JPH06301330A - 操船シミュレータの模擬視界生成装置 - Google Patents

操船シミュレータの模擬視界生成装置

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JPH06301330A
JPH06301330A JP5084665A JP8466593A JPH06301330A JP H06301330 A JPH06301330 A JP H06301330A JP 5084665 A JP5084665 A JP 5084665A JP 8466593 A JP8466593 A JP 8466593A JP H06301330 A JPH06301330 A JP H06301330A
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JP
Japan
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ship
water surface
simulated
visual field
virtual
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Application number
JP5084665A
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English (en)
Inventor
Hideo Miki
英雄 三木
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 模擬視界生成時に水面の透明感を再現する。 【構成】 模擬船橋2の前方に再現される表示対象物と
して、他船Bなど不透明物体に関するデータの他、水面
を模擬した半透明パネルPA 、所定の水深ごとの水面下
平面を模擬した半透明パネルPB 〜PD のデータを予め
メモリ10に格納しておく。CG画像を作る際、他船
B,半透明パネルPA 〜PD の形状モデルを仮想の三次
元空間内に配置した後、これらの三次元像を視点V1
ら遠いものの順に仮想スクリーンS上に投影して二次元
像に変換する。そして、他船Bの喫水平面下の領域A1
〜A3 の輝度を、それぞれ、パネルPA 〜PD との重な
り具合に応じて変える。これにより、他船Bの水面下領
域A1 〜A3 をも再現できるようになり、透明感のある
海・湖・水路などを模擬できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、操船シミュレータの模
擬視界生成装置に係り、特に、透明感のある海・湖・水
路などを再現できる模擬視界生成装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】操船シミュレータは、実際の船橋を模し
た実物大の模擬船橋を用いて操船訓練を行うものであ
る。模擬船橋に搭乗した訓練員は、各種の計器類によっ
て操船状況を確認しながら主機や舵を操作し、所定の訓
練海域中を予め指示されたコースに沿って航行する。か
かるシミュレータによる訓練を有効に行うためには、で
きるだけ実船に近い操船状況を作り出すことが要求され
る。このため、模擬船橋の前方には、模擬視界生成装置
によって作成された模擬視界映像 (CG画像) がリアル
タイムで映し出される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
模擬船橋の前方に映し出される港湾風景などの視界映像
のうち、海・湖・水路などは、水面を一色で塗りつぶし
た、いわば透明感のないものであり、映像のリアリティ
ーに欠けるという問題があった。つまり、一度、水面が
作られると、本来、水面下にあるはずのもの (他船の船
底や岩礁など) が隠されてしまい、実際に操船者が見る
はずの水面下の状況を映し出すことができなかった。
【0004】本発明は、上記事情を鑑みてなされたもの
で、その目的は、模擬視界を生成するに際して透明感の
ある水面を模擬することができる操船シミュレータの模
擬視界生成装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、模擬船橋の前方に再現されるべき模擬視界
をCGにより作成する操船シミュレータの模擬視界生成
装置において、上記模擬視界内に出現しうる表示対象物
として、固定物標・移動物標などの不透明物体の他、半
透明の水面、および水面下に所定の深さごとに設定され
た水面下平面のデータを格納するメモリと、上記模擬船
橋の操縦により決まる視界内の対象物を上記メモリから
取り込んで仮想三次元空間内に配置する座標変換部と、
仮想空間内の対象物の三次元像を視点に対して遠いもの
から順に二次元像に変換して重ね合わせる画像生成部
と、上記不透明物体の水面下領域にこの上への上記水面
下平面の重なり具合に応じて色を付ける色付け部とを備
えたものである。
【0006】
【作用】上記構成によれば、固定物標・移動物標など不
透明物体の二次元像上に、水面および水面下平面の像を
重ね合わせ、不透明物体の水面下領域への水面および水
面下平面の重なり具合に応じて色を付けるので、不透明
物体の水面下領域を水深に応じて色を変えて映し出すこ
とができ、実際の海・湖・水路などの透明感が再現され
る。
【0007】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。
【0008】図1には、操船シミュレータ1の概略構成
が示されている。図において、2は訓練員が搭乗して操
船訓練を行うための実物大の模擬船橋であり、操舵装
置、主機制御装置および航海計器類などが装備されてい
る。3は指導員による訓練シナリオや環境条件の設定な
どを行う教官卓であり、ディスプレイに表示されたメニ
ューの中から設定しようとする条件を選択できるように
なっている。模擬船橋2での操縦による主機・舵信号お
よび教官卓3からの設定信号は、随時、シミュレータ主
計算機4に送られる。シミュレータ主計算機4は、模擬
船橋2および教官卓3からの信号に基づいて訓練海域内
における自船の位置・速度・姿勢などを計算し、これら
計算結果を模擬視界生成装置5に出力する。模擬視界生
成装置5は、実船からの模擬的な視界映像をCGにより
作成するものであり、装置5で作成された映像信号は、
随時、ビデオプロジェクタ6に送られて、模擬船橋2の
前方に設けたスクリーン7上に拡大投影される。かくし
て、模擬船橋2に搭乗した訓練員は、前方のスクリーン
7に映し出された映像を見ながら主機や舵の操作を行っ
て、設定された訓練海域中を指示コースに沿って航行す
る。
【0009】次に、上記操船シミュレータ1における模
擬視界生成装置5の概略構成について説明する。
【0010】模擬視界生成装置5は、図示するように、
スクリーン7に映し出される表示対象物に関するデータ
(幾何学的形状や色の属性など) を格納しておくメモリ
10と、シミュレータ主計算機4から入力される航行デ
ータを基に実船からの視界を計算する視界計算部11
と、計算された視界内の対象物データをメモリ10から
取り込んで仮想的な三次元空間内でモデル化する座標変
換部12と、仮想空間内の対象物の三次元像を表示画面
のための二次元像に変換する画像生成部13と、画像生
成部13で生成された二次元像に色を付ける色付け部1
4とから構成されており、以下で各要素について説明す
る。
【0011】視界計算部11は、シミュレータ主計算機
4から随時入力される自船の位置・姿勢などのデータに
基づいて訓練海域内における実船からの視界 (視点) を
リアルタイムで計算する。視界計算部11で視界が計算
されると、その計算された視界内に出現するはずの表示
対象物がメモリ10から座標変換部12へと取り込まれ
る。メモリ10には、訓練海域の地形データ、灯台や岩
礁などの固定物標データ、他船や漂流物などの移動物標
データの他、海や湖などの水面データ、水面下の仮想平
面を模擬した水面下平面データが格納されている。ここ
で、海・湖などの水面データは、図2に示すように、所
定の高さレベルにある半透明パネルPA に関するデータ
である。また、水面下平面データは、水面を模擬する際
に用いられるもので、水面下に所定の深さごとに設けた
複数の半透明パネルPB 〜PD に関するデータである。
【0012】座標変換部12は、上記メモリ10からの
データを基に表示対象物についての三次元形状モデル
(三次元図形) を作成し、さらには座標変換・視点変換
などを行って、各々の表示対象物の形状モデルを所定の
大きさ・位置・傾きで仮想の三次元空間内 (世界座標
系) に配置する。
【0013】画像生成部13は、上記仮想三次元空間内
にあるすべての表示対象物の三次元像を、図3に示すよ
うに、視点V1 から遠いものの順に仮想のスクリーンS
上に投影して二次元像に変換する。このとき、表示対象
物が固定・移動物標などの不透明物体である場合は、投
影に際して陰線・陰面の消去処理を行う。また、表示対
象物が半透明パネル (半透明物体) PA 〜PD である場
合は、陰線・陰面消去をせずに、各半透明パネルPA
D をその高さレベルより下方にあるものの上に重ねて
投影する。なお、上記仮想スクリーンSは、視点V1
ら注目点V2 に向かう軸線 (Z2 軸) と垂直な面上 (X
2 2 平面上) に設けてあり、各表示対象物の視点V1
からの奥行き情報は、Z2 軸上の座標から知ることがで
きる。
【0014】色付け部14は、スクリーンS上に投影さ
れた不透明物体Bの像上へのパネルPA 〜PD の重なり
合いに応じて色 (輝度) を計算して画素ごとの色情報を
得るようになっている。このときの色の計算は「不透明
物体Bの水面下領域上にどのパネルPA 〜PD が重なる
か」により決められる。
【0015】次に、上記構成の模擬視界生成装置5によ
る視界生成順序を具体例を用いて説明する。
【0016】シミュレータ主計算機4から模擬視界生成
装置5へと航行データが入力されてくると、まず、視界
計算部11にて訓練海域内における実船からの視界が計
算され、計算された視界内の表示対象物に関するデータ
がメモリ10から座標変換部12へと取り込まれる。い
ま、訓練シナリオにより決められたコースを進んでいる
他船が自船の前方を横切る場合、座標変換部12では、
図2に示すように、海・湖を模擬する半透明パネルPA
〜PD の形状モデルと不透明物体たる他船Bの形状モデ
ルとが作られ仮想三次元空間内に配置される。
【0017】半透明パネルPA 〜PD および他船Bが仮
想空間に配置されると、次に、画像生成部13によっ
て、視点V1 から遠いものの順に仮想スクリーンS (図
3) 上に投影されて二次元像に変換される。
【0018】この場合、まず、視点V1 から最も遠い半
透明パネルPD が図4(a) に示すようにスクリーンS上
に投影され、その後、他船Bが図4(b) のように投影さ
れる。このとき、他船Bは不透明物体であるため、パネ
ルPD の二次元像のうち他船Bが重なる部分は消去され
る。他船Bが投影された後は、さらに半透明パネル
C 、PB およびPA が順に投影される。このとき、半
透明パネルPA 〜PC は、その高さレベルより下にある
対象物上にのみ投影されるので、図4(c) 〜(e)に示す
ように、他船Bの喫水平面以上の領域には影響を与えな
い。また、パネルPA 〜PC は半透明であるので、他船
Bの喫水平面以下の領域A1 〜A3 (図4(e))が消去さ
れることもない。
【0019】このようにして、すべての表示対象物B,
A 〜PD の三次元像が仮想スクリーンS上に投影され
て二次元像に変換されると、次に、色付け部14によっ
て他船Bの水面下領域A1 〜A3 の色(輝度)が計算さ
れる。ここでは、水面下領域A1 〜A3 上に重なる半透
明パネルPA 〜PD の枚数をパラメータとして、予め他
船Bに割り当てた基準色 (領域A5 の色) の輝度を変え
る。すなわち、図3に示すように、他船Bの水面下領域
1 〜A3 のうち、深水部A3 には3枚のパネルPA
C が、中間部A2 には2枚のパネルPA ,PB が、水
面近傍部A1 には1枚のパネルPA のみがそれぞれ重な
るため、領域A1 →A2 →A3 の順に輝度が小さくなる
ように設定され、これにより色付け部14からの映像信
号には深さ情報が含まれることとなる。
【0020】以上説明したように、本実施例の模擬視界
生成装置5においては、水面および水面下平面を模擬す
る半透明パネルPA 〜PD を予めメモリ10に格納して
おき、他船Bなど不透明物体の二次元像の上から半透明
パネルPA 〜PC の像を重ね合わせ、これらパネルPA
〜PC の重なり具合に応じて不透明物体の水平下領域A
1 〜A3 の輝度 (色) を計算するようにしたので、不透
明物体の水面下領域A1 〜A3 を水深に応じて輝度を変
えて映し出すことができる。このため、透明感のある海
・湖・水路などを再現して、映像のリアリティー (実感
性) を飛躍的に高めることができる。また、他船Bなど
不透明物体の水面下領域A1 〜A3 を水深に応じて輝度
(色) を変えるので、生成された模擬視界に海・湖など
の深さ情報を盛り込むことができ、この点でも、映像の
リアリティーが向上される。
【0021】なお、上記実施例においては、模擬船橋2
の視界に他船Bを出現させる場合について説明したが、
これに限らず、岩礁などの固定物標を出現させてもよ
い。この場合、操船訓練者は、模擬船橋2の視界に映し
出された映像を見ながら操船し、岩礁に遭遇したときは
これを回避すべく舵操作を行うことにより、浅瀬での座
礁回避等、より高度な訓練を行うことができるようにな
る。
【0022】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、模擬視界
生成時に透明感のある水面を模擬することができるの
で、映像のリアリティーを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における操船シミュレータの模擬視界生
成装置の概略構成を示す概略構成図である。
【図2】仮想の三次元空間内に表示対象物を配置した状
態を示す図である。
【図3】表示対象物と視点との相関関係を示す図であ
る。
【図4】表示対象物の三次元像の二次元像への変換を説
明するための図である。
【符号の説明】
1 操船シミュレータ 2 模擬船橋 5 模擬視界生成装置 10 メモリ 11 視界計算部 12 座標変換部 13 画像生成部 14 色付け部 B 他船 (不透明物体) PA 〜PD 半透明パネル S 仮想スクリーン

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 模擬船橋の前方に再現されるべき模擬視
    界をCGにより作成する操船シミュレータの模擬視界生
    成装置において、上記模擬視界内に出現しうる表示対象
    物として、固定物標・移動物標などの不透明物体の他、
    半透明の水面、および水面下に所定の深さごとに設定さ
    れた水面下平面のデータを格納するメモリと、上記模擬
    船橋の操縦により決まる視界内の対象物を上記メモリか
    ら取り込んで仮想三次元空間内に配置する座標変換部
    と、仮想空間内の対象物の三次元像を視点に対して遠い
    ものから順に二次元像に変換して重ね合わせる画像生成
    部と、上記不透明物体の水面下領域にこの上への上記水
    面下平面の重なり具合に応じて色を付ける色付け部とを
    備えたことを特徴とする操船シミュレータの模擬視界生
    成装置。
JP5084665A 1993-04-12 1993-04-12 操船シミュレータの模擬視界生成装置 Pending JPH06301330A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996028794A1 (fr) * 1995-03-10 1996-09-19 Hitachi, Ltd. Dispositif d'affichage graphique tridimensionnel
JP2003242526A (ja) * 2003-02-07 2003-08-29 Namco Ltd プログラム、情報記憶媒体及びゲーム装置
JP2022513564A (ja) * 2018-09-19 2022-02-09 オフショア サーティフィケーション リミテッド 海洋環境をシミュレートするためのシステム

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WO1996028794A1 (fr) * 1995-03-10 1996-09-19 Hitachi, Ltd. Dispositif d'affichage graphique tridimensionnel
JP2003242526A (ja) * 2003-02-07 2003-08-29 Namco Ltd プログラム、情報記憶媒体及びゲーム装置
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