JP6572137B2 - ３次元データ処理装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態に係る３次元データ処理装置及び方法は、対象建屋並びにその周辺の構造物及び地形に関する３次元データを用いて、対象建屋に飛来物が衝突したときの影響を評価する３次元データ処理装置及び方法に関する。

原子力プラントにおける移動物体の干渉確認技術は、プラント内での機器の搬出入経路の確認や、プラントへの飛来物の衝突経路の確認などを行うために必要となる技術である。プラント内への機器の搬出入を行う際に機器と設備等との干渉確認を行う技術として、機器データを、ユーザが任意に設定した設備等の経路データ上で移動させることで、機器と設備等との干渉確認を行う手法が提案されている。

一方、プラントへの飛来物の衝突経路の確認に際しては、飛来物が衝突した際の建屋への影響を評価する上で、飛来物の建屋に対する衝突範囲や衝突角度を入力条件として与える必要がある。現在、障害物を考慮して飛来物の衝突範囲や衝突角度を自動算定するツールがなく、人が手作業で図面上に線を引いて飛来物の衝突範囲や衝突角度を求めている。

特開２０１４−１７８７９４号公報

ところが、プラント毎に建屋の配置や周辺の地形などが異なるため、飛来物の衝突範囲や衝突角度を手作業で求める場合には、飛来物衝突の影響評価を行うために多大な時間とコストを必要とする。

本発明における実施形態の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、対象建屋の外表面の各部位に対して飛来物が衝突したときの影響を、低コスト且つ短時間に評価できる３次元データ処理装置及び方法を提供することにある。

本発明の実施形態における３次元データ処理装置は、対象建屋並びにその周辺に存在する構造物及び地形の形状と位置に関する３次元データを記憶する３次元データ記憶装置から、前記３次元データを読み込む３次元データ読込手段と、前記対象建屋から任意の距離だけ離れた位置に飛来物が飛来する起点となる飛来エリアを設定する飛来エリア設定手段と、前記対象建屋と前記飛来エリアの間に前記飛来物の飛来経路を生成する飛来経路生成手段と、前記飛来経路と前記構造物及び前記地形とから、前記飛来物が前記対象建屋に衝突可能な飛来経路を衝突可能経路として抽出する衝突可能経路抽出手段と、前記衝突可能経路と前記対象建屋の外表面の法線ベクトルとのなす角度を、衝突角度として算出する衝突角度算出手段と、前記対象建屋の外表面の各部位における前記衝突角度群から前記対象建屋の外表面の各部位における法線ベクトルに最も近い前記衝突角度を、最大衝突角度として抽出する最大衝突角度抽出手段と、を有して構成されたことを特徴とするものである。

本発明の実施形態における３次元データ処理方法は、対象建屋並びにその周辺に存在する構造物及び地形の形状と位置に関する３次元データを記憶する３次元データ記憶装置から、前記３次元データを読み込む３次元データ読込工程と、前記対象建屋から任意の距離だけ離れた位置に飛来物が飛来する起点となる飛来エリアを設定する飛来エリア設定工程と、前記対象建屋と前記飛来エリアの間に前記飛来物の飛来経路を生成する飛来経路生成工程と、前記飛来経路と前記構造物及び前記地形とから、前記飛来物が前記対象建屋に衝突可能な飛来経路を衝突可能経路として抽出する衝突可能経路抽出工程と、前記衝突可能経路と前記対象建屋の外表面の法線ベクトルとのなす角度を、衝突角度として算出する衝突角度算出工程と、前記対象建屋の外表面の各部位における前記衝突角度群から前記対象建屋の外表面の各部位における法線ベクトルに最も近い前記衝突角度を、最大衝突角度として抽出する最大衝突角度抽出工程と、を備えることを特徴とするものである。

本発明の実施形態によれば、対象建屋の外表面の各部位に対して飛来物が衝突したときの影響を、低コスト且つ短時間に評価することができる。

第１実施形態に係る３次元データ処理装置の構成を示す構成図。 （Ａ）及び（Ｂ）は、図１の飛来エリア設定部により設定される飛来エリアを概念的に示す斜視図。 図１の飛来経路生成部の構成を示す構成図。 図３の建屋分割データ生成部により３次元ポイントを用いて建屋分割データを生成する場合であり、（Ａ）が生成前の対象建屋を、（Ｂ）が生成後の対象建屋をそれぞれ示す斜視図。 図３の建屋分割データ生成部によりメッシュデータを用いて建屋分割データを生成する場合であり、（Ａ）が生成前の対象建屋を、（Ｂ）が生成後の対象建屋をそれぞれ示す斜視図。 図３の線分データ生成部により生成される線分データ（飛来経路）を概念的に示す斜視図。 図１の画像生成部により生成される３次元画像、上断面画像、側断面画像の一例を示す表示図。 図７の３次元画像、上断面画像、側断面画像のそれぞれに衝突可能経路の範囲を追加した一例を示す表示図。 第２実施形態に係る３次元データ処理装置の構成を示す構成図。 第３実施形態に係る３次元データ処理装置の構成を示す構成図。 第４実施形態に係る３次元データ処理装置の構成を示す構成図。 図１１の画像生成部により生成される３次元画像、上断面画像、側断面画像のそれぞれに衝突可能経路の範囲を追加した一例を示す表示図。

以下、本発明を実施するための形態を、図面に基づき説明する。
［Ａ］第１実施形態（図１〜図８）
図１は、第１実施形態に係る３次元データ処理装置の構成を示す構成図である。この図１に示す３次元データ処理装置１０は、図２に示す対象建屋２１並びにその周辺の構造物２２（図７）及び地形の３次元データを計算機に入力することで、この計算機を用いたプログラム処理により、対象建屋２１の外表面（外壁面）の各部位に対し飛来物が衝突可能な経路を網羅的に算出して、飛来物衝突の影響を評価するものであり、３次元データ記憶装置１１、データ処理部１２及びデータ蓄積部１３を有して構成される。

３次元データ記憶装置１１には、例えば３ＤＣＡＤ（３Ｄ−Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）形式で、対象建屋２１並びにその周辺の構造物２２及び地形についての形状と位置を表す３次元データが記憶されている。３次元データは、３ＤＣＡＤ形式の他にも、多角形形状や三角形形状で表現される面データの集合で構成されるポリゴンデータ形式、３次元位置情報を保有する３次元点群データ形式などが用いられてもよい。

データ蓄積部１３は、例えば処理を実行する計算機のＨＤＤやＣＰＵのメモリ、ＧＰＵのメモリであり、データ処理部１２で処理中のデータ群を一時的に蓄積する際に利用される。

データ処理部１２は、例えば、３次元データ処理を実行する計算機のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：中央演算処理装置）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：画像処理演算装置）である。このデータ処理部１２は、具体的には、３次元データ読込手段としての３次元データ読込部１０１、飛来エリア設定手段としての飛来エリア設定部１０２、飛来経路生成手段としての飛来経路生成部１０３、衝突可能経路抽出手段としての衝突可能経路抽出部１０４、衝突角度算出手段としての衝突角度算出部１０５、最大衝突角度抽出手段としての最大衝突角度抽出部１０６、画像生成手段としての画像生成部１０７、表示手段としての表示部１０８、記憶手段としての記憶部１０９を有して構成される。

３次元データ読込部１０１は、ユーザが指定する対象建屋２１とその周辺の構造物２２および地形についての３次元データを、３次元データ記憶装置１１から読み込む３次元データ読込工程を実施する。

飛来エリア設定部１０２は、ユーザが指定する対象建屋２１から任意の距離だけ離れた位置に、飛来物が飛来する起点となる飛来エリア２３を設定する飛来エリア設定工程を実施する。具体的には、図２に示すような対象建屋２１を中心として、円筒形状の飛来エリア２３Ａや、ドーム形状の飛来エリア２３Ｂを設定する。

飛来経路生成部１０３は、対象建屋２１と飛来エリア２３との間に、飛来物が飛来する飛来経路２４（図６）を、対象建屋２１の外表面の各部位について全方位網羅的に生成する飛来経路生成工程を実施する。この飛来経路生成部１０３の構成を図３に示す。飛来経路生成部１０３は、対象建屋２１の外表面を任意の間隔で等間隔に分割した建屋分割データを生成する建屋分割データ生成部１１０と、飛来エリア２３を任意の間隔で等間隔に分割した飛来エリア分割データを生成する飛来エリア分割データ生成部１１１と、建屋分割データと飛来エリア分割データとの間を結ぶ線分データを生成する線分データ生成部１１２とを有し、生成した線分データを飛来経路２４とする。

建屋分割データ生成部１１０は、ユーザが指定する対象建屋２１の外表面を任意の間隔で等間隔に分割した建屋分割データ２５を生成する。例えば、図４に示すように、対象建屋２１の外表面に任意の間隔で等間隔に位置する３次元ポイントを付与することで建屋分割データ２５Ａを生成する場合と、図５に示すように、対象建屋２１の外表面に任意の間隔で等間隔に配置される四角形、三角形などの多角形形状のメッシュデータを付与することで建屋分割データ２５Ｂを生成する場合とがある。

飛来エリア分割データ生成部１１１は、飛来エリア設定部１０２にて設定された飛来エリア２３を、任意の間隔で等間隔に分割した飛来エリア分割データ２６（図６）を生成する。この飛来エリア分割データ２６は、建屋分割データ２５と同様に３次元ポイントもしくはメッシュデータである。

線分データ生成部１１２は、図６に示すように、建屋分割データ２５と飛来エリア分割データ２６とを結ぶ線分データを生成する。飛来経路生成部１０３は、生成した線分データを飛来経路２４として設定する。線分データ生成部１１２は、対象建屋２１の建屋分割データ２５の各部位について、全方位からの飛来経路２４を網羅する場合、建屋分割データ２５の全ての部位から飛来エリア分割データ２６の全てを結ぶ線分データを生成して、これらの線分データを飛来経路２４とする。または、線分データ生成部１１２は、建屋分割データ２５の全ての部位について、その法線方向側（即ち、対象建屋２１の外方向側）にある飛来エリア分割データ２６について線分データを生成し、これらの線分データを飛来経路２４とする。この場合、建屋分割データ２５の各部位における法線方向と逆側の飛来エリア分割データ２６を考慮する必要がないため、処理時間の短縮につながる。

また、図３に示す飛来経路生成部１０３は、飛来エリア分割データ生成部１１１を省略し、建屋分割データ生成部１１０と線分データ生成部１１２とを有するものでもよい。この場合の線分データ生成部１１２は、対象建屋２１の建屋分割データ２５の各部位について全方位からの飛来経路２４を網羅する際に、建屋分割データ２５の全ての部位から対象建屋２１の外表面の法線方向側へ向かって、例えば１°間隔など、ユーザが指定した所定の角度間隔で全方位に直線を伸ばし、この直線を飛来エリア２３に当たるまで伸ばすことで線分データを生成するものである。この場合も、飛来経路生成部１０３は、生成した線分データを飛来経路２４とする。

上述のように、対象建屋２１の建屋分割データ２５の部位毎に、所定の角度間隔で直線を伸ばして線分データを設定し、この線分データを飛来経路２４としているので、対象建屋２１の建屋分割データ２５の部位毎に衝突角度を一定の分解能で評価でき、衝突角度の評価漏れを抑制できる。

図１に示す衝突可能経路抽出部１０４は、飛来経路生成部１０３にて生成された複数の飛来経路２４(つまり、対象建屋２１の外表面の任意の位置と飛来エリア２３の任意の位置との間に生成された線分データ)のそれぞれが、３次元データ読込部１０１にて読み込まれた３次元データの障害物となる構造物２２または地形と干渉するか否かを確認する干渉確認機能を備え、これらが干渉せず、飛来物が対象建屋２１に衝突可能となる飛来経路２４を、衝突可能経路として抽出する衝突可能経路抽出工程を実施する。

衝突角度算出部１０５は、衝突可能経路抽出部１０４により抽出された衝突可能経路が、対象建屋２１の外表面に衝突する際の衝突角度を算出する衝突角度算出工程を実施する。つまり、衝突角度算出部１０５は、衝突可能経路が存在する対象建屋２１の建屋分割データ２５の各部位について、その各部位の法線ベクトルと衝突可能経路の方向ベクトルとのなす角（角度差）を衝突角度として算出する。このとき、衝突可能経路の仰角や方位角を合わせて算出してもよい。

最大衝突角度抽出部１０６は、対象建屋２１の外表面における建屋分割データ２５の各部位の衝突角度群から、その各部位の法線ベクトルに最も近い衝突角度を最大衝突角度として抽出する最大衝突角度抽出工程を実施する。従って、対象建屋２１の建屋分割データ２５の各部位はその位置への最大衝突角度を保持し、飛来エリア２３の飛来エリア分割データ２６の各部は、その位置から対象建屋２１に衝突する際の最大衝突角度の情報を保持する。

最大衝突角度は、対象建屋２１の衝突面の法線ベクトルとの類似度が最も大きいものを選択することで抽出することも可能である。この類似度は、例えば、飛来経路２４の方向ベクトルと対象建屋２１の外表面の法線ベクトルとの仰角、方位角の二乗誤差が最も小さくなるものを、類似度が最も大きい衝突角度、即ち最大衝突角度として抽出してもよい。

この場合、飛来経路２４の単位方向ベクトルと対象建屋２１の外表面の単位法線ベクトルとの内積を、類似度として用いてもよい。これらの単位方向ベクトルと単位法線ベクトルとの方向が一致していれば内積が１で類似度が最大となり、飛来経路２４の単位方向ベクトルが対象建屋２１の単位法線ベクトルと直交する方向であれば内積が０で類似度が最小となる。このように内積の大きさで類似度を判定し、対象建屋２１の建屋分割データ２５の各部位における最大衝突角度を求めてもよい。

画像生成部１０７は、最大衝突角度に応じた視覚情報を対象建屋２１の建屋分割データ２５の各部位に付与した３次元画像を作成し、この３次元画像を表示部１０８に出力する画像生成工程を実施する。具体的には、対象建屋２１の建屋分割データ２５の各部位に対して、その部位での最大衝突角度に応じた視覚情報（色や輝度）を付与し、これを３次元データ読込部１０１により読み込まれた３次元データ上に重ね合わせて、任意の方向から俯瞰（観察）した３次元画像を作成する。付与する視覚情報（色、輝度）は、例えば、以下に説明する方法で求める。

まず、最大衝突角度を示す飛来経路２４の単位方向ベクトルと対象建屋２１の外表面の法線ベクトルとの内積を求める。単位ベクトル同士の内積であるため０〜１の範囲の値となり、最大衝突角度が法線ベクトルに近いほど内積は１に近づく。内積の値に応じた色（または輝度）テーブルを予め用意しておき、その色（または輝度）を対象建屋２１の建屋分割データ２５の各部位に付与する。この場合、衝突しない建屋分割データ２５の部位には、衝突が発生しないことを表す色（または輝度）、例えば最も薄い色を付与する。

この他に、画像生成部１０７は、３次元データ読込部１０１により読み込まれ且つ最大衝突角度に応じた視覚情報が付与された３次元データを、任意の位置で切断したときの断面画像を生成する機能を有する。画像生成部１０７は、上述の断面画像として、上断面画像及び側断面画像を生成し、これらの両断面画像を、現在表示している３次元画像と同時に表示する機能も有する。それぞれの断面画像の切断位置をユーザが指定して表示することや、各切断位置を自動走査しながら断面画像を連続的に生成し、再生表示することも可能である。

図７は、生成した３次元画像、上断面画像及び側断面画像を同時に表示した一例を示す概念的な図である。この図７では、対象建屋２１の建屋分割データ２５の各部位における最大衝突角度に応じて、上述の方法で輝度や色が段階的に付与されている。３次元データを俯瞰する位置や方向、表示倍率、断面画像（上断面画像、側断面画像）の断面位置などは、ユーザによるマウス操作やキーボード操作などからの入力によって設定される。

更に、画像生成部１０７は、ユーザによるマウス操作やキーボード操作などで対象建屋２１における建屋分割データ２５の任意の部位が指定されたとき、その部位への衝突可能経路を検索して、衝突可能経路の範囲を抽出し、この衝突可能経路の範囲を表現する形状データ（３ＤＣＡＤやポリゴンデータ）２７（図８）を生成し、この形状データ２７を対象建屋２１を含む３次元データ上に重ね合わせ、任意の方向から俯瞰した３次元画像を作成して表示部１０８に表示させる機能も有する。この機能では、ユーザにより指定された角度範囲にある衝突可能経路に限定して表示することも可能である。図８では、対象建屋２１の建屋分割データ２５においてユーザにより指定された部位の衝突可能経路の範囲を表現する形状データ２７の一例を概念的に示している。

また、画像生成部１０７は、ユーザによるマウス操作やキーボード操作などで飛来エリア２３の一部が指定されたとき、その位置から対象建屋２１に衝突可能な経路を検索して抽出し、その衝突可能経路の範囲を表現する形状データを生成して、この形状データを対象建屋２１を含む３次元データ上に重ね合わせ、任意の方向から俯瞰した３次元画像を作成して表示部１０８に表示させる機能を有してもよい。

図１に示す表示部１０８は、画像生成部１０７により生成された画像を表示画面上に表示する表示工程を実施する。また、記憶部１０９は、上述の如く算出した衝突可能経路に関する情報（衝突位置、衝突角度など）を、計算機のＨＤＤや外部記録媒体（例えば、サーバのＨＤＤや、外付けのＨＤＤ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ、ＵＳＢフラッシュメモリ、ＳＤカードなど）に出力して記憶させる記憶工程を実施する。

以上のように構成されたことから、本第１実施形態によれば、次の効果（１）を奏する。
（１）３次元データ処理装置１０のデータ処理部１２は、対象建屋２１並びにその周辺に存在する構造物２２及び地形の形状と位置に関する３次元データを３次元データ読込部１０１により読み込み、対象建屋２１の外表面の各部位に対して飛来物の衝突可能経路を衝突可能経路抽出部１０４が全方向網羅して抽出し、衝突角度算出部１０５が各衝突可能経路の衝突角度を算出し、このうちの最大衝突角度を最大衝突角度抽出部１０６が抽出し、画像生成部１０７が視覚的に段階的に表示させている。従って、対象建屋２１の外表面の各部位に対して飛来物が衝突したときの影響を、低コスト且つ短時間に評価することができる。

また、衝突可能経路抽出部１０４が抽出した衝突可能経路に関する情報（衝突角度、衝突位置など）を、衝突に対する構造体の頑健性の評価に活用できる。更に、画像生成部１０７が可視化した画像を表示部１０８に表示させることで、建屋の設計や飛来物の衝突防止対策の検討について効率化を実現できる。

［Ｂ］第２実施形態（図９）
図９は、第２実施形態に係る３次元データ処理装置の構成を示す構成図である。この第２実施形態において、第１実施形態と同様な部分については、第１実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

この第２実施形態の３次元データ処理装置１２０が第１実施形態と異なる点は、飛来物形状データ記憶装置１２１が追加されると共に、データ処理部１２２が第１実施形態の構成に対して、飛来物形状データ読込手段としての飛来物形状データ読込部１２３を追加して構成された点である。

飛来物形状データ記憶装置１２１には、飛来物の形状を表す例えば３次元データが記憶されている。この３次元データは、３ＤＣＡＤ形式の他に、多角形形状や三角形形状で表現される面データの集合で構成されるポリゴンデータ形式、または３次元位置情報を保有する３次元点群データ形式などのデータである。また、飛来物形状データ記憶装置１２１は、飛来方向に垂直な断面形状を飛来物形状として記憶してもよい。この断面形状は、例えば２ＤＣＡＤ形式や断面画像などを採用することで可能である。この飛来物形状データ記憶装置１２からの飛来物形状データを、飛来物形状データ読込部１２３が読み込む。

衝突可能経路抽出部１０４は、飛来物形状データを飛来経路２４に沿って移動させたときに通過する領域を表す３次元データ形式の飛来物通過領域データを生成する。この飛来物通過領域データは、飛来物形状データが３次元データの場合にも２次元データの場合にも生成することが可能である。衝突可能経路抽出部１０４は、この飛来物通過領域データが、対象建屋２１並びにその周辺の構造物２２及び地形を含む３次元データにおける対象建屋２１以外と干渉するか否かを確認する干渉確認機能を有する。

また、衝突可能経路抽出部１０４は、飛来物形状データ読込部１２３により読み込まれた飛来物形状データから、飛来物の進行方向に対し垂直な方向の垂直断面形状データを生成する垂直断面形状データ生成機能を有し、この垂直断面形状データを飛来経路２４に沿って移動させることで飛来物通過領域データを生成し、このときの飛来物通過領域データが、対象建屋２１並びにその周辺の構造物２２及び地形を含む３次元データの対象建屋２１以外と干渉するか否かを確認する干渉確認機能を実行してもよい。この場合には、垂直断面形状データ生成機能を実行することで、飛来物通過領域データの生成処理を簡略化できる。

上述のほか、以下の手順でも飛来物の干渉を確認することが可能である。まず、生成した飛来経路２４（線分データ）を画像中心として、対象建屋２１の建屋分割データ２５の各部位から飛来エリア２３方向の３次元データを見たときの正射投影画像を生成する。次に、この生成した正射投影画像と、飛来物形状データ記憶装置１２１から読み込まれた飛来物形状データの断面画像を重ね合わせたときに、飛来物形状データの断面画像上に３次元データの正射投影画像が重なっている場合には、飛来物と３次元データの対象建屋２１以外とが干渉していることが確認される。

以上のように構成されたことから、本第２実施形態においても、第１実施形態の効果（１）と同様な効果を奏するほか、次の効果（２）を奏する。

（２）飛来物形状データ記憶装置１２１に記憶された飛来物形状データを利用することで、飛来物が対象建屋２１以外の構造物２２または地形と干渉する不要な飛来経路２４を除外することができ、従って、飛来物の対象建屋２１への衝突可能経路を絞り込むことができる。この絞り込まれた衝突可能経路情報は、飛来物が対象建屋２１に衝突したときの影響評価に利用できるほか、画像生成部１７により可視化されることで、建屋の設計や飛来物の衝突防止対策の検討について効率化を実現できる。

［Ｃ］第３実施形態（図１０）
図１０は、第３実施形態に係る３次元データ処理装置の構成を示す構成図である。この第３実施形態において、第１及び第２実施形態と同様な部分については、第１及び第２実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

本第３実施形態の３次元データ処理装置１３０が第２実施形態と異なる点は、重要設備位置データ記憶部１３１が追加されると共に、データ処理部１３２が第２実施形態に対して、重要設備位置データ読込手段としての重要設備位置データ読込部１３３と、影響度予測手段としての影響度予測部１３４とを追加して構成された点である。

重要設備位置データ記憶装置１３１は、対象建屋２１内で重要設備がある位置を３次元データ中の３次元位置情報として記憶する。重要設備位置データ読込部１３３は、重要設備位置データ記憶装置１４から対象建屋２１内の重要設備の３次元位置情報を読み込む。

影響度予測部１３４は、対象建屋２１の建屋分割データ２５の各部位において最大衝突角度抽出部１０６により抽出された最大衝突角度と、重要設備位置データ読込部１３３により読み込まれた重要設備位置データとを基に、飛来物が対象建屋２１に衝突したときに影響度が大きくなると考えられる建屋分割データ２５の部位を予測する。

具体的には、影響度予測部１３４は、まず、最大衝突角度を示す飛来経路２４の単位ベクトルと対象建屋２１の外表面の法線ベクトルとの内積を求める。この内積は、単位ベクトル同士の内積であるため０〜１の範囲の値となり、最大衝突角度を示す飛来経路２４が法線ベクトルに近いほど、求められる内積は１に近づく。影響度予測部１３４は、次に、対象建屋２１の建屋分割データ２５における任意の部位の周辺に存在する重要設備位置データに応じた係数を、上記内積と掛け合わせて、対象建屋２１の任意の部位への飛来物衝突の影響度を求める。ここで、重要設備位置データに応じた係数とは、例えば、重要設備の位置と対象建屋２１の建屋分割データ２５における任意の部位との距離により設定される０〜１の係数であり、上記距離が小さいほど１に近い値に設定する。

画像生成部１０７は、影響度予測部１３４によって予測された飛来物の衝突の影響度を視覚化するための画像データを作成し、表示部１０８に出力する。具体的には、対象建屋２１の建屋分割データ２５の各部位に対して、重要設備の位置を加味した飛来物衝突の影響度に応じた視覚情報（色や輝度）を付与し、対象建屋２１等を含む３次元データ上に重ね合わせて、任意の方向から俯瞰（観察）した３次元画像を作成する。

なお、画像生成部１０７は、重要設備の位置と対象建屋２１の建屋分割データ２５の各部位との距離を視覚化するための画像データを作成し、表示部１０８に出力して表示させてもよい。具体的には、画像生成部１０７は、対象建屋２１の建屋分割データ２５の各部位に対して、最も近い重要設備の位置との距離に応じて設定した上述の０〜１の係数に応じた視覚情報（色や輝度）を付与し、対象建屋２１等を含む３次元データ上に重ね合わせて、任意の方向から俯瞰した３次元画像を作成してもよい。

以上のように構成されたことから、本第３実施形態によれば、第１及び第２実施形態の効果（１）及び（２）と同様な効果を奏するほか、次の効果（３）を奏する。

（３）画像生成部１０７が、対象建屋２１内で重要設備が存在する位置と対象建屋２１の建屋分割データ２５の各部位との距離に応じた視覚情報を生成すると共に、対象建屋２１の建屋分割データ２５において飛来物が衝突したときに影響度が大きくなる部位を影響度予測部１３４が予測し、この部位に画像生成部１０７が視覚情報を付与して表示させる。従って、対象建屋２１の建屋分割データ２５における飛来物衝突の影響度の大きな部位に関する情報は、飛来物が対象建屋２１に衝突したときの影響評価に効果的に利用できるほか、視覚化された画像が表示部１０８に表示されることで、対象建屋２１の設計や飛来物の衝突防止対策の検討について、効率化を実現できる。

［Ｄ］第４実施形態（図１１、図１２）
図１１は、第４実施形態に係る３次元データ処理装置の構成を示す構成図である。この第４実施形態において第１〜第３実施形態と同様な部分については、第１〜第３実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

本第４実施形態の３次元データ処理装置１４０が第３実施形態と異なる点は、データ処理部１４１が衝突可能経路抽出部１０４に代えて、複数建屋衝突可能経路算出手段としての複数建屋衝突可能経路算出部１４２を備えた点である。

複数建屋衝突可能経路算出部１４２は、複数の対象建屋２１に連続して衝突、例えば貫通して連続して衝突や、複数回連続して衝突（特に貫通して連続して衝突）する複数建屋衝突可能経路を抽出する。つまり、複数建屋衝突可能経路算出部１４２は、まず、対象建屋２１Ａ（図１２）を除く他の構造物全てを障害物としてとらえて、飛来物と障害物との干渉を確認し、飛来物が対象建屋２１Ａに直接衝突可能な経路（直接衝突可能経路）を抽出する。次に、ユーザが選択した対象建屋２１Ｂを障害物としてとらえずに、飛来物と障害物との干渉を確認して衝突可能経路を抽出する。後者の衝突可能経路から直接衝突可能経路の差分をとると、直線軌道で他の対象建屋２１Ｂを貫通して対象建屋２１Ａに衝突する複数建屋衝突可能経路（即ち、複数建屋貫通衝突可能経路）を抽出する機能を果たすことが可能になる。

また、複数建屋衝突可能経路算出部１４２は、他の対象建屋２１Ｂと干渉するが他の障害物とは干渉しない線分データ（飛来経路２４）を識別しながら、飛来物の衝突可能な飛来経路２４を抽出することで、他の対象建屋２１Ｂ及び他の障害物に共に干渉しない、対象建屋２１Ａへの直接衝突可能経路と、他の対象建屋２１Ｂと干渉するが他の障害物とは干渉しない、対象建屋２１Ａへの複数建屋衝突可能経路とを直接抽出する機能を果たすことも可能である。

最大衝突角度抽出部１０６は、対象建屋２１Ａに直接衝突する直接衝突可能経路における最大衝突角度と、対象建屋２１Ｂを貫通して対象建屋２１Ａに衝突する複数建屋衝突可能経路における最大衝突角度との２つを抽出する。

画像生成部１０７は、抽出した直接衝突可能経路における最大衝突角度と、複数建屋衝突可能経路における最大衝突角度とに関する情報を表示するための画像データを作成し、表示部１０８に出力する。具体的には、画像生成部１０７は、対象建屋２１Ａ、２１Ｂのそれぞれにおける建屋分割データ２５の各部位に対して、直接衝突可能経路及び複数建屋衝突可能経路のそれぞれにおける最大衝突角度に応じた視覚情報（色や輝度）を付与し、対象建屋２１Ａ、２１Ｂ等を含む３次元データ上に重ね合わせて、任意の方向から俯瞰した３次元画像を２つ作成する。画像生成部１０７は、ユーザの入力により、上述のようにして作成した２つの３次元画像を、表示する画像を切り替えて、または同時に並べて表示することも可能である。

また、画像生成部１０７は、ユーザが対象建屋２１Ａまたは２１Ｂ、例えば対象建屋２１Ａの建屋分割データ２５の任意の部位を指定したとき、その部位において対象建屋２１Ａに直接衝突する直接衝突可能経路の範囲と、対象建屋２１Ｂを貫通して対象建屋２１Ａに連続衝突する複数建屋衝突可能経路の範囲とをそれぞれ表現する形状データ２８、２９を、識別できるように例えば色を変えて生成し、これらの形状データ２８及び２９を、対象建屋２１Ａ及び２１Ｂ、構造物２２並びに地形を含む３次元データに重ね合わせた３次元データ画像を生成し、表示部１０８に表示させることも可能である。更に、画像生成部１０７は、上記３次元画像として表示させている３次元データの任意の断面画像を生成して、例えば上断面画像と側断面画像とを同時に表示させることも可能である。

図１２は、対象建屋２１Ａの建屋分割データ２５においてユーザにより指定された部位の衝突可能経路の範囲を表示した一例を示す概念的な図である。この図１２では、対象建屋２１Ａの建屋分割データ２５の指定された部位における直接衝突可能経路の範囲を表現する形状データ２８と、複数建屋衝突可能経路の範囲を表現する形状データ２９との両方が同時に表示されており、これらの形状データ２８、２９がどちらの経路範囲かを識別できるように、色を変えて表示されている。

更に、画像生成部１０７は、衝突可能経路の範囲を表現する形状データ２８、２９について、いずれか一方または両方を選択して表示させることも可能である。また、画像生成部１０７は、ユーザが指定した角度範囲にある衝突可能経路の範囲に限定して、形状データ２８、２９を表示させることも可能である。更に、画像生成部１０７は、飛来エリア２３の位置が指定されたときには、その指定位置から例えば対象建屋２１Ａに衝突可能な経路の範囲を表示することも可能である。

以上のように構成されたことから、本第４実施形態によれば、第１〜第３実施形態の効果（１）〜（３）と同様な効果を奏するほか、次の効果（４）を奏する。

（４）複数建屋衝突可能経路算出部１４２は、飛来物が複数の対象建屋２１のうち、例えば対象建屋２１Ｂに衝突（対象建屋２１Ｂを貫通して衝突する場合も含む）した後に対象建屋２１Ａに連続して衝突する複数建屋衝突可能経路（複数建屋貫通衝突可能経路を含む）と、飛来物が対象建屋２１の一方、例えば対象建屋２１Ａに衝突する直接衝突可能経路とを算出し、画像生成部１０７は、これらの直接衝突可能経路と複数建屋衝突可能経路とをそれぞれ表現する形状データ２８、２９を生成して、表示部１０８の表示画面に表示させる。従って、これらの直接衝突可能経路（形状データ２８）及び複数建屋衝突可能経路（形状データ２９）を、飛来物が対象建屋２１に衝突したときの影響評価に利用できるほか、この可視化された画像によって、対象建屋２１の設計や飛来物の衝突防止対策の検討について、効率化を実現できる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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は意図していない。これらの実施形態は、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、また、それらの置き換えや変更は、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。

１０…３次元データ処理装置、１１…３次元データ記憶装置、１２…データ処理部、１３…データ蓄積部、２１…対象建屋、２２…構造物、２３…飛来エリア、２４…飛来経路、２５…建屋分割データ、２６…飛来エリア分割データ、２７、２８、２９…形状データ、１０１…３次元データ読込部（３次元データ読込手段）、１０２…飛来エリア設定部（飛来エリア設定手段）、１０３…飛来経路生成部（飛来経路生成手段）、１０４…衝突可能経路抽出部（衝突可能経路抽出手段）、１０５…衝突角度算出部（衝突角度算出手段）、１０６…最大衝突角度抽出部（最大衝突角度抽出手段）、１０７…画像生成部（画像生成手段）、１０８…表示部（表示手段）、１０９…記憶部（記憶手段）、１１０…建屋分割データ生成部、１１１…飛来エリア分割データ生成部、１１２…線分データ生成部、１２０…３次元データ処理装置、１２１…飛来物形状データ記憶装置、１２２…データ処理部、１２３…飛来物形状データ読込部（飛来物形状データ読込手段）、１３０…３次元データ処理装置、１３１…重要設備位置データ記憶装置、１３２…データ処理部、１３３…重要設備位置データ読込部（重要設備位置データ読込手段）、１３４…影響度予測部（影響度予測手段）、１４０…３次元データ処理装置、１４１…データ処理部、１４２…複数建屋衝突可能経路算出部（複数建屋衝突可能経路算出手段）。

Claims (11)

1. 対象建屋並びにその周辺に存在する構造物及び地形の形状と位置に関する３次元データを記憶する３次元データ記憶装置から、前記３次元データを読み込む３次元データ読込手段と、
   前記対象建屋から任意の距離だけ離れた位置に飛来物が飛来する起点となる飛来エリアを設定する飛来エリア設定手段と、
   前記対象建屋と前記飛来エリアの間に前記飛来物の飛来経路を生成する飛来経路生成手段と、
   前記飛来経路と前記構造物及び前記地形とから、前記飛来物が前記対象建屋に衝突可能な飛来経路を衝突可能経路として抽出する衝突可能経路抽出手段と、
   前記衝突可能経路と前記対象建屋の外表面の法線ベクトルとのなす角度を、衝突角度として算出する衝突角度算出手段と、
   前記対象建屋の外表面の各部位における前記衝突角度群から前記対象建屋の外表面の各部位における法線ベクトルに最も近い前記衝突角度を、最大衝突角度として抽出する最大衝突角度抽出手段と、を有して構成されたことを特徴とする３次元データ処理装置。
2. 前記衝突可能経路抽出手段は、前記対象建屋の外表面の任意の位置と前記飛来エリアの任意の位置との間に生成された線分データが、３次元データ読込手段にて読み込まれた３次元データ中の構造物または地形と干渉するか否かを確認する干渉確認機能を備え、干渉がないと確認された前記線分データを、前記対象建屋への衝突可能経路として抽出するよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の３次元データ処理装置。
3. 前記最大衝突角度抽出手段により抽出された最大衝突角度に応じた視覚情報を対象建屋の外表面の各部位に付与した画像を生成する画像生成手段と、
   前記画像を表示画面上に表示する表示手段と、をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載の３次元データ処理装置。
4. 前記画像生成手段は、対象建屋の外表面の任意の位置が指定されることにより、この指定された位置への飛来物の衝突可能経路の範囲を表現する形状データを生成し、３次元データ読込手段にて読み込まれた３次元データに前記形状データを重ね合わせた画像を生成する機能を備えて構成されたことを特徴とする請求項３に記載の３次元データ処理装置。
5. 前記画像生成手段は、３次元データ読込手段にて読み込まれた３次元データの任意の位置の断面画像を生成する断面画像生成機能を備え、この断面画像生成機能にて生成された前記断面画像を、前記３次元データから生成された３次元画像と同時に表示するよう構成されたことを特徴とする請求項３または４に記載の３次元データ処理装置。
6. 前記飛来物の形状データを記憶した飛来物形状データ記憶装置から飛来物形状データを読み込む飛来物形状データ読込手段を有し、
   衝突可能経路抽出手段は、前記飛来物形状データを飛来経路に沿って移動させたときに、前記飛来物形状データが３次元データの対象建屋以外と干渉するか否かを確認する干渉確認機能と、を備えて構成されたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の３次元データ処理装置。
7. 前記飛来物の形状データを記憶した飛来物形状データ記憶装置から飛来物形状データを読み込む飛来物形状データ読込手段を有し、
   衝突可能経路抽出手段は、前記飛来物形状データから飛来物の進行方向に対し垂直な断面形状データを生成する断面形状データ生成機能と、前記断面形状データを飛来経路に沿って移動させたときに、前記断面形状データが３次元データの対象建屋以外と干渉するか否かを確認する干渉確認機能と、を備えて構成されたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の３次元データ処理装置。
8. 前記対象建屋の中で重要な設備がある位置の情報を記憶した重要設備位置データ記憶装置から重要設備位置データを読み込む重要設備位置データ読込手段と、
   前記重要設備位置データと最大衝突角度とから、飛来物が前記対象建屋に衝突したときに影響度が大きくなる前記対象建屋の部位を予測する影響度予測手段とを有するよう構成されたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の３次元データ処理装置。
9. 前記対象建屋が複数の建屋であり、飛来物が複数の前記対象建屋を連続して衝突する複数建屋衝突可能経路を算出する複数建屋衝突可能経路算出手段を有するよう構成されたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の３次元データ処理装置。
10. 前記複数建屋衝突可能経路算出手段は、複数の対象建屋を貫通して連続衝突する複数建屋貫通衝突可能経路を算出する機能を備えるよう構成されたことを特徴とする請求項９に記載の３次元データ処理装置。
11. 対象建屋並びにその周辺に存在する構造物及び地形の形状と位置に関する３次元データを記憶する３次元データ記憶装置から、前記３次元データを読み込む３次元データ読込工程と、
    前記対象建屋から任意の距離だけ離れた位置に飛来物が飛来する起点となる飛来エリアを設定する飛来エリア設定工程と、
    前記対象建屋と前記飛来エリアの間に前記飛来物の飛来経路を生成する飛来経路生成工程と、
    前記飛来経路と前記構造物及び前記地形とから、前記飛来物が前記対象建屋に衝突可能な飛来経路を衝突可能経路として抽出する衝突可能経路抽出工程と、
    前記衝突可能経路と前記対象建屋の外表面の法線ベクトルとのなす角度を、衝突角度として算出する衝突角度算出工程と、
    前記対象建屋の外表面の各部位における前記衝突角度群から前記対象建屋の外表面の各部位における法線ベクトルに最も近い前記衝突角度を、最大衝突角度として抽出する最大衝突角度抽出工程と、を備えることを特徴とする３次元データ処理方法。