JP5997640B2 - ３次元画像出力装置および背景画像生成装置 - Google Patents

Description

本発明は、物体を３次元的に表現した画像とその背景画像とを重ね合わせた３次元画像を出力する技術に関するものである。

従来、建物や道路等の地物を３次元的に表現した３次元地図が普及している。近年では、広範囲のエリアについて、地物を上空の高い位置に設定された視点から斜めに見下ろしたように描画される３次元地図（いわゆる鳥瞰図）も普及している。このような３次元地図は、平坦な地表面上に配置された３次元モデルを透視投影することで描かれることが多い。そして、このような３次元地図について、山や空や雲等の遠景画像を表示するための種々の技術が提案されている。また、透視投影で描かれた画像とは別に用意された前景画像のレイヤを重ね合わせる技術も用いられている。

特許文献１に記載された技術では、各方位領域毎に予め用意された遠景パターンに基づいて、道および建造物の表示領域の奥に位置する背景画像を描画している。

特開２００７−２５３６２号公報

３次元地図は多様な表示スケールで表示されるため、表示スケールに応じた描画が望まれる。地球規模の広域な範囲を表示する場合には、リアリティ向上のため、成層圏を表す背景を描画するとともに、地平線または水平線を曲線で表現することが好ましい。地平線等を曲線で表現する鳥瞰図は、地球の形状を球体として表現する球体モデルや、地球楕円体として表現する地球楕円体モデルを適用することによって可能となる。

しかし、かかる表示を実現するためには、地表面が平坦である場合の３次元モデルと、球体の場合の３次元モデルの双方を用意する必要が生じたり、また、地平線を曲線で表現するための演算処理負荷が増大したりするなどの課題がある。３次元地図においては、このように背景描画のリアリティを向上させようとすると、その内容によっては、データ量や処理負荷が過剰に大きくなることがあるという課題がある。このような課題は、地図に限らず、３次元画像を出力する場合に共通する。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、背景画像とともに物体を３次元的に描いた３次元画像を出力する際に、処理負荷の増大を抑制しつつ背景描画のリアリティを向上させることを目的とする。

上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明では、以下の構成を採用した。
本発明の第１の装置は、物体を３次元的に描いた３次元画像を出力する３次元画像出力装置であって、
前記物体の位置および形状を表す３次元モデルを記憶した３次元モデル記憶部と、
前記３次元モデルを用いて、前記物体を３次元的に表した３次元物体画像を生成する投影部と、
前記３次元画像において、背景として視認されるべき背景画像を表し、一部に画像を透過する透過部分と、画像を透過しない不透過部分とを有する背景レイヤを生成する背景レイヤ生成部と、を備え、
前記背景レイヤの不透過部分が前記３次元物体画像の一部を覆い隠すように、前記投影部における前記３次元物体画像の生成条件および前記背景レイヤ生成部における前記背景レイヤの生成条件の少なくとも一方が調整されており、
前記３次元物体画像の前面に前記背景レイヤを重ね合わせて、前記３次元画像を出力する画像出力制御部を備えることを要旨とする。
３次元画像の出力は、ディスプレイへの表示、印刷物の出力など、多様な態様で行うことができる。

本発明の３次元画像出力装置では、３次元物体画像の前面に背景レイヤを重ね合わせる。背景レイヤとは、本来、３次元物体画像の背景、即ち、３次元物体画像よりも遠方に描画されるべき画像を表すレイヤである。したがって、本来であれば、かかる背景レイヤは、３次元物体画像の背面に配置されるべきものであるが、本発明では、これを敢えて３次元物体画像の前面に配置する。背景レイヤには透過部分があるから、前面に配置しても、３次元物体画像は視認することができる。また、背景レイヤには不透過部分があるため、不透過部分によって３次元物体画像の一部を覆い隠すことができる。このように不透過部分で３次元物体画像の一部を覆い隠すことにより、本来ならば複雑な座標変換や専用の３次元モデルを用いなくては実現できない画像を擬似的な画像で表現することができる。したがって、本発明によれば、背景画像とともに物体を３次元的に描いた３次元画像を出力する際に、データ量や処理負荷の増大を抑制しつつ、リアリティを向上させた多様な背景を出力することが可能となる。

本発明において、背景レイヤは種々の方法で生成することができる。例えば、予め透過部分と不透過部分とを有する背景画像データを用意しておき、これを３次元物体画像の投影面とは別に用意された２次元的なレイヤ上に描画することによって背景レイヤを生成してもよい。また、背景画像を表す背景データを用意しておき、描画された３次元物体画像に合わせて、２次元的なレイヤ上に透過部分、不透過部分を定義した上で、背景データを用いて不透過部分を描画することによって背景レイヤを生成してもよい。

本発明の３次元画像出力装置において、
前記３次元モデルは、地表面および地物の３次元形状を表す地図データであり、
前記３次元画像は、地理的形状を３次元的に表した３次元地図であるものとすることができる。

３次元地図では、データ容量が膨大になるとともに、リアリティを向上させるため多様な背景の出力が望まれる。また、３次元地図はリアルタイムでの表示が要求されたり、携帯型情報端末など処理能力が比較的低い端末での表示が求められたりすることもある。したがって、データ量や処理能力の増大を抑制しながら、多様な背景を描画できる本発明の有用性が特に高い。

上記３次元画像出力装置において、
前記背景画像は、上側に地球の成層圏を表す前記不透過部分を有し、前記透過部分と前記不透過部分との境界が、該背景画像の左右の辺を結ぶ円弧または楕円弧となっており、
前記投影部は、地平線が曲線として認識されるべき視点位置から、投影によって得られる前記３次元物体画像の一部が前記不透過部分によって覆い隠されるよう設定された視線方向で、前記３次元物体画像を生成するようにしてもよい。

こうすることによって、成層圏を背景とする３次元地図を出力するに際し、地表面および地物を球体モデルや地球楕円体モデルで記述したり、複雑な演算を行ったりしなくても、擬似的に、曲線状の地平線または水平線を表現することができる。

本発明の３次元画像出力装置において、
前記背景レイヤは、前記透過部分と前記不透過部分との境界に、画像の透過率を徐々に変化させる透過グラデーション領域を含むようにすることが好ましい。

こうすることによって、透過部を透過した３次元物体画像と背景画像との境界をぼかすことができ、３次元物体画像を不透過部分で覆う箇所の不自然さを軽減することができる。また、遠くの物体が霞んでいる視覚効果を与える効果もある。透過グラデーション領域の幅は、例えば、３次元地図の縮尺に応じて、上記視覚効果が有効に得られる範囲内で変化させてもよい。また、透過グラデーション領域においては、透過率だけでなく、背景画像の色を変化させてもよい。

本発明の第２の装置は、物体を３次元的に描いた３次元画像を出力する際に重畳される背景画像を生成する背景画像生成装置であって、
前記背景画像は、画像を透過する透過部分と、画像を透過しない不透過部分とを有しており、
前記物体を３次元的に表し、前記背景画像を重畳すべき画像として生成された３次元物体画像において、前記物体が描かれている物体描画範囲を特定する情報を入力する物体描画範囲入力部と、
前記３次元画像において、前記３次元物体画像の背景の内容を指定する背景指定情報を入力する背景指定情報入力部と、
前記指定された背景によって前記物体描画範囲の一部を覆い隠す前記不透過部分を構成し、該不透過部分以外の残余の領域を前記透過部分とした前記背景画像を生成する背景画像生成部と、
を備えることを要旨とする。

本発明の３次元画像出力装置で生成する背景レイヤは、先に説明した通り、予め透過部分と不透過部分とを有する背景画像データを用いてもよいし、３次元物体画像に合わせて透過部分と不透過部分とを有する背景画像を新たに生成してもよい。本発明の背景画像生成装置は、３次元画像出力装置とは別体の装置として構成し、前者の態様で用いる背景画像データを予め生成しておく装置として利用することができる。また、背景画像生成装置を、３次元画像出力装置と連動して稼働可能とすることにより、後者の態様で３次元物体画像に合わせた背景画像を、出力時に生成する装置として利用することもできる。
本発明の背景画像生成装置によって、先に説明した３次元画像出力装置で用いられる背景画像を、３次元物体画像における物体描画範囲、および、背景指定情報に基づいて、柔軟かつ適切に生成することができる。

本発明において、「背景の内容」とは、例えば、成層圏、海中など、背景として描画されるべき画像の種類を意味する。背景の内容の指定は、例えば、予め用意されたメニューから選択する方法をとることができる。
指定された内容による背景画像の生成は、画像全体が不透過部分として予め原背景画像データを記憶しておき、この原背景画像データの一部を透過部分に置換することによって生成してもよい。また、単色で表現できる背景や、規則的または不規則的に形状・色などを変化させることで表現できる背景など、比較的単純な背景の場合には、指定された内容に応じた色、形状等で不透過部分の画像を描画して生成するようにしてもよい。

本発明は、上述した種々の特徴を必ずしも全て備えている必要はなく、その一部を省略したり、適宜、組み合わせたりして構成することができる。また、本発明は、上述の３次元画像出力装置、背景画像生成装置としての構成の他、３次元画像出力方法、背景画像生成方法の発明として構成することもできる。また、これらを実現するコンピュータプログラム、およびそのプログラムを記録した記録媒体、そのプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号など種々の態様で実現することが可能である。なお、それぞれの態様において、先に示した種々の付加的要素を適用することが可能である。

本発明をコンピュータプログラムまたはそのプログラムを記録した記録媒体等として構成する場合には、３次元画像出力装置、背景画像生成装置の動作を制御するプログラム全体として構成するものとしてもよいし、本発明の機能を果たす部分のみを構成するものとしてもよい。また、記録媒体としては、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、ＩＣカード、ＲＯＭカートリッジ、パンチカード、バーコードなどの符号が印刷された印刷物、コンピュータの内部記憶装置（ＲＡＭやＲＯＭなどのメモリ）および外部記憶装置などコンピュータが読み取り可能な種々の媒体を利用できる。

第１実施例の３次元地図表示システムの概略構成を示す説明図である。 ３次元モデルの投影図と背景レイヤとの関係を示す説明図である。 本実施例における３次元画像ＭＡＰの生成方法の概要を示す説明図である。 第１実施例における背景画像データ生成処理の流れを示すフローチャートである。 視線方向と背景画像との関係を示す説明図である。 第１実施例における３次元地図表示処理の流れを示すフローチャートである。 ３次元モデルと視点位置と３次元物体画像における物体描画範囲との関係を模式的に示す説明図である。 第２実施例の背景画像データ生成装置２００Ａの概略構成を示す説明図である。 第２実施例における３次元地図表示処理の流れを示すフローチャートである。 第２実施例における背景画像データ生成処理の流れを示すフローチャートである。 変形例としての３次元地図ＭＡＰの出力例を示す説明図である。 変形例における３次元地図表示処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、本発明の装置を３次元地図表示システムに適用した場合の実施例に基づき説明する。以下では、３次元地図表示システムを構成する各装置がローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）を介して接続されている場合について説明する。各装置は、インターネット等、他のネットワークを介して接続されるものとしてもよい。

Ａ．第１実施例：
Ａ１．３次元地図出力システム：
図１は、第１実施例の３次元地図表示システムの概略構成を示す説明図である。図示するように、この３次元地図表示システムは、３次元地図表示装置１００と、背景画像データ生成装置２００と、プリンタ３００と、を備えている。３次元地図表示システムにおいて、３次元地図表示装置１００と、背景画像データ生成装置２００とを、一体的に構成するものとしてもよい。

３次元画像表示装置１００は、地図データベース（ＤＢ）１０と、コマンド入力部２０と、送受信部３０と、３次元地図生成部４０と、画像出力制御部５０と、表示装置６０と、を備えている。これらの各機能ブロックは、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスクドライブ、通信装置等を備えるパーソナルコンピュータに、それぞれの機能を実現するためのコンピュータプログラムをインストールすることによって、ソフトウェア的に構成することができる。これらの機能ブロックの少なくとも一部を、ハードウェア的に構成するようにしてもよい。

地図データベース１０は、３次元モデル１２と、文字データ１４と、背景画像データ１６とを格納している。地図データベース１０は、３次元モデル１２として、地図データを格納している。この地図データは、３次元地図を生成するためのデータであり、山、河川、道路、建物などの種々の地物の形状を３次元的に表す３次元ポリゴンデータを含んでいる。本実施例では、地図データは、直交座標系を用いて記述されている。文字データ１４は、３次元地図中に描画される文字、例えば、建物の名称や、道路名、交差点名等を表すデータである。文字データ１４は、識別子によって、３次元モデル１２と対応付けられている。文字データ１４には、３次元地図中の各文字の表示位置、文字のフォントやサイズ、３次元地図の縮尺と文字の表示／非表示との関係を記したデータ等も含まれる。地図データベース１０は、背景画像データ１６として、背景画像データ生成装置２００によって予め生成された背景画像のデータを格納している。背景画像データ１６とは、３次元地図を表示する際に、３次元モデル１２を透視投影して描画される投影図に重ね合わせる背景レイヤの生成に利用される画像である。本実施例では、背景画像として、地球の成層圏を表す画像を格納しているものとした。

コマンド入力部１０は、３次元地図の表示に関するユーザの指示を入力する。送受信部３０は、ＬＡＮを介して、背景画像データ生成装置２００や、プリンタ３００とのデータのやり取りを行う。

３次元地図生成部４０は、投影部４２と、文字描画部４４と、背景レイヤ生成部４６と、を備えている。投影部４２は、地図データベース１０から読み出した３次元モデル１２を用いて、透視投影によって、地物の３次元モデルを３次元的に描画した３次元物体画像（投影図とも言う）を生成する。文字描画部４４は、地図データベース１０から読み出した文字データ１４を用いて、投影部４２によって生成された３次元物体画像上に文字を描画する。背景レイヤ生成部４６は、地図データベース１０から読み出した背景画像データ１６を用いて、３次元物体画像の前面に重ね合わされる背景レイヤを生成する。画像出力制御部５０は、３次元地図を表示装置６０に表示させたり、送受信部３０を介して、プリンタ３００に出力したりする。

背景画像データ生成装置２００は、背景画像データ１６を生成するための装置である。本実施例では、背景画像データ生成装置２００は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスクドライブ、通信装置等を備えるパーソナルコンピュータによって構成するものとした。

背景画像データ生成装置２００には、背景画像データ１６を生成する素材となるべき画像データが格納されている。オペレータは、この画像データの中から、いずれかを選択し、３次元画像表示装置１００が利用する背景画像データ１６に適した内容に編集することができる。後述するように、本実施例の背景画像データには、透過部分と不透過部分とが設けられているから、背景画像データ生成装置２００は、オペレータから指定された画像データの一部を透過部分とするなどの編集機能を提供するのである。背景画像データ生成装置２００で生成された背景画像データ１６は、ネットワークを介して３次元画像表示装置１００に送信され、地図データベース１０内に格納される。

図２は、３次元モデルの投影図と背景レイヤとの関係を示す説明図である。図２（ａ）に、３次元モデルと投影図と背景レイヤとを模式的に示した。

図２（ａ）に示すように、投影図は、３次元モデルを透視投影することによって描画される。投影図が描画される範囲を物体描画範囲と呼ぶものとする。この範囲は、投影時の視線方向によって変化する。
背景レイヤは、３次元地図における背景として視認されるべき背景画像を表すレイヤである。本実施例では、図２（ａ）に示したように、投影図の背面ではなく、投影図の前面に重ね合わされる。背景レイヤにおいて、上側のハッチングが付された部分は、画像を透過しない不透過部であり、下側のハッチングが付されていない部分は、画像を透過する透過部分である。つまり、背景レイヤを前側に重ねた場合、透過部分には、その背後にある投影図が表示され、不透過部分では、投影図が隠されることになる。背景レイヤにおける透過部分と不透過部分との境界には、画像の透過率を徐々に変化させる透過グラデーション領域を設けてもよい。

図２（ｂ）に、投影図の前面に背景レイヤを重ね合わせた様子を示した。上述の通り、背景レイヤの透過部分からは投影図を視認することができ、不透過部分では投影図を視認することができず、背景レイヤの画像が視認されることになる。透過グラデーション領域が設けられている場合には、透過部分と不透過部分との境界で投影図がぼけて見える領域が生じることになる。
本実施例では、図中のクロスハッチングが付された部分のように、物体描画範囲の一部が背景レイヤの不透過部分によって覆い隠されるように投影図および背景レイヤは描かれる。このように投影図の一部を背景画像で覆い隠すことによって、多様な画像を擬似的に出力することが可能となる。

図３は、本実施例における３次元地図ＭＡＰの生成方法の概要を示す説明図である。図３（ａ）に、投影図５２の一例を示した。図３（ａ）に示したように、地図データベース１０から読み出された３次元モデル１２を用いて、透視投影によって、投影図５２が生成される。この例では、日本全体が表示されるほどの表示スケールで投影図５２は描かれており、投影図５２における下側の物体描画範囲に地物が描画され、投影図５２上に文字が描かれる。本来、かかる表示スケールであれば、水平線は曲線状に視認されるはずであるが、３次元モデルは直交座標系で用意されているため、投影図５２においては、物体描画範囲の上端は、直線状に描かれている。

図３（ｂ）に、背景レイヤ５６の一例を示した。背景レイヤ５６は、地図データベース１０から読み出された背景画像データ１６を２次元的に描画して生成される。この背景レイヤ５６は、透過部分５６ａと不透過部分５６ｂとを有しており、これらの境界には、画像の透過率を徐々に変化させる透過グラデーション領域５６ｃが設けられている。不透過部分５６ｂは、図３（ａ）に示した投影図の背景となる画像が描かれており、この例では、成層圏を表す画像が描かれている。成層圏の境界は、水平線に合わせて曲線状に視認されるはずであるから、背景レイヤ５６においては、不透過部分５６ｂの境界は曲線状で描かれている。背景レイヤ５６は、単に２次元的に画像を描画することによって生成されるものであるから、このように境界を曲線で描くことも容易に実現される。また、実施例の背景レイヤ５６では、透過グラデーション領域５６ｃによって、地表と成層圏との間の対流圏を表現している。即ち、この領域では、透過部分５６ａから不透過部分５６ｂに向けて、徐々に透過状態から不透過状態になるよう透過率を変化させるとともに、白色から成層圏を表す紺色になるよう色も変化させている。

図３（ｃ）に３次元画像としての３次元地図（鳥瞰図）の一例を示した。投影図５２の前面に背景レイヤ５６を重ね合わせて表示される画像である。投影図５２の上端の直線部分を背景レイヤにおける不透過部５６ｃで覆い隠すことによって、地球規模での３次元地図ＭＡＰが出力される。背景レイヤ５６の境界が曲線状に描かれているため、図３（ａ）では水平線が直線状に描かれているのに対し、図３（ｃ）では水平線が曲線状に視認される擬似的な画像を生成することができる。このような３次元地図ＭＡＰでは、３次元モデル、すなわち、地表面および地物を、球体モデルや地球楕円体モデルで記述したり、複雑な演算を行ったりしなくても、成層圏を背景とする３次元地図を出力するに際し、擬似的に、水平線を曲線で表すことができる。また、透過グラデーション領域５６ｃでは、透過部５６ａを透過した３次元物体画像５２と不透過部５６ｂとの境界をぼかし、地表と成層圏との間の対流圏を表現することができる。

Ａ２．背景画像データ生成処理：
図４は、第１実施例における背景画像データ生成処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、３次元地図表示装置１００における地図データベース１０に格納される背景画像データ１６を生成する際に、オペレータの指示に従って、背景画像データ生成装置２００のＣＰＵが実行する処理である。

この処理が開始されると、ＣＰＵは、オペレータによって入力された背景画像レイヤ５６における不透過部分５６ｂを指定する情報を取得する（ステップＳ１００）。ＣＰＵは、例えば、背景レイヤ５６における上側何パーセントの領域を不透過部分５６ｂとするかを指定する情報を取得する。ＣＰＵは、逆に、背景レイヤ５６における透過部分５６ａを指定する情報を取得するようにしてもよい。
さらに、不透過部分は、必ずしも矩形状の範囲である必要はない。ステップＳ１００においては、不透過部分として、種々の形状を指定可能としてもよい。

次に、ＣＰＵは、オペレータによって入力された背景画像の内容を指定する情報を取得する（ステップＳ１１０）。例えば図３（ｂ）で説明した背景レイヤ５６用の背景画像データを生成する場合には、地球の成層圏の画像が指定されることになる。内容の指定は、例えば、予め背景画像データ生成装置２００に記憶されている背景用の画像データのいずれかを選択するようにしてもよい。

次に、ＣＰＵは、オペレータによって入力された背景画像の生成条件を取得する（ステップＳ１２０）。背景画像の生成条件としては、例えば、背景レイヤ５６における不透過領域５６ｂと透過領域５６ａとの境界の円弧あるいは楕円弧の曲率や、透過グラデーション領域５６ｃの幅等が挙げられる。そして、ＣＰＵは、上記各情報および生成条件に基づいて、背景画像データ１６を生成して（ステップＳ１３０）、３次元地図表示装置１００に送信する（ステップＳ１４０）。ＣＰＵは、ステップＳ１１０で指定された内容に相当する背景の画像データを読込む。この画像データは、透過部分が設定されていない、全面不透過部分となっている画像データである。ＣＰＵは、この画像データに対し、生成条件に従って、その一部を透過状態にする。また、指定された幅の透過グラデーション領域を設ける。画像データ内で、不透過部分として利用すべき場所をオペレータが指定できるようにしてもよい。
以上の処理によって、第１実施例における背景画像データ生成処理は終了する。

Ａ３．背景画像：
本実施例の背景画像は、図２、３で説明したように、投影図の一部を覆い隠すことによって、単に透視投影では描くことができない擬似的な画像を生成するためのものである。図３に示した例では、成層圏を表す背景画像を用いたため、投影図の上側を覆い隠す例を示したが、背景画像によって覆い隠す部分は、必ずしも上側とは限らない。

図５は、視線方向と背景画像との関係を示す説明図である。図示するように、３次元モデルの上方（上空）から見下ろす視線方向が設定された場合には、図の上部に示したように、投影図は下側に描かれることになる。このため、背景画像は、上側を不透過領域とし、下側を透過領域とすることで、投影図の上側を部分的に隠すようにすることが好ましい。一方、３次元モデルの下方（地中）から見上げる視線方向が設定された場合には、図の下部に示したように、投影図は上側に描かれることになる。このため、背景画像は、上側を透過部分とし、下側を不透過部分とすることで、投影図の下側を部分的に隠すようにすることが好ましい。このように背景画像の不透過部分、透過部分は種々の設定が可能である。

不透過部分は、視線方向によって一義的に定まるものでもない。例えば、図５の上方から見下ろす視線方向に対して下側に不透過部分を設けてもよいし、逆に、下側から見上げる視線方向に対して上側に不透過部分を設けてもよい。地図データとして、地表面のポリゴンが用意されていない場合や、建物の３次元モデルが、実際よりも疎にしか生成されていない場合などでは、投影図が密に描かれるとは限らないからである。

Ａ４．３次元地図表示処理：
図６は、第１実施例における３次元地図表示処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、３次元地図の表示指示が入力されたときに、３次元地図表示装置１００のＣＰＵが実行する処理である。

３次元地図の表示指示が入力されると、ＣＰＵは、ユーザによって指定された３次元地図の縮尺を取得する（ステップＳ２００）。そして、ＣＰＵは、取得した縮尺に基づいて、３次元地図の表示モードを決定する（ステップＳ２１０）。本実施例では、３次元地図の表示モードとして、背景画像非表示モードと背景画像表示モードとが用意されている。背景画像非表示モードとは、地図データベース１０に格納されている背景画像データ１６を用いずに３次元地図ＭＡＰを表示する表示モードである。したがって、本実施例では、背景画像データ１６を用いずに、海や山や空や雲等の背景が描画された３次元地図ＭＡＰを表示する場合も、背景画像非表示モードに含まれる。これに対し、背景画像表示モードとは、地図データベース１０に格納されている背景画像データ１６を用いて３次元地図ＭＡＰを表示する表示モードである。本実施例では、背景画像として地球の成層圏の画像が用いられるので、３次元地図ＭＡＰが地球規模のような広域な範囲について成層圏とともに表示される小さい縮尺である場合に、表示モードとして、背景画像表示モードが適用され、背景画像としての成層圏が表示されない大きい縮尺である場合には、表示モードとして、背景画像非表示モードが適用される。

次に、ＣＰＵは、ステップＳ２１０で決定された表示モードが背景画像表示モードであるか否かを判定する（ステップＳ２２０）。表示モードが背景画像非表示モードである場合には（ステップＳ２２０：ＮＯ）、ＣＰＵは、視点位置および視線方向を取得し（ステップＳ２３０）、３次元地図の縮尺と、視点位置および視線方向に基づいて、地図データベース１０から処理対象となる地物の３次元モデル１２を取得する（ステップＳ２３２）。次に、ＣＰＵは、視点位置および視線方向に基づいて、透視投影によってレンダリングを行い、地物を３次元的に描画した３次元物体画像５２を生成する（ステップＳ２３４）。このとき、３次元物体画像５２には、適宜、従前の手法を用いて、空や雲等の背景が描画される。そして、ＣＰＵは、３次元物体画像５２内に表示されている地物、すなわち、視点位置から視認可能な地物について、地図データベース１０から文字データ１４を取得し、その文字データ１４の内容に従って、適宜、３次元物体画像５２上に文字を描画する（ステップＳ２３６）。そして、ＣＰＵは、背景画像非表示モードでの３次元地図ＭＡＰを表示装置６０に表示する（ステップＳ２５０）。この後、ＣＰＵは、ユーザの出力指示に応じて、３次元地図ＭＡＰをプリンタ３００に出力することも可能である。

ステップＳ２２０において、表示モードが背景画像表示モードである場合には（ステップＳ２２０：ＹＥＳ）、ＣＰＵは、視点位置を取得する（ステップＳ２４０）。さらに、ＣＰＵは、地図データベース１０から背景画像データ１６を取得し（ステップＳ２４１）、背景画像データ１６を用いて、背景レイヤ５６を生成する。そして、ＣＰＵは、背景レイヤ５６の不透過部分５６ｂによって物体描画範囲の上端が隠されるように視線方向を設定する（ステップＳ２４２）。本実施例では、背景画像データ１６は予め用意されているので、背景レイヤ５６の不透過部分５６ｂは予め決まっている。物体描画範囲の大きさは視線方向に依存するから、視線方向が不適切であると、成層圏が見えない場合や、物体描画範囲が不透過部分５６ｂによって隠されない場合などが生じ得るのである。例えば、視線方向が鉛直方向を向いている場合には、いくら広範囲を表示する縮尺に設定しても成層圏は見えない。また、視線方向がほぼ水平方向となっている場合には、物体描画範囲が画像の下側の狭い範囲となり不透過部分５６ｂで覆い隠されないようになることがある。このように、背景レイヤ５６の不透過部分が決まると、物体描画範囲の一部が覆い隠されるようにするために許容される視線方向の範囲が定まる。ステップＳ２４２では、ＣＰＵは、この許容範囲内で視線方向を設定するのである。別の態様として、ユーザから入力された視線方向が、許容範囲から外れている場合に、許容範囲内に収まるようＣＰＵが視線方向を修正するものとしてもよい。
本実施例では、背景レイヤ５６の不透過部分５６ｂは既知であるものとしたが、背景レイヤ５６の不透過部分５６ｂは、背景画像データ１６を解析して特定するようにしてもよい。

次に、ＣＰＵは、視点位置および視線方向に基づいて、地図データベース１０から処理対象となる地物の３次元モデル１２を取得する（ステップＳ２４４）。そして、ＣＰＵは、視点位置および視線方向に基づいて、透視投影によってレンダリングを行い、地物を３次元的に描画した３次元物体画像５２を生成する（ステップＳ２４６）。そして、ＣＰＵは、３次元物体画像５２内に表示されている地物、すなわち、視点位置から視認可能な地物について、地図データベース１０から文字データ１４を取得し、その文字データ１４の内容に従って、適宜、３次元物体画像５２上に文字を描画する（ステップＳ２４７）。背景画像表示モードでは、３次元地図ＭＡＰの縮尺が十分に小さいので、建物や道路等の小さい地物についての文字は描画されず、主要な地名等を表す文字のみが描画される。そして、ＣＰＵは、文字が描画された３次元物体画像５２の前面に背景レイヤ５６を重ね合わせて、背景画像表示モードでの３次元地図ＭＡＰを表示装置６０に表示する（ステップＳ２５０）。この後、ＣＰＵは、ユーザの出力指示に応じて、３次元地図ＭＡＰをプリンタ３００に出力することも可能である。

以上説明した第１実施例の３次元地図表示システムによれば、３次元物体画像５２の前面に背景レイヤ５６を重ね合わせることによって、背景レイヤ５６の透過部分５６ａから３次元物体画像５２の一部を透過させるとともに、背景レイヤ５６の不透過部分５６ｂによって３次元物体画像５２の一部を覆い隠し、成層圏との境界を曲線状に表すことができる。こうすることによって、本来ならば複雑な座標変換や専用の３次元モデルを用いなくては実現できない画像を擬似的な画像で表現することができる。したがって、背景画像とともに地物を３次元的に描いた３次元地図ＭＡＰを出力する際に、データ量や処理負荷の増大を抑制しつつ、リアリティを向上させた多様な背景を出力することが可能となる。

Ｂ．第２実施例：
第１実施例の３次元地図出力システムでは、背景画像データ１６は、予め地図データベース２０に格納されているものとした。これに対し、第２実施例の３次元画像出力システムでは、背景画像データ１６は、３次元地図表示処理の最中に、適宜、背景画像データ生成装置２００Ａによって生成される。このため、第２実施例の３次元地図出力システムでは、３次元地図表示装置１００は、地図データベース１０に背景画像データ１６を格納しておく必要はない。

図７は、３次元モデルと視点位置と３次元物体画像における物体描画範囲との関係を模式的に示す説明図である。図７に示すように、視点位置から３次元モデルへの視線方向と地表面とのなす角度αが大きくなるほど（視点位置Ｄ→視点位置Ａ）、３次元物体画像における物体描画範囲は広くなる。換言すれば、物体描画範囲と背景との境界は、３次元物体画像における上方に移動する。一方、視点位置から３次元モデルへの視線方向と地表面とのなす角度αが小さくなるほど（視点位置Ａ→視点位置Ｄ）、３次元物体画像における物体描画範囲は狭くなる。換言すれば、物体描画範囲と背景との境界は、３次元物体画像における下方に移動する。物体描画範囲がこのように変化すれば、その一部を覆い隠すための背景画像データ１６も変化させる必要がある。そこで、第２実施例では、３次元物体画像における物体描画範囲の変化に応じて、背景画像データ１６を生成する。

Ｂ１．背景画像データ生成装置：
図８は、第２実施例の背景画像データ生成装置２００Ａの概略構成を示す説明図である。図示するように、背景画像データ生成装置２００Ａは、送受信部２１０と、物体描画範囲入力部２２０と、背景指定情報入力部２３０と、背景画像データ生成部２４０と、背景画像記憶部２５０と、を備えている。これらの各機能ブロックは、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスクドライブ、通信装置等を備える情報処理装置に、それぞれの機能を実現するためのコンピュータプログラムをインストールすることによって、ソフトウェア的に構成することができる。これらの機能ブロックの少なくとも一部を、ハードウェア的に構成するようにしてもよい。

背景画像記憶部２５０は、複数種類の背景画像の素材を記憶している。背景画像の素材としては、地球の成層圏の画像や、海、山、空、雲の画像等が挙げられる。これらの素材には、まだ透過部分、不透過部分は形成されていない。

送受信部２１０は、３次元地図表示装置１００から、背景画像データ１６の生成に用いられる各種情報を受信したり、背景画像データ生成装置２００Ａによって生成した背景画像データ１６を、３次元地図表示装置１００に送信したりする。３次元地図表示装置１００から受信する情報としては、例えば、３次元物体画像５２において、物体が描かれている物体描画範囲を特定する情報や、３次元地図ＭＡＰにおいて、３次元物体画像５２の背景の内容を指定する背景指定情報等が挙げられる。

物体描画範囲入力部２２０は、３次元物体画像５２において、物体が描かれている物体描画範囲を特定する情報を、３次元地図表示装置１００から送受信部２１０を介して入力する。背景指定情報入力部２３０は、３次元地図ＭＡＰにおいて、３次元物体画像５２の背景の内容を指定する背景指定情報を入力する。背景画像データ生成部２４０は、物体描画範囲入力部２２０、および、背景指定情報入力部２３０に入力された情報に基づき、背景画像記憶部２５０を参照して、指定された背景によって３次元物体画像５２における物体描画範囲の一部を覆い隠す不透過部分５６ｂを構成し、不透過部分５６ｂの残余の領域を透過部分５６ａとした背景画像を表す背景画像データ１６を生成する。

Ｂ２．３次元地図表示処理：
図９は、第２実施例における３次元地図表示処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、３次元地図の表示指示が入力されたときに、３次元地図表示装置１００と背景画像データ生成装置２００Ａとが連携して、３次元地図表示装置１００のＣＰＵ、および、背景画像データ生成装置２００ＡのＣＰＵが実行する処理である。

３次元地図の表示指示が入力されると、３次元表示装置１００は、ユーザによって指定された縮尺を取得する（ステップＳ３００）。また、３次元地図表示装置１００は、視点位置および視線方向を取得する（ステップＳ３１０）。そして、３次元地図表示装置１００は、取得した縮尺と、視点位置および視線方向に基づいて、３次元地図の表示モードを決定する（ステップＳ３２０）。

次に、３次元地図表示装置１００は、３次元地図の縮尺と、視点位置および視線方向に基づいて、地図データベース１０から処理対象となる地物の３次元モデル１２を取得する（ステップＳ３３０）。そして、３次元地図表示装置１００は、視点位置および視線方向に基づいて、透視投影によってレンダリングを行い、地物を３次元的に描画した３次元物体画像５２を生成する（ステップＳ３４０）。そして、３次元地図表示装置１００は、３次元物体画像５２内に表示されている地物、すなわち、視点位置から視認可能な地物について、地図データベース１０から文字データ１４を取得し、その文字データ１４の内容に従って、適宜、３次元物体画像５２上に文字を描画する（ステップＳ３５０）。

次に、３次元地図表示装置１００は、ステップＳ３２０で決定された表示モードが背景画像表示モードであるか否かを判断する（ステップＳ３６０）。表示モードが背景画像非表示モードである場合には（ステップＳ３６０：ＮＯ）、３次元地図表示装置１００は、従前の手法によって予め用意された背景画像の前面に、文字が描画された３次元物体画像５２を重ねて、３次元地図ＭＡＰを表示装置６０に表示する（ステップＳ３９０）。この後、３次元地図表示装置１００は、ユーザの出力指示に応じて、３次元地図ＭＡＰをプリンタ３００に出力することも可能である。

ステップＳ３６０において、表示モードが背景画像表示モードである場合には（ステップＳ３６０：ＹＥＳ）、３次元地図表示装置１００は、背景画像データ生成装置２００Ａにおける背景画像データ生成処理に用いられる各種情報を、背景画像データ生成装置２００Ａに送信する（ステップＳ３６２）。背景画像データ生成装置２００Ａは、３次元地図表示装置１００から受信した情報を利用して、後述する背景画像データ生成処理を実行し、背景画像データ１６を生成する（ステップＳ３７０）。背景画像データ生成処理については、後から説明する。そして、３次元地図表示装置１００は、背景画像データ生成装置２００Ａにおける背景画像データ生成処理によって生成された背景画像データ１６を用いて、背景レイヤ５６を生成し、３次元物体画像５２の前面に背景レイヤ５６を重ね合わせて（ステップＳ３８０）、３次元地図ＭＡＰを表示装置６０に表示する（ステップＳ３９０）。この３次元地図ＭＡＰは、第１実施例における背景画像表示モードでの３次元地図ＭＡＰと同様に、３次元物体画像５２の一部が、背景レイヤ５６の不透過部５６ｂによって覆い隠されたものである。この後、３次元地図表示装置１００のＣＰＵは、ユーザの出力指示に応じて、３次元地図ＭＡＰをプリンタ３００に出力することも可能である。

Ｂ３．背景画像データ生成処理：
図１０は、第２実施例における背景画像データ生成処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、図９に示した３次元地図表示処理におけるステップＳ３７０に相当する処理であり、背景画像データ生成装置２００ＡのＣＰＵが実行する処理である。

背景画像データ生成装置２００Ａは、３次元図表示装置１００から、３次元物体画像５２において物体が描かれている物体描画範囲を特定する情報を受信して、その物体描画範囲を入力する（ステップＳ４００）。例えば、３次元物体画像５２の下側８０パーセントが物体描画範囲であることが入力される。また、背景画像データ生成装置２００Ａは、３次元地図表示装置１００から、３次元地図ＭＡＰにおいて３次元物体画像５２の背景の内容を指定する背景指定情報を受信して、その背景指定情報を入力する（ステップＳ４１０）。例えば、背景が地球の成層圏であることや、透過部５６ａと不透過部５６ｂとの境界の円弧または楕円弧の曲率や、透過グラデーション領域５６ｃの幅を指定する背景指定情報が入力される。そして、背景画像データ生成装置２００Ａは、背景画像記憶部２５０から、入力された背景指定情報に対応する背景画像の素材を取得する（ステップＳ４２０）。

次に、背景画像データ生成装置２００Ａは、ステップＳ４００およびステップＳ４１０で入力された情報（物体描画範囲、背景指定情報）に基づいて、背景画像における不透過部分および透過部分を決定する（ステップＳ４３０）。このとき、背景画像における不透過部分および透過部分は、物体描画範囲の最上端全体を含む一部が背景画像の不透過部分によって覆い隠されるように決定される。例えば、図３（ｂ）に示した背景レイヤの場合、背景画像データ生成装置２００Ａは、指定された曲率で境界を描き、その頂上部分が物体描画範囲の最上端よりも下側に来るように、曲線の上下方向の位置を調整する。また、背景画像データ生成装置２００Ａは、背景指定情報に基づいて、適宜、透過グラデーション領域を決定する（ステップＳ４４０）。そして、背景画像データ生成装置２００Ａは、ステップＳ４２０で取得した背景画像の素材と、ステップＳ４３０で決定した背景画像における不透過部分および透過部分と、ステップＳ４４０で決定された透過グラデーション領域に基づいて、背景画像データ１６を生成する（ステップＳ４５０）。つまり、素材の画像データを読み込み、透過部分に該当する部分を切り取るとともに透過設定する。そして、透過グラデーション領域に相当する部分は、徐々に透過率が変化するようα値を設定する。そして、背景画像データ生成装置２００ＡのＣＰＵは、生成された背景画像データ１６を３次元地図表示装置１００に送信する（ステップＳ４６０）。

以上説明した第２実施例の３次元地図表示システムによっても、第１実施例の３次元地図表示システムと同様に、３次元物体画像５２の前面に背景レイヤ５６を重ね合わせることによって、背景レイヤ５６の透過部分５６ａから３次元物体画像５２の一部を透過させるとともに、背景レイヤ５６の不透過部分５６ｂによって３次元物体画像５２の一部を覆い隠すことができる。こうすることによって、本来ならば複雑な座標変換や専用の３次元モデルを用いなくては実現できない画像を擬似的な画像で表現することができる。したがって、背景画像とともに地物を３次元的に描いた３次元地図ＭＡＰを出力する際に、データ量や処理負荷の増大を抑制しつつ、リアリティを向上させた多様な背景を出力することが可能となる。

さらに、第２実施例の３次元地図表示システムによれば、背景画像データ生成装置２００Ａによって、３次元物体画像における物体描画範囲や背景指定情報に応じて、背景画像を、適切かつ柔軟に生成することができる。

Ｃ．変形例：
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形が可能である。

Ｃ１．変形例１：
上記実施例では、３次元地図ＭＡＰにおける３次元物体画像５２の背景画像（背景レイヤ）として、地球の成層圏の画像を用いる例を示したが、本発明は、これに限られない。背景画像として、海や、山や、空や、雲等の画像を用いるものとしてもよい。この場合、背景レイヤ５６における不透過部分５６ｂと透過部分５６ａとの境界を、円弧や楕円弧の代わりに、直線としてもよい。また、不透過部分５６ｂと透過部分との境界の透過グラデーション領域５６ｃを省略してもよい。

図１１は、変形例としての３次元地図ＭＡＰの出力例を示す説明図である。この３次元地図ＭＡＰでは、背景レイヤにおける不透過部分に、山と、空と、雲とが描かれている。また、背景レイヤにおける不透過部分と透過部分との境界は直線である。そして、背景レイヤにおける不透過部分と透過部分との境界には、透過グラデーション領域が設けられている。
従来技術においては、かかる背景画像を投影図よりも背後に配置して描画していた。しかし、この方法では、背景画像と投影図との境界がはっきり視認されるため、不自然な感じを与えていた。これに対し、変形例の方法によれば、背景レイヤを投影図の前面に置きつつ、透過グラデーション領域を設けることにより、遠方では景色が徐々に霞んで見えなくなる様子を擬似的に表現することができる。

また、本変形例では、背景レイヤにおける不透過部分の前面に、文字列ＣＨ１，ＣＨ２，ＣＨ３，ＣＨ４が描画されている。このため、本変形例では、３次元地図表示処理の流れが、図９に示した第２実施例における３次元地図表示処理の流れと一部で異なっている。具体的には、変形例における３次元地図表示処理では、背景レイヤ５６が前面に重ね合わされた３次元物体画像５２上に文字を描画する。以下、変形例における３次元地図表示処理の流れについて、簡単に説明する。

図１２は、変形例における３次元地図表示処理の流れを示すフローチャートである。３次元地図の表示指示が入力されると、３次元表示装置１００のＣＰＵは、ユーザによって指定された縮尺を取得し（ステップＳ５００）、視点位置および視線方向を取得し（ステップＳ５１０）、取得した縮尺と、視点位置および視線方向に基づいて、３次元地図の表示モードを決定し（ステップＳ５２０）、３次元地図の縮尺と、視点位置および視線方向に基づいて、地図データベース１０から、処理対象となる地物の３次元モデル１２を取得し（ステップＳ５３０）、視点位置および視線方向に基づいて、透視投影によってレンダリングを行い、地物を３次元的に描画した３次元物体画像５２を生成する（ステップＳ５４０）。ここまでの処理は、図９に示した第２実施例における３次元地図表示処理におけるステップＳ３００〜Ｓ３４０の処理と同じである。

次に、３次元地図表示装置１００のＣＰＵは、ステップＳ５２０で決定された表示モードが背景画像表示モードであるか否かを判断する（ステップＳ５５０）。表示モードが背景画像非表示モードである場合には（ステップＳ５５０：ＮＯ）、３次元地図表示装置１００のＣＰＵは、従前の手法によって予め用意された背景画像の前面に、３次元物体画像５２を重ねて、また、３次元物体画像５２内に表示されている地物について、地図データベース１０から文字データ１４を取得し、その文字データ１４の内容に従って、適宜、３次元物体画像５２上に文字を描画して（ステップＳ５８０）、３次元地図ＭＡＰを表示装置６０に表示する（ステップＳ５９０）。

ステップＳ５５０において、表示モードが背景画像表示モードである場合には（ステップＳ５５０：ＹＥＳ）、３次元地図表示装置１００のＣＰＵは、背景画像データ生成装置２００Ａにおける背景画像データ生成処理に用いられる各種情報を、背景画像データ生成装置２００Ａに送信する（ステップＳ５５２）。背景画像データ生成装置２００Ａは、３次元地図表示装置１００から受信した情報を利用して、背景画像データ生成処理を実行し、背景画像データ１６を生成する（ステップＳ５６０）。背景画像データ生成処理は、第２実施例と同じである。そして、３次元地図表示装置のＣＰＵは、背景画像データ生成装置２００Ａにおける背景画像データ生成処理によって生成された背景画像データ１６を用いて、背景レイヤ５６を生成し、３次元物体画像５２の前面に背景レイヤ５６を重ね合わせる（ステップＳ５７０）。そして、３次元画像表示装置１００のＣＰＵは、３次元物体画像５２内に表示されている地物について、地図データベース１０から文字データ１４を取得し、その文字データ１４の内容に従って、背景レイヤ５６が前面に重ね合わされた３次元物体画像５２上に、適宜、文字を描画して（ステップＳ５８０）、３次元地図ＭＡＰを表示装置６０に表示する（ステップＳ５９０）。以上の処理によって、図１１に示した変形例としての３次元地図ＭＡＰが出力される。
このように文字を最後に描画することにより、文字が背景レイヤの不透過部分で隠されることを回避できる。

Ｃ２．変形例２：
背景画像データ生成装置２００Ａは、さらに、現在の日時を取得する日時取得部を備えるようにしてもよい。この場合、背景画像データ生成装置２００Ａは、現在の日時に応じて、背景画像を変更するようにしてもよい。例えば、現在時刻に応じて背景の色調を変更したり、季節に応じて山の色を変更したりすることができる。こうすることによって、３次元地図ＭＡＰのリアリティを向上させることができる。

Ｃ３．変形例３：
上記第１実施例では、背景レイヤ５６の不透過部分５６ｂによって、３次元物体画像５２の一部が覆い隠されるように、３次元物体画像５２を生成し、上記第２実施例では、背景レイヤ５６の不透過部分５６ｂによって、３次元物体画像５２の一部が覆い隠されるように、背景画像データ１６を生成するものとしたが、本発明はこれに限られない。背景レイヤ５６の不透過部分５６ｂによって、３次元物体画像５２の一部が覆い隠されるように調整しつつ、３次元物体画像５２および背景画像データ１６の双方を生成するようにしてもよい。

Ｃ４．変形例４：
上記実施例では、本発明の３次元画像出力装置および背景画像生成装置を、３次元地図表示システムに適用するものとしたが、本発明はこれに限られない。３次元地図ＭＡＰを利用して経路案内を行うナビゲーションシステムに適用することも可能である。
また、本発明は、地図以外の出力に利用することも可能である。例えば、自動車などの３次元ＣＡＤモデルを表示する際に、その背景を背景レイヤで表示することで、走行状態を表す擬似的な画像を表現したり、搭乗者を表した背景レイヤを自動車の前面から重ねて描画したりすることにより、自動車に人が搭乗している状態の擬似的な画像を表現することができる。

物体を３次元的に表現した画像とその背景画像とを重ね合わせた３次元画像を出力する技術に利用することができる。

１０…地図データベース
１２…３次元モデル
１４…文字データ
１６…背景画像データ
２０…コマンド入力部
３０…送受信部
４０…３次元地図生成部
４２…投影部
４４…文字描画部
４６…背景レイヤ生成部
５０…画像出力制御部
５２…投影図（３次元物体画像）
５６…背景レイヤ
５６ａ…透過部
５６ｂ…不透過部
５６ｃ…透過グラデーション領域
６０…表示装置
１００…３次元画像表示装置
２００，２００Ａ…背景画像データ生成装置
２１０…送受信部
２２０…物体指定情報入力部
２３０…背景指定情報入力部
２４０…背景画像データ生成部
２５０…背景画像記憶部
３００…プリンタ
ＭＡＰ…３次元地図（３次元画像）
ＣＨ１，ＣＨ２，ＣＨ３，ＣＨ４…文字列

Claims (9)

1. 物体を３次元的に描いた３次元画像を出力する３次元画像出力装置であって、
   前記物体の位置および形状を表す３次元モデルを記憶した３次元モデル記憶部と、
   前記３次元モデルを用いて、前記物体を３次元的に表した３次元物体画像を生成する投影部と、
   前記３次元画像において、背景として視認されるべき背景画像を表し、一部に画像を透過する透過部分と、画像を透過しない不透過部分とを有する背景レイヤを生成する背景レイヤ生成部と、
   前記３次元物体画像の前面に前記背景レイヤを重ね合わせて、前記３次元画像を出力する画像出力制御部を備え、
   前記投影部は、前記背景レイヤ生成部が予め用意された背景画像を利用して前記背景レイヤを生成する場合には、前記背景レイヤの不透過部分が前記３次元物体画像の一部を覆い隠すように視線方向を決定して前記３次元物体画像を生成する
   ３次元画像出力装置。
2. 物体を３次元的に描いた３次元画像を出力する３次元画像出力装置であって、
   前記物体の位置および形状を表す３次元モデルを記憶した３次元モデル記憶部と、
   前記３次元モデルを用いて、前記物体を３次元的に表した３次元物体画像を生成する投影部と、
   前記３次元画像において、背景として視認されるべき背景画像を表し、一部に画像を透過する透過部分と、画像を透過しない不透過部分とを有する背景レイヤを生成する背景レイヤ生成部と、
   前記３次元物体画像の前面に前記背景レイヤを重ね合わせて、前記３次元画像を出力する画像出力制御部を備え、
   前記背景レイヤ生成部は、前記投影部が生成した前記３次元物体画像において、物体が描かれている物体描画範囲、および背景画像の種類に基づいて、前記背景レイヤの不透過部分が前記３次元物体画像の一部を覆い隠すように前記背景レイヤを生成する
   ３次元画像出力装置。
3. 請求項１または２記載の３次元画像出力装置であって、
   前記３次元モデルは、地表面および地物の３次元形状を表す地図データであり、
   前記３次元画像は、地理的形状を３次元的に表した３次元地図である、
   ３次元画像出力装置。
4. 請求項３記載の３次元画像出力装置であって、
   前記背景画像は、上側に地球の成層圏を表す前記不透過部分を有し、前記透過部分と前記不透過部分との境界が、該背景画像の左右の辺を結ぶ円弧または楕円弧となっており、
   前記投影部は、地平線が曲線として認識されるべき視点位置から、投影によって得られる前記３次元物体画像の一部が前記不透過部分によって覆い隠されるよう設定された視線方向で、前記３次元物体画像を生成する、
   ３次元画像出力装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の３次元画像出力装置であって、
   前記背景レイヤは、前記透過部分と前記不透過部分との境界に、画像の透過率を徐々に変化させる透過グラデーション領域を含む、
   ３次元画像出力装置。
6. コンピュータによって、物体を３次元的に描いた３次元画像を出力する３次元画像出力方法であって、
   前記コンピュータが、前記物体の位置および形状を表す３次元モデルを記憶する３次元モデル記憶工程と、
   前記コンピュータが、前記３次元モデルを用いて、前記物体を３次元的に表した３次元物体画像を生成する投影工程と、
   前記コンピュータが、前記３次元画像において、背景として視認されるべき背景画像を表し、一部に画像を透過する透過部分と、画像を透過しない不透過部分とを有する背景レイヤを生成する背景レイヤ生成工程と、
   前記コンピュータが、前記３次元物体画像の前面に前記背景レイヤを重ね合わせて、前記３次元画像を出力する画像出力制御工程を備え、
   前記投影工程は、前記背景レイヤ生成工程が予め用意された背景画像を利用して前記背景レイヤを生成する工程である場合には、前記背景レイヤの不透過部分が前記３次元物体画像の一部を覆い隠すように視線方向を決定して前記３次元物体画像を生成する
   ３次元画像出力方法。
7. コンピュータによって、物体を３次元的に描いた３次元画像を出力する３次元画像出力方法であって、
   前記コンピュータが、前記物体の位置および形状を表す３次元モデルを記憶する３次元モデル記憶工程と、
   前記コンピュータが、前記３次元モデルを用いて、前記物体を３次元的に表した３次元物体画像を生成する投影工程と、
   前記コンピュータが、前記３次元画像において、背景として視認されるべき背景画像を表し、一部に画像を透過する透過部分と、画像を透過しない不透過部分とを有する背景レイヤを生成する背景レイヤ生成工程と、
   前記コンピュータが、前記３次元物体画像の前面に前記背景レイヤを重ね合わせて、前記３次元画像を出力する画像出力制御工程を備え、
   前記背景レイヤ生成工程は、前記投影工程で生成された前記３次元物体画像において、物体が描かれている物体描画範囲、および背景画像の種類に基づいて、前記背景レイヤの不透過部分が前記３次元物体画像の一部を覆い隠すように前記背景レイヤを生成する
   ３次元画像出力方法。
8. コンピュータによって、物体を３次元的に描いた３次元画像を出力するためのコンピュータプログラムであって、
   前記物体の位置および形状を表す３次元モデルを記憶する３次元モデル記憶機能と、
   前記３次元モデルを用いて、前記物体を３次元的に表した３次元物体画像を生成する投影機能と、
   前記３次元画像において、背景として視認されるべき背景画像を表し、一部に画像を透過する透過部分と、画像を透過しない不透過部分とを有する背景レイヤを生成する背景レイヤ生成機能と、
   前記３次元物体画像の前面に前記背景レイヤを重ね合わせて、前記３次元画像を出力する画像出力制御機能をコンピュータに実現させ、
   前記投影機能は、前記背景レイヤ生成機能が予め用意された背景画像を利用して前記背景レイヤを生成する工程である場合には、前記背景レイヤの不透過部分が前記３次元物体画像の一部を覆い隠すように視線方向を決定して前記３次元物体画像を生成する機能であるコンピュータプログラム。
9. コンピュータによって、物体を３次元的に描いた３次元画像を出力するためのコンピュータプログラムであって、
   前記物体の位置および形状を表す３次元モデルを記憶する３次元モデル記憶機能と、
   前記３次元モデルを用いて、前記物体を３次元的に表した３次元物体画像を生成する投影機能と、
   前記３次元画像において、背景として視認されるべき背景画像を表し、一部に画像を透過する透過部分と、画像を透過しない不透過部分とを有する背景レイヤを生成する背景レイヤ生成機能と、
   前記３次元物体画像の前面に前記背景レイヤを重ね合わせて、前記３次元画像を出力する画像出力制御機能をコンピュータに実現させ、
   前記背景レイヤ生成機能は、前記投影機能によって生成された前記３次元物体画像において、物体が描かれている物体描画範囲、および背景画像の種類に基づいて、前記背景レイヤの不透過部分が前記３次元物体画像の一部を覆い隠すように前記背景レイヤを生成する機能であるコンピュータプログラム。