JPH0973555A

JPH0973555A - ３次元図形描画装置

Info

Publication number: JPH0973555A
Application number: JP14840296A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Kawakita; 泰広川北
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1995-06-26
Filing date: 1996-05-17
Publication date: 1997-03-18

Abstract

(57)【要約】【課題】３次元図形の描画処理を高速化する。【解決手段】描画データ格納部１１は、描画データを
格納する。可視領域判定部６は、視点位置決定部４で決
定された視点位置と、視線方向決定部５で決定された視
線方向に基づき可視領域を判定する。描画処理部１３
は、メモリ１２上に読み込んだ全ての描画データのう
ち、可視領域判定部６で可視と判定された領域に相当す
る描画データのみを抽出して描画処理する。ディスプレ
イ９は、描画処理部１３で描画処理された描画データを
表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、３次元図形描画装
置に関わり、例えば、観光案内所等において、コンピュ
ータグラフィックスを用いて作成した３次元地形図内の
市街地を実時間で仮想体験しながら見て回り、興味のあ
る建造物や名所に近付く、またはそれらを指し示すこと
によって、詳細な情報を得ることができる観光案内シス
テムといったシステムに適用される３次元図形描画装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来用いられてきたこの種のシステムは
次のように構成されていた。即ち、ユーザが指定した視
点位置における地図が、地図データにより検索され、画
面上に２次元または３次元的に表示される。このように
表示された地図上に、観光地を示す記号、番号、名前、
または観光地の写真、絵、図等が表示されており、ユー
ザは入力装置（例えば、キーボードやマウス等）により
興味のある建造物や名所の記号や番号を入力したり、そ
の建造物や名所を示した写真、絵、図そのものをマウス
カーソル等で指し示したりする。このような入力に対し
てシステム側は、予め準備しておいたデータベースから
その入力に対応する情報を引き出して文字や映像等で表
示し、ユーザに建造物や名所の案内を行うといったもの
であった（例えば、特開平５−１３４６００号）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、コンピュー
タグラフィックスを用いた観光案内システムといった３
次元図形描画装置は、観光ガイドの索引の部分を、画面
内の地形図の上に絵やイラスト、写真、記号等に置き換
えて表示し、それらをマウスカーソル等で指定して、欲
しい情報を得るというものである。その際、ベクトルデ
ータで提供される地図データを、３次元的に表示するた
めには、一般的に膨大なデータ量を処理する必要があ
る。

【０００４】従来のシステムでは、平面地図と景観イメ
ージの２種類のデータを準備して、コンピュータグラフ
ィックスを用いて表示している。しかしこのようなデー
タを用いて３次元地形図を表示するためには、膨大な描
画時間が必要となる。これは、地図データおよび景観デ
ータ等を全て処理し、クリッピングにより見える部分だ
けがグラフィックスメモリに描画され、映し出されてい
るためで、ディスプレイ上では見えない部分を処理して
いる時間が無駄になっている。この無駄な時間は、３次
元地形図の仮想空間内を実時間で見て回る際に、滑らか
に画像を更新するのを妨げる要因となる。

【０００５】このような点から、仮想空間内を動きなが
ら情報検索する場合に、画面更新が高速に行え、画像を
滑らかに変化させることのできる３次元図形描画装置を
実現することが要望されていた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため以下の構成を採用する。〈請求項１の構成〉描画データが格納された描画データ
格納部と、入力される視点位置データおよび視線方向デ
ータに基づき可視領域を判定する可視領域判定部と、可
視領域判定部で可視と判定された領域に相当する描画デ
ータを描画データ格納部から抽出して描画処理を行う描
画処理部と、描画処理部で描画処理された描画データを
表示するディスプレイとを備えたことを特徴とするもの
である。

【０００７】〈請求項１の説明〉可視領域判定部は、入
力される視点位置データおよび視線方向データに基づき
可視領域を判定する。これにより、可視領域とその他の
領域を区別する。描画処理部は、可視領域判定部で可視
と判定された領域に相当する描画データのみを描画デー
タ格納部から抽出して描画処理を行う。そして、この描
画処理された描画データをディスプレイで表示する。従
って、描画処理は、ディスプレイで表示される部分のみ
となり、表示に不要な部分の描画処理を行わず、処理の
高速化を図ることができる。

【０００８】〈請求項２の構成〉請求項１記載の３次元
図形描画装置において、描画データは、３次元の起伏を
表す標高データを含むことを特徴とするものである。

【０００９】〈請求項２の説明〉標高データは、地形を
表現するためのデータである。従って、請求項２の発明
では、表示に不要な標高データの描画処理は行わず、処
理の高速化を図ることができる。

【００１０】〈請求項３の構成〉請求項１または２に記
載の３次元図形描画装置において、３次元の起伏上に描
かれる、複数の頂点のベクトルデータから構成されるオ
ブジェクトデータを描画データとして含む描画データ格
納部と、入力される視点位置からオブジェクトデータま
での距離と、視点の高さとに基づきオブジェクトデータ
の可視領域を判定する可視領域判定部と、可視領域判定
部で可視と判定された領域に相当するオブジェクトデー
タを描画データ格納部から抽出して描画処理を行う描画
処理部とを備えたことを特徴とするものである。

【００１１】〈請求項３の説明〉オブジェクトデータ
は、市街地の様子を表現するためのデータであり、これ
は、街の区画や鉄道、河川等を表現するような複数の頂
点から構成されるベクトルデータである。その結果、請
求項３の発明では、表示に不要なオブジェクトデータの
描画処理は行わず、処理の高速化を図ることができる。

【００１２】〈請求項４の構成〉請求項１〜３のいずれ
かに記載の３次元図形描画装置において、３次元の起伏
上に描かれる物体のデータを表す建物データを描画デー
タとして含む描画データ格納部と、入力される視点位置
から建物データまでの距離と、視点の高さとに基づき建
物データの可視領域を判定する可視領域判定部と、可視
領域判定部で可視と判定された領域に相当する建物デー
タを描画データ格納部から抽出して描画処理を行う描画
処理部とを備えたことを特徴とするものである。

【００１３】〈請求項４の説明〉建物データは、公共の
建物等の種類（学校、銀行、消防署等）と、位置とを表
すもので、その種類のインデックスと位置の座標を示し
た一つのベクトルデータから構成されている。その結
果、請求項４の発明では、表示に不要な建物データの描
画処理は行わず、処理の高速化を図ることができる。

【００１４】〈請求項５の構成〉請求項２〜４に記載の
３次元図形描画装置において、描画データとして、描画
対象となる任意の領域を一定の距離で格子状に等分し、
各格子点上の標高を示す標高データを含む描画データ格
納部と、描画対象となる任意の領域を一定の距離で格子
状に等分したそれぞれの領域をメッシュとし、これらメ
ッシュで構成されるメッシュデータに対して、視点位置
データおよび視線方向データに基づき、どのメッシュが
可視であるかを判定することによって標高データの可視
判定を行うと共に、建物データにおける物体の位置をメ
ッシュに割り付け、建物データの可視判定を、メッシュ
データの可視判定で行う可視領域判定部とを備えたこと
を特徴とするものである。

【００１５】〈請求項５の説明〉標高データは、東西、
南北を各辺とする長方形、または正方形の領域を、一定
の距離で等分し、その格子点上の標高（海抜）を数値で
表したデータである。このように情報が格子点に割り当
てられているデータをグリットベースの標高データまた
はメッシュデータという。そして、等分された一つの領
域（長方形、または正方形）をメッシュという。

【００１６】このメッシュデータを基に３次元地形図を
表示する際には、メッシュが基本要素となる。メッシュ
の四つの頂点が示す値を３次元空間でとらえた場合、一
般的には四つの頂点を含む１枚の平面では描画できない
ため、メッシュの四つの頂点に記録されているそれぞれ
の座標を用いて、このメッシュを二つの三角形に分けて
表示する。この三角形を三角ポリゴンまたは単にポリゴ
ンという。この二つのポリゴンは、それぞれ標高差に応
じた面の向きを持つため、メッシュの表面に凹凸が生
じ、これらのメッシュを個々に全て表示することによっ
て、土地の傾きや山の尾根、谷等の３次元地形が表示で
きる。

【００１７】標高データの可視判定は、このメッシュデ
ータの可視判定で行う。また、建物データは、予め、そ
の位置に対応したメッシュデータに割り付けておく。例
えば、その建物が属するメッシュの番号を建物データに
付与する。従って、建物データの可視判定は、メッシュ
データの可視判定によって行われることになり、建物デ
ータ個々に対する可視領域との直接の可視判定を削減す
ることができる。その結果、可視領域に含まれるメッシ
ュに属する建物データを高速に選び出すことが可能とな
り、３次元地形図の画像の更新の高速化を実現すること
ができる。

【００１８】〈請求項６の構成〉請求項２〜４に記載の
３次元図形描画装置において、描画データとして、描画
対象となる任意の領域を一定の距離で格子状に等分し、
各格子点上の標高を示す標高データを含む描画データ格
納部と、描画対象となる任意の領域を一定の距離で格子
状に等分したそれぞれの領域をメッシュとし、これらメ
ッシュで構成されるメッシュデータに対して、視点位置
データおよび視線方向データに基づき、どのメッシュが
可視であるかを判定することによって標高データの可視
判定を行うと共に、オブジェクトデータの位置をメッシ
ュに割り付け、オブジェクトデータの可視判定を、メッ
シュデータの可視判定で行う可視領域判定部とを備えた
ことを特徴とするものである。

【００１９】〈請求項６の説明〉請求項６の発明では、
標高データの可視判定は請求項５の発明と同様に行われ
る。オブジェクトデータをメッシュに割り付ける場合
は、例えば、オブジェクトデータの各オブジェクトの代
表点がどのメッシュ内に存在するかを算出し、それぞれ
のオブジェクトにそのメッシュ番号を登録するといった
処理を行う。これにより、オブジェクトデータの可視判
定は、メッシュデータの可視判定によって行われること
になり、オブジェクトデータ個々に対する可視領域との
直接の可視判定を削減することができる。その結果、可
視領域に含まれるメッシュに属するオブジェクトデータ
を高速に選び出すことが可能となり、３次元地形図の画
像の更新の高速化を実現することができる。

【００２０】〈請求項７の構成〉請求項２〜４に記載の
３次元図形描画装置において、描画データとして、描画
対象となる任意の領域を一定の距離で格子状に等分し、
各格子点上の標高を示す標高データを含む描画データ格
納部と、描画対象となる任意の領域を一定の距離で格子
状に等分したそれぞれの領域をメッシュとし、これらメ
ッシュで構成されるメッシュデータに対して、視点位置
データおよび視線方向データに基づき、どのメッシュが
可視であるかを判定することによって標高データの可視
判定を行うと共に、これら建物データおよびオブジェク
トデータの可視判定をメッシュデータの可視判定で行
い、かつ、建物データおよびオブジェクトデータの大き
さをメッシュに登録して、これらの大きさと、視点位置
から可視領域に含まれるメッシュの中心までの距離と視
点の高さから算出する評価値とを比較することにより描
画、非描画の判定を行う可視領域判定部とを備えたこと
を特徴とするものである。

【００２１】〈請求項７の説明〉請求項７の発明は、請
求項５、６の発明の可視判定に加えて、評価値による間
引きを行うようにしたものである。この評価値は、メッ
シュの中心点と視点位置との距離が大きくなるほど大き
な値となり、視点の高さが高くなるほど小さな値となる
性質を持っている。評価値による間引きは、この評価値
より建物データまたはオブジェクトデータの大きさが小
さい場合はそのデータを描画対象物として選択しない処
理で行う。従って、視点が低い場合は、視点位置から遠
い建物やオブジェクトは段階的に描画されなくなり、視
点が高くなると、評価値が小さくなり、比較的遠くの建
物、オブジェクトまで表示されるようになる。その結
果、建物データおよびオブジェクトデータに対して、視
点位置からの距離に応じて適度に間引きながら高速に表
示することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて詳細に説明する。《具体例１》〈構成〉図１は、本発明の３次元図形描画装置の具体例
１を示す構成図である。図のシステムは、３次元マウス
１、２次元マウス２、キーボード３、視点位置決定部
４、視線方向決定部５、可視領域判定部６、情報検索部
７、情報データベース８、ディスプレイ９、スピーカ１
０、描画データ格納部１１、メモリ１２、描画処理部１
３、グラフィックスメモリ１４からなる。

【００２３】３次元マウス１、２次元マウス２、キーボ
ード３は、仮想空間内での現在のユーザの視点位置、お
よび視線方向を変更するための入力装置である。また、
ユーザが興味のある観光地等を選択するための入力装置
でもある。視点位置決定部４は、入力装置からの入力に
より、仮想空間内のユーザの次の視点位置を決定する機
能を有している。視線方向決定部５は、視点位置決定部
４によって求められた次の視点位置におけるユーザの視
線方向を決定するものである。また、可視領域判定部６
は、仮想空間内のユーザの視点位置、視線方向に基づき
可視領域を決定する機能を有している。

【００２４】また、情報検索部７は、入力装置からの入
力に応じて、情報データベース８から、対応するデータ
を取り出し、映像、文書の場合はディスプレイ９へ、音
声の場合はスピーカ１０へ出力する。尚、情報データベ
ース８は、検索対象物に対応する映像、音声、文書等の
情報を格納するデータベースである。

【００２５】描画データ格納部１１は、オブジェクトデ
ータ１１ａ、標高データ１１ｂ、建物データ１１ｃを格
納している。オブジェクトデータ１１ａは、市街地の区
画や河川、鉄道等をベクトルデータの形式で保存した３
次元の起伏上に描かれるデータである。標高データ１１
ｂは、３次元の起伏を表すグリッドベースのデータで、
格子点に標高値を与えたデータ形式で保存されているデ
ータである。建物データ１１ｃは、３次元の起伏上に描
かれる描画対象物のデータを表すもので、観光地として
指定する建造物や名所をはじめ、市街地の一般の建物等
の基本モデル、位置、縮尺、その建物との接近の度合を
示す閾値等の情報が保存されている。

【００２６】メモリ１２は、上記のオブジェクトデータ
１１ａ〜建物データ１１ｃを高速に処理するために使用
するメモリである。描画処理部１３は、可視領域判定部
６からの出力を受けて、メモリ１２中の全ての地形図か
ら、必要な部分だけを取り出して処理し、グラフィック
スメモリ１４に書き込む機能を有している。即ち、準備
した仮想空間の描画データから、仮想空間における可視
領域の画像のみを処理してグラフィックスメモリ１４に
格納する機能を有している。また、グラフィックスメモ
リ１４は、実際にディスプレイ９に描画するデータを格
納するためのメモリである。

【００２７】図２は、本具体例におけるシステム全体の
動作のフローチャートである。このフローチャートにお
ける各処理は以下の部分から構成されている。即ち、ス
テップＳ０にて入力装置から入力された内容を判定する
入力判定（ステップＳ１）と、このステップＳ１の入力
判定の出力に応じて、ステップＳ０における入力の内容
が視点視線移動を示した場合の処理を行う、視点位置視
線方向決定処理（ステップＳ３）と、その後、新しい視
点位置により、観光地が選択されたかどうかを判定する
視点位置判定処理（ステップＳ４）と、更に、その出力
が地形図表示の場合に３次元地形図の描画を行う３次元
地形図描画処理（ステップＳ５）と、ステップＳ０にお
ける入力の内容が、観光地を選択した場合の処理、およ
び、ステップＳ４における視点位置判定処理の出力が観
光地選択の場合の処理を行う観光地情報表示処理（ステ
ップＳ２）の部分から構成されている。

【００２８】以下、本具体例のシステムの動作を、図２
のフローチャートに沿って説明する。〈ステップＳ０：入力〉視点位置、視線方向の変更、お
よび、情報検索を行うためのアクションには、３次元マ
ウス１や２次元マウス２およびキーボード３等を用い
る。例えば、２次元マウス２の場合、マウスの左ボタン
を押しながらマウスカーソルを動かすことで、視点位
置、視線方向の移動を行うための変移量が得られる。一
方、ある観光地を示す建造物や名所にマウスカーソルを
合わせて、右ボタンを押した場合、その観光地の情報を
提供するためのインデックスが得られる。３次元マウス
１やキーボード３でも同じような入力を得る操作が可能
である。

【００２９】〈ステップＳ１：入力判定〉図３は、入力
判定のフローチャートであり、この例は２次元マウス２
の場合を示している。先ず、画面を２次元の平面（Ｇ
１）と考え、その中心をｘ−ｙ座標軸の中心とする。そ
して、２次元マウス２で何らかのアクションが行われた
場合、その判定を行う（ステップＳ１０）。

【００３０】このステップＳ１０において、２次元マウ
ス２の左ボタンが押された場合は、ステップＳ１１に移
行する。ステップＳ１１では、マウスカーソルの位置の
ｙ座標の絶対値（｜Ｃｙ｜）を次の視点位置への水平移
動量、符号を移動方向とする。例えば、符号が正の場合
は前進、負の場合は後退とできる。また、マウスカーソ
ルの位置のｘ座標の絶対値（｜Ｃｘ｜）を次の視線方向
への変化量、符号は旋回方向とする。例えば、符号が正
の場合は右旋回、負の場合は左旋回とできる。更には、
これらの入力をキーボードからの入力と組み合わせるこ
とによって、３次元の移動を指定することができる。例
えば、シフトキーを押しながら上記の動作をすると、上
昇、下降の移動を行い。コントロールキーを押しながら
上記の動作をすると、垂直方向の視線方向の上下を行
い、アルトキーを押しながら上記の動作をすると視線方
向への前進、後退を行う等である。

【００３１】そして、これらの値（Ｃｘ，Ｃｙ）および
補助キー（ shift，ctrl， alt）を視点位置視線方向決
定処理（ステップＳ３）へと移す。ただし、 shift，ct
rl，altはどれか一つだけがＯＮまたは、全てがＯＦＦ
であり、２つ以上がＯＮになっている状態は存在しな
い。

【００３２】一方、ステップＳ１０において、右ボタン
が押された場合は、ステップＳ１２に移行する。ステッ
プＳ１２では、観光地の選択が行われたとして、マウス
カーソルが指している部分の画像のインデックスを、情
報検索のインデックス（ＩＮＤＥＸ）として、観光地情
報表示処理（図２のステップＳ２）へと移す。また、ス
テップＳ１０において、真中のボタンが押された場合
は、システムを終了する（ステップＳ１３）。

【００３３】尚、これらのボタンや、キーボードとの組
合せは、自由に選択することができ、上記のようなボタ
ンの割当やキーとの組合せに限るものではない。また、
３次元マウス１やキーボード３だけを使った場合にも、
同様の移動や観光地の選択を行うことができる。

【００３４】〈ステップＳ２：観光地情報表示処理〉ス
テップＳ０における入力の内容が観光地選択であった場
合、観光地のインデックスを情報検索部７に送り、情報
データベース８から対応するビデオ映像、音声、文書等
を取り出し、映像、文書はディスプレイ９へ、音声はス
ピーカ１０へ出力し、観光地情報表示処理を行う。

【００３５】〈ステップＳ３：視点位置視線方向決定処
理〉図４は、視点位置視線方向決定処理のフローチャー
トである。尚、これは、２次元マウス２とキーボード３
を組み合わせた場合の処理の流れを示すフローチャート
である。入力判定（図２のステップＳ１）からの出力が
視点位置視線方向の移動の時には、この処理部分に値
（Ｃｘ，Ｃｙ）および補助キーの値（ shift，ctrl， a
lt）が入力される。現在の視点位置を（ｘ，ｙ，ｚ）、
視線方向を（ alpha， theta）とする（ステップＳ２
０）。ここで、 alphaは視線方向の垂直成分で、鉛直下
向きを０とし、 thetaは視線方向の水平成分で、ｘ軸の
正の方向を０とする。

【００３６】現在の視点位置を（ｘ，ｙ，ｚ）、視線方
向を（ alpha，theta ）とする。図５は、視点位置と視
線方向の説明図である。図示のように、alpha は、鉛直
下向きを０とする視線方向の垂直成分、thetaは、仮想
空間内のｘ軸の正の方向を０とする視線方向の水平成分
である。

【００３７】図４に戻り、ステップＳ２１〜Ｓ２３にお
いてどの補助キーが押下されたかを判定する。ステップ
Ｓ２１において、補助キーとして shiftがＯＮのとき、
視点位置の上昇、下降の移動を行うよう、即ち、ｚ座標
を更新する（ステップＳ２４）。一方、 shiftがＯＦＦ
の時はステップＳ２２に移行する。ステップＳ２２にお
いて、補助キーとしてctrlがＯＮの時、視線方向の垂直
成分（ alpha）の変更を行うように更新する（ステップ
Ｓ２５）。ctrlがＯＦＦの時、ステップＳ２３に移る。

【００３８】ステップＳ２３において、補助キーとして
altがＯＮのとき、視線方向への３次元移動を行うよう
に更新する（ステップＳ２６）。即ち、視線方向の水平
成分（ theta）の変更を行うと共に、ｘ，ｙ，ｚ座標を
更新する。一方、ステップＳ２３において、 altがＯＦ
Ｆの時、高度を保ったままの水平移動を行うように更新
する（ステップＳ２７）。尚、以上のステップにおい
て、Ａ，Ｔ，Ｋはそれぞれ比例定数である。

【００３９】そして、以上の結果を新しい視点位置
（ｘ′，ｙ′，ｚ′）、新しい視線方向（ alpha′， t
heta′）として（ステップＳ２８）、視点位置判定処理
（図２のステップＳ４）に移す。

【００４０】〈ステップＳ４：視点位置判定処理〉図６
は、視点位置判定処理の内容を示すフローチャートであ
る。視点位置判定処理では、先ず、上述したステップＳ
３の視点位置視線方向決定処理により新しく決定した視
点位置（ｘ，ｙ，ｚ）と観光地を示す建造物や名所の位
置（ａ，ｂ，ｃ）との距離（Ｓ）を求める（Ｓ３０）。
尚、図中、ｓｑｒｔは括弧内の値の平方根（√）を示し
ている。

【００４１】ステップＳ３０において、Ｓの値が、その
観光地の持つ閾値（Threshold ）より小さいか否かを判
定する（ステップＳ３１）。このステップＳ３１におい
て、Ｓの値がその観光地の持つ閾値（Threshold ）より
小さい場合は、観光地が選択されたと判断する（ステッ
プＳ３２）。一方、Ｓの値が、その観光地の持つ閾値
（Threshold ）以上の場合は、その視点位置、視点方向
から見える地形図の表示を行う（ステップＳ３３）。

【００４２】〈ステップＳ５：３次元地形図描画処理〉
上述した観光地情報表示処理（ステップＳ２）は、ウイ
ンドウを新たに開いて表示しているため、この処理が終
了した時点で、３次元地形図を再描画する必要がある。
また、視点位置判定処理（ステップＳ４）の結果、新し
い視点位置、視線方向における地形図表示が出力された
場合（図６のステップＳ３３）も、その条件で３次元地
形図を再描画する。

【００４３】図７は、３次元地形図描画処理の詳細を示
すフローチャートである。この３次元地形図描画処理で
は、先ず、標高データ１１ｂの可視判定を行う（ステッ
プＳ４０）。

【００４４】図８は標高データ１１ｂの説明図である。
３次元で地形図を表示するための原データの一つとし
て、標高データが使用されている。図８（ａ）に示すよ
うに、東西、南北を各辺とする長方形または正方形の領
域を一定の距離で等分し、その格子点上の標高（海抜）
を数値で表したデータ｛図８（ｂ）｝である。このよう
に情報が格子点に割り当てられているデータをグリット
ベースの標高データまたはメッシュデータという。そし
て、等分された一つの領域（長方形、または正方形）を
メッシュという。

【００４５】このメッシュデータを基に３次元地形図を
表示する際には、メッシュが基本要素となる｛図８
（ｃ）｝。メッシュの四つの頂点が示す値を３次元空間
でとらえた場合、一般的には四つの頂点を含む１枚の平
面では描画できないため、メッシュの四つの頂点に記録
されているそれぞれの座標を用いて、このメッシュを二
つの三角形に分けて表示する。この三角形を三角ポリゴ
ンまたは単にポリゴンという。この二つのポリゴンは、
それぞれ標高差に応じた面の向きを持つため、図８
（ｃ）に示すようにメッシュの表面に凹凸が生じ、これ
らのメッシュを個々に全て表示することによって、土地
の傾きや山の尾根、谷等の３次元地形が表示できる。

【００４６】ここで、描画処理部１３は、この標高デー
タ１１ｂのうち、現在の視点位置および視線方向で見え
る領域のみを処理してグラフィックスメモリ１４に描画
する。この描画する可視領域は、可視領域判定部６が、
現在の視点位置および視線方向、予め設定された垂直視
野角、水平視野角から、一般の幾何計算により算出す
る。

【００４７】図９は可視領域の説明図である。この可視
領域に含まれるまたは交わるメッシュ（図９中の網掛け
されている部分のメッシュ）は、全て描画対象となる。

【００４８】次にオブジェクトデータ１１ａの可視判定
（図７のステップＳ４１）を説明する。

【００４９】図１０はオブジェクトデータの説明図であ
り、（ａ）はベクトルデータの説明図、（ｂ）は３次元
地形図とベクトルデータの合成の説明図である。

【００５０】オブジェクトデータは上述した標高データ
によって表示された３次元地形の上に、表示する市街地
データである。この市街地データは、国土地理院等で入
手可能な既存のデータで、図１０（ａ）に示すように連
続する折れ線のベクトルデータで与えられている。ここ
でいうベクトルデータとは、ある基準点（一般的には原
点）に対する３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）で、折れ線の各
点を順に示したデータのことである。つまり、折れ線の
視点（０）、複数の曲点（１〜６）、終点（７）の順に
３次元の座標（ｘ，ｙ，ｚ）で与えられている。

【００５１】市街地データの３次元ベクトルデータに
は、予め一つの区画に対する代表点を与えておく。例え
ば一つの区画を構成する全ての点の平均値等である。可
視領域判定部６は、この代表点を用いることで、全ての
区画の点で領域の描画、非描画をチェックするよりも高
速な処理を行うことができる。

【００５２】更に、その区画の大きさを表す値（これを
Ｍとする）、例えば代表点（平均値）から、区画を構成
する点のうち、代表点から最も離れた点までの距離も予
め与えておく、そして、可視領域判定部６は、先に標高
データの可視判定で求めた可視領域内にその代表点が存
在するかどうかの判定を行う。この代表点が可視領域内
に存在すれば、その区画は描画対象として選ばれる。更
に、可視領域内の区画のうち、視点位置から遠い区画
は、視点と代表点との距離（これをＮとする）および視
点の高さ（Ｈ）から求まる値（Ｔ）と、予め求めておい
た区画の大きさを表す値（Ｍ）とを比較し、Ｍ＜Ｔの場
合にその区画を描画する。このようにして視点の位置、
および高さに応じて、必要な区画のみを選び出す。即
ち、視点の高さ（Ｈ）が高いほどより遠い区画を描画対
象として選択し、視点と代表点との距離（Ｎ）が大きい
ほど遠くの区画を描画対象から外すといった選択基準で
行う。

【００５３】次に、建物データ１１ｃの可視判定（図７
のステップＳ４２）を説明する。建物データは、建物の
基本モデルと、位置、縮尺、その建物との接近の度合を
示す閾値等で構成されている。描画処理部１３は、基本
モデルの建物を縮尺に応じて拡大し、実際の位置まで平
行移動させて描画する。ここでも、可視領域判定部６
は、位置を代表点とし、大きさを表す値（Ｍ′）とし
て、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の縮尺の和として、オブジ
ェクトデータと同じように、可視領域内に代表点が存在
するかどうかの判定を行う。そしてこの代表点が可視領
域内に存在すれば、その建物は描画対象として選ばれ、
更に視点位置と描画対象物との距離（Ｎ′）、および視
点の高さ（Ｈ′）から求まる値（Ｔ′）と大きさを表す
値（Ｍ′）とを比較して、Ｍ′＜Ｔ′の場合にその建物
を描画する。即ち、視点の高さ（Ｈ′）が高いほどより
小さい建物を描画対象として選択し、視点と代表点との
距離（Ｎ′）が大きいほど小さい建物は描画対象から外
すといった選択基準で行う。

【００５４】以上の三つのデータの必要な画像要素のみ
が描画処理部１３で処理されてグラフィックスメモリ１
４上に描画され、ディスプレイ９にはその視点位置、視
線方向から見た３次元地形図が欠けることなく表示され
る（図７のステップＳ４３）。

【００５５】図１１は、メモリ１２上のデータとディス
プレイ９上に表示されるデータの関係を示す説明図であ
り、これは、可視領域以外の領域も全て処理して描画し
た場合と可視領域のみを処理して描画した場合の説明図
である。図１１（ｂ）に示すように、グラフィックスメ
モリ１４上に可視領域のみを処理して描画した場合は、
（ａ）に示すように、可視領域以外の領域も全て処理し
て描画した場合に比べて処理する画像要素の量が少なく
なるため、描画速度の向上を図ることができる。特に、
観光案内システムで扱う市街地等のように、描画オブジ
ェクトの数が爆発的に多い場合には、このような可視判
定を行うことで、描画速度を大きく改善することができ
る。

【００５６】尚、上記具体例１では、描画処理する可視
領域の描画データとして、オブジェクトデータ１１ａ、
標高データ１１ｂ、建物データ１１ｃの全てのデータと
したが、例えば、標高データ１１ｂのみ行うといったよ
うに、適宜、データを選択して行ってもよい。

【００５７】〈効果〉以上説明したように、本具体例の
３次元図形描画装置によれば、入力される視点位置デー
タおよび視線方向データに基づき可視領域を判定し、こ
の可視領域の描画データのみを描画処理してディスプレ
イに表示するようにしたので、表示に不要な部分の描画
処理を行わず、処理の高速化を図ることができる。

【００５８】尚、上記具体例１では、３次元図形描画装
置の適用例として、３次元地形図内の市街地を仮想空間
として表示する観光案内システムの場合を説明したが、
これに限定されるものではなく、仮想空間を作成するた
めのデータとして、３次元の起伏を表す標高データとし
てのグリッドベースのデータと、オブジェクトデータと
してのベクトルデータが与えられ（例えば、気圧データ
や温度分布データ等）、更に、オブジェクトデータとそ
れらの情報とのリンクが張られたデータベース（例え
ば、台風の番号、大きさ、気圧等の情報）が準備されて
いれば、３次元図形描画装置一般に利用することができ
る。

【００５９】上記具体例１では、オブジェクトデータ１
１ａおよび建物データ１１ｃの描画判定において、それ
ぞれの対象物の代表点が可視領域に入っているかを演算
するようにしたが、可視判定済みのメッシュデータの状
態を利用して、必要な建物およびオブジェクトデータの
みを選択することにより、３次元地形図の更新をより高
速に行うことができる。以下、このような構成の具体例
を説明する。

【００６０】《具体例２》〈構成〉図１２は、具体例２の説明図である。図中のメ
ッシュデータ１０１は、地形を表現するための標高デー
タ１１ｂである。また、建物データ１０２は、公共の建
物等の種類（学校、銀行、消防署等）と位置とを表すも
ので、その種類のインデックスと位置の座標を示した一
つのベクトルデータから構成されている。

【００６１】ステップＳ５０〜Ｓ５３は可視領域判定部
６の処理、ステップＳ５４は描画処理部１３の処理を示
すものである。建物データ１０２にメッシュ番号を付与
する処理（ステップＳ５０）では、メッシュデータ１０
１と建物データ１０２を用いて、建物データ１０２の各
建物がどのメッシュ内に存在するかを算出し、建物デー
タ１０２にそのメッシュ番号を与える。次の可視領域判
定の処理（ステップＳ５１）では、ユーザの視点位置、
視線方向に応じた可視領域を決定する。更に、メッシュ
データの可視判定処理（ステップＳ５２）では、ステッ
プＳ５１の可視領域決定処理で得られた可視領域内に属
するメッシュを選択する。描画する建物データの選択処
理（ステップＳ５３）では、可視領域内として選択され
たメッシュに属する建物を選択する。描画処理（ステッ
プＳ５４）では、選択されたメッシュと建物をウインド
ウに表示する。

【００６２】〈動作〉以下、具体例２の動作を図１２の
各ステップ毎に説明する。

【００６３】〈ステップＳ５０：建物データにメッシュ
番号を付与〉各建物データ１０２に対して、その建物が
属するメッシュの番号をこの建物データに与える。

【００６４】図１３は、建物データの代表点の説明図で
ある。各建物データ１０２に対して、図１３に示す各メ
ッシュの左肩に付された番号をメッシュ番号とする。建
物データ１０２は、位置が１点で示されているため、例
えば、建物Ａにはメッシュ番号３２が、建物Ｂにはメッ
シュ番号２４が登録される。このように全ての建物デー
タ１０２に対してメッシュ番号を割り当てる。

【００６５】〈ステップＳ５１：可視領域決定〉図１４
は、可視領域の説明であり、（ａ）は真横から見た可視
領域の説明図、（ｂ）は真上から見た可視領域の説明図
である。

【００６６】図１４において、ユーザが指定する視点位
置（１３００）、視線方向（１３０１）および、予め決
められている水平、垂直の視野角（１３０２、１３０
３）を用いて、一般的な幾何計算により、その位置から
見える３次元地形図内の可視領域（１３０４）を決定す
る。

【００６７】〈ステップＳ５２：メッシュデータの可視
判定〉全てのメッシュデータに対して各メッシュが可視
領域に含まれるかどうかの判定を行う。

【００６８】図１５はメッシュデータの可視判定の説明
図である。図示のように、あるメッシュが完全に可視領
域内に入ってしまう時には、そのメッシュの状態として
１を与える。部分的に含まれる（可視領域を作る線分に
よりそのメッシュが二つの領域に分割されている）時に
は、状態として２を与える。メッシュが完全に外に出て
いる時には状態として０を与える。このようにして、割
り当てられた各状態のなかで、状態１と状態２のメッシ
ュデータが後述する描画処理で描画される。

【００６９】〈ステップＳ５３：描画する建物の選択〉
図１６は、描画する建物の選択処理のフローチャートで
ある。先ず、建物データ１０２を一つ読み込み（ステッ
プＳ６０）、その建物のメッシュ番号のメッシュの状態
が１かどうか判定する（ステップＳ６１）。状態が１の
場合は、描画する建物として選択される（ステップＳ６
４）。メッシュの状態が１でない場合は、メッシュの状
態が２かどうかの判定を行う（ステップＳ６２）。メッ
シュの状態が２の時は、建物の位置が可視領域の中にあ
るかどうか判定する（ステップＳ６３）。可視領域内に
ある場合はステップＳ６４に進み、描画する建物として
選択される。可視領域の外にある場合、または、建物デ
ータがもつメッシュ番号のメッシュの状態が１でも２で
もない場合には、描画する建物として選択されない。こ
のように、建物データが持つメッシュ番号のメッシュの
状態を利用することで、建物データの可視判定が可能で
あるため、具体例１のように、全ての建物位置と可視領
域との距離を算出して建物が可視領域に含まれるかどう
かを判定するよりも、更に可視、非可視の判定を高速に
行うことができる。

【００７０】〈ステップＳ５４：描画〉メッシュの状態
として１および２が与えられたメッシュと、描画する建
物として選択された建物データに対してのみ、各種幾何
変換を行い、ウインドウ上に３次元的に地図を表示す
る。

【００７１】〈効果〉以上のように、３次元地形図の土
地の起伏を生成するためのメッシュデータの構造が格子
状であることを利用し、予め、建物データをメッシュデ
ータに割り付けておくようにしたので、建物データ個々
に対する可視領域との直接の可視判定を削減でき、可視
領域に含まれるメッシュに属する建物データを高速に選
び出すことが可能となり、３次元地形図の画像の更新の
高速化を図ることができる。

【００７２】また、本具体例は、仮想空間を作成するた
めのデータとして、グリットベースのデータ（例えば、
気圧、温度分布等を表したメッシュデータ）と、その上
に表示しようとする物の位置を示すデータ（例えば、気
圧の数値を記述する場所、温度の数値を記述する場所
等）が与えられるような場合にも利用でき、数値データ
を３次元化して高速に表示することが可能である。

【００７３】《具体例３》〈構成〉図１７は、具体例３の説明図である。メッシュ
データ１０１は、上記各具体例と同様に地形を表現する
ための標高データである。また、オブジェクトデータ１
０３は、市街地の様子を表現するためのデータである。
このデータは町の区画や鉄道、河川等を表現するような
複数の頂点から構成されるベクトルデータである。各オ
ブジェクトデータには、オブジェクトを構成する全ての
頂点に対する代表点と、そのデータの大きさを表す値が
後述する処理で与えられる。

【００７４】オブジェクトデータにメッシュ番号を付与
する処理（ステップＳ７０）では、メッシュデータ１０
１とオブジェクトデータ１０３とを用いて、オブジェク
トデータ１０３の各オブジェクトの代表点がどのメッシ
ュ内に存在するかを算出し、それぞれのオブジェクトに
そのメッシュ番号を登録する。

【００７５】ステップＳ７１の可視領域決定処理では、
ユーザの視点位置、視線方向に応じた可視領域を決定す
る。ステップＳ７３の描画するオブジェクトデータ１０
３の選択処理では、可視領域内として選択されたメッシ
ュに属するオブジェクトデータを選択する。ステップＳ
７４の描画処理では、選択されたメッシュとオブジェク
トをウインドウに表示する。

【００７６】〈動作〉以下、図１７の各動作を詳細に説
明する。

【００７７】〈ステップＳ７０：オブジェクトデータ１
０３にメッシュ番号を付与〉各オブジェクトデータに対
して、まず代表点を設定する。例えば、これは以下のよ
うに行う。

【００７８】図１８は、オブジェクトデータ１０３の代
表点の説明図である。図示のように、一つのオブジェク
トが持つ全ての頂点の座標の平均値（ａｘ、ａｙ）を算
出し、その点を代表点Ａとする。そして、この代表点Ａ
から最も離れた頂点までの距離をこのオブジェクトデー
タの大きさＭとして与える（この場合、Ｍ＝Ｌ）。尚、
代表点はこのような平均値以外にも、全ての点を内包す
る最小の円の中心といったように、他の設定方法であっ
てもよい。

【００７９】そして、この代表点Ａが属するメッシュの
番号をこのオブジェクトデータ１０３に与える。図１８
の場合は、メッシュ番号２２がこのオブジェクトデータ
１０３に付与される。このように、全てのオブジェクト
データ１０３に対してメッシュ番号を割り当てる。

【００８０】〈ステップＳ７１：可視領域決定〉上述し
た図１４において、ユーザが指定する視点位置（１３０
０）、視線方向（１３０１）および予め決められている
水平、垂直の視野角（１３０２、１３０３）を用いて、
一般的な幾何計算により、その位置から見える３次元地
形図内の可視領域（１３０４）を決定する。

【００８１】〈ステップＳ７２：メッシュデータの可視
判定〉上述した図１５において、全てのメッシュデータ
に対して、各メッシュが可視領域内に含まれるかどうか
の判定を行う。あるメッシュが完全に可視領域内に入っ
てしまう時には、そのメッシュの状態として１を与え
る。部分的に含まれる（可視領域を作る線分によりその
メッシュが二つの領域に分割されている）時には、状態
として２を与える。メッシュが完全に外に出ている時に
は状態として０を与える。このようにして、割り当てら
れた各状態のなかで、状態１と状態２のメッシュデータ
が後述する描画処理で描画される。

【００８２】〈ステップＳ７３：描画するオブジェクト
データの選択〉図１９は、描画するオブジェクトデータ
の選択処理のフローチャートである。先ず、オブジェク
トデータ１０３を一つ読み込み（ステップＳ８０）、そ
のオブジェクト代表点が位置するメッシュ番号のメッシ
ュの状態が１かどうか判定する（ステップＳ８１）。状
態が１の場合は、描画するオブジェクトデータとして選
択される（ステップＳ８６）。メッシュの状態が１でな
い場合は、メッシュの状態が２かどうかの判定を行う
（ステップＳ８２）。メッシュの状態が２の時は、代表
点の位置が可視領域の中にあるかどうか判定する（ステ
ップＳ８３）。可視領域内にある場合はステップＳ８６
に進み、描画するオブジェクトデータ１０３として選択
される。可視領域の外にある場合、または、オブジェク
トデータ１０３がもつメッシュ番号のメッシュの状態が
１でも２でもない場合には、代表点と最も近い可視領域
を構成する線分との距離Ｄを算出し（ステップＳ８
４）、各オブジェクトデータ１０３に登録されている大
きさＬと比較して（ステップＳ８５）、Ｄ≦Ｌならば、
ステップＳ８６に移行して描画するオブジェクトデータ
１０３として選択する。そうでなければ、ステップＳ８
７に移行して描画オブジェクトとして選択しない。

【００８３】図２０は、オブジェクトデータ１０３の描
画説明図である。ここで、オブジェクトデータ１０３ａ
は、Ｄ≦Ｌの条件を満足するため、描画オブジェクトと
して選択され、オブジェクトデータ１０３ｂは、Ｄ＞Ｌ
であるため、描画オブジェクトとして選択されない。

【００８４】このような処理により、オブジェクトデー
タ１０３ａのように、代表点は可視領域の外に出ている
が、オブジェクトデータの一部分が可視領域内に含まれ
ているような場合にも、画像が欠けることなく表示され
ることになる。

【００８５】このように、オブジェクトデータ１０３が
持つメッシュ番号のメッシュの状態を利用することで、
オブジェクトデータ１０３の可視判定が可能であるた
め、具体例１のように、全てのオブジェクトデータの位
置と可視領域との距離を算出してオブジェクトデータが
可視領域に含まれるかどうかを判定するよりも更に可
視、非可視の判定を高速に行うことができる。

【００８６】〈ステップＳ７４：描画〉メッシュの状態
として１および２が与えられたメッシュと、描画するオ
ブジェクトデータ１０３として選択されたオブジェクト
データに対してのみ、各種幾何変換を行い、ウインドウ
上に３次元的に地図を表示する。

【００８７】〈効果〉以上のように、３次元地形図の土
地の起伏を生成するためのメッシュデータの構造が格子
状であることを利用し、予め、オブジェクトデータ１０
３を構成する複数の頂点のベクトルデータの代表点と、
そのオブジェクトの大きさをメッシュデータに割り付け
ておくようにしたので、オブジェクトデータ個々に対す
る可視領域との直接の可視判定を削減でき、可視領域に
含まれるメッシュに属するオブジェクトデータを高速に
選び出すことが可能となり、３次元地形図の画像の更新
の高速化を図ることができる。

【００８８】また、本具体例は、仮想空間を作成するた
めのデータとして、グリットベースのデータ（例えば、
気圧、温度分布等を表したメッシュデータ）と、その上
に表示しようとする分布状態を示す複数の頂点から構成
されるデータ（例えば、等圧線、等温線等）が与えられ
るような場合にも利用でき、数値データを３次元化して
高速に表示することが可能である。

【００８９】《具体例４》〈構成〉図２１は、具体例４の構成説明図である。ここ
で、メッシュデータ１０１、建物データ１０２およびオ
ブジェクトデータ１０３は、上記各具体例と同様であ
る。尚、オブジェクトデータ１０３および建物データ１
０２は、共にそれらの頂点の代表点と、そのデータの大
きさを表す値が後述する処理で与えられるが、一つのベ
クトルデータだけからなる建物データ１０２の代表点に
は、その位置そのものを割り当てる。

【００９０】各データにメッシュ番号を付与する処理
（ステップＳ９０）では、メッシュデータ１０１とオブ
ジェクトデータ１０３、および建物データ１０２とを用
いて、それぞれのデータの各オブジェクト、各建物の代
表点がどのメッシュ内に存在するかを算出し、それぞれ
のデータにそのメッシュ番号を与える。

【００９１】ステップＳ９１の可視領域決定処理では、
ユーザの視点位置、視線方向に応じた可視領域を決定す
る。ステップＳ９２のメッシュデータの可視判定では、
ステップＳ９１の可視領域決定処理で得られた可視領域
内に属するメッシュを選択する。可視メッシュの評価値
の算出処理（ステップＳ９３）では、可視領域に属した
メッシュの中心点と視点位置との距離を算出し、視点の
高さも考慮して評価値を算出し、その値を各メッシュに
登録する。描画するオブジェクトデータ１０３または建
物の大きさと評価値の比較処理（ステップＳ９４）で
は、可視領域内として選択されたメッシュに属するオブ
ジェクトおよび建物を選び、更にそれについてオブジェ
クトおよび建物の大きさと評価値との比較を行い、描画
するオブジェクトを選択する。ステップＳ９５の描画処
理では、選択されたメッシュとオブジェクトデータまた
は建物データをウインドウに表示する。

【００９２】〈動作〉以下、図２１の各処理を詳細に説
明する。〈ステップＳ９０：各データにメッシュ番号を付与〉各
オブジェクトデータ１０３、建物データ１０２に対し
て、先ず、代表点を設定する。建物データ１０２に対し
ては、その位置を代表点とし、それ以外の複数の頂点か
らなるオブジェクトデータ１０３については、図１８で
示したように、一つのオブジェクトの全ての頂点の座標
の平均値（ａｘ、ａｙ）を算出し、その点を代表点Ａと
する。

【００９３】次に、建物データ１０２の大きさをＭとし
て、建物モデルの体積を対応させる。尚、これは、体積
に限定されるものではなく、例えば、底面積や高さ等、
種類毎に値を設定すればよい。オブジェクトデータ１０
３については、そのオブジェクトから最も離れた頂点ま
での距離をこのデータの大きさＭとして与える（この場
合は、Ｍ＝Ｌとする）。そして、これらの代表点が属す
るメッシュの番号をそれぞれのオブジェクトデータ１０
３、建物データ１０２に登録する。

【００９４】〈ステップＳ９１：可視領域決定〉上述し
た図１４において、ユーザが指定する視点位置（１３０
０）、視線方向（１３０１）および予め決められている
水平、垂直の視野角（１３０２、１３０３）を用いて、
一般的な幾何計算により、その位置から見える３次元地
形図内の可視領域（１３０４）を決定する。

【００９５】〈ステップＳ９２：メッシュデータの可視
判定〉上述した図１５において、全てのメッシュデータ
に対して、各メッシュが可視領域内に含まれるかどうか
の判定を行う。あるメッシュが完全に可視領域内に入っ
てしまう時には、そのメッシュの状態として１を与え
る。部分的に含まれる（可視領域を作る線分によりその
メッシュが二つの領域に分割されている）時には、状態
として２を与える。メッシュが完全に外に出ている時に
は状態として０を与える。

【００９６】〈ステップＳ９３：可視メッシュの評価値
の算出〉この時点で、描画対象となったそれぞれのメッ
シュの中心と現在の視点位置との距離（Ｗ）を算出し、
更に、その値と視点の高さ（Ｈ）を用いて、描画対象物
を選択する時の判断に利用するための評価値（Ｖ）を算
出する。この評価値（Ｖ）は、メッシュの中心点と視点
位置との距離（Ｗ）が大きくなるほど大きな値となり、
視点の高さ（Ｈ）が高くなるほど小さな値となる性質を
持っている。これは、例えば、次のような関数で実現す
ることができる。（評価値）Ｖ＝Ｋ＊｛（Ｗ−ＮＥＡＲ）／（ＦＡＲ−Ｎ
ＥＡＲ）｝^H 但し、ここで、Ｋは比例定数、０≦ＮＥＡＲ≦Ｗ≦ＦＡ
Ｒである。つまり、ＮＥＡＲ〜ＦＡＲの範囲が、描画対
象物を選択表示する範囲を表し、Ｗ＞ＮＥＡＲとなる描
画対象物は全て表示され、Ｗ＞ＦＡＲとなる描画対象物
は全て表示されないことを表す。

【００９７】図２２に、これらメッシュの中心と現在の
視点位置との距離Ｗ、視点の高さＨ、ＮＥＡＲ、ＦＡＲ
を示す。

【００９８】この関数の性質により、視点位置が低い
（Ｈの値が小さい）時は、視点位置から遠い建物やオブ
ジェクトは段階的に描画されなくなるが、視点が高くな
ると評価値（Ｖ）が小さくなり、比較的遠くの建物、オ
ブジェクトまで表示されるようになる。評価値（Ｖ）は
この時点でメッシュに登録する。

【００９９】〈ステップＳ９４：描画するオブジェク
ト、建物の選択と評価値による間引き〉図２３は描画対
象物選択処理のフローチャートである。オブジェクトデ
ータ１０３および建物データ１０２を読み込み（ステッ
プＳ１００）、それぞれが属しているメッシュ番号のメ
ッシュの状態が１であるかを判定し（ステップＳ１０
１）、そうであれば評価値との比較（ステップＳ１０
７）へ移行する。ステップＳ１０１において、メッシュ
の状態が１でなければ、メッシュの状態が２であるかを
判定する（ステップＳ１０２）。

【０１００】ステップＳ１０２において、メッシュの状
態が２であれば、代表点が可視領域内に存在するかを判
定し（ステップＳ１０３）、存在すればステップＳ１０
７の評価値との比較処理に移行する。代表点が可視領域
内に存在しない場合、または、代表点のメッシュ番号の
メッシュの状態が１でも２でもない場合には、それが建
物データ１０２であるかを判定する（ステップＳ１０
４）。ステップＳ１０４において、建物データ１０２で
あれば、ステップＳ１０９に移行して描画対象物を選択
しないと決定する。ステップＳ１０４において、オブジ
ェクトデータ１０３であれば、代表点と可視領域の距離
Ｄを算出し（ステップＳ１０５）、次に、予め登録され
ている各オブジェクトの大きさＭと比較し（ステップＳ
１０６）、Ｄ≦Ｍの場合には評価値Ｖとの比較処理（ス
テップＳ１０７）に進む。一方、ステップＳ１０６にお
いて、Ｄ≦Ｍの条件を満足しない場合は、この描画対象
物を選択しないと判断される。

【０１０１】ステップＳ１０７の評価値Ｖとの比較処理
に進んだオブジェクトデータ１０３および建物データ１
０２は、各データ自身に登録されている大きさＭと、そ
のオブジェクトデータ１０３、建物データ１０２が持つ
メッシュ番号のメッシュに登録された評価値Ｖとを比較
して、Ｖ≦Ｍの場合には、そのデータは描画対象として
選択され（ステップＳ１０８）、そうでない場合は選択
されない（ステップＳ１０９）という判断がなされる。

【０１０２】一般に、一つのメッシュには、複数個のオ
ブジェクトデータ１０３および建物データ１０２が存在
し、個々のデータについて、視点位置からの距離を算出
してそのデータの大きさと比較する方法に比べて、高速
に視点位置からの距離と視点の高さに対応したオブジェ
クトの描画、非描画の制御が可能となり、効果的に描画
オブジェクトデータ１０３、および建物データ１０２の
数を減らすことができる。

【０１０３】〈ステップＳ９５：描画〉メッシュの状態
として１および２が与えられたメッシュと、描画するデ
ータとして選択されたオブジェクトデータ１０３および
建物データ１０２に対してのみ、各種幾何変換を行い、
ウインドウ上に３次元的に地図を表示する。

【０１０４】〈効果〉以上のように、３次元地形図の土
地の起伏を生成するためのメッシュデータの構造が格子
状であることを利用し、そのメッシュの中心と視点位置
との距離および視点の高さから評価値を算出し、この評
価値とメッシュに含まれる全ての表示対象物の大きさと
の比較を行うことで、表示、非表示の選択を高速に行う
ことができる。

【０１０５】また、本具体例は、仮想空間を作成するた
めのデータとして、グリットベースのデータ（例えば、
気圧、温度分布等を表したメッシュデータ）と、その上
に表示しようとする一つ以上の頂点から構成されるベク
トルデータ（例えば、等圧線、等温線、数字を記述する
位置等）が与えられるような場合にも利用でき、数値デ
ータを３次元化して、視点位置からの距離に応じて適度
に間引きながら高速に表示することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の３次元図形描画装置の具体例１の構成
図である。

【図２】本発明の３次元図形描画装置におけるシステム
全体の動作のフローチャートである。

【図３】本発明の３次元図形描画装置における入力判定
のフローチャートである。

【図４】本発明の３次元図形描画装置における視点位置
視線方向決定処理のフローチャートである。

【図５】本発明の３次元図形描画装置における視点位置
と視線方向の説明図である。

【図６】本発明の３次元図形描画装置における視点位置
判定処理の内容を示すフローチャートである。

【図７】本発明の３次元図形描画装置における３次元地
形図描画処理の詳細を示すフローチャートである。

【図８】本発明の３次元図形描画装置における標高デー
タの説明図である。

【図９】本発明の３次元図形描画装置における可視領域
の説明図である。

【図１０】本発明の３次元図形描画装置におけるオブジ
ェクトデータの説明図である。

【図１１】本発明の３次元図形描画装置におけるメモリ
上のデータとディスプレイ上に表示されるデータの関係
を示す説明図である。

【図１２】本発明の３次元図形描画装置の具体例２の説
明図である。

【図１３】本発明の３次元図形描画装置における建物デ
ータの代表点の説明図である。

【図１４】本発明の３次元図形描画装置における可視領
域の説明図である。

【図１５】本発明の３次元図形描画装置におけるメッシ
ュデータの可視判定の説明図である。

【図１６】本発明の３次元図形描画装置における描画す
る建物の選択処理のフローチャートである。

【図１７】本発明の３次元図形描画装置における具体例
３の説明図である。

【図１８】本発明の３次元図形描画装置におけるオブジ
ェクトデータの代表点の説明図である。

【図１９】本発明の３次元図形描画装置における描画す
るオブジェクトデータの選択処理のフローチャートであ
る。

【図２０】本発明の３次元図形描画装置におけるオブジ
ェクトデータの描画説明図である。

【図２１】本発明の３次元図形描画装置における具体例
４の説明図である。

【図２２】本発明の３次元図形描画装置におけるメッシ
ュの中心と現在の視点位置との距離Ｗ、視点の高さＨ、
ＮＥＡＲ、ＦＡＲの説明図である。

【図２３】本発明の３次元図形描画装置における具体例
４の描画対象物選択処理のフローチャートである。

【符号の説明】

７情報検索部８情報データベース９ディスプレイ１１描画データ格納部１３描画処理部１４グラフィックスメモリ１０１メッシュデータ１０２建物データ１０３オブジェクトデータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】描画データが格納された描画データ格納
部と、入力される視点位置データおよび視線方向データに基づ
き可視領域を判定する可視領域判定部と、前記可視領域判定部で可視と判定された領域に相当する
描画データを前記描画データ格納部から抽出して描画処
理を行う描画処理部と、前記描画処理部で描画処理された描画データを表示する
ディスプレイとを備えたことを特徴とする３次元図形描
画装置。
【請求項２】請求項１記載の３次元図形描画装置にお
いて、描画データは、３次元の起伏を表す標高データを含むこ
とを特徴とする３次元図形描画装置。
【請求項３】請求項１または２に記載の３次元図形描
画装置において、３次元の起伏上に描かれる、複数の頂点のベクトルデー
タから構成されるオブジェクトデータを描画データとし
て含む描画データ格納部と、入力される視点位置から前記オブジェクトデータまでの
距離と、視点の高さとに基づき当該オブジェクトデータ
の可視領域を判定する可視領域判定部と、前記可視領域判定部で可視と判定された領域に相当する
オブジェクトデータを前記描画データ格納部から抽出し
て描画処理を行う描画処理部とを備えたことを特徴とす
る３次元図形描画装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の３次元
図形描画装置において、３次元の起伏上に描かれる物体のデータを表す建物デー
タを描画データとして含む描画データ格納部と、入力される視点位置から前記建物データまでの距離と、
視点の高さとに基づき当該建物データの可視領域を判定
する可視領域判定部と、前記可視領域判定部で可視と判定された領域に相当する
建物データを前記描画データ格納部から抽出して描画処
理を行う描画処理部とを備えたことを特徴とする３次元
図形描画装置。
【請求項５】請求項２〜４に記載の３次元図形描画装
置において、描画データとして、描画対象となる任意の領域を一定の
距離で格子状に等分し、各格子点上の標高を示す標高デ
ータを含む描画データ格納部と、前記描画対象となる任意の領域を一定の距離で格子状に
等分したそれぞれの領域をメッシュとし、これらメッシ
ュで構成されるメッシュデータに対して、視点位置デー
タおよび視線方向データに基づき、どのメッシュが可視
であるかを判定することによって前記標高データの可視
判定を行うと共に、建物データにおける物体の位置をメ
ッシュに割り付け、当該建物データの可視判定を、メッ
シュデータの可視判定で行う可視領域判定部とを備えた
ことを特徴とする３次元図形描画装置。
【請求項６】請求項２〜４に記載の３次元図形描画装
置において、描画データとして、描画対象となる任意の領域を一定の
距離で格子状に等分し、各格子点上の標高を示す標高デ
ータを含む描画データ格納部と、前記描画対象となる任意の領域を一定の距離で格子状に
等分したそれぞれの領域をメッシュとし、これらメッシ
ュで構成されるメッシュデータに対して、視点位置デー
タおよび視線方向データに基づき、どのメッシュが可視
であるかを判定することによって前記標高データの可視
判定を行うと共に、オブジェクトデータの位置をメッシ
ュに割り付け、当該オブジェクトデータの可視判定を、
メッシュデータの可視判定で行う可視領域判定部とを備
えたことを特徴とする３次元図形描画装置。
【請求項７】請求項２〜４に記載の３次元図形描画装
置において、描画データとして、描画対象となる任意の領域を一定の
距離で格子状に等分し、各格子点上の標高を示す標高デ
ータを含む描画データ格納部と、前記描画対象となる任意の領域を一定の距離で格子状に
等分したそれぞれの領域をメッシュとし、これらメッシ
ュで構成されるメッシュデータに対して、視点位置デー
タおよび視線方向データに基づき、どのメッシュが可視
であるかを判定することによって前記標高データの可視
判定を行うと共に、これら建物データおよびオブジェク
トデータの可視判定をメッシュデータの可視判定で行
い、かつ、建物データおよびオブジェクトデータの大き
さをメッシュに登録して、これらの大きさと、視点位置
から可視領域に含まれるメッシュの中心までの距離と視
点の高さから算出する評価値とを比較することにより描
画、非描画の判定を行う可視領域判定部とを備えたこと
を特徴とする３次元図形描画装置。