JP6815761B2 - ３次元表示装置、該３次元表示装置に適用される３次元表示方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、被表示体を３次元表示する３次元表示装置、該３次元表示装置に適用される３次元表示方法およびプログラムに関する。

従来、被表示体をボリュームレンダリング技術を用いて３次元表示する技術が知られている。例えば、医療分野では、ボリュームレンダリング技術を用いて、被表示体として身体の一部を３次元表示することが知られている。

米国特許７９５２５９２明細書 特開２００８―２０９４１７号公報 特開２００１―２８１３５２号公報

しかしながら、上述したような従来の技術を用いた場合でも、ユーザが見やすいように被表示体を３次元表示することができないという問題がある。

例えば、気象レーダを用いて得られる気象現象を被表示体として３次元でより見やすくするために、対象となる気象現象だけでなく、その周辺の気象現象も表示させることが求められている。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、ユーザがより見やすいように被表示体を表示することを可能にした３次元表示装置、該３次元表示装置に適用される３次元表示方法およびプログラムを提供することにある。

実施形態の３次元表示装置は、３次元表示される被表示体のうちの任意の３次元空間領域を選択する選択手段と、被表示体のうち、選択手段によって選択された３次元空間領域に、それ以外の３次元空間領域よりも高い視認性を与える視認性付与手段と、選択手段によって選択された３次元空間領域に、視認性付与手段によって高い視認性を与えられた被表示体を３次元表示する表示手段と、を備える。

本発明の第１の実施形態の３次元表示装置の構成例を示すブロック図である。 第１の実施形態の３次元表示装置によって表示される２次元画面の一例を示す図である。 第１の実施形態の３次元表示装置によって表示される３次元画面の一例を示す図である。 第１の実施形態の３次元表示装置によって実行される３次元表示処理手順の一例を示すフローチャートである。 第１の実施形態の３次元表示装置によって実行される３次元表示処理手順のより詳細な手順の一例を示すフローチャートである。 第１の実施形態の３次元表示装置によって実行される３次元表示処理の概要を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態の３次元表示装置の構成例を示すブロック図である。 第２の実施形態の３次元表示装置によって表示される２次元画面の一例を示す図である。 第２の実施形態の３次元表示装置によって表示される３次元画面の一例を示す図である。 本発明の第３の実施形態の３次元表示装置の構成例を示すブロック図である。 第３の実施形態の３次元表示装置によって表示される２次元画面の一例を示す図である。 第３の実施形態の３次元表示装置によって表示される３次元画面の一例を示す図である。 第３の実施形態の３次元表示装置によって表示される２次元画面の他の一例を示す図である。 第３の実施形態の３次元表示装置によって表示される３次元画面の他の一例を示す図である。 第３の実施形態の３次元表示装置によって実行される３次元表示処理手順の一例を示すフローチャートである。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。
まず、図１を参照して、本実施形態の３次元表示装置１０の構成について説明する。
図１は、本実施形態の３次元表示装置１０の構成例を示す図である。
３次元表示装置１０は、３Ｄデータ取得部１２、制御部１３、表示部１４、操作部１５、記憶部１６、および通信部１７を備え、３次元表示装置１０に設けられたディスプレイ等の物理的な画面（図示せず）に、被表示体を３次元表示するための３次元表示処理を行う。３次元表示装置１０は、３次元表示処理を行う機能を有する一般的な情報処理装置として実現される。

また、被表示体として、本実施形態では３次元表示可能な雲等の気象現象（以下、「３次元気象現象３０」と称す。）を想定しているが、例えば、コンピュータ断層撮影（ＣＴ：Computed Tomography）または核磁気共鳴画像法（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）を用いて取得される３次元表示可能な臓器等の身体の一部でもよいし、３次元プリンター等を用いて取得される３次元表示可能な所定の対象物でもよい。

３次元表示装置１０は、被表示体を３次元表示させるために必要な情報を３次元表示装置１０に提供する３Ｄデータ提供部１１と接続されている。

ここで、図２および図３を参照して、本実施形態の概要について説明する。
図２は、３次元気象現象３０に関連づけられた２次元平面４０ａが表示される２次元画面４０の一例である。
図３は、３次元気象現象３０を表示する３次元画面５０の一例である。

３Ｄデータ提供部１１は、例えば、気象レーダ、ＣＴまたはＭＲＩ、あるいは３次元プリンター等に相当する。なお、以下、３Ｄデータ提供部１１が気象レーダである場合について説明するが、ＣＴまたはＭＲＩ、あるいは３次元プリンターについても同様に説明することができる。そして、３Ｄデータ提供部１１は、被表示体である３次元気象現象３０を３次元表示させるために必要な情報として、３次元気象現象に関する３次元データ（以下、「気象３Ｄデータ」と称す。）を３次元表示装置１０に提供する。

本実施形態では、３次元表示装置１０は、３次元気象現象３０のうちの、ユーザが見たい気象現象、すなわちフォーカスしたい気象現象である対象となる３次元気象現象３０ａに高い視認性を与え、３次元気象現象３０を、ユーザによるマウス等のユーザインターフェースを用いた操作（以下、「ユーザ操作」と称す。）に応じて指定される標的体積Ｖに基づき、表示する。標的体積Ｖは、３次元気象現象３０ａに対応する３次元空間領域である。

より詳細には、図２に示すように、３次元表示装置１０は、気象３Ｄデータに関連付けられている２次元データ（以下、「気象２Ｄデータ」と称す。）に基づき、２次元平面４０ａを２次元画面４０に２次元表示する。そして、ユーザ操作に応じて、２次元平面４０ａ上の所定の２次元領域２０を選択する。そして、選択された２次元領域２０に対応する標的体積Ｖを算出し、算出された標的体積Ｖに基づき、図３に示すように、３次元画面５０に３次元気象現象３０を表示する。

なお、標的体積Ｖの算出方法については、図５および図６を参照して後述する。また、２次元画面４０および３次元画面５０は、上述したような３次元表示装置１０のディスプレイ等の物理的な画面に表示される。

具体的には、３次元表示装置１０は、標的体積Ｖ内のボリュームデータ（以下、「標的ボリュームデータ」と称す。）を、標的体積Ｖ以外の３次元空間領域のボリュームデータ、例えば標的体積Ｖの周囲のボリュームデータ（以下、「コンテキスト」と称す。）よりも高い視認性を有するように、表示する。例えば、標的ボリュームデータを低透過率で表示し、コンテキストを高透過率で表示する。なお、各ボリュームデータは、例えば、気象レーダを用いて取得されるレーダエコーに関するデータである。

２次元平面４０ａが表示される２次元画面４０の一例である図２はまた、２次元領域２０を選択するための画面の一例でもある。２次元平面４０ａは、例えば、２次元表示させた日本地図である。２次元領域２０は、例えば、日本地図における所定の流域Ｃによって囲まれた領域である。

流域Ｃは、例えば、２次元平面４０ａ上の位置、例えば緯度および経度で識別される日本地図上の位置、に対応する予め定められた２次元領域２０と、２次元領域２０以外の２次元平面４０ａ上の２次元領域と、の境界線である。また、流域Ｃは、図２では各都道府県の境界線のように曲線を示しているが、例えば、２次元平面４０ａ上の任意の位置を中心とする任意の半径の円の外周に相当する境界線でもよい。また、流域Ｃは、例えば、三角形の２次元領域２０の周囲でもよい。

３次元気象現象３０を表示する３次元画面５０の一例である図３はまた、標的ボリュームデータおよびコンテキストを可視化して表示する画面の一例でもある。

従来、３次元気象現象３０は、２次元平面４０ａに関連付けられておらず、ユーザが所望の３次元空間領域３０ａを選択することができないため、図３の左側に示すように、３次元気象現象３０の全体が、同等の視認性を与えられて、表示される。

一方、本実施形態では、図３の右側に示すように、３次元気象現象３０は２次元平面４０ａに関連付けられており、２次元領域２０に対応する３次元気象現象３０のうちの３次元空間領域３０ａに、３次元空間領域３０ａ以外の領域、すなわち３次元空間領域３０ｂ，３０ｃ、よりも高い視認性を与えて、３次元気象現象３０を表示する。例えば、３次元空間領域３０ａを濃い色で表示し、３次元空間領域３０ｂ，３０ｃを薄い色で表示する。このように、３次元空間領域３０ａを強調して表示する。

より詳細には、標的体積Ｖは、上述したように、３次元気象現象３０ａに対応する３次元空間領域であり、図３に示すように、サーフェスＳによって囲まれた３次元空間領域である。また、コンテキストは、上述したように、標的体積Ｖの周囲のボリュームデータであり、図３の３次元気象現象３０ｂ，３０ｃに対応する。また、コンテキストは、３次元気象現象３０ａよりも低い視認性を与えられているが、完全に視認性を失うことなく表示される。なお、３次元画面５０にサーフェスＳを表示しなくてもよい。

このように、２次元画面４０のように、所望の流域Ｃをユーザが選択し易く表示し、３次元画面５０のように、選択された流域Ｃに対応する３次元気象現象３０を表示する。また、流域Ｃは、例えば、ユーザがフォーカスしたい地域に相当し、その地域に対応する３次元気象現象３０、例えばその地域の上空にある積乱雲等を含む３次元気象現象３０、を見やすくフォーカスして表示する。また、流域Ｃに隣接する流域に対応する３次元気象現象３０ｂ，３０ｃをコンテキストとして薄く表示する。

再び、図１に戻り、３次元表示装置１０の構成について説明する。
３Ｄデータ取得部１２は、３Ｄデータ提供部１１から気象３Ｄデータを取得する。

制御部１３は、３Ｄデータ取得部１２、表示部１４、操作部１５、記憶部１６、および通信部１７と接続されており、３Ｄデータ取得部１２、表示部１４、操作部１５、記憶部１６、および通信部１７と連携して、３次元気象現象３０を表示するために必要な様々な制御を行う。

制御部１３は、選択部１３ａ、視認性付与部１３ｂ、変換部１３ｃ、および生成部１３ｄを備える。

選択部１３ａは、３次元気象現象３０のうちの任意の３次元空間領域を選択する。また、操作部１５からの指示に応じて、例えばユーザ操作に応じて、流域Ｃを選択する。例えば、２次元平面４０ａ上の任意の領域を囲むように、流域Ｃを選択する。

具体的には、選択部１３ａは、任意の２次元平面である２次元領域２０を含む３次元空間領域を、所定の２次元平面である２次元平面４０ａに対する法線方向に沿って切り出すことによって、任意の２次元平面の断面を有する３次元空間領域を選択する。

または、選択部１３ａは、所定の２次元平面である２次元平面４０ａに対して垂直な方向に、選択された任意の２次元平面領域である２次元領域２０を所定の２次元平面４０ａと並行な状態で押し動かし、押し動かさせた２次元領域２０と３次元気象現象３０とが交わる３次元空間領域を、３次元空間領域３０ａである標的体積Ｖとして、選択する。なお、３次元空間領域３０ａは、標的体積Ｖの一部の領域でもよい。

視認性付与部１３ｂは、３次元気象現象３０のうち、選択部１３ａによって選択された３次元空間領域３０ａに、それ以外の３次元空間領域３０ｂ，３０ｃよりも高い視認性を与える。

例えば、視認性付与部１３ｂは、３次元空間領域３０ａに低い透過率を与え、３次元空間領域３０ｂ，３０ｃに高い透過率を与える。または、３次元空間領域３０ａを、３次元空間領域３０ｂまたは３次元空間領域３０ｃと異なる色で表示することによって、３次元空間領域３０ａに高い視認性を与えてもよい。

変換部１３ｃは、選択部１３ａによって選択された流域Ｃに対応する２次元領域２０を、標的体積Ｖに変換する。

例えば、変換部１３ｃは、後述する記憶部１６に記憶されている２Ｄデータに関する情報、選択部１３ａによって選択された流域Ｃに関する情報、および、後述する生成部１３ｄによって生成された３次元ボリュームデータに関する情報、に基づき、２次元領域２０を標的体積Ｖに変換する。

生成部１３ｄは、３Ｄデータ取得部１２によって取得された気象３Ｄデータに基づき、３次元気象現象３０の３次元ボリュームデータを生成する。３次元ボリュームデータは、上述した標的ボリュームデータおよびコンテキストを含む。また、３次元ボリュームデータは、３次元気象現象３０を表示させるための中間処理データでもある。

また、生成部１３ｄは、後述する記憶部１６に記憶される気象２Ｄデータを生成してもよい。

また、変換部１３ｃおよび生成部１３ｄは、連携して標的体積Ｖを算出する。例えば、後述する図５に示す処理は、変換部１３ｃおよび生成部１３ｄによって行われ、気象２Ｄデータから気象３Ｄデータへの変換のための処理に相当する。なお、変換部１３ｃおよび生成部１３ｄによる詳細な動作については、図５および図６を参照して後述する。

表示部１４は、記憶部１６に記憶されている気象２Ｄデータまたは生成部１３ｄによって生成された気象２Ｄデータに基づき、２次元画面４０に２次元平面４０ａを表示する。

また、表示部１４は、制御部１３によって３次元表示処理された３次元気象現象３０を３次元画面５０に表示する。

また、制御部１３は、視認性付与部１３ｂによって視認性として付与される透過率とは異なる３次元気象現象３０の全体の透過率を変更することもできる。例えば、視認性付与部１３ｂによって視認性が付与された３次元気象現象３０に対して、さらに、３次元気象現象３０の全体の透過率を変更する。

操作部１５は、マウスまたはキーボード等の上述したユーザ操作を受け付けるインターフェースである。

記憶部１６は、気象２Ｄデータ、および３Ｄデータ取得部１２によって取得された気象３Ｄデータを記憶する。記憶部１６は、例えば、不揮発性メモリとして実現できる。

通信部１７は、制御部１３の制御の下で、３Ｄデータ取得部１２と連携し、気象３Ｄデータを、３Ｄデータ取得部１２を介して３Ｄデータ提供部１１から取得する。また、他の計算処理装置であるクライアント、例えばタブレット型の携帯可能な端末、と通信することもできる。

例えば、３次元表示装置１０は、上述したように一般的な計算処理装置として実現できるが、例えば、ネットワークを介してクライアントと接続されているサーバとして実現することもできる。この場合、例えば、本実施形態における３次元表示処理はサーバ上で行われ、サーバによる３次元表示処理の結果が通信部１７等を介してクライアントに送られ、クライアントにおいて３次元気象現象３０が表示される。このように、本実施形態における３次元表示処理は例えば、Ｗｅｂサービスとして提供されてもよい。なお、この場合、表示部１４は、３次元表示装置１０ではなく、クライアントに設けられていてもよい。

なお、請求項において、３次元表示される被表示体のうちの任意の３次元空間領域を選択する選択手段は、例えば、選択部１３ａに対応する。被表示体のうち、選択手段によって選択された３次元空間領域に、それ以外の３次元空間領域よりも高い視認性を与える視認性付与手段は、例えば、視認性付与部１３ｂに対応する。選択手段によって選択された３次元空間領域に、視認性付与手段によって高い視認性を与えられた被表示体を３次元表示する表示手段は、例えば、表示部１４に対応する。

次に、図４を参照して、本実施形態の３次元表示処理手順の一例について説明する。

まず、表示部１４によって、２次元画面４０に２次元平面４０ａが表示され、３次元画面５０に３次元気象現象３０が表示される（ステップＳ４０）。なお、ステップＳ４０では、３次元画面５０を表示しなくてもよい。また、２次元画面４０および３次元画面５０は、物理的に同一の画面上に表示せず、個別の画面上に表示してもよい。

次に、選択部１３ａによって、ユーザ操作に応じて、流域Ｃが選択される（ステップＳ４２）。なお、例えば、２次元平面４０ａが図２に示すような地図である場合、予め設定されているユーザに関する地図上の地域を含む流域が、流域Ｃとして、自動的に選択されてもよい。

そして、表示部１４によって、ステップＳ４２において選択された流域Ｃに対応する２次元領域２０が、２次元画面上において、他の２次元領域と区別するために色付け等されて、表示される（ステップＳ４４）。これにより、例えば、選択された流域Ｃを視覚的により見やすくすることができる。

次に、変換部１３ｃおよび生成部１３ｄによって、標的体積Ｖが算出される（ステップＳ４６）。なお、ステップＳ４６の詳細な処理については、図５および図６を参照して後述する。

そして、表示部１４によって、３次元画面５０において、算出された標的体積Ｖが低透過率で表示され、かつ、標的体積Ｖ以外のコンテキストに対応する３次元空間領域が高透過率で表示される（ステップＳ４８）。

次に、図５および図６を参照して、図４のステップＳ４６の詳細な処理手順の一例について説明する。

まず、ステップＳ４４において表示された２次元領域２０の流域Ｃが、標的体積Ｖを算出するために用いられる論理的な３次元空間６０において、選択される（ステップＳ５０）。例えば、３次元空間６０において、２次元平面６０ａにおける２次元領域７０に対応する流域Ｃの位置、例えばｘｙｚ空間である３次元空間６０におけるｘｙｚ座標または２次元平面６０ａ上における２次元座標、が算出される。

なお、２次元平面６０ａは、２次元画面４０における２次元平面４０ａに対応している。また、２次元領域７０は、２次元画面４０における２次元領域２０に対応している。

そして、選択された流域Ｃに対応する２次元領域６０ａを断面とするように３次元空間領域が、図６に示す２次元平面６０の法線ベクトルＬの方向に沿って切り出されることによって、サーフェスＳが生成される（ステップＳ５２）。例えば、２次元領域６０ａで３次元空間領域を切り抜くようにして、サーフェスＳが生成される。なお、法線ベクトルＬは、２次元平面６０ａに垂直な方向であって、３次元気象データ３０を有する３次元空間領域に向かう方向である。

次に、生成されたサーフェスＳ内のボクセル６１が算出される（ステップＳ５４）。例えば、図６に示すように、複数のボクセル６１を有する３次元空間６０において、サーフェスＳ内のボクセル６１が算出される。

そして、算出されたボクセル６１に基づき、標的体積Ｖのボリュームマスクが生成され、標的体積Ｖが算出される（ステップＳ５６）。

なお、ステップＳ５４において、既に算出されている複数のボクセル６１のうちの一部のボクセル６１（以下、「共通ボクセル６１」と称す。）がさらに算出されてもよい。

例えば、２次元平面６０ａと異なる２次元平面（図示せず）に関して、ステップＳ５０，Ｓ５２，Ｓ５４の処理が行われ、既に算出されている複数のボクセル６１と異なる新たな複数のボクセル６１（以下、「新たなボクセル６１」と称す。）が算出される。そして、既に算出されている複数のボクセル６１のうち、新たなボクセル６１と共通するボクセル６１が、共通ボクセル６１として、算出される。

そして、ステップＳ５６において、この共通ボクセル６１に基づき、標的体積Ｖが算出される。なお、２次元平面６０ａと異なる２次元平面は、例えば、３次元空間６０において、２次元平面６０ａに垂直な方向に配置された２次元平面である。

また、２次元平面６０ａは、無限遠の平面でもよいし、または、所定数のボクセル６１、例えば１辺が１０個のボクセル６１を含む正方形の複数のボクセル６１、に対応する有限の平面でもよい。

ここで、図５および図６を参照して説明した標的体積Ｖの算出方法と異なる標的体積Ｖの算出方法について説明する。例えば、ステップＳ４２において流域Ｃが選択される代わりに、３次元画面５０において３次元気象現象３０のうちの任意の３次元空間領域または任意のサーフェスＳが選択される。例えば、予め定められた球形等の３次元空間領域またはサーフェスＳを３次元気象現象３０の所望の３次元空間領域内に移動させ、３次元空間６０における移動させた３次元空間領域に対応するボクセル６１を算出することによって、標的体積Ｖを算出してもよい。

以上のように、第１の実施形態によれば、ユーザがより見やすいように被表示体を表示することが可能となる。例えば、２次元画面４０上でフォーカスしたい流域Ｃを選択するだけで、選択された流域Ｃに対応する３次元気象現象３０ａに高い視認性を与えて、３次元気象現象３０を表示することが可能となる。

また、従来のボリュームデータの構造上の問題、例えば３次元気象現象３０の全体が表示されるという問題、に制限されることなく、３次元気象現象３０の任意の３次元空間領域を標的体積Ｖとして算出することが可能となる。

また、任意の標的体積Ｖを見やすくすることが可能となるだけでなく、３次元気象現象３０ａの周囲の、例えば任意に選択可能な流域Ｃに隣接する２次元領域に対応する３次元気象現象３０ｂ，３０ｃを、視認性を完全に失うことなく表示することも可能となる。そのため、例えば、３次元気象現象３０の時間的な変化を予測することが可能となる。このように、被表示体に関する情報量を増加させるだけでなく、ユーザが必要とするフォーカスしたい情報をユーザに提供することも可能となる。
（第２の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。
本実施形態では、３次元気象現象３０に関する風向風速情報に基づき、ユーザによって選択される流域Ｃまたは２次元領域２０の風上方向Ｂを検出する。そして、検出された風上方向Ｂの３次元空間領域のボリュームデータ（以下、「風上ボリュームデータ」と称す。）を、例えば選択位置８２を中心として予め設定された角度θの範囲において、低透過率で表示し、それ以外の３次元空間領域のボリュームデータを高透過率で表示する。

なお、選択位置８２は、例えば、２次元領域２０の中心位置、または、ユーザ操作によって選択された２次元領域２０を含む２次元平面４０ａ上の座標等の位置である。

具体的に、図７を参照して、本実施形態の３次元表示装置１０の構成例について説明する。なお、本実施形態は、第１の実施形態の変形例であるので、第１の実施形態と同様の構成および内容については、同一符号を付して、説明を省略する。

３次元表示装置１０は、制御部１３と接続されている風力情報取得部７２をさらに備える。

風力情報取得部７２は、３次元気象現象３０の風向風速情報を提供する風力情報提供部７０と接続されており、風力情報提供部７０から提供される風向風速情報を取得する。

制御部１３は、検出部１３ｅをさらに備える。検出部１３ｅは、風力情報取得部７２によって取得された風向風速情報に基づき、ユーザ操作によって選択された２次元領域２０の風上方向Ｂを検出する。

選択部１３ａは、２次元画面４０に、選択箇所８２を中心として、検出部１３ｅによって検出された風上方向Ｂに向かって角度θの範囲に対応する２次元領域９０を選択する。なお、２次元領域９０は、例えば、図８に示すような三角形の領域である。

変換部１３ｃおよび生成部１３ｄは、選択部１３ａによって選択された２次元領域９０に基づき、風上ボリュームデータを生成する。

視認性付与部１３ｂは、変換部１３ｃおよび生成部１３ｄによって生成された風上ボリュームデータに高い視認性を与える。

表示部１４は、風上方向Ｂに応じて、対象となる３次元空間領域の位置を、例えば、第１の実施形態における３次元空間領域ａから、２次元領域９０に対応する３次元気象現象３０ｄの位置に、変更して、３次元気象現象３０を３次元画面５０に表示する。または、第１の実施形態における３次元空間領域ａとともに３次元気象現象３０ｄを表示する。

例えば、表示部１４は、視認性付与部１３ｂによって高い視認性が与えられた風上ボリュームデータに対応する３次元気象現象３０ｄを、強調して３次元画面５０に表示する。なお、風上方向Ｂに関する情報を、３次元気象現象３０ｄと関連づけて、２次元画面４０に表示してもよい。

また、請求項において、３次元気象現象の風向きに関する情報を取得する取得手段は、例えば、風力情報取得部７２に対応する。

具体的に、図８および図９を参照して、第２の実施形態の概要について説明する。なお、図８および図９を参照して説明する処理は、３次元表示装置１０によって行われる。

図８は、第２の実施形態の２次元画面４０の一例を示している。図９は、第２の実施形態の３次元画面５０の一例を示している。

図８に示すように、２次元画面４０に２次元領域９０を表示する。なお、図８では、２次元領域９０は、選択箇所８２を頂点とする３角形で示しているが、例えば選択箇所８２を頂点とする扇形でもよい。

また、風力情報取得部７２によって新たな風向風速情報が取得された場合、新たに取得された風向風速情報に基づき検出された風上方向に応じて、２次元領域９０の位置を変更してもよい。

そして、図９に示すように、３次元画面５０において、２次元領域９０に対応する標的体積Ｖ内の３次元気象現象３０ｄに３次元気象現象３０ｄ以外の３次元気象現象３０ｅよりも高い視認性を与えて、３次元気象現象３０を表示する。なお、３次元画面５０に標的体積Ｖを表示しなくてもよい。また、標的体積Ｖは、例えば、図９に示すような、２次元領域９０を底辺とする３角柱の形状になる。

また、角度θの大きさは、風力情報取得部７２によって取得される風向風速情報のうち風速情報に基づき、変更してもよい。例えば、風速が早い場合、角度θの大きさを大きくし、風速が遅い場合、角度θの大きさを小さくする。また、角度θは、任意に設定可能であり、例えば、ユーザ操作に応じて変更してもよい。

以上のように、第２の実施形態によれば、対象とする３次元空間領域だけでなく、例えば風によって流され対象とする３次元空間領域内に移動してくる可能性が高い風上の３次元空間領域の３次元気象現象３０のように時間的に変化する被表示体にも、高い視認性を与えることが可能となる。そのため、例えば、時間的に後に、ユーザにとって脅威となるような積乱雲等の３次元気象現象３０の有無を可視化することが可能となる。そして、積乱雲等の内部構造を容易に可視化することも可能となる。
（第３の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第３の実施形態について説明する。
本実施形態では、３次元気象現象３０を任意の断面でスライスすることによって、所望の３次元気象現象３０をさらに見やすくなるように表示する。

まず、図１０を参照して、本実施形態の３次元表示装置１０の構成例について説明する。なお、本実施形態は、第１の実施形態の変形例であるので、第１の実施形態または第２の実施形態と同様の構成および内容については、同一符号を付して、説明を省略する。

制御部１３は、スライス部１３ｆおよび回転部１３ｇをさらに備える。また、制御部１３は、後述する視点制御において、ユーザ操作として視点を変更するための操作が行われたか否かを判定する。

スライス部１３ｆは、３次元気象現象３０が３次元表示されている３次元空間、例えば、３次元画面５０または上述したような論理的な３次元空間６０において、任意の２次元曲面（図示せず）で３次元気象現象３０をスライスしてスライス面を得る。

また、スライス部１３ｆは、スライスされた３次元気象現象３０の断面Ｄに対応する２次元曲面の断面式を算出する。断面式は、例えば、２次元曲面が平面である場合、３次元のｘｙｚ空間において、一般に、ａｘ＋ｂｙ＋ｃｚ＋ｄ＝０と表される。なお、ａ，ｂ，ｃ、ｄは、所定の定数である。

また、スライス部１３ｆは、後述する視点制御において断面Ｄの回転が行われた場合、例えば、図１４に示す回転前の断面Ｄ１に対応する断面式に対して、回転行列を用いて、回転後の断面Ｄ２に対応する断面式を算出してもよい。例えば、図１で、Ｄ１の断面式がａｘ＋ｂｙ＋ｃｚ＋ｄ＝０で、ａ、ｂ、ｃ、ｄは１．０，０．０，０．０，０．０である。そして、θ１が４５°である場合、Ｄ２の断面式がａｘ＋ｂｙ＋ｃｚ＋ｄ＝０で、ａ、ｂ、ｃ、ｄは０．７０７１、−０．７０７１、０．０，０．０となる。

また、スライス部１３ｆは、ユーザ操作に応じて、既に表示されている３次元気象現象３０の断面Ｄに対応する２次元曲面の形状をさらに変更し、変更された形状の２次元曲面で３次元気象現象３０をスライスする。

回転部１３は、スライス部１３ｆによって得られたスライス面を、任意の回転軸、例えば図１２に示す法線９１、を中心として回転させる。

表示部１４は、スライス部１３ｆによってスライスされた３次元気象現象３０の断面Ｄを表示する。例えば、変換部１３ｃおよび生成部１３ｄは、スライス部１３ｆによって算出された断面式に基づき、３次元空間６０における断面Ｄに対応するボクセル６１を算出する。そして、表示部１４は、算出されたボクセル６１に基づき、３次元画面５０に、断面Ｄを表示する。

また、表示部１４は、３次元画面５０に表示されている３次元気象現象３０の断面Ｄの位置を、ユーザ操作に応じて、任意の角度θ１で視点制御する。なお、視点制御の詳細については、図１３および図１４を参照して後述する。

なお、請求項において、被表示体が３次元表示されている３次元空間における任意の２次元曲面で被表示体をスライスしてスライス面を得るスライス手段は、例えば、スライス部１３ｆに対応する。また、スライス面を、任意の回転軸を中心として回転させる回転手段は、例えば、回転部１３ｇに対応する。

次に、図１１乃至図１４を参照して、第３の実施形態の３次元表示処理について説明する。なお、以下、図１１乃至図１４を参照して説明する処理は、３次元表示装置１０によって行われる。

図１１および図１３は、第３の実施形態の２次元画面４０の一例を示している。図１２および図１４は、第３の実施形態の３次元画面５０の一例を示している。

図１１に示すように、２次元画面４０に、選択箇所８２を中心として、３次元気象現象３０の断面Ｄの位置を表示する。なお、図１１乃至図１４では、３次元気象現象３０をスライスする２次元曲面が平面である場合について説明する。

そして、図１２に示すように、３次元画面５０において、２次元平面４０ａに相当する２次元平面９２における選択箇所８２の法線９１を、断面Ｄの中心線として、３次元気象現象３０の断面Ｄを表示する。

具体的には、断面Ｄに、３次元気象現象３０ａの断面に相当する２次元領域９４ａ、３次元気象現象３０ｂの断面に相当する２次元領域９４ｂ、および３次元気象現象３０ｃの断面に相当する２次元領域９４ｃ、を表示する。

また、２次元領域９４ａと２次元領域９４ｂとの境界線９２ａ、および、２次元領域９４ａと２次元領域９４ｃとの境界線９２ｂ、はサーフェスＳの断面に相当する。

また、図１２では、２次元領域９４に、反射強度が高い積乱雲等の断面に相当する２次元領域９６が表示されている。このように、断面Ｄを表示することによって、３次元気象現象３０の内部にある積乱雲のような特異な気象現象を表示することもできる。

また、２次元領域９４ａに、２次元領域９４ｂ，９４ｃよりも高い視認性を与えて表示する。なお、２次元領域９６は、２次元領域９４ａよりも反射強度が高い領域である。そのため、２次元領域９６に２次元領域９４ａと同等の視認性を与えた場合でも、２次元領域９６と２次元領域９４ａとを区別して表示することができる。なお、この場合、例えば、第１の実施形態において上述したように、制御部１３が３次元気象現象３０の全体の透過率を変更することによって、２次元領域９６をより強調して表示することもできる。

また、図１２に示される断面Ｄの輪郭および境界線９２ａ，９２ｂは表示しなくてもよい。

次に、図１３および図１４を参照して、視点制御について説明する。
ユーザは、２次元画面４０上で、視点を変更するための操作、例えばユーザによってマウスをＡ方向にドラッグする操作が行われることによって、断面Ｄ１に対応する視点位置１３００ａから、断面Ｄ２に対応する視点位置１３００ｂに、視点を変更することができる。

このように、図１３に示すように、断面Ｄの位置および視点位置１３００の位置を、連動して変更する。

なお、視点位置１３００ａ，１３００ｂは、２次元画面４０における仮想のユーザの視点位置であり、例えばアイコンとして２次元画面４０に表示される。例えば、このアイコンをユーザ操作に応じて動かすことによって、視点位置１３００と選択箇所８２とを結ぶ直線に垂直な方向に断面Ｄの位置を表示する。

また、図１３では、選択箇所８２を中心に反時計回りのＡ方向に、視点位置を変更した場合を示しており、変更する角度θ１は、選択箇所８２を中心として、断面Ｄ１を反時計回りに断面Ｄ２まで回転させた角度を示している。

そして、図１４に示すように、２次元画面４０における断面Ｄの位置の変更に応じて、３次元画面５０における断面Ｄの位置を変更する。

具体的には、２次元平面９２における選択箇所８２の法線９１を断面Ｄ１および断面Ｄ２の中心線として、例えば３次元気象現象３０の断面Ｄ１をＡ方向に動かして、断面Ｄ２を表示する。図１４では、断面Ｄ１および断面Ｄ２を、２次元平面９２に垂直な面になるように表示している。

なお、図１３および図１４では、法線９１を中心として反時計回りに断面Ｄを回転させる場合について説明したが、断面Ｄは、任意の角度で、任意の方向に回転することもできる。例えば、断面Ｄが正方形である場合、断面Ｄの中心、すなわち法線９１の中点、を回転の中心位置として、断面Ｄを回転してもよい。

また、図１１乃至図１４では、２次元曲面が平面である場合について説明したが、２次元曲面の断面式は、一般に、ａｘ^２＋ｂｙ^２＋ｃｚ^２＋２ｄｘｙ＋２ｅｙｚ＋２ｆｚｘ＋２ｇｘ＋２ｈｙ＋２ｉｚ＋ｊ＝０と表される。ここで、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊは、任意の定数である。そして、この断面式を用いて、２次元曲面で３次元気象現象３０をスライスすることができる。

また、例えば、スライス部１３ｅは、３次元画面５０において、ユーザ操作に応じて、２次元曲面の形状を変更し、変更された形状を有する任意の２次元曲面で、３次元気象現象３０をスライスすることもできる。

次に、図１５を参照して、第３の実施形態の３次元表示処理手順の一例について説明する。
まず、上述したステップＳ４０と同様の処理が実行される（ステップＳ４０）。

次に、選択部１３ａによって、例えば標的となる選択箇所８２が選択される（ステップＳ１２０２）。なお、ステップＳ１２０２の代わりに、ステップＳ４２の処理を行ってもよい。

そして、選択された標的箇所８２に対応する断面Ｄの位置として、例えば、断面Ｄの輪郭が、図１１等に示すように、２次元画面４０に表示される（ステップＳ１２０４）。

次に、ステップＳ１２０４において表示された断面Ｄの位置に対応する断面式が計算される（ステップＳ１２０６）。

そして、計算された断面式に基づき、３次元画面５０に断面Ｄが表示される（ステップＳ１２０８）。

次に、２次元画面４０において、ユーザ等によって視点を変更するための操作、すなわち上述したような視点制御、が行われたか否か判定される（ステップＳ１２１０）。視点制御が行われないと判定された場合（ステップＳ１２１０：Ｎｏ）、視点制御が行われるまで待機する。

一方、視点制御が行われたと判定された場合（ステップＳ１２１０：Ｙｅｓ）、断面Ｄを、例えば断面Ｄ１から断面Ｄ２に変更することによって、更新する必要があるか否か判定される（ステップＳ１２１２）。

断面Ｄを更新する必要がないと判定された場合（ステップＳ１２１２：Ｎｏ）、本実施形態における３次元表示処理を終了する。なお、断面Ｄを更新する必要がないと判定された場合（ステップＳ１２１２：Ｎｏ）、本実施形態の３次元表示処理を終了する代わりに、ステップＳ１２１０に戻って、ステップＳ１２１０の処理を行ってもよい。

一方、断面Ｄを更新する必要があると判定された場合（ステップＳ１２１２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１２０４に戻る。

以上のように、第３の実施形態によれば、ユーザは３次元気象現象３０を任意の方向から見ることが可能となる。具体的には、３次元気象現象３０を任意の２次元曲面でスライスし、３次元気象現象３０の任意の断面Ｄを表示することが可能となる。

そして、３次元気象現象３０に例えば、３次元気象現象３０の内部に積乱雲等が含まれていた場合でも、所望の断面Ｄを容易に可視化することが可能となるため、ユーザは積乱雲等を容易に視認することが可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…３次元表示装置、１２…３Ｄデータ取得部、１３…制御部、１３ａ…選択部、１３ｂ…視認性付与部、１３ｃ…変換部、１３ｄ…生成部、１３ｅ…検出部、１３ｆ…スライス部、１３ｇ…回転部、１４…表示部、１５…操作部、１６…記憶部、１７…通信部、２０…２次元領域、３０…３次元気象現象、３０ａ、３０ｂ，３０ｃ…３次元空間領域、４０…２次元画面、４０ａ，６０ａ、９２…２次元平面、５０…３次元画面、６０…３次元空間、６１…ボクセル、７０，９０…２次元領域、７２…風力情報取得部、８２…選択位置、９１…法線、９２ａ，９２ｂ…境界線、９４ａ，９４ｂ，９４ｃ，９６…２次元領域、１３００ａ，１３００ｂ…視点位置、Ｂ…風上方向、Ｃ…流域、Ｄ，Ｄ１，Ｄ２…断面、Ｌ…法線ベクトル、Ｓ…サーフェス、Ｖ…標的体積、θ，θ１…角度。

Claims (17)

1. ３次元表示装置であって、
   ３次元表示される被表示体のうちの任意の３次元空間領域を選択する選択手段と、
   前記被表示体のうち、前記選択手段によって選択された３次元空間領域に、それ以外の３次元空間領域よりも高い視認性を与える視認性付与手段と、
   前記選択手段によって選択された３次元空間領域に、前記視認性付与手段によって高い視認性を与えられた被表示体を３次元表示する表示手段と、
   を具備し、
   前記被表示体は、所定の２次元平面と対応付けられており、
   前記選択手段は、前記所定の２次元平面における任意の２次元平面を選択し、前記任意の３次元空間領域として、前記選択された任意の２次元平面の断面を有する３次元空間領域を選択する、３次元表示装置。
2. 前記表示手段は、前記任意の３次元空間領域を、前記それ以外の３次元空間領域よりも低い透過率で表示する請求項１記載の３次元表示装置。
3. 前記選択手段は、前記選択された任意の２次元平面を含む３次元空間領域を、前記所定の２次元平面に対する法線方向に沿って切り出すことによって、前記任意の２次元平面の断面を有する３次元空間領域を選択する、請求項１記載の３次元表示装置。
4. 前記視認性付与手段は、前記それ以外の３次元空間領域に視認性を与える、請求項１乃至３の何れか１項に記載の３次元表示装置。
5. 前記被表示体は、気象レーダを用いて取得される３次元気象現象である、請求項１乃至４の何れか１項に記載の３次元表示装置。
6. 前記３次元気象現象の風向きに関する情報を取得する取得手段をさらに備え、
   前記表示手段は、前記取得された風向きに関する情報に応じて、前記任意の３次元空間領域の位置を変更して、前記３次元気象現象を表示する、請求項５記載の３次元表示装置。
7. 前記被表示体が３次元表示されている３次元空間における任意の２次元曲面で前記被表示体をスライスしてスライス面を得るスライス手段をさらに備え、
   前記表示手段は、前記スライスされた被表示体の断面を表示する、請求項１記載の３次元表示装置。
8. 前記スライス面を、任意の回転軸を中心として回転させる回転手段を、さらに備える請求項７記載の３次元表示装置。
9. ３次元表示される被表示体のうちの任意の３次元空間領域を選択することと、
   前記被表示体のうち、前記選択された３次元空間領域に、それ以外の３次元空間領域よりも高い視認性を与えることと、
   前記選択された３次元空間領域に、前記高い視認性を与えられた被表示体を３次元表示することとを具備し、
   前記被表示体は、所定の２次元平面と対応付けられており、
   前記選択することは、前記所定の２次元平面における任意の２次元平面を選択し、前記任意の３次元空間領域として、前記選択された任意の２次元平面の断面を有する３次元空間領域を選択する、３次元表示方法。
10. 前記３次元表示することは、前記任意の３次元空間領域を、前記それ以外の３次元空間領域よりも低い透過率で表示することを含む請求項９記載の３次元表示方法。
11. 前記選択することは、前記選択された任意の２次元平面を含む３次元空間領域を、前記所定の２次元平面に対する法線方向に沿って切り出すことによって、前記任意の２次元空間の断面を有する３次元空間領域を選択することを含む、請求項９記載の３次元表示方法。
12. 前記視認性を与えることは、前記それ以外の３次元空間領域に視認性を与える、請求項９乃至１１の何れか１項に記載の３次元表示方法。
13. 前記被表示体は、気象レーダを用いて取得される３次元気象現象である、請求項９乃至１２の何れか１項に記載の３次元表示方法。
14. 前記３次元気象現象の風向きに関する情報を取得することをさらに含み、
    前記３次元表示することは、前記取得された風向きに関する情報に応じて、前記任意の３次元空間領域の位置を変更して、前記３次元気象現象を表示することを含む、請求項１３記載の３次元表示方法。
15. 前記被表示体が３次元表示されている３次元空間における任意の２次元曲面で前記被表示体をスライスしてスライス面を得ることをさらに含み、
    前記３次元表示することは、前記スライスされた被表示体の断面を表示することを含む、請求項９記載の３次元表示方法。
16. 前記スライス面を任意の回転軸を中心として回転させることをさらに含む、請求項１５記載の３次元表示方法。
17. コンピュータに、
    ３次元表示される被表示体のうちの任意の３次元空間領域を選択する手順と、
    前記被表示体のうち、前記選択された３次元空間領域に、それ以外の３次元空間領域よりも高い視認性を与える手順と、
    前記選択された３次元空間領域に、前記高い視認性を与えられた被表示体を３次元表示する手順と、を実行させるプログラムであって、
    前記被表示体は、所定の２次元平面と対応付けられており、
    前記選択する手順は、前記所定の２次元平面における任意の２次元平面を選択し、前記任意の３次元空間領域として、前記選択された任意の２次元平面の断面を有する３次元空間領域を選択することを含む、プログラム。