JP6145196B1 - 地図作成装置及び地図作成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】地図を見た際に自然に見える状態を維持しつつ必要な特徴点が明瞭に見える地図を作成する地図作成装置及び地図作成方法を提供する。【解決手段】地図の作成に必要な各地点の位置と標高に関する情報を用いて地図を作成する地図作成部は、地図表示対象領域に対し互いの光源方位の差が１８０度となる位置に配置される２つの光源から光線が照射されることで現れる起伏の陰影を表わす画像を作成する陰影起伏画像作成部と、領域を構成する各地点の位置における各方位に対応する傾斜のうち最大傾斜の方位を算出し、最大傾斜の方位に応じて形成される斜面のうち２つの光源を結ぶ線に直交する２方向のうちの特定の１方向に向く斜面を抽出する斜面方位算出部と、地点ごとの起伏量を算出する起伏量算出部と、抽出された斜面と算出された起伏量を基に、斜面の陰影を表わす画像を作成する陰影画像作成部と、陰影起伏画像及び陰影画像を合成する合成部を備える。【選択図】図５

Description

本発明の実施の形態は、地図作成装置及び地図作成方法に関する。

地図とは、地球を含む天体の表面等の全面または一部分について、例えば、地形、或いは、植生といった事象を選び、色分け等の象徴化を行い、一定の比率をもって縮尺し、平面に表現したものである。

例えば、地形の凹凸（高低差）を表わす地図の場合、その凹凸を見せるため、多くの場合影を付けて表現されている。影を表わすに当たっては、単色で濃淡を変化させる、或いは、複数の色を用いて影を描く、といった手法が採用されている。また、例えば、以下に示す特許文献においては、地形の特徴を判読識別するための手段として、谷地形・尾根地形をはじめとする地形の形状および、分布位置・高度を２次元平面状で、同時にかつそれぞれ明瞭に識別できるカラー標高傾斜図を作成する発明が開示されている。

特開２００７−０４８１８５号公報

しかしながら、上記特許文献１において開示されている発明では、次の点について配慮がなされていない。

すなわち、上記特許文献１に開示されている発明は、具体的には数値標高データから色相などに割り当てた標高データと濃度に割り当てた傾斜度データを透過合成してカラー標高傾斜図を作成するものである。この作成方法は、地図を見る者に対して特徴点を明瞭に識別させるべく採用される方法であるが、先行文献による地形表現は、それらの地形表現と、地理情報（例えば道路や建物）とを重ね合わせたときに、地形表現の影響で、地図として利用者が必要とする道路や建物などの重要な地理情報が判別しづらくなる。そのため、上記特許文献１に開示されている発明によって作成される地図に他の地理情報を重畳した場合の地形の判読性が低下するため、用途が特化された特殊な地図であることは否めない。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、地図を見た際に自然に見える状態を維持しつつ、かつ、必要な特徴点が明瞭に見える地図を作成する地図作成装置及び地図作成方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、実施の形態における地図作成装置は、地図の作成に必要な各地点の位置と標高に関する情報を入力する入力部と、入力部から入力された情報を用いて地図を作成する地図作成部と、地図作成部において作成された地図を表示する表示部と、を備え、地図作成部は、地図の表示対象となる領域に対して、互いの光源方位の差が１８０度となる位置に、シアンの光を照射する光源とイエローの光を照射する光源の２つの光源を配置し、これらの光源からそれぞれ光線が照射されることにより現われる領域における起伏に応じて生ずる陰影を表わす画像をシアンとイエローを用いて作成する光源方位別陰影起伏画像作成部と、領域を構成する各地点の位置における各方位に対応する傾斜のうち最大傾斜の方位を算出し、最大傾斜の方位に応じて形成される斜面のうち、２つの光源を結ぶ線に直交する２方向のうち特定の１方向に向く斜面を抽出する斜面方位算出部と、領域を構成する地点ごとに、各地点を含む複数の地点で構成される単位範囲内における接峰面を示す値と接谷面を示す値との差を各地点の斜面の緩急を表わす起伏量として算出する起伏量算出部と、斜面方位算出部により抽出された斜面と起伏量算出部により算出された起伏量に応じて、予め定められているマゼンタを用いて、起伏量の大きい急斜面に対しては濃く、起伏量の小さい緩斜面、或いは、平坦面に対しては薄くなるように濃度を割り当てて斜面の擬似的な陰影を表わす画像を作成する斜面方位別陰影画像作成部と、光源方位別陰影起伏画像作成部及び斜面方位別陰影画像作成部において作成された画像を合成する合成部とを備える。

また、実施の形態における地図作成方法は、地図の作成に必要な各地点の位置と標高に関する情報を入力する入力部と、入力部から入力された情報を用いて地図を作成する地図作成部と、地図作成部において作成された地図を表示する表示部と、を備える、地図作成装置が行う地図作成方法であって、地図の作成に必要な各地点の位置と標高に関する情報の入力を受け付けるステップと、情報を基に、地図の表示対象となる領域に対して、互いの光源方位の差が１８０度となる位置に、シアンの光を照射する光源とイエローの光を照射する光源の２つの光源を配置し、これらの光源からそれぞれ光線が照射されることにより現われる領域における起伏に応じて生ずる陰影を表わす画像をシアンとイエローを用いて作成するステップと、情報を基に、領域を構成する各地点の位置における各方位に対応する傾斜のうち最大傾斜の方位を算出し、最大傾斜の方位に応じて形成される斜面のうち、２つの前記光源を結ぶ線に直交する２方向のうちの１方向に向く斜面を抽出するステップと、情報を基に、領域を構成する地点ごとに各地点を含む複数の地点で構成される単位範囲内における接峰面を示す値と接谷面を示す値との差を各地点の斜面の緩急を表わす起伏量として算出するステップと、抽出された斜面と算出された起伏量に応じて、予め定められているマゼンタを用いて、起伏量の大きい急斜面に対しては濃く、起伏量の小さい緩斜面、或いは、平坦面に対しては薄くなるように濃度を割り当てて斜面の擬似的な陰影を表わす画像を作成するステップと、領域における陰影を表わす画像及び斜面の陰影を表わす画像を合成するステップとを備える。

本発明によれば、地図を見た際に自然に見える状態を維持しつつ、かつ、必要な特徴点が明瞭に見える地図を作成する地図作成装置及び地図作成方法を提供することができる。

光源方位による陰影の違いと立体感に関する説明を行う際に用いる説明図である。 地図における一般的な光源の設定を説明するための説明図である。 実施の形態における地図作成装置における全体の装置構成を示すブロック図である。 実施の形態における地図作成装置における地図作成部の内部構成を示すブロック図である。 実施の形態における地図作成の処理の流れを示すフローチャートである。 実施の形態における多重光源を用いた際の陰影の方位と濃度について説明する説明図である。 実施の形態における地図作成の処理における、起伏量算出部が行う処理を説明するための説明図である。 実施の形態における地図作成装置を用いて作成された地図及び当該地図の部分拡大図である。 実施の形態において作成された地図との比較を行うために挙げた比較例１となる地図である。 実施の形態において作成された地図との比較を行うために挙げた比較例２となる地図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

まず、地図を見る際に、自然に見える、という状態について説明する。図１は、光源方位による陰影の違いと立体感に関する説明を行う際に用いる説明図である。

ここでは、例えば、パソコンのキーボードにおけるキーのように、上方に向けて凸状となり、上面と下面とが平行に構成され、上面の面積よりも下面の面積が広い物を例に挙げて説明する。当該物はこのような形状を備えているため、側面から見た場合に台形に見える。以下においては、当該物体を便宜上、「ボタン」と表わすこととする。

図１では、当該ボタンを上方から見た状態を示している。そのため、正面に上面の平坦な部分が現われており、上面と下面とをつなぐ４つの面は奥行き方向に広がるように示されている。また、ボタンは上述した形状を備えていることから、図１の正面に上面の平坦な部分が現われているということは、図１に示されているボタンを見た場合に、当該上面が手前に突き出されるように見えるはずである。

なお、以下においては、例えば、光源の向きについて「上下左右」という言葉を用いて説明するが、当該「上下左右」という向きは、図１に示す通りである。

このようなボタンが、図１において８つ（ボタンＢ１ないしＢ８。以下、これらをまとめて示す場合には、「ボタンＢ」と表わす）示されており、それぞれのボタンＢに対して光源Ｌが１つずつ示されている。当該光源ＬからはボタンＢそれぞれに向けて矢印が示されており、当該矢印がボタンＢに対して光源Ｌから照射された光の当たる方向を示している。

例えば、上段の最も左側に示されているボタンＢ１においては、光源Ｌは左上に設けられており、左上からボタンＢ１に対して光が当てられている状態を示している。また、例えば、下段右から２番目のボタンＢ７に対しては、ボタンＢ７の下に光源Ｌが設けられている。従って、ボタンＢ７に対しては、光源Ｌから上向きに光が当てられている状態を示している。そしてボタンＢのそれぞれには、各光源Ｌが配置されている位置の反対側に影ができ、光源Ｌの配置位置によって影に濃淡が現われている。

図１に示されている８つのボタンＢを見ると、これらのボタンＢの中でその形状が自然な形で明瞭に示されているのは、例えば、左上に設けられた光源Ｌから光を受けているボタンＢ１である。或いは、ボタンＢ５、ボタンＢ６についてもそれらの形状が比較的明瞭に示されている。

一方、図１にはボタンＢの形状が上述した形状には見えず、すなわち、ボタンＢの上面が正面に突き出すようには見えないボタンＢも示されている。例えば、ボタンＢ３、ボタンＢ４、或いは、ボタンＢ７については、正面に向けて突き出されるようには見えず、むしろこれらの上面は奥行き方向に凹んで見える。

すなわち、ボタンＢの本来の形状からすれば、図１に示すような方向から見た場合、ボタンＢは正面に向けて突き出したような形状に見えるはずである。それにも拘わらず、光源Ｌの配置位置によっては、そのように見えない場合も出てくる。つまり、物に対する光の当て方によって人間はその形状を明瞭に把握することができたり、できなかったりする。このような事実に鑑みれば、ある物を見た場合に、その物が備える形状を明瞭に把握することができる状態に見えることが、人間にとって自然な物の見え方であると言える。

図１に示す８つのボタンＢのうち、ボタンＢの形状が最も自然に見えるのは、ボタンＢ１であり、このボタンＢ１に対しては左上に光源Ｌが配置されている。すなわち、物に光が当たっている状態でその物を見る者にとって最も違和感がないのは、対象となる物の左上に光源Ｌが配置されている場合であると言える。

そのため、これまでの地図では地図として表わされる領域の左上に光源があるものとして描かれていることが多い。これは、上述したように、当該領域を見た者にとって最も違和感がなく、表わされている地形等を明瞭に把握することができるからである。

すなわち、地図は、経度と緯度とから定まる位置と、その位置における標高とを含む対象領域を示すデータを用いて、さらに、当該領域を仮想的に照らす光源を設定して作成される。このとき仮想的な光源は、例えば、光源高度６０度で到来する平行光である。ここで、光源高度とは、いわゆる仰角のことであり、視線を水平に向けた際の角度を０度とし、視線を垂直方向に上に向けた際の角度を９０度とした場合、水平の位置から６０度の角度に仰ぎ見た位置に光源があることを光源高度６０度と表わすものである。なお、一般に用いられる光源高度は４５度であるが、陰影部が他の地形に干渉する可能性を低減するため、本手法では光源高度を６０度に設定することを基本とし、必要に応じてその高度を変更するものとする。詳細は後述する。

また、ここで、光源が配置される方向を、以下、光源方位と表わす。図２は、地図における一般的な光源の設定を説明するための説明図である。まず、水平に第１の数直線Ｎ１を引き、当該第１の数直線Ｎ１において、原点Ｏを設定する。そして、当該原点Ｏを通り、第１の数直線Ｎ１に直交するように第２の数直線Ｎ２を引く。そして、原点Ｏから等距離の位置にある点をつなぐように線を引くと、原点Ｏを中心とした円を描くことができる。

この第２の数直線Ｎ２のうち、水平に引かれている第１の数直線Ｎ１よりも上側の方位を光源方位の０度とする。当該０度から描かれた円に沿って時計回りに進むと、第１の数直線Ｎ１と当該円とが交わる位置の方位は光源方位９０度となる。さらに円に沿って進むと、第２の数直線Ｎ２と交わる点における方位は、光源方位１８０度、第１の数直線Ｎ１と交わる点における方位は、光源方位２７０度となる。

さらに、描かれた円とこれら第１の数直線Ｎ１、第２の数直線Ｎ２によって区切られる領域が４つ設けられる。光源方位０度ないし９０度の間の領域を第１の領域、光源方位９０度ないし１８０度の間の領域を第２の領域、光源方位１８０度ないし２７０度の間の領域を第３の領域、光源方位２７０度ないし３６０度の間の領域を第４の領域とする。図２においては、便宜上、これら領域ごとに丸の中に該当する数字を入れて示している。

ここで、光源Ｌを例えば、光が当たる対象物が最も自然に見える位置である、図２に示される円に対して左上の位置、すなわち、光源方位３１５度の位置に配置する。この場合、最も陰影の濃度が薄く、明るいのは第４の領域であり、反対に最も陰影の濃度が濃く、暗いのは第２の領域である。第１の領域及び第３の領域は、陰影の濃度に差はない。

上述した通り、これまで地図を表わす際には、図２に示されているように、概ね光源方位３１５度の位置に光源を配置することを前提としている。この位置に光源を配置することで、当該地図を見る者は自然に、違和感なく地図を見ることができる。その一方で、見やすいものの、地図上の凹凸によっては、その凹凸が明瞭に示されない場合もあった。そこで、本願発明における地図の表現では、地図を見た際に自然に見える状態を維持しつつ、かつ、必要な特徴点が明瞭に見えるように処理を行う。以下、この処理について説明する。

図３は、実施の形態における地図作成装置１における全体の装置構成を示すブロック図である。また、図４は、実施の形態における地図作成装置１における地図作成部８の内部構成を示すブロック図である。

地図作成装置１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２と、ＲＯＭ（Read Only Memory）３と、ＲＡＭ（Random Access Memory）４が図示しないバスを介して接続されている。また、当該バスには、同じく図示しない入出力インターフェイスを介して入力部５と、表示部６と、記憶部７と、地図作成部８とが接続されている。

ＣＰＵ２は、入力部５からの入力信号に基づいてＲＯＭ３から地図作成装置１を起動するためのブートプログラムを読み出して実行し、記憶部７に格納されている、例えば、後述する地図作成部８の動作内容を示すプログラムや各種オペレーティングシステムを読み出す。またＣＰＵ２は、入力部５や入出力インターフェイスを介して、図３において図示していないその他の外部機器からの入力信号に基づいて各種装置の制御を行う。さらにＣＰＵ２は、ＲＡＭ４や記憶部７等に記憶されたプログラム及びデータを読み出してＲＡＭ４にロードするとともに、ＲＡＭ４から読み出されたプログラムのコマンドに基づいて、画像生成のための処理やデータの計算、加工等、一連の処理を実現する処理装置である。

入力部５は、地図作成装置１の操作者が各種の操作を入力するキーボード等の入力デバイスにより構成されている。操作者の操作に基づいて入力信号を作成しバスを介してＣＰＵ２に送信される。また、ここにいう入力部５は、例えば、光ディスクやフレキシブルディスクといった記憶媒体を介して地図作成装置１に対して後述するＤＥＭデータを入力する装置も含まれる。

表示部６は、例えば液晶ディスプレイである。この表示部６は、ＣＰＵ２からバスを介して出力信号を受信し、例えばあるデータに基づいて作成された地図等やＣＰＵ２の処理結果等を表示する。

記憶部７は、半導体や磁気ディスクで構成されており、ＣＰＵ２で実行される、例えば上述した地図作成部８の動作内容を示すプログラムやデータが記憶されている。

なお、図３に示す地図作成装置１においては、後述する地図作成部８も含め、本発明の実施の形態において必要な機能を果たす手段のみを示している。従って、例えば、図示してはいないが、ＬＡＮカードやモデム等からなる通信制御部を備え、地図作成装置１をインターネットやＬＡＮ等の通信ネットワークに接続することを可能としても良い。

地図作成部８は、入力部５を介して地図作成装置１に入力されたＤＥＭ（Digital Elevation Model）データを基に、所望の地図を作成する。なお、地図作成部８は、入力されたＤＥＭデータを用いて地図を作成する回路であっても良い。或いは、地図作成部８は、例えば、ＲＯＭ３や記憶部７に記憶されている地図作成プログラムがＣＰＵ２に読み込まれ実行されることにより、地図作成装置１に実装されることとしても良い。

地図作成部８は、図４に示すように、受信部８１、光源方位別陰影起伏画像作成部８２と、斜面方位算出部８３と、起伏量算出部８４と、斜面方位別陰影画像作成部８５と、合成部８６と、送信部８７とから構成されている。なお、地図作成部８を構成するこれら各部の機能、働きについては、後述する地図作成の流れを説明する中で併せて説明する。

次に、本発明の実施の形態における地図の作成の流れについて、図５ないし図７の各図を用いて説明する。図５は、実施の形態における地図作成の処理の流れを示すフローチャートである。当該図５に示すフローチャートにおいては、ＤＥＭデータが示す画像、及び、当該ＤＥＭデータに後述する各処理を行った結果得られる画像がそれぞれの処理ごとに示されている。

まず地図作成の基となるデータであるＤＥＭデータが地図作成装置１に入力される（ＳＴ１）。ＤＥＭデータが入力部５を介して地図作成装置１に入力されると、当該ＤＥＭデータは、地図作成部８に入力される。地図作成部８の受信部８１は、ＤＥＭデータを受信し、必要な地図を作成する。このＤＥＭデータの中には、地図を構成するピクセルごとに、その地点における緯度・経度・標高のデータが含まれている。

なお、本発明の実施の形態においては、上述したように、出来上がった地図を見た際に自然に見える状態を維持しつつ、かつ、必要な特徴点が明瞭に見えるように処理（地図の表現）を行う。そこで、以下では、「地図を自然に見える状態に作成する処理」と「必要な特徴点が明瞭に見えるように行う処理」の２つに分けて地図作成装置１において行う処理の説明を行う。

「地図を自然に見える状態に作成する処理」に関しては、光源方位別陰影起伏画像作成部８２が処理を行う。人間が地図を見る際に最も自然に見えるのは、図１等を用いて説明したように、例えば、光源方位３１５度に光源を配置した場合である。一方で、この光源方位３１５度に光源を配置した場合に見えにくくなる凹凸（高低差）も生ずる。すなわち、凹凸（高低差）における影の付き方は光源に依存することになる。そのため、光源の配置位置によっては、例えば見せたい断層等がある場合に、その他の地形の影に隠れて見えなくなってしまうこともある。そこで、出来上がった地図を自然に見せつつ、このような不都合を解消して地形を明瞭に見せるために、本発明の実施の形態においては、複数の光源を地図の図郭の下辺を基準に水平軸方向から配置する。具体的には、互いの光源方位の差が１８０度となる位置である、光源方位９０度と２７０度の２カ所に配置する。

ここで、光源を光源方位９０度と２７０度の２カ所に配置する理由は以下の通りである。図６は、実施の形態における多重光源を用いた際の陰影の方位と濃度について説明する説明図である。図６においては、光源からの光を照射される領域を便宜上円で示している。また、当該領域を示す円には水平及び垂直の２本の数直線が互いに直交する方向に示されており、両者の交点が原点に該当する。そして、上述したように、垂直方向の数直線の上側が光源方位０度、下側が光源方位１８０度となる。

図６の最上段には、２つの円が示されており、向かって右側には、光源方位９０度の位置からイエロー（Yellow）の光を円（領域）に対して照射した状態を示している。一方、向かって左側には、光源方位２７０度の位置からシアン（Cyan）の光を円（領域）に対して照射した状態を示している。なお、光源方位９０度及び２７０度に配置される光源の光源高度は、６０度であるが、必要に応じて変更する場合もある。

右側の円に対してイエローの光を照射すると、円のうち右側、すなわち、幅の広い縦縞で示される垂直方向の数直線の右側は、光源に近いので明るいイエロー（Light Yellow）に照らされる。一方、円のうち左側である、幅の狭い縦縞で示される垂直方向の数直線の左側は、光源からの光が届かず暗いイエロー（Shadow Yellow-Gray）に照らされる。

一方、左側の円に対してシアンの光を照射すると、円のうち左側、すなわち、幅の広い横縞で示される垂直方向の数直線の左側は、光源に近いので明るいシアン（Light Cyan）に照らされる。一方、円のうち右側である、幅の狭い横縞で示される垂直方向の数直線の右側は、光源からの光が届かず暗いシアン（Shadow Cyan-Gray）に照らされる。

このうち、イエローとシアンの陰影の濃度は、同じ照射条件にある場合、イエローよりもシアンの方が濃くなる。そのため、イエローの光源を光源方位９０度に配置し、シアンの光源を光源方位２７０度に配置し、同時に同じ領域を照らすと、図６の２段目左側に示すような状態となる。すなわち、垂直方向の数直線の左側は暗いイエロー（Shadow Yellow-Gray）に照らされ、垂直方向の数直線の右側は暗いシアン（Shadow Cyan-Gray）に照らされる。この状態での陰影濃度は、もともとイエローの方がシアンよりも陰影濃度が薄いことから、垂直方向の数直線の左側の方が垂直方向の数直線の右側よりも明るくなる。

この状態の領域に、さらに、水平方向の数直線の下側にマゼンタの色を重ねる。図６においては、当該マゼンタを水玉模様で示している。ここでマゼンタは、イエローやシアンよりも陰影濃度が濃い。そのため、２段目左側に示されている光源方位９０度及び２７０度からの光を当てた状態に当該マゼンタの色を重ねると、図６の３段目に示されるような陰影濃度をもつ領域が現われることになる。

この状態にある場合、最も陰影濃度の薄い領域は、光源方位２７０度から３６０度（０度）までの領域（第４の領域）である。一方、最も陰影濃度が濃い領域は、光源方位９０度から１８０度までの領域（第２の領域）である。光源方位０度から９０度までの領域（第１の領域）、及び、光源方位１８０度から２７０度までの領域（第３の領域）は、同じ陰影濃度となり、陰影濃度の濃さは上述した２つの領域の中間となる。すなわち、光源方位９０度及び２７０度に複数の光源を配置しても、これまで同様、自然な視認性を保持することができることになる。

そこで、本発明の実施の形態においては、図６を用いて説明したように光源方位９０度（イエロー）及び２７０度（シアン）に光源を配置した上で光線を照射して、水平方向の数直線の下側にマゼンタを組み合わせることで単一光源を光源方位３１５度に配置した場合と同様、自然な視認性を確保した。

ところで、地図の表示対象となる領域に対して光源から光を当てると、当該領域における起伏に合わせて陰影が生ずる。但し、実際に当該領域に光源方位９０度と２７０度から光を当てるわけではない。そこで、光源方位別陰影起伏画像作成部８２では、まず、光源方位９０度と２７０度とに配置された光源から当該領域に光を当てた場合にできる、起伏に応じて生ずる陰影を算出する（ＳＴ２）。

具体的には、光源方位別陰影起伏画像作成部８２は、地図の対象となる領域を構成するピクセルの位置（緯度・経度）及び高さ（標高）のデータを基に、各光源方位及び光源高度に沿って、隣り合う及び周辺のピクセルの標高に対応して明度が高いピクセル、或いは、他のピクセルの陰になって明度が低いピクセルを求め、これを陰影として算出する。この陰影起伏の算出は、光源方位別に行われる。すなわち、ここでは、光源方位９０度から光を当てた場合にできる陰影起伏と光源方位２７０度から光を当てた場合にできる陰影起伏をそれぞれ算出する。

その上で、光源方位別陰影起伏画像作成部８２は、算出された陰影の情報を基に、光源方位９０度に光源を配置した場合、光源方位２７０度に光源を配置した場合の両方において生ずる陰影を示す画像（陰影起伏画像）を光源方位ごとに作成する（ＳＴ３、ＳＴ４）。すなわち、求めた各ピクセルの明暗に応じて、各光源方位別のそれぞれの濃度を割り当てることで、領域の高低差に対応した陰影起伏画像を生成する。

ここでは、光源方位９０度に光源を配置した場合には、イエローを用いて陰影起伏画像をカラーで作成する。一方、光源方位２７０度に光源を配置した場合には、シアンを用いて陰影起伏画像をカラーで作成する。図５に示すそれぞれの色で作成された光源方位９０度に光源を配置した場合における陰影起伏画像と光源方位２７０度に光源を配置した場合における陰影起伏画像とを見てみると、後者の画像の方が濃度が濃く作成されている。

このように光源方位別に陰影起伏画像を作成する際のカラーを変えるのは、合成前の画像において全てが単色、例えば、グレースケールで表わされていると、グレースケール同士では陰影がはっきりしない。そこで色別の調整を可能とするべく、光源方位別にカラーを変えて陰影起伏画像を作成する。

光源方位別陰影起伏画像作成部８２は、このように光源方位別に陰影起伏画像を作成し、合成部８６へと送信する。

以上で、「地図を自然に見える状態に作成する処理」は完了である。次に、「必要な特徴点が明瞭に見えるように行う処理」について説明する。

まず、斜面方位算出部８３において、入力されたＤＥＭデータを用いて、ピクセル（各地点）ごとの斜面方位を算出する（ＳＴ５）。具体的には、地図の表示対象となる領域を構成するピクセルごとに、自らのピクセルを中心とした場合に、自身の周囲にあるピクセルとの間でそれぞれ傾斜を算出する処理を行う。傾斜を算出するに当たっては、それぞれのピクセルが備える標高のデータを用いる。すなわち、自身のピクセルの標高のデータと自身の周囲にあるピクセルがそれぞれ備える標高のデータとの差を確認する。

自身の周囲にあるピクセルごとに傾斜を算出し、算出された各地点の位置における各方位に対応する傾斜のうち最大傾斜を示す方位を把握する。ここまでの処理は、地図の表示対象となる領域を構成する全てのピクセルに対して行われる。そして、把握された方位ごとに色分けをし、表示する。すなわち、傾斜方向（斜面方位）ごとに色分けする。なお、図５に示されている画像では、グレースケールで示されているためわかりにくいが、方位ごとに色分けされている。

当該処理の後、斜面方位算出部８３は、特定の斜面のみを抽出する（ＳＴ６）。ここでは、２つの光源を結ぶ線に直交する２方向のうち特定の１方向に向く斜面、すなわち、光源方位９０度ないし２７０度の範囲において最大傾斜の方位に応じて形成される斜面のみを抽出する。ここでは特定の斜面のみ抽出されていることから、図５に示されている画像は、単色で表示される画像が示されている。抽出された斜面に関する情報は、斜面方位算出部８３から斜面方位別陰影画像作成部８５へと送信される。

次に、起伏量算出部８４は、ＤＥＭデータを用いて、地図の表示対象となる領域を構成するピクセル（各地点）ごとに、各地点を含む複数の地点で構成される単位範囲内における標高の高低差から各地点の起伏量を算出する。ここでの具体的な処理については、図７を用いて説明する。図７は、実施の形態における地図作成の処理における、起伏量算出部８４が行う処理を説明するための説明図である。

ここで「起伏量」とは、単位範囲の地形における凹凸、すなわち起伏の量のことである。単位範囲は、特定のピクセルの周囲に存在する全てのピクセルを含む範囲である。例えば、１つの特定のピクセルの周囲には、８つのピクセルが存在する。従って、１つの特定のピクセルを中心にこれら８つのピクセルを含む範囲を単位範囲とする。

起伏量を算出するためには、接峰面及び接谷面を利用する。接峰面とは、単位範囲における最高標高で代表される、尾根に接する仮想の曲面のことである。一方、接谷面とは、単位範囲における最低標高で代表される、谷底に接する仮想の曲面のことである。起伏量算出部８４は、まず接峰面及び接谷面を算出する（ＳＴ７、ＳＴ８）。当該接峰面及び接谷面の算出については、以下に例を挙げて説明する。

例えば、１つの特定のピクセルがあり、その周囲には８つのピクセルが存在する範囲を単位範囲とする。これら周囲の８つのピクセルには、標高のデータとして１ｍないし８ｍの整数で表わされる標高がそれぞれ含まれている。つまり、特定のピクセルに接する周囲の８つのピクセルが保持する標高のうち、最も高い標高を示す８ｍが接峰面である。一方、周囲の８つのピクセルが保持する標高のうち、最も低い標高を示す１ｍが接谷面である。このようにして起伏量算出部８４は接峰面と接谷面の算出を、地図の表示対象となる領域を構成する全てのピクセルについて行う。

そして、起伏量は、接峰面を示す値から接谷面を示す値を引いた値で示される。そこで起伏量算出部８４は、算出された接峰面及び接谷面を用いて、全てのピクセルにおいて起伏量を算出する。なお、ここで例に挙げた特定のピクセルにおける起伏量は７ｍとなる。

このことをさらに図７を用いて説明する。図７には、水平に数直線が引かれており、地面の起伏が曲線で示されている。数直線は水平方向にピクセルごとに区切られている。また、垂直方向は、標高を示している。

ここで、例えば、ピクセルＡでは、接峰面が１００ｍ、接谷面が８０ｍであることから、起伏量は両者の差異である２０ｍとなる。また、ピクセルＢでは、接峰面が５０ｍ、接谷面が１０ｍであることから、起伏量は両者の差異である４０ｍとなる。このように、標高が高くとも起伏量は小さい場合があり、またこの逆も成り立つ。すなわち、起伏量の大きさは標高の高低とは一致しない。

起伏量算出部８４は、算出した起伏量を基に、起伏量に応じた濃度を割り当て、起伏量図を作成する（ＳＴ９）。具体的には、起伏量が大きい急斜面に対しては濃く、起伏量が小さな緩斜面、或いは、平坦面に対しては薄くなるように濃度を割り当てる。図５に示す画像では、地図として表現される対象となる領域の起伏が明確に現われている。なお、起伏量に応じた濃度は、例えば、記憶部７に記憶されている。起伏量算出部８４において作成された起伏量図は斜面方位別陰影画像作成部８５へと送信される。

斜面方位別陰影画像作成部８５は、斜面方位算出部８３において抽出された特定斜面に関する情報及び、起伏量算出部８４において作成された起伏量図を受信する。斜面方位別陰影画像作成部８５では、受信した情報を基に、特定の斜面に関する陰影画像を作成する（ＳＴ１０）。ここでは、マゼンタの色を用いてカラーで陰影画像を作成する。この斜面方位別陰影画像作成部８５において作成された陰影画像は、標高の高低に対応して濃度を変化させるのではなく、斜面の緩急（起伏量）に応じて濃度を変化させた陰影画像である。そのため、地図に表示された領域における特徴点を明瞭に表わすことが可能となる。

以上で、光源方位別の陰影起伏画像が作成され、斜面方位別の陰影画像が作成された。光源方位別の陰影起伏画像は光源方位別陰影起伏画像作成部８２から、斜面方位別の陰影画像は斜面方位別陰影画像作成部８５から、合成部８６へと送信される。

合成部８６では、送られてきた光源方位別の陰影起伏画像と斜面方位別の陰影画像とを合成して最終的に出力される画像を生成する（ＳＴ１１）。画像の合成に関しては、様々な方法が採用可能であるが、ここでは乗算合成の処理を行う。合成部８６が合成処理して作成された画像は、送信部８７を介して表示部６へと送信され、表示部において表示される（地図画像の出力）（ＳＴ１２）。

図８は、本発明の実施の形態における地図作成装置１を用いて作成された地図及び当該地図の部分拡大図である。また、図９、及び図１０は、実施の形態において作成された地図との比較を行うために挙げた比較例１、２となる地図及びそれらの地図の部分拡大図である。図８ないし図１０においては、いずれも上部に地図に表示された領域の全域が示されており、その一部領域が四角の枠で囲まれている。当該枠で囲まれた一部領域は拡大されて、下部に示されている。

なお、図９の比較例１の地図は、光源方位を３１５度とし、光源高度を４５度と設定して作成した地図である。また、図１０の比較例２の地図は、図９の地図と同様、光源方位を３１５度としているが、光源高度を６０度と設定して作成した地図となる。すなわち、比較例１及び比較例２で示される地図は、従来から採用されている、光源を単一とし、地図として表現される対象となる領域の左上に当該光源を配置して作成された地図である。

まず比較例１（図９）及び比較例２（図１０）同士を比較してみる。両者の違いは、光源高度が異なるだけである（一方は４５度、他方は６０度）。図１０に示す比較例２の方が光源高度が高いため、光源はより高い位置に配置されている。そのため、全体に比較例１に比べて白っぽく示されている。

一般に光源高度を４５度に設定する理由は、自然界に存在し得る地形の傾斜に起因する。例えば、光源方位を３１５度、光源高度４５度に設定した場合、斜面方位３１５度かつ傾斜４５度の斜面は、光源を直接受けて完全な白色になり、対する斜面方位１３５度かつ傾斜４５度の斜面の陰影は完全な黒色で潰れる。その他の方位および傾斜の斜面は、グレーの濃淡で表される。現実的には、自然界に存在する地形の傾斜は安息角ともいわれる傾斜４０度程度までに留まることが多い。そこで、陰影作成時には、光源の直接的な影響を避けるために、自然界における斜面の安息角よりも高い光源高度４５度が適用されてきた。しかし、地域によっては、人工的な切土地や不安定な斜面などがあれば、傾斜４５度を越える地形が存在する可能性もあることから、本発明の実施の形態では光源高度を６０度に設定した。

この比較例２の特徴は、拡大された一部領域についても当てはまり、比較例２における一部領域における凹凸は非常にわかりにくい。一方、比較例１の方は、比較例２に比べてあまり白っぽく表現されていないことから、一部領域における凹凸も比較例２に比べれば明瞭であると言える。但し、大きな凹凸については示されているものの、細かな凹凸については不明瞭である。

これに対して、本発明の実施の形態における地図作成装置１が作成した地図は、図８に示すように、標高の高い部分は比較例１と比較例２と比べて黒っぽく表現されている一方、標高の低い部分は比較例１と比較例２との間の明度で表わされている。そして特に図８に示す地図が比較例１及び比較例２の地図と異なるところは、拡大された一部領域における地形の凹凸の明瞭さである。図８に示す地図では、比較例１や比較例２では現われてこない斜面も明瞭に表現されている。

すなわち、本発明の実施の形態における地図作成装置１が作成された地図と比較例１及び比較例２で示す地図とでは、必要な特徴点が明瞭に見えるように表現されている点で非常に大きな効果が出ていることがわかる。その一方で、比較例１及び比較例２の地図と比べても不自然に見えることはなく、十分に自然に見える状態に表現されている。

以上説明したような処理を行うことによって、地図を見た際に自然に見える状態を維持しつつ、かつ、必要な特徴点が明瞭に見える地図を作成する地図作成装置及び地図作成方法を提供することができる。

つまり、これまで作成された地図を作成する際に用いるデータは、本発明の実施の形態における地図作成装置１が地図を作成する際に用いるデータはこれまでと同じである。また、本発明の実施の形態における地図の作成方法では、これまでの地図同様、違和感なく自然に見えるように作成されている。従って、図８に示す地図に現われている凹凸であって、図９や図１０において現われていない凹凸は、これまでも見ようと思えば見ることができたかもしれない凹凸であると言える。しかしながら、このような特別な努力をすることなく、特に見ようとしていなくても見える、見る人の経験や知識に頼らずに見ることができる地図を作成することができる。

本発明の実施の形態を説明したが、この実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。この実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

例えば、合成部で光源方位別の陰影起伏画像と斜面方位別の陰影画像とを合成した後、より視認性の向上を図るべく、例えば、カラー別明度、レベルの各調整を行うこととしても良い。これらの各調整は、乗算合成の処理がされた地図に対して行われる。調整が必要か否かについては、例えば、予め設けられている明度に関する所定の閾値を用いて判断され、当該閾値を外れた場合に調整が必要とされる。

この実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 地図作成装置
２ ＣＰＵ
３ ＲＯＭ
４ ＲＡＭ
５ 入力部
６ 表示部
７ 記憶部
８ 地図作成部
８１ 受信部
８２ 光源方位別陰影起伏画像作成部
８３ 斜面方位算出部
８４ 起伏量算出部
８５ 斜面方位別陰影画像作成部
８６ 合成部
８７ 送信部

Claims (5)

1. 地図の作成に必要な各地点の位置と標高に関する情報を入力する入力部と、
   前記入力部から入力された前記情報を用いて前記地図を作成する地図作成部と、
   前記地図作成部において作成された前記地図を表示する表示部と、を備え、
   前記地図作成部は、
   地図の表示対象となる領域に対して、互いの光源方位の差が１８０度となる位置に、シアンの光を照射する光源とイエローの光を照射する光源の２つの光源を配置し、これらの前記光源からそれぞれ光線が照射されることにより現われる前記領域における起伏に応じて生ずる陰影を表わす画像を前記シアンと前記イエローを用いて作成する光源方位別陰影起伏画像作成部と、
   前記領域を構成する前記各地点の位置における各方位に対応する傾斜のうち最大傾斜の方位を算出し、前記最大傾斜の方位に応じて形成される斜面のうち、２つの前記光源を結ぶ線に直交する２方向のうちの特定の１方向に向く斜面を抽出する斜面方位算出部と、
   前記領域を構成する前記地点ごとに、前記各地点を含む複数の地点で構成される単位範囲内における接峰面を示す値と接谷面を示す値との差を前記各地点の斜面の緩急を表わす起伏量として算出する起伏量算出部と、
   前記斜面方位算出部により抽出された前記斜面と前記起伏量算出部により算出された前記起伏量に応じて、予め定められているマゼンタを用いて、起伏量の大きい急斜面に対しては濃く、起伏量の小さい緩斜面、或いは、平坦面に対しては薄くなるように濃度を割り当てて前記斜面の擬似的な陰影を表わす画像を作成する斜面方位別陰影画像作成部と、
   前記光源方位別陰影起伏画像作成部及び前記斜面方位別陰影画像作成部において作成された画像を合成する合成部と、
   を備えることを特徴とする地図作成装置。
2. 前記光源は、前記光源方位０度を前記光源を結ぶ線に直交する２方向のうち特定の１方向とは異なる他方の１方向とした場合に、前記光源方位９０度及び２７０度に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の地図作成装置。
3. 前記斜面方位算出部が前記斜面を抽出する前記領域における前記特定の方向は、前記光源方位９０度ないし２７０度の範囲であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の地図作成装置。
4. 前記斜面方位別陰影画像作成部は、前記起伏量算出部において算出された前記起伏量に応じて予め定められている色の濃淡を当てはめて前記斜面の擬似的な陰影を表わす画像を作成することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の地図作成装置。
5. 地図の作成に必要な各地点の位置と標高に関する情報を入力する入力部と、前記入力部から入力された前記情報を用いて前記地図を作成する地図作成部と、前記地図作成部において作成された前記地図を表示する表示部と、を備える、地図作成装置が行う地図作成方法であって、
   地図の作成に必要な各地点の位置と標高に関する情報の入力を受け付けるステップと、
   前記情報を基に、地図の表示対象となる領域に対して、互いの光源方位の差が１８０度となる位置に、シアンの光を照射する光源とイエローの光を照射する光源の２つの光源を配置し、これらの前記光源からそれぞれ光線が照射されることにより現われる前記領域における起伏に応じて生ずる陰影を表わす画像を前記シアンと前記イエローを用いて作成するステップと、
   前記情報を基に、前記領域を構成する前記各地点の位置における各方位に対応する傾斜のうち最大傾斜の方位を算出し、前記最大傾斜の方位に応じて形成される斜面のうち、２つの前記光源を結ぶ線に直交する２方向のうちの特定の１方向に向く斜面を抽出するステップと、
   前記情報を基に、前記領域を構成する前記地点ごとに、前記各地点を含む複数の地点で構成される単位範囲内における接峰面を示す値と接谷面を示す値との差を前記各地点の斜面の緩急を表わす起伏量として算出するステップと、
   抽出された前記斜面と算出された前記起伏量に応じて、予め定められているマゼンタを用いて、起伏量の大きい急斜面に対しては濃く、起伏量の小さい緩斜面、或いは、平坦面に対しては薄くなるように濃度を割り当てて前記斜面の擬似的な陰影を表わす画像を作成するステップと、
   前記領域における陰影を表わす画像及び前記斜面の陰影を表わす画像を合成するステップと、
   を備えることを特徴とする地図作成方法。

Images