JP3024666B2 - 高々度撮影々像の三次元表示映像生成方法および生成システム - Google Patents
高々度撮影々像の三次元表示映像生成方法および生成システムInfo
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- JP3024666B2 JP3024666B2 JP5165781A JP16578193A JP3024666B2 JP 3024666 B2 JP3024666 B2 JP 3024666B2 JP 5165781 A JP5165781 A JP 5165781A JP 16578193 A JP16578193 A JP 16578193A JP 3024666 B2 JP3024666 B2 JP 3024666B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高々度撮影々像の三次
元表示映像生成方法および生成システムに係り、特に高
々度より撮影した地表映像と、その映像に対応した地域
の海抜情報に基づき、低空からの該地域の三次元表示映
像を生成する方法に好適なものに関する。
元表示映像生成方法および生成システムに係り、特に高
々度より撮影した地表映像と、その映像に対応した地域
の海抜情報に基づき、低空からの該地域の三次元表示映
像を生成する方法に好適なものに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、高々度撮影々像の三次元表示映像
生成において地表高度情報は、均一の間隔で構成される
格子状の各点における数値として外部より提供されるも
のを利用している。かかる方法による場合、生成される
三次元映像における地表面の凹凸の再現精度は、外部よ
り提供される地表高度情報の格子サイズに依存する。即
ち生成される三次元映像における地表面の凹凸の再現性
を向上するためには、外部より提供された地表高度情報
の格子点間にさらに地表高度情報をもつ点を設け、その
点を囲む格子点によりその点の地表高度情報を補間する
方法か、あるいは目的とする地表面の凹凸の再現精度を
満たす、さらに小さな格子サイズをもつ別の地表高度情
報を外部より取得し、これにより三次元表示映像を生成
する方法となる。
生成において地表高度情報は、均一の間隔で構成される
格子状の各点における数値として外部より提供されるも
のを利用している。かかる方法による場合、生成される
三次元映像における地表面の凹凸の再現精度は、外部よ
り提供される地表高度情報の格子サイズに依存する。即
ち生成される三次元映像における地表面の凹凸の再現性
を向上するためには、外部より提供された地表高度情報
の格子点間にさらに地表高度情報をもつ点を設け、その
点を囲む格子点によりその点の地表高度情報を補間する
方法か、あるいは目的とする地表面の凹凸の再現精度を
満たす、さらに小さな格子サイズをもつ別の地表高度情
報を外部より取得し、これにより三次元表示映像を生成
する方法となる。
【0003】上記従来技術としては、例えば、特開昭6
1−148576号公報、特開昭62−106577号
公報、並びに特開昭62−274469号公報に記載の
ものが関連する。
1−148576号公報、特開昭62−106577号
公報、並びに特開昭62−274469号公報に記載の
ものが関連する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】かかる従来技術により
高々度撮影々像の三次元表示映像を生成する場合、地表
高度情報を、大量に蓄積及び管理する装置が必要とな
る。また、三次元表示された地表面の凹凸の再現性の向
上は望めない。さらに、極端に細分化された格子サイズ
の地表高度情報を利用した場合、三次元表示映像を生成
する際に全ての格子について処理を行うため、必要な演
算量は膨大なものとなる。
高々度撮影々像の三次元表示映像を生成する場合、地表
高度情報を、大量に蓄積及び管理する装置が必要とな
る。また、三次元表示された地表面の凹凸の再現性の向
上は望めない。さらに、極端に細分化された格子サイズ
の地表高度情報を利用した場合、三次元表示映像を生成
する際に全ての格子について処理を行うため、必要な演
算量は膨大なものとなる。
【0005】以上を踏まえて本発明においては、高々度
撮影々像の三次元表示映像を生成するに必要なデ−タ
量、演算量の削減を可能ならしめる高々度撮影々像の三
次元表示映像生成方法および生成システムを提供するこ
とを目的とする。
撮影々像の三次元表示映像を生成するに必要なデ−タ
量、演算量の削減を可能ならしめる高々度撮影々像の三
次元表示映像生成方法および生成システムを提供するこ
とを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、ディジタ
ル地図にて提供されるベクトルデ−タである等高線を用
いて、その等高線の疎密に応じた大きさに、三次元表示
映像の生成対象領域を分割し、これら分割領域毎に地表
高度情報や傾斜量情報を演算することにより達成でき
る。
ル地図にて提供されるベクトルデ−タである等高線を用
いて、その等高線の疎密に応じた大きさに、三次元表示
映像の生成対象領域を分割し、これら分割領域毎に地表
高度情報や傾斜量情報を演算することにより達成でき
る。
【0007】
【作用】同一撮影領域において、複数の再現精度で複数
の三次元表示映像を生成する際、メッシュデ−タとして
与えられる地表高度情報を用いた場合、同一領域に関し
格子サイズの異なる複数の地表高度情報を管理する必要
がある。これに対しベクトルデ−タとして与えられてい
る地表高度情報を用いた場合、該領域についてベクトル
デ−タとして与えられる地表高度情報を、必要精度を満
足することができる任意サイズの格子に区切り、該格子
の頂点あるいは囲まれる領域に、計算により地表高度情
報を求め、メッシュデ−タとして与えられる地表高度情
報を取得することにより、一つの高精度ベクトルデ−タ
から任意精度のメッシュデ−タを複数得ることが可能で
ある。
の三次元表示映像を生成する際、メッシュデ−タとして
与えられる地表高度情報を用いた場合、同一領域に関し
格子サイズの異なる複数の地表高度情報を管理する必要
がある。これに対しベクトルデ−タとして与えられてい
る地表高度情報を用いた場合、該領域についてベクトル
デ−タとして与えられる地表高度情報を、必要精度を満
足することができる任意サイズの格子に区切り、該格子
の頂点あるいは囲まれる領域に、計算により地表高度情
報を求め、メッシュデ−タとして与えられる地表高度情
報を取得することにより、一つの高精度ベクトルデ−タ
から任意精度のメッシュデ−タを複数得ることが可能で
ある。
【0008】従って、一つの高精度ベクトルデ−タか
ら、複数の任意精度のメッシュデ−タを得ることが可能
であることより、同一の撮影領域内であっても、地形々
状特性に合わせて格子サイズを最適化し、即ち地表高度
の変化が少ない(等高線間隔が疎の)領域では大きい格
子サイズにより地表高度情報を算出し、地表高度情報の
変化の大きい(等高線間隔が密の)領域においては小さ
い格子サイズにより地表高度情報を算出することによ
り、処理対象となる格子数を極小化し、高々度撮影々像
の三次元表示映像を生成するに必要な演算量の削減が可
能となる。
ら、複数の任意精度のメッシュデ−タを得ることが可能
であることより、同一の撮影領域内であっても、地形々
状特性に合わせて格子サイズを最適化し、即ち地表高度
の変化が少ない(等高線間隔が疎の)領域では大きい格
子サイズにより地表高度情報を算出し、地表高度情報の
変化の大きい(等高線間隔が密の)領域においては小さ
い格子サイズにより地表高度情報を算出することによ
り、処理対象となる格子数を極小化し、高々度撮影々像
の三次元表示映像を生成するに必要な演算量の削減が可
能となる。
【0009】
【実施例】以下、本発明における一実施例を図面に基づ
き詳細に説明する。
き詳細に説明する。
【0010】図1に本発明における一実施例のブロック
図を示す。この三次元映像生成システムは、三次元表示
映像を生成することができる手段である三次元表示映像
生成手段100と、三次元表示映像の生成対象領域と、
光線追跡法処理における視点情報及び光源情報と、解析
格子サイズに関する条件を与えることができる外部入力
手段である解析条件入力手段107と、三次元表示映像
の生成対象となる高々度撮影々像を格納することができ
る手段である高々度撮影々像格納手段108と、地表高
度情報及び傾斜量情報を得るためのディジタル地図を格
納することができる手段であるディジタル地図格納手段
109と、三次元表示映像の生成対象となる高々度撮影
々像及び生成された高々度撮影々像の三次元表示映像を
表示することができる手段である三次元映像表示手段1
10と、生成された高々度撮影々像の三次元表示映像を
蓄積することができる手段である三次元映像格納手段1
11からなる。
図を示す。この三次元映像生成システムは、三次元表示
映像を生成することができる手段である三次元表示映像
生成手段100と、三次元表示映像の生成対象領域と、
光線追跡法処理における視点情報及び光源情報と、解析
格子サイズに関する条件を与えることができる外部入力
手段である解析条件入力手段107と、三次元表示映像
の生成対象となる高々度撮影々像を格納することができ
る手段である高々度撮影々像格納手段108と、地表高
度情報及び傾斜量情報を得るためのディジタル地図を格
納することができる手段であるディジタル地図格納手段
109と、三次元表示映像の生成対象となる高々度撮影
々像及び生成された高々度撮影々像の三次元表示映像を
表示することができる手段である三次元映像表示手段1
10と、生成された高々度撮影々像の三次元表示映像を
蓄積することができる手段である三次元映像格納手段1
11からなる。
【0011】さらに三次元表示映像生成手段100は、
三次元表示映像の生成対象領域における高々度撮影々像
情報とデジタル地図における同領域とを重ね合わせ、解
析範囲を算出することができる手段である解析範囲算出
手段101と、三次元表示映像の生成対象領域における
ディジタル地図の等高線より該領域の地形特性を判定し
解析格子サイズを算出することができる手段である格子
サイズ解析手段102と、格子サイズ解析手段102に
て生成された格子毎に地表高度情報を演算することがで
きる手段である地表高度演算手段103と、格子サイズ
解析手段102にて生成された格子毎に傾斜量情報を演
算することができる手段である傾斜量演算手段104
と、仮想三次元空間を生成し、該仮想空間内に地表面モ
デルを生成し、高々度撮影々像を該地表面モデルにマッ
ピングするとともに、視点方向からの投影映像を作成す
ることができる手段である投影映像生成手段105と、
投影映像生成手段105により生成された該投影映像に
関し光線追跡法により陰影を付与し、さらに遠近感等の
補正を加えることができる手段である補正手段106か
ら構成される。
三次元表示映像の生成対象領域における高々度撮影々像
情報とデジタル地図における同領域とを重ね合わせ、解
析範囲を算出することができる手段である解析範囲算出
手段101と、三次元表示映像の生成対象領域における
ディジタル地図の等高線より該領域の地形特性を判定し
解析格子サイズを算出することができる手段である格子
サイズ解析手段102と、格子サイズ解析手段102に
て生成された格子毎に地表高度情報を演算することがで
きる手段である地表高度演算手段103と、格子サイズ
解析手段102にて生成された格子毎に傾斜量情報を演
算することができる手段である傾斜量演算手段104
と、仮想三次元空間を生成し、該仮想空間内に地表面モ
デルを生成し、高々度撮影々像を該地表面モデルにマッ
ピングするとともに、視点方向からの投影映像を作成す
ることができる手段である投影映像生成手段105と、
投影映像生成手段105により生成された該投影映像に
関し光線追跡法により陰影を付与し、さらに遠近感等の
補正を加えることができる手段である補正手段106か
ら構成される。
【0012】解析範囲算出手段101における重ね合わ
せ処理概念図を図2に示す。高々度撮影々像Vはイメ−
ジ情報として提供されているが、図中I1、I2、I3、
I4で示される四隅の点についてはUTM(Universal T
ransverse Mercatorの略。)座標系で位置情報が与えら
れている。このI1、I2、I3、I4をUTM座標系で提
供されるディジタル地図M上にマッピングすることでデ
ジタル地図上にI1′、I2′、I3′、I4′を得る。I
1′、I2′、I3′、I4′にて囲まれる領域Aが以降の
各処理の対象となる。
せ処理概念図を図2に示す。高々度撮影々像Vはイメ−
ジ情報として提供されているが、図中I1、I2、I3、
I4で示される四隅の点についてはUTM(Universal T
ransverse Mercatorの略。)座標系で位置情報が与えら
れている。このI1、I2、I3、I4をUTM座標系で提
供されるディジタル地図M上にマッピングすることでデ
ジタル地図上にI1′、I2′、I3′、I4′を得る。I
1′、I2′、I3′、I4′にて囲まれる領域Aが以降の
各処理の対象となる。
【0013】高々度撮影々像VがUTM座標系以外で提
供される場合は、新たに座標変換処理部を設けディジタ
ル地図Mの座標系を高々度撮影々像Vの座標系と同一に
することにより、どのような座標系においてもディジタ
ル地図上への高々度撮影々像のマッピング処理が可能と
なる。
供される場合は、新たに座標変換処理部を設けディジタ
ル地図Mの座標系を高々度撮影々像Vの座標系と同一に
することにより、どのような座標系においてもディジタ
ル地図上への高々度撮影々像のマッピング処理が可能と
なる。
【0014】ここでUTM座標とは地球全体を6度の経
度帯(座標帯)に分け、その座標帯の中央経線と赤道が
交差する点を原点とし、座標地帯内を公知のガウス・ク
リュ−ゲル図法で投影する方法による座標系である。ガ
ウス・クリュ−ゲル図法とは、回転楕円面から直接に正
角横円筒投影する図法である。本図法は、赤道から緯度
80度までに適用され同一座標帯内であれば容易に隣接
する地図デ−タ等をつなぐことができる。
度帯(座標帯)に分け、その座標帯の中央経線と赤道が
交差する点を原点とし、座標地帯内を公知のガウス・ク
リュ−ゲル図法で投影する方法による座標系である。ガ
ウス・クリュ−ゲル図法とは、回転楕円面から直接に正
角横円筒投影する図法である。本図法は、赤道から緯度
80度までに適用され同一座標帯内であれば容易に隣接
する地図デ−タ等をつなぐことができる。
【0015】格子サイズ解析手段102における格子状
分割処理概念を図3に示す。対象領域における等高線間
隔は、地形特性を反映し、疎である領域と密である領域
が発生する。ここでデジタル地図Mの対象領域内を全て
均一サイズの格子で分割し、その全ての格子に対して演
算を行う従来の場合、等高線間隔が疎である領域では、
地表高度情報及び傾斜量情報に関し同一演算を繰り返し
行うこととなり、実質的には不必要な演算が多くなる。
本実施例においては等高線間隔の疎密を判定し、疎であ
る領域では格子サイズを大きくし、密である領域では格
子サイズを小さくすることにより不必要な演算を低減
し、地表高度情報及び傾斜量情報に関する演算量を削減
している。さらに、等高線の疎密に応じて、十分な演算
精度が得られる格子サイズが設定されるので、演算結果
として取得する地表高度情報及び傾斜量情報の精度が向
上する。
分割処理概念を図3に示す。対象領域における等高線間
隔は、地形特性を反映し、疎である領域と密である領域
が発生する。ここでデジタル地図Mの対象領域内を全て
均一サイズの格子で分割し、その全ての格子に対して演
算を行う従来の場合、等高線間隔が疎である領域では、
地表高度情報及び傾斜量情報に関し同一演算を繰り返し
行うこととなり、実質的には不必要な演算が多くなる。
本実施例においては等高線間隔の疎密を判定し、疎であ
る領域では格子サイズを大きくし、密である領域では格
子サイズを小さくすることにより不必要な演算を低減
し、地表高度情報及び傾斜量情報に関する演算量を削減
している。さらに、等高線の疎密に応じて、十分な演算
精度が得られる格子サイズが設定されるので、演算結果
として取得する地表高度情報及び傾斜量情報の精度が向
上する。
【0016】地表高度演算手段103及び傾斜量演算部
104においては、ディジタル地図にて提供される等高
線から、格子サイズ解析手段102にて分割された格子
毎に各々の値が演算される。この演算部におけるアルゴ
リズムは、従来技術として確立されている。また特開昭
63−6671号公報における公知の図形デ−タの格納
方法及び検索方法の技術を用いることで処理速度を向上
することができる。
104においては、ディジタル地図にて提供される等高
線から、格子サイズ解析手段102にて分割された格子
毎に各々の値が演算される。この演算部におけるアルゴ
リズムは、従来技術として確立されている。また特開昭
63−6671号公報における公知の図形デ−タの格納
方法及び検索方法の技術を用いることで処理速度を向上
することができる。
【0017】投影映像生成手段105においては、仮想
三次元空間内に地形々状モデルを生成し、該地形々状モ
デルに高々度撮影々像をマッピングする。さらに該仮想
三次元空間内に仮想投影画面を配置し、視点方向からの
投影映像を作成する。
三次元空間内に地形々状モデルを生成し、該地形々状モ
デルに高々度撮影々像をマッピングする。さらに該仮想
三次元空間内に仮想投影画面を配置し、視点方向からの
投影映像を作成する。
【0018】まず地形々状モデルの生成方法は、仮想三
次元空間(X,Y,Z)内に解析範囲算出手段101に
て算出された三次元表示映像生成対象領域を設定し、格
子サイズ解析手段102にて算出された格子を生成す
る。次に該格子点各々に対し地表高度演算手段103に
て算出した地表高度情報を付与し地形々状モデルを生成
する。この時(X,Y,0)平面は、地表高度値が0で
ある面とする。本実施例における地形々状モデルは、該
格子の左下と右上を結ぶ対角線を追加することにより、
複数の三角形により構成さする。これは該地形々状モデ
ルに対して高々度撮影々像のマッピング処理を行う際、
処理対象物体の表面が方程式で表現可能であり、しかも
該方程式の解が得られる面であることで、地形々状モデ
ルと高々度撮影々像の座標の対応付けに要する演算量が
削減できるためである。よって本実施例においては、地
形々状モデルが平面あるいは2次曲面にて表現されてい
れば高々度撮影々像のマッピング処理を容易に行うこと
が可能である。
次元空間(X,Y,Z)内に解析範囲算出手段101に
て算出された三次元表示映像生成対象領域を設定し、格
子サイズ解析手段102にて算出された格子を生成す
る。次に該格子点各々に対し地表高度演算手段103に
て算出した地表高度情報を付与し地形々状モデルを生成
する。この時(X,Y,0)平面は、地表高度値が0で
ある面とする。本実施例における地形々状モデルは、該
格子の左下と右上を結ぶ対角線を追加することにより、
複数の三角形により構成さする。これは該地形々状モデ
ルに対して高々度撮影々像のマッピング処理を行う際、
処理対象物体の表面が方程式で表現可能であり、しかも
該方程式の解が得られる面であることで、地形々状モデ
ルと高々度撮影々像の座標の対応付けに要する演算量が
削減できるためである。よって本実施例においては、地
形々状モデルが平面あるいは2次曲面にて表現されてい
れば高々度撮影々像のマッピング処理を容易に行うこと
が可能である。
【0019】図4に投影映像生成手段105における地
形々状モデルに対する高々度撮影々像のマッピング処理
の二次元概念を示す。まず高々度撮影々像における三次
元表示映像生成対象領域である画像情報V1を、該地形
々状モデルA1の(X,Y)座標と一致し、且つ地表高
度0の面に対し水平に配置する。次に解析条件入力手段
107により外部より指示された視線方向に投影画面S
1を配置する。ここで投影画面S1内の画素G1から投影
画面に対して垂直に光線を発射し、該地形々状モデルA
1との交面P1を求める。該交面P1に対応する画像情報
V1内の画素G1’により投影画面S1内の画素G1の輝度
情報を取得する。即ち、地形々状モデルA1に対し画像
情報V1を平行投影することにより高々度撮影々像のマ
ッピングを行っている。本処理を投影画面S1内の全て
の画素について行うことにより視点方向からの投影映像
を生成する。この時地形々状モデルA1を構成する面の
傾きθ1、θ2の変化に伴い対応する画像情報V1内の画
素G1’が変化する。ここで傾きθ1、θ2の精度を向上
することにより投影画面S1内の画素G1に対応する画像
情報V1内の画素G1’を決定する精度が向上することと
なり、より正確な視点方向からの投影映像を生成するこ
とが可能となる。本発明においてこの傾きθ1、θ2は、
傾斜量演算手段104にて取得した傾斜量情報を用いる
ことにより演算量を削減することが可能である。
形々状モデルに対する高々度撮影々像のマッピング処理
の二次元概念を示す。まず高々度撮影々像における三次
元表示映像生成対象領域である画像情報V1を、該地形
々状モデルA1の(X,Y)座標と一致し、且つ地表高
度0の面に対し水平に配置する。次に解析条件入力手段
107により外部より指示された視線方向に投影画面S
1を配置する。ここで投影画面S1内の画素G1から投影
画面に対して垂直に光線を発射し、該地形々状モデルA
1との交面P1を求める。該交面P1に対応する画像情報
V1内の画素G1’により投影画面S1内の画素G1の輝度
情報を取得する。即ち、地形々状モデルA1に対し画像
情報V1を平行投影することにより高々度撮影々像のマ
ッピングを行っている。本処理を投影画面S1内の全て
の画素について行うことにより視点方向からの投影映像
を生成する。この時地形々状モデルA1を構成する面の
傾きθ1、θ2の変化に伴い対応する画像情報V1内の画
素G1’が変化する。ここで傾きθ1、θ2の精度を向上
することにより投影画面S1内の画素G1に対応する画像
情報V1内の画素G1’を決定する精度が向上することと
なり、より正確な視点方向からの投影映像を生成するこ
とが可能となる。本発明においてこの傾きθ1、θ2は、
傾斜量演算手段104にて取得した傾斜量情報を用いる
ことにより演算量を削減することが可能である。
【0020】投影映像生成手段105にて生成した視点
方向投影映像に対し、補正手段106にて光線追跡法を
用いた陰影の付与及び遠近感補正等を行うことにより現
実感のある高々度撮影々像の三次元表示映像を得る。
方向投影映像に対し、補正手段106にて光線追跡法を
用いた陰影の付与及び遠近感補正等を行うことにより現
実感のある高々度撮影々像の三次元表示映像を得る。
【0021】本発明において採用した光線追跡法(レイ
トレ−シング)は、反射、陰影付け、及びガラス物体な
どにおける光の屈折を正確にシュミレ−トし、より現実
に近い立体の表現が行えるアルゴリズムであり、光をそ
の進行方向とは逆に追跡し、視点に到達する光の強度を
求めるものである。
トレ−シング)は、反射、陰影付け、及びガラス物体な
どにおける光の屈折を正確にシュミレ−トし、より現実
に近い立体の表現が行えるアルゴリズムであり、光をそ
の進行方向とは逆に追跡し、視点に到達する光の強度を
求めるものである。
【0022】図5に光線追跡法の原理を示す。仮想三次
元座標系内に仮想の画面Sを設定しその中の画素Gを介
し仮想の視点Eから仮想三次元座標系内に置かれた三次
元物体Aに対し光線Rを発射する。次に、光線Rと三次
元物体Aがどの位置で交差するかを判断し、仮想三次元
座標系内における交点Pの位置を計算する。この交点P
における三次元物体Aの輝度値から画素Gの輝度値を決
定する。これらの処理を画面S内の全ての画素に対して
行うことにより三次元物体Aの三次元表示映像を生成す
ることができる。
元座標系内に仮想の画面Sを設定しその中の画素Gを介
し仮想の視点Eから仮想三次元座標系内に置かれた三次
元物体Aに対し光線Rを発射する。次に、光線Rと三次
元物体Aがどの位置で交差するかを判断し、仮想三次元
座標系内における交点Pの位置を計算する。この交点P
における三次元物体Aの輝度値から画素Gの輝度値を決
定する。これらの処理を画面S内の全ての画素に対して
行うことにより三次元物体Aの三次元表示映像を生成す
ることができる。
【0023】図6に本発明における光線追跡法による陰
影付けの概念を示す。格子サイズ解析手段102にて分
割された格子に対し、傾斜量演算手段104にて得られ
た傾斜量情報を付与する。次に地形々状モデルA2に対
し投影画面S2の中の画素G2を介し仮想の視点E2から
地形々状モデルA2に対し光線r2を発射する。ここで光
線r2と地形々状モデルA2がどの位置で交差するかを判
断し、この交点P2を含む地形々状モデルA2を構成する
面H2に対応する傾斜量情報から面H2の法線ベクトルU
2を求める。法線ベクトルU2と光線r2とが成す角α1及
び法線ベクトルU2と解析条件入力手段107より入力
される仮想光源R2の方向とが成す角α2の関係により地
形々状モデルA2を構成する面H2の陰影度を決定する。
これらの処理を仮想の視点E2の方向から見ることがで
きる地形々状モデルA2上の全ての面に対して行うこと
により仮想の視点E2方向からの投影映像に対し陰影付
けを行うことができる。これにより現実感のある高々度
撮影々像の三次元表示映像の生成が可能となる。また解
析条件入力手段107より入力される情報を、仮想光源
R2の方向ではなく日時とし、入力された日時より例え
ば太陽の位置を算出して仮想光源R2とすることによ
り、任意の日時における陰影付けを行うことができる。
さらに本方式により仮想光源をレ−ダ波等の発信源に置
き換え補正処理を行うことで、レ−ダ等の覆域を視覚的
に認識することも可能である。
影付けの概念を示す。格子サイズ解析手段102にて分
割された格子に対し、傾斜量演算手段104にて得られ
た傾斜量情報を付与する。次に地形々状モデルA2に対
し投影画面S2の中の画素G2を介し仮想の視点E2から
地形々状モデルA2に対し光線r2を発射する。ここで光
線r2と地形々状モデルA2がどの位置で交差するかを判
断し、この交点P2を含む地形々状モデルA2を構成する
面H2に対応する傾斜量情報から面H2の法線ベクトルU
2を求める。法線ベクトルU2と光線r2とが成す角α1及
び法線ベクトルU2と解析条件入力手段107より入力
される仮想光源R2の方向とが成す角α2の関係により地
形々状モデルA2を構成する面H2の陰影度を決定する。
これらの処理を仮想の視点E2の方向から見ることがで
きる地形々状モデルA2上の全ての面に対して行うこと
により仮想の視点E2方向からの投影映像に対し陰影付
けを行うことができる。これにより現実感のある高々度
撮影々像の三次元表示映像の生成が可能となる。また解
析条件入力手段107より入力される情報を、仮想光源
R2の方向ではなく日時とし、入力された日時より例え
ば太陽の位置を算出して仮想光源R2とすることによ
り、任意の日時における陰影付けを行うことができる。
さらに本方式により仮想光源をレ−ダ波等の発信源に置
き換え補正処理を行うことで、レ−ダ等の覆域を視覚的
に認識することも可能である。
【0024】図7は陰影付与による三次元表示映像の現
実感の向上例を示す。図7−(a)は陰影付けを行わず
に表示した例である。これに対して図7−(b)では仮
想光源方向からの光線による陰影を付与している。ここ
で領域aは、仮想光源方向からの光線が当たらずに影と
なった状態である。領域bは、図中の手前の山に遮られ
仮想光源方向からの光線が当たらずに影となった状態で
ある。領域cは領域bと同様に図中の手前の山に遮られ
仮想光源方向からの光線は当たらないが、図中の奥の山
に反射した光線が当たるため領域bとは陰影度が異な
る。このように反射光についても考慮し陰影付けを行う
ことにより、さらに現実感のある高々度撮影々像の三次
元表示映像の生成が可能となる。
実感の向上例を示す。図7−(a)は陰影付けを行わず
に表示した例である。これに対して図7−(b)では仮
想光源方向からの光線による陰影を付与している。ここ
で領域aは、仮想光源方向からの光線が当たらずに影と
なった状態である。領域bは、図中の手前の山に遮られ
仮想光源方向からの光線が当たらずに影となった状態で
ある。領域cは領域bと同様に図中の手前の山に遮られ
仮想光源方向からの光線は当たらないが、図中の奥の山
に反射した光線が当たるため領域bとは陰影度が異な
る。このように反射光についても考慮し陰影付けを行う
ことにより、さらに現実感のある高々度撮影々像の三次
元表示映像の生成が可能となる。
【0025】解析条件入力手段107においては、高々
度撮影々像の三次元表示映像生成対象領域と、三次元表
示映像を生成する精度と、仮想視線方向及び位置と、仮
想光源方向及び位置等の高々度撮影々像の三次元表示映
像を生成するに必要な全ての情報を、キ−ボ−ドあるい
はマウス等の入力手段により入力する。
度撮影々像の三次元表示映像生成対象領域と、三次元表
示映像を生成する精度と、仮想視線方向及び位置と、仮
想光源方向及び位置等の高々度撮影々像の三次元表示映
像を生成するに必要な全ての情報を、キ−ボ−ドあるい
はマウス等の入力手段により入力する。
【0026】高々度撮影々像格納手段108により格納
される高々度撮影々像は、UTM座標系に変換されて、
MT(磁気テープ)、CD−ROM、あるいはFD(フ
ロッピーディスク)によりイメ−ジ情報として提供され
るている。
される高々度撮影々像は、UTM座標系に変換されて、
MT(磁気テープ)、CD−ROM、あるいはFD(フ
ロッピーディスク)によりイメ−ジ情報として提供され
るている。
【0027】ディジタル地図格納手段109より地表高
度情報及び傾斜量情報を演算するための等高線情報(ベ
クトル地図)を取得する。一般に2万5千分の1のディ
ジタル地図における等高線では、標高差を10m間隔の
主曲線、5m間隔の間曲線および2.5m間隔の助曲線
で表現している。これにより必要に応じ2.5mを最小
の単位として標高差を任意の間隔に設定し利用できる。
またデジタル地図を格子状に区切りその格子内に含まれ
る等高線より地表高度情報等のメッシュデ−タを生成す
ることができる。この時、区切られる格子のサイズは任
意に設定できる。これに対し従来のメッシュデ−タとし
て提供される地表高度情報を用いた場合その格子サイズ
は既に決まっており(例えば、国土地理院より提供され
る国土数値情報における標高デ−タは、緯度差30秒、経
度差45秒にて定義されるほぼ南北1km×東西 1kmである
第3次メッシュを16分割した、250m×250mのメッシュ
毎に提供されている。)、生成される三次元表示映像に
おける地表面の凹凸の再現精度には限界がある。本実施
例においては、地表高度情報及び傾斜量情報をデジタル
地図より演算することで三次元表示映像における地表面
の凹凸の再現精度を向上している。さらに従来の方法と
比較して、三次元表示映像生々対象領域内であっても、
同一の高々度撮影々像において複数の格子サイズにて処
理が可能であり、また一つのディジタル地図により、必
要且つ十分の任意再現精度で複数の三次元表示映像を生
成することが可能であることより、三次元表示映像生成
に必要となるデ−タ量を大きく削減している。
度情報及び傾斜量情報を演算するための等高線情報(ベ
クトル地図)を取得する。一般に2万5千分の1のディ
ジタル地図における等高線では、標高差を10m間隔の
主曲線、5m間隔の間曲線および2.5m間隔の助曲線
で表現している。これにより必要に応じ2.5mを最小
の単位として標高差を任意の間隔に設定し利用できる。
またデジタル地図を格子状に区切りその格子内に含まれ
る等高線より地表高度情報等のメッシュデ−タを生成す
ることができる。この時、区切られる格子のサイズは任
意に設定できる。これに対し従来のメッシュデ−タとし
て提供される地表高度情報を用いた場合その格子サイズ
は既に決まっており(例えば、国土地理院より提供され
る国土数値情報における標高デ−タは、緯度差30秒、経
度差45秒にて定義されるほぼ南北1km×東西 1kmである
第3次メッシュを16分割した、250m×250mのメッシュ
毎に提供されている。)、生成される三次元表示映像に
おける地表面の凹凸の再現精度には限界がある。本実施
例においては、地表高度情報及び傾斜量情報をデジタル
地図より演算することで三次元表示映像における地表面
の凹凸の再現精度を向上している。さらに従来の方法と
比較して、三次元表示映像生々対象領域内であっても、
同一の高々度撮影々像において複数の格子サイズにて処
理が可能であり、また一つのディジタル地図により、必
要且つ十分の任意再現精度で複数の三次元表示映像を生
成することが可能であることより、三次元表示映像生成
に必要となるデ−タ量を大きく削減している。
【0028】上述までの処理により生成した高々度撮影
々像の三次元表示映像は、三次元映像表示手段110に
より表示される。また生成された高々度撮影々像の三次
元表示映像を、三次元映像格納手段111により蓄積す
ることも可能であり、蓄積された高々度撮影々像の三次
元表示映像を必要に応じ生成処理を行わずに表示するこ
とが可能である。
々像の三次元表示映像は、三次元映像表示手段110に
より表示される。また生成された高々度撮影々像の三次
元表示映像を、三次元映像格納手段111により蓄積す
ることも可能であり、蓄積された高々度撮影々像の三次
元表示映像を必要に応じ生成処理を行わずに表示するこ
とが可能である。
【0029】図8に本実施例を実現するためのハ−ドウ
ェアの一構成例の図を示す。各種の演算、制御等の機能
を配置する中央処理装置201と、各種機能実現するた
めの情報を記憶するメモリ205と、高々度撮影々像、
三次元表示映像及び地図等を表示するための表示装置2
06と、各機能に外部より情報を入力するキ−ボ−ド2
07及びマウス208と、他のシステム等と接続するた
めの通信制御装置209と、外部記憶手段であり地図、
高々度撮影々像、その他各種の地誌情報等を格納するこ
とが可能なDISK210及びCD−WARM211か
ら構成される。
ェアの一構成例の図を示す。各種の演算、制御等の機能
を配置する中央処理装置201と、各種機能実現するた
めの情報を記憶するメモリ205と、高々度撮影々像、
三次元表示映像及び地図等を表示するための表示装置2
06と、各機能に外部より情報を入力するキ−ボ−ド2
07及びマウス208と、他のシステム等と接続するた
めの通信制御装置209と、外部記憶手段であり地図、
高々度撮影々像、その他各種の地誌情報等を格納するこ
とが可能なDISK210及びCD−WARM211か
ら構成される。
【0030】中央処理装置201には、三次元表示映像
生成機能202、地図処理機能203、属性検索機能2
03等の機能を配置することにより地理情報システムを
構成することができる。地理情報システムは、地図をべ
−スとして人口、基幹産業等の地誌情報等各種情報を地
図と関連付けて統合管理することで、容易に関連情報の
検索、解析等を実施できる総合情報システムであり、本
発明は、地理情報システムにおいて該当地域を視覚的に
把握することが可能な好適な手段である。また、通信制
御装置209により端末装置等と連接することにより、
該端末装置等から要求された地域の高々度撮影々像の三
次元表示映像をデ−タベ−スより検索し、提供すること
が可能となる。
生成機能202、地図処理機能203、属性検索機能2
03等の機能を配置することにより地理情報システムを
構成することができる。地理情報システムは、地図をべ
−スとして人口、基幹産業等の地誌情報等各種情報を地
図と関連付けて統合管理することで、容易に関連情報の
検索、解析等を実施できる総合情報システムであり、本
発明は、地理情報システムにおいて該当地域を視覚的に
把握することが可能な好適な手段である。また、通信制
御装置209により端末装置等と連接することにより、
該端末装置等から要求された地域の高々度撮影々像の三
次元表示映像をデ−タベ−スより検索し、提供すること
が可能となる。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、高々度撮影々像の三次
元表示映像生成において、必要なデ−タ量の大幅な削減
が図れ、地表高度情報を取得するための大量のデ−タの
煩雑な管理から開放される。さらにより精密に地表の凹
凸の再現ができ、三次元表示映像の画質の向上が図れ、
ユ−ザに対して好適な三次元表示映像を提供することが
できる。また、必要な演算量が低減し、演算時間を短縮
できる。これにより、航空機や人工衛星が撮影する地表
影像からリアルタイムに三次元映像を生成することがで
きる。
元表示映像生成において、必要なデ−タ量の大幅な削減
が図れ、地表高度情報を取得するための大量のデ−タの
煩雑な管理から開放される。さらにより精密に地表の凹
凸の再現ができ、三次元表示映像の画質の向上が図れ、
ユ−ザに対して好適な三次元表示映像を提供することが
できる。また、必要な演算量が低減し、演算時間を短縮
できる。これにより、航空機や人工衛星が撮影する地表
影像からリアルタイムに三次元映像を生成することがで
きる。
【図1】本発明における一実施例を示すブロック図
【図2】重ね合わせ処理概念図
【図3】格子状分割処理概念図
【図4】画像情報のマッピング方法概念図
【図5】光線追跡法の原理を示す図
【図6】光線追跡法による陰影付け概念図
【図7】陰影付与による実現感の向上例を示す図
【図8】本発明の一実施例を示すハ−ドウェア構成図
100…三次元表示映像生成手段、101…解析範囲算
出手段、102…格子サイズ解析手段、103…地表高
度演算手段、104…傾斜量演算手段、105…投影映
像生成手段、106…補正手段、107…解析条件入力
手段、108…高々度撮影々像格納手段、109…ディ
ジタル地図格納手段、110…三次元映像表示手段、1
11…三次元映像格納手段、201…中央処理装置、2
02…三次元表示映像生成機能、203…地図処理機
能、204…属性検索機能、205…メモリ、206…
表示装置、207…キ−ボ−ド、208…マウス、20
9…通信制御装置、210…DISK、211…CD−
WARM
出手段、102…格子サイズ解析手段、103…地表高
度演算手段、104…傾斜量演算手段、105…投影映
像生成手段、106…補正手段、107…解析条件入力
手段、108…高々度撮影々像格納手段、109…ディ
ジタル地図格納手段、110…三次元映像表示手段、1
11…三次元映像格納手段、201…中央処理装置、2
02…三次元表示映像生成機能、203…地図処理機
能、204…属性検索機能、205…メモリ、206…
表示装置、207…キ−ボ−ド、208…マウス、20
9…通信制御装置、210…DISK、211…CD−
WARM
Claims (6)
- 【請求項1】地表面の高々度撮影々像と地表高度情報を
用いて、撮影地域の三次元表示映像を生成する高々度撮
影々像の三次元表示映像生成方法において、 前記地表高度情報を、ディジタル地図にて提供されるベ
クトルデ−タである等高線より該等高線の疎密に応じて
取得することを特徴とする高々度撮影々像の三次元表示
映像生成方法。 - 【請求項2】請求項1記載の高々度撮影々像の三次元表
示映像生成方法において、前記ディジタル地図を等高線
の疎密に応じた大きさを有する複数の領域に分割し、該
複数の領域について高度情報を取得することを特徴とす
る高々度撮影々像の三次元表示映像生成方法。 - 【請求項3】請求項1記載の高々度撮影々像の三次元表
示映像生成方法において、地表の傾斜量情報を用いて光
線追跡法により地表面に陰影を付与することを特徴とす
る高々度撮影映像の三次元表示映像生成方法。 - 【請求項4】請求項3記載の高々度撮影々像の三次元表
示映像生成方法において、傾斜量情報をディジタル地図
にて提供されるベクトルデータである等高線より該等高
線の疎密に応じて取得することを特徴とする高々度撮影
々像の三次元表示映像生成方法。 - 【請求項5】格納手段に格納された地表面の高々度撮影
々像とディジタル地図より、撮影地域の三次元映像を演
算生成する高々度撮影々像の三次元表示映像生成方法に
おいて、 三次元映像表示手段に前記格納手段からの地表面の高々
度撮影々像とディジタル地図を入力して重ね合わせて、
解析範囲を算出し、三次元表示映像の生成対象領域にお
けるディジタル地図にて提供されるベクトルデータであ
る等高線より該領域の地形特性を判定して、判定結果に
基づいてディジタル地図を複数の領域に分割し、分割領
域毎に地表高度情報および傾斜量情報を演算し、 該地表高度情報および傾斜量情報の演算においては、前
記等高線の疎密を判定して前記分割領域の大きさを該疎
密に応じた大きさとし、 こうして演算された地表高度情報および傾斜量情報をマ
ッピングするとともに仮想視点方向からの投影映像を作
成し、作成された映像を三次元映像格納手段に格納し、
格納された該映像を三次元映像表示手段に表示すること
を特徴とする高々度撮影々像の三次元表示映像生成方
法。 - 【請求項6】三次元映像表示手段と、解析条件入力手段
と、高々度撮影々像格納手段およびディジタル地図格納
手段と、前記解析条件入力手段と前記各格納手段からの
信号に基づいて、三次元映像を演算生成するための三次
元表示映像生成手段とを有する高々度撮影々像の三次元
表示映像生成システムにおいて、 前記解析条件入力手段は、解析条件を与えることができ
る外部入力手段を有するものであり、 前記三次元表示映像生成手段は、解析範囲算出手段、お
よびディジタル地図にて提供されるベクトルデータであ
る等高線より該等高線の疎密に応じて地表高度情報を演
算する地表高度情報演算手段、および傾斜量演算手段、
並びに演算された地表高度情報および傾斜量情報をマッ
ピングするとともに仮想視点からの投影々像を作成する
投影々像作成手段を有し、かつ演算結果である生成され
た高々度撮影々像の三次元表示映像を三次元映像格納手
段に格納せしめるものであり、前記三次元映像表示手段
は、前記三次元映像格納手段に格納された三次元映像を
表示するものであることを特徴とする高々度撮影々像の
三次元表示映像生成システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5165781A JP3024666B2 (ja) | 1993-07-05 | 1993-07-05 | 高々度撮影々像の三次元表示映像生成方法および生成システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5165781A JP3024666B2 (ja) | 1993-07-05 | 1993-07-05 | 高々度撮影々像の三次元表示映像生成方法および生成システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0721413A JPH0721413A (ja) | 1995-01-24 |
JP3024666B2 true JP3024666B2 (ja) | 2000-03-21 |
Family
ID=15818898
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5165781A Expired - Fee Related JP3024666B2 (ja) | 1993-07-05 | 1993-07-05 | 高々度撮影々像の三次元表示映像生成方法および生成システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3024666B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3530063B2 (ja) * | 1999-03-24 | 2004-05-24 | 株式会社東芝 | 管制情報処理システム |
KR20010016445A (ko) * | 2000-12-11 | 2001-03-05 | 이연익 | 인터넷 지도서비스에서 Non-calculated 알고리즘에 의한건물의 입체적 3차원 표현방법 |
JP2003016375A (ja) * | 2001-06-29 | 2003-01-17 | Matsushita Electric Works Ltd | 対話型シミュレーションシステム、そのプログラム、シミュレーション支援方法 |
KR20030037453A (ko) * | 2001-11-05 | 2003-05-14 | 최진오 | 무선 지도서비스를 위한 동적 약도 생성방법 |
JP2010146156A (ja) * | 2008-12-17 | 2010-07-01 | Hitachi Ltd | 分類図作成装置、分類図作成方法および分類図作成プログラム |
JP2013073359A (ja) * | 2011-09-27 | 2013-04-22 | Toshiba Corp | 航空機情報表示装置及びプログラム |
-
1993
- 1993-07-05 JP JP5165781A patent/JP3024666B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0721413A (ja) | 1995-01-24 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |