JP4829157B2 - ３次元表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、コンピュータグラフィックスによる３次元仮想空間又は３次元概念空間において対象物の画像を、対象物の視界を妨げる障害物の画像より目立つ大きさ変化、形状変化、動き、点滅などの画像変化を用いて表示する３次元表示装置に関する。
特に本発明は、コンピュータグラフィックによる３次元仮想空間で物体を表示する場合に、とりわけ、閲覧者の興味のあるもの、検索の対象となるもの、関心を注ぎたい対象物などの対象物群へ、他の物体から視覚的に区別しやすくかつ、心理的に興味を注がせる表現方法に関する。

実際の３次元空間をコンピュータグラフィック（ＣＧ）で３次元仮想空間として再現するシステムは、閲覧者に、実際の３次元の空間にいるような感覚を与えることができ、地図中の対象物検索などに使われる。３次元で建物や山などの物体をＣＧで表現し、視点を人の高さと同じようにすることで、実際の空間に自分がいたときに目撃する光景を再現することができる。特に検索システムやナビゲーションシステムにおいて、周りの物体は、興味の対象物であり、視覚的な障害物にもなるため、閲覧者の検索したい建物を閲覧者に視覚的に知らせるためには、障害物を透明、半透明にしたり、対象物に印をつけたり、対象物や障害物の色を変えたり、対象物の方向を向いた矢印を付けたりなどの表現方法、手法が用いられる。

さらに下記の特許文献１、２では、人間は静止しているものより動くものに注意がいくという心理を利用し、対象物のみをアニメーションとして、左右に揺らしたり、形状を変形したり、また元の形状に戻したりなどの動的処理をすることで、視覚的効果により閲覧者がその対象物に関心がいくように誘導することができる。
特開２００３−３１７１１６（要約書、図２、図４） 特開２００３−３４４０６２（要約書、図４、図５）

前述の、対象物にのみ矢印などのマークを付けたり、障害物を透明に表示する方法は、対象物が１つの場合、有効であるが、対象物が複数あり、かつそれが視線に沿って奥行きに複数並んでいる場合、それらを区別するのに、矢印が重なったり、透明にできなかったりするなどの問題がある。地図を見ている場合、視点を真上からに移動させることで、対象群が明らかに見えるように思えるが、例えば、対象物がフロアであり、一つのビルの複数の特定のフロア群を表現したい場合などは、真上から見たのでは、重なってしまい区別がつかない。空間に任意に配置された複数の物体群を一目で見られる視点は、必ずしも存在しない。

これらに対する解決策としては、対象物の形状を変形させることが考えられる。その方法として、特許文献１では、人が動的なものに関心を寄せるという心理を併用し、関心のある建物などを揺らすアニメーション等の表現方法が提案されているが、閲覧者の視点によって物体の見え方が大きく変わるにもかかわらず、以下のように、視点によるアニメーション表現の依存性には言及されていない。

物体が３次元空間に存在する以上、閲覧者のいる位置（視点）によって、物体は様々な見えかたをする。
・普通に見えるもの、
・実際のサイズが小さくて小さく見えるもの、
・実際のサイズが大きくても遠くて小さく見えるもの、
・実際のサイズが小さくても近くで大きく見えるもの、
・実際のサイズが大きくても形状が横長なので横から見ると小さく見えるもの、
・他の物体により視覚的に遮断されて見えないもの、
・閲覧者のすぐ近くにあっても閲覧者が違う方向を見ているので視界の境界に入らず見えないものなどである。したがって、その状況に応じて、適切な視覚的表示方法を、対象物に適用しなければいけない。

そのために、特許文献１の表現方法を適用すると、視点が動いた場合、視覚的な問題として、対象物の動的運動は、視点の見る角度、方向によっては、見る視線に平行に揺れるような場合は、視点からはわかりにくくなる場合がある。また、
・たまたま対象物の建物の左右の少し手前に隣接する建物があれば、建物が左右に揺れても、動きが隠れてしまうなどの問題がある。
・さらに、対象物が複数ある場合、対象物を揺らしても、一つの対象物が視点から近くにあり、他の対象物ははるか遠くにあるとき、遠い方の物体の動的変化が小さすぎてわかりにくい。
・もしくは、近い方の対象物が、視界以上に大げさに揺れ、閲覧者に目障りと感じられる。
・また、心理的な問題としても、閲覧者が自分を無視して、対象物が無機的に一方的に動いていると悟ってしまうと、動く対象物への関心を失ってしまう。

本発明は上記従来例の問題点に鑑み、コンピュータグラフィックスによる３次元仮想空間又は３次元概念空間において対象物の画像を、対象物の視界を妨げる障害物の画像より目立つ大きさ変化、形状変化、動き、点滅などの画像変化を用いて表示する場合に、閲覧者の視点に応じた適切な画像変化を用いて対象物の３次元画像を目立たせて表示することができる３次元表示装置を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために、コンピュータグラフィックスによる３次元仮想空間又は３次元概念空間において対象物の画像を、前記対象物の視界を妨げる障害物の画像より目立つ画像変化を用いて表示する３次元表示装置において、
前記障害物がない場合の前記視界内に存在する前記対象物の視界内外における全体の面積Ｓ１と、前記障害物がある場合の前記対象物の前記視界内の可視部分の面積Ｓ２とを算出して、前記対象物の前記視界内での可視部分の面積率＝Ｓ２／Ｓ１を算出する面積率算出手段と、
前記面積率＝Ｓ２／Ｓ１が小さいほど目立つ画像変化で表示して前記面積率＝Ｓ２／Ｓ１が大きいほど目立たない画像変化で表示する手段とを、
有することを特徴とする。
この構成により、障害物がある場合の対象物の可視部分の面積率＝Ｓ２／Ｓ１が小さいほど目立つ画像で表示して、面積率＝Ｓ２／Ｓ１が大きいほど目立たない画像変化で表示するので、閲覧者の視点に応じた適切な画像変化を用いて対象物の３次元画像を目立たせて表示することができる。

また、本発明は、閲覧者の視点から見た２次元スクリーンにおける視界全体の面積Ｓ０を算出して、視界内全体に対する対象物の可視部分の面積率＝Ｓ２／Ｓ０を算出し、前記面積率＝Ｓ２／Ｓ０が小さいほど目立つ画像で表示して前記面積率＝Ｓ２／Ｓ０が大きいほど目立たない画像で表示することを特徴とする。
また、前記障害物がある場合の対象物の可視部分の面積Ｓ２を大きくして前記面積率＝Ｓ２／Ｓ１を大きくする画像変化で、前記可視部分を目立たせることを特徴とする。
また、前記面積率算出手段は、前記視点から近い対象物から先に順次、前記面積率＝Ｓ２／Ｓ１を算出してその対象物の可視部分の面積Ｓ２を大きくして、面積Ｓ２を変化させた対象物の前記面積率＝Ｓ２／Ｓ１の変化を考慮して、その後方の対象物の前記面積率＝Ｓ２／Ｓ１を算出することを特徴とする。
また、前記３次元仮想空間又は３次元概念空間における前記対象物の体積を算出し、前記算出した体積が小さい対象物ほど目立つ画像変化で表示し、前記算出した体積が大きいほど目立たない画像変化で表示することを特徴とする。
また、前記対象物を目立たせた画像で表示してもその前に表示される障害物により目立たない場合に、前記対象物が目立つように前記障害物を形状変化させることを特徴とする。
また、前記３次元仮想空間は上空から下方の建物を見たものであって、前記対象物は前記建物内のフロアであり、前記障害物は前記フロアより上のフロアであることを特徴とする。

本発明によれば、閲覧者の視点に応じた適切な画像変化を用いて対象物の３次元画像を目立たせて表示することができる。このため、閲覧者の視点をより意識した、視覚的に閲覧者の視点からさらに見やすく、心理的に擬人化された対象物により、人に会うような日常の経験に沿った検索を行え、関心をそそる空間情報案内を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ここで、本発明では、上記の「課題」で説明した視覚的、心理的な問題を解決し、適切な対象物や障害物への動的変化のパターンを決定するべく、いかに、３次元の物体が最終的に閲覧者の視界の２次元のスクリーン上に見えるかを考慮する。そのために、まず考えられる方法として、対象物群と視点との距離を考える。さらに、対象物群の体積、それを構成している面の面積を考える。さらに、もっと正確な方法としては、対象物や障害物などのすべての３次元物体を閲覧者の目に見える視界の2次元スクリーン上に視点から射影された面積を考える。その面積から後述する２つのパラメータを定義し、それにより適切な擬人化された画像もしくは形状変化を対象物や障害物に与える。ここでいう擬人化された変化とは、閲覧者が対象物群を検索するという行為を、閲覧者という主人公が対象物という別の人間に約束をして出会うような場面での人間の行為とし、それを模倣させるものである。これにより、閲覧者は普段日常で行う行為を検索の中で行えることで、より空間的配置を理解しやすいシステムを提供できる。

前述の投影により２つのパラメータを使う方法において、
・一つ目のパラメータは、対象物が障害物や視界の境界のために、どれほど隠れてしまうかを示す、「遮断」、「陰面」に関する指標である。他の建物による障害物や、視界から外されていたりすると、対象物が閲覧者から見られていないと判断し、見える位置まで体を背伸びしたり、傾けたり、視覚的障害物を傾けたりする。
・もう一つのパラメータは、３次元物体が視界の２次元のスクリーン上でどのくらいの大きさでスクリーン全体を占めているかを示す指標である。これは、前述のように、対象物がいくら背伸びをしたり頭を傾けたりして閲覧者に見られるように形状変化をしても、対象物が閲覧者の目から遠い位置にあり自分が小さくしか見えないか、もしくはもともと対象物のサイズが小さいので、小さくしか見えないなどの見過ごされそうかどうかを示す指標である。その場合は対象物は、画像変化させたり、ジャンプや、踊り、などの激しい動きをして、手を振って「おーい、こっち！」と人間的な演出の画像変化（顔テクスチャ）で主張させる。

（実施の形態）
はじめに、一般的な対象物や障害物に、いかに形状の画像変化を与えられるかについて図１で述べる。形状の画像変化とは、対象物や障害物が必要に応じて、左右にゆれたり、形状が伸びたり、拡大したりして画像が変化することを言う。図１（ａ）に、マップデータから得られた建物の３次元データにもとづくポリゴン形状を示す。形状変化を必要とされる際は、なめらかな建物の形状の歪みを再現するため、通常の形状（３次元データ）をさらに分割する。例えば単純な直方体の建物の場合、図１（ｂ）に示すように垂直方向に１０分割したセグメント１に書き換える。これは、すべての建物をはじめから分割するとコンピュータの使用メモリを増やしてしまうため、対象となる建物に対してのみ随時分割処理を施せばよい。

さらにこれに、形状の変化を与えた例を、図１（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）に示す。図１（ｃ）は、単純に建物が高さ方向に拡大した「背伸び」をした場合（図のベクトル２）、図１（ｄ）は「背伸び」をして、かつ、建物の上部ほど大きく横に拡大した場合、図１（ｅ）は「背伸び」をして、かつ、建物の上部が横に曲がった場合を示す。これらの歪みをプログラムで実現するためには、２次以上の多次元関数、反比例関数、対数関数などによる座標変換を行うなどの手法で実現される。また、図１（ｅ）示すように建物の上部を地点３にまで曲げたい場合は、建物の中心底面から、地点３までの角度を、分割したセグメント１の数の分だけ分割し、各分割されたセグメント１を表すベクトル２の和で地点３まで到達できるようにすることで、建物が地点３まで曲がっているように見える効果を作り出せる。仮にこれらを動的に表示するには、一定の時間周期で通常の形状である図１（ｂ）に戻ったり、また変形した状態に変わったりすることで動的に演出できる。画像のみを変えたい場合は、視点方向を向いている顔などのテクスチャを変化させることで実現できる。

本発明でいう「画像変化」とは、時間軸において常に動的に画像や形状が変化するものと、画像や形状が変わり、そのまま変わったまま静止するものを含む。さらに、点滅、色変化などを含み、また、複数種類の画像変化を組み合わせたものを含む。また、ここでいう対象物は、建物の固体一つと限定せず、ある建物の一つのフロアだけであったり、複数の建物からなる連であったり、後述の概念空間における概念を示す物体であったり、概念を示す面であったりする場合も含む。対象物が建物の特定のフロアである場合は、そのフロアだけ、形状が変化したり、画像が変化したりする。

これら対象物や障害物の形状変化などは、閲覧者の変化する視点の位置に対応できるよう、視点から変形させる物体までの視線ベクトルを考え、形状変化が常に、視線ベクトルを法線とする平面、および曲面上で動くことが望ましい。これにより視点から、物体の変化が見やすくなる。視点が変われば、当然、形状変化する方向も変わる。

前述のような画像や形状変化のどういうものを、どのような速さ、どの時間周期で動かせばいいかに関して、本発明の提案する方法について述べる。このため、本発明の３次元表示装置には図５に示すように、あらかじめ目立ちやすい、目立ちにくいなどの指標を与えた「物体の画像や形状変化」のデータのライブラリ（単にライブラリとも言う）１０６を用意しておく。

まず簡単な方法としては、対象物群と視点との距離を考える。あるいは、対象物群や障害物群の体積、それを構成している面の面積を考える。閲覧者の視界にとって見やすい表現方法を演出するには、前述の距離が小さければ、物体が目の前にあるので、あまり閲覧者の目障りにならないよう目立ちにくい画像や形状変化を、前述の距離が大きければ、遠くて見過ごされるので目立ちやすい画像や形状変化を対象物に与える。同様に前述の体積や面が大きければ、目立ちにくい画像や形状変化を、前述の体積や面が小さければ、目立ちやすい画像や形状変化を対象物に与える。しかし、これらの方法は正確ではない。もし遠くにある物体でも大きさが大きければ、画面内に大きく存在し得る。また、体積の大きい物体でも、細長い特殊な形状の場合は、横から見ると小さくしか見えないため、目立ちやすい画像形状変化を与えなければ閲覧者に見過ごされてしまう。

そこで、さらに本発明の提案する最も正確な表現方法としては、視界の２次元スクリーン上の物体の射影面積を考える。閲覧者は３次元の物体を見るが、最終的な視界は図３に示すような２次元のスクリーンでしかない。本発明では、すべての対象物や障害物を、この２次元のスクリーンに視点から射影された面積として考慮する。

視界の２次元スクリーン上における各面積の定義を図２に示す。まず、図２（ａ）において太枠４で示す領域内を「視界全体の面積Ｓ０」と定義する。次に、図２（ｂ１）、（ｂ２）において太枠５で示す領域内を、視界の２次元スクリーン境界内外の対象物が占める面積で、他の物体による陰面を考慮せず、かつ、視界の枠４による陰面を考慮しない面積を「障害物がない場合の視界内外の対象物面積Ｓ１」として定義する。面積Ｓ１は図２（ｂ１）に見られるように、手前の障害物による遮断を考慮しない。また、面積Ｓ１は図２（ｂ２）に見られるように、対象物が視界の横の枠４からはみ出ていても遮断されない。当然、対象物が目の前にあれば、その面積Ｓ１は「視界全体の面積Ｓ０」よりも大きくなり得る。

次に、図２（ｃ１）、（ｃ２）において太枠６で示す領域内を、視界の２次元スクリーン内の対象物が占める面積で、他の物体による陰面を考慮し、かつ、視界の枠４による陰面を考慮し、これらの陰面を除いた残りの面積を「可視部分の対象物面積Ｓ２」として定義する。面積Ｓ２は実際の目に見える部分の面積のことである。これらの面積Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２を定義した上で、本発明では、２つの重要なパラメータを以下の数式で定義する。まず、「可視部分面積率」を数式１として以下に定義する。
「可視部分面積率」
＝「可視部分の対象物面積Ｓ２」／「障害物がない場合の視界内外の対象物面積Ｓ１」

これは、図２（ｃ１）、（ｃ２）において太枠６で示す領域の面積Ｓ２を、それぞれ図２（ｂ１）、（ｂ２）において太枠５で示す領域の面積Ｓ１で割った値である。「可視部分面積率＝Ｓ２／Ｓ１」とは、建物などの対象物が、自分の体のどのくらいの割合が閲覧者の視点から実際に可視であるかを示す指標である。前に障害物があったり、閲覧者が空の方角を見ているために視界から対象物の下半分が遮断されていたりなどのあらゆる理由による陰面を考える。そして陰面が全くない場合のうちの、あった場合による残りの可視の部分に対する割合である。後述のように、「可視部分面積率＝Ｓ２／Ｓ１」は時間に依存する場合がある。

「可視部分面積率＝Ｓ２／Ｓ１」は、対象物をより擬人化させるための指標である。人は、目の前に障害物が存在し、視覚が遮られると、それを避けるため頭を横に動かしたり背伸びをしたりする。それを模倣すべく、対象物群や障害物のおのおのが、自分の体のどのくらいの割合が閲覧者から見られているかを「可視部分面積率＝Ｓ２／Ｓ１」で求め、「可視部分面積率＝Ｓ２／Ｓ１」がある閾値まで大きくなるよう、その形状を大きくしたり、傾けたりすることで、完全にオクルージョンにより視界から遮断される状態を防ぐように働く。

ここで、２つの関連する従来例とは違う注意すべき点について述べる。注意すべきは、こういった他の障害物により視覚が遮断されている部分の割合を計算し、それを指標に障害物を半透明にして表示する等の方法は特許文献２などで提案されているが、本発明の「可視部分面積率＝Ｓ２／Ｓ１」とは図２（ｂ２）の視界の枠４の外にある物体の面積も考慮するという点で、従来のものと異なる。これは、本発明が、後述の図６（ｃ）に示す対象物１１にあるような、視界のスクリーン枠からほとんど外され見られない状態にある対象物に対しても、対象物が背伸びをして視界に入り込み、自らの存在をアピールするような効果を適用する必要があるためである。特許文献２にあるような従来の定義では、視界から外れたものを半透明に表示しても意味がないので視界による遮断は考慮しない。

もう一つの注目すべきことは、従来例と違う本発明の陰面判定の特徴である。ある一つの視点に近い対象物が、可視されようとして形状を傾けるなどの変化を起こすため、当然、新たに後ろの視界を遮断してしまい、その影響が後ろの他の対象物にも及ぶ。それはあたかも、人が集合写真をとられる際、目の前の人が、顔をカメラに映られようとして頭を動かしたために、今度はその後列の自分が遮断され、自分の頭を動かさなければいけない状況となるという具合である。これと同じことを起こすため、本発明では、形状変化適用後、対象物ごとに陰面判定を更新しなければいけない（後述の図４に示すステップＳ１９に相当）。この具体例は、図１０（ｄ２）に示す建物１３と図１０（ｅ２）に示す建物１４で後述する。本発明のこの点も、従来の例では、別の対象物に対して新しく更新した陰面判定を適用しない点で異なる。

もうひとつの定義されるパラメータとして、「視界内外面積率」を数式２として以下に定義する。
「視界内外面積率」
＝「障害物がない場合の視界内外の対象物面積Ｓ１」／「視界全体の面積Ｓ０」

これは、図２（ｂ１）、（ｂ２）に示す対象物面積Ｓ１を図２（ａ）に示す面積Ｓ０で割った値である。「視界内外面積率＝Ｓ１／Ｓ０」は、仮に周りの障害物が存在しなく、視界が無限に広がっていた場合でも、視点からどれだけの大きさで対象物が見られたであろうかを示す指標である。すなわち、視界画面の枠（Ｓ０）の割合に対し、対象物の画像（Ｓ１）が占有する割合である。対象物が、そのサイズにかかわらず目前にあるので視界内で大きく見える場合、もしくは、対象物のサイズが単純に大きいので大きく見える場合、「視界内外面積率＝Ｓ１／Ｓ０」は大きい。場合によっては視界以上に大きい物体を目の前にした場合は１００％を超える。

逆に対象物が、そのサイズがどうであれ、はるか遠くにあるため小さく見える場合、もしくは、対象物が単純にサイズが小さくて小さく見える場合、「視界内外面積率＝Ｓ１／Ｓ０」は小さい。これが「視界内外面積率＝Ｓ１／Ｓ０」の意味する指標である。このようなパラメータを定義しなくても、単純に視点からの距離を指標として使えると思えるが、画面全体の面積に比べどのくらいの大きさで見えるかは、対象物のサイズ、形状、見る角度にも依存する。サイズが大きくても遠いため小さく見える、サイズが小さいので小さく見える、あるいは、形状が平べったい建物なので横から見ると小さく見える、などの可能性がある。そのため、対象物を２次元スクリーン上に射影した上で面積Ｓ１を計算し、このような「視界内外面積率＝Ｓ１／Ｓ０」というパラメータを定義しなければならない。

この「視界内外面積率＝Ｓ１／Ｓ０」と前述の「可視部分面積率＝Ｓ２／Ｓ１」を使ってどのように、画像や形状変形を対象物や障害物に適用するかを説明する。例えば障害物で陰になっている対象物を、閲覧者に見られようと、「対象物や障害物を傾ける」、「背伸びをさせる」などの形状変化をさせて、「可視部分面積率＝Ｓ２／Ｓ１」を上げて１００％全体が見られても、「視界内外面積率＝Ｓ１／Ｓ０」が低い場合、つまり、その対象物が、視界２次元スクリーン上のごく小さな部分にしか占めていない場合は、閲覧者に見過ごされてしまう。そのためにあらかじめ画像や形状変化のライブラリ１０６（図５）で、目立ち度の高い変化、ジャンプしたり、手を振ったり、激しく動いたり、画像を激しく変化させたりなどの変化を適用しなければならないという判断ができる。これは、人が町で出会う際、近距離で突然出会った場合、控えめな動きで「こんにちは」と相手にメッセージを送るのに対し、遠くで小さく目撃され遠くから手を振って「おおい！こっちだ。こんにちは！」と比較的激しい動きで合図してやってくるという行動パターンを模倣するものである。

また、逆に「視界内外面積率＝Ｓ１／Ｓ０」が大きい場合は、視界画面の大きな割合を占有しているため、閲覧者に目障りにならないよう、激しい画像および形状変化を避けるという判断ができる。「可視部分面積率＝Ｓ２／Ｓ１」を上げようとして、建物を傾けようとするにしても、「ゆっくりと揺らす」などの、目立ち度の低い画像や形状変化をライブラリ１０６から選択して適用する。
「視界内外面積率＝Ｓ１／Ｓ０」と「可視部分面積率＝Ｓ２／Ｓ１」の両方が大きいと、その対象物は目立つということとなり、両者を掛け算した、投影面積率＝Ｓ２／Ｓ０が大きいことと同じになる。
結論として、本発明では対象物が目立つということは、投影面積率＝Ｓ２／Ｓ０が大きい、目立たないということは、小さいということになる。

形状変化に関して、前述に述べたような時間に依存する動的変化の場合について述べる。正確に言えば、ある対象物の動的変化が他の対象物の陰面に大きく作用するとき、その動的運動を最適化しなければいけない。すなわち、対象物が一定の周期などで動いている場合である。この場合は、前述のパラメータ「可視部分面積率＝Ｓ２／Ｓ１」を、ダイナミックに時間ｔに依存する値とし、関連するすべての物体群の動的変化周期の最小公倍数を周期Ｔ（時間）とする。時間Ｔ内でサンプリングをＮ回行い、そこで得られた、対象となる対象物の「可視部分面積率＝Ｓ２／Ｓ１」の和をＮで割り、平均をだして、値を考慮する。これにより、２つの重なった対象物が交互に顔をだしてその顔を見られるようにすることが可能である。「視界内外面積率＝Ｓ１／Ｓ０」は、陰面に依存しないため、このような処理はしない。以上２つのパラメータについて述べた。

これら２つの「可視部分面積率＝Ｓ２／Ｓ１」と「視界内外面積率＝Ｓ１／Ｓ０」をかければ、単純に、視界の枠全体の面積Ｓ０に対する、対象物の可視部分の面積Ｓ２の比＝Ｓ２／Ｓ０が求まる。例えば、これを使えば、すべての対象物群に対し、この可視部分の面積が均一に大きくなるように対象物の形状を拡大するなどの表現方法も考えられる。つまり、遠くのものも、近いものとほぼ同じくらいの大きさで拡大する方法である。しかしその場合は、小さいものを無理やり拡大してしまい、閲覧者に、現実感が失われてしまうので、閲覧者の関心が薄れてしまう。そこで、本発明は、遠くの小さく見えるもの、サイズが小さくて小さく見えるものは、単純に拡大で大きく表示するのではなく、対象物を擬人化し、大きさはある程度だけ拡大し、その対象物が小さくしか見えていないので目立とうとする人間的な激しい動きや画像を物体に適用させることで、日常の慣れた経験に沿った体験をさせることで、閲覧者に空間的配置を理解しやすい演出を行うことに本質がある。

これら前述の２次元スクリーン上の射影された面積を具体的に算出する方法のレイ・トレーシング（Ray Tracing）法を使った例を図３を使い説明する。図３では、視点Ｐから
注視点１６にめがけて視線１５があり、対象物１４がある。視界は、視界の境界７の間にある空間であり、視線１５を法線とし、視界の境界７を覆う面を陰面判定面１７と呼ぶ。この陰面判定面１７を視界の２次元のスクリーンと考える。陰面１７は、例えば縦横ｍ×ｎ個の小さな領域（セル）に分割され、視点からそれぞれのセルの中心までのベクトルを考え、交差判定、つまり、途中で物体によりベクトルが遮断されて陰面になっていないか、レイ・トレーシングで判別判定を行う。ここでは、陰面となっているセル１８は黒く塗られる。対象物１４の射影面積は、この黒く塗られたセルの数によって判定される。本発明では、面積の比（Ｓ２／Ｓ１、Ｓ１／Ｓ０）のみを考えているため、単一セルあたりの面積を考慮しなくても、セルの数で面積Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２を表せる。

図８（ａ）〜（ｅ）は視点Ｐから違った距離に配置される複数の陰面判定面１７ａ〜１７ｅを示す。陰面判定面１７ａ〜１７ｅにおいて、視線１５を法線としながら判定面１７ａ〜１７ｅとセルは、それぞれの辺の大きさが視点Ｐからの距離に関して比例関係を保っているので、違うサイズの陰面判定面１７ａ〜１７ｅ同士で判定されても、セルの数だけで陰面の面積を比較することができる。セルは数が多く、つまり解像度が高いほど望ましいが、計算量が増えるため、また、対象物表示の表現方法のためのロバストな判定のため、あまり細かい解像度で陰面を判定する必要はない。図３では、陰面判定面１７は、デカルト座標のような平面であるが、角座標による２つの角度による球面でもかまわない。また、コンピュータグラフィック言語でレンダリングを行う際、計算の手間を省くため指定物体の可視部分の面積Ｓ２の算出、陰面判定も同時にさせることも可能である。

図４のフロー図と図５のブロック図を使い、本発明においていかに対象物から２つのパラメータ（Ｓ２／Ｓ１、Ｓ１／Ｓ０）を算出し、対象物や障害物に適切な形状変化などの画像変化を与えていくかの全体のアルゴリズムの流れを説明する。まず、閲覧者に知らせたい対象物を決定する（図４のステップＳ１）。例えばユーザがレストランを検索した場合、対象となる飲食店の建物群が、ここで言う対象物群となる。これらを、仮想空間にいる閲覧者に効果的にその場所を知らせる。次に、前述の図３で示した視点Ｐと注視点１６を設定する。視点Ｐが閲覧者の目の位置となる。さらに注視点１６が見ている方向の点を示す。これは図５に示す入力部１０１で行われる。

次に、図３で示した物体の陰面１７を調べる。これは図５に示す評価部（パラメータ評価部１０２、画像形状変化評価部１０３）が行う。視界領域（境界７内）を調べ、視界にはいる対象物群（対象物１４）のみを調べる（図４に示すステップＳ２）。これにより、視点Ｐの後方にある物体の交差判定計算の手間を省く。もちろん、必要に応じ、閲覧者の視界に全く入らない対象物も考慮することもできる。図５に示す３次元データ１０５から座標を調べ、図５に示す投影面積計算部１０４で計算を開始する。簡単のために選択されたｋ個の対象物群は、視点Ｐに距離が近い順に配列される（図４に示すステップＳ３）。そして近い順に陰面判定を行っていく。これにより、視点Ｐから近い面の陰面判定で陰面であると判断された部分は、当然、その陰面より後ろにある陰面の対応する部分も陰面であることは自明なので、判定スキャンする手間が省ける。

まず、対象群ｉ（ｉは０≦ｉ≦ｋ−１の整数）のうちの一つ目（ｉ＝０）について調べる（図４のステップＳ４、Ｓ５）。対象物ｉに関する前述の３つの面積Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２を算出するために、対象物ｉに関する陰面判定面ｉを設定する。陰面判定面ｉは、図３で前述した視点Ｐから注視点１６までのベクトルを法線とした面として表現できるが、今は、視点Ｐから対象物ｉの間にある空間の障害物のみを考えるため、陰面判定面ｉを、視点Ｐから対象物ｉへ結ぶ線の対象物ｉを越えた直後の位置に置くことで、陰面判定面ｉの後ろ、つまり対象物ｉの後ろの障害物は考えないようにする。陰面判定面ｉを縦横ｍ×ｎのセルに分割する。視点Ｐから、対象物ｉに関する陰面判定面ｉの各セルの中心までのベクトルを考え、交差判定を行う。

図２（ｃ１）、（ｃ２）の「可視部分の対象物面積Ｓ２」を求めるため、障害物と交差しないで、対象物ｉと交差するセルの数を算出する（図４のステップＳ６）。図２（ａ）の「視界全体の面積Ｓ０」は、視界全体、すなわちｍ×ｎの数となる（図４のステップＳ７）。図２（ｂ１）、（ｂ２）の「障害物がない場合の視界内外の対象物面積Ｓ１」は、図２（ｂ２）に示すように視界の外も考える必要があるので、陰面判定面ｉをセルの形状を保ったまま、視点Ｐから注視点１６までを法線とする面のまま、さらに大きい任意の大きさＭ×Ｎ個（Ｍ＞ｍ、Ｎ＞ｎ）に延長し、視界の外を含む対象物ｉと交差し得るすべてのセルの数とする（図４のステップＳ８）。

したがって、「障害物がない場合の視界内外の対象物面積Ｓ１」は、「視界全体の面積Ｓ０」より大きくなってしまう場合もある。視界より大きいＭ×Ｎのセルからなる陰面判定面１７は、大きいほど、正確に視界以外にはみ出ている物体の大きさを考慮できるが、ｍ×ｎの２倍以上の大きさあたりで十分である。仮に、視点Ｐの見ている方向と逆の後ろに対象物があったとして、それも考慮したい場合は、後ろにも陰面判定面１７を設置したり、曲面の判定面を設置することも可能である。

セルの数は、面積の値そのものではないが、ここでは、２つの重要なパラメータである「視界内外面積率＝Ｓ１／Ｓ０」、「可視部分面積率＝Ｓ２／Ｓ１」、すなわち面積の比を計算するだけなので、単一セルの面積の大きさを知らなくても問題ない。また、後述の図８（ａ）〜（ｅ）に示すような陰面判定面１７ａ〜１７ｅが視点Ｐからの距離が変わっても、視点Ｐから注視点１６へのベクトルを法線とし、セルの辺が視点Ｐから陰面判定面１７ａ〜１７ｅまでの距離に比例している限り、各対象物ｉに関するこれらの面積比率（Ｓ１／Ｓ０、Ｓ２／Ｓ１）は、違う陰面判定面１７同士で比較できる値である。

図５のパラメータ評価部１０２で、これらの２つのパラメータ（Ｓ１／Ｓ０、Ｓ２／Ｓ１）を使って閾値と比較し、図５の画像形状変化評価部１０３で、対象物ｉに適切な画像や形状変化の適用を考え、図５のライブラリ１０６から選択する。図４では、ステップＳ９、Ｓ１２において対象物ｉの「可視部分面積率＝Ｓ２／Ｓ１」がある閾値より小さいか大きいか判定する。「可視部分面積率」が閾値より小さいときは、障害物ｐや、視界の枠に大きく遮られ、対象物ｉの体全体に比べ可視部分が小さいと判断し、対象物ｉが見られるよう、「形状が伸びる」、「傾く」などの変化を適用する（ステップＳ１０、Ｓ１１、Ｓ１２）。

ステップＳ９において、ある閾値よりもあまりにも小さいとき（「可視部分面積率」<<閾値）、対象物ｉだけでなく、障害物ｐにも形状変化を与えるようにする（ステップＳ１１）。この場合、対象物ｉから視点Ｐまでのベクトルで交差判定を行い、交差する、すなわち、対象物ｉの障害となっているｑ個の障害物群を特定する。その中で、交差点が一番多い障害物を障害物ｐ（０≦ｐ≦ｑ−１）とする。障害物ｐを、対象物ｉの「可視部分面積率」を上げ、かつ、対象物ｉや障害物ｐよりも視点Ｐに近い位置にある他の対象物ｊ（０≦ｊ＜ｉ）と交差しない方向に動かす。

ステップＳ１２において、もともと対象物ｉの「可視部分面積率」は低いが、それほど低くない場合（「可視部分面積率」＜閾値）は、対象物ｉの陰面判定面ｉ上において、上、右、左、下、などのどちらの方向に動けば一番「可視部分の対象物面積Ｓ２」が上がるかを陰面判定面ｉの結果から調べ（ステップＳ１３）、その座標にめがけて動くよう指令する（ステップＳ１４）。一方、「可視部分面積率」が閾値より高いときは、対象物全体が十分見られている意味であり、特別な形状変化は適用させず、後述の「視界内外面積率＝Ｓ１／Ｓ０」の値で形状などの画像変化を決定する（ステップＳ１８）。

ここでいう閾値は、段階的に複数存在したり、また、画像および形状変化を施す対象物の総数ｋに依存する関数として定義することもできる。例えば、複数の閾値を設定することで、段階的に分別が可能である。また、閾値をｋの関数と設定することで、ｋの数が多い場合、つまり、画面に出したい対象物の顔テクスチャの数が多い場合には、混雑した状態なので、それぞれの「可視部分面積率」の許容最小値である閾値が下がるような関数とし、対象物群の形状変化が頻繁におきて他の対象物を圧迫しないように調整できる。

次に「視界内外面積率」が閾値に比べ小さいか大きいか判定する（ステップＳ１５）。「視界内外面積率」が低い場合は、対象物ｉが視点Ｐから遠くにあるのか、対象物ｉのサイズが小さいかの理由で、障害物や視界の枠４による遮断の有無にかかわらず、画面の小さな部分しか占めておらず、前述のように対象物ｉの形状を左右に傾けたところで、閲覧者に見過ごされてしまう状態である。本発明では、拡大はわずかに行い、目立ち度の高い動的変形、速く揺れたり、ジャンプしたり、踊ったり、激しい画像テクスチャの変化などをライブラリ１０６から選択して、適用する（ステップＳ１７）。もちろん、小さく見えるものを単純に拡大して大きく表示することはできるが、極端に大きくすると非現実性を帯びてしまうため、あえて、目立ちやすい動きや画像表示を促進させることで人間が遠くから必死に合図を送るような行動を模倣させることに本発明の特徴がある。

逆に「視界内外面積率」が高い場合は、障害物に隠れているいないにかかわらず、画面の多くを占めて存在しているため、形状および画像変形を施すには、目立ち度の低い、ゆっくりとした動きや、手をふるなど対象物の一部分だけが動くようなアニメーションを適用する（ステップＳ１６）。これにより閲覧者に目障りにならないようにする。ここでいう閾値も前述のとおり、複数存在、対象物群の総数ｋに依存する関数であることが考えられる。

次いで、対象物ｉの画像や形状変化に関して、前述の見積もりから、適切な目立ち度、形状傾きの有無、どの方向へどれだけ動くべきか、どのような適切な目立ち度のある画像貼り付けるのかを、図５に示す画像形状変化評価部１０３で考慮し、画像および形状変化データのライブラリ１０６から表現効果が選択され、対象物ｉに適用される。また、対象物ｉの全体の形状の視点Ｐから見える位置に、かつ、視点Ｐに向かった面にテクスチャを貼り付けることで、対象物ｉが視覚的により閲覧者を意識しているという効果を生むことができる（ステップＳ１８）。

仮に、ライブラリ１０６から選ばれた形状変化を適用する場合を考える。対象物ｉが傾くことが決まると、陰面判定が変化するので、後ろの陰面判定面のために更新しなければいけない。このことは、従来の陰面判定とは違うことを意味する。図４において、対象物ｉの適切な画像および形状変化付与の判断アルゴリズムが終了したあとは、次の、対象物ｉ＋１に対し同様の調査（ステップＳ５）を行う。これは、すべてのｋ個の対象物が終わるまで、繰り返される（ステップＳ２０）。選択されたｋ個の対象群の調査をすべて終えると（ステップＳ２０でYes）、本発明の「視点による対象物の表示方法」のアルゴリズムが終了する。これで、図５に示す画像表示部１０７で、画像および形状変化データのライブラリ１０６から選ばれたデータを３次元物体データ１０５に適用し、閲覧者にとって対象物群が見やすい視界を描画する。仮に、閲覧者が、空間の中で移動し始めて、視点Ｐが変わったり、顔の向きを変えたために、注視点１６が変わった場合は、コンピュータの計算のメモリが許す限り、ある一定周期で入力部１０１で視点Ｐと注視点１６を再入力し、図４に示すフローチャートから新たに始めなければいけない。

以上、図４、図５を使い、アルゴリズムの概念を述べた。次に、具体例としていくつかの対象物、障害物を考え、どのように対処するかについて述べる。例として述べる対象物と障害物の分布を図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に鳥瞰図として示す。また、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）それぞれに対して、対象物と障害物が実際にどのように視界の２次元スクリーン上から見えるかを示した図を図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ１）に示す。図６（ａ）、図７（ａ）が形状変化を適用しない普通の場合、図６（ｂ）、図７（ｂ）が従来例とする、視点Ｐに依存しない形状変化を適用した場合、図６（ｃ）、図７（ｃ１）が本発明の提案する視点に依存する形状変化を適用した場合である。また、図７（ｃ２）は、図７（ｃ１）をさらに変形して、対象物１３が見えるようにその前の障害物９を移動した例を示す。図６のベクトル７は、視界の境界を示す。ベクトル７の外側の空間は、視界外であり閲覧者からは見えない。また、図８に、それぞれの対象物に関しての陰面判定の様子を鳥瞰図として示す。さらに、図９、図１０に、図８のそれぞれの場合に対応して、陰面判定面のどのセルが陰面となっているかを視界の２次元スクリーン上の画面として示す。

図６、図７から順を追って説明する。ここでは、建物１０、建物１１、建物１２、建物１３、建物１４を閲覧者の関心のある対象物とする。建物８、建物９を障害物とする。そのため、図７（ａ）に示すように、
・対象物である建物１０は、下部分が建物８に隠れて見えない。
・対象物である建物１１は、障害物はないが、閲覧者の視線が上を向いているため、下半分が視界の枠で見えない。
・対象物である建物１２は、すべてが見える。
・対象物である建物１３は、建物９に隠れ、全く見えない。
・対象物である建物１４は、すべてが見える。

この状態で、従来の例として、視点Ｐの位置を考慮せず、単純に機械的に対象物の形状を拡大したり、対象物の建物を揺らしたりした場合の例を従来例として、図６（ｂ）、図７（ｂ）に示す。図７（ｂ）の従来例では、
・対象物である建物１０は、目立たせるつもりで張り付けた顔テクスチャ１０ａが下半分の見えない部分（建物８の部分）に張り付けられているので見えない。また、形状の上半分が拡大して目立ってはいるが、そもそも画面から大きく見える建物なので、拡大しても意味がない。ましてや、視界画面の枠を超えてはみ出ている。
・対象物である建物１３は、目立つよう体を傾けたり元に戻ったり周期運動をして閲覧者の関心をひこうとしているが、傾く向きが視点からさらに奥の方向なので、障害物９に相変わらず隠れている。
・対象物である建物１２は、顔テクスチャが閲覧者の視点の方を向いていない。
・対象物である建物１１は、若干拡大しているが、拡大し足りない。上方向に背伸びをすべきである。また顔テクスチャの貼り付け位置も見えにくい位置にある。
・対象物である建物１４は、普通に見えている。
以上のべたように、閲覧者の視点Ｐがどこにあり、個々の対象物が、自分がどのように閲覧者から見えるのかを知らない限り、適切に動的および画像変化を与えることができない。

そこで、本発明の提案する前述のアルゴリズムにより形状変化を施した場合を、図６（ｃ）、図７（ｃ１）（ｃ２）に示す。明らかに閲覧者に見られやすく、あたかも、対象物である建物群が生きていて、閲覧者であるカメラを意識して集合写真を撮ったような状態となっている。図７（ｃ１）の画像を得られるまでの過程を図８、図９、図１０を使って述べる。図４のアルゴリズムにおいて、視界７に入る対象物は、建物１０、建物１１、建物１２、建物１３、建物１４の５個、ｋ＝５である。これらを視点Ｐから近い順に調べていく。

まずは、視点Ｐに最も近い建物１１を（対象物ｉ＝０）として調べる。図８（ａ）に示すように、建物１１を通る視点Ｐから注視点に垂直な陰面判定面１７ａを建物１１の後ろに設置する。陰面判定面１７ａは、縦横ｍ×ｎ個のセルに分割され、それぞれのセルの中心から、視点Ｐまでのベクトルを考え、物体交差を調べる。陰面判定面１７ａの後ろにある障害物や障害物となり得る対象物は考えないので、この場合は、対象物自身（建物）１１と、障害物８のみを考える。図９（ａ１）に陰面判定の結果を示す。陰面のセルは黒く示す。対象物１１は、他の障害物により遮断されていない。しかし、閲覧者の視線が上を向いているため、対象物１１の上部分しか見えていない。これは、対象物１１の「可視部分面積率」が小さいことを意味する。そこから、上、下、右、左等の方向へ伸びた場合の障害物や視界の枠による陰面を考え、「可視部分面積率」がもっとも上がる方向へと移動する。この場合は上方向である。画面全体の内の対象物１１が占めている面積「視界内外面積率」は、とりわけ小さいわけでもないので、あまり目立つ動きをする必要はないと判断される。顔テクスチャとして対象物１１の可視部分の中央あたりに貼り付ける動画を再生する。その結果を図９（ａ２）に示す。建物１１が背伸びをして、閲覧者に存在を示そうとしているように見える。

次に建物１０（対象物ｉ＝１）に関して考える。対象物１０に陰面判定面１７ｂを設置した様子を図８（ｂ）に示す。そのときの陰面判定の結果を図９（ｂ１）に示す。陰面については、障害物８だけでなく、対象物１１が前述のように、背伸びをしたことによる新たな大きな陰面が存在する。建物１０は、障害物８により下半分が隠れているだけなので、「可視部分面積率」は比較的大きく、かつ、画面の中で比較的大きな面積を占めていて「視界内外面積率」も大きいので、これ以上比率を上げない程度に穏やかに揺れたり、少し拡大し、視点と建物とのベクトルに垂直な面で建物を軽く揺らすことが考えられる。その様子を図９（ｂ２）に示す。

次に建物１２（対象物ｉ＝２）に関して考える。建物１２に設置された陰面判定面１７ｃの様子を図８（ｃ）に示す。判定の結果を図９（ｃ１）に示す。建物１２は可視部分面積率が１００％であり、画面内のかなり大きな部分を占めている、「視界内外面積率」も高いため、目立ち度の低い、控えめな動的変形を適用し、視点を向いた顔テクスチャを貼り付けるだけで、閲覧者の関心十分ひくと判断される。その様子を図９（ｃ２）に示す。

次に建物１３（対象物ｉ＝３）に関して考える。建物１３に設置された陰面判定面１７ｄの様子を図８（ｄ）に示す。判定の結果を図１０（ｄ１）に示す。建物１３は、障害物９により完全に視界を遮断されている、「可視部分面積率」＝０％である。このようなあまりにも「可視部分面積率」が低い場合、障害物による交差判定により、遮断の多くが、視界の枠によるものでなく、障害物により発生していると判断されるとき、その障害物を動かす作業を行うことができる。図７（ｃ２）に示すように、視覚交差の多い障害物９の形状を変化させ、建物１３の「可視部分面積率」を上げている。

さらに、対象物である建物１３も、陰面判定面１７ｄ上での周り上、下、右、左のどの方向に変形すれば「可視部分面積率」が高くなるかを探す。この例では、右に傾いた場合が一番効果があるとし、右に傾いて頭をふるアニメーションを再生する。建物１３は、画面の中である程度の面積を占めているので、「視界内外面積率」がそれほど低くないので、ゆっくりとした動きで傾き、閲覧者にアピールさせる。顔テクスチャは、可視部分となった新たな部分の中心に貼り付ける。その様子を図１０（ｄ２）に示す。

最後に、建物１４（対象物ｉ＝４）に関して考える。建物１４に設置された陰面判定面１７ｅの様子を図８（ｅ）に示す。判定の結果を図１０（ｅ１）に示す。建物１４は、本来そのほとんどが可視の状態にあったが、その前の建物１３が右に傾いてきたため、視界が遮断され、ほぼ「可視部分面積率」＝０％となってしまっている。建物１４に関する陰面判定面１７ｅ上の陰面となっていないセルの部分を、上、下、右、左を探す。建物１４が上に伸びれば、「可視部分面積率」が上がるため、背伸びの動的変化を適用させる。背伸びをすれば、「可視部分面積率」が増える。しかし、建物１４が遠くにあり、建物１４が比較的小さいため、「可視部分面積率」は少ししか上がらない、つまり、背伸びをしても小さくしか見えない。そのため、踊ったり、ジャンプしたりなどの目立ち度の高い動的変形を適用させている。建物１４は、他の建物に比べ激しい動きをしている。顔テクスチャも呼びかけるような顔になっている。これら一連の計算と判定を行った最終的結果が、図７（ｃ１）、図１０（ｅ２）となる。

前述の例では、視点Ｐが地面に平行の向きの、つまりビルを横から見た場合を考えたが、本発明では、視点Ｐは３次元空間の任意の方向をむける。図１１に、上空から下方の建物をみた場合を示す。対象物群２３は、建物に限らず、この場合は、店などがあるフロアやフロアの一部の部屋となる。従来の方法では、ビルを半透明にできるが、対象物群２３のフロアが複数あり、真上に重なっていると、半透明にしても認識が困難となる。本発明の提案する表現方法を適用する前を図１１（ａ）に、適用した後を図１１（ｂ）に示す。それぞれ、対象物群２３が移動して、「可視部分面積率」を上げている。さらに、対象物のフロア２３の上の階にある、障害物であるフロアやビル２４も、分割して移動して、対象物２３が見えやすくなるようにしている。さらに、「視界内外面積率」が小さい対象物２５は、目立ちやすい動きをしている。

本発明の提案する空間内における物体の表示方法は、実在する物理的な物体に限定されるものではない。それを応用例として図１２、図１３に示す。図１２、図１３は、概念空間とよばれる日常の物理空間と同じ座標からなる空間を示す。そこでは、概念を表現した物体を概念物体と呼ぶことにする。概念物体が、空間のある座標に位置しており、関連する概念物体同士は線で結ばれている。概念物体の距離や位置にも、その概念の性質を示すための意味あるパラメータが関連してある。ここでの概念物体は、ファイルを含むフォルダであったり、ある概念を象徴した物理的形状に具体化したものであったりする。概念物体は、図１２のような３次元の立体のみならず、平面であったりもする。本発明では、この概念空間の性質そのものについての提案ではない。本発明の主張するところは、前述の物理空間と同様に、概念空間でも、検索などで、ある一つ以上の概念物体群を強調させたい場合や、閲覧者に知らせたい場合、概念物体の位置や形状を著しく大きく変えることなく、概念物体を視覚的にわかりやすく擬人的に知らせる表現方法である。

図１２では、図６と同様に概念物体１９、２０、２１が空間に配置されているが、各概念物体１９、２０、２１にその性質を説明するラベルが張ってある。ラベルとして例えば、概念物体１９は「昼食」、概念物体２０は「公園」、概念物体２１は「ビーチ」を現す。これらの座標には、意味があり、勝手に移動させたりしてはいけないなどの制約がある。それらは、関連性度によって、線２２などで結ばれていたりする。

この空間の配置を視点から見た図を図１３に示す。図１３（ａ）は、概念物体になにも形状変化を適用していない場合の視界を示す。図１３（ｂ）は、検索などで、ラベルが「昼食」の概念物体１９と、「公園」の概念物体２０のみを強調表示させたい場合を示す。「昼食」の概念物体１９は、視覚障害物がなく、物体すべてが見えるので、前述の数式１「可視部分面積率」は１００パーセントである一方、小さいもしくは遠いので、小さくしか見えず、数式２の「視界内外面積率」は小さい。そのため、図１３（ｂ）では、若干拡大され、ライブラリから目立つ形状変化が適用され、閲覧者の目をひくようにしている。一方、「公園」の概念物体２０は、前面の概念物体２１が障害物となっているため、殆どが見えないので「可視部分面積率」が低く、このため、概念物体２１を横にたおし、概念物体２０自身の体を傾ける等の表現を施している。ただし、「視界内外面積率」は大きいので、目立ち度の高いあまり激しい動きはしない。これにより、閲覧者は、概念空間において、任意の視点から、概念物体の位置を大きくかえることなく、特定の１つ以上の概念がどこにあるか、一目でわかる。

本発明は、右目左目視差を持つ、いわゆる立体テレビの画像表示機器においても、使用が可能である。その場合、視点は、２つある。右目の視点と、そこからわずかにずれた位置にある左目の視点が存在する。この場合は、ある対象物に対しての前述の図２に示した「障害物がない場合の視界内外の対象物面積Ｓ１」や「可視部分の対象物面積Ｓ２」のそれぞれ右目の視点、左目の視点での値の平均をとるか、どちらか片方の値をとるかを行い、「可視部分面積率＝Ｓ２／Ｓ１」と「視界内外面積率＝Ｓ１／Ｓ０」を計算することができる。

本発明は、コンピュータグラフィックスによる３次元仮想空間や、概念空間における建物や概念物体などが複数空間的に配置されている中で、視覚的目的の対象物検索に効果を発揮する。３次元空間で配置されている対象物群の見え方は閲覧者の視点が変わると、対象物の大きさや、他の物体による陰面、視点から対象物までの距離などにより、大きく変わる。本発明の提案する表示方法により、視点が変わっても、見えにくい対象物は、閲覧者に見えるように、自分の体を傾けたり、お互い協調したりするなどの人間的な行動要素を与えることで、視覚的に見やすく、かつ心理的にも日常の経験でなれた閲覧者に話しかけるような表現方法を実現でき、閲覧者は、興味を保ちながら空間的配置の理解ができる。

本発明は、コンピュータグラフィックスによる３次元仮想空間又は３次元概念空間において対象物の画像を、対象物の視界を妨げる障害物の画像より目立つ大きさ変化、形状変化、動き、点滅などの画像変化を用いて表示する場合に、閲覧者の視点に応じた適切な画像変化を用いて対象物の画像を表示することができるという効果を有し、カーナビゲーション装置、携帯端末などに利用することができる。

対象物の画像変化の一例として形状変化を示す説明図である。（ａ）２次元仮想空間における物体の元のポリゴンを示す図（ｂ）２次元仮想空間における物体のポリゴンが分割された状態を示す図（ｃ）図１（ｂ）のポリゴンが上方向に拡大された状態を示す図（ｄ）図１（ｂ）のポリゴンが上方向に拡大され、かつ上部が横方向に拡大された状態を示す図（ｅ）図１（ｂ）のポリゴンがある空間の点に向かって伸びて傾けられた状態を示す図 本発明の面積率算出を示す説明図である。（ａ）視界２次元スクリーン上における「視界全体の面積」を示す図（ｂ１）視界２次元スクリーン上における「障害物がない場合の視界内外の対象物面積」を示す図（ｂ２）視界２次元スクリーン上における「障害物がない場合の視界内外の対象物面積」を示す図（ｃ１）視界２次元スクリーン上における「可視部分の対象物面積」を示す図（ｃ２）視界２次元スクリーン上における「可視部分の対象物面積」を示す図 物体と陰面判定面と陰面判定面への物体による射影による面積を示す説明図である。 物体に適切な画像変化を適用するための本発明のアルゴリズムを示すフロー図である。 物体に適切な画像変化を適用するための本発明の３次元表示装置を示すブロック図である。 従来の方法と本発明を比較するための説明図である。（ａ）画像変化を与えていない普通の物体群の例を示した鳥瞰図（ｂ）従来の方法による画像変化を与えた場合の物体群の例を示した鳥瞰図（ｃ）本発明による画像変化を与えた場合の物体群の例を示した鳥瞰図 従来の方法と本発明を比較するための説明図である。（ａ）図６（ａ）の画像変化を与えていない例を視点からみた場合の視界を示した図（ｂ）図６（ｂ）の従来の画像変化を与えた例を視点からみた場合の視界を示した図（ｃ１）図６（ｃ）の本発明の画像変化を与えた例を視点からみた場合の視界を示した図（ｃ２）図７（ｃ１）を変形した視界を示した図 各対象物の陰面判定面を示す説明図である。（ａ）対象物１１に関する陰面判定面を設置した場合の鳥瞰図（ｂ）対象物１０に関する陰面判定面を設置した場合の鳥瞰図（ｃ）対象物１２に関する陰面判定面を設置した場合の鳥瞰図（ｄ）対象物１３に関する陰面判定面を設置した場合の鳥瞰図（ｅ）対象物１４に関する陰面判定面を設置した場合の鳥瞰図 本発明の陰面判定を示す説明図である。（ａ１）対象物１１に関する陰面判定を視点から見た場合の図（ａ２）対象物１１に画像形状変化を適用した対象物１１に関する陰面判定を視点から見た場合の図（ｂ１）対象物１０に関する陰面判定を視点から見た場合の図（ｂ２）対象物１０に画像変化を適用した対象物１０に関する陰面判定を視点から見た場合の図（ｃ１）対象物１２に関する陰面判定を視点から見た場合の図（ｃ２）対象物１２に画像変化を適用した対象物１２に関する陰面判定を視点から見た場合の図 本発明の陰面判定を示す説明図である。（ｄ１）対象物１３に関する陰面判定を視点から見た場合の図（ｄ２）対象物１３に画像変化を適用した対象物１３に関する陰面判定を視点から見た場合の図（ｅ１）対象物１４に関する陰面判定を視点から見た場合の図（ｅ２）対象物１４に画像変化を適用した対象物１４に関する陰面判定を視点から見た場合の図 上空から下方の建物を見た３次元仮想空間を示す説明図である。（ａ）元の図（ｂ）本発明を適用した図 概念空間内の概念物体を示した鳥瞰図である。 図１２の平面図である。（ａ）図１２の画像変化を与えていない例を視点からみた視界を示した図（ｂ）図１２の画像変化を対象物体に与えたときの例を視点からみた視界を示した図

符号の説明

１ 分割されたポリゴンのセグメント
２ 分割されたポリゴンのセグメントのベクトル
３ 対象物を形状変化によりもっていきたい地点
４ 「視界全体の面積」を示す枠
５ 「障害物がない場合の視界内外の対象物面積」を示す枠
６ 「可視部分の対象物面積」を示す枠
７ 視界の境界
８ 障害物
９ 障害物
１０ 対象物
１１ 対象物
１２ 対象物
１３ 対象物
１４ 対象物
１５ 視線
１６ 注視点
１７ 陰面判定面
１８ 陰面セル
１９ 昼食という名のフォルダ
２０ 公園という名のフォルダ
２１ ビーチという名のフォルダ
２２ フォルダ同士の関係を示す線
１０１ 入力部
１０２ パラメータ評価部
１０３ 画像形状変化評価部
１０４ 投影面積計算部
１０５ ３次元物体データ
１０６ ライブラリ
１０７ 画像表示部

Claims (7)

1. コンピュータグラフィックスによる３次元仮想空間又は３次元概念空間において対象物の画像を、前記対象物の視界を妨げる障害物の画像より目立つ画像変化を用いて表示する３次元表示装置において、
   前記障害物がない場合の前記視界内に存在する前記対象物の視界内外における全体の面積Ｓ１と、前記障害物がある場合の前記対象物の前記視界内の可視部分の面積Ｓ２とを算出して、前記対象物の前記視界内での可視部分の面積率＝Ｓ２／Ｓ１を算出する面積率算出手段と、
   前記面積率＝Ｓ２／Ｓ１が小さいほど目立つ画像変化で表示して前記面積率＝Ｓ２／Ｓ１が大きいほど目立たない画像変化で表示する手段とを、
   有することを特徴とする３次元表示装置。
2. 閲覧者の視点から見た２次元スクリーンにおける視界全体の面積Ｓ０を算出して、視界内全体に対する対象物の可視部分の面積率＝Ｓ２／Ｓ０を算出し、前記面積率＝Ｓ２／Ｓ０が小さいほど目立つ画像で表示して前記面積率＝Ｓ２／Ｓ０が大きいほど目立たない画像で表示することを特徴とする請求項１に記載の３次元表示装置。
3. 前記障害物がある場合の対象物の可視部分の面積Ｓ２を大きくして前記面積率＝Ｓ２／Ｓ１を大きくする画像変化で、前記可視部分を目立たせることを特徴とする請求項１又は２に記載の３次元表示装置。
4. 前記面積率算出手段は、前記視点から近い対象物から先に順次、前記面積率＝Ｓ２／Ｓ１を算出してその対象物の可視部分の面積Ｓ２を大きくして、面積Ｓ２を変化させた対象物の前記面積率＝Ｓ２／Ｓ１の変化を考慮して、その後方の対象物の前記面積率＝Ｓ２／Ｓ１を算出することを特徴とする請求項３に記載の３次元表示装置。
5. 前記３次元仮想空間又は３次元概念空間における前記対象物の体積を算出し、前記算出した体積が小さい対象物ほど目立つ画像変化で表示し、前記算出した体積が大きいほど目立たない画像変化で表示することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の３次元表示装置。
6. 前記対象物を目立たせた画像で表示してもその前に表示される障害物により目立たない場合に、前記対象物が目立つように前記障害物を形状変化させることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の３次元表示装置。
7. 前記３次元仮想空間は上空から下方の建物を見たものであって、前記対象物は前記建物内のフロアであり、前記障害物は前記フロアより上のフロアであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の３次元表示装置。

Images