JP3851887B2 - ステレオ写真方式による立体視地図表示装置および方法 - Google Patents
ステレオ写真方式による立体視地図表示装置および方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステレオ写真方式により裸眼で地図の立体視を可能にする立体視地図表示装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に地図は、一枚の紙面上で地形や地物がもつ平面位置情報を表示するものであるが、地形図と呼ばれるものは、地形、地物といった２次元情報に加えて等高線等による地形の高さ情報（３次元情報）も含んでいる。また、地形図は、一般に高さの情報は等高線で表現される。
【０００３】
地形図の等高線は、写真測量により作成される。写真測量は、位置をずらしながら撮影した航空写真を基に、立体写真の原理を用いて一対の写真にある同一地物の位置差（視差）を、図化機で測定し地物がもつ高さの情報を得る。
近年、地図作成においても、コンピュータ技術を用いて地物がもつ、等高線表現とは異なる３次元情報を有する３Ｄ地図と呼ばれる立体地図が盛んに作られるようになった。代表的なものとしては鳥瞰図や立体視地図がある。鳥瞰図は、ある高さから斜めに地形をながめた情景をコンピューターで計算して描こうとするものである。また、立体視地図は、従来知られている立体視の原理を用いて、コンピュータ技術を用いて３次元表現しようとするものである。さらに、３次元表現を実施する方式についても様々な方式があり、代表的な方式として、余色眼鏡を用いるアナグリフ方式、偏光眼鏡を用いる方式、裸眼であるが２枚の地図を用いるステレオ写真方式、ホログラム方式がある。
【０００４】
【非特許文献１】
「測地学の概観（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｖｉｅｗ ｏｆ Ｇｅｏｄｅｓｙ）」、日本測地学会、１９７４年、ｐ．３８６
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上に説明した地形図のうち、本発明はステレオ写真方式を用いた立体視地図に関する。ステレオ写真方式による立体視地図の使用法について、図１５から図１６を用いて説明する。まず、図１５に示すように、被写体Ａ１５２および被写体Ｂ１５３が撮影されている写真１５０と、写真１５０の撮影地点からある距離だけずれた地点より被写体Ａ１５２および被写体Ｂ１５３を撮影した写真１５１を左右に配置する。このとき、写真１５１に撮影されている被写体Ａ１５５と被写体Ｂ１５６の距離である被写体Ａと被写体Ｂの距離１５７と、写真１５０に撮影されている被写体Ａと被写体Ｂの距離１５４は、撮影する角度により異なったものとなっている（以下の説明では、被写体Ａと被写体Ｂの距離１５４と被写体Ａと被写体Ｂの距離１５７との差を偏移量と言う）。
【０００６】
次に、図１６に示すように、図１５に示す左右に配置した写真１５０および写真１５１を、目１６０から写真１５０および写真１５１の間隔を一定に保ち、現実に被写体Ａ１６１および被写体Ｂ１６２があると思われる地点に目１６０の焦点を合わせることにより、写真１５０および写真１５１に撮されている被写体Ａ１６１および被写体Ｂ１６２を、立体視映像の原理によって立体的に見ることが可能となる。
【０００７】
実際に被写体Ａ１６１および被写体Ｂ１６２を目１６０の視点から見ている状態で（目１６０の焦点をそのままの状態にして）、左目１６０の被写体Ａ１６１への視線と写真１５０との交点に被写体Ａ１６１が撮影され、同様に左目１６０の被写体Ｂ１６２への視線と写真１５０との交点に被写体Ｂ１６２が撮影されている写真１５０と、右目１６０から被写体Ａ１６１および被写体Ｂ１６２への視線と写真１５１の交点に、それぞれ被写体Ａ１６１および被写体Ｂ１６２が撮影されている写真１５１とを、それぞれ左目１６０の被写体Ａ１６１および被写体Ｂ１６２への視線の途中と、右目１６０の被写体Ａ１６１および被写体Ｂ１６２への視線の途中とに、挿入した場合に、写真１５０および写真１５１に写っている被写体Ａ１６１および被写体Ｂ１６２を立体的な映像（実際に被写体Ａ１６１および被写体Ｂ１６２を見ている状態の映像）として認識することができる。これは、左目１６０内に映し出される被写体Ａと被写体Ｂの距離１５４と、右目１６０内に映し出される被写体Ａと被写体Ｂの距離１５７の差（偏移量）によって立体映像として認識する立体映像の原理による。
【０００８】
以上に述べた従来のステレオ写真方式による立体地図の問題点は、地図を使用する場合には、必ず２枚の地図を対にして両眼で立体視するため、地図を両眼の瞳孔幅以内に併置しなくてはならず、大きな地図では、縮小コピーをするなどして工夫をする必要があり、平面的な大きさが制限され実用的でないということである。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題を解決しようとするものであり、ステレオ写真方式による立体地図から視野の範囲制限を解放することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、視差に基づく裸眼立体視を可能にする一対の地図情報を表示画面に表示する立体視地図表示装置であって、前記表示画面に表示すべく電子データ化された地図情報であって、各地点の位置を座標と対応させた第１の地図情報を記憶する第１の記憶手段と、前記表示画面に表示される前記第１の地図情報との間で裸眼立体視を可能にする視差が生じるように、前記第１の地図情報に含まれる各地点の座標が該各地点の高さ情報に応じて偏移された第２の地図情報を記憶する第２の記憶手段と、前記表示画面に前記第１および第２の地図情報のうち一方の地図情報を表示させる第１の表示制御手段と、該第１の表示制御手段によって前記表示画面に表示された前記一方の地図情報上の任意の場所を指定するための指定手段と、前記表示画面上において、前記指定手段によって指定された場所に対応した前記一方の地図情報上の部分領域の横に、該部分領域と対応する他方の地図情報上の部分領域を並列表示させる第２の表示制御手段とを備え、該並列表示された２つの部分領域間の視差に基づいて裸眼立体視を可能にすることを特徴する立体視地図表示装置である。
請求項２記載の発明は、高さ情報と、裸眼立体視を可能にする視差を得るための該高さ情報に対応する座標の偏移量との関係を記憶した第３の記憶手段と、前記第１の地図情報に含まれる前記各地点の高さ情報に対応した偏移量を前記第３の記憶手段から取得し、該取得した偏移量だけ前記第１の地図情報の前記各地点の座標をそれぞれ偏移させて、前記第２の地図情報を生成する偏移修正処理手段と、をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の立体視地図表示装置である。
【００１１】
請求項３記載の発明は、前記高さ情報は、前記第１の地図情報に含まれる各地点での最低標高との差であることを特徴とする請求項１または２記載の立体視地図表示装置である。
請求項４記載の発明は、前記第１の地図情報、及び前記第２の地図情報は、標高に応じた等高線を前記表示画面に表示させるための情報を含んでいることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の立体視地図表示装置である。
【００１２】
請求項５記載の発明は、前記第１の地図情報、及び前記第２の地図情報は、最低標高との差に応じて色区分された段彩図を前記表示画面に表示させるための情報を含んでいることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の立体視地図表示装置である。
請求項６記載の発明は、視差に基づく裸眼立体視を可能にする一対の地図情報をコンピュータの表示画面に表示する、コンピュータによる立体視地図表示方法であって、前記コンピュータが、前記表示画面に表示すべく電子データ化された地図情報であって、各地点の位置を座標と対応させた第１の地図情報を、前記コンピュータの第１の記憶手段に記憶するステップと、前記表示画面に表示される前記第１の地図情報との間で裸眼立体視を可能にする視差が生じるように、前記第１の地図情報に含まれる各地点の座標を該各地点の高さ情報に応じて偏移させて第２の地図情報を作成するステップと、該第２の地図情報を前記コンピュータの第２の記憶手段に記憶するステップと、前記第１の記憶手段に記憶された前記第１の地図情報を前記表示画面に表示するステップと、前記表示画面に表示された前記第１の地図情報上の任意の場所が前記コンピュータの指定手段によって指定された場合、該指定された場所に対応した前記第１の地図情報上の部分領域の横に、該部分領域と対応する前記第２の地図情報上の部分領域を並列表示するステップと、を実行することで、前記並列表示された２つの部分領域間の視差に基づく裸眼立体視を可能にすることを特徴とする立体視地図表示方法である。
【００１３】
請求項７記載の発明は、前記高さ情報は、前記第１の地図情報に含まれる各地点での最低標高との差であることを特徴とする請求項６記載の立体視地図表示方法である。
請求項８記載の発明は、前記第１の地図情報、及び前記第２の地図情報は、標高に応じた等高線を前記表示画面に表示させるための情報を含んでいることを特徴とする請求項６または請求項７記載の立体視地図表示方法である。
【００１４】
請求項９記載の発明は、前記第１の地図情報、及び前記第２の地図情報は、最低標高との差に応じて色区分された段彩図を前記表示画面に表示させるための情報を含んでいることを特徴とする請求項６または請求項７記載の立体視地図表示方法である。
以上請求項１記載の発明によれば、第１の表示制御手段によって表示画面に表示された地図の任意の場所について、指定手段によって指定した場所に、第２の表示制御手段によって部分的な地図が表示され、第１の表示制御手段によって表示された地図と、第２の表示制御手段によって表示された地図によって地図上の任意の場所で立体視が可能となる効果を奏する。また、請求項２乃至５の発明によっても、請求項１の発明と同様な作用・効果を得ることができる。
【００１５】
請求項６記載の発明によれば、第１の地図情報を表示画面に表示するステップと、表示画面に表示された第１の地図情報上の任意の場所を指定手段によって指定された部分領域の横に、指定された場所に対応する第２の地図情報を並列して表示するステップとをコンピュータが実行することにより、地図上の任意の場所で立体視が可能となる効果を奏する。また、請求項７乃至９の発明によっても、請求項６の発明と同様な効果・作用を得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１４は、本発明の実施形態に係る地図表示装置を実現するコンピュータの構成である。メモリ１４１上に格納されたプログラム命令に従って、ＣＰＵ１４０は、基図、基図Ａ、基図Ｂの地図データを作成する。作成された地図データは、一度外部記憶装置１４４に格納される（第１の記憶手段および第２の記憶手段）。上記地図データの作成が完了すると、基図Ａを出力装置１４３であるディスプレイに表示し（第１の表示制御手段）、入力装置１４２であるマウス等からの指示（指定手段）待ち状態となる。マウス等から指示が来ると、ＣＰＵ１４０に割り込み命令が上がり、指示された場所に対応する基図Ｂの部分領域が出力装置１４３であるディスプレイに表示される（第２の表示制御手段）。
【００１７】
作成時のメモリ１４１上に格納された比高に対応する色の段彩用テーブルを参照して基図データに段彩データを付加する処理標高データに基づく基図を作成するための地図データである数値地図データと、段彩処理、および偏移修正処理時に必要となる標高データは可搬記憶媒体１４６に格納される。また、段彩処理時に必要となる比高と比高に対応する色の段彩用テーブル（図５）、および偏移修正処理時に必要となる比高に対応する偏移量（図１０）は、メモリ１４１に格納され、基図を段彩処理する場合や偏移修正処理する場合にＣＰＵ１４０より参照される。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態の概要を示したフローチャートである。本発明では、ディスプレイ上で操作する時に用いる一対のステレオ地図（図１３に示す基図Ａ表示窓１２３および基図Ｂ表示窓１２４）を用意する必要がある。そこで、ステップＳ１００において、この一対のステレオ地図の基となる地図情報を作製する。以降では、この地図情報を基図と呼び、この基図に対して地物の高さ情報を基に高さに応じた色情報を付加させる段彩化処理をしたものを基図Ａと呼ぶ。さらに、基図Ａに対して地物の高さ情報を基に偏移量を計算し、基図Ａの地図データに偏移量を反映させる偏移修正処理をしたものを基図Ｂと呼ぶ。本発明の実施例では、基図の元データとして、国土地理院が発行しているＣＤ版空間データ基盤・数値地図２５００のうち「東京−５」を使用する。ＣＤ版空間データ基盤・数値地図２５００は、２ｋｍｘ１．５ｋｍの小区画を単位面としており、「東京−５」には、東京都の豊島区、文京区、新宿区、千代田区、渋谷区、中央区、港区に関するベクトル地図データが小区画５６面納められている。空間データ基盤・数値地図２５００は、可搬記憶媒体１４６として媒体駆動装置１４５を介して、あるいは外部記憶装置１４４、あるいはネットワークを介してベクトル地図データをメモリ１４１へ読込み（ステップＳ１０１）、ＣＰＵ１４０により上述のベクトル地図データよりなる小区画５６面に分割されて記録されているデータを１面にまとめ、かつビットマップデータ形式に変換して基図データを作成し、外部記憶装置１４４に収納する（ステップＳ１００）。ステップＳ１００で作成した地図データを図２に示す。
【００１９】
標高データを可搬記憶媒体１４６等からメモリ１４１に読み出し（ステップＳ１０３）、ステップＳ１００で作成した基図データに、比高（使用する地図データにおける最低標高との差）に応じた段彩情報を追加し、外部記憶装置１４４に収納する（ステップＳ１０２）。なお、段彩処理において、本発明では高さ情報として標高ではなく比高を使用している。これは、最低標高が数百ｍある例えば長野市のような地域について段彩図を作成する場合、最低標高以下の段彩処理は必要ないからである。ステップＳ１０２によって作成された地図データを基図Ａとする。また、本発明の実施例では、国土地理院が発行する標高データとしてＣＤ版数値地図５０ｍメッシュ標高データを使用している。これは、２万５千分の１の地形図１面を縦横約５０ｍ間隔に分割した２００ｘ２００個の標高データで構成されている。
【００２０】
ステップＳ１０４では、ステップＳ１０２によって作成した基図Ａの地図データに対して、比高に応じて偏移量をＣＰＵ１４０により計算し偏移修正処理を実行し、その結果を外部記憶装置１４４等に格納する。ステップＳ１０４で作成した地図データを基図Ｂとする。
【００２１】
ステップＳ１０２、ステップＳ１０４によってそれぞれ基図Ａ、基図Ｂが作成されると、基図Ａを出力装置１４３であるディスプレイに表示し（ステップＳ１０５）、入力装置１４２であるマウス１２５等からの入力による指示待ち状態となる（ステップＳ１０６）。ディスプレイには、基図Ａ全体を一画面に表示してもよいし、基図Ａの一部分のみ表示しておき、マウス１２５等でドラッグすることによって使用者が見たい地図の位置にずらすようにしてもよい。
【００２２】
入力装置１４２であるマウス１２５等で、立体視地図を表示させたい画面上の地図のポイントをクリックにより指定すると、ＣＰＵ１４０は、指定された画面の座標に応じた部分に基図Ｂを部分的に表示する表示処理を行う（ステップＳ１０８、および図１２に示す基図Ｂ表示窓１２４）。このとき、立体視地図の見易さを考慮して、マウス１２５によってポイントされた部分の画面左側には基図Ａ表示窓１２３に対して、基図Ｂ表示窓１２４の窓枠の大きさと同じ大きさの窓枠が表示される。また、表示した基図Ｂ表示窓１２４についても同様の理由から窓枠が表示される。立体視地図の利用者は、上記基図Ａ表示窓１２３と基図Ｂ表示窓１２４を両眼で見ることによりポイントされた地図の周辺を立体地図として活用することができる。
【００２３】
図１のステップＳ１０２における段彩処理の詳細を示すフローチャートを図４に示す。ステップ４０では、ステップＳ１００で作成した基図の地図データの各座標に対応する標高を、ステップＳ１０３で読み込んだ標高データから求める。基図の地図データおよびステップＳ１０３によって読み込んだＣＤ版数値地図５０ｍメッシュ標高データは、メモリ１４１に格納され、ＣＰＵ１４０によって、全ての基図の地図データの座標に対応する標高を比較する処理を行い最低標高を算出する。
【００２４】
ステップＳ４１では、ステップＳ１００で作成した基図の地図データから１つの座標データを選択し、ステップＳ４０にて算出した最低標高との差をとって比高を算出する（ステップＳ４２）。ステップＳ４２によって比高が算出されると、ステップＳ４３にて、予めメモリ１４１に格納しておいた、図５に示す比高と比高に対応する色の段彩用テーブルを基に段彩データを地図データに付加する（ステップＳ４４）。
【００２５】
ここで、本実施例では対象地域の５０ｍ間隔に対応する座標（ｘ，ｙ）ごとに比高に比例した半径ｒの大きさの円で段彩することとした。なお、段彩および変位計算における座標（ｘ，ｙ）の単位はピクセル（ｐｉｃ）である。実施例の場合には、１ｐｉｃ＝０．２９ｍｍとなっている。実施例では、ＣＤ版空間データ基盤・数値地図２５００を２万分の１の縮尺で基図を作成しているので、ＣＤ版空間データ基盤・数値地図２５００の小区画（２ｋｍｘ１．５ｋｍ）は、ディスプレイ上では、１００ｍｍｘ７５ｍｍの大きさで描画され、ピクセル単位では、３４５ｐｉｃｘ２５９ｐｉｃとなる。以上のことから、基図を段彩処理した基図Ａをディスプレイに表示する場合、比高をｈとすると、対象地域の５０ｍ間隔に対応する座標（ｘ，ｙ）ごとに、図５に示す対応表から比高に応じた色をもって半径ｒ＝ｈ／１０（ｐｉｃ）の円で塗りつぶして表示している。図２に示す基図の地図データから比高に応じて図５のテーブルにしたがって、黄色データのみをディスプレイ上に表示した場合の図を図３に示す。また、基図（図２）を段彩処理した段彩図を図６に示す。
【００２６】
段彩処理が完了すると、基図データの全ての座標に対して段彩処理を実施したかを判別し（ステップＳ４５）、まだ段彩処理を実施していない地図データがある場合には、ステップＳ４１に戻り段彩処理を実施する。全ての地図データについて段彩処理が実施済みである場合には、段彩処理を終了し（ステップＳ４６）、変位修正処理（ステップＳ１０４）へと処理が移行する。
【００２７】
図１のステップＳ１０４における偏移修正処理の詳細を示すフローチャートを図７に示す。メモリ１４１に展開された、ステップＳ１０２で作成した基図Ａの地図データから、ＣＰＵ１４０により、特定の座標を選択し（ステップＳ７０）、選択した座標に対応する比高を計算する（ステップＳ７１）、図１０に示すように、予め計算してテーブル化してメモリ１４１に格納しておいた比高に対応する偏移量を、ステップＳ７０で選択した座標に反映する（偏移量だけ座標を偏移させる）。図１０に示す偏移量は、図１２に示すように基図Ｂを基図Ａ表示窓１２３の右側に基図Ｂ表示窓１２４として表示する場合の基図Ａに対する基図Ｂの偏移量を表し、正の値の場合には、表示画面左下隅を原点にとった座標を考えた場合のｘ軸マイナス方向に偏移させる。偏移量を反映した座標データは、外部記憶装置１４４に基図Ｂの地図データとして逐次保存される。
【００２８】
偏移修正処理が完了すると、地図データの全ての座標に対して偏移修正処理を実施したかを判別し（ステップＳ７４）、まだ偏移修正処理を実施していない地図データがある場合には、ステップＳ７０に戻り偏移修正処理を実施する。全ての地図データについて偏移修正処理が完了すると、偏移修正処理を終了し（ステップＳ７５）、基図Ａの地図データを出力装置１４３であるディスプレイに表示する処理に移行する（ステップＳ１０５）。
【００２９】
ここで、ステップＳ７２で使用した図１０に示す比高に対応した偏移修正量の算出の概要について図８、図９で説明する。
図８に示すように、観測点Ｏ１およびＯ２から２点Ａ、Ｂの相対的な位置を観測する場合（写真測量の場合）において、観測点Ｏ１およびＯ２から一定の距離ｃにある平面上に写真をおき、観測点Ｏ１およびＯ２からＡ点への方向角をそれぞれα１およびα２とし、ｈ１およびｈ２を写***点とすれば、
ｔａｎα１＝ａ１ｈ１／ｃ
ｔａｎα２＝ａ２ｈ２／ｃ
の関係が成り立つ。
また、２つの観測点Ｏ１、Ｏ２間の実距離をｂとすると、
ｂ／ｈ ＝（ｈ１ａ１＋ｈ２ａ２）／ｃ
ｂ／（ｈ＋Δｈ）＝（ｈ１ｂ１＋ｈ２ｂ２）／ｃ
となる。ここで、簡単のためにａ１とｂ１が一致している場合を考えると、
ａ２ｂ２≒ｂ／ｈ・ｃ／ｈ・Δｈ
となる。
したがって、写真測量の場合、一対の写真（または眼）には実際の標高差（比高）のある事物は、観測点Ｏ１にはａ１＝ｂ１、観測点Ｏ２には視差差をｄｐとするとｄｐ＝ａ２−ｂ２として映る。このとき、ＡおよびＢの比高はΔｈ、縮尺係数をｍとすれば、
Δｈ＝ｈ／ｂ・ｍ・ｄｐ
なる関係がある。
【００３０】
本発明の実施例では、図９に示すとおり、眼幅（図８に示すｂ）をｂｍ＝２００ｐｉｃ（５８ｍｍ）、地図の標準眼視距離（図８に示すｈ）をｈｍ＝４００ｍｍ、ＰＣモニタ（ディスプレイ）上の地図の縮尺係数をｍ＝２００００、基図Ａに対する基図Ｂの偏移量をｄｐ（ｍｍ）とすると、認識される比高Δｈは、
Δｈ＝（ｈｍ／ｂｍ）・ｍ・ｄｐ
となり、基図Ａ、Ｂの偏移量ｄｐと実際の比高との関係を、地物の比高８０ｍ未満の場合の偏移量は、
ｓｄ＝ｓ２／４−ｓ３
とし、また、地物の比高８０ｍ以上の場合の偏移量は、
ｓｄ＝１８＋ｓ２／４０−ｓ３
で与えている。ここで、ｓｄは、ディスプレイ横方向の偏移量（単位はｐｉｃ）であり、ｓ２は、地物の比高（単位はｍ）である。また、ｓ３は、一定な偏移量（１０ｐｉｃ）である。以上に述べた基図Ｂの地図データを出力装置１４３であるディスプレイに表示した場合の図を図１１に示す。
【００３１】
図１２は、基図Ａ、基図Ｂを出力装置１４３であるディスプレイに表示した場合の概念図であり、実際にディスプレイに表示した場合の表示例を図１３に示す。基図Ａ、基図Ｂはディスプレイ上に上下に重ねて表示されている。図１のステップＳ１０５で基図Ａがディスプレイに表示される直前に、基図Ｂは、基図Ａ表示窓１２３と対に基図Ｂ表示窓１２４を表示させるために、表示窓幅設定１３０に設定された値だけｘ座標を基図Ｂ表示窓１２４が表示される方向に平行移動する処理がされ、メモリ１４１に格納され、ディスプレイに表示される。その後、基図Ａがディスプレイに表示される。ここの処理では、基図Ｂはメモリ１４１に格納したままの状態で、画面表示されていない状態であってもよく、後述するマウス１２５による指示があった場合に、メモリ１４１内の該当する基図Ｂの部分を表示する処理でもよい。また、マウス１２５による指示があってから、該当する基図Ｂの部分について、表示窓幅設定１３０に設定された値だけｘ座標を基図Ｂ表示窓１２４が表示される方向に平行移動する処理をしてディスプレイに表示してもよい。
【００３２】
画面初期状態等の入力装置１４２であるマウス１２５等のクリック等による外部入力がない場合には、基図Ａ１２１のみが表示された状態となっている（Ｓ１０６）。ここで、基図Ａ表示窓１２３および基図Ｂ表示窓１２４の表示窓の横幅は、図１３に示す表示窓幅設定部１３０で使用者が設定する。本実施例では、初期値として２００ｐｉｃが設定される。また、実施例では、表示横幅と表示縦幅を１：２の割合で表示窓のサイズを決めている。したがって、表示窓の横幅の初期値が２００ｐｉｃの場合には、表示窓縦幅の初期値は、４００ｐｉｃとなる。ただし、表示窓の横幅と縦幅の割合は、１：２に限定されない。使用者が、マウス１２５等により、立体視地図として見たい基図Ａの任意のポイントをクリックして指定すると、ディスプレイの表示がリフレッシュされ、基図Ｂが表示された後、基図Ａが基図Ｂ表示窓１２４以外の部分に対して表示処理を行う。または、ディスプレイの表示がリフレッシュされ、基図Ａをディスプレイに表示した後、マウス１２５等によって指示された該当部分の基図Ｂを表示してもよい。結果として、指定された基図Ａに対応する基図Ｂの一部が基図Ｂ表示窓１２４に表示され、基図Ａの窓を開け、基図Ａの窓（基図Ｂ表示窓１２４）を介して基図Ｂを見ることが可能となる。基図Ｂ表示窓１２４には、窓枠が表示され、この窓枠と同じ大きさの窓枠が基図Ａの表示窓にも表示される。また、マウス１２５をドラッグして、ディスプレイ中央など使用者が見やすい位置に、表示されている地図全体（基図Ａ１２１、基図Ａ表示窓１２２、基図Ｂ表示窓１２３）を移動してもよいし、基図Ａ１２１上の立体視したい場所を使用者の見やすい位置にマウス１２５のドラッグによって移動した後、基図Ｂ表示窓１２２を表示させてもよい。これら、基図Ａ表示窓１２３および基図Ｂの表示窓１２４を両眼で見ることにより、使用者は任意に指定した基図上の場所の立体視地図を見ることができる。
【００３３】
さらに、異なる基図Ａ上のポイントに対して立体地図を使用したい場合には、マウス１２５等によって使用したい場所をクリックすることによって、上記と同様に基図Ａ表示窓１２３および基図Ｂの表示窓１２４が表示される。したがって、使用者は、希望する地図ごとに、従来のように紙の地図を一対用意することを必要とせず、単にディスプレイに表示された地図上の見たいポイントをマウス１２５等によって指示するだけで、画面に立体視地図が表示され、簡単に立体視地図を利用することが可能となる。図１３は、本発明の実施例の図１２に示した地図を実際にディスプレイに表示した場合の図である。
【００３４】
以上の説明において、本発明の実施例では、基図の元データに国土地理院発行のＣＤ版空間データ基盤・数値地図２５００のようにベクトル地図データを使用したが、ベクトル地図データである必要はなく、ラスター数値地図データでもよく、また、旧来の紙地図をスキャナー等の手段によって電子数値化したデータを使用してもよい。また、比高（標高）に応じた段彩処理をした段彩図を基図Ａに使用したが、段彩処理は本発明に必ず必要というわけではない。３次元的な視覚効果を上げるために、等高線のような標高の絶対値表示であってもよい。もちろん、段彩処理や等高線を使用しない場合においても、本発明は十分に立体視可能な立体視地図を実現することが可能である。さらに、基図Ａ表示窓１２３および基図Ｂ表示窓１２４の並び順は図１２に示す順に限定されない。基図Ｂ表示窓１２４が基図Ａ表示窓１２３の左側に表示されても良い。この場合には、基図Ａに対する基図Ｂの偏移修正処理を、図１０に示すテーブルにしたがって、テーブル内偏移量が正の値の場合には、表示画面左下隅に原点をとる座標に対してｘ軸プラス方向に偏移させることで容易に実現可能である。
【００３５】
図１２では、基図Ａ１２１を画面全体に表示しておき、マウス１２５等の指示があった場合に、基図Ｂ表示窓１２４を表示しているが、基図Ｂ１２２を画面全体に表示しておき、マウス１２５等の指示があった場合に、基図Ａの表示窓１２３を表示させてもよい。
【００３６】
また、ディスプレイに表示する出力装置１４３、および入力装置１４２は図１４に示すように単一の装置で構成する必要はなく、出力装置１４３および入力装置１４２はネットワーク１４８等の電気通信回路網を介する出力装置および入力装置であってもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のステレオ写真方式による電子立体視地図は、ディスプレイに表示される任意の場所を指定することによって、ステレオ写真方式に必要となる一対の地図がディスプレイに表示されるため、ディスプレイに表示された任意の場所について、ステレオ写真方式による立体視地図を利用することが可能となる。また、従来の紙による立体視地図での視野の範囲制限から解放されたことにより、どんなに大きな地図（広範囲な地図）であっても、ディスプレイ上に表示し、見たい場所を指定することで容易に立体視地図として見ることが可能な、ステレオ写真方式による立体地図を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のフローチャートである。
【図２】本発明の実施形態で作成する基図である。
【図３】本発明の実施形態で作成する特定標高の段彩図である。
【図４】本発明の実施形態の段彩図を作成するフローチャートである。
【図５】比高に対する彩色のテーブルを示す図である。
【図６】本発明の実施形態で作成する基図Ａを示す図である。
【図７】本発明の実施形態の偏移図を作成するフローチャートである。
【図８】実体写真の概要を示す図である。
【図９】偏移量算出に使用する図である。
【図１０】比高に対する偏移量のテーブルを示す図である。
【図１１】図６を偏移させた基図Ｂを示す図である。
【図１２】本発明の実施形態を示す図である。
【図１３】図１１の画面を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態で使用する回路図である。
【図１５】ステレオ写真の図である。
【図１６】ステレオ写真使用時の上面図である。
【符号の説明】
１２０・・・ディスプレイ
１２１・・・基図Ａ
１２２・・・基図Ｂ
１２３・・・基図Ａ表示窓
１２４・・・基図Ｂ表示窓
１２５・・・マウス
１４０・・・ＣＰＵ
１４１・・・メモリ
１４２・・・入力装置
１４３・・・出力装置
１４４・・・外部記憶装置
１４５・・・媒体駆動装置
１４６・・・可搬記憶装置
１４７・・・ネットワーク接続装置
１４８・・・ネットワーク
１４９・・・バス
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステレオ写真方式により裸眼で地図の立体視を可能にする立体視地図表示装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に地図は、一枚の紙面上で地形や地物がもつ平面位置情報を表示するものであるが、地形図と呼ばれるものは、地形、地物といった２次元情報に加えて等高線等による地形の高さ情報（３次元情報）も含んでいる。また、地形図は、一般に高さの情報は等高線で表現される。
【０００３】
地形図の等高線は、写真測量により作成される。写真測量は、位置をずらしながら撮影した航空写真を基に、立体写真の原理を用いて一対の写真にある同一地物の位置差（視差）を、図化機で測定し地物がもつ高さの情報を得る。
近年、地図作成においても、コンピュータ技術を用いて地物がもつ、等高線表現とは異なる３次元情報を有する３Ｄ地図と呼ばれる立体地図が盛んに作られるようになった。代表的なものとしては鳥瞰図や立体視地図がある。鳥瞰図は、ある高さから斜めに地形をながめた情景をコンピューターで計算して描こうとするものである。また、立体視地図は、従来知られている立体視の原理を用いて、コンピュータ技術を用いて３次元表現しようとするものである。さらに、３次元表現を実施する方式についても様々な方式があり、代表的な方式として、余色眼鏡を用いるアナグリフ方式、偏光眼鏡を用いる方式、裸眼であるが２枚の地図を用いるステレオ写真方式、ホログラム方式がある。
【０００４】
【非特許文献１】
「測地学の概観（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｖｉｅｗ ｏｆ Ｇｅｏｄｅｓｙ）」、日本測地学会、１９７４年、ｐ．３８６
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上に説明した地形図のうち、本発明はステレオ写真方式を用いた立体視地図に関する。ステレオ写真方式による立体視地図の使用法について、図１５から図１６を用いて説明する。まず、図１５に示すように、被写体Ａ１５２および被写体Ｂ１５３が撮影されている写真１５０と、写真１５０の撮影地点からある距離だけずれた地点より被写体Ａ１５２および被写体Ｂ１５３を撮影した写真１５１を左右に配置する。このとき、写真１５１に撮影されている被写体Ａ１５５と被写体Ｂ１５６の距離である被写体Ａと被写体Ｂの距離１５７と、写真１５０に撮影されている被写体Ａと被写体Ｂの距離１５４は、撮影する角度により異なったものとなっている（以下の説明では、被写体Ａと被写体Ｂの距離１５４と被写体Ａと被写体Ｂの距離１５７との差を偏移量と言う）。
【０００６】
次に、図１６に示すように、図１５に示す左右に配置した写真１５０および写真１５１を、目１６０から写真１５０および写真１５１の間隔を一定に保ち、現実に被写体Ａ１６１および被写体Ｂ１６２があると思われる地点に目１６０の焦点を合わせることにより、写真１５０および写真１５１に撮されている被写体Ａ１６１および被写体Ｂ１６２を、立体視映像の原理によって立体的に見ることが可能となる。
【０００７】
実際に被写体Ａ１６１および被写体Ｂ１６２を目１６０の視点から見ている状態で（目１６０の焦点をそのままの状態にして）、左目１６０の被写体Ａ１６１への視線と写真１５０との交点に被写体Ａ１６１が撮影され、同様に左目１６０の被写体Ｂ１６２への視線と写真１５０との交点に被写体Ｂ１６２が撮影されている写真１５０と、右目１６０から被写体Ａ１６１および被写体Ｂ１６２への視線と写真１５１の交点に、それぞれ被写体Ａ１６１および被写体Ｂ１６２が撮影されている写真１５１とを、それぞれ左目１６０の被写体Ａ１６１および被写体Ｂ１６２への視線の途中と、右目１６０の被写体Ａ１６１および被写体Ｂ１６２への視線の途中とに、挿入した場合に、写真１５０および写真１５１に写っている被写体Ａ１６１および被写体Ｂ１６２を立体的な映像（実際に被写体Ａ１６１および被写体Ｂ１６２を見ている状態の映像）として認識することができる。これは、左目１６０内に映し出される被写体Ａと被写体Ｂの距離１５４と、右目１６０内に映し出される被写体Ａと被写体Ｂの距離１５７の差（偏移量）によって立体映像として認識する立体映像の原理による。
【０００８】
以上に述べた従来のステレオ写真方式による立体地図の問題点は、地図を使用する場合には、必ず２枚の地図を対にして両眼で立体視するため、地図を両眼の瞳孔幅以内に併置しなくてはならず、大きな地図では、縮小コピーをするなどして工夫をする必要があり、平面的な大きさが制限され実用的でないということである。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題を解決しようとするものであり、ステレオ写真方式による立体地図から視野の範囲制限を解放することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、視差に基づく裸眼立体視を可能にする一対の地図情報を表示画面に表示する立体視地図表示装置であって、前記表示画面に表示すべく電子データ化された地図情報であって、各地点の位置を座標と対応させた第１の地図情報を記憶する第１の記憶手段と、前記表示画面に表示される前記第１の地図情報との間で裸眼立体視を可能にする視差が生じるように、前記第１の地図情報に含まれる各地点の座標が該各地点の高さ情報に応じて偏移された第２の地図情報を記憶する第２の記憶手段と、前記表示画面に前記第１および第２の地図情報のうち一方の地図情報を表示させる第１の表示制御手段と、該第１の表示制御手段によって前記表示画面に表示された前記一方の地図情報上の任意の場所を指定するための指定手段と、前記表示画面上において、前記指定手段によって指定された場所に対応した前記一方の地図情報上の部分領域の横に、該部分領域と対応する他方の地図情報上の部分領域を並列表示させる第２の表示制御手段とを備え、該並列表示された２つの部分領域間の視差に基づいて裸眼立体視を可能にすることを特徴する立体視地図表示装置である。
請求項２記載の発明は、高さ情報と、裸眼立体視を可能にする視差を得るための該高さ情報に対応する座標の偏移量との関係を記憶した第３の記憶手段と、前記第１の地図情報に含まれる前記各地点の高さ情報に対応した偏移量を前記第３の記憶手段から取得し、該取得した偏移量だけ前記第１の地図情報の前記各地点の座標をそれぞれ偏移させて、前記第２の地図情報を生成する偏移修正処理手段と、をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の立体視地図表示装置である。
【００１１】
請求項３記載の発明は、前記高さ情報は、前記第１の地図情報に含まれる各地点での最低標高との差であることを特徴とする請求項１または２記載の立体視地図表示装置である。
請求項４記載の発明は、前記第１の地図情報、及び前記第２の地図情報は、標高に応じた等高線を前記表示画面に表示させるための情報を含んでいることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の立体視地図表示装置である。
【００１２】
請求項５記載の発明は、前記第１の地図情報、及び前記第２の地図情報は、最低標高との差に応じて色区分された段彩図を前記表示画面に表示させるための情報を含んでいることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の立体視地図表示装置である。
請求項６記載の発明は、視差に基づく裸眼立体視を可能にする一対の地図情報をコンピュータの表示画面に表示する、コンピュータによる立体視地図表示方法であって、前記コンピュータが、前記表示画面に表示すべく電子データ化された地図情報であって、各地点の位置を座標と対応させた第１の地図情報を、前記コンピュータの第１の記憶手段に記憶するステップと、前記表示画面に表示される前記第１の地図情報との間で裸眼立体視を可能にする視差が生じるように、前記第１の地図情報に含まれる各地点の座標を該各地点の高さ情報に応じて偏移させて第２の地図情報を作成するステップと、該第２の地図情報を前記コンピュータの第２の記憶手段に記憶するステップと、前記第１の記憶手段に記憶された前記第１の地図情報を前記表示画面に表示するステップと、前記表示画面に表示された前記第１の地図情報上の任意の場所が前記コンピュータの指定手段によって指定された場合、該指定された場所に対応した前記第１の地図情報上の部分領域の横に、該部分領域と対応する前記第２の地図情報上の部分領域を並列表示するステップと、を実行することで、前記並列表示された２つの部分領域間の視差に基づく裸眼立体視を可能にすることを特徴とする立体視地図表示方法である。
【００１３】
請求項７記載の発明は、前記高さ情報は、前記第１の地図情報に含まれる各地点での最低標高との差であることを特徴とする請求項６記載の立体視地図表示方法である。
請求項８記載の発明は、前記第１の地図情報、及び前記第２の地図情報は、標高に応じた等高線を前記表示画面に表示させるための情報を含んでいることを特徴とする請求項６または請求項７記載の立体視地図表示方法である。
【００１４】
請求項９記載の発明は、前記第１の地図情報、及び前記第２の地図情報は、最低標高との差に応じて色区分された段彩図を前記表示画面に表示させるための情報を含んでいることを特徴とする請求項６または請求項７記載の立体視地図表示方法である。
以上請求項１記載の発明によれば、第１の表示制御手段によって表示画面に表示された地図の任意の場所について、指定手段によって指定した場所に、第２の表示制御手段によって部分的な地図が表示され、第１の表示制御手段によって表示された地図と、第２の表示制御手段によって表示された地図によって地図上の任意の場所で立体視が可能となる効果を奏する。また、請求項２乃至５の発明によっても、請求項１の発明と同様な作用・効果を得ることができる。
【００１５】
請求項６記載の発明によれば、第１の地図情報を表示画面に表示するステップと、表示画面に表示された第１の地図情報上の任意の場所を指定手段によって指定された部分領域の横に、指定された場所に対応する第２の地図情報を並列して表示するステップとをコンピュータが実行することにより、地図上の任意の場所で立体視が可能となる効果を奏する。また、請求項７乃至９の発明によっても、請求項６の発明と同様な効果・作用を得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１４は、本発明の実施形態に係る地図表示装置を実現するコンピュータの構成である。メモリ１４１上に格納されたプログラム命令に従って、ＣＰＵ１４０は、基図、基図Ａ、基図Ｂの地図データを作成する。作成された地図データは、一度外部記憶装置１４４に格納される（第１の記憶手段および第２の記憶手段）。上記地図データの作成が完了すると、基図Ａを出力装置１４３であるディスプレイに表示し（第１の表示制御手段）、入力装置１４２であるマウス等からの指示（指定手段）待ち状態となる。マウス等から指示が来ると、ＣＰＵ１４０に割り込み命令が上がり、指示された場所に対応する基図Ｂの部分領域が出力装置１４３であるディスプレイに表示される（第２の表示制御手段）。
【００１７】
作成時のメモリ１４１上に格納された比高に対応する色の段彩用テーブルを参照して基図データに段彩データを付加する処理標高データに基づく基図を作成するための地図データである数値地図データと、段彩処理、および偏移修正処理時に必要となる標高データは可搬記憶媒体１４６に格納される。また、段彩処理時に必要となる比高と比高に対応する色の段彩用テーブル（図５）、および偏移修正処理時に必要となる比高に対応する偏移量（図１０）は、メモリ１４１に格納され、基図を段彩処理する場合や偏移修正処理する場合にＣＰＵ１４０より参照される。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態の概要を示したフローチャートである。本発明では、ディスプレイ上で操作する時に用いる一対のステレオ地図（図１３に示す基図Ａ表示窓１２３および基図Ｂ表示窓１２４）を用意する必要がある。そこで、ステップＳ１００において、この一対のステレオ地図の基となる地図情報を作製する。以降では、この地図情報を基図と呼び、この基図に対して地物の高さ情報を基に高さに応じた色情報を付加させる段彩化処理をしたものを基図Ａと呼ぶ。さらに、基図Ａに対して地物の高さ情報を基に偏移量を計算し、基図Ａの地図データに偏移量を反映させる偏移修正処理をしたものを基図Ｂと呼ぶ。本発明の実施例では、基図の元データとして、国土地理院が発行しているＣＤ版空間データ基盤・数値地図２５００のうち「東京−５」を使用する。ＣＤ版空間データ基盤・数値地図２５００は、２ｋｍｘ１．５ｋｍの小区画を単位面としており、「東京−５」には、東京都の豊島区、文京区、新宿区、千代田区、渋谷区、中央区、港区に関するベクトル地図データが小区画５６面納められている。空間データ基盤・数値地図２５００は、可搬記憶媒体１４６として媒体駆動装置１４５を介して、あるいは外部記憶装置１４４、あるいはネットワークを介してベクトル地図データをメモリ１４１へ読込み（ステップＳ１０１）、ＣＰＵ１４０により上述のベクトル地図データよりなる小区画５６面に分割されて記録されているデータを１面にまとめ、かつビットマップデータ形式に変換して基図データを作成し、外部記憶装置１４４に収納する（ステップＳ１００）。ステップＳ１００で作成した地図データを図２に示す。
【００１９】
標高データを可搬記憶媒体１４６等からメモリ１４１に読み出し（ステップＳ１０３）、ステップＳ１００で作成した基図データに、比高（使用する地図データにおける最低標高との差）に応じた段彩情報を追加し、外部記憶装置１４４に収納する（ステップＳ１０２）。なお、段彩処理において、本発明では高さ情報として標高ではなく比高を使用している。これは、最低標高が数百ｍある例えば長野市のような地域について段彩図を作成する場合、最低標高以下の段彩処理は必要ないからである。ステップＳ１０２によって作成された地図データを基図Ａとする。また、本発明の実施例では、国土地理院が発行する標高データとしてＣＤ版数値地図５０ｍメッシュ標高データを使用している。これは、２万５千分の１の地形図１面を縦横約５０ｍ間隔に分割した２００ｘ２００個の標高データで構成されている。
【００２０】
ステップＳ１０４では、ステップＳ１０２によって作成した基図Ａの地図データに対して、比高に応じて偏移量をＣＰＵ１４０により計算し偏移修正処理を実行し、その結果を外部記憶装置１４４等に格納する。ステップＳ１０４で作成した地図データを基図Ｂとする。
【００２１】
ステップＳ１０２、ステップＳ１０４によってそれぞれ基図Ａ、基図Ｂが作成されると、基図Ａを出力装置１４３であるディスプレイに表示し（ステップＳ１０５）、入力装置１４２であるマウス１２５等からの入力による指示待ち状態となる（ステップＳ１０６）。ディスプレイには、基図Ａ全体を一画面に表示してもよいし、基図Ａの一部分のみ表示しておき、マウス１２５等でドラッグすることによって使用者が見たい地図の位置にずらすようにしてもよい。
【００２２】
入力装置１４２であるマウス１２５等で、立体視地図を表示させたい画面上の地図のポイントをクリックにより指定すると、ＣＰＵ１４０は、指定された画面の座標に応じた部分に基図Ｂを部分的に表示する表示処理を行う（ステップＳ１０８、および図１２に示す基図Ｂ表示窓１２４）。このとき、立体視地図の見易さを考慮して、マウス１２５によってポイントされた部分の画面左側には基図Ａ表示窓１２３に対して、基図Ｂ表示窓１２４の窓枠の大きさと同じ大きさの窓枠が表示される。また、表示した基図Ｂ表示窓１２４についても同様の理由から窓枠が表示される。立体視地図の利用者は、上記基図Ａ表示窓１２３と基図Ｂ表示窓１２４を両眼で見ることによりポイントされた地図の周辺を立体地図として活用することができる。
【００２３】
図１のステップＳ１０２における段彩処理の詳細を示すフローチャートを図４に示す。ステップ４０では、ステップＳ１００で作成した基図の地図データの各座標に対応する標高を、ステップＳ１０３で読み込んだ標高データから求める。基図の地図データおよびステップＳ１０３によって読み込んだＣＤ版数値地図５０ｍメッシュ標高データは、メモリ１４１に格納され、ＣＰＵ１４０によって、全ての基図の地図データの座標に対応する標高を比較する処理を行い最低標高を算出する。
【００２４】
ステップＳ４１では、ステップＳ１００で作成した基図の地図データから１つの座標データを選択し、ステップＳ４０にて算出した最低標高との差をとって比高を算出する（ステップＳ４２）。ステップＳ４２によって比高が算出されると、ステップＳ４３にて、予めメモリ１４１に格納しておいた、図５に示す比高と比高に対応する色の段彩用テーブルを基に段彩データを地図データに付加する（ステップＳ４４）。
【００２５】
ここで、本実施例では対象地域の５０ｍ間隔に対応する座標（ｘ，ｙ）ごとに比高に比例した半径ｒの大きさの円で段彩することとした。なお、段彩および変位計算における座標（ｘ，ｙ）の単位はピクセル（ｐｉｃ）である。実施例の場合には、１ｐｉｃ＝０．２９ｍｍとなっている。実施例では、ＣＤ版空間データ基盤・数値地図２５００を２万分の１の縮尺で基図を作成しているので、ＣＤ版空間データ基盤・数値地図２５００の小区画（２ｋｍｘ１．５ｋｍ）は、ディスプレイ上では、１００ｍｍｘ７５ｍｍの大きさで描画され、ピクセル単位では、３４５ｐｉｃｘ２５９ｐｉｃとなる。以上のことから、基図を段彩処理した基図Ａをディスプレイに表示する場合、比高をｈとすると、対象地域の５０ｍ間隔に対応する座標（ｘ，ｙ）ごとに、図５に示す対応表から比高に応じた色をもって半径ｒ＝ｈ／１０（ｐｉｃ）の円で塗りつぶして表示している。図２に示す基図の地図データから比高に応じて図５のテーブルにしたがって、黄色データのみをディスプレイ上に表示した場合の図を図３に示す。また、基図（図２）を段彩処理した段彩図を図６に示す。
【００２６】
段彩処理が完了すると、基図データの全ての座標に対して段彩処理を実施したかを判別し（ステップＳ４５）、まだ段彩処理を実施していない地図データがある場合には、ステップＳ４１に戻り段彩処理を実施する。全ての地図データについて段彩処理が実施済みである場合には、段彩処理を終了し（ステップＳ４６）、変位修正処理（ステップＳ１０４）へと処理が移行する。
【００２７】
図１のステップＳ１０４における偏移修正処理の詳細を示すフローチャートを図７に示す。メモリ１４１に展開された、ステップＳ１０２で作成した基図Ａの地図データから、ＣＰＵ１４０により、特定の座標を選択し（ステップＳ７０）、選択した座標に対応する比高を計算する（ステップＳ７１）、図１０に示すように、予め計算してテーブル化してメモリ１４１に格納しておいた比高に対応する偏移量を、ステップＳ７０で選択した座標に反映する（偏移量だけ座標を偏移させる）。図１０に示す偏移量は、図１２に示すように基図Ｂを基図Ａ表示窓１２３の右側に基図Ｂ表示窓１２４として表示する場合の基図Ａに対する基図Ｂの偏移量を表し、正の値の場合には、表示画面左下隅を原点にとった座標を考えた場合のｘ軸マイナス方向に偏移させる。偏移量を反映した座標データは、外部記憶装置１４４に基図Ｂの地図データとして逐次保存される。
【００２８】
偏移修正処理が完了すると、地図データの全ての座標に対して偏移修正処理を実施したかを判別し（ステップＳ７４）、まだ偏移修正処理を実施していない地図データがある場合には、ステップＳ７０に戻り偏移修正処理を実施する。全ての地図データについて偏移修正処理が完了すると、偏移修正処理を終了し（ステップＳ７５）、基図Ａの地図データを出力装置１４３であるディスプレイに表示する処理に移行する（ステップＳ１０５）。
【００２９】
ここで、ステップＳ７２で使用した図１０に示す比高に対応した偏移修正量の算出の概要について図８、図９で説明する。
図８に示すように、観測点Ｏ１およびＯ２から２点Ａ、Ｂの相対的な位置を観測する場合（写真測量の場合）において、観測点Ｏ１およびＯ２から一定の距離ｃにある平面上に写真をおき、観測点Ｏ１およびＯ２からＡ点への方向角をそれぞれα１およびα２とし、ｈ１およびｈ２を写***点とすれば、
ｔａｎα１＝ａ１ｈ１／ｃ
ｔａｎα２＝ａ２ｈ２／ｃ
の関係が成り立つ。
また、２つの観測点Ｏ１、Ｏ２間の実距離をｂとすると、
ｂ／ｈ ＝（ｈ１ａ１＋ｈ２ａ２）／ｃ
ｂ／（ｈ＋Δｈ）＝（ｈ１ｂ１＋ｈ２ｂ２）／ｃ
となる。ここで、簡単のためにａ１とｂ１が一致している場合を考えると、
ａ２ｂ２≒ｂ／ｈ・ｃ／ｈ・Δｈ
となる。
したがって、写真測量の場合、一対の写真（または眼）には実際の標高差（比高）のある事物は、観測点Ｏ１にはａ１＝ｂ１、観測点Ｏ２には視差差をｄｐとするとｄｐ＝ａ２−ｂ２として映る。このとき、ＡおよびＢの比高はΔｈ、縮尺係数をｍとすれば、
Δｈ＝ｈ／ｂ・ｍ・ｄｐ
なる関係がある。
【００３０】
本発明の実施例では、図９に示すとおり、眼幅（図８に示すｂ）をｂｍ＝２００ｐｉｃ（５８ｍｍ）、地図の標準眼視距離（図８に示すｈ）をｈｍ＝４００ｍｍ、ＰＣモニタ（ディスプレイ）上の地図の縮尺係数をｍ＝２００００、基図Ａに対する基図Ｂの偏移量をｄｐ（ｍｍ）とすると、認識される比高Δｈは、
Δｈ＝（ｈｍ／ｂｍ）・ｍ・ｄｐ
となり、基図Ａ、Ｂの偏移量ｄｐと実際の比高との関係を、地物の比高８０ｍ未満の場合の偏移量は、
ｓｄ＝ｓ２／４−ｓ３
とし、また、地物の比高８０ｍ以上の場合の偏移量は、
ｓｄ＝１８＋ｓ２／４０−ｓ３
で与えている。ここで、ｓｄは、ディスプレイ横方向の偏移量（単位はｐｉｃ）であり、ｓ２は、地物の比高（単位はｍ）である。また、ｓ３は、一定な偏移量（１０ｐｉｃ）である。以上に述べた基図Ｂの地図データを出力装置１４３であるディスプレイに表示した場合の図を図１１に示す。
【００３１】
図１２は、基図Ａ、基図Ｂを出力装置１４３であるディスプレイに表示した場合の概念図であり、実際にディスプレイに表示した場合の表示例を図１３に示す。基図Ａ、基図Ｂはディスプレイ上に上下に重ねて表示されている。図１のステップＳ１０５で基図Ａがディスプレイに表示される直前に、基図Ｂは、基図Ａ表示窓１２３と対に基図Ｂ表示窓１２４を表示させるために、表示窓幅設定１３０に設定された値だけｘ座標を基図Ｂ表示窓１２４が表示される方向に平行移動する処理がされ、メモリ１４１に格納され、ディスプレイに表示される。その後、基図Ａがディスプレイに表示される。ここの処理では、基図Ｂはメモリ１４１に格納したままの状態で、画面表示されていない状態であってもよく、後述するマウス１２５による指示があった場合に、メモリ１４１内の該当する基図Ｂの部分を表示する処理でもよい。また、マウス１２５による指示があってから、該当する基図Ｂの部分について、表示窓幅設定１３０に設定された値だけｘ座標を基図Ｂ表示窓１２４が表示される方向に平行移動する処理をしてディスプレイに表示してもよい。
【００３２】
画面初期状態等の入力装置１４２であるマウス１２５等のクリック等による外部入力がない場合には、基図Ａ１２１のみが表示された状態となっている（Ｓ１０６）。ここで、基図Ａ表示窓１２３および基図Ｂ表示窓１２４の表示窓の横幅は、図１３に示す表示窓幅設定部１３０で使用者が設定する。本実施例では、初期値として２００ｐｉｃが設定される。また、実施例では、表示横幅と表示縦幅を１：２の割合で表示窓のサイズを決めている。したがって、表示窓の横幅の初期値が２００ｐｉｃの場合には、表示窓縦幅の初期値は、４００ｐｉｃとなる。ただし、表示窓の横幅と縦幅の割合は、１：２に限定されない。使用者が、マウス１２５等により、立体視地図として見たい基図Ａの任意のポイントをクリックして指定すると、ディスプレイの表示がリフレッシュされ、基図Ｂが表示された後、基図Ａが基図Ｂ表示窓１２４以外の部分に対して表示処理を行う。または、ディスプレイの表示がリフレッシュされ、基図Ａをディスプレイに表示した後、マウス１２５等によって指示された該当部分の基図Ｂを表示してもよい。結果として、指定された基図Ａに対応する基図Ｂの一部が基図Ｂ表示窓１２４に表示され、基図Ａの窓を開け、基図Ａの窓（基図Ｂ表示窓１２４）を介して基図Ｂを見ることが可能となる。基図Ｂ表示窓１２４には、窓枠が表示され、この窓枠と同じ大きさの窓枠が基図Ａの表示窓にも表示される。また、マウス１２５をドラッグして、ディスプレイ中央など使用者が見やすい位置に、表示されている地図全体（基図Ａ１２１、基図Ａ表示窓１２２、基図Ｂ表示窓１２３）を移動してもよいし、基図Ａ１２１上の立体視したい場所を使用者の見やすい位置にマウス１２５のドラッグによって移動した後、基図Ｂ表示窓１２２を表示させてもよい。これら、基図Ａ表示窓１２３および基図Ｂの表示窓１２４を両眼で見ることにより、使用者は任意に指定した基図上の場所の立体視地図を見ることができる。
【００３３】
さらに、異なる基図Ａ上のポイントに対して立体地図を使用したい場合には、マウス１２５等によって使用したい場所をクリックすることによって、上記と同様に基図Ａ表示窓１２３および基図Ｂの表示窓１２４が表示される。したがって、使用者は、希望する地図ごとに、従来のように紙の地図を一対用意することを必要とせず、単にディスプレイに表示された地図上の見たいポイントをマウス１２５等によって指示するだけで、画面に立体視地図が表示され、簡単に立体視地図を利用することが可能となる。図１３は、本発明の実施例の図１２に示した地図を実際にディスプレイに表示した場合の図である。
【００３４】
以上の説明において、本発明の実施例では、基図の元データに国土地理院発行のＣＤ版空間データ基盤・数値地図２５００のようにベクトル地図データを使用したが、ベクトル地図データである必要はなく、ラスター数値地図データでもよく、また、旧来の紙地図をスキャナー等の手段によって電子数値化したデータを使用してもよい。また、比高（標高）に応じた段彩処理をした段彩図を基図Ａに使用したが、段彩処理は本発明に必ず必要というわけではない。３次元的な視覚効果を上げるために、等高線のような標高の絶対値表示であってもよい。もちろん、段彩処理や等高線を使用しない場合においても、本発明は十分に立体視可能な立体視地図を実現することが可能である。さらに、基図Ａ表示窓１２３および基図Ｂ表示窓１２４の並び順は図１２に示す順に限定されない。基図Ｂ表示窓１２４が基図Ａ表示窓１２３の左側に表示されても良い。この場合には、基図Ａに対する基図Ｂの偏移修正処理を、図１０に示すテーブルにしたがって、テーブル内偏移量が正の値の場合には、表示画面左下隅に原点をとる座標に対してｘ軸プラス方向に偏移させることで容易に実現可能である。
【００３５】
図１２では、基図Ａ１２１を画面全体に表示しておき、マウス１２５等の指示があった場合に、基図Ｂ表示窓１２４を表示しているが、基図Ｂ１２２を画面全体に表示しておき、マウス１２５等の指示があった場合に、基図Ａの表示窓１２３を表示させてもよい。
【００３６】
また、ディスプレイに表示する出力装置１４３、および入力装置１４２は図１４に示すように単一の装置で構成する必要はなく、出力装置１４３および入力装置１４２はネットワーク１４８等の電気通信回路網を介する出力装置および入力装置であってもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のステレオ写真方式による電子立体視地図は、ディスプレイに表示される任意の場所を指定することによって、ステレオ写真方式に必要となる一対の地図がディスプレイに表示されるため、ディスプレイに表示された任意の場所について、ステレオ写真方式による立体視地図を利用することが可能となる。また、従来の紙による立体視地図での視野の範囲制限から解放されたことにより、どんなに大きな地図（広範囲な地図）であっても、ディスプレイ上に表示し、見たい場所を指定することで容易に立体視地図として見ることが可能な、ステレオ写真方式による立体地図を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のフローチャートである。
【図２】本発明の実施形態で作成する基図である。
【図３】本発明の実施形態で作成する特定標高の段彩図である。
【図４】本発明の実施形態の段彩図を作成するフローチャートである。
【図５】比高に対する彩色のテーブルを示す図である。
【図６】本発明の実施形態で作成する基図Ａを示す図である。
【図７】本発明の実施形態の偏移図を作成するフローチャートである。
【図８】実体写真の概要を示す図である。
【図９】偏移量算出に使用する図である。
【図１０】比高に対する偏移量のテーブルを示す図である。
【図１１】図６を偏移させた基図Ｂを示す図である。
【図１２】本発明の実施形態を示す図である。
【図１３】図１１の画面を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態で使用する回路図である。
【図１５】ステレオ写真の図である。
【図１６】ステレオ写真使用時の上面図である。
【符号の説明】
１２０・・・ディスプレイ
１２１・・・基図Ａ
１２２・・・基図Ｂ
１２３・・・基図Ａ表示窓
１２４・・・基図Ｂ表示窓
１２５・・・マウス
１４０・・・ＣＰＵ
１４１・・・メモリ
１４２・・・入力装置
１４３・・・出力装置
１４４・・・外部記憶装置
１４５・・・媒体駆動装置
１４６・・・可搬記憶装置
１４７・・・ネットワーク接続装置
１４８・・・ネットワーク
１４９・・・バス
Claims (9)
- 視差に基づく裸眼立体視を可能にする一対の地図情報を表示画面に表示する立体視地図表示装置であって、
前記表示画面に表示すべく電子データ化された地図情報であって、各地点の位置を座標と対応させた第１の地図情報を記憶する第１の記憶手段と、
前記表示画面に表示される前記第１の地図情報との間で裸眼立体視を可能にする視差が生じるように、前記第１の地図情報に含まれる各地点の座標が該各地点の高さ情報に応じて偏移された第２の地図情報を記憶する第２の記憶手段と、
前記表示画面に前記第１および第２の地図情報のうち一方の地図情報を表示させる第１の表示制御手段と、
該第１の表示制御手段によって前記表示画面に表示された前記一方の地図情報上の任意の場所を指定するための指定手段と、
前記表示画面上において、前記指定手段によって指定された場所に対応した前記一方の地図情報上の部分領域の横に、該部分領域と対応する他方の地図情報上の部分領域を並列表示させる第２の表示制御手段とを備え、
該並列表示された２つの部分領域間の視差に基づいて裸眼立体視を可能にすることを特徴する立体視地図表示装置。 - 高さ情報と、裸眼立体視を可能にする視差を得るための該高さ情報に対応する座標の偏移量との関係を記憶した第３の記憶手段と、
前記第１の地図情報に含まれる前記各地点の高さ情報に対応した偏移量を前記第３の記憶手段から取得し、該取得した偏移量だけ前記第１の地図情報の前記各地点の座標をそれぞれ偏移させて、前記第２の地図情報を生成する偏移修正処理手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の立体視地図表示装置。 - 前記高さ情報は、前記第１の地図情報に含まれる各地点での最低標高との差であることを特徴とする請求項１または２記載の立体視地図表示装置。
- 前記第１の地図情報、及び前記第２の地図情報は、標高に応じた等高線を前記表示画面に表示させるための情報を含んでいることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の立体視地図表示装置。
- 前記第１の地図情報、及び前記第２の地図情報は、最低標高との差に応
じて色区分された段彩図を前記表示画面に表示させるための情報を含んでいることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の立体視地図表示装置。 - 視差に基づく裸眼立体視を可能にする一対の地図情報をコンピュータの表示画面に表示する、コンピュータによる立体視地図表示方法であって、
前記コンピュータが、
前記表示画面に表示すべく電子データ化された地図情報であって、各地点の位置を座標と対応させた第１の地図情報を、前記コンピュータの第１の記憶手段に記憶するステップと、
前記表示画面に表示される前記第１の地図情報との間で裸眼立体視を可能にする視差が生じるように、前記第１の地図情報に含まれる各地点の座標を該各地点の高さ情報に応じて偏移させて第２の地図情報を作成するステップと、
該第２の地図情報を前記コンピュータの第２の記憶手段に記憶するステップと、
前記第１の記憶手段に記憶された前記第１の地図情報を前記表示画面に表示するステップと、
前記表示画面に表示された前記第１の地図情報上の任意の場所が前記コンピュータの指定手段によって指定された場合、該指定された場所に対応した前記第１の地図情報上の部分領域の横に、該部分領域と対応する前記第２の地図情報上の部分領域を並列表示するステップと、
を実行することで、前記並列表示された２つの部分領域間の視差に基づく裸眼立体視を可能にすることを特徴とする立体視地図表示方法。 - 前記高さ情報は、前記第１の地図情報に含まれる各地点での最低標高との差であることを特徴とする請求項６記載の立体視地図表示方法。
- 前記第１の地図情報、及び前記第２の地図情報は、標高に応じた等高線を前記表示画面に表示させるための情報を含んでいることを特徴とする請求項６または請求項７記載の立体視地図表示方法。
- 前記第１の地図情報、及び前記第２の地図情報は、最低標高との差に応じて色区分された段彩図を前記表示画面に表示させるための情報を含んでいることを特徴とする請求項６または請求項７記載の立体視地図表示方法。
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