（Ｔ）が、
   切妻型屋根と、
   寄棟型屋根と、
   ソルトボックス型屋根と
   からなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の屋根構造の送信方法。
3. 前記順序付けリストの前記屋根モデル（Ｍ１、Ｍ２、ＭＮ）が、
   前記屋根の少なくとも１つの傾斜面についての傾斜角パラメータと、
   前記屋根の少なくとも１つの軒についての射影パラメータと
   からなる群に属するパラメータの少なくとも１つをも備えることを特徴とする請求項１または２に記載の屋根構造の送信方法。
4. 前記屋根がソルトボックス型である場合に、前記屋根モデルが、前記屋根に属する前記建物のエッジのインデックスによって定義される支持エッジパラメータをも備えることを特徴とし、該エッジが前記屋根の最下エッジに相当するものである、請求項２または３に記載の屋根構造の送信方法。
5. 前記順序付けリストが、パラメータを含まない少なくとも１つの平型屋根モデルをも備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の屋根構造の送信方法。
6. 建物の３Ｄ表現の再構築のための屋根構造を表わす、サーバから端末へと送られるデータ構造であって、それが少なくとも２つの屋根モデル（Ｍ１、Ｍ２、ＭＮ）を有する順序付けリストの構造を備え、各モデルが、少なくとも、
   屋根の型（Ｔ）を含むフィールドと、
   前記屋根の最大高さ（Ｈ）を含むフィールドと
   を備えており、前記リストの屋根の前記最大高さ（Ｈ）を含む前記フィールドが、前記リスト内の次の屋根の基礎を定めて、前記屋根構造が、前記リストの前記屋根の順序付けられた重ね合わせで表わされる、データ構造。
7. 通信ネットワークからダウンロード可能であり、かつ／またはコンピュータ可読媒体に格納され、かつ／またはマイクロプロセッサによって実行可能であるコンピュータプログラムであって、請求項１〜５の少なくとも一項に記載の屋根構造の送信方法を実現するためのプログラムコード命令を備えることを特徴とするコンピュータプログラム。
8. 建物の３Ｄ表現を再構築するために通信ネットワークを介して屋根構造を送信するサーバであって、
   少なくとも２つの屋根モデル（Ｍ１、Ｍ２、ＭＮ）を有する順序付けリストを送信する手段を備え、各モデルが、少なくとも、
   屋根の型（Ｔ）と、
   前記屋根についての最大高さパラメータ（Ｈ）と、
   を備えており、前記リストの屋根の前記最大高さパラメータ（Ｈ）が前記リスト内の次の屋根の基礎を定めて、前記屋根構造が、前記リストの前記屋根の順序付けられた重ね合わせで表わされる、送信サーバ。
9. 端末が建物の屋根の３Ｄ表現を再構築するための方法であって、少なくとも２つの屋根モデル（Ｍ１、Ｍ２、ＭＮ）を有する順序付けリストの形で、屋根構造を得るためのステップ（２０）を備え、各モデルが少なくとも、
   屋根の型（Ｔ）と、
   前記屋根についての最大高さパラメータ（Ｈ）と
   を備えており
   前記順序付けリストの最後の１つを除く前記屋根の各々に対し、
   前記建物の少なくとも１つの上面から、前記屋根の型の関数として、前記リストの屋根の表現を構築するステップと、
   前記屋根の前記最大高さパラメータの関数として前記構築された屋根を切断して、切断された屋根を伝達するステップ（２４）と、
   前記建物の前記少なくとも１つの上面になる前記切断された屋根の少なくとも１つの上面を定めるステップと、
   を少なくとも１回繰返すステップと、
   前記順序付けリストの最後の屋根に対し、前記建物の前記少なくとも１つの上面から前記屋根の型の関数として、前記屋根の表現を構築するステップと、
   前記構築された最後の屋根の高さが前記最後の屋根の最大高さより大きい場合、前記構築された最後の屋根を切断するステップと
   を実行する再構築方法。
10. 屋根の表現を構築する前記ステップが、
    前記屋根の２Ｄ構造の計算（２１）と、
    前記屋根の少なくとも１つの傾斜角の関数としての前記屋根のエレベーション（２２）と
    のサブステップを備えることを特徴とする請求項９に記載の再構築方法。
11. 前記リストの屋根の表現を構築する前記ステップが、前記屋根の少なくとも１つの軒の射影を計算するサブステップ（２１４）を備えることを特徴とする請求項９または１０に記載の再構築方法。
12. 前記構築された屋根を切断する前記ステップが、
    前記建物の前記上面に対する切断面の高度が前記屋根の前記最大高さと等しくなる切断面を定めるサブステップと、
    前記構築された屋根のエッジをスキャンし、前記切断面に対して前記エッジの位置をマーキングするサブステップと、
    前記屋根のより高いエッジのリストと呼ばれる、前記切断面より下に位置するエッジおよび／またはエッジの部分のリストを構築するサブステップと、
    前記切断された屋根の前記少なくとも１つの上面を定めるために、前記屋根のより高いエッジの前記リストをスキャンするサブステップと
    を備えることを特徴とする請求項１０または１１に記載の構築方法。
13. 寄棟型屋根または切妻型屋根の場合、前記屋根の２Ｄ構造を計算するための前記サブステップが、
    前記順序付けリストの最初の屋根のための前記建物の設置範囲と、
    前記順序付けリストの他の屋根のための前記建物の前記少なくとも１つの上面と
    の間において境界を定めるポリゴンの直線状骨組の計算を実現するものであり、
    切妻型屋根の場合、前記屋根の２Ｄ構造を計算する前記サブステップが、前記ポリゴンの少なくとも１つの対応するエッジに対する前記直線状骨組の少なくとも１つの端部頂部の射影をも実現するものであることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれかに記載の再構築方法。
14. 建物の屋根の３Ｄ表現を再構成のための端末であって、少なくとも２つの屋根モデル（Ｍ１、Ｍ２、ＭＮ）を有する順序付けリストの形で屋根構造を得るための手段を備え、各モデルが、少なくとも、
    １つの屋根の型（Ｔ）と、
    前記屋根についての最大高さパラメータ（Ｈ）と
    を備えており、
    前記順序付けリストの最後の１つを除く前記屋根の各々に対し、繰返しの形で少なくとも１回、
    前記建物の少なくとも１つの上面から、前記屋根の型の関数として、前記リストの屋根の表現を構築する手段と、
    前記屋根の前記最大高さパラメータの関数として、前記構築された屋根を切断して、切断された屋根を伝達する（２２）手段と、
    前記建物の前記少なくとも１つの上面になる前記切断された屋根の少なくとも１つの上面を定める手段と
    を動作させ、
    前記順序付けリストの最後の屋根に対し、前記建物の前記少なくとも１つの上面から前記屋根の型の関数として、前記屋根の表現を構築する手段と、
    前記構築された最後の屋根の高さが前記最後の屋根の最大高さより大きい場合、前記構築された最後の屋根を切断する手段と
    を動作させる端末。
15. 通信ネットワークからダウンロード可能であり、かつ／またはコンピュータ可読媒体に記録され、かつ／またはマイクロプロセッサによって実行可能であるコンピュータプログラムであって、請求項９〜１３のいずれかに記載の方法を実現するためのプログラムコード命令を備えることを特徴とするコンピュータプログラム。

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