WO2005098760A1

WO2005098760A1 - 描画方法、描画プログラム、および描画装置

Info

Publication number: WO2005098760A1
Application number: PCT/JP2005/004492
Authority: WO
Inventors: Reiji Matsumoto; Hajime Adachi; Shunichi Kumagai; Takuya Hirose; Masayoshi Suzuki
Original assignee: Pioneer Corporation; Pioneer System Technologies Corporation
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2005-03-15
Publication date: 2005-10-20
Also published as: CN1942903A; US7633500B2; JPWO2005098760A1; EP1732043A1; US20070176928A1; EP1732043A4; JP4388064B2

Abstract

　地盤オブジェクト（３０１）は、筒状オブジェクト（４００）と重なるように配置される。筒状オブジェクト（４００）内部には、地盤オブジェクト（３０１）の裾データ（３０１ａ、３０１ｂ）が配置される。先端開口（４１１）側の裾データ（３０１ａ）は、先端面オブジェクト（４２１）よりも視点座標Ｖから見て後方に位置するため、先端開口（４１１）側の裾データ（３０１ａ）を視点座標Ｖから見た画像は、先端面オブジェクト（４２１）の透明描画画像のＺ値によって陰面消去される。

Description

明細書

描画方法、描画プログラム、および描画装置

技術分野

[0001] この発明は、描画方法、描画プログラム、および描画装置に関する。ただし、この発明の利用は、上述した描画方法、描画プログラム、および描画装置に限られない。背景技術

[0002] 従来から、計算負荷の小さい処理で地図を三次元的に表示することができる地図検索装置が開示されている。この地図検索装置は、位置算出装置によって算出された車両の現在位置付近の地図データ、または入力装置によって指定された表示する地図の範囲の地図データを、地図記憶装置から読み出す。そして、演算処理装置は、読み出された地図データの四頂点を、入力装置から入力された視点および注視点座標に基づいて透視変換し、変換した座標に地図データをマッピングし、さらにクリツビングを行った後、出力装置においてマッピング後の地図を表示させる（たとえば、下記特許文献 1を参照。）。

[0003] 特許文献 1 :特開平 9 138136号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] しカゝしながら、上述した特許文献 1の従来技術では、地盤の起伏を表現した地盤ォブジェクトを用いて鳥瞰図を描画してヽただけであり、地盤に形成されて!ヽるトンネルの内部を描画していな力つた。このため、運転手の視点から、上述したトンネルが形成されてヽな、地盤オブジェクトを描画した場合、道路が地盤に衝突するような描画画像となる。したがって、運転手が実際に目視した正面の風景と描画画像とが異なつてしまい、運転者に不安や誤解を与えるという安全運転上の問題が一例として挙げられる。

[0005] 一方、地盤オブジェクトにあら力じめトンネルデータを構築すると、データ量が膨大となって大容量メモリが必要となり、装置が高価になるという問題が一例として挙げられる。課題を解決するための手段

[0006] 請求項 1の発明にかかる描画方法は、 3次元座標系内の任意の視点座標を入力する入力工程と、前記入力工程によって入力された視点座標から一のオブジェクトを見た場合の当該一のオブジェクトに関する画像を描画する第 1の描画工程と、前記第 1 の描画工程によって描画された一のオブジェクトに関する画像の奥行き情報を、前記一のオブジェクトよりも前記視点座標に近い位置力前記視点座標までの距離に関する情報に変更する変更工程と、前記変更工程によって変更された奥行き情報に基づ、て、前記視点座標から前記一のオブジェクトとは異なる他のオブジェクトを見た場合の当該他のオブジェクトに関する画像を、前記一のオブジェクトに関する画像と重なるように描画する第 2の描画工程と、を含んだことを特徴とする。

[0007] また、請求項 7の発明に力かる描画プログラムは、請求項 1一 5のいずれか一つに記載の描画方法を、コンピュータに実行させることを特徴とする。

[0008] また、請求項 8の発明に力かる描画装置は、 3次元座標系内の任意の視点座標の入力を受け付ける入力手段と、前記入力手段によって入力された視点座標から一のオブジェクトを見た場合の当該一のオブジェクトに関する画像を描画する第 1の描画手段と、前記第 1の描画手段によって描画された一のオブジェクトに関する画像の奥行き情報を、前記一のオブジェクトよりも前記視点座標に近い位置力も前記視点座標までの距離に関する情報に変更する変更手段と、前記変更手段によって変更された奥行き情報に基づ、て、前記視点座標力も前記一のオブジェクトとは異なる他のオブジェクトを見た場合の当該他のオブジェクトに関する画像を、前記一のオブジェタトに関する画像と重なるように描画する第 2の描画手段と、を備えることを特徴とする

図面の簡単な説明

[0009] [図 1]図 1は、この発明の実施の形態に力かる描画装置のハードウェア構成を示すブロック図である。

[図 2]図 2は、この発明の実施の形態に力かる描画装置の機能的構成を示すブロック図である。

[図 3]図 3は、図 2に示した地図情報データベースに記憶されている情報を模式的に

o

示した説明図である。

[図〇 4]図 4は、生成部によって生成されたオブジェクトを示す斜視図である。

〇

[図 5]図 5は、実施例 1にかかる描画処理手順を示すフローチャートである。

[図 6]図 6は、実施例 1にかかるトンネル描画処理の具体的な処理手順を示すフローチャートである。

[図 7]図 7は、トンネル描画処理における描画内容を示す説明図（その 1)である。

[図 8]図 8は、トンネル描画処理における描画内容を示す説明図（その 2)である。

[図 9]図 9は、トンネル描画処理における描画内容を示す説明図（その 3)である。

[図 10]図 10は、実施例 2にかかるトンネル描画処理手順を示すフローチャートである

[図 11]図 11は、トンネル描画処理における描画内容を示す説明図（その 1)である。

[図 12]図 12は、トンネル描画処理における描画内容を示す説明図（その 2)である。

[図 13]図 13は、トンネル描画処理における描画内容を示す説明図（その 3)である。

[図 14]図 14は、トンネル描画処理における描画内容を示す説明図（その 4)である。

[図 15]図 15は、トンネル描画処理における描画内容の他の例を示す説明図である。符号の説明

描画装置

201 地図情報データベース

202 L | P¾

203 入力部

204 抽出部

205 生成部

206 描画部

207 変更部

208 検出部

400 筒状オブジェクト

発明を実施するための最良の形態

011] 以下に添付図面を参照して、この発明の実施の形態に力かる描画方法、描画プログラム、および描画装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。この発明の実施の形態に力かる描画方法、描画プログラム、および描画装置は、簡易かつリアルな画像を描画することにより安全運転の向上を図ることができることを目的の一つとしている。また、この発明の実施の形態に力かる描画方法、描画プログラム、および描画装置は、たとえば、陰面消去法の一例として Zバッファ法を用いた描画方法、描画プロダラム、および描画装置である。

[0012] (実施の形態）

(描画装置のハードウェア構成）

まず、この発明の実施の形態に力かる描画装置のハードウェア構成について説明する。図 1は、この発明の実施の形態に力かる描画装置のハードウェア構成を示すブロック図である。

[0013] 図 1において、描画装置は、 CPU101と、 ROM102と、 RAM103と、 HDD (ハードディスクドライブ） 104と、 HD (ノヽードディスク） 105と、 CDZDVDドライブ 106と、着脱可能な記録媒体の一例としての CDZDVD107と、映像 Z音声 IZF (インターフェース） 108と、ディスプレイ 109と、スピーカ（ヘッドホン） 110と、入力 I/F (インタ一フェース） 111と、リモコン 112と、入力キー 113と、通信 IZF (インターフェース） 11 4と、 GPS (Global Positioning System)レシーバ 115と、角速度センサ 116と、走行距離センサ 117と、傾斜センサ 118と、グラフィックスメモリ 119と、グラフィックスプロセッサ 130とを備えている。また、各構成部 101— 119, 130はバス 100によってそれぞれ接続されている。

[0014] ここで、 CPU101は、描画装置の全体の制御を司る。 ROM102は、ブートプログラムなどのプログラムを記憶している。 RAM103は、 CPU101のワークエリアとして使用される。 HDD104は、 CPU101の制御にしたがって HD105に対するデータのリード Zライトを制御する。 HD105は、 HDD104の制御で書き込まれたデータを記憶する。

[0015] CDZDVDドライブ 106は、 CPU101の制御にしたがって CDZDVD107に対するデータのリード Zライトを制御する。 CDZDVD107は、 CDZDVDドライブ 106の制御にしたがって記録されたデータの読み出される着脱自在な記録媒体である。 C DZDVD107として、書き込み可能な記録媒体を利用することもできる。また、この着脱可能な記録媒体として、 CDZDVD107のほ力、 CD— ROM (CD— R、 CD-RW) 、 MO、メモリーカードなどであってもよい。

[0016] また、映像 Z音声 IZF108は、映像表示用のディスプレイ 109および音声出力用にヘッドホン (スピーカ） 110と接続される。ディスプレイ 109には、アイコン、カーソル、メニュー、ウィンドウ、あるいは文字や画像等の各種データが表示される。このディスプレイ 109は、たとえば、 CRT, TFT液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイなどを採用することができる。

[0017] また、入力 IZF111は、文字、数値、各種指示等の入力のための複数のキーを備えたリモコン 112や入力キー（キーボード、マウスを含む） 113から送信されてくるデータを入力する。また、不図示であるが必要に応じて出力 IZFを設け、この出力 IZF を介して文字や画像を光学的に読み取るスキャナや、文字や画像を印刷するプリンタを接続することができる。

[0018] また、通信 IZF114は、無線、あるいは通信ケーブルを介してネットワークに接続され、このネットワークと CPU101とのインターフェースとして機能する。ネットワークは、 LAN, WAN,公衆回線網や携帯電話網等がある。通信 IZF114は、 GPSレシ一バ 115、角速度センサ 116、走行距離センサ 117および傾斜センサ 118から出力される各種データを入力する。

[0019] また、 GPSレシーバ 115は、 GPS衛星からの電波を受信し、 GPS衛星との幾何学的位置を求めるものであり、地球上どこでも計測可能である。電波としては、 1, 575. 42MHzの搬送波で、 CZA (Coarse and Access)コードおよび航法メッセージが乗っている L1電波を用いておこなわれる。 CZAコードはビット率 1. 023Mbpsで、コードの長さは 1023bit= 1msである。

[0020] また、航法メッセージはビット率 50bpsで、コードの長さは、サブフレームが 300bit

=6sであり、メインフレームが 1500bit= 30sであり、 5サブフレームが 1メインフレームであり、 25メインフレームが 1マスターフレームである。すなわち、 GPS衛星からの電波を受信して GPS測位データを出力するとともに、自車の進行方向の絶対方位データを出力する。 [0021] 角速度センサ 116は、自車の回転時の角速度を検出し、角速度データと相対方位データとを出力する。走行距離センサ 117は、車輪の回転に伴って出力される所定周期のパルス信号のパルス数をカウントすることによって車輪一回転当たりのパルス数を算出し、その一回転当たりのノルス数に基づく走行距離データを出力する。傾斜センサ 118は、路面の傾斜角度を検出し、傾斜角データを出力する。

[0022] また、グラフィックスメモリ 119は、フレームバッファ 120と Zバッファ 121を備えている。フレームバッファ 120は、描画画像の色データを画素ごとに記憶する。 Zバッファ 12 1は描画画像の奥行きを示す Z値を画素ごとに記憶する。このグラフィックスメモリ 119 は、上述した RAM103の内部にグラフィック用の領域を設けることによって構成することとしてもよい。また、グラフィックスプロセッサ 130は、グラフィック関連の処理、たとえば地図情報の描画と表示制御を司る。

[0023] (描画装置の機能的構成）

つぎに、この発明の実施の形態に力かる描画装置の機能的構成について説明する。図 2は、この発明の実施の形態に力かる描画装置 200の機能的構成を示すブロック図である。図 2において、描画装置 200は、地図情報データベース 201と、入力部 203と、抽出部 204と、生成部 205と、描画部 206と、変更部 207と、記憶部 202と、検出部 208と、を備えている。

[0024] 地図情報データベース 201は、地図情報を記憶する。図 3は、図 2に示した地図情報データベース 201に記憶されている情報を模式的に示した説明図である。図 3において、地図情報データベース 201には、 X軸、 Y軸、 Z軸からなる 3次元座標系を用 V、て地盤の起伏形状を立体的にあらわした地盤オブジェクト 301が記憶されて、る。この地盤オブジェクト 301は、具体的には、たとえば 3角形状の複数のポリゴンが結合されたメッシュデータであり、ポリゴンの各頂点は 3次元座標系を用いた座標値を有している。

[0025] 地図情報データベース 201には、この X軸および Y軸の 2次元座標系を用いた道路ネットワークデータ 311も記憶されている。道路ネットワークデータ 311は、具体的には、複数のリンクをノードによって結合したデータである。各リンクは車線数などの道幅情報やトンネル内の道路であるかどうかを識別するトンネル情報を有している。また、各ノードは、 z軸方向である高さ情報や、トンネルの先端位置、中途位置、終端位置などを識別するトンネル情報を有して、る。

[0026] 図 3の道路ネットワークデータ 311中、実線で示したリンク (たとえば、リンク 321)は、地盤オブジェクト 301上に描画される道路データであり、点線で示したリンク 322は、上述したトンネル情報を有するトンネル内の道路データである。また、リンク 322の一方のノード 331は、 Z軸方向の高さ情報とトンネルの一端開口であることを識別するトンネル情報を有する。同様に、リンク 322の他方のノード 332は、 Z軸方向の高さ情報とトンネルの他端開口であることを識別するトンネル情報を有する。

[0027] この地図情報データベース 201は、具体的には、たとえば、図 1に示した ROM102 、 RAM103、 HD105、 CDZDVD107などの記録媒体によってその機能を実現する。また、図 2において、記憶部 202は、描画部 206によって描画された画像の色情報 (色データ）と奥行き情報 (Z値)とを画素ごとに記憶する。この記憶部 202は、具体的には、たとえば、図 1に示したグラフィックメモリ 119によってその機能を実現する。

[0028] また、図 2において、入力部 203は、上述した 3次元座標系内の任意の視点座標を入力する。具体的には、ユーザが、図 1に示したリモコン 112や入力キー 113を用いて、視点座標を入力する。また、図 1に示した GPSレシーバ 115、角速度センサ 116 、走行距離センサ 117、傾斜センサ 118を用いて現在位置情報を取得し、この取得した現在位置情報カゝら視点座標を得ることができる。

[0029] 抽出部 204は、入力部 203によって入力された視点座標に基づいて、地図情報データベース 201から、視点座標力もの視界内に存在する地図情報を抽出する。具体的には、視点座標力ゝらの視界をあらわす視錐台を設定し、この視錐台内の座標位置に含まれるオブジェクトを抽出する。

[0030] 生成部 205は、抽出部 204によって抽出された地図情報に基づいて、各種ォブジェクトを生成する。具体的には、たとえば、抽出部 204によってトンネル情報を有するリンクやノードが抽出された場合、そのリンクの長さおよび幅に相当する筒状オブジェタトを生成する。また、この筒状オブジェクトの先端開口を覆う先端面オブジェクトや、後端開口を覆う後端開口オブジェクトを生成する。ここで、生成部 205によって生成されるオブジェクトについて説明する。 [0031] 図 4は、生成部 205によって生成されたオブジェクトを示す斜視図である。図 4において、筒状オブジェクト 400の長手方向の長さ Lは、生成するトンネルの長さ、すなわち、図 3に示した、トンネル内の道路データに相当するリンク 322の長さに対応している。また、筒状オブジェクト 400の幅 Wは、トンネル内の道路データに相当するリンク 3 22が有する上記道幅情報に対応している。

[0032] また、筒状オブジェクト 400内部の底面 401は、道路のテクスチャが描かれている。

また、側壁面 402および天井面 403には、実際のトンネル内部の側壁および天井面を描いたテクスチャが描かれている。また、筒状オブジェクト 400の先端開口 411は、トンネルの入り口に相当する。またこの先端開口 411には、この先端開口 411を覆う蓋状の先端面オブジェクト 421が生成される。この先端面オブジェクト 421は形状のみのオブジェクト、すなわち、無色 (透明）である。

[0033] また、筒状オブジェクト 400の後端開口 412は、トンネルの出口に相当する。この後端開口 412には、この後端開口 412を覆う蓋状の後端面オブジェクト 422が生成される。トンネルの出口カゝら見た他のオブジェクトを描画しない場合は、後端面ォブジェクト 422を有色とし、描画する場合は無色に設定する。

[0034] また、図 2において、描画部 206は、第 1の描画部 211—第 4の描画部 214を有する。第 1の描画部 211は、入力部 203によって入力された視点座標力も一のオブジェタトを見た場合の当該一のオブジェクトに関する画像を描画する。ここで、一のォブジェクトを、たとえば、生成部 205によって生成された筒状オブジェクト 400とすると、筒状オブジェクト 400の開口 411および内周壁面 401— 403が見える画像を描画することができる。より具体的には、この画像の色データを図 1に示したフレームバッファに記録することによって筒状オブジェクト 400の開口および内周壁面 401— 403が見える画像描画する。

[0035] 第 2の描画部 212は、後述する変更部 207によって変更された奥行き情報に基づ V、て、視点座標から一のオブジェクトとは異なる他のオブジェクトを見た場合の他のォブジェクトに関する画像を、一のオブジェクトに関する画像と重なるように描画する。具体的には、一のオブジェクトを筒状オブジェクト 400であり、他のオブジェクトを地図情報データベース 201から抽出された地盤オブジェクト 301である場合、視点座標から見た筒状オブジェクト 400の画像と、視点座標カゝら見た地盤オブジェクト 301の画像とが重なるように描画する。

[0036] 重なる部分の画像にっ、ては、筒状オブジェクト 400の画像にっ、ては変更部 20 7によって変更された奥行き情報を用いる。また、地盤オブジェクト 301の画像については、視点座標カゝら地盤オブジェクトの 3次元座標系内の座標位置までの距離情報を用いる。より具体的には、図 1に示した Zバッファに記録されている筒状オブジェクト 400の画像の奥行き情報となる Z値と、視点座標から見た地盤オブジェクト 301の描画画像の奥行き情報となる Z値とを比較することによって重複部分の描画画像を選択することができる。

[0037] 第 3の描画部 213は、一のオブジェクトよりも視点座標に近い位置に存在する透明色の透明オブジェクトに関する画像を描画する。具体的には、一のオブジェクトを筒状オブジェクト 400とし、透明オブジェクトを筒状オブジェクト 400の先端開口 411を覆う透明（無色）の先端面オブジェクト 421とした場合、筒状オブジェクト 400の画像が描画された後、他のオブジェクトである地盤オブジェクト 301が描画される前に、先端面オブジェクト 421の画像を描画する。より具体的には、先端面オブジェクト 421の画像情報には、色情報はなぐ奥行き情報である Z値のみであるため、筒状オブジェタト 400の画像と先端面オブジェクト 421の画像との重複部分では、筒状オブジェクト 400の画像の描画状態が維持され、 Z値のみ書き換えられる。

[0038] また、第 4の描画部 214は、視点座標力も見て一のオブジェクトおよび他のオブジェタトよりも後方に位置するオブジェクトに関する画像を描画する。具体的には、一のォブジエタトが筒状オブジェクト 400であり、他のオブジェクトが地盤オブジェクト 301である場合、この後方に位置する他の地盤オブジェクトの画像を描画する。この第 4の描画部 214による描画の後、描画された画像の Z値をクリアすることにより、この描画画像を無限遠の奥行き情報とすることができる。

[0039] また、変更部 207は、第 1の描画部 211によって描画された一のオブジェクトに関する画像の奥行き情報を、一のオブジェクトよりも視点座標に近、位置から視点座標までの距離に関する情報に変更する。具体的には、一のオブジェクトを筒状オブジェクト 400とすると、たとえば、この筒状オブジェクト 400の画像の奥行き情報を、視点座標と筒状オブジェクト 400の先端開口との間の位置における奥行き情報に変更する。より具体的には、変更部 207は、筒状オブジェクト 400の画像の奥行き情報を、透明オブジェクトの画像の奥行き情報に変更する。

[0040] また、検出部 208は、視点座標が筒状オブジェクト 400内部、すなわち、トンネル内部の座標であるかどうかを検出する。具体的には、視点座標の XY座標値と、トンネルに相当するリンク 322の XY座標値などやノード 331、 332の高さ情報とを用いて検出する。たとえば、視点座標の XY座標値が、リンク 322の XY座標値に一致し、かつ、そのリンク 322を接続するノード 331、 332の高さ情報よりも視点座標の Z座標値が小さければ、視点座標はトンネル内の座標であると検出することができる。また、リンクの XY座標値は、リンクの幅情報によって広がるため、視点座標がその広がった範囲内の XY座標値である場合も、トンネル内の座標であると検出することができる。

[0041] なお、上述した入力部 203、抽出部 204、生成部 205、描画部 206、変更部 207、検出部 208は、具体的には、たとえば、図 1に示した ROM102、 RAM103、 HD10 5、 CDZDVD107などの記録媒体に記録されたプログラムを CPU101またはグラフイツタスプロセッサ 130に実行させることによって、または入力 I/F111によって、その機能を実現する。

実施例 1

[0042] つぎに、実施例 1にかかる描画処理手順について説明する。図 5は、実施例 1にか力る描画処理手順を示すフローチャートである。図 5において、まず、視点座標が入力された場合 (ステップ S501： Yes)、この視点座標からの視界をあらわす視錐台内に存在する地図情報、すなわち、地盤オブジェクト 301と道路ネットワークデータ 311 を、地図情報データベース 201から抽出する（ステップ S502)。

[0043] つぎに、この視錘台内の道路ネットワークデータ 311にトンネル情報が含まれているかどうかを検出する (ステップ S 503)。トンネル情報が含まれて、な、場合 (ステツプ S503 : No)、通常の描画処理をおこなう（ステップ S504)。具体的には、視点座標力も見える各オブジェクトの画像を描画し、 Zバッファ法などの陰面消去法を用いて各オブジェクトの画像の Z値を比較することにより、擬似的に立体描画する。

[0044] 一方、トンネル情報が含まれて、る場合 (ステップ S503： Yes)、視点座標がトンネル内の座標であるかどうかを検出する（ステップ S505)。そして、視点座標がトンネル内の座標であると検出された場合 (ステップ S505 : Yes)、ステップ S504に移行する。一方、視点座標がトンネル内の座標でないと判定された場合 (ステップ S505 : No) 、トンネル描画処理をおこなう（ステップ S506)。ここで、このトンネル描画処理 (ステツプ S506)の具体的な処理手順につ!、て説明する。

[0045] 図 6は、トンネル描画処理の具体的な処理手順を示すフローチャートである。このトンネル描画処理手順は、トンネルの出口カゝら見たオブジェクトを描画しない場合の処理手順である。また、図 7—図 9は、このトンネル描画処理における描画内容を示す説明図である。

[0046] まず、視点座標から内周壁面 401— 403が見える筒状オブジェクト 400と先端面ォブジェクト 421と後端面オブジェクト 422を生成する (ステップ S601)。ここでは、先端面オブジェクト 421は無色であり、後端面オブジェクト 422は有色、たとえば黒色とする。

[0047] つぎに、視点座標力も筒状オブジェクト 400までの距離、視点座標から先端面ォブジェタト 421までの距離、視点座標力も後端面オブジェクト 422までの距離を算出する (ステップ S602)。そして、視点座標から見た筒状オブジェクト 400、すなわち、内周壁面 401— 403の画像および後端面オブジェクト 422の画像を描画する（ステップ S603)。具体的には、内周壁面 401— 403の画像および後端面オブジェクト 422の画像の色データを、図 1に示したフレームバッファ 120に記録する。

[0048] また、このステップ S603における描画範囲について説明する。図 7は、ステップ S6 03における描画内容を示す説明図である。図 7において、視点座標 Vから見た視界をあらわす視錐台 700内に、底面 401、側壁面 402、天井面 403によって構成される筒状オブジェクト 400が存在する。また、後端面オブジェクト 422は筒状オブジェクト 4 00の後端開口 412に位置している。さらに、先端開口 411から手前には道路ォブジェクト 701が形成されている。

[0049] この段階での描画画像を図中符号 710に示す。描画画像 710には、底面 401の描画画像 711、側壁面 402の描画画像 712、天井面 403の描画画像 713 (以下、「内周壁面画像 711— 713」）、後端面オブジェクト 422の描画画像 (以下、「後端面画像」）714、および道路オブジェクト 701の描画画像 715が含まれている。

[0050] また、この内周壁面画像 711— 713および後端面画像 714の描画にともない、内周壁面画像 711— 713および後端面画像 714の奥行き情報を記録する (ステップ S 604) o具体的には、ステップ S602で算出した視点座標 Vから筒状オブジェクト 400 の各点までの距離に応じた値を、内周壁面画像 711— 713の画素ごとに Zバッファ 1 21に記録する。また、視点座標 Vから後端面オブジェクト 422までの距離に応じた値を、後端面画像 714ごとに Zバッファ 121に記録する。

[0051] つぎに、無色である先端面オブジェクト 421の画像を描画する (ステップ S605)。具体的には、先端面オブジェクト 421は無色であるため、フレームバッファ 120の値には変ィ匕はなく、内周壁面画像 711— 713および後端面画像 714が描画されたままである。このステップ S605における描画内容について説明する。図 8は、ステップ S60 5における描画内容を示す説明図である。

[0052] 図 8において、筒状オブジェクト 400の先端開口 411に、先端面オブジェクト 421が配置される。先端面オブジェクト 421は無色であるため、先端面オブジェクト 421の描画範囲と重複する内周壁面画像 711— 713および後端面画像 714のフレームバッファ 120の値は更新されず、内周壁面画像 711— 713および後端面画像 714の描画が維持される。一方、このステップ S605の描画により、内周壁面画像 711— 713および後端面画像 714の奥行き情報 (Z値）が、ステップ S604で記録された値から、視点座標 V力も先端面オブジェクト 421までの距離に応じた値に更新される (ステップ S60 6)。

[0053] つぎに、視点座標 V力も見た地盤オブジェクト 301までの距離を算出する (ステップ S607)。そして、視点座標 V力も見た地盤オブジェクト 301の画像を描画する (ステツプ S608)。この描画では、ステップ S606で更新された奥行き情報となる Z値と、ステップ S607で算出された距離に応じた値とを比較する。このステップ S605における描画内容について説明する。図 9は、ステップ S608における描画内容を示す説明図である。

[0054] 図 9において、地盤オブジェクト 301は、筒状オブジェクト 400と重なるように配置される。筒状オブジェクト 400内部には、地盤オブジェクト 301の裾データ 301a、 301b が配置される。先端開口 411側の裾データ 301aは、先端面オブジェクト 421よりも視点座標 V力見て後方に位置するため、先端開口 411側の裾データ 301aを視点座標 V力も見た画像は、先端面オブジェクト 421の透明描画画像の Z値によって陰面消去される。

[0055] 同様に、後端開口 412側の裾データ 301bは、先端面オブジェクト 421よりも視点座標 V力見て後方に位置するため、先端開口 411側の裾データ 301bを視点座標 V 力も見た画像は、先端面オブジェクト 421の透明描画画像の Z値によって陰面消去される。また、この裾データ 301bは、視点座標 V力も見て地盤オブジェクト 301のポリゴンの背面に相当するため、ノックフェース力リング処理によっても描画されない。一方、筒状オブジェクト 400外部の地盤オブジェクト 301cは，描画画像 716として描画される。

[0056] このように、この実施例 1に力かるトンネル描画処理によれば、トンネルをあらわす筒状オブジェクト 400の内部画像 711— 714の Z値を、無色の先端面オブジェクト 421 の Z値に置き換え、その後に先端面オブジェクト 421よりも後方の地盤オブジェクト 30 1を描画することにより、筒状オブジェクト 400の内部画像 711— 714の描画状態を維持したまま、筒状オブジェクト 400の内部画像 711— 714と重なる地盤オブジェクト (裾データ 301a、 301b)の画像を陰面消去することができる。これにより、地盤ォブジェタト 301に擬似的にトンネルが形成されたように描画することができ、実際の風景と描画画像とを直感的に同一であると認識させることができる。

実施例 2

[0057] つぎに、実施例 2にかかるトンネル描画処理手順について説明する。図 10は、実施例 2に力かるトンネル描画処理手順を示すフローチャートである。このトンネル描画処理手順は、図 5に示したステップ S506の具体的な描画処理である。また、図 11一図 14は、このトンネル描画処理における描画内容を示す説明図である。なお、図 5に示した描画処理手順は、この実施例 2においても適用されるため、その説明は省略する

[0058] まず、図 11に示すように、視点座標 Vを固定したまま、近面 N1をトンネルの出口位置まで移動する (ステップ S 1001)。ここで、移動後の近面を近面 N2とし、視点座標 V力も見える視錐台 1100A内の地盤オブジェクト 341の画像および道路オブジェクト 342の画像を描画する (ステップ S 1002)。この段階での描画画像を図中符号 1100 に示す。この描画された画像 1111、 1112の奥行き情報をクリアする（ステップ S100

3)。これにより、この地盤オブジェクト 341および道路オブジェクト 342を、視点座標 V 力も見て無限遠に位置するオブジェクトとみなすことができる。

[0059] つぎに、図 12に示すように、近面 N2を元の位置に戻して近面 N1とし (ステップ S1

004)、視点座標 Vからの視界を示す視錐台 1100B内に存在する筒状オブジェクト 4 00と無色の先端面オブジェクト 421と無色の後端面オブジェクト 422とを生成する (ステツプ S1005)。そして、視点座標 Vから筒状オブジェクト 400までの距離、視点座標 V力も先端面オブジェクト 421までの距離、視点座標 V力も後端面オブジェクト 422までの距離を算出する (ステップ S 1006)。この後、視点座標 Vから見た筒状オブジェクト 400の画像、すなわち、内周壁面画像 711— 713を描画する（ステップ S1007)。具体的には、内周壁面画像 711— 713の色データをフレームバッファに記録する。

[0060] また、この内周壁面画像 711— 713の描画にともない、内周壁面画像 711— 713 の奥行き情報を記録する (ステップ S1008)。具体的には、ステップ S1006で算出した視点座標 Vから筒状オブジェクト 400の各点までの距離に応じた値を、内周壁面画像 711-713の画素ごとに Zバッファに記録する。

[0061] つぎに、図 13に示すように、無色である先端面オブジェクト 421の画像および後端面オブジェクト 422の画像を描画する（ステップ S1009)。具体的には、先端面ォブジェタト 421および後端面オブジェクト 422は無色であるため、フレームバッファ 120 の値には変化はなく、内周壁面画像 711— 713が描画されたままである。一方、この描画により、奥行き情報 (Z値）が、ステップ S 1008で記録された値から、視点座標 V カゝら先端面オブジェクト 421までの距離に応じた値に更新される (ステップ S 1010)。

[0062] つぎに、視点座標 V力も地盤オブジェクト 301までの距離を算出する (ステップ S10 11)。そして、図 14に示すように、地盤オブジェクト 301の画像 716を描画する（ステップ S1012)。この描画では、ステップ S 1010で更新された奥行き情報となる Z値と、ステップ S1011で算出された距離に応じた値とを比較する。

[0063] 図 14において、地盤オブジェクト 301は、筒状オブジェクト 400と重なるように配置される。筒状オブジェクト 400内部には、地盤オブジェクト 301の裾データ 301a、 30 lbが配置される。先端開口 411側の裾データ 301aは、先端面オブジェクト 421よりも視点座標 V力も見て後方に位置するため、先端開口 411側の裾データ 301aを視点座標 V力も見た画像は、先端面オブジェクト 421の透明描画画像の Z値によって陰面消去される。

[0064] 同様に、後端開口 412側の裾データ 301bは、先端面オブジェクト 421よりも視点座標 V力見て後方に位置するため、先端開口 411側の裾データ 301bを視点座標 V 力も見た画像は、先端面オブジェクト 421の透明描画画像の Z値によって陰面消去される。また、この裾データ 301bは、視点座標 V力も見て地盤オブジェクト 301のポリゴンの背面に相当するため、ノックフェース力リング処理によっても描画されない。一方、筒状オブジェクト 400外部の地盤オブジェクト 301cは，描画画像 716として描画される。

[0065] このように、この実施例 2に力かるトンネル描画処理によれば、トンネル出口後方の地盤オブジェクト 341および道路オブジェクト 342の画像 1111、 1112を先に描画し、筒状オブジェクト 400の内部画像 711— 713の Z値を、無色の先端面オブジェクト 4 21の Z値に置き換え、その後に先端面オブジェクト 421よりも後方の地盤オブジェクト 301を描画する。

[0066] これにより、筒状オブジェクト 400の内部画像 711— 713の描画状態を維持したまま、筒状オブジェクト 400の内部画像 711— 713と重なる地盤オブジェクト (裾データ 301a, 301b)の画像を陰面消去することができる。これにより、地盤オブジェクト 301 に擬似的にトンネルが形成されたように描画することができ、実際の風景と描画画像とを直感的に同一であると認識させることができる。特に、トンネル出口後方の地盤ォブジェクト 341および道路オブジェクト 342の画像 1111、 1112も描画されるため、よりリアルな描画画像を得ることができる。

[0067] また、上述した実施例 1および 2では、地盤オブジェクト 301の裾データ 301a、 301 bが筒状オブジェクト 400の内部に位置している力図 15に示すように、視点座標 V から見て、筒状オブジェクト 400の先端開口 411よりも手前に位置することとしてもよい。この場合、視点座標 Vから見て、裾データ 301aの手前に無色の先端面オブジェタト 421を形成し、この地盤オブジェクト 301を描画する前に、先端面オブジェクト 42 1を描画する。これにより、先端開口 411手前の裾データ 301aの画像を、先端面ォブジェクト 421の透明画像によって陰面消去することができる。

[0068] また同様に、視点座標 Vから見て、裾データ 301bの手前に無色の後端面オブジェタト 422を形成し、この地盤オブジェクト 301を描画する前に、後端面オブジェクト 42 2を描画する。これにより、後端開口 412後方の裾データ 301bの画像を、後端面ォブジェクト 422の透明画像によって陰面消去することができる。

[0069] 以上説明したように、この発明の実施の形態に力かる描画方法、描画プログラム、および描画装置 200によれば、トンネルデータが形成されてヽな、地盤オブジェクトを用いているため、計算量を抑制することができ、目視した風景に即したリアルな描画を、簡易かつ高速処理によって実現することができる。

[0070] なお、本実施の形態で説明した描画方法は、予め用意されたプログラムをパーソナル 'コンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、 CD-ROM, MO、 DVD等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体力も読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。

Claims

請求の範囲

[1] 3次元座標系内の任意の視点座標を入力する入力工程と、

前記入力工程によって入力された視点座標から一のオブジェクトを見た場合の当該一のオブジェクト〖こ関する画像を描画する第 1の描画工程と、

前記第 1の描画工程によって描画された一のオブジェクトに関する画像の奥行き情報を、前記一のオブジェクトよりも前記視点座標に近、位置から前記視点座標までの距離に関する情報に変更する変更工程と、

前記変更工程によって変更された奥行き情報に基づいて、前記視点座標から前記一のオブジェクトとは異なる他のオブジェクトを見た場合の当該他のオブジェクトに関する画像を、前記一のオブジェクトに関する画像と重なるように描画する第 2の描画工程と、

を含んだことを特徴とする描画方法。

[2] さらに、前記一のオブジェクトよりも前記視点座標に近い位置に存在する透明色の透明オブジェクトに関する画像を描画する第 3の描画工程を含み、

前記変更工程は、

前記第 1の描画工程によって描画された一のオブジェクトに関する画像の奥行き情報を、前記第 3の描画工程によって描画された透明オブジェクトに関する画像の奥行き情報に変更することを特徴とする請求項 1に記載の描画方法。

[3] 前記第 2の描画工程は、

前記他のオブジェクトが前記視点座標から見て前記透明オブジェクトの後方に位置する場合、前記他のオブジェクトに関する画像のうち、前記透明オブジェクトに関する画像と重なる部分の画像を描画しなヽことを特徴とする請求項 1に記載の描画方法。

[4] 前記一のオブジェクトは、前記視点座標に近!、先端の開口および内周壁面が前記視点座標から見える筒状オブジェクトであることを特徴とする請求項 1に記載の描画方法。

[5] 前記一のオブジェクトは、さらに、後端の開口が前記視点座標力も見える筒状ォブジェタトであり、

前記第 1の描画工程は、前記視点座標力見て前記一のオブジェクトおよび前記他のオブジェクトよりも後方に位置するオブジェクトに関する画像を描画する第 4の描画工程を含み、前記第 4の描画工程によって描画されたオブジェクトに関する画像と重なるように、前記筒状オブジェクトに関する画像を描画することを特徴とする請求項 4に記載の描画方法。

[6] さらに、前記入力工程によって入力された視点座標が、前記筒状オブジェクト内部の座標であるかどうかを検出する検出工程を含み、

前記第 1の描画工程は、前記検出工程によって検出された検出結果に基づいて、前記筒状オブジェクトに関する画像を描画することを特徴とする請求項 4または 5に記載の描画方法。

[7] 請求項 1一 5のいずれか一つに記載の描画方法を、コンピュータに実行させることを特徴とする描画プログラム。

[8] 3次元座標系内の任意の視点座標の入力を受け付ける入力手段と、

前記入力手段によって入力された視点座標から一のオブジェクトを見た場合の当該一のオブジェクトに関する画像を描画する第 1の描画手段と、

前記第 1の描画手段によって描画された一のオブジェクトに関する画像の奥行き情報を、前記一のオブジェクトよりも前記視点座標に近、位置から前記視点座標までの距離に関する情報に変更する変更手段と、

前記変更手段によって変更された奥行き情報に基づいて、前記視点座標から前記一のオブジェクトとは異なる他のオブジェクトを見た場合の当該他のオブジェクトに関する画像を、前記一のオブジェクトに関する画像と重なるように描画する第 2の描画手段と、

を備えることを特徴とする描画装置。