JP5587677B2 - Topographic relief image generation method and topographic relief image generation apparatus - Google Patents

Topographic relief image generation method and topographic relief image generation apparatus Download PDF

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Description

本発明は、例えば数値標高モデルデータ(DEM:Digital Elevation Model)など標高を含む3次元地形データを基に、地形の比較的大きな起伏、尾根・谷などの比較的小さな凹凸(微地形)を判読し易く可視化された地形起伏画像を生成する地形起伏画像生成方法及び地形起伏画像生成装置に関する。   The present invention interprets relatively large undulations and relatively small irregularities (micro terrain) such as ridges and valleys based on 3D terrain data including altitude such as digital elevation model data (DEM: Digital Elevation Model). The present invention relates to a terrain undulation image generation method and a terrain undulation image generation apparatus that generate easily visualized terrain undulation images.

近年、航空レーザ測量や人工衛星による地形測量技術の進歩により高密度な数値標高データが得られるようになってきた。数値標高データは任意の位置の座標を示し、各地点の座標はX、Y、Zの座標情報から構成される。特に水平面位置(X及びY)が正規間隔(メッシュ)のデータをメッシュデータと呼ぶ。   In recent years, high-density digital elevation data has been obtained by advancing terrain surveying technology using aerial laser surveying and satellites. The numerical elevation data indicates the coordinates of an arbitrary position, and the coordinates of each point are composed of X, Y, and Z coordinate information. In particular, data whose horizontal plane positions (X and Y) are regular intervals (mesh) are referred to as mesh data.

従来より、地形の起伏を平面で表現してディスプレイや紙図に出力するための方法として、等高線図、段彩図、陰影図などが知られているが、いずれも地形表現に不得意な範疇がそれぞれあり、結果として正確な地形判読及び理解の妨げとなっていた。   Conventionally, contour maps, stage charts, shading maps, etc. are known as methods for expressing topographic relief on a plane and outputting them to a display or a paper map. As a result, accurate terrain interpretation and understanding were hindered.

また、例えば段彩陰影図と等高線図とを組み合わせたもの、標高段彩と傾斜区分とを組み合わせたものも知られている。
特許文献1には、DEMデータを基に、傾斜度が大きいほど濃い赤色となるように最大傾斜度に応じた赤色の階調表示をするとともに、凹凸度を表す浮沈度に応じて赤色の明度を階調表示することで、尾根が白く谷底が黒く表現された傾斜赤色化立体画像を生成する視覚化処理システムが開示されている。また、この特許文献1には、地上開度に応じたグレースケールと地下開度に応じたグレースケールとの合成画像と、傾斜度に応じた赤色画像とを合成することで、赤色化立体画像を生成する構成も開示されている。
Further, for example, a combination of a stepped shade map and a contour map, and a combination of an elevation stepped color and an inclination section are also known.
In Patent Document 1, based on DEM data, red gradation is displayed according to the maximum gradient so that the deeper the gradient is, the red brightness is displayed according to the degree of rise and fall representing the degree of unevenness. A gradation processing system for generating an inclined reddish stereoscopic image in which the ridge is white and the valley bottom is black is disclosed. Moreover, in this patent document 1, a reddish three-dimensional image is synthesized by synthesizing a composite image of a gray scale corresponding to the ground opening and a gray scale corresponding to the underground opening, and a red image corresponding to the degree of inclination. A configuration for generating is also disclosed.

また、特許文献2には、凹凸部を検出し、凹部に寒色系の色を付与した凹部の地形データと、凸部に暖色系の色を付与した凸部の地形データと、平坦部の地形データとを1つにまとめた陰影地形データを作成する。この陰影地形データに、同じ地形を表現する別のベース画像(例えば陰影画像、カラー段彩画像、等高線図画像、傾斜勾配画像など)を適当な混合比で混合して立体画像を作成する立体画像作成装置が開示されている。この立体画像では、尾根と谷が強調表示される。   Further, Patent Document 2 discloses a terrain data of a concave portion in which a concavo-convex portion is detected and a cold color is given to the concave portion, a terrain data of a convex portion in which a warm color is given to the convex portion, and a terrain of the flat portion. Create shaded terrain data that combines the data. A 3D image that creates a 3D image by mixing this shaded terrain data with another base image (for example, a shadow image, a color gradation image, a contour map image, and a gradient image) that expresses the same terrain at an appropriate mixing ratio. A creation device is disclosed. In this stereoscopic image, ridges and valleys are highlighted.

さらに特許文献3には、数値標高データから色相などに割り当てた高度段彩図(カラー標高図)と、傾斜が大きいほど濃い濃度を割り当てたグレースケール傾斜図とを透過合成してカラー標高傾斜図を作成するカラー標高傾斜図作成方法が開示されている。高度段彩図は標高に応じて青〜赤の色相が割り当てられていた。また、特許文献3には、カラー標高図とラプラシアン図との合成も開示されている。なお、カラー標高図における標高に応じた段彩には青(低標高)〜赤(高標高)の色彩範囲が設定され、ラプラシアン図における傾斜変化率に応じた段彩には青(凹部)〜赤(凸部)の色彩範囲が設定されていた。   Furthermore, in Patent Document 3, a color elevation slope map is created by transparently synthesizing an altitude step chart (color elevation map) assigned to hue, etc., from numerical elevation data and a gray scale slope map to which a darker density is assigned as the slope is larger. A method for creating a color elevation slope map is disclosed. The altitude chromatic diagram was assigned a blue-red hue according to the altitude. Patent Document 3 also discloses the synthesis of a color elevation map and a Laplacian map. Note that the color range from blue (low altitude) to red (high altitude) is set for the step color corresponding to the altitude in the color elevation map, and the color range corresponding to the slope change rate in the Laplacian map is blue (concave) to The red (convex) color range was set.

特許文献4では、標高データに基づいて、色相決定部が色相化標高データを生成し、輝度決定部が太陽光反射強度データを生成し、凹凸補正部が微細な凹凸情報の補正データを生成する。また、彩度決定部は、凹凸補正部の処理結果に基づいて彩度データを決定する。画像合成部は、色相化標高データ、太陽光反射強度データ、彩度データを合成し、対象となっている地表面の画像データを生成する地形図作成方法が開示されている。   In Patent Document 4, based on the altitude data, the hue determination unit generates hueed elevation data, the luminance determination unit generates sunlight reflection intensity data, and the unevenness correction unit generates correction data of fine unevenness information. . Further, the saturation determination unit determines the saturation data based on the processing result of the unevenness correction unit. A topographic map creation method is disclosed in which the image synthesis unit synthesizes hued elevation data, sunlight reflection intensity data, and saturation data to generate image data of the target ground surface.

国際公開第2004/042675号パンフレット(特許第3670274号公報)(例えば明細書段落[0050][0051]、[0095]−[0108]等、図11、図19、図20等)International Publication No. 2004/042675 (Patent No. 3670274) (for example, paragraphs [0050] [0051], [0095]-[0108], etc., FIG. 11, FIG. 19, FIG. 20, etc.) 特開2006−72857号公報(特許第4379264号公報)(例えば明細書段落[0014]−[0017]等、図1)Japanese Patent Laying-Open No. 2006-72857 (Patent No. 4379264) (for example, paragraphs [0014]-[0017] of the specification, FIG. 1) 特開2007−48185号公報(例えば明細書段落[0036][0042][0047][0055][0064])Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2007-48185 (for example, paragraphs [0036] [0042] [0047] [0055] [0064] in the specification) 特開2008−242298号公報(例えば明細書段落[0014]−[0018][0027][0033]等、図1、図5等)Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2008-242298 (eg, paragraphs [0014]-[0018] [0027] [0033] of the specification, FIG. 1, FIG. 5, etc.)

しかし、特許文献1における赤色化立体画像では、谷部に陰影が施されることになり、谷部が暗く判読し難いという問題があった。
また、特許文献2における立体画像では、尾根と谷を判読し易いが、例えばベース画像としてカラー段彩画像と混合した場合、段彩画像の色彩と凹凸部の色彩とが同系色であると、尾根や谷が判読し難くなるという問題があった。また、凹部と凸部と平坦部とが3階調で階調表現(3階調表現)されるだけなので、凹部や凸部の度合までは判読し難かった。また、細い凹部と大きな窪みとを区別した表現ができるように空間周波数の設定を変えて別々に凹部の地形データを生成する必要があった。
However, in the reddish three-dimensional image in Patent Document 1, there is a problem in that the valley is shaded and the valley is dark and difficult to read.
Further, in the stereoscopic image in Patent Document 2, it is easy to read the ridge and valley, but when the color gradation image is mixed as a base image, for example, the color of the gradation image and the color of the uneven portion are similar colors. There was a problem that ridges and valleys were difficult to read. In addition, since the concave portion, the convex portion, and the flat portion are only expressed in three gradations (three gradations), it is difficult to read the degree of the concave portion or the convex portion. In addition, it is necessary to change the setting of the spatial frequency and generate the terrain data of the recess separately so that the expression can be distinguished from the narrow recess and the large depression.

さらに特許文献3では、カラー標高傾斜図では、標高と傾斜度を判読し易いものの、尾根や谷を判読し難かった。また、カラー標高図とラプラシアン図との合成図であれば、尾根や谷を判読し易いが、この合成図では傾斜度が判読し難いという問題があった。なお、カラー標高図における標高に応じた段彩と、ラプラシアン図における傾斜変化率に応じた段彩は、共に青(低標高、凹部)〜赤(高標高、凸部)の同系色の色彩範囲に設定されていたので、相対的に標高と凹凸度(尾根谷度)とを判別し難いという問題もある。   Furthermore, in Patent Document 3, although the altitude and the slope are easy to read in the color elevation slope map, it is difficult to read the ridges and valleys. In addition, if a composite map of a color elevation map and a Laplacian map is used, it is easy to read ridges and valleys. However, this composite map has a problem that the slope is difficult to read. Note that the color range corresponding to the altitude in the color elevation map and the color scale corresponding to the slope change rate in the Laplacian map are both similar color ranges from blue (low elevation, concave) to red (high elevation, convex). Therefore, there is also a problem that it is relatively difficult to discriminate the altitude and the degree of unevenness (ridge valley degree).

また、特許文献4によると、凹凸の標高を大きく変化させる補正を行って凹凸の色彩を強調する方法なので、凹凸を表現した色彩が実際の標高と違った色彩で表示されてしまうという問題があった。   Further, according to Patent Document 4, since the method of emphasizing the color of the unevenness by performing a correction that greatly changes the elevation of the unevenness, there is a problem that the color expressing the unevenness is displayed in a color different from the actual altitude. It was.

本発明は、上記の課題に着目してなされたものであって、その目的は、地形の標高を含む三次元地形データを基に、地形の比較的大きな起伏、尾根・谷等の比較的小さな凹凸、及び地形の傾斜度合などを判読し易い地形起伏画像を生成できる地形起伏画像生成方法及び地形起伏画像生成装置を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and its purpose is based on the three-dimensional terrain data including the elevation of the terrain, and relatively small undulations of terrain, relatively small ridges and valleys, etc. An object of the present invention is to provide a terrain undulation image generation method and a terrain undulation image generation apparatus capable of generating a terrain undulation image that makes it easy to interpret unevenness and the slope of the terrain.

上記目的を達成するために、本発明では、標高を含む三次元地形データを基に地形起伏画像を生成する地形起伏画像生成装置による地形起伏画像生成方法であって、標高段彩処理手段により、入力した前記三次元地形データに基づき画素となる各地点に当該地点の標高に応じた色彩を付与する段彩処理を行って標高段彩データを生成する標高段彩処理手順と、凹凸度演算手段により、前記三次元地形データに基づいて前記各地点における地形の凹凸度を演算する凹凸度演算手順と、凹凸度段彩処理手段により、前記各地点に当該地点毎の前記凹凸度に応じた色彩を付与する段彩処理を行って凹凸度段彩データを生成する凹凸度段彩処理手順と、傾斜度演算手段により、前記三次元地形データに基づいて前記各地点における傾斜度を演算する傾斜度演算手順と、陰影生成手段により、前記各地点に当該地点毎の前記傾斜度に応じた陰影を付与する陰影処理を行って陰影データを生成する陰影生成手順と、合成処理手段により、前記標高段彩データと前記凹凸度段彩データと前記陰影データとを合成して段彩地形データを生成する合成処理手順と、出力手段により、前記段彩地形データに基づく地形起伏画像を出力する出力手順と、を備え、前記標高段彩処理手順では、前記標高の最小値と最大値との間に設定された第1の色彩範囲に従って標高に応じた色彩を付与して前記標高段彩データを生成し、前記凹凸度段彩処理手順では、前記凹凸度の最小値と最大値との間に設定された第2の色彩範囲に従って凹凸度に応じた色彩を付与して前記凹凸度段彩データを生成し、前記第1の色彩範囲と前記第2の色彩範囲は設定された色彩範囲が互いに異なるとともに、前記標高と前記凹凸度との各最小値に対応する色彩が互いに異なる寒色、最大値に対応する色彩が互いに異なる暖色に設定されることを要旨とする。 In order to achieve the above object, the present invention is a terrain relief image generation method by a terrain relief image generation device that generates a terrain relief image based on three-dimensional terrain data including elevation , Elevation step color processing procedure for generating elevation step color data by performing step color processing for assigning a color corresponding to the altitude of the point to each point serving as a pixel based on the inputted three-dimensional terrain data, and unevenness degree calculating means The unevenness degree calculating procedure for calculating the unevenness degree of the terrain at each point based on the three-dimensional terrain data, and the color corresponding to the unevenness degree at each point by the unevenness degree gradation processing means. and asperity Dan'irodori procedure for generating the asperity Dan'irodori data by Dan'irodori treatment for imparting, by the inclination calculating means, inclined for calculating the inclination in the each point on the basis of the three-dimensional topography data And degree calculation procedure, the shadow generation means, and shading generation step of generating a shadow data by performing shading treatment for imparting shadow in accordance with the inclination of each said point on said each point, by combining the processing means, the altitude A composition processing procedure for generating stepped terrain data by combining stepped data, the unevenness degree stepped data and the shadow data, and an output means for outputting a terrain relief image based on the stepped terrain data by output means In the above-described altitude gradation processing procedure, the altitude gradation data is generated by assigning a color according to the altitude according to a first color range set between the minimum value and the maximum value of the altitude. In the unevenness degree gradation processing procedure, the unevenness degree gradation data is obtained by assigning a color according to the unevenness degree according to a second color range set between the minimum value and the maximum value of the unevenness degree. Generating the first color The surrounding color and the second color range are different from each other in the set color range, the color corresponding to each minimum value of the altitude and the degree of unevenness is a cold color different from each other, and the warm color corresponding to the maximum value is different from each other. The gist is to be set .

この発明によれば、標高に応じた段彩が施されるとともに、凹凸度に応じた段彩が施され、さらに傾斜度に応じた陰影が施される。よって、標高を含む三次元地形データを基に、地形の比較的大きな起伏、尾根・谷等の比較的小さな凹凸(微地形)、及び傾斜の度合などを判読し易い地形起伏画像を生成できる。また、標高に応じた段彩と、凹凸度に応じた段彩は、それぞれ最小値が互いに異なる寒色、最大値が互いに異なる暖色に設定された互いに色彩範囲の異なる第1の色彩範囲と第2の色彩範囲に従ってそれぞれ施される。よって、地形の比較的大きな起伏と比較的小さな凹凸(微地形)とを、施された色の違いから判別し易い。 According to this invention, the step color corresponding to the altitude is given, the step color corresponding to the unevenness degree is given, and the shading corresponding to the inclination is given. Therefore, based on the three-dimensional terrain data including the altitude, it is possible to generate a terrain undulation image that allows easy interpretation of relatively large undulations of terrain, relatively small irregularities (fine terrain) such as ridges and valleys, and the degree of inclination. In addition, the step color corresponding to the altitude and the step color corresponding to the degree of unevenness are the first color range and the second color range which are different from each other in the color range in which the minimum value is set to a different cold color and the maximum value is set to a different warm color. Are applied according to the color range. Therefore, it is easy to discriminate relatively large undulations and relatively small irregularities (fine terrain) from the applied color.

請求項に記載の発明では、請求項1に記載の地形起伏画像生成方法において、前記凹凸度演算手順では、前記三次元地形データにおける前記地点毎に、当該地点から複数の方向に地上角と地下角とをそれぞれ求め、前記地上角の平均である地上開度と、前記地下角の平均である地下開度とに基づき、前記凹凸度としての尾根谷度を演算する。 In the invention described in claim 2, in terrain relief image generation method according to claim 1, in the asperity algorithm, for each of the points in the three-dimensional topography data, and ground angle in a plurality of directions from the point The underground angle is obtained, and the ridge valley degree as the degree of unevenness is calculated based on the ground opening that is the average of the ground angles and the underground opening that is the average of the underground angles.

この発明によれば、着目する地点(対象点)から複数の方向に地上角と地下角とをそれぞれ求め、地上角の平均である地上開度と、地下角の平均である地下開度とに基づき演算した尾根谷度という地形量パラメータを凹凸度として用いて、尾根谷度に応じた段彩が施される。よって、尾根や谷などの微地形が一層適切に判読し易くなる。   According to the present invention, the ground angle and the underground angle are respectively determined in a plurality of directions from the point of interest (target point), and the ground opening that is the average of the ground angle and the underground opening that is the average of the underground angle are obtained. The terrain quantity parameter calculated based on the ridge valley degree is used as the unevenness degree, and the stage color corresponding to the ridge valley degree is applied. Therefore, it becomes easier to interpret fine terrain such as ridges and valleys more appropriately.

請求項に記載の発明では、請求項1又は2に記載の地形起伏画像生成方法において、前記傾斜度演算手順では、前記三次元地形データに基づいて前記各地点におけるx方向傾斜度とy方向傾斜度とを演算し、当該x方向傾斜度とy方向傾斜度とを合成して前記傾斜度を演算する。 According to a third aspect of the present invention, in the terrain relief image generating method according to the first or second aspect , in the inclination calculation procedure, the x-direction inclination and the y-direction at each point based on the three-dimensional terrain data. The inclination is calculated, and the inclination is calculated by synthesizing the x-direction inclination and the y-direction inclination.

この構成によれば、x方向傾斜度とy方向傾斜度とを合成して傾斜度を演算するので、傾斜面の向きによらず適切な傾斜度を取得できる。よって、傾斜度に応じた適切な陰影を付与できる。   According to this configuration, since the gradient is calculated by combining the gradient in the x direction and the gradient in the y direction, an appropriate gradient can be acquired regardless of the direction of the inclined surface. Therefore, an appropriate shadow according to the inclination can be given.

請求項に記載の発明では、標高を含む三次元地形データを基に地形起伏画像を生成する地形起伏画像生成装置による地形起伏画像生成方法であって、標高段彩処理手段により、入力した前記三次元地形データに基づき画素となる各地点に当該地点の標高に応じた色彩を付与する段彩処理を行って標高段彩データを生成する標高段彩処理手順と、凹凸度演算手段により、前記三次元地形データに基づいて前記各地点における地形の凹凸度を演算する凹凸度演算手順と、凹凸度段彩処理手段により、前記各地点に当該地点毎の前記凹凸度に応じた色彩を付与する段彩処理を行って凹凸度段彩データを生成する凹凸度段彩処理手順と、傾斜度演算手段により、前記三次元地形データに基づいて前記各地点における傾斜度を演算する傾斜度演算手順と、陰影生成手段により、前記各地点に当該地点毎の前記傾斜度に応じた陰影を付与する陰影処理を行って陰影データを生成する陰影生成手順と、合成処理手段により、前記標高段彩データと前記凹凸度段彩データと前記陰影データとを合成して段彩地形データを生成する合成処理手順と、出力手段により、前記段彩地形データに基づく地形起伏画像を出力する出力手順と、を備え、前記合成処理手順では、前記三次元地形データにおける前記各地点に対応する三次元の空間座標点に、前記合成処理手順で取得した色情報を三成分の色座標で付加することにより、三次元の空間座標と三成分の色座標とを含む六次元以上の前記段彩地形データを生成し、前記出力手順では、前記段彩地形データの空間座標点を指定の視野方向にある出力面に写像した点を画素として当該画素に当該空間座標に対応する色座標を画素値として与えることで前記地形起伏画像を生成する。 The invention according to claim 4 is a terrain undulation image generation method by a terrain undulation image generation device that generates a terrain undulation image based on three-dimensional terrain data including an elevation, wherein the terrain undulation image generation device inputs the The elevation gradation processing procedure for generating elevation gradation data by performing a gradation processing that gives a color corresponding to the elevation of the point to each point that becomes a pixel based on the three-dimensional terrain data, and the unevenness degree calculating means, The unevenness degree calculation procedure for calculating the unevenness degree of the topography at each point based on the three-dimensional landform data and the unevenness degree gradation processing means give each point a color according to the unevenness degree at each point. An unevenness degree gradation processing procedure for generating unevenness gradation data by performing gradation processing, and an inclination calculation procedure for calculating an inclination at each point based on the three-dimensional terrain data by an inclination calculation means A shadow generation procedure for generating shadow data by performing a shadow process for applying a shadow corresponding to the slope at each point to each point by the shadow generation means; and A composition processing procedure for synthesizing the unevenness gradation data and the shadow data to generate gradation terrain data; and an output procedure for outputting a terrain relief image based on the gradation terrain data by output means. In the synthesis processing procedure, three-dimensional color coordinates obtained by adding the color information acquired in the synthesis processing procedure to the three-dimensional spatial coordinate points corresponding to the points in the three-dimensional terrain data are displayed in three dimensions. The stepwise terrain data having six or more dimensions including three-dimensional color coordinates and three-component color coordinates are generated. In the output procedure, the spatial coordinate points of the stepwise terrain data are copied to an output surface in a specified viewing direction. Generating the terrain relief image by giving color coordinates corresponding to the spatial coordinates in the pixel to the point as a pixel as a pixel value.

この構成によれば、段彩地形データの空間座標点を指定の視野方向の出力面に写像した点を画素とし、当該画素に対応する色座標を画素値として与えることで地形起伏画像が生成される。よって、指定の視野方向に応じて写像方向を変えるだけで、指定の視野方向に応じた地形起伏画像を比較的簡単に生成できる。例えばレンダリング処理を不要にできる。   According to this configuration, a terrain undulation image is generated by using a point obtained by mapping a spatial coordinate point of terrain terrain data on an output surface in a specified viewing direction as a pixel and giving a color coordinate corresponding to the pixel as a pixel value. The Therefore, it is possible to generate a terrain relief image corresponding to the designated visual field direction relatively simply by changing the mapping direction according to the designated visual field direction. For example, rendering processing can be made unnecessary.

請求項5に記載の発明は、標高を含む三次元地形データを基に地形起伏画像を生成する地形起伏画像生成装置であって、入力した前記三次元地形データに基づき画素となる各地点に当該地点の標高に応じた色彩を付与する段彩処理を行って標高段彩データを生成する標高段彩処理手段と、前記三次元地形データに基づいて前記各地点における地形の凹凸度を演算する凹凸度演算手段と、前記各地点に当該地点毎の前記凹凸度に応じた色彩を付与する段彩処理を行って凹凸度段彩データを生成する凹凸度段彩処理手段と、前記三次元地形データに基づいて前記各地点における傾斜度を演算する傾斜度演算手段と、前記各地点に当該地点毎の前記傾斜度に応じた陰影を付与する陰影処理を行って陰影データを生成する陰影生成手段と、前記標高段彩データと前記凹凸度段彩データと前記陰影データとを合成して段彩地形データを生成する合成処理手段と、前記段彩地形データに基づく地形起伏画像を出力する出力手段と、を備え、前記標高段彩処理手段は、前記標高の最小値と最大値との間に設定された第1の色彩範囲に従って標高に応じた色彩を付与して前記標高段彩データを生成し、前記凹凸度段彩処理手段は、前記凹凸度の最小値と最大値との間に設定された第2の色彩範囲に従って凹凸度に応じた色彩を付与して前記凹凸度段彩データを生成し、前記第1の色彩範囲と前記第2の色彩範囲は設定された色彩範囲が互いに異なるとともに、前記標高と前記凹凸度との各最小値に対応する色彩が互いに異なる寒色、最大値に対応する色彩が互いに異なる暖色に設定されることを要旨とする。
請求項6に記載の発明は、標高を含む三次元地形データを基に地形起伏画像を生成する地形起伏画像生成装置であって、入力した前記三次元地形データに基づき画素となる各地点に当該地点の標高に応じた色彩を付与する段彩処理を行って標高段彩データを生成する標高段彩処理手段と、前記三次元地形データに基づいて前記各地点における地形の凹凸度を演算する凹凸度演算手段と、前記各地点に当該地点毎の前記凹凸度に応じた色彩を付与する段彩処理を行って凹凸度段彩データを生成する凹凸度段彩処理手段と、前記三次元地形データに基づいて前記各地点における傾斜度を演算する傾斜度演算手段と、前記各地点に当該地点毎の前記傾斜度に応じた陰影を付与する陰影処理を行って陰影データを生成する陰影生成手段と、前記標高段彩データと前記凹凸度段彩データと前記陰影データとを合成して段彩地形データを生成する合成処理手段と、前記段彩地形データに基づく地形起伏画像を出力する出力手段と、を備え、前記合成処理手段は、前記三次元地形データにおける前記各地点に対応する三次元の空間座標点に、前記合成処理手段で取得した色情報を三成分の色座標で付加することにより、三次元の空間座標と三成分の色座標とを含む六次元以上の前記段彩地形データを生成し、前記出力手段は、前記段彩地形データの空間座標点を指定の視野方向にある出力面に写像した点を画素として当該画素に当該空間座標に対応する色座標を画素値として与えることで前記地形起伏画像を生成することを要旨とする。この発明によれば、上記地形起伏画像生成方法に係る発明と同様の効果を得ることができる。
The invention according to claim 5 is a terrain undulation image generating device that generates a terrain undulation image based on three-dimensional terrain data including altitude, and is applied to each point serving as a pixel based on the input three-dimensional terrain data. Elevation stage color processing means for generating elevation stage color data by performing stage color processing to give colors according to the altitude of the point, and unevenness for calculating the degree of unevenness of the topography at each point based on the three-dimensional topographic data Degree calculation means, unevenness degree gradation processing means for generating unevenness degree gradation data by performing gradation processing for imparting a color corresponding to the degree of unevenness at each point to each point, and the three-dimensional landform data An inclination calculating means for calculating the inclination at each point based on the above, and a shadow generating means for generating shadow data by applying a shadow process according to the inclination at each point to each of the points , The altitude stage Data, the concavo-convex degree gradation data, and the shadow data are combined to generate gradation terrain data; and output means for outputting a terrain relief image based on the gradation terrain data, The elevation stage color processing means generates the elevation stage color data by assigning a color according to the elevation according to a first color range set between the minimum value and the maximum value of the elevation, and the unevenness level stage. A saturation processing unit configured to generate the concavo-convex degree gradation data by assigning a color corresponding to the concavo-convex degree according to a second color range set between the minimum value and the maximum value of the concavo-convex degree; And the second color range are different from each other in the set color range, and the colors corresponding to the minimum values of the altitude and the unevenness are different from each other in the cold colors and the colors corresponding to the maximum values. Summary that it is set to warm color To.
The invention according to claim 6 is a terrain undulation image generating device that generates a terrain undulation image based on three-dimensional terrain data including altitude, wherein each point serving as a pixel is applied to each point based on the input three-dimensional terrain data. Elevation stage color processing means for generating elevation stage color data by performing stage color processing to give colors according to the altitude of the point, and unevenness for calculating the degree of unevenness of the topography at each point based on the three-dimensional topographic data Degree calculation means, unevenness degree gradation processing means for generating unevenness degree gradation data by performing gradation processing for imparting a color corresponding to the degree of unevenness at each point to each point, and the three-dimensional landform data An inclination calculating means for calculating the inclination at each point based on the above, and a shadow generating means for generating shadow data by applying a shadow process according to the inclination at each point to each of the points , The altitude stage Wherein the data and the asperity Dan'irodori data shading data and combined to a provided a synthesis processing means for generating Dan'irodori terrain data, and output means for outputting the terrain relief image based on the Dan'irodori terrain data, and the The synthesis processing means adds the color information acquired by the synthesis processing means to the three-dimensional space coordinate points corresponding to the respective points in the three-dimensional terrain data with three-component color coordinates, thereby obtaining a three-dimensional space. The stepped terrain data having six or more dimensions including coordinates and three-component color coordinates is generated, and the output means is a point obtained by mapping a spatial coordinate point of the tiered landform data to an output surface in a specified viewing direction. The gist is to generate the topographic relief image by giving the pixel a color coordinate corresponding to the spatial coordinate as a pixel value . According to this invention, it is possible to obtain the same effect as that of the invention according to the above-described terrain relief image generation method.

本発明によれば、標高を含む三次元地形データを基に、地形の比較的大きな起伏、尾根・谷等の比較的小さな凹凸、及び傾斜の度合などを判読し易い地形起伏画像を生成できる、という優れた効果が得られる。   According to the present invention, based on the three-dimensional terrain data including the altitude, it is possible to generate a terrain undulation image that allows easy interpretation of the relatively large undulations of the terrain, relatively small irregularities such as ridges and valleys, and the degree of inclination. An excellent effect is obtained.

地図生成装置の機能構成を示すブロック図。The block diagram which shows the function structure of a map production | generation apparatus. 航空レーザ測量の方法を説明する模式図。The schematic diagram explaining the method of an aerial laser surveying. 対象点における地上角と地下角とを説明するグラフ。The graph explaining the ground angle and underground angle in a target point. (a)地上開度ΦLの説明図、(b)は地下開度ΨLの説明図。(A) Explanatory drawing of ground opening degree (PHI) L, (b) is explanatory drawing of underground opening degree (PSI) L. (a),(b)凸部と凹部における地上開度ΦLと地下開度ΨLを示す説明図。(A), (b) Explanatory drawing which shows the ground opening degree (PHI) L and underground opening degree (PSI) L in a convex part and a recessed part. 尾根谷度αと地上開度ΦL及び地下開度ΨLとの関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between ridge valley degree (alpha), ground opening degree (PHI) L, and underground opening degree (PSI) L. 傾斜度θの算出に用いる対象点の周囲近傍8点の標高を示す模式図。The schematic diagram which shows the altitude of eight surrounding vicinity of the target point used for calculation of inclination | tilt degree (theta). (a)標高色彩変換テーブルT1、(b)尾根谷度色彩変換テーブルT2の模式図。(A) Elevation color conversion table T1, (b) ridge valley degree color conversion table T2. 地図生成装置の処理フロー図。The processing flowchart of a map production | generation apparatus. 標高段彩画像C1を示す図。The figure which shows the altitude stage color image C1. 尾根谷度段彩画像C2を示す図。The figure which shows a ridge valley degree stage image C2. 第1合成画像G1を示す図。The figure which shows the 1st synthesized image G1. 傾斜陰影画像Gθを示す図。The figure which shows inclination shadow image G (theta). 第2合成画像G2(段彩地形画像G)を示す図。The figure which shows the 2nd synthetic | combination image G2 (stepped terrain image G). 段彩地形画像GPを示す図。The figure which shows the step topography image GP. 平面図の地形起伏画像を示す図。The figure which shows the topographical relief image of a top view. 鳥瞰図の地形起伏画像を示す図。The figure which shows the topographical relief image of a bird's-eye view.

以下、本発明を具体化した一実施形態を図1〜図17に基づいて説明する。
図1は、地形起伏画像生成装置の一例である地図生成装置の機能構成を示すブロック図である。図1に示す地図生成装置100は、地形起伏画像生成用プログラムがパーソナルコンピュータPCの本体10にインストールされて構築される。地図生成装置100は、通信インターフェイス(例えばUSBポート、LANポート等)や光ディスク読取装置などからなる入力部11と、キーボードやマウス等からなる入力操作部12とに接続されている。地図生成装置100には、入力部11を通じて三次元地形データ(デジタル標高モデルデータ)DEM(X,Y,Z)が入力される。地図生成装置100は、三次元地形データDEM(X,Y,Z)(DEM:Digital Elevation Model(数値標高モデル))を基に、標高Z及び尾根谷度に応じて段彩され、かつ傾斜度に応じて陰影を施した地形起伏画像データG(R,G,B)を生成する。地図生成装置100が生成した地形起伏画像データGに基づく地形起伏画像(立体地形図)は、本体10内の表示ドライバ13を介してモニタ14に表示されたり、本体10内の印刷ドライバ15を介してプリンタ16により用紙に印刷されたりする。
Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a functional configuration of a map generation apparatus that is an example of a terrain relief image generation apparatus. A map generation apparatus 100 shown in FIG. 1 is constructed by installing a terrain relief image generation program in a main body 10 of a personal computer PC. The map generation apparatus 100 is connected to an input unit 11 including a communication interface (for example, a USB port, a LAN port, etc.) and an optical disk reader, and an input operation unit 12 including a keyboard and a mouse. Three-dimensional landform data (digital elevation model data) DEM (X, Y, Z) is input to the map generation device 100 through the input unit 11. The map generation apparatus 100 is graded according to the altitude Z and the ridge valley degree based on the three-dimensional terrain data DEM (X, Y, Z) (DEM: Digital Elevation Model), and has a slope. The topographic relief image data G (R, G, B) shaded according to is generated. A topographic relief image (three-dimensional topographic map) based on the topographic relief image data G generated by the map generation device 100 is displayed on the monitor 14 via the display driver 13 in the main body 10 or via the print driver 15 in the main body 10. Then, it is printed on paper by the printer 16.

三次元地形データDEM(X,Y,Z)は、例えば図2に示すような航空レーザ測量を利用して取得される。図2に示すように、レーザ測量器201を搭載した航空機202により地形測量対象エリアの上空を飛行しながらレーザを地上へ発信するレーザスキャンを行い、その反射パルスを計測して航空レーザ測量データを取得する。航空機202はGPS衛星203から受信するGPS信号に基づく現在の測量位置の緯度・経度と、そのときの反射レーザの計測値に基づく標高Zとを取得し、緯度・経度に標高が対応付けられた航空レーザ測量データを取得する。この航空レーザ測量データから必要に応じて建物や樹木、車両等の地形形状を表さない地物を分離処理し、さらにモデリングして発生させたTIN(三角形網:Triangle Irregular Network)等から、所定距離(例えば0.1m〜50mの範囲内の所定値)メッシュの交点の標高Zを読み取って、三次元地形データDEM(X,Y,Z)は生成される。もちろん、三次元地形データDEM(X,Y,Z)は、空中写真測量、衛星画像による測量、レーダによる測量等から取得することもできる。   The three-dimensional terrain data DEM (X, Y, Z) is acquired by using, for example, an aviation laser survey as shown in FIG. As shown in FIG. 2, an aircraft 202 equipped with a laser surveying instrument 201 performs a laser scan that emits a laser to the ground while flying over the topographic survey target area, and measures the reflected pulse to obtain the aviation laser survey data. get. The aircraft 202 acquires the latitude / longitude of the current survey position based on the GPS signal received from the GPS satellite 203 and the altitude Z based on the measurement value of the reflected laser at that time, and the altitude is associated with the latitude / longitude. Get aerial laser survey data. From this aviation laser survey data, features such as buildings, trees, vehicles, etc. that do not represent topographical shapes are separated, and modeled and generated from TIN (Triangle Irregular Network), etc. By reading the altitude Z of the intersection of the distance (for example, a predetermined value within a range of 0.1 m to 50 m) mesh, the three-dimensional terrain data DEM (X, Y, Z) is generated. Of course, the three-dimensional terrain data DEM (X, Y, Z) can also be obtained from aerial photogrammetry, satellite imagery, radar measurement, or the like.

以下、図1に示す地図生成装置100の詳細を説明する。地図生成装置100は、制御部21、入力バッファ22、標高段彩処理手段の一例である第1段彩演算部23、尾根谷度演算手段の一例である尾根谷度演算部24、尾根谷度段彩処理手段の一例である第2段彩演算部25、傾斜度演算部26、陰影演算部27、合成処理部28、ポリゴン処理部29及び画像生成部30を備えている。   Details of the map generation apparatus 100 shown in FIG. 1 will be described below. The map generation apparatus 100 includes a control unit 21, an input buffer 22, a first stage saturation calculation unit 23 that is an example of an elevation stage saturation processing unit, a ridge valley degree calculation unit 24 that is an example of a ridge valley degree calculation unit, and a ridge valley degree. The second stage saturation calculation unit 25, the gradient degree calculation unit 26, the shadow calculation unit 27, the synthesis processing unit 28, the polygon processing unit 29, and the image generation unit 30 are provided as an example of the stage color processing means.

制御部21は、地図生成装置100の全体制御を司り、各部22〜30に必要な指示を与える。入力バッファ22には、入力部11からの三次元地形データDEM(X,Y,Z)や、ユーザが入力操作部12の操作により設定した各種の設定値などが格納される。各部22〜28は、三次元地形データDEM(X,Y,Z)を構成する1つの座標点(X,Y,Z)毎に、標高Zに応じた色彩を付与する段彩処理(第1の段彩処理)、尾根谷度αに応じた色彩を付与する段彩処理(第2の段彩処理)、傾斜度(傾斜角)θに応じた陰影を付与する陰影処理を施す。そして、合成処理部28は、第1の段彩処理、第2の段彩処理及び陰影処理の各処理結果を必要に応じて重み付けをして合成することにより、三次元空間座標(X,Y,Z)と色値(R,G,B)との計6次元で表現される点(X,Y,Z,R,G,B)を生成する。さらに合成処理部28は、三次元地形データDEM(X,Y,Z)の全ての点に対応する6次元の点(X,Y,Z,R,G,B)を生成すると、その6次元の点の集まりで表現された6次元のメッシュデータからなる段彩地形データG(X,Y,Z,R,G,B)を生成する。   The control unit 21 controls the entire map generation apparatus 100 and gives necessary instructions to the units 22 to 30. The input buffer 22 stores three-dimensional terrain data DEM (X, Y, Z) from the input unit 11 and various setting values set by the user by operating the input operation unit 12. Each of the units 22 to 28 has a stage color process (first processing) for assigning a color corresponding to the altitude Z to each coordinate point (X, Y, Z) constituting the three-dimensional landform data DEM (X, Y, Z). ), A stage color process (second stage color process) for imparting a color according to the ridge valley degree α, and a shadow process for giving a shadow according to the slope (tilt angle) θ. Then, the synthesis processing unit 28 weights the processing results of the first stage color process, the second stage color process, and the shadow process as necessary to synthesize the three-dimensional space coordinates (X, Y). , Z) and color values (R, G, B), a point (X, Y, Z, R, G, B) expressed in a total of six dimensions is generated. Further, when the synthesis processing unit 28 generates 6-dimensional points (X, Y, Z, R, G, B) corresponding to all the points of the three-dimensional terrain data DEM (X, Y, Z), the 6-dimensional data is generated. The terrain terrain data G (X, Y, Z, R, G, B) composed of 6-dimensional mesh data expressed by a set of points is generated.

第1段彩演算部23は、標高値Zを色彩に変換するための標高色彩変換テーブルT1(図8(a)参照)を作成するための第1変換テーブル作成部31を備え、第1変換テーブル作成部31が作成した標高色彩変換テーブルT1を参照して、各点の標高値Zに応じた色彩を取得する。この色彩を表す点のデータは標高段彩データC1(R,G,B)として合成処理部28に入力される。   The first stage color calculation unit 23 includes a first conversion table creation unit 31 for creating an elevation color conversion table T1 (see FIG. 8A) for converting the elevation value Z into a color. With reference to the elevation color conversion table T1 created by the table creation unit 31, a color corresponding to the elevation value Z of each point is acquired. The point data representing the color is input to the synthesis processing unit 28 as elevation stage color data C1 (R, G, B).

尾根谷度演算部24は、対象点(画素となる地点)の空間座標(X,Y,Z)から尾根谷度αを演算する。尾根谷度αの詳細な計算方法は後述する。
第2段彩演算部25は、尾根谷度αを色彩に変換するための尾根谷度色彩変換テーブルT2(図8(b)参照)を作成するための第2変換テーブル作成部32を備え、第2変換テーブル作成部32が作成した尾根谷度色彩変換テーブルT2を参照して、各点の標高値Zに応じた色彩を取得する。この色彩を表す点のデータは尾根谷度段彩データC2(R,G,B)として合成処理部28に入力される。
The ridge valley degree calculation unit 24 calculates the ridge valley degree α from the spatial coordinates (X, Y, Z) of the target point (a point that becomes a pixel). A detailed calculation method of the ridge valley degree α will be described later.
The second stage color calculation unit 25 includes a second conversion table creation unit 32 for creating a ridge valley degree color conversion table T2 (see FIG. 8B) for converting the ridge valley degree α into a color. With reference to the ridge valley degree color conversion table T2 created by the second conversion table creation unit 32, a color corresponding to the altitude value Z of each point is acquired. The point data representing the color is input to the composition processing unit 28 as ridge valley degree color data C2 (R, G, B).

傾斜度演算部26は、対象点の空間座標(X,Y,Z)から傾斜度θ(傾斜角)を演算する。傾斜度θの詳細な計算方法は後述する。
陰影演算部27は、傾斜度θを陰影(明暗)に変換するための傾斜度陰影変換テーブル(図示せず)又は傾斜度陰影変換用の計算式を用いて、傾斜度θに応じた陰影値を取得する。この陰影を表す点のデータは陰影データGθとして合成処理部28に入力される。
The inclination calculating unit 26 calculates the inclination θ (inclination angle) from the spatial coordinates (X, Y, Z) of the target point. A detailed calculation method of the inclination degree θ will be described later.
The shadow calculation unit 27 uses a gradient shadow conversion table (not shown) for converting the gradient θ to a shadow (brightness) or a calculation formula for gradient shadow conversion, and a shadow value corresponding to the gradient θ. To get. The point data representing the shadow is input to the composition processing unit 28 as the shadow data Gθ.

合成処理部28は、標高段彩データC1(R,G,B)と尾根谷度段彩データC2(R,G,B)とを色合成して第1合成データG1を生成する色合成処理部33と、第1合成データG1と陰影データGθとを合成して第2合成データG2を生成する陰影合成処理部34とを備えている。色合成処理部33による色合成は、例えば重み付け合成(加重平均)により行われる。また、陰影合成処理部34は、第1合成データG1(R1,G1,B1)に、陰影データの陰影値Gθ(=0〜1.0)を乗算することにより、第2合成データG2(R2,G2,B2)=(R1・Gθ,G1・Gθ,B1・Gθ)を求める。   The synthesis processing unit 28 performs color synthesis of the altitude stage color data C1 (R, G, B) and the ridge valley degree stage color data C2 (R, G, B) to generate first synthesized data G1. And a shadow composition processing unit 34 that synthesizes the first synthesized data G1 and the shadow data Gθ to generate the second synthesized data G2. The color synthesis by the color synthesis processing unit 33 is performed by, for example, weighted synthesis (weighted average). Further, the shadow composition processing unit 34 multiplies the first composite data G1 (R1, G1, B1) by the shadow value Gθ (= 0 to 1.0) of the shadow data, thereby obtaining the second composite data G2 (R2 , G2, B2) = (R1 · Gθ, G1 · Gθ, B1 · Gθ).

第2合成データG2はバッファ35に蓄積され、三次元地形データDEM(X,Y,Z)の全点について処理を終えると、合成処理部28は、バッファ35に格納された第2合成データG2(R2,G2,B2)の点の集まりとして表現される段彩地形データG(X,Y,Z,R,G,B)をポリゴン処理部29へ出力する。   The second synthesized data G2 is accumulated in the buffer 35, and when the processing is completed for all points of the three-dimensional terrain data DEM (X, Y, Z), the synthesis processing unit 28 stores the second synthesized data G2 stored in the buffer 35. The staged landform data G (X, Y, Z, R, G, B) expressed as a collection of points (R2, G2, B2) is output to the polygon processing unit 29.

ポリゴン処理部29は、段彩地形データG(X,Y,Z,R,G,B)中において水部ポリゴンデータPDに基づき特定される水部ポリゴン内の画素の色を青色に変更し、池、沼、河川、海等の水面が青色で彩色された段彩地形データGP(X,Y,Z,R,G,B)を画像生成部30へ出力する。ここで、水部ポリゴンデータPDとは、三次元地形データDEM(X,Y,Z)又はその他資料から作成され、作業者が水部であると認識した領域をポリゴン(多角形)として指定したデータである。   The polygon processing unit 29 changes the color of the pixel in the water part polygon specified based on the water part polygon data PD in the staged terrain data G (X, Y, Z, R, G, B) to blue, The stepped landform data GP (X, Y, Z, R, G, B) in which water surfaces such as ponds, swamps, rivers, and the sea are colored in blue is output to the image generation unit 30. Here, the water part polygon data PD is created from the three-dimensional terrain data DEM (X, Y, Z) or other materials, and designates a region recognized by the operator as a water part as a polygon (polygon). It is data.

画像生成部30は、段彩地形データGP(X,Y,Z,R,G,B)を、ユーザが指定した視方向から見た地形起伏画像データG(R,G,B)を生成する。例えば視方向が真上からであるときの地形起伏画像(平面図)や、斜め上方からであるときの地形起伏画像(鳥瞰図)を生成する。そして、地形起伏画像は、ユーザが選択した出力方法に応じて、モニタ14に表示されたり、プリンタ16により用紙に印刷されたりする。   The image generation unit 30 generates terrain relief image data G (R, G, B) obtained by viewing the stepped terrain data GP (X, Y, Z, R, G, B) from the viewing direction specified by the user. . For example, a terrain undulation image (plan view) when the viewing direction is from directly above, or a terrain undulation image (bird's eye view) when obliquely upward is generated. The topographic relief image is displayed on the monitor 14 or printed on paper by the printer 16 according to the output method selected by the user.

次に、図9に示す処理フローに従って地図生成装置100による地形起伏画像生成方法の詳細を説明する。以下の説明の中で、尾根谷度α、傾斜度θの具体的な演算方法についても説明する。   Next, according to the processing flow shown in FIG. 9, the details of the terrain relief image generation method by the map generation device 100 will be described. In the following description, a specific calculation method of the ridge valley degree α and the inclination degree θ will also be described.

本実施形態の処理フローは、テーブル生成処理と起伏画像生成処理とを含む。起伏画像生成処理は、大きく3つの処理に分かれる。つまり、起伏画像生成処理は、対象点の標高値Zに応じた色彩を求める第1段彩処理、対象点の尾根谷度αに応じた色彩を求める第2段彩処理、対象点における傾斜度θに応じた陰影を求める陰影処理とを含む。   The processing flow of this embodiment includes a table generation process and a relief image generation process. The undulation image generation process is roughly divided into three processes. That is, the undulating image generation process includes a first stage color process for obtaining a color according to the altitude value Z of the target point, a second stage color process for obtaining a color according to the ridge valley degree α of the target point, and the gradient at the target point. and a shadow process for obtaining a shadow corresponding to θ.

まず各変換テーブルT1,T2を作成するテーブル生成処理について説明する。
ステップS10では、三次元地形データDEM(X,Y,Z)の全点の標高Zを取得する。図8(a)に示す標高色彩変換テーブルT1の段彩設定から分かるように、低標高を緑(厳密には最小値が薄青緑色)、高標高を茶色(厳密には最大値が濃茶色)とすることを基本とする。
First, table generation processing for creating the conversion tables T1 and T2 will be described.
In step S10, the altitude Z of all points of the three-dimensional landform data DEM (X, Y, Z) is acquired. As can be seen from the step color setting of the altitude color conversion table T1 shown in FIG. 8A, the low altitude is green (strictly, the minimum value is light blue-green), and the high altitude is brown (strictly, the maximum value is dark brown) ).

ステップS20では、標高の最小値Zminと最大値Zmaxに基づき、標高色彩変換テーブルT1を作成する。緑(薄緑青)〜茶(濃茶)の色彩範囲で徐々に色が変わる複数の階調(本例では22階調)に色分けされた色彩テーブル(図8(a)の右側部分)が予め用意されている。標高の最小値Zmin〜最大値Zmaxの標高範囲を、色彩テーブルと階調数と同数の複数段階(例えば22段階)に分け、最小値Zmin〜最大値Zmaxの各標高に、緑〜茶の22階調の各色彩を割り当てる。よって、対象エリア(表示エリア)の標高範囲が異なっても、最低標高を緑色、最高標高を茶色とする段彩処理が可能である。このため、比較的大きな起伏は、緑〜茶の段彩によって判読し易くなる。この段彩は、一般的な地図帳の表現と似て把握し易く、見た目も自然な印象を与えながら正確な地形起伏を捉えることが可能となる。   In step S20, an altitude color conversion table T1 is created based on the minimum altitude value Zmin and the maximum value Zmax. A color table (right part of FIG. 8A) that is color-coded into a plurality of gradations (22 gradations in this example) whose color gradually changes in the color range of green (light green blue) to brown (dark brown) is previously stored. It is prepared. The altitude range from the minimum value Zmin to the maximum value Zmax is divided into a plurality of levels (for example, 22 levels) equal to the color table and the number of gradations. Assign each tone color. Therefore, even if the altitude ranges of the target areas (display areas) are different, it is possible to perform gradation processing with the minimum altitude being green and the maximum altitude being brown. For this reason, comparatively large undulations are easy to read by the green to brown stage colors. This stage color is easy to grasp, similar to the expression of a general map book, and it is possible to capture accurate topographic relief while giving a natural impression.

ステップS30では、対象点(着目点)に対する設定距離内の点のデータ(X,Y,Z)を取得する。
ステップS40では、対象点から設定距離内の点のデータ(X,Y,Z)を基に、尾根谷度αを計算する。ここで、図3〜図6を用いて、尾根谷度αの算出方法を説明する。尾根谷度αとは、地上開度と地下開度の平均角度より計算される凹凸の度合いを表す地形量である。
In step S30, data (X, Y, Z) of points within a set distance with respect to the target point (target point) is acquired.
In step S40, the ridge valley degree α is calculated based on the data (X, Y, Z) of the points within the set distance from the target point. Here, the calculation method of the ridge valley degree α will be described with reference to FIGS. The ridge valley degree α is a topographic amount representing the degree of unevenness calculated from the average angle between the ground opening and the underground opening.

図3は、地上開度を計算する際に求める地上角と、地下開度を計算する際に求める地下角とを説明するグラフである。
地上開度とは、各メッシュが周辺に比べて地上に突き出た度合いを表現する地形量パラメータである。地上開度は、着目する地点(対象点)から設定距離Lの範囲内で見える空の広さを表し、一般に周囲から突出している地点ほどその値が大きくなる。地上開度は、山頂や尾根で大きな値、窪地や谷底では小さい値を示し、突出した山頂や尾根が強調される。
FIG. 3 is a graph for explaining the ground angle obtained when calculating the ground opening and the underground angle obtained when calculating the underground opening.
The ground opening is a terrain quantity parameter that represents the degree to which each mesh protrudes from the ground compared to the surrounding area. The ground opening represents the size of the sky that can be seen within a set distance L from the point of interest (target point), and generally the point that protrudes from the surroundings has a larger value. The ground opening shows a large value at the summit and ridge and a small value at the depression and valley bottom, and the protruding summit and ridge are emphasized.

また、地下開度とは、各メッシュが周辺に比べて地下に突き出た度合いを表現する地形量パラメータである。地下開度は、地表面から地下を見渡すときに設定距離Lの範囲における地下の広さを表し、一般に地下にくい込んでいる地点ほどその値が大きくなる。地下開度は、窪地や谷底で大きな値、山頂や尾根では小さい値を示し、窪地や谷地が強調される。   The underground opening is a terrain quantity parameter that expresses the degree to which each mesh protrudes underground compared to the surrounding area. The underground opening represents the size of the underground in the range of the set distance L when the underground is looked over from the ground surface, and the value of the underground opening is generally larger at the point where the underground is difficult. The underground opening shows a large value at the depression and valley bottom, and a small value at the mountain top and ridge, and the depression and valley are emphasized.

地上開度、地下開度を求めるときには、まず図3に示す地上角Φ1と地下角Φ2をそれぞれ演算する。図3に示すように、対象点から8方向に格子点の標高Zを探索し(但し図3では1つの探索方向のみ示す)、各探索方向において設定距離L内で対象点Pjと標高点とを結ぶ線分と、z軸(標高軸)において対象点Pjより高標高側に延びる軸部とのなす角度の最小値を、地上角Φ1として求める。この結果、8方向における8つの地上角Φ1が算出される。同様に、図3に示すように、対象点から8方向に格子点の標高Zを探索し、各探索方向において設定距離L内で対象点Pjと標高点とを結ぶ線分と、z軸(標高軸)の対象点Pjより低標高側に延びる軸部とのなす角度の最小値を、地下角Φ2として求める。この結果、8方向における8つの地下角Φ2が算出される。なお、本実施形態では、0.5m〜5.0m程度の地形メッシュデータの場合は、設定距離Lは一例として25mを標準とした。もちろん、設定距離Lは、メッシュサイズに応じてその数倍〜数10倍の値を設定することが望ましく、5m、10m、50m等の他の距離を設定してもよい。さらに設定距離Lはメッシュ数で設定してもよい。また、対象点からの探索方向は8方向に限らず、4方向又は16方向や32方向などさらに細分化してもよい。   When obtaining the ground opening and the underground opening, first, the ground angle Φ1 and the underground angle Φ2 shown in FIG. 3 are respectively calculated. As shown in FIG. 3, the grid point elevation Z is searched in eight directions from the target point (however, only one search direction is shown in FIG. 3), and the target point Pj and the elevation point are within the set distance L in each search direction. The minimum value of the angle formed by the line segment connecting the two and the shaft portion extending from the target point Pj to the high altitude side on the z axis (elevation axis) is obtained as the ground angle Φ1. As a result, eight ground angles Φ1 in eight directions are calculated. Similarly, as shown in FIG. 3, the elevation Z of the grid point is searched in eight directions from the target point, and a line segment connecting the target point Pj and the elevation point within the set distance L in each search direction, and the z axis ( The minimum value of the angle formed by the shaft portion extending from the target point Pj of the altitude axis to the lower altitude side is obtained as the underground angle Φ2. As a result, eight underground angles Φ2 in eight directions are calculated. In the present embodiment, in the case of terrain mesh data of about 0.5 m to 5.0 m, the set distance L is set to 25 m as an example. Of course, the set distance L is preferably set to a value several to several tens of times depending on the mesh size, and other distances such as 5 m, 10 m, and 50 m may be set. Further, the set distance L may be set by the number of meshes. Further, the search direction from the target point is not limited to eight directions, and may be further subdivided into four directions or 16 directions or 32 directions.

次に8方向の各地上角Φ1の平均を演算して図4(a)に示す地上開度ΦLを求める。また、8方向の各地下角Φ2の平均を演算して図4(b)に示す地下開度ΨLを求める。なお、図4(a)は谷や窪地等の凹部の地上開度ΦLを示した例、図4(b)は尾根等の凸部の地下開度ΨLを示した例である。実際は、図5(a),(b)に示すように、凹部と凸部のそれぞれに地上開度ΦLと地下開度ΨLが求められる。   Next, the average of the ground angles Φ1 in the eight directions is calculated to obtain the ground opening ΦL shown in FIG. Further, the average of the underground angles Φ2 in the eight directions is calculated to determine the underground opening ΨL shown in FIG. 4A shows an example of the ground opening ΦL of a concave portion such as a valley or a depression, and FIG. 4B shows an example of the underground opening ψL of a convex portion such as a ridge. Actually, as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), the ground opening ΦL and the underground opening ψL are obtained for the concave portion and the convex portion, respectively.

図5(a)に示す凸部と図5(b)に示す凹部に対して、地上開度ΦLで規定される円錐面(地上円錐面)と、地下開度ΨLで規定される円錐面(地下円錐面)ができる。図5(a),(b)において、対象点Pjを通る水平面から下側(正)へ地上円錐面までの角度(以下、「地上開角度」と称す)(=ΦL−90)と、水平面から地下円錐面までの角度(以下、「地下開角度」と称す)(=90−ΨL)を規定する。   For the convex portion shown in FIG. 5A and the concave portion shown in FIG. 5B, a conical surface defined by the ground opening ΦL (ground conical surface) and a conical surface defined by the underground opening ψL ( Underground conical surface). 5 (a) and 5 (b), the angle from the horizontal plane passing through the target point Pj to the lower side (positive) to the ground conical surface (hereinafter referred to as “ground opening angle”) (= ΦL−90), and the horizontal plane To the underground conical surface (hereinafter referred to as “underground opening angle”) (= 90−ΨL).

図6は、図5(a)のような凸部の例で、水平面から地上開角度(=−90+ΦL)と、水平面から地下円錐面までの地下開角度(=90−ΨL)とを示した。本実施形態では、地上開角度(=−90+ΦL)と、水平面から地下円錐面までの地下開角度(=90−ΨL)との平均(=((−90+ΦL)+(90−ΨL))/2)を、尾根谷度αとして定義する。この尾根谷度αによって、地上開度ΦLと地下開度ΨLの両方の地形量を加味した1つの指標で凹凸度を表現できる。よって、尾根谷度αは、地上開度ΦLと地下開度ΨLを用いて次式で与えられる。
尾根谷度α=(ΦL−ΨL)/2 …(1)
図5(a)に示す凸部では、相対的に地上開度ΦLが大きな値、地下開度ΨLが小さな値をとるので、尾根谷度αは正(α>0)となる。一方、図5(b)に示す凹部では、相対的に地上開度ΦLが小さな値、地下開度ΨLが大きな値をとるので、尾根谷度αは負(α<0)となる。こうして尾根谷度αは、最小値αmin(<0)〜最大値αmax(>0)の範囲の値として求められる。
FIG. 6 is an example of the convex portion as shown in FIG. 5A, and shows the ground opening angle (= −90 + ΦL) from the horizontal plane and the underground opening angle (= 90−ΨL) from the horizontal plane to the underground conical surface. . In the present embodiment, the average (= ((− 90 + ΦL) + (90−ΨL)) / 2 of the ground opening angle (= −90 + ΦL) and the underground opening angle (= 90−ΨL) from the horizontal plane to the underground conical surface. ) Is defined as the ridge valley degree α. By the ridge valley degree α, the unevenness degree can be expressed by one index that takes into account the topographic amount of both the ground opening ΦL and the underground opening ΨL. Accordingly, the ridge valley degree α is given by the following equation using the ground opening ΦL and the underground opening ΨL.
Cone valley degree α = (ΦL−ΨL) / 2 (1)
In the convex portion shown in FIG. 5 (a), since the ground opening ΦL has a relatively large value and the underground opening ψL has a small value, the ridge valley degree α is positive (α> 0). On the other hand, in the recess shown in FIG. 5 (b), the ground opening ΦL has a relatively small value and the underground opening ψL has a large value, so the ridge valley degree α is negative (α <0). Thus, the ridge valley degree α is determined as a value in the range of the minimum value αmin (<0) to the maximum value αmax (> 0).

ステップS50では、尾根谷度の最小値αminと最大値αmaxに基づき、尾根谷度色彩変換テーブルT2を作成する。青色〜赤色の範囲で徐々に色が変わる複数階調(本例では22階調)に色分けされた色彩テーブル(図8(b)の変換テーブルT2中の右側部分)が予め用意されている。尾根谷度の最小値αmin〜最大値αmaxの尾根谷度範囲を、色彩テーブルと同数の複数段階(例えば22段階)に分け、最小値αmin〜最大値αmaxの各尾根谷度に、青〜赤の各色彩を割り当てる。よって、尾根谷度αに応じて、谷部(凹部)が青系、尾根部(凸部)が赤系になるように段彩される。この段彩により、比較的小さな凹凸部(微地形)でも判読し易くなる。こうして図8(a),(b)に示す各変換テーブルT1,T2の作成により、テーブル生成処理は終了する。   In step S50, the ridge valley degree color conversion table T2 is created based on the minimum value αmin and the maximum value αmax of the ridge valley degree. A color table (right side portion in the conversion table T2 in FIG. 8B) is prepared in advance that is color-coded into a plurality of gradations (22 gradations in this example) whose color gradually changes in the range from blue to red. The ridge valley degree range of the minimum value αmin to the maximum value αmax of the ridge valley degree is divided into a plurality of stages (for example, 22 stages) of the same number as the color table, and each of the ridge valley degrees of the minimum value αmin to the maximum value αmax is blue to red. Assign each color. Therefore, according to the ridge valley degree α, the valley (concave portion) is colored in blue, and the ridge (convex portion) is red in color. This stage color makes it easy to read even relatively small uneven portions (micro terrain). Thus, the table generation processing is completed by creating the conversion tables T1 and T2 shown in FIGS.

図8(a)に示す各変換テーブルT1に設定された段彩のための第1の色彩範囲は「緑系〜茶系」であり、図8(b)に示す各変換テーブルT2に設定された段彩のための第2の色彩範囲は「青系〜赤系」である。第1の色彩範囲と第2の色彩範囲は、共に最小値側が「寒色」、最大値側が「暖色」である点で共通しているが、寒色の具体的な色彩(緑系と青系)と、暖色の具体的な色彩(茶と赤)とが互いに異なっている。   The first color range for the stage color set in each conversion table T1 shown in FIG. 8A is “green to brown”, and is set in each conversion table T2 shown in FIG. 8B. The second color range for the tan color is “blue to red”. The first color range and the second color range are common in that the minimum value side is “cold color” and the maximum value side is “warm color”, but the specific color of the cold color (green and blue) And the specific colors of warm colors (brown and red) are different from each other.

本実施形態において、「寒色」とは、色成分の赤(R)・緑(G)・青(B)のうち緑・青のうち少なくとも一方の成分が赤の成分よりも大きな色彩を指す(G>RとB>Rのうち少なくとも一方が成立)。また、「暖色」とは、色成分の赤(R)・緑(G)・青(B)のうち赤の成分が緑・青の各成分よりも大きな色彩を指す(R>GかつR>B)。   In the present embodiment, “cold color” refers to a color in which at least one of the color components red (R), green (G), and blue (B) is larger than the red component. At least one of G> R and B> R is established). “Warm color” refers to a color in which the red component of the color components red (R), green (G), and blue (B) is larger than the green and blue components (R> G and R>). B).

標高の低い領域に緑系の色彩が付与され、標高の高い領域に茶系の色彩が付与される。また、谷部が青系の色彩に付与され、尾根部が赤系の色彩に付与される。標高Zと尾根谷度αで段彩表示のため付与される色彩が異なるので、比較的大きな起伏と、尾根部・谷部などの比較的小さな凹凸(微地形)とを、段彩による色彩の違いから判別し易い。また、標高の低い平地などを緑系、標高の高い山岳の山頂などを茶系に彩色し、一般の地図帳等に使用される馴染みの色彩を使用している。谷部が青系、尾根部が赤系に設定された第2の色彩範囲と、標高用に設定された第1の色彩範囲とを異ならせることで、尾根や谷も判読し易くしている。なお、第1の色彩範囲と前記第2の色彩範囲における最小値側の色彩は、一方が緑系、他方が青系であればよく、例えば標高用と尾根谷度用で逆の色彩を採用してもよい。   A green color is assigned to a low altitude region, and a brown color is assigned to a high altitude region. In addition, the valley is given to the blue color, and the ridge is given to the red color. Since the color given for the stage color display is different between the altitude Z and the ridge valley degree α, relatively large undulations and relatively small irregularities (micro-topography) such as ridges and valleys are represented by the color of the stage color. Easy to distinguish from differences. In addition, the low altitude flat land is green, the high altitude mountain peaks are brown, and the familiar colors used for general map books are used. The second color range where the valley is set to blue and the ridge is set to red is different from the first color range set for elevation, making the ridge and valley easy to read. . It should be noted that the minimum color in the first color range and the second color range may be green and the other may be blue. For example, opposite colors are used for altitude and ridge valley degree. May be.

次に、三次元地形データDEM(X,Y,Z)の全対象点に、各変換テーブルT1,T2及び陰影テーブルを用いて求めた、標高Zに応じた緑〜茶の色彩、尾根谷度αに応じた青〜赤の色彩、傾斜度θに応じた黒〜白の陰影を合成して施し、段彩地形データG(X,Y,Z,R,G,B,Z)を生成する起伏画像生成処理(S60〜S170)について説明する。   Next, the green-brown color corresponding to the altitude Z obtained by using the conversion tables T1 and T2 and the shadow table, the ridge valley degree, for all target points of the three-dimensional terrain data DEM (X, Y, Z). The blue-red color corresponding to α and the black-white shadow corresponding to the gradient θ are synthesized and applied to generate stepped landform data G (X, Y, Z, R, G, B, Z). The undulation image generation process (S60 to S170) will be described.

ステップS60では、対象点Pj(但しj=1,2,3,…n(nはDEMにおける表示エリアの全点数))を設定する。三次元地形データDEM(X,Y,Z)を構成する全ての点(画素とすべき点)を1点ずつ順番に対象点として設定する。以下の対象点の色生成処理(S70〜S150)では、対象点に対して第1段彩処理、第2段彩処理、陰影処理、及び合成処理を行って色情報(R,G,B)を付与する。   In step S60, a target point Pj (where j = 1, 2, 3,... N (n is the total number of points in the display area in the DEM)) is set. All points (points to be pixels) constituting the three-dimensional terrain data DEM (X, Y, Z) are set as target points one by one in order. In the following target point color generation processing (S70 to S150), color information (R, G, B) is obtained by performing first-stage saturation processing, second-stage saturation processing, shadow processing, and composition processing on the target point. Is granted.

まずステップS70では、対象点の標高値Zを取得する。ステップS80では、標高値Zに応じた色彩(標高段彩値)(Rz,Gz,Bz)を、標高色彩変換テーブルT1(図8(a))を参照して計算する。標高色彩変換テーブルT1(図8(a))の参照により複数階調(22階調)のうちどの階調に属するかを判断し、その属する階調範囲における標高及び色彩のそれぞれの下限値(第1境界値)Z1,(R1,G1,B1)とそれぞれの上限値(第2境界値)Z2,(R2,G2,B2)とを取得する。そして、標高に応じた色彩がスムーズになるように、以下の計算式に従ってRGB成分ごとに加重平均を算出することで、標高Zに応じた緑〜茶の色彩を示す標高段彩データC1(Rz,Gz,Bz)を計算する。
Rz=R2+(R1−R2)・(Z−Z2)/(Z1−Z2) …(2)
Gz=G2+(G1−G2)・(Z−Z2)/(Z1−Z2) …(3)
Bz=B2+(B1−B2)・(Z−Z2)/(Z1−Z2) …(4)
この標高段彩データC1(Rz,Gz,Bz)を空間座標(X,Y,Z)に付与した全点を画素としてカラー表示したものが、図10に示す標高段彩画像C1である。図10の標高段彩画像C1に示すように、この表示エリアでは標高Zに応じて薄青緑〜茶色に段彩され、段彩された色の違いから比較的大きな起伏の判読が可能である。
First, in step S70, the altitude value Z of the target point is acquired. In step S80, a color (elevation step color value) (Rz, Gz, Bz) corresponding to the altitude value Z is calculated with reference to the altitude color conversion table T1 (FIG. 8A). With reference to the altitude color conversion table T1 (FIG. 8A), it is determined which tone belongs to a plurality of tones (22 tones), and the lower limit values of the altitude and the color in the tone range to which the tone belongs ( First boundary values) Z1, (R1, G1, B1) and respective upper limit values (second boundary values) Z2, (R2, G2, B2) are acquired. Then, by calculating a weighted average for each RGB component according to the following calculation formula so that the color according to the altitude is smooth, the altitude stage color data C1 (Rz) indicating the colors of green to brown according to the altitude Z , Gz, Bz).
Rz = R2 + (R1-R2). (Z-Z2) / (Z1-Z2) (2)
Gz = G2 + (G1-G2). (Z-Z2) / (Z1-Z2) (3)
Bz = B2 + (B1-B2). (Z-Z2) / (Z1-Z2) (4)
The altitude stage color image C1 shown in FIG. 10 is a color display of all points obtained by assigning the elevation stage color data C1 (Rz, Gz, Bz) to the spatial coordinates (X, Y, Z) as pixels. As shown in the elevation gradation image C1 in FIG. 10, in this display area, light blue green to brown are graded according to the elevation Z, and relatively large undulations can be interpreted from the difference in the graded color. .

ステップS90では、対象点の尾根谷度αを取得する。ステップS100では、尾根谷度αに応じた色彩(尾根谷度段彩値)(Rα,Gα,Bα)を、尾根谷度色彩変換テーブルT2(図8(b))を参照して計算する。尾根谷度色彩変換テーブルT2(図8(b))の参照により複数階調(22階調)のうちどの階調に属するかを判断し、その属する階調範囲における尾根谷度α及び色彩のそれぞれの下限値(第1境界値)α1,(R1,G1,B1)とそれぞれの上限値(第2境界値)α2,(R2,G2,B2)とを取得する。そして、尾根谷度αに応じた色彩がスムーズになるように、以下の計算式に従ってRGB成分ごとに加重平均を算出することで、尾根谷度αに応じた青〜赤の色彩を示す尾根谷度段彩データC2(Rα,Gα,Bα)を計算する。
Rα=R2+(R1−R2)・(α−α2)/(α1−α2) …(5)
Gα=G2+(G1−G2)・(α−α2)/(α1−α2) …(6)
Bα=B2+(B1−B2)・(α−α2)/(α1−α2) …(7)
この尾根谷度段彩データC2(Rα,Gα,Bα)を空間座標(X,Y,Z)に付与した全点を画素としてカラー表示したものが、図11に示す尾根谷度段彩画像C2である。図11の尾根谷度段彩画像C2に示すように、この表示エリアでは尾根谷度αに応じて青〜赤のうちの青緑〜黄色に段彩され、段彩された色の違いから尾根や谷などの比較的小さな凹凸の判読が可能である。
In step S90, the ridge valley degree α of the target point is acquired. In step S100, a color (ridge valley degree chromatic value) (Rα, Gα, Bα) corresponding to the ridge valley degree α is calculated with reference to the ridge valley degree color conversion table T2 (FIG. 8B). By referring to the ridge valley degree color conversion table T2 (FIG. 8B), it is determined which of the plurality of gradations (22 gradations) belongs to, and the ridge valley degree α and the color in the gradation range to which it belongs. Each lower limit value (first boundary value) α1, (R1, G1, B1) and each upper limit value (second boundary value) α2, (R2, G2, B2) are acquired. And the ridge valley which shows the color of blue-red according to ridge valley degree alpha by calculating a weighted average for every RGB component according to the following formula so that the color according to ridge valley degree alpha may become smooth The degree color data C2 (Rα, Gα, Bα) is calculated.
Rα = R2 + (R1−R2) · (α−α2) / (α1−α2) (5)
Gα = G2 + (G1−G2) · (α−α2) / (α1−α2) (6)
Bα = B2 + (B1−B2) · (α−α2) / (α1−α2) (7)
The ridge valley degree stage color image C2 shown in FIG. 11 is a color display of all points obtained by assigning the ridge valley degree stage color data C2 (Rα, Gα, Bα) to the spatial coordinates (X, Y, Z) as pixels. It is. As shown in the ridge valley degree stepped image C2 in FIG. 11, the display area is stepped from blue to red in blue green to yellow according to the ridge valley degree α, and the ridge is determined from the difference in the stepped colors. It is possible to interpret relatively small irregularities such as ridges and valleys.

ステップS110では、標高段彩データC1と尾根谷度段彩データC2との重み付け平均(加重平均)を計算し、第1合成データG1を生成する。第1合成データG1(Rzα,Gzα,Bzα)は、以下の計算式に従って算出される。
Rzα=(w1・Rz+w2・Rα)/(w1+w2) …(8)
Gzα=(w1・Gz+w2・Gα)/(w1+w2) …(9)
Bzα=(w1・Bz+w2・Bα)/(w1+w2) …(10)
ここで、w1は標高段彩の重み係数、w2は尾根谷度段彩の重み係数である。この第1合成データG1(Rzα,Gzα,Bzα)を空間座標(X,Y,Z)に付与した全点を画素としてカラー表示したものが、図12に示す第1合成画像G1である。この第1合成画像G1は、標高段彩の重み係数w1=0.5、尾根谷度段彩の重み係数w2=0.5の例を示している。各変換テーブルT1,T2に設定された色彩範囲(緑系〜茶系)(青系〜赤系)の組合せに応じて、標高Zによる段彩と尾根谷度αによる段彩とを識別できるように、適宜な重み係数w1,w2を設定することができる。
In step S110, a weighted average (weighted average) of the altitude stage color data C1 and the ridge valley degree stage color data C2 is calculated to generate first synthesized data G1. The first composite data G1 (Rzα, Gzα, Bzα) is calculated according to the following calculation formula.
Rzα = (w1 · Rz + w2 · Rα) / (w1 + w2) (8)
Gzα = (w1 · Gz + w2 · Gα) / (w1 + w2) (9)
Bzα = (w1 · Bz + w2 · Bα) / (w1 + w2) (10)
Here, w1 is a weighting coefficient of the altitude stage color, and w2 is a weighting coefficient of the ridge valley degree stage color. A first composite image G1 shown in FIG. 12 is a color display of all the points obtained by assigning the first composite data G1 (Rzα, Gzα, Bzα) to the spatial coordinates (X, Y, Z) as pixels. This first composite image G1 shows an example in which the weight coefficient w1 = 0.5 for the altitude stage color and the weight coefficient w2 = 0.5 for the degree ridge valley degree color. According to the combination of the color ranges (green to brown) (blue to red) set in the conversion tables T1 and T2, it is possible to distinguish between the stage color due to the altitude Z and the level color due to the ridge valley degree α. Appropriate weighting factors w1 and w2 can be set.

この第1合成画像G1の表示エリアでは、標高Zに応じた緑〜茶の範囲の段彩と、尾根谷度αに応じた青〜赤の範囲の段彩とが色合成され、平地が薄緑、標高の高い部分が茶鼠でその中に茶色の尾根部が脈状に延び、標高の次に高い部分が黄茶でその中に濃黄色の尾根部が脈状に延び、さらに脈状に延びる谷部が青緑で表現されている。この第1合成画像G1では、段彩された色の違いから、比較的大きな起伏と比較的小さな凹凸の両方の判読が可能である。   In the display area of the first composite image G1, the step color of the green to brown range corresponding to the altitude Z and the step color of the blue to red range corresponding to the ridge valley degree α are color-synthesized, and the flat ground is thin. The green, high altitude part is a teacup and the brown ridge extends into a vein, the next highest altitude is yellow tea and the deep yellow ridge extends into a vein, and the vein The valley that extends to is expressed in blue-green. In the first composite image G1, it is possible to interpret both relatively large undulations and relatively small irregularities due to the difference in the colors that have been staged.

ステップS120では、対象点の近傍8点のデータ(X,Y,Z)を取得する。ステップS130では、対象点の近傍8点のデータ(X,Y,Z)を用いて傾斜度θを計算する。図7は、対象点の周囲近傍に位置する8点の標高値を示す。まず対象点の周囲近傍8点の標高値Z1〜Z8を用いて、x方向の傾斜度Sxとy方向の傾斜度Syとを次式により計算する。
Sx=((Z1+Z4+Z6)−(Z3+Z5+Z8))/6/Msize …(11)
Sy=((Z1+Z2+Z3)−(Z6+Z7+Z8))/6/Msize …(12)
ここで、Msizeはメッシュサイズ(1画素1辺のサイズ(長さ))である。次にx方向の傾斜度Sxとy方向の傾斜度Syとを用いて、次式により傾斜度(傾斜角)θを計算する。
傾斜度θ=arctan(√(Sx・Sx +Sy・Sy) …(13)
このように本実施形態では、x方向の傾斜度Sxとy方向の傾斜度Syとを合成して傾斜度θを計算している。この傾斜度θの使用によって、対象点Pjの周囲8方位の傾斜角のうち最大傾斜角を使用して陰影を付与する方法に比べ、周囲8方位の傾斜角が適度にスムージングされ、傾斜度θに応じた自然な陰影が付与される。もちろん、「(Z1+Z4+Z6)/3−(Z3+Z5+Z8)/3」のようなx方向両側の各3点の標高平均の差をメッシュサイズMsizeで除した値を傾斜度θに用いてもよい。なお、傾斜度θとして式 θ=√(Sx・Sx +Sy・Sy)を使用することもできる。
In step S120, data (X, Y, Z) of eight points near the target point are acquired. In step S130, the inclination θ is calculated using data (X, Y, Z) of eight points in the vicinity of the target point. FIG. 7 shows eight elevation values located near the periphery of the target point. First, the slope Sx in the x direction and the slope Sy in the y direction are calculated by the following equations using the elevation values Z1 to Z8 at the eight neighboring points around the target point.
Sx = ((Z1 + Z4 + Z6) − (Z3 + Z5 + Z8)) / 6 / Msize (11)
Sy = ((Z1 + Z2 + Z3)-(Z6 + Z7 + Z8)) / 6 / Msize (12)
Here, Msize is the mesh size (size (length) of one pixel per side). Next, using the inclination degree Sx in the x direction and the inclination degree Sy in the y direction, the inclination (inclination angle) θ is calculated by the following equation.
Inclination θ = arctan (√ (Sx · Sx + Sy · Sy) (13)
As described above, in this embodiment, the inclination θ is calculated by combining the inclination Sx in the x direction and the inclination Sy in the y direction. By using this inclination degree θ, the inclination angles in the eight surrounding directions are appropriately smoothed compared to the method of applying the shadow using the maximum inclination angle among the eight inclination angles around the target point Pj. A natural shading according to is given. Of course, a value obtained by dividing the difference in elevation average of each of the three points on both sides in the x direction by “mesh size Msize”, such as “(Z1 + Z4 + Z6) / 3− (Z3 + Z5 + Z8) / 3”. You may use for. Note that the equation θ = √ (Sx · Sx + Sy · Sy) can also be used as the inclination θ.

ステップS140では、傾斜度θにより陰影Gθを計算する。最大傾斜度を「黒」、最小傾斜度を「白」とする予め用意された傾斜度陰影変換テーブル(グレースケールテーブル)を参照して、傾斜度θに応じた陰影Gθを求める。本例では、陰影Gθは、0〜1.0の範囲内の値として算出される。この陰影Gθを空間座標(X,Y,Z)に付与した全点を画素としてグレースケール表示したものが、図13に示す傾斜陰影画像Gθである。この傾斜陰影画像Gθの表示エリアでは、傾斜度θに応じた陰影が表現され、傾斜が大きい領域が濃色(低明度)、傾斜が小さい領域が淡色(高明度)のグレースケールで表現されている。例えば脈状に延びる尾根部や谷部、平地などは淡灰色(明灰色)で表現され、尾根と谷の間の斜面は傾斜に応じた濃さの濃灰色(暗灰色)で表現される。   In step S140, the shadow Gθ is calculated from the inclination θ. A shade Gθ corresponding to the gradient θ is obtained by referring to a gradient shade conversion table (gray scale table) prepared in advance with the maximum gradient being “black” and the minimum gradient being “white”. In this example, the shadow Gθ is calculated as a value within the range of 0 to 1.0. An inclined shadow image Gθ shown in FIG. 13 is displayed in gray scale with all the points where the shadow Gθ is assigned to the spatial coordinates (X, Y, Z) as pixels. In the display area of the gradient shadow image Gθ, a shadow corresponding to the gradient θ is represented, and a region with a large gradient is represented with a gray color (low lightness) and a region with a small gradient is represented with a light color (high lightness) grayscale. Yes. For example, ridges, valleys, and plains that extend in a vein shape are expressed in light gray (light gray), and the slope between the ridge and the valley is expressed in dark gray (dark gray) corresponding to the inclination.

ステップS150では、第1合成データG1と陰影Gθとを乗算し、第2合成データG2を生成する。第2合成データG2(Rzαθ,Gzαθ,Bzαθ)は、以下の計算式に従って算出される。
Rzαθ=Rzα・Gθ …(14)
Gzαθ=Gzα・Gθ …(15)
Bzαθ=Bzα・Gθ …(16)
この第2合成データG2(Rzαθ,Gzαθ,Bzαθ)を空間座標(X,Y,Z)に付与した全点を画素としてカラー表示したものが、図14に示す第2合成画像G2である。この第2合成画像G2の表示エリアでは、標高Zに応じた緑〜茶の範囲の段彩と、尾根谷度αに応じた青〜赤の範囲の段彩と、傾斜度θに応じた陰影とが色合成され、平地が薄緑、標高の高い部分が焦茶でその中に明るい茶色で尾根部が脈状に延び、標高の次に高い部分の中に黄茶の尾根部が脈状に延び、さらに脈状に延びる谷部が青緑で表現されている。そして、尾根部の両側では傾斜度の大きな斜面が濃灰色の混色、傾斜度の小さな斜面が明灰色の混色で表現される。よって、この第2合成画像G2では、段彩された色の違いから、比較的大きな起伏と比較的小さな凹凸の両方の判読が可能であるうえ、陰影から傾斜の大きさも判読可能である。なお、第2合成データG2(Rzαθ,Gzαθ,Bzαθ)は、空間座標(X,Y,Z)と共に、空間座標と色値とを合わせた6次元のデータ(X,Y,Z,Rzαθ,Gzαθ,Bzαθ)として、バッファ35に格納される。
In step S150, the first composite data G1 and the shadow Gθ are multiplied to generate second composite data G2. The second combined data G2 (Rzαθ, Gzαθ, Bzαθ) is calculated according to the following calculation formula.
Rzαθ = Rzα · Gθ (14)
Gzαθ = Gzα · Gθ (15)
Bzαθ = Bzα · Gθ (16)
The second composite image G2 shown in FIG. 14 is a color display of all the points obtained by assigning the second composite data G2 (Rzαθ, Gzαθ, Bzαθ) to the spatial coordinates (X, Y, Z) as pixels. In the display area of the second composite image G2, the stage colors in the range of green to brown according to the altitude Z, the stage colors in the range of blue to red according to the ridge valley degree α, and the shade according to the inclination degree θ. And the color is light green, the flat area is light green, the high altitude part is dark brown, the light brown and the ridge part extends in a vein shape, the yellow tea ridge part in the next highest altitude part in a vein shape The valleys that extend and further extend like a vein are expressed in blue-green. On both sides of the ridge, the slope with a large slope is represented by a dark gray color mixture, and the slope with a small slope is represented by a light gray color mixture. Therefore, in the second composite image G2, it is possible to interpret both relatively large undulations and relatively small irregularities due to the difference in the staged colors, and it is also possible to interpret the magnitude of the inclination from the shadow. The second composite data G2 (Rzαθ, Gzαθ, Bzαθ) is 6-dimensional data (X, Y, Z, Rzαθ, Gzαθ) that combines the spatial coordinates and the color values together with the spatial coordinates (X, Y, Z). , Bzαθ) is stored in the buffer 35.

こうして1つの対象点についてS70〜S150の処理を終え、対象点に2種類の段彩及び陰影が合成されて付与されると、ステップS160において、全点について処理を終了したか否かを判断する。全点の処理終了前であって処理すべき座標点が残っていれば、ステップS170において次の点の番号を1つ繰り上げて(j=j+1)、ステップS60において次の対象点Pjを設定する。以下、同様に、各対象点についてS70〜S150の処理を繰り返し、全ての座標点について処理を終えると、S160において全点の処理を終了したと判断される。このときバッファ35には、全点の第2合成データG2(X,Y,Z,Rzαθ,Gzαθ,Bzαθ)が格納される。   In this way, when the processing of S70 to S150 is completed for one target point, and two types of gradations and shadows are combined and applied to the target point, it is determined in step S160 whether the processing has been completed for all points. . If there are still coordinate points to be processed before all points have been processed, the next point number is incremented by 1 (j = j + 1) in step S170, and the next target point Pj is set in step S60. . Hereinafter, similarly, when the processing of S70 to S150 is repeated for each target point and the processing is finished for all coordinate points, it is determined that the processing of all points is finished in S160. At this time, the buffer 35 stores the second composite data G2 (X, Y, Z, Rzαθ, Gzαθ, Bzαθ) of all points.

ステップS180では、段彩地形データG(X,Y,Z,R,G,B)を生成する。すなわち、バッファ35に格納された第2合成データG2(X,Y,Z,Rzαθ,Gzαθ,Bzαθ)の全点分の集まりが段彩地形データG(X,Y,Z,R,G,B)として生成される。この段彩地形データG(X,Y,Z,R,G,B)は空間座標値と色値とを成分に含む6次元の数値データであり、各点は空間座標点であると共に画素として機能する。この段彩地形データG(X,Y,Z,R,G,B)の各点を画素としてカラー表現すると、段彩地形データGが第2合成データG2の集まりであることから、図14と同じ画像となる。   In step S180, stepped terrain data G (X, Y, Z, R, G, B) is generated. That is, the collection of all the points of the second composite data G2 (X, Y, Z, Rzαθ, Gzαθ, Bzαθ) stored in the buffer 35 is the stepped terrain data G (X, Y, Z, R, G, B). ). This staged terrain data G (X, Y, Z, R, G, B) is 6-dimensional numerical data including spatial coordinate values and color values as components, and each point is a spatial coordinate point and a pixel. Function. If each point of the stepped terrain data G (X, Y, Z, R, G, B) is expressed in color as a pixel, the stepped terrain data G is a collection of the second synthesized data G2. Same image.

ステップS190では、水部ポリゴンデータPD(別途X,Y座標列で表される閉じた多角形面)を取得し、段彩地形データG(X,Y,Z,R,G,B)において水部ポリゴンデータPDで規定されるポリゴン内の画素を色変更して段彩地形データGP(X,Y,Z,R,G,B)を生成する。このポリゴン処理はポリゴン処理部29が行う。このポリゴン処理の結果、池、沼、河川、海等の水面領域に設定された水部ポリゴン内に存在する全ての点(画素)の色値(R,G,B)が、例えば青色の値に変更される。この段彩地形データGP(X,Y,Z,R,G,B)の各点を画素としてカラー表現したものが、図15に示す段彩地形画像GPである。   In step S190, water part polygon data PD (a closed polygonal surface separately represented by an X, Y coordinate sequence) is obtained, and water is obtained from the stepped terrain data G (X, Y, Z, R, G, B). The color within the polygon defined by the partial polygon data PD is changed to generate stepped landform data GP (X, Y, Z, R, G, B). The polygon processing unit 29 performs this polygon processing. As a result of this polygon processing, the color values (R, G, B) of all points (pixels) existing in the water part polygon set in the water surface area such as a pond, swamp, river, sea, etc. are blue values, for example. Changed to The staged landform image GP shown in FIG. 15 is a color representation of each point of the staged landform data GP (X, Y, Z, R, G, B) as a pixel.

ステップS200では、段彩地形データGP(X,Y,Z,R,G,B)を基に、指定の方向視からの地形起伏画像データG(R,G,B)を生成する。この地形起伏画像データG(R,G,B)の生成は、画像生成部30が行う。例えば指定方向視が真上からである平面視の場合は、段彩地形データGP(X,Y,Z,R,G,B)をz方向から見たときの出力面(表示面)に指定エリア内の各点(画素)を写像し、出力面上の各写像点に対応する画素値(R,G,B)を与えることで、平面視の地形起伏画像データG(R,G,B)を生成する。この結果、生成された地形起伏画像データG(R,G,B)に基づき、図16に示す平面視(z方向視)の地形起伏画像が出力(表示又は印刷)される。また、指定方向視が斜め方向である場合は、段彩地形データGP(X,Y,Z,R,G,B)をz方向に対して斜めから見たときの出力面(表示面)に指定エリア内の各点(画素)を写像し、出力面上の各写像点(画素)に、対応する画素値(R,G,B)を与えることで、斜めから見た地形起伏画像データG(R,G,B)を生成する。この結果、生成された地形起伏画像データG(R,G,B)に基づき、図17に示す地形起伏画像(鳥瞰図)が出力(表示又は印刷)される。   In step S200, terrain undulation image data G (R, G, B) from a specified direction is generated based on the stepped terrain data GP (X, Y, Z, R, G, B). The terrain relief image data G (R, G, B) is generated by the image generation unit 30. For example, in the case of a plan view in which the designated direction view is from directly above, the stepped landform data GP (X, Y, Z, R, G, B) is designated as the output surface (display surface) when viewed from the z direction. By mapping each point (pixel) in the area and giving a pixel value (R, G, B) corresponding to each mapping point on the output surface, the topographic relief image data G (R, G, B) in plan view ) Is generated. As a result, based on the generated topographic relief image data G (R, G, B), a topographic relief image in plan view (z direction view) shown in FIG. 16 is output (displayed or printed). Further, when the designated direction view is an oblique direction, the stepped terrain data GP (X, Y, Z, R, G, B) is displayed on the output surface (display surface) when viewed obliquely with respect to the z direction. By mapping each point (pixel) in the designated area and giving the corresponding pixel value (R, G, B) to each mapping point (pixel) on the output surface, the terrain relief image data G viewed from an oblique direction (R, G, B) is generated. As a result, the topographic relief image (bird's eye view) shown in FIG. 17 is output (displayed or printed) based on the generated topographic relief image data G (R, G, B).

従来、三次元地形データDEM(X,Y,Z)を基に鳥瞰図を生成する場合、まず地形表面を生成してからレンダリング処理で地形表面に色彩を付与する方法がとられていたので、処理負担の高いレンダリング処理により表示速度が遅くなってしまう。これに対し本実施形態では、三次元座標(X,Y,Z)に色値(R,G,B)を付加して生成される段彩地形データGPには三次元情報が保たれているので、段彩地形データGPを出力面(表示面)へ写像する際の向き(視方向)を変えるだけで、鳥瞰図などの画像データを比較的高速に生成できる。この結果、鳥瞰図のような三次元の画像も比較的高速に表示できる。   Conventionally, when generating a bird's-eye view based on three-dimensional terrain data DEM (X, Y, Z), a method has been adopted in which a terrain surface is first generated and then a color is added to the terrain surface by rendering processing. The display speed is slowed down by a heavy rendering process. On the other hand, in this embodiment, three-dimensional information is maintained in the stepped terrain data GP generated by adding the color values (R, G, B) to the three-dimensional coordinates (X, Y, Z). Therefore, image data such as a bird's-eye view can be generated at a relatively high speed simply by changing the direction (viewing direction) when mapping the terraced terrain data GP onto the output surface (display surface). As a result, a three-dimensional image such as a bird's eye view can be displayed at a relatively high speed.

なお、図9において、S10,S20,S70,S80の処理が標高段彩処理手順に相当し、S30,S40の処理が凹凸度演算手順に相当し、さらにS50,S90,S100の処理が凹凸度段彩処理手順に相当する。また、S120,S130の処理が傾斜度演算手順に相当し、S140の処理が陰影生成手順に相当し、さらにS110,S150,S180の処理が合成処理手順に相当する。また、S200の処理が出力手順に相当する。   In FIG. 9, the processes of S10, S20, S70, and S80 correspond to the altitude step color processing procedure, the processes of S30 and S40 correspond to the unevenness degree calculation procedure, and the processes of S50, S90, and S100 further correspond to the unevenness degree. This corresponds to the step color processing procedure. In addition, the processing in S120 and S130 corresponds to a gradient calculation procedure, the processing in S140 corresponds to a shadow generation procedure, and the processing in S110, S150, and S180 corresponds to a synthesis processing procedure. Further, the process of S200 corresponds to an output procedure.

以上詳述したようにこの実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(1)標高段彩と尾根谷度段彩(凹凸度段彩)との合成により、標高段彩により比較的大きな起伏を判読し易くなり、尾根谷度段彩により尾根・谷などの比較的小さな凹凸(微地形)を判読し易くなる。
As described above in detail, according to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Elevation dansai and ridge valley degree dansai (uneven degree dansai) make it easy to interpret relatively large undulations by altitude dansai. It becomes easy to read small irregularities (micro terrain).

(2)微地形を強調する陰影を傾斜度θから作成するので、斜めの入射光を想定して陰影を施した際に問題となる陰影の光入射方向依存性がないうえ、特許文献1のように凹凸度(浮沈度)に応じた陰影に起因し赤色立体地図において谷部が暗くなる問題も回避できる。尾根谷度段彩画像に傾斜度θによる陰影を重ね合せることで、明暗だけでは区別し難い尾根と谷を一層明確に判読できる。また、傾斜度θに応じて、緩傾斜部分の明度を高く、急傾斜部分の明度を低くすることで立体感を与えることができる。   (2) Since the shadow emphasizing the fine topography is created from the inclination θ, there is no dependency on the light incident direction of the shadow which becomes a problem when the shadow is applied assuming the oblique incident light. Thus, it is possible to avoid the problem that the valley is dark in the red three-dimensional map due to the shade according to the degree of unevenness (the degree of rise and fall). By superimposing shadows based on the inclination degree θ on the ridge valley degree stepwise image, the ridges and valleys that are difficult to distinguish only by light and dark can be read more clearly. Further, according to the inclination degree θ, it is possible to give a stereoscopic effect by increasing the lightness of the gently inclined portion and decreasing the lightness of the steeply inclined portion.

(3)標高段彩は、標高値Zに応じた第1色彩範囲「緑(最低標高Zmin)〜茶(最高標高Zmax)」を着色することで強調表現し、尾根谷度段彩は、尾根谷度αに応じた第2色彩範囲「青(最小値αmin)〜赤(最大値αmax)」を着色することで強調表現される。第1色彩範囲と第2色彩範囲が異なる色彩範囲(つまりパラメータ(標高Z、尾根谷度α)の最小値の色彩と最大値の色彩が互いに異なるよう)に設定するとともに、共にパラメータの最小値が互いに異なる寒色、最大値が互いに異なる暖色になるように設定した。よって、標高段彩と尾根谷度段彩を合成表示しても、比較的大きな起伏の判読とその中にある比較的小さな凹凸(微地形)の判読が一層し易い。   (3) Elevation stage color is emphasized by coloring the first color range “green (minimum elevation Zmin) to brown (maximum elevation Zmax)” according to the elevation value Z. The second color range “blue (minimum value αmin) to red (maximum value αmax)” corresponding to the valley degree α is emphasized and expressed. Set the color range in which the first color range and the second color range are different (that is, the minimum color and the maximum color of the parameters (elevation Z, ridge valley degree α) are different from each other), and the minimum value of both parameters Are set to be different cold colors and maximum values are different warm colors. Therefore, even if the altitude stage color and the ridge valley degree stage color are combined and displayed, it is easier to interpret a relatively large undulation and a relatively small unevenness (fine landform) in the interpretation.

(4)特許文献1における赤色化立体画像のように浮沈度に応じて赤色の明度で階調表示する方法であると、尾根などの凸部が膨張、谷などの凹部が収縮したイメージ(谷が細く感じる)、谷内が暗く見え難くなる。しかし、本実施形態によれば、尾根や谷などの凹凸が尾根谷度αに応じて青〜赤の色彩範囲の段彩で強調表示されるので、尾根などの凸部が膨張、谷などの凹部が収縮したイメージになることを回避できる。   (4) In the method of displaying gradation in red brightness according to the degree of floating and sinking as in the reddish stereoscopic image in Patent Document 1, an image in which convex portions such as ridges expand and concave portions such as valleys contract (valleys) Taniuchi is dark and difficult to see. However, according to the present embodiment, unevenness such as ridges and valleys are highlighted with a stepped color in the blue to red color range according to the ridge valley degree α, so that convex portions such as ridges expand, It is possible to avoid the image where the concave portion is contracted.

(5)段彩地形データGPは、3次元座標(X,Y,Z)の付加情報として色情報(R,G,B)を付加することにより生成され、三次元座標(X,Y,Z)を保持している。このため、空間的に三次元の段彩地形データGPを斜めから見ることでより、立体感の効いた地形起伏画像を作成できる。通常、三次元データから面(surface)を発生させてからレンダリング処理を行って地形起伏画像を表現することが一般的であり、表示速度が遅くなってしまう。しかし、本実施形態によれば、三次元地形データにおける着色された点を表示する処理で済むので、地形起伏画像を高速に生成できる。   (5) The terraced landform data GP is generated by adding color information (R, G, B) as additional information of the three-dimensional coordinates (X, Y, Z), and the three-dimensional coordinates (X, Y, Z). ). For this reason, a three-dimensional terrain relief image can be created by viewing the spatially three-dimensional terraced terrain data GP from an oblique direction. Usually, a surface is generated from three-dimensional data, and then rendering processing is generally performed to express a terrain relief image, resulting in a slow display speed. However, according to the present embodiment, the processing for displaying the colored points in the three-dimensional terrain data is sufficient, so that the terrain relief image can be generated at high speed.

(6)従来の地形画像は単色や赤〜青の段彩が多いが、本実施形態は、緑〜茶色と一般的な地図帳の表現に近い馴染み易い色調で地形起伏画像を表現できる。また、大きな起伏は緑〜茶色の段彩、凹凸などの微地形は青〜赤の段彩で強調表現されるので、その合成色上に施された注記(赤、青、黒色)が背景に溶け込まず判読し易い効果も得られる。また、別途作成された水部ポリゴン(または水部属性)を使用して水部の色付けを行うことにより、さらに地図帳に近いより馴染み易い地形起伏画像を提供できる。   (6) Although the conventional topographic image has many monochromatic and red to blue gradations, this embodiment can express the topographic relief image with green to brown and a familiar color tone that is close to that of a general map book. In addition, large undulations are emphasized with green-brown gradations, and micro-terrain such as irregularities is emphasized with blue-red gradations, so the notes (red, blue, black) on the composite color are in the background. The effect of being easy to read without melting is also obtained. Further, by coloring the water part using a separately created water part polygon (or water part attribute), it is possible to provide a terrain relief image that is more familiar than a map book.

(7)凹凸度演算手順(S30,S40)では、三次元地形データDEMにおける対象点毎に、対象点から複数の方向(例えば8方向)に地上角Φ1と地下角Φ2とをそれぞれ求め、地上角Φ1の平均である地上開度ΦLと、地下角Φ2の平均である地下開度ΨLとに基づき、式 α=(ΦL−ΨL)/2により、凹凸度の一例として尾根谷度αを計算する。尾根などの凸部を表現できる地上開度ΦLと、谷などの凹部を表現できる地下開度ΨLとから、凹凸度を表現できる1つの地形量パラメータとして尾根谷度αを求め、尾根谷度αに応じて変換テーブルT2から決まる色彩を施すので、微地形を適切に段彩表現できる。   (7) In the unevenness degree calculation procedure (S30, S40), the ground angle Φ1 and the underground angle Φ2 are obtained for each target point in the three-dimensional terrain data DEM in a plurality of directions (for example, eight directions) from the target point. Based on the ground opening ΦL, which is the average of the angle Φ1, and the underground opening ΨL, which is the average of the underground angle Φ2, the ridge valley degree α is calculated as an example of the unevenness by the formula α = (ΦL−ΨL) / 2. To do. From the ground opening ΦL that can represent convex parts such as ridges and the underground opening ΨL that can represent concave parts such as valleys, the ridge valley degree α is obtained as one terrain quantity parameter that can express the degree of unevenness, and the ridge valley degree α Since the color determined from the conversion table T2 is applied according to the above, the fine terrain can be expressed in a stepwise manner.

(8)傾斜度演算手順(S120,S130)では、対象点の周囲近傍8点の標高Zを用いて(11)式及び(12)式によりそれぞれ計算したx方向傾斜度Sxとy方向傾斜度Syとを(13)式により合成して傾斜度θを求める。よって、対象点から8方向の傾斜角が適度にスムージングされた傾斜度θを採用できる。この結果、適度にスムージングされた傾斜度θに応じた自然な陰影を付与できる。   (8) In the gradient calculation procedure (S120, S130), the x-direction gradient Sx and the y-direction gradient calculated by the equations (11) and (12), respectively, using the elevations Z of the eight neighboring points around the target point. Sy is synthesized by equation (13) to determine the inclination θ. Therefore, it is possible to employ the degree of inclination θ in which the inclination angles in the eight directions from the target point are appropriately smoothed. As a result, it is possible to give a natural shadow according to the slope θ that is moderately smoothed.

(9)標高段彩データC1と尾根谷度段彩データC2との重み付け平均(加重平均)を、(8)式〜(10)式により計算し、第1合成データG1を生成する。よって、係数w1,w2による重み付けを調整することにより、比較的大きな起伏と比較的小さな凹凸とを判読し易い条件で、段彩地形データGPを生成できる。   (9) The weighted average (weighted average) of the altitude stage color data C1 and the ridge valley degree stage color data C2 is calculated by the formulas (8) to (10) to generate the first synthesized data G1. Therefore, by adjusting the weighting by the coefficients w1 and w2, the staged landform data GP can be generated under the condition that it is easy to read relatively large undulations and relatively small unevenness.

前記実施形態は上記に限定されず、以下の態様に変更することもできる。
・変換テーブルT1,T2の色彩範囲は前記実施形態に限定されず、適宜な色彩範囲を設定することができる。例えば各変換テーブルT1,T2で使用する色彩範囲を入れ替えてもよい。さらに、変換テーブルT1,T2のうち少なくとも一方について、標高Z又は尾根谷度αの最小値側が暖色、最大値側が寒色となるような色彩範囲を設定してもよい。また、標高用と尾根谷度用で同一の変換テーブルを用いて、使用する色彩範囲を同じとしてもよい。
The said embodiment is not limited above, It can also change into the following aspects.
The color range of the conversion tables T1 and T2 is not limited to the above embodiment, and an appropriate color range can be set. For example, the color ranges used in the conversion tables T1 and T2 may be interchanged. Furthermore, for at least one of the conversion tables T1 and T2, a color range in which the minimum value side of the altitude Z or the ridge valley degree α is a warm color and the maximum value side is a cool color may be set. Moreover, it is good also as the same color range to be used using the same conversion table for elevation and for ridge valley degree.

・標高Zに応じた第1段彩処理、尾根谷度αに応じた第2段彩処理、傾斜度に応じた陰影処理及び合成処理を、対象点毎に全点終了まで繰り返す方法を採用したが、これに替えて、全点の処理を終えた後に次の処理へ進む方法も採用できる。   ・ A method was adopted in which the first stage saturation process according to the altitude Z, the second stage saturation process according to the ridge valley degree α, the shading process according to the inclination degree and the synthesis process were repeated for each target point until the end of all points. However, instead of this, a method of proceeding to the next processing after finishing the processing of all points can also be adopted.

・傾斜度を求める計算式は適宜変更してもよい。最大傾斜角を求める計算式を用いてもよい。
・尾根谷度αを求める計算式は適宜変更してもよい。また、探索方向は8方向に限らず、4方向や16方向、あるいは32方向等でもよい。
-You may change the calculation formula which calculates | requires inclination suitably. A calculation formula for obtaining the maximum inclination angle may be used.
-The formula for obtaining the ridge valley degree α may be changed as appropriate. Further, the search direction is not limited to eight directions, and may be four directions, sixteen directions, or thirty-two directions.

・凹凸度は尾根谷度αに限定されない。凹凸度として、ラプラシアンを用いてもよい。さらに、曲線上のある点を通る全ての測地線(曲面上で2点間を結ぶ最短距離の曲線)の曲率の最大値と最小値の平均として定義される平均曲率を凹凸度として用いてもよい。   -The unevenness degree is not limited to the ridge valley degree α. Laplacian may be used as the degree of unevenness. Furthermore, the average curvature defined as the average of the maximum value and the minimum value of all geodesic curves passing through a certain point on the curve (the shortest distance curve connecting two points on the curved surface) may be used as the unevenness degree. Good.

・三次元地形データは、TIN(triangulated irregular network,不整三角形網)でもよい。さらには、オルソ画像、DTM(Digital Terrain Model:数値地形モデル)、DSM(Digital Surface Model:数値表層モデル)でもよい。   The 3D terrain data may be TIN (triangulated irregular network). Furthermore, an ortho image, DTM (Digital Terrain Model), and DSM (Digital Surface Model) may be used.

・段彩地形データは6次元データに限定されない。他の情報を含めた7次元以上のデータであってもよい。また、三次元空間座標(X,Y,Z)を無くした三次元の段彩地形データGP(R,G,B)であってもよい。この場合、指定の視野方向毎に段彩地形データの生成処理を行うことになる。   ・ The terraced terrain data is not limited to 6-dimensional data. It may be 7-dimensional or more data including other information. Alternatively, it may be three-dimensional terraced landform data GP (R, G, B) in which the three-dimensional space coordinates (X, Y, Z) are eliminated. In this case, the staged terrain data generation process is performed for each designated visual field direction.

10…本体、11…入力部、12…入力操作部、13…表示ドライバ、14…モニタ、15…印刷ドライバ、16…プリンタ、21…制御部、22…入力バッファ、23…標高段彩処理手段の一例である第1段彩演算部、24…凹凸度演算手段の一例である尾根谷度演算部、25…凹凸度段彩処理手段の一例である第2段彩演算部、26…傾斜度演算手段の一例である傾斜度演算部、27…陰影生成手段の一例である陰影演算部、28…合成処理手段の一例である合成処理部、29…ポリゴン処理部、30…出力手段の一例である画像生成部、31…第1変換テーブル作成部、32…第2変換テーブル作成部、33…色合成処理部、34…陰影合成処理部、35…バッファ、100…地形起伏画像生成装置の一例である地図生成装置、PC…パーソナルコンピュータ、DEM(X,Y,Z)…三次元地形データ、Z…標高、Φ1…地上角、Φ2…地下角、ΦL…地上開度、ΨL…地下開度、α…凹凸度の一例である尾根谷度、Sx…x方向傾斜度、Sy…y方向傾斜度、θ…傾斜度、T1…高色彩変換テーブル、T2…尾根谷度色彩変換テーブル、Zmin…標高の最小値、Zmax…標高の最大値、αmin…尾根谷度の最小値、αmax…尾根谷度の最大値、Pj…対象点(着目の地点)C1…標高段彩データ、C2…凹凸度段彩データの一例である尾根谷度段彩データ、Gθ…陰影データ(陰影)、G1…第1合成データ、G2…第2合成データ、G(X,Y,Z,R,G,B)…段彩地形データ(水部ポリゴン色付与前)、GP(X,Y,Z,R,G,B)…段彩地形データ(水部ポリゴン色付与後)、G(R,G,B)…地形起伏画像データ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Main body, 11 ... Input part, 12 ... Input operation part, 13 ... Display driver, 14 ... Monitor, 15 ... Print driver, 16 ... Printer, 21 ... Control part, 22 ... Input buffer, 23 ... Elevation stage color processing means A first stage saturation calculation unit, which is an example of 24, a ridge valley degree calculation unit which is an example of the degree of unevenness calculation means, 25 ... a second stage saturation calculation part which is an example of the degree of unevenness stage color processing means, 26 ... an inclination degree An inclination calculating unit as an example of a calculating unit, 27... A shadow calculating unit as an example of a shadow generating unit, 28... A combining processing unit as an example of a combining processing unit, 29. An image generation unit, 31 ... first conversion table creation unit, 32 ... second conversion table creation unit, 33 ... color synthesis processing unit, 34 ... shadow synthesis processing unit, 35 ... buffer, 100 ... example of terrain relief image generation device A map generator, PC ... -Sonal computer, DEM (X, Y, Z) ... 3D terrain data, Z ... Elevation, Φ1 ... Ground angle, Φ2 ... Underground angle, ΦL ... Ground opening, ΨL ... Underground opening, α ... Example of unevenness Ridge valley degree, Sx: inclination in x direction, Sy: inclination in y direction, θ: inclination, T1: high color conversion table, T2: ridge valley color conversion table, Zmin: minimum altitude, Zmax: Maximum value of altitude, αmin: minimum value of ridge valley degree, αmax: maximum value of ridge valley degree, Pj: target point (point of interest) C1: altitude stage color data, C2: unevenness level color data Ridge valley level data, Gθ ... shadow data (shadow), G1 ... first composite data, G2 ... second composite data, G (X, Y, Z, R, G, B) ... step topography data (water Part polygon color before), GP (X, Y, Z, R, G, B)... Terrain data (after water part polygon color assignment), G ( , G, B) ... terrain relief image data.

Claims (6)

標高を含む三次元地形データを基に地形起伏画像を生成する地形起伏画像生成装置による地形起伏画像生成方法であって、
標高段彩処理手段により、入力した前記三次元地形データに基づき画素となる各地点に当該地点の標高に応じた色彩を付与する段彩処理を行って標高段彩データを生成する標高段彩処理手順と、
凹凸度演算手段により、前記三次元地形データに基づいて前記各地点における地形の凹凸度を演算する凹凸度演算手順と、
凹凸度段彩処理手段により、前記各地点に当該地点毎の前記凹凸度に応じた色彩を付与する段彩処理を行って凹凸度段彩データを生成する凹凸度段彩処理手順と、
傾斜度演算手段により、前記三次元地形データに基づいて前記各地点における傾斜度を演算する傾斜度演算手順と、
陰影生成手段により、前記各地点に当該地点毎の前記傾斜度に応じた陰影を付与する陰影処理を行って陰影データを生成する陰影生成手順と、
合成処理手段により、前記標高段彩データと前記凹凸度段彩データと前記陰影データとを合成して段彩地形データを生成する合成処理手順と、
出力手段により、前記段彩地形データに基づく地形起伏画像を出力する出力手順と、
を備え
前記標高段彩処理手順では、前記標高の最小値と最大値との間に設定された第1の色彩範囲に従って標高に応じた色彩を付与して前記標高段彩データを生成し、
前記凹凸度段彩処理手順では、前記凹凸度の最小値と最大値との間に設定された第2の色彩範囲に従って凹凸度に応じた色彩を付与して前記凹凸度段彩データを生成し、
前記第1の色彩範囲と前記第2の色彩範囲は設定された色彩範囲が互いに異なるとともに、前記標高と前記凹凸度との各最小値に対応する色彩が互いに異なる寒色、最大値に対応する色彩が互いに異なる暖色に設定されることを特徴とする地形起伏画像生成方法。
A terrain undulation image generation method by a terrain undulation image generation device that generates a terrain undulation image based on three-dimensional terrain data including altitude,
Elevation stage chrominance processing that generates elevation stage chromatic data by performing stage grading processing that assigns a color according to the elevation of the point to each point that becomes a pixel based on the input three-dimensional terrain data by the elevation stage chromatic processing means Procedure and
The unevenness degree calculating means calculates the unevenness degree of the terrain at each point based on the three-dimensional terrain data by the unevenness degree calculating means ,
An unevenness degree gradation processing procedure for generating unevenness degree gradation data by performing a gradation process that imparts a color corresponding to the unevenness degree for each point to each point by the unevenness degree gradation processing means ;
An inclination calculation procedure for calculating an inclination at each point based on the three-dimensional terrain data by an inclination calculation means ;
A shadow generation procedure for generating shadow data by performing a shadow process for applying a shadow according to the slope at each point to each point by a shadow generation unit ;
A synthesis processing procedure for synthesizing the elevation gradation data, the unevenness degree gradation data, and the shadow data to generate gradation terrain data by a combination processing means;
An output procedure for outputting a terrain relief image based on the stepped terrain data by output means ;
Equipped with a,
In the altitude stage color processing procedure, the altitude stage color data is generated by giving a color according to the altitude according to a first color range set between the minimum value and the maximum value of the altitude,
In the unevenness degree gradation processing procedure, the unevenness degree gradation data is generated by assigning a color according to the unevenness degree according to a second color range set between the minimum value and the maximum value of the unevenness degree. ,
The first color range and the second color range are different from each other in the set color ranges, and the colors corresponding to the minimum values of the altitude and the unevenness are the cold colors and the colors corresponding to the maximum values. The terrain relief image generating method is characterized in that are set to different warm colors .
前記凹凸度演算手順では、前記三次元地形データにおける前記地点毎に、当該地点から複数の方向に地上角と地下角とをそれぞれ求め、前記地上角の平均である地上開度と、前記地下角の平均である地下開度とに基づき、前記凹凸度としての尾根谷度を演算することを特徴とする請求項1に記載の地形起伏画像生成方法。In the unevenness degree calculation procedure, for each point in the three-dimensional terrain data, a ground angle and a underground angle are obtained in a plurality of directions from the point, respectively, and the ground opening that is an average of the ground angle and the underground angle The terrain relief image generating method according to claim 1, wherein the ridge valley degree as the degree of unevenness is calculated based on an underground opening that is an average of the terrain. 前記傾斜度演算手順では、前記三次元地形データに基づいて前記各地点におけるx方向傾斜度とy方向傾斜度とを演算し、当該x方向傾斜度とy方向傾斜度とを合成して前記傾斜度を演算することを特徴とする請求項1又は2に記載の地形起伏画像生成方法。In the inclination calculation procedure, an x-direction inclination and a y-direction inclination at each point are calculated based on the three-dimensional terrain data, and the x-direction inclination and the y-direction inclination are combined to generate the inclination. The method according to claim 1 or 2, wherein the degree is calculated. 標高を含む三次元地形データを基に地形起伏画像を生成する地形起伏画像生成装置による地形起伏画像生成方法であって、A terrain undulation image generation method by a terrain undulation image generation device that generates a terrain undulation image based on three-dimensional terrain data including altitude,
標高段彩処理手段により、入力した前記三次元地形データに基づき画素となる各地点に当該地点の標高に応じた色彩を付与する段彩処理を行って標高段彩データを生成する標高段彩処理手順と、Elevation stage chrominance processing that generates elevation stage chromatic data by performing stage grading processing that assigns a color according to the elevation of the point to each point that becomes a pixel based on the input three-dimensional terrain data by the elevation stage chromatic processing means Procedure and
凹凸度演算手段により、前記三次元地形データに基づいて前記各地点における地形の凹凸度を演算する凹凸度演算手順と、The unevenness degree calculating means calculates the unevenness degree of the terrain at each point based on the three-dimensional terrain data by the unevenness degree calculating means,
凹凸度段彩処理手段により、前記各地点に当該地点毎の前記凹凸度に応じた色彩を付与する段彩処理を行って凹凸度段彩データを生成する凹凸度段彩処理手順と、An unevenness degree gradation processing procedure for generating unevenness degree gradation data by performing a gradation process that imparts a color corresponding to the unevenness degree for each point to each point by the unevenness degree gradation processing means;
傾斜度演算手段により、前記三次元地形データに基づいて前記各地点における傾斜度を演算する傾斜度演算手順と、An inclination calculation procedure for calculating an inclination at each point based on the three-dimensional terrain data by an inclination calculation means;
陰影生成手段により、前記各地点に当該地点毎の前記傾斜度に応じた陰影を付与する陰影処理を行って陰影データを生成する陰影生成手順と、A shadow generation procedure for generating shadow data by performing a shadow process for applying a shadow according to the slope at each point to each point by a shadow generation unit;
合成処理手段により、前記標高段彩データと前記凹凸度段彩データと前記陰影データとを合成して段彩地形データを生成する合成処理手順と、A synthesis processing procedure for synthesizing the elevation gradation data, the unevenness degree gradation data, and the shadow data to generate gradation terrain data by a combination processing means;
出力手段により、前記段彩地形データに基づく地形起伏画像を出力する出力手順と、An output procedure for outputting a terrain relief image based on the stepped terrain data by output means;
を備え、With
前記合成処理手順では、前記三次元地形データにおける前記各地点に対応する三次元の空間座標点に、前記合成処理手順で取得した色情報を三成分の色座標で付加することにより、三次元の空間座標と三成分の色座標とを含む六次元以上の前記段彩地形データを生成し、In the synthesis processing procedure, three-dimensional color coordinates are added to the three-dimensional spatial coordinate points corresponding to the points in the three-dimensional terrain data by adding the color information acquired in the synthesis processing procedure to three-dimensional color coordinates. Generate the above-mentioned terraced terrain data including six or more dimensions including spatial coordinates and three-component color coordinates,
前記出力手順では、前記段彩地形データの空間座標点を指定の視野方向にある出力面に写像した点を画素として当該画素に当該空間座標に対応する色座標を画素値として与えることで前記地形起伏画像を生成することを特徴とする地形起伏画像生成方法。In the output procedure, a point obtained by mapping a spatial coordinate point of the staged terrain data to an output surface in a specified viewing direction is used as a pixel, and a color coordinate corresponding to the spatial coordinate is given to the pixel as a pixel value. A method for generating a terrain undulation image, characterized by generating an undulation image.
標高を含む三次元地形データを基に地形起伏画像を生成する地形起伏画像生成装置であって、A topographic relief image generating device that generates a topographic relief image based on three-dimensional topography data including elevation,
入力した前記三次元地形データに基づき画素となる各地点に当該地点の標高に応じた色彩を付与する段彩処理を行って標高段彩データを生成する標高段彩処理手段と、Elevation stage color processing means for generating altitude stage color data by performing stage color processing for assigning a color according to the altitude of the point to each point that becomes a pixel based on the input three-dimensional terrain data,
前記三次元地形データに基づいて前記各地点における地形の凹凸度を演算する凹凸度演算手段と、Concavity and convexity calculation means for calculating the concavo-convex degree of the terrain at each point based on the three-dimensional terrain data,
前記各地点に当該地点毎の前記凹凸度に応じた色彩を付与する段彩処理を行って凹凸度段彩データを生成する凹凸度段彩処理手段と、Concave degree degree step color processing means for performing step color processing for assigning a color according to the degree of unevenness for each point to each point to generate uneven degree step color data,
前記三次元地形データに基づいて前記各地点における傾斜度を演算する傾斜度演算手段と、Inclination degree calculating means for calculating the inclination degree at each point based on the three-dimensional terrain data;
前記各地点に当該地点毎の前記傾斜度に応じた陰影を付与する陰影処理を行って陰影データを生成する陰影生成手段と、A shadow generation means for generating shadow data by performing a shadow process to give a shadow according to the inclination of each point to each point;
前記標高段彩データと前記凹凸度段彩データと前記陰影データとを合成して段彩地形データを生成する合成処理手段と、A synthesizing processing means for synthesizing the altitude gradation data, the unevenness degree gradation data and the shadow data to generate gradation terrain data;
前記段彩地形データに基づく地形起伏画像を出力する出力手段と、Output means for outputting a terrain relief image based on the staged terrain data;
を備え、With
前記標高段彩処理手段は、前記標高の最小値と最大値との間に設定された第1の色彩範囲に従って標高に応じた色彩を付与して前記標高段彩データを生成し、The elevation stage color processing means generates the elevation stage color data by giving a color according to the elevation according to a first color range set between the minimum value and the maximum value of the elevation,
前記凹凸度段彩処理手段は、前記凹凸度の最小値と最大値との間に設定された第2の色彩範囲に従って凹凸度に応じた色彩を付与して前記凹凸度段彩データを生成し、The unevenness level gradation processing unit generates the unevenness level gradation data by assigning a color corresponding to the unevenness degree according to a second color range set between the minimum value and the maximum value of the unevenness level. ,
前記第1の色彩範囲と前記第2の色彩範囲は設定された色彩範囲が互いに異なるとともに、前記標高と前記凹凸度との各最小値に対応する色彩が互いに異なる寒色、最大値に対応する色彩が互いに異なる暖色に設定されることを特徴とする地形起伏画像生成装置。The first color range and the second color range are different from each other in the set color ranges, and the colors corresponding to the minimum values of the altitude and the unevenness are the cold colors and the colors corresponding to the maximum values. Is set to a warm color different from each other.
標高を含む三次元地形データを基に地形起伏画像を生成する地形起伏画像生成装置であって、
入力した前記三次元地形データに基づき画素となる各地点に当該地点の標高に応じた色彩を付与する段彩処理を行って標高段彩データを生成する標高段彩処理手段と、
前記三次元地形データに基づいて前記各地点における地形の凹凸度を演算する凹凸度演算手段と、
前記各地点に当該地点毎の前記凹凸度に応じた色彩を付与する段彩処理を行って凹凸度段彩データを生成する凹凸度段彩処理手段と、
前記三次元地形データに基づいて前記各地点における傾斜度を演算する傾斜度演算手段と、
前記各地点に当該地点毎の前記傾斜度に応じた陰影を付与する陰影処理を行って陰影データを生成する陰影生成手段と、
前記標高段彩データと前記凹凸度段彩データと前記陰影データとを合成して段彩地形データを生成する合成処理手段と、
前記段彩地形データに基づく地形起伏画像を出力する出力手段と、
を備え
前記合成処理手段は、前記三次元地形データにおける前記各地点に対応する三次元の空間座標点に、前記合成処理手段で取得した色情報を三成分の色座標で付加することにより、三次元の空間座標と三成分の色座標とを含む六次元以上の前記段彩地形データを生成し、
前記出力手段は、前記段彩地形データの空間座標点を指定の視野方向にある出力面に写像した点を画素として当該画素に当該空間座標に対応する色座標を画素値として与えることで前記地形起伏画像を生成することを特徴とする地形起伏画像生成装置。
A topographic relief image generating device that generates a topographic relief image based on three-dimensional topography data including elevation,
Elevation stage color processing means for generating altitude stage color data by performing stage color processing for assigning a color according to the altitude of the point to each point that becomes a pixel based on the input three-dimensional terrain data,
Concavity and convexity calculation means for calculating the unevenness of the terrain at each point based on the three-dimensional terrain data,
Concave degree degree step color processing means for performing step color processing for assigning a color according to the degree of unevenness for each point to each point to generate uneven degree step color data,
Inclination degree calculating means for calculating the inclination degree at each point based on the three-dimensional terrain data;
A shadow generation means for generating shadow data by performing a shadow process to give a shadow according to the inclination of each point to each point;
A synthesizing processing means for synthesizing the altitude gradation data, the unevenness degree gradation data and the shadow data to generate gradation terrain data;
Output means for outputting a terrain relief image based on the staged terrain data;
Equipped with a,
The synthesis processing means adds three-dimensional color coordinates to the three-dimensional spatial coordinate points corresponding to the respective points in the three-dimensional terrain data, thereby adding three-dimensional color coordinates. Generate the above-mentioned terraced terrain data including six or more dimensions including spatial coordinates and three-component color coordinates,
The output means gives the pixel as a pixel value a color coordinate corresponding to the spatial coordinate, with a point obtained by mapping the spatial coordinate point of the staged terrain data on an output surface in a specified viewing direction as a pixel. A terrain undulation image generating apparatus characterized by generating a undulation image.
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