WO2015146517A1 - 画像表示システム - Google Patents

Abstract

【課題】　３次元地図など複数のテクスチャをポリゴンに貼付して画像を表示する際の処理負荷を軽減する。 【解決手段】　建物などのオブジェクトの３次元形状を表すポリゴンデータに貼付される複数種類のテクスチャを相互に重ならないように配列した統合テクスチャを用意する。オブジェクトの投影図を表示する際には、統合テクスチャを読み込み、ポリゴンに応じて、その一部分を特定し、この部分だけを貼付する。統合テクスチャを切り出して新たなテクスチャを生成するのではなく、統合テクスチャをそのまま利用しつつ、貼付する部分を指定するのである。こうすることにより、統合テクスチャを読み出しさえすれば、複数のテクスチャを読み出す必要がなくなり、読み出し処理の回数を低減でき、読み出し処理の負荷、ひいては表示の処理負荷を軽減することができる。

Description

画像表示システム

　本発明は、複数のポリゴンに複数種類のテクスチャを貼り付けて画像表示する画像表示システムに関する。

　経路案内システムやコンピュータの画面等に用いられる電子地図では、建物などの地物を３次元的に表現した３次元地図が用いられることがある。３次元地図は、３次元モデルを透視投影などで３次元的に描くことによって表示されており、そのリアリティを向上させるため、特許文献１に開示されているように、３次元モデルを構成する各ポリゴンにはテクスチャが貼り付けられる。
　図１は、従来技術におけるテクスチャの適用例を示す説明図である。一例としてビルの３次元モデルへの適用例を示した。ビルの上面には、屋上の外観を表したテクスチャＡが貼付される。同様に、ビルの正面、側面には、それぞれテクスチャＢ、Ｃが貼付される。この例では、正面および側面には、単位画像としてのテクスチャＢ、Ｃが繰り返し配列して貼付される。

特開２０１２－１８３１００号公報

　３次元地図のリアリティ向上には、テクスチャの利用が不可欠である。しかしながら、テクスチャの貼り付けには、多大な計算負荷を要する。その計算負荷は、テクスチャの数が増大するにつれ、看過できないほどに大きくなる。
　こうした課題は、３次元地図を表示する場合だけでなく、テクスチャを用いて画像を表示する場合に共通の課題である。
　本発明は、かかる課題に鑑み、テクスチャを利用した画像表示の処理負荷を軽減することを目的とする。

　本発明は、
　複数のポリゴンに複数種類のテクスチャを貼り付けて画像表示する画像表示システムであって、
　前記複数種類のテクスチャを互いに重ならないように任意の位置に配置した画像を表す統合テクスチャデータを記憶するテクスチャデータ記憶部と、
　前記ポリゴンと、各ポリゴンに前記複数種類のいずれのテクスチャを貼り付けるかを指定する属性情報とを読み込む入力部と、
　前記属性情報に従って、前記ポリゴンに前記テクスチャを貼り付けて画像を表示する表示制御部とを備え、
　前記表示制御部は、
　前記統合テクスチャデータを前記テクスチャデータ記憶部から読み出して、記憶部に格納し、
　前記属性情報に基づいて、該指定された種類のテクスチャが格納されている記憶部上の範囲を特定し、
　前記統合テクスチャデータのうち、該特定された範囲内のデータを用いて、前記貼り付けを行う画像表示システムとして構成することができる。

　通常、テクスチャの表示は、描画のコマンドに基づいて、テクスチャデータを読み込んでから、これを用いて描画するという一連の処理を、テクスチャごとに繰り返すことで行われる。従って、画像の表示に多様なテクスチャを用いる場合、テクスチャの種類が増大するにつれて、テクスチャごとにこの一連の処理を繰り返す必要があり、コマンドの発行、予めテクスチャデータ記憶部に用意されたテクスチャの画像データの読み込み回数が増大し、処理時間が増大してしまう。これに対し、本発明では、画像表示に用いられるテクスチャを配列した統合テクスチャを用いるため、複数のテクスチャに相当する画像データをテクスチャデータ記憶部から一度にまとめて読み込むとともに、それを用いて描画することができるため、コマンドの発行回数および読み込み回数を軽減でき、処理時間を短縮することができる。
　特に、本発明は、画像表示のためのコマンドを解釈するための回路と、表示処理を実行するための回路とを並列動作可能に備えている画像表示システムにおいて有用性が高い。例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とＧＰＵ(Graphics Processing Unit)を備えるシステムが挙げられる。かかるシステムでは、ＣＰＵがＧＰＵに対してコマンドを発行することでＧＰＵが描画を開始することになるが、描画表示のためのコマンド数が多くなれば、ＧＰＵにはＣＰＵからのコマンドの発行を待つ無駄時間が発生してしまい、全体の処理時間が長くなる。これに対して、本発明では、描画表示のためのコマンド数を減らすことができるため、こうした無駄時間の発生を抑制して処理することができ、処理時間の短縮を図ることができるのである。
　また、一般に、テクスチャを用いる画像表示システムでは、描画のために一度に管理できるテクスチャの数に上限がある。この上限を超える数のテクスチャを用いて描画をしようとすれば、管理されているテクスチャをいずれかのタイミングで更新する必要が生じ、無駄な時間が生じる。これに対し、本発明によれば統合テクスチャを用いることにより、全体のテクスチャ数を減少させることができる。従って、テクスチャ数が、管理可能な上限を超えることを回避でき、テクスチャを更新するための無駄時間を回避することが可能となる。
　また、本発明では、統合テクスチャのうち、各テクスチャに相当する範囲を特定し、それぞれ貼り付けに利用することができる。従って、統合テクスチャを用いながらも、各テクスチャを個別に使用した状態の画像を表示することが可能となる。

　本発明において属性情報は、各テクスチャが格納されている記憶部上の範囲を特定する情報である。この特定は、アドレス等によって記憶部の記憶領域を直接指定する情報であってもよいし、間接的に指定する情報であってもよい。間接的に指定する情報としては、例えば、統合テクスチャのうち、各テクスチャの範囲を指定する座標情報などが考えられる。
　本発明において、統合テクスチャに含まれる各テクスチャとポリゴンとは１対１の関係にある必要はない。テクスチャが複数のポリゴンに併用されるものとしてもよいし、複数のテクスチャが一つのポリゴンに重畳して適用されるものとしてもよい。
　また、必ずしも一つの画像に用いられるテクスチャの全てが一枚の統合テクスチャに含まれる必要はなく、複数の統合テクスチャを併用して画像を表示するようにしてもよい。

　本発明の画像表示システムにおいては、
　前記複数種類のテクスチャはそれぞれ矩形形状をなしており、
　前記表示制御部は、前記矩形形状の対向する頂点座標によって、前記テクスチャが記憶された範囲を特定するものとしてもよい。

　このように、テクスチャを矩形形状とすることにより、統合テクスチャに各テクスチャを配列しやすくなり、管理しやすくなる利点がある。この態様では、矩形形状の対向する頂点座標が、テクスチャが格納されている記憶部上の範囲を間接的に特定する属性情報に相当することになる。
　テクスチャを扱うグラフィックスライブラリによっては、全てのテクスチャを値０～１のテクスチャ固有の座標系で表すことがあり、かかる場合は、統合テクスチャを正方形領域に区切り、各正方形領域にそれぞれのテクスチャを割り当てるようにしてもよい。こうすれば、より一層、テクスチャの配列、管理が容易となる利点がある。

　また、本発明の画像表示システムにおいては、
　前記テクスチャデータ記憶部は、前記複数種類のテクスチャのそれぞれに対して、前記頂点座標を与える関連データを記憶しており、
　前記表示制御部は、前記関連データを参照して、前記範囲の特定を行うものとしてもよい。
　この態様では、属性情報によって、ポリゴンに対していずれのテクスチャを貼付するかが指定されたとき、そのテクスチャに対応する関連データを参照することで、該当するテクスチャの範囲を特定でき、テクスチャのデータを読み込むことが可能となる。つまり、関連データを介して統合テクスチャ内の各テクスチャの範囲を特定する態様である。このように、関連データを介して範囲を特定するようにしておけば、複数のポリゴンでテクスチャを利用する場合、その範囲を容易に管理することができる。例えば、統合テクスチャ内でテクスチャの位置やサイズが変更された場合であっても、関連データを修正すれば、複数のポリゴンに対するテクスチャの適用態様を一括して変更することが可能となるのである。

　本発明の画像表示システムにおいては、
　前記属性情報は、さらに、前記テクスチャを繰り返し配列して貼り付けるパターンを指定するパターン情報を含んでおり、
　前記表示制御部は、前記パターン情報に基づいて、前記テクスチャを配列して貼り付けるものとしてもよい。
　こうすることにより、図１のテクスチャＢ、Ｃに示したような繰り返しのパターンも容易に実現することが可能となる。

　本発明は、種々の画像を表示するのに適用可能であるが、例えば、
　前記ポリゴンは、地物の３次元モデルを構成しており、
　前記３次元モデルは、前記地物の位置に応じて、地表面に設定された所定サイズのメッシュに区分して管理されており、
　前記統合テクスチャデータは、前記メッシュごとに、該メッシュ内の３次元モデルに含まれるポリゴンに適用されるテクスチャを用いて構成されており、
　前記表示制御部は、前記ポリゴンに対応する地物の位置に応じて、前記統合テクスチャを選択して、前記貼り付けを行うものとしてもよい。
　こうすることによって、本発明を３次元地図の表示に活用することができる。３次元地図には多数の３次元モデルが存在し、そのリアリティを向上するため、多数のテクスチャが利用されることから、本発明の有用性が特に高い。本発明を３次元地図の表示に利用することにより、表示に要する処理負荷を大幅に軽減することが可能となる。
　また、上記態様では、統合テクスチャを、地図データの管理単位であるメッシュごとに生成する。こうすることによって、統合テクスチャと３次元モデルの管理単位が統一され、統合テクスチャを利用しやすくなる利点がある。

　本発明の画像表示システムは、さらに、
　画像の表示に用いられるポリゴンを特定するポリゴン特定部と、
　前記テクスチャデータ記憶部から、前記特定されたポリゴンに対応するテクスチャを抽出し、該抽出されたテクスチャを重ならないように配列することによって、前記統合テクスチャデータを生成する統合テクスチャデータ生成部とを備えるものとしてもよい。
　こうすることによって、複数のテクスチャから統合テクスチャを生成することが可能となる。統合テクスチャは、画像表示の際に動的に生成するようにしてもよいし、事前に生成しておくようにしてもよい。
　この態様では、統合テクスチャデータ生成部と、画像を表示するためのテクスチャデータ記憶部、入力部、表示制御部などを別体として構成してもよい。例えば、上述の態様で予め生成した統合テクスチャデータを、通信や媒体を介してテクスチャデータ記憶部、入力部、表示制御部を備えた画像表示用の端末に提供しておき、端末では、提供された統合テクスチャデータを利用して画像表示する態様をとることができる。この場合の端末は、複数であってもよい。この態様によれば、生成された統合テクスチャデータを、多くの端末で共用することができ、利便性が向上する。
　統合テクスチャを生成する際のテクスチャの配列は種々の方法で決定することができる。例えば、全てのテクスチャを値０～１の固有の相対座標で表す場合には、統合テクスチャを予め正方形領域に区切っておき、各領域に順次、テクスチャを割り当てる方法をとってもよい。

　本発明においては、上述した種々の特徴を必ずしも全て備えている必要はなく、適宜、その一部を省略したり、組み合わせたりして構成してもよい。
　本発明は、その他、コンピュータによって画像を表示する画像表示方法として構成してもよいし、かかる表示をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムとして構成してもよい。また、各ポリゴンに適用される個別のテクスチャデータベースを利用して画像表示に用いる統合テクスチャデータを生成する統合テクスチャデータ生成装置として構成してもよいし、これをコンピュータに行わせる統合テクスチャデータ生成方法や、そのためのコンピュータプログラムとして構成することもできる。さらに、上述のコンピュータプログラムを記録したＣＤ－Ｒ、ＤＶＤその他のコンピュータが読み取り可能な記録媒体として構成してもよい。

従来技術におけるテクスチャの適用例を示す説明図である。 テクスチャの適用例を示す説明図である。 経路案内システムの構成を示す説明図である。 地図データベースのデータ構造を示す説明図である。 地図表示処理のフローチャートである。 テクスチャ貼付処理のフローチャートである。 統合テクスチャデータ生成装置の構成を示す説明図である。 統合テクスチャ生成処理のフローチャートである。

　本発明の画像表示システムの実施例を、経路案内システムとして構成した場合を例にとって説明する。経路案内システムは、３次元地図を表示しながら、ユーザが指定した出発地から目的地に至る経路を案内する装置である。画像表示システムは、この３次元地図を表示する機能を実現する部分として組み込まれることになる。

Ａ．テクスチャの適用方法：
　本実施例では、３次元モデルの各ポリゴンにテクスチャを貼付し、リアリティの高い３次元地図を表示する。経路案内システムの構成を示す前に、このテクスチャの利用方法について説明する。
　図２は、テクスチャの適用例を示す説明図である。ビルの３次元モデルにテクスチャを貼り付ける例を示した。ビルの上面には、屋上の外観を表すテクスチャＡ部分が貼付され、正面および側面には、それぞれ窓を表すテクスチャＢ部分、Ｃ部分が配列して貼付される。
　本実施例では、図の右下に示すように、テクスチャＡ部分、Ｂ部分、Ｃ部分を配列した統合テクスチャを用意する。そして、上面については、統合テクスチャ内のテクスチャＡ部分だけを貼付対象として用いる。正面および側面については、それぞれ統合テクスチャ内のテクスチャＢ部分、Ｃ部分だけを貼付対象として繰り返し用いる。つまり、本実施例は、テクスチャＡ～Ｃ部分を個別に用いたのと同様の外観を、各テクスチャ部分を包含する統合テクスチャを使い分けることによって実現するのである。
　テクスチャＡ～Ｃ部分を個別のテクスチャデータとして用意する場合には、貼付する際に、各テクスチャデータをハードディスク等の不揮発性メモリから読み出して処理する必要がある。これに対し、本実施例では、統合テクスチャを１回読み出しておけば、テクスチャＡ～Ｃ部分の貼付を行うことができるため、テクスチャの貼付処理において読み出しの処理負荷を軽減することができるのである。３次元地図では、多数の３次元モデルに、多数のテクスチャが利用されるため、読み出しの処理負荷を軽減することによって全体の表示処理の負荷軽減に与える効果は、非常に大きくなる。

Ｂ．システム構成：
　図３は、経路案内システムの構成を示す説明図である。実施例の経路案内システム１００は、カーナビゲーション装置として構成した例を示した。経路案内システム１００は、スマートフォン、タブレットその他の携帯端末を利用して構成してもよい。また、実施例の経路案内システム１００は、スタンドアロンで稼働する例を示したが、サーバと端末装置とをネットワークで接続した構成としてもよい。

　経路案内システム１００は、内部にＣＰＵ、ＧＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等を備えたコンピュータとして構成されており、図示する各機能ブロックが備えられている。各機能ブロックは、ハードディスクやセンサなど経路案内システム１００に備えられたハードウェアと、各機能を実現するソフトウェアをインストールすることによって構成されている。これらの機能ブロックは、電子回路などによってハード的に構成することも可能である。

　経路案内システム１００は、ハードディスク内に、経路探索や地図表示等に利用する地図データベース１１０を格納している。地図データベース１１０には、図示する各データベースが包含されている。ラインデータベース１１１は、３次元地図のうち道路や線路などの線状のオブジェクトの形状を表す３次元モデルを格納する。ポリゴンデータベース１１２は、建物などの立体的なオブジェクトの３次元形状を表す３次元モデルを格納する。
　テクスチャグループデータベース１１３は、３次元モデルの各ポリゴンと、そこに適用されるテクスチャとを関連づけるデータを記憶している。テクスチャデータベース１１４は、各ポリゴンに貼付されるテクスチャの画像データを記憶している。ここに記憶されているのは、図２で説明した統合テクスチャであり、テクスチャグループデータベース１１３は、統合テクスチャの座標を指定することで、統合テクスチャ内のどの部分が各ポリゴンに適用されるかを指定する。テクスチャグループデータベース１１３、およびテクスチャデータベース１１４の構造は、後で具体的に説明する。
　文字データベース１１５は、３次元地図内に表示される文字データを格納している。ネットワークデータベース１１６は、経路探索用のデータとして、道路をリンクおよびノードからなるネットワークで表したデータを格納している。

　地図データベース１１０は、本実施例では、メッシュ単位で管理されている。即ち、地表面を所定サイズの矩形形状のメッシュに区切り、メッシュごとに領域を分けて、領域内の地物に対応するラインデータ、ポリゴンデータ、文字データ等を格納している。同様に、テクスチャデータベース１１４も、各メッシュ内のポリゴンに適用される各テクスチャをまとめてメッシュ単位で統合テクスチャを生成して格納している。こうすることによって、地図を表示する際に、テクスチャも含めてメッシュ単位でデータを扱うことができ、データの管理・利用が容易になる利点がある。

　コマンド入力部１０１は、ユーザから指定されるコマンドを入力する。コマンドとしては、例えば、経路探索の出発地、目的地の指定、地図表示のモードの指定などが挙げられる。
　ＧＰＳ１０２は、ＧＰＳ（Global Positioning Sensor）などを利用して、経路案内システム１００の現在位置を検出する。
　経路探索部１０３は、ネットワークデータベース１１６を利用して、指定された出発地から目的地に至る経路を探索する。経路探索は、ダイクストラ法など種々の方法を適用可能である。
　表示制御部１２０は、３次元地図を表示する。まず、オブジェクト配置部１２１によって、仮想３次元空間内にラインデータベース１１１、ポリゴンデータベース１１２に格納された３次元モデルを配置する。そして、テクスチャ貼付部１２２によって、各ポリゴンにテクスチャデータベース１１４に格納されたテクスチャを適用する。この適用は、図２に示したように、統合テクスチャをテクスチャデータベース１１４から読み出し、ポリゴンごとにその一部を貼付するのである。投影部１２３は、テクスチャの貼付が終わったオブジェクトを、指定された視点位置、視線方向によって透視投影し、表示用の投影画像を生成する。文字表示部１２４は、生成された投影画像に、文字を重畳表示する。
　経路案内システム１００のうち、３次元地図の表示に関係する部分、即ち地図データベース１１０および表示制御部１２０が、本発明の画像表示システムに対応する構成となる。

　図４は、地図データベースのデータ構造を示す説明図である。ポリゴンデータベース１１２、テクスチャグループデータベース１１３、テクスチャデータベース１１４の構造を例示した。
　ポリゴンデータベース１１３は、建物等の３次元モデルを記憶している。「ＩＤ」は、各３次元モデルを構成する各ポリゴンの識別情報である。「形状」は、３次元モデルを構成するポリゴンの頂点ＡＰ１、ＡＰ２等の３次元座標を格納する。「テクスチャ」は、各ポリゴンに貼付されるテクスチャを指定する識別情報である。本実施例では、テクスチャを直接指定するのではなく、テクスチャグループデータベース１１３内のデータを指定するものとした。属性は、ポリゴンに関する種々の情報を格納している。例えば、建物の名称、種別、高さ、色などの情報である。

　テクスチャデータベース１１４には、統合テクスチャの画像データが格納されている。
統合テクスチャには、ＴＩＤ１、ＴＩＤ２のように、それぞれ識別情報が付されている。統合テクスチャは、図示するように、複数のテクスチャ部分Ａ、Ｂ、Ｃ等を配列したテクスチャである。図の例では、３つのテクスチャを配列した例を示したが、統合テクスチャに含まれるテクスチャの数、形状、サイズは、テクスチャ同士が相互に重ならない範囲で任意に設定可能である。
　本実施例では、地図データベース１１０は、地上を所定範囲で区切ったメッシュを単位として整備されている。従って、統合テクスチャも、各メッシュを単位として、メッシュ内のポリゴンに適用されるテクスチャを包含する形で生成されている。異なるメッシュに存在するオブジェクトに対して同じテクスチャが用いられる場合には、このテクスチャは、それぞれのメッシュに対応する統合テクスチャに重複して包含されることになる。このような重複部分は生じるものの、統合テクスチャをメッシュ単位で整備することにより、地図を表示する際に、オブジェクトおよびテクスチャをメッシュ単位で取り扱うことができ、データの管理・利用が容易になる利点がある。
　もっとも、メッシュ単位で統合テクスチャを生成することは必須の要件ではなく、統合テクスチャを整備する単位は他に種々の選択が可能である。

　テクスチャグループデータベース１１３は、ポリゴンデータベース１１２とテクスチャデータベース１１４とを関連づける関連データを格納している。「ＧＩＤ」は、関連データの識別情報である。ポリゴンデータベース１１２では、このＧＩＤを指定することによってポリゴンデータを関連データに対応させることができる。図の例では、ポリゴンデータベース１１２に格納されているＰＩＤ１、ＰＩＤ２のデータは、いずれも「テクスチャ」にＧＩＤ１が格納されているため、これらのポリゴンには共に、テクスチャグループデータベース１１３のＧＩＤ１なる関連データが対応づけられることになる。こうすることによって、ポリゴンデータに複数のテクスチャデータを容易に対応づけることが可能となる。
　テクスチャグループデータベース１１３の「ＴＩＤ」は、テクスチャデータベース１１４の識別情報である。ＴＩＤを指定することによって、テクスチャグループデータベース１１３と、テクスチャデータベース１１４とを対応づけることができる。図の例では、ＧＩＤ１が付された関連データには、「ＴＩＤ」として「ＴＩＤ１」が格納されているため、この関連データはテクスチャデータベース１１４内のテクスチャデータＴＩＤ１に対応づけられることになる。
　テクスチャグループデータベース１１３のＰｍｉｎ，Ｐｍａｘは、それぞれ統合テクスチャ内のうち、ポリゴンに貼付すべきテクスチャの範囲を指定する座標データである。Ｐｍｉｎはテクスチャの範囲の左下の頂点座標を表し、Ｐｍａｘは右上の頂点座標を表している。図の例では、Ｐｍｉｎ、Ｐｍａｘとして、それぞれＰ１、Ｐ２が指定されている。このＰ１、Ｐ２が、テクスチャＴＩＤ１内の座標系でそれぞれ図示する位置であるとすると、この２点によって、貼付すべき範囲としてテクスチャＡ部分が指定されていることになる。同様に、テクスチャＢ部分を指定する場合には、その左下の頂点をＰｍｉｎ、右上の頂点をＰｍａｘとして指定すればよい。
　テクスチャグループデータベース１１３の「ポリゴン」は、テクスチャグループデータ１１３からポリゴンデータベース１１２を参照できるよう、ポリゴンデータを指定する情報である。図の例では、ポリゴンデータベース１１２のＰＩＤ１、ＰＩＤ２がテクスチャデータベースのＧＩＤ１に対応づけられているため、「ポリゴン」には、逆の対応を示すＰＩＤ１、ＰＩＤ２が格納されている。

　以上のデータ構造によって、ポリゴンデータベース１１２内の各ポリゴンデータに対して、テクスチャグループデータベース１１３を介してテクスチャデータベース１１４における統合テクスチャ内の範囲を対応づけることができる。本実施例では、テクスチャグループデータベース１１３を介して間接的に対応づけを行っているため、テクスチャデータベース１１４の統合テクスチャを更新した場合には、テクスチャグループデータベース１１３を修正すれば、複数のポリゴンとの対応関係を一括して容易に変更することが可能となる利点がある。
　ポリゴンとテクスチャとの対応づけは、テクスチャグループデータベース１１３を省略し、ポリゴンデータベース１１２の各ポリゴンに、直接にテクスチャデータベース１１４の識別情報ＴＩＤ１、ＴＩＤ２等および頂点座標Ｐｍｉｎ、Ｐｍａｘなどを格納する方法をとってもよい。

Ｃ．地図表示処理：
　図５は、地図表示処理のフローチャートである。ユーザに対して経路を案内する過程で３次元地図を表示する際に実行される処理である。この処理は、図３に示した表示制御武１２０によって主として実行される処理であり、ハードウェア的には経路案内システム１００のＣＰＵおよびＧＰＵによって実行される処理である。

　処理を開始すると、経路案内システム１００は、視点、視線方向、表示範囲などを設定する（ステップＳ１０）。これらのパラメータは、経路案内システム１００の現在位置および探索された経路などに基づいて設定することができる。また、ユーザからのコマンドによって設定してもよい。
　経路案内システム１００は、設定された表示範囲内の地図データを読み込み（ステップＳ１２）、仮想３次元空間内に、３次元モデルを配置する（ステップＳ１４）。そして、ポリゴンに対しては、テクスチャ貼付処理を行う（ステップＳ１６）。この処理は、図２に示したように、ポリゴンに対して統合テクスチャの一部をそれぞれ適用する処理である。処理内容については後で詳述する。
　テクスチャの貼付が終わると、経路案内システム１００は、指定された視点、視線方向から透視投影を行って（ステップＳ１８）、投影図を生成する。透視投影に代えて、平行投影などの投影方法を用いても良い。そして、経路案内システム１００は、投影図内に文字を表示し（ステップＳ２０）、地図表示処理を完了する。
　以上の地図表示処理は、経路案内において、目的地に到達するまで、視点、視線方向等を変えながら、繰り返し実行される。

　図６は、テクスチャ貼付処理のフローチャートである。地図表示処理（図５）のステップＳ１６に対応する処理である。
　経路案内システム１００は、まず地図の表示範囲に対応した統合テクスチャデータを読み込む（ステップＳ３０）。統合テクスチャデータはメッシュ単位で生成されているため、表示範囲が単一のメッシュ内で収まっている場合には一つの統合テクスチャデータを読み込めば足りる。表示範囲が複数のメッシュにまたがっている場合には、複数の統合テクスチャデータを読み込むことになる。

　次に、経路案内システム１００は、テクスチャ部分を設定する（ステップ３２）。これは統合テクスチャのうち処理対象となるポリゴンに適用する部分を特定する処理である。統合テクスチャから、テクスチャ部分を切り出すなどの画像処理ではなく、その範囲を特定するだけの処理である。
　本実施例では、貼付されるべきテクスチャ部分は、統合テクスチャに設定されたｕ、ｖ座標系によって左下の頂点Ｐｍｉｎ（Ｕｍｉｎ，Ｖｍｉｎ）、右上の頂点Ｐｍａｘ（Ｕｍａｘ，Ｖｍａｘ）の座標値で特定される。この座標値は、テクスチャグループデータベース１１３を参照することによって得られる。

　そして、経路案内システム１００は、対応するポリゴンにテクスチャを貼付する（ステップＳ３４）。図中にテクスチャを貼付する例を示した。図示する通り、統合テクスチャ内の頂点Ｐｍｉｎ、Ｐｍａｘで指定された矩形の範囲内のみが、貼付されるのである。統合テクスチャからこの範囲を切り出すなどの画像処理を行って適用するのではなく、統合テクスチャを貼付する際に、この範囲だけを適用対象とするのである。図の例では、建物１、２のポリゴン１、２にそれぞれ貼付される例を示したが、このように同じ範囲は、複数の建物の複数のポリゴンに適用され得る。また、その配置は、ポリゴンの形状等によって任意に設定可能である。
　経路案内システム１００は、以上の処理を全テクスチャについて終了するまで繰り返し実行する（ステップＳ３６）。

　上述のテクスチャの貼り付けについて、もう少し詳細に説明する。３次元グラフィックスで利用されるグラフィックスライブラリでは、テクスチャ画像を値０～１の正規化した座標からなる正方形形状で定義し、その４つの頂点（０，０）、（０，１）、（１，０）、（１，１）が、ポリゴンのどの点に対応するのかを指定することによってテクスチャの貼り付け状態を規定することが多い。本実施例では、頂点Ｐｍｉｎ、Ｐｍａｘで指定される範囲は、指定された時点では、統合テクスチャの座標系で定義されているため、このままでは上述の正規化された正方形形状とはなっていない。従って、ステップＳ３４の貼り付け処理では、上述の４つの頂点（０，０）、（０，１）、（１，０）、（１，１）が、指定された範囲の４頂点に対応するよう、次式によって座標変換を行う。
　　ｕｍｏｄ＝Ｕｍｉｎ＋（ｕ－Ｕｍｉｎ）／（Ｕｍａｘ－Ｕｍｉｎ）；
　　ｖｍｏｄ＝Ｖｍｉｎ＋（ｖ－Ｖｍｉｎ）／（Ｖｍａｘ－Ｖｍｉｎ）；
　ここで、ｕ、ｖはテクスチャを貼付する際の正規化された正方形の４つの頂点（０，０）、（０，１）、（１，０）、（１，１）およびその内部を表す座標系、即ち頂点Ｐｍｉｎ、Ｐｍａｘで指定された範囲内の相対座標系における座標値であり、ｕｍｏｄ、ｖｍｏｄは、これを統合テクスチャの座標に変換した値である。かかる座標変換を行うことによって、グラフィックスライブラリ内では、統合テクスチャ内の頂点Ｐｍｉｎ、Ｐｍａｘで指定された範囲内が、４つの頂点（０，０）、（０，１）、（１，０）、（１，１）で表される正規化された正方形形状として扱われ、その他の領域は、テクスチャの貼付処理上は無効な領域として扱われるため、結果として、統合テクスチャの一部のみを利用した貼付が可能となるのである。

　以上で説明した実施例の経路案内システム１００、ひいてはそこに組み込まれている画像表示システムによれば、統合テクスチャを利用して地図表示を行うことができる。従って、地図表示に際して、統合テクスチャを読み出しさえすれば、多数のテクスチャを読み出すまでなくテクスチャの貼付を行うことができる。このため、実施例によれば、テクスチャの読み出しに要する処理負荷、ひいては地図表示の処理負荷を軽減することが可能となる。
　特に、本実施例では、ＣＰＵとＧＰＵとを備えたハードウェア構成をとっている。かかる構成のハードウェアでは、ＣＰＵから発行される描画のためのコマンドに応じてＧＰＵがテクスチャの読み込みおよび描画という処理を実行する。本実施例では、統合テクスチャを用いるため、テクスチャの処理に関しては、ＣＰＵからＧＰＵに対して一回コマンドを発行するだけでＧＰＵは、その内部の必要な部分を適宜使い分けて貼付処理を実行することができる。従って、本実施例によれば、コマンドの発行回数を減少させることができ、処理時間を低減させることができる。
　また、ＧＰＵには一般に管理可能なテクスチャ数に上限があるが、本実施例では、統合テクスチャを用いるため、上限値を超えない範囲に全体のテクスチャ数を低減することができる。従って、本実施例によれば、多様なテクスチャを効率的に利用して描画することが可能となる。

　次に、第２実施例としての経路案内システムについて説明する。第２実施例の経路案内システムは、統合テクスチャを自動的に生成する統合テクスチャデータ生成装置２００を備えるものである。統合テクスチャを利用して３次元地図を表示するための構成および地図表示処理の内容は、第１実施例と同様である。第１実施例では、統合テクスチャは、オペレータの手作業等によって生成する場合も含んでいるが、第２実施例では、これを自動生成する点で相違する。

Ｄ．第２実施例のシステム構成：
　図７は、統合テクスチャデータ生成装置の構成を示す説明図である。統合テクスチャデータ生成装置２００は、コンピュータＰＣに、図示する各機能を実現するコンピュータプログラムをインストールすることによって構成される。スタンドアロンで稼働する装置としての構成だけでなく、サーバとコンピュータとをネットワークで接続するなどして構成することも可能である。また、図中の各機能ブロックは、ソフトウェア的に構成する他、ハードウェア的に構成してもよい。

　原地図データベース２１０は、統合テクスチャデータの生成に利用されるものである。ポリゴンデータベース２１１は、３次元地図を表示するための建物等の３次元モデルを構成するポリゴンデータを格納している。その内容は、実施例１で説明したポリゴンデータベース１１２（図３参照）と同じである。個別テクスチャデータベース２１２は、各ポリゴンに貼付されるテクスチャの画像データを格納したデータベースである。統合テクスチャデータは、個別テクスチャデータベース２１２に格納されている各テクスチャを配列することによって生成される。

　コマンド入力部２０２は、オペレータからの種々のコマンドを入力する。コマンドとしては、例えば、統合テクスチャデータを生成する処理対象となるメッシュの指定などが挙げられる。
　統合テクスチャ生成部２２０は、個別テクスチャデータベース２１２に格納されたテクスチャデータを配列して、統合テクスチャを生成する。
　テクスチャグループデータベース生成部２２２は、統合テクスチャと、ポリゴンとを関連づける関連データ（図４参照）を生成する。
　ポリゴンデータベース修正部２２４は、生成された関連データに基づいて、ポリゴンデータを修正する。即ち、修正前のポリゴンデータにおいて、個別テクスチャデータベース２１２に格納されているテクスチャデータを貼付するように指定がなされている部分を、そのテクスチャデータに対応する関連データを指定するように内容を修正するのである。こうすることにより、先に図４に示したように、テクスチャグループデータベース１１３を介して、ポリゴンをテクスチャに対応づけることが可能となる。
　データ管理部２２６は、以上で生成された統合テクスチャおよび関連データを地図データベース１１０として格納する。生成された地図データベース１１０は、ネットワークＮＥや記録媒体２２８を介して、ユーザに配信等される。

　このように、実施例２では、統合テクスチャデータ生成装置２００と、それを利用して地図を表示する装置とが別体からなる構成例を示しており、全体として経路案内システムとして機能する例を示している。統合テクスチャデータ生成装置２００の各機能を、実施例１で示した経路案内システム１００に組み込んで一体化したシステムとして構成することも可能である。

Ｅ．統合テクスチャ生成処理：
　図８は、統合テクスチャ生成処理のフローチャートである。統合テクスチャデータ生成装置２００の統合テクスチャ生成部２２０、テクスチャグループデータベース生成部２２２、ポリゴンデータベース修正部２２４が実行する処理であり、ハードウェア的には、統合テクスチャデータ生成装置２００のＣＰＵが実行する処理である。

　統合テクスチャデータ生成装置２００は、まず、処理対象となる対象メッシュを選択する（ステップＳ４０）。既に説明した通り、統合テクスチャは、メッシュ単位で生成するからである。対象メッシュは、オペレータが指定するものとしてもよいし、未処理のメッシュから自動的に選択するようにしてもよい。
　統合テクスチャデータ生成装置２００は、対象メッシュ内のポリゴンを特定し、それに対応する個別テクスチャを読み込む（ステップＳ４２）。投影図を生成する訳ではないので、ポリゴン自体を読み込む必要はない。

　次に、統合テクスチャデータ生成装置２００は、個別テクスチャを配列し、統合テクスチャを生成する（ステップＳ４４）。図中に配列の方法を模式的に示した。左側に示すテクスチャＡ～Ｃが個別テクスチャである。これを図中に示すように統合テクスチャ内に配列する。配列方法は、個別テクスチャが、相互に重ならなければ、どのような位置であってもよい。
　個別テクスチャＡ～Ｃが、それぞれ正規化された座標系（０，０）～（１．１）からなる正方形で定義されている場合には、統合テクスチャを、予め一定サイズの正方形領域に区切っておき、個別テクスチャＡ～Ｃを順次、各領域に割り当てていく方法をとることができる。
　個別テクスチャＡ～Ｃは、必ずしも正方形である必要はなく、任意の形状とすることができる。こうすることにより、各個別テクスチャの解像度の低下を防ぎつつ統合テクスチャを生成することができる。もっとも、配列の便宜上、個別テクスチャＡ～Ｃは、矩形としておくことが好ましい。

　統合テクスチャの生成が完了すると、統合テクスチャデータ生成装置２００は、ポリゴンと個別テクスチャの関係に基づきテクスチャグループデータベースを生成する（ステップＳ４６）。図４に示したように、ポリゴンに対応する個別テクスチャの頂点Ｐｍｉｎ、Ｐｍａｘの座標を特定し、格納することで関連データを生成していけばよい。
　こうして関連データが生成できると、統合テクスチャデータ生成装置２００は、ポリゴンデータベースに、テクスチャグループデータベースを関連付ける（ステップＳ４８）。つまり、図４に示したように、ポリゴンデータベースのうち、貼付するテクスチャを指定するデータとして、関連データを指定する情報を格納するのである。
　以上の処理を完了すると、統合テクスチャデータ生成装置２００は、各データベースを格納して（ステップＳ５０）、統合テクスチャ生成処理を終了する。

　実施例２によれば、統合テクスチャを自動的に生成することができるため、地図を表示する際の処理だけでなく、そのための前処理の負荷も軽減することが可能となる。

　以上、本発明の実施例について説明した。実施例で説明した種々の特徴は必ずしも全てを備えている必要はなく、適宜、一部を省略したり組み合わせたりして構成することができる。
　実施例では、３次元地図を表示するシステムとしての例を示したが、本発明は３次元地図を表示する場合だけでなく、複数のテクスチャを利用して画像を表示する種々のシステムに利用可能である。
　また、実施例では、ＣＰＵとＧＰＵとを備えた構成を例示したが、本発明はＣＰＵのみを備えた構成にも適用可能である。

　本発明は、複数のポリゴンに複数種類のテクスチャを貼り付けて画像表示するために利用可能である。

　　１００…経路案内システム
　　１０１…コマンド入力部
　　１０２…ＧＰＳ
　　１０３…経路探索
　　１１０…地図データベース
　　１１１…ラインデータベース
　　１１２…ポリゴンデータベース
　　１１３…テクスチャグループデータベース
　　１１４…テクスチャデータベース
　　１１５…文字データベース
　　１１６…ネットワークデータベース
　　１２０…表示制御部
　　１２１…オブジェクト配置部
　　１２２…テクスチャ貼付部
　　１２３…投影部
　　１２４…文字表示部
　　２００…統合テクスチャデータ生成装置
　　２０２…コマンド入力部
　　２１０…原地図データベース
　　２１１…ポリゴンデータベース
　　２１２…個別テクスチャデータベース
　　２２０…統合テクスチャ生成部
　　２２２…テクスチャグループデータベース生成部
　　２２４…ポリゴンデータベース修正部
　　２２６…データ管理部
　　２２８…記録媒体
 

Claims (8)

1. 　複数のポリゴンに複数種類のテクスチャを貼り付けて画像表示する画像表示システムであって、
   　前記複数種類のテクスチャを互いに重ならないように任意の位置に配置した画像を表す統合テクスチャデータを記憶するテクスチャデータ記憶部と、
   　前記ポリゴンと、各ポリゴンに前記複数種類のいずれのテクスチャを貼り付けるかを指定する属性情報とを読み込む入力部と、
   　前記属性情報に従って、前記ポリゴンに前記テクスチャを貼り付けて画像を表示する表示制御部とを備え、
   　前記表示制御部は、
   　前記統合テクスチャデータを前記テクスチャデータ記憶部から読み出して、記憶部に格納し、
   　前記属性情報に基づいて、該指定された種類のテクスチャが格納されている記憶部上の範囲を特定し、
   　前記統合テクスチャデータのうち、該特定された範囲内のデータを用いて、前記貼り付けを行う画像表示システム。
2. 　請求項１記載の画像表示システムであって、
   　前記複数種類のテクスチャはそれぞれ矩形形状をなしており、
   　前記表示制御部は、前記矩形形状の対向する頂点座標によって、前記テクスチャが記憶された範囲を特定する画像表示システム。
3. 　請求項１または２記載の画像表示システムであって、
   　前記テクスチャデータ記憶部は、前記複数種類のテクスチャのそれぞれに対して、前記頂点座標を与える関連データを記憶しており、
   　前記表示制御部は、前記関連データを参照して、前記範囲の特定を行う画像表示システム。
4. 　請求項１～３いずれか記載の画像表示システムであって、
   　前記属性情報は、さらに、前記テクスチャを繰り返し配列して貼り付けるパターンを指定するパターン情報を含んでおり、
   　前記表示制御部は、前記パターン情報に基づいて、前記テクスチャを配列して貼り付ける画像表示システム。
5. 　請求項１～４いずれか記載の画像表示システムであって、
   　前記ポリゴンは、地物の３次元モデルを構成しており、
   　前記３次元モデルは、前記地物の位置に応じて、地表面に設定された所定サイズのメッシュに区分して管理されており、
   　前記統合テクスチャデータは、前記メッシュごとに、該メッシュ内の３次元モデルに含まれるポリゴンに適用されるテクスチャを用いて構成されており、
   　前記表示制御部は、前記ポリゴンに対応する地物の位置に応じて、前記統合テクスチャを選択して、前記貼り付けを行う画像表示システム。
6. 　請求項１～５いずれか記載の画像表示システムであって、さらに、
   　画像の表示に用いられるポリゴンを特定するポリゴン特定部と、
   　前記テクスチャデータ記憶部から、前記特定されたポリゴンに対応するテクスチャを抽出し、該抽出されたテクスチャを重ならないように配列することによって、前記統合テクスチャデータを生成する統合テクスチャデータ生成部とを備える画像表示システム。
7. 　複数のポリゴンに複数種類のテクスチャを貼り付けて画像表示する画像表示方法であって、
   　前記複数種類のテクスチャを互いに重ならないように任意の位置に配置した画像を表す統合テクスチャデータをテクスチャデータ記憶部に記憶したコンピュータが実行するステップとして、
   （ａ）　前記ポリゴンと、各ポリゴンに前記複数種類のいずれのテクスチャを貼り付けるかを指定する属性情報とを読み込むステップと、
   （ｂ）　前記属性情報に従って、前記ポリゴンに前記テクスチャを貼り付けて画像を表示するステップとを備え、
   　前記ステップ（ｂ）は、
   　前記統合テクスチャデータを前記テクスチャデータ記憶部から読み出して、記憶部に格納し、
   　前記属性情報に基づいて、該指定された種類のテクスチャが格納されている記憶部上の範囲を特定し、
   　前記統合テクスチャデータのうち、該特定された範囲内のデータを用いて、前記貼り付けを行う画像表示方法。
8. 　複数のポリゴンに複数種類のテクスチャを貼り付けて画像表示するためのコンピュータプログラムであって、
   　前記複数種類のテクスチャを互いに重ならないように任意の位置に配置した画像を表す統合テクスチャデータをテクスチャデータ記憶部に記憶したコンピュータに、
   　前記ポリゴンと、各ポリゴンに前記複数種類のいずれのテクスチャを貼り付けるかを指定する属性情報とを読み込む機能と、
   　前記属性情報に従って、前記ポリゴンに前記テクスチャを貼り付けて画像を表示する表示機能とを実現させ、
   　前記表示機能として、
   　前記統合テクスチャデータを前記テクスチャデータ記憶部から読み出して、記憶部に格納し、
   　前記属性情報に基づいて、該指定された種類のテクスチャが格納されている記憶部上の範囲を特定し、
   　前記統合テクスチャデータのうち、該特定された範囲内のデータを用いて、前記貼り付けを行う機能を実現させるコンピュータプログラム。
    

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