(57)【要約】【課題】２次元建物データのリアルタイム３次元変換方法を提供する。【解決手段】２次元建物データのリアルタイム３次元変換装置の距離検出部が、３次元変換しようとする建物と基準位置との相対距離を計算するステップと、前記装置の外観決定部が、前記計算された相対距離によって前記建物の視覚化方式を選択するステップと、前記装置の３次元データ生成部が、前記選択された視覚化方式によって前記建物の層数情報を利用して前記建物の３次元データを生成するステップとを含む２次元建物データのリアルタイム３次元変換方法。【選択図】図１
2006190302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元建物データをリアルタイムに３次元変換する装置における２次元建物データのリアルタイム３次元変換方法であって、
（ａ）前記装置の距離検出部が、３次元変換しようとする建物と基準位置との相対距離を計算するステップと、
（ｂ）前記装置の外観決定部が、前記計算された相対距離によって前記建物の視覚化方式を選択するステップと、
（ｃ）前記装置の３次元データ生成部が、前記選択された視覚化方式によって前記建物の層数情報を利用して前記建物の３次元データを生成するステップと、
を含むことを特徴とする２次元建物データのリアルタイム３次元変換方法。
【請求項２】
前記基準位置は、ユーザの位置であること、
を特徴とする請求項１に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元変換方法。
【請求項３】
前記基準位置は、カメラの位置であること、
を特徴とする請求項１に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元変換方法。
【請求項４】
前記（ｂ）ステップは、
前記外観決定部の第１決定部が、前記計算された相対距離がｄ０（ｄ０は、正の実数値）未満である場合、前記建物の視覚化方式として、前記建物の底面のみを表示する方式を選択するステップと、
前記外観決定部の第２決定部が、前記計算された相対距離がｄ０以上であり、ｄ１未満（ｄ０＜ｄ１）である場合、前記建物の視覚化方式として、前記建物を半透明または透明に表示する方式を選択するステップと、
前記外観決定部の第３決定部が、前記計算された相対距離がｄ１以上であり、ｄ２（ｄ１＜ｄ２）未満である場合、前記建物の視覚化方式として、前記建物に陰影処理をする方式を選択するステップと、
前記外観決定部の第４決定部が、前記計算された相対距離がｄ２以上であり、ｄ３（ｄ２＜ｄ３）未満である場合、前記建物の視覚化方式として、前記建物の外壁面にテクスチャーを適用する方式を選択するステップと、
前記外観決定部の第５決定部が、前記計算された相対距離がｄ３以上である場合、前記建物の視覚化方式として、前記建物を表示しない方式を選択するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元変換方法。
【請求項５】
前記（ｃ）ステップは、
前記３次元データ生成部が、前記選択された視覚化方式が建物の底面のみを表示する方式である場合、前記建物の２次元データに‘０’の値を高さ座標として追加した３次元データを生成するステップを含むこと、
を特徴とする請求項１に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元変換方法。
【請求項６】
前記（ｃ）ステップは、
（ｃ１）前記３次元データ生成部の上面データ生成部が、前記建物の上面に対応する３次元データを生成するステップと、
（ｃ２）前記３次元データ生成部の底面データ生成部が、前記建物の底面に対応する３次元データを生成するステップと、
（ｃ３）前記３次元データ生成部の側面データ生成部が、前記建物の側面に対応する３次元データを生成するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元変換方法。
【請求項７】
前記（ｃ１）ステップは、
前記上面データ生成部が、前記建物の層数情報と高さ変換定数との乗算値を、前記建物の２次元データに高さ座標として追加した３次元データを生成するステップを含むこと、
を特徴とする請求項６に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元変換方法。
【請求項８】
前記（ｃ２）ステップは、
前記底面データ生成部が、前記建物の２次元データに‘０’の値を高さ座標として追加した３次元データを生成するステップを含むこと、
を特徴とする請求項６に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元変換方法
【請求項９】
前記（ｃ３）ステップは、
前記側面データ生成部が、前記建物の上面の頂点それぞれと前記建物の底面の頂点それぞれとを交互に並べた三角形ストリップ構造を有する前記建物の側面データを生成するステップを含むこと、
を特徴とする請求項６に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元変換方法。
【請求項１０】
前記（ｃ）ステップは、
前記建物の２次元平面上の形態が凸多角形である場合、前記３次元データ生成部の三角形ファン変換部が、前記建物の上面の３次元データ及び前記建物の底面の３次元データを三角形ファン形式に変換するステップをさらに含むこと、
を特徴とする請求項６に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元変換方法。
【請求項１１】
前記（ｃ）ステップは、
前記建物の２次元平面上の形態が凹多角形である場合、前記３次元データ生成部の凹多角形分割部が、前記建物の上面の３次元データ及び前記建物の底面の３次元データを一つ以上の三角形に分割した形態に変更するステップをさらに含むこと、
を特徴とする請求項６に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元変換方法。
【請求項１２】
３次元変換しようとする建物と基準位置との相対距離を計算する距離検出部と、
前記計算された相対距離によって前記建物の視覚化方式を選択する外観決定部と、
前記選択された視覚化方式によって前記建物の層数情報を利用して前記建物の３次元データを生成する３次元データ生成部と、
を備えることを特徴とする２次元建物データのリアルタイム３次元変換装置。
【請求項１３】
前記基準位置は、ユーザの位置であること、
を特徴とする請求項１２に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元変換装置。
【請求項１４】
前記基準位置は、カメラの位置であること、
を特徴とする請求項１２に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元変換装置。
【請求項１５】
前記外観決定部は、
前記計算された相対距離がｄ０（ｄ０は、正の実数値）未満である場合、前記建物の視覚化方式は、前記建物の底面のみを表示する方式を選択する第１決定部と、
前記計算された相対距離がｄ０以上であり、ｄ１未満（ｄ０＜ｄ１）である場合、前記建物の視覚化方式は、前記建物を半透明または透明に表示する方式を選択する第２決定部と、
前記計算された相対距離がｄ１以上であり、ｄ２（ｄ１＜ｄ２）未満である場合、前記建物の視覚化方式は、前記建物に陰影処理をする方式を選択する第３決定部と、
前記計算された相対距離がｄ２以上であり、ｄ３（ｄ２＜ｄ３）未満である場合、前記建物の視覚化方式は、前記建物の外壁面にテクスチャーを適用する方式を選択する第４決定部と、
前記計算された相対距離がｄ３以上である場合、前記建物の視覚化方式は、前記建物を表示しない方式を選択する第５決定部と、
を備えることを特徴とする請求項１２に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元変換装置。
【請求項１６】
前記３次元データ生成部は、
前記選択された視覚化方式が建物の底面のみを表示する方式である場合、前記建物の２次元データに‘０’の値を高さ座標として追加した３次元データを生成する底面高さ追加部を備えること、
を特徴とする請求項１２に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元変換装置。
【請求項１７】
前記３次元データ生成部は、
前記建物の上面に対応する３次元データを生成する上面データ生成部と、
前記建物の底面に対応する３次元データを生成する底面データ生成部と、
前記建物の側面に対応する３次元データを生成する側面データ生成部と、
を備えることを特徴とする請求項１２に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元変換装置。
【請求項１８】
前記上面データ生成部は、
前記建物の層数情報と高さ変換定数との乗算値を、前記建物の２次元データに高さ座標として追加した３次元データを生成する高さ座標追加部を備えること、
を特徴とする請求項１７に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元変換装置。
【請求項１９】
前記底面データ生成部は、
前記建物の２次元データに‘０’の値を高さ座標として追加した３次元データを生成する底部高さ追加部を備えること、
を特徴とする請求項１７に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元変換装置。
【請求項２０】
前記側面データ生成部は、
前記建物の上面の頂点それぞれと前記建物の底面の頂点それぞれとを交互に並べた三角形ストリップ構造を有する前記建物の側面データを生成するストリップ構造生成部を備えること、
を特徴とする請求項１７に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元変換装置。
【請求項２１】
前記３次元データ生成部は、
前記建物の２次元平面上の形態が凸多角形である場合、前記建物の上面の３次元データ及び前記建物の底面の３次元データを三角形ファン形式に変換する三角形ファン変換部をさらに備えること、
を特徴とする請求項１７に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元変換装置。
【請求項２２】
前記３次元データ生成部は、
前記建物の２次元平面上の形態が凹多角形である場合、前記建物の上面の３次元データ及び前記建物の底面の３次元データを一つ以上の三角形に分割した形態に変更する凹多角形分割部をさらに備えること、
を特徴とする請求項１７に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元変換装置。
【請求項２３】
２次元建物データをリアルタイムに３次元視覚化する装置における２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化方法であって、
（ａ）前記装置の距離検出部が、３次元変換しようとする建物と基準位置との相対距離を計算するステップと、
（ｂ）前記装置の外観決定部が、前記計算された相対距離によって前記建物の視覚化方式を選択するステップと、
（ｃ）前記装置の３次元データ生成部が、前記選択された視覚化方式によって前記建物の層数情報を利用して前記建物の３次元データを生成するステップと、
（ｄ）前記装置の建物視覚化部が、前記選択された視覚化方式によって前記建物の３次元データを画面に表示するステップと、
を含むことを特徴とする２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化方法。
【請求項２４】
前記基準位置は、ユーザの位置であること、
を特徴とする請求項２３に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化方法。
【請求項２５】
前記基準位置は、カメラの位置であること、
を特徴とする請求項２３に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化方法。
【請求項２６】
前記（ｂ）ステップは、
前記外観決定部の第１決定部が、前記計算された相対距離がｄ０（ｄ０は、正の実数値）未満である場合、前記建物の視覚化方式として、前記建物の底面のみを表示する方式を選択するステップと、
前記外観決定部の第２決定部が、前記計算された相対距離がｄ０以上であり、ｄ１未満（ｄ０＜ｄ１）である場合、前記建物の視覚化方式として、前記建物を半透明または透明に表示する方式を選択するステップと、
前記外観決定部の第３決定部が、前記計算された相対距離がｄ１以上であり、ｄ２（ｄ１＜ｄ２）未満である場合、前記建物の視覚化方式として、前記建物に陰影処理をする方式を選択するステップと、
前記外観決定部の第４決定部が、前記計算された相対距離がｄ２以上であり、ｄ３（ｄ２＜ｄ３）未満である場合、前記建物の視覚化方式は、前記建物の外壁面にテクスチャーを適用する方式を選択するステップと、
前記外観決定部の第５決定部が、前記計算された相対距離がｄ３以上である場合、前記建物の視覚化方式として、前記建物を表示しない方式を選択するステップと、
を含むことを特徴とする請求項２３に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化方法。
【請求項２７】
前記（ｃ）ステップは、
前記３次元データ生成部の底面高さ追加部が、前記選択された視覚化方式が建物の底面のみを表示する方式である場合、前記建物の２次元データに‘０’の値を高さ座標として追加した３次元データを生成するステップを含むこと、
を特徴とする請求項２３に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化方法。
【請求項２８】
前記（ｃ）ステップは、
（ｃ１）前記３次元データ生成部の上面データ生成部が、前記建物の上面に対応する３次元データを生成するステップと、
（ｃ２）前記３次元データ生成部の底面データ生成部が、前記建物の底面に対応する３次元データを生成するステップと、
（ｃ３）前記３次元データ生成部の側面データ生成部が、前記建物の側面に対応する３次元データを生成するステップと、
を含むことを特徴とする請求項２３に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化方法。
【請求項２９】
前記（ｃ１）ステップは、
前記上面データ生成部の高さ座標追加部が、前記建物の層数情報と高さ変換定数との乗算値を、前記建物の２次元データに高さ座標として追加した３次元データを生成するステップを含むこと、
を特徴とする請求項２８に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化方法。
【請求項３０】
前記（ｃ２）ステップは、
前記底面データ生成部の底高さ追加部が、前記建物の２次元データに、‘０’の値を高さ座標として追加した３次元データを生成するステップを含むこと、
を特徴とする請求項２８に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化方法。
【請求項３１】
前記（ｃ３）ステップは、
前記側面データ生成部のストリップ構造生成部が、前記建物の上面の頂点それぞれと前記建物の底面の頂点それぞれとを交互に並べた三角形ストリップ構造を有する前記建物の側面データを生成するステップを含むこと、
を特徴とする請求項２８に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化方法。
【請求項３２】
前記（ｃ）ステップは、
前記３次元データ生成部の三角形ファン変換部が、前記建物の２次元平面上の形態が凸多角形である場合、前記建物の上面の３次元データ及び前記建物の底面の３次元データを三角形ファン形式に変換するステップをさらに含むこと、
を特徴とする請求項２８に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化方法。
【請求項３３】
前記（ｃ）ステップは、
前記３次元データ生成部の凹多角形分割部が、前記建物の２次元平面上の形態が凹多角形である場合、前記建物の上面の３次元データが前記建物の上面の３次元データ及び前記建物の底面の３次元データを一つ以上の三角形に分割した形態に変更するステップをさらに含むこと、
を特徴とする請求項２８に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化方法。
【請求項３４】
前記（ｄ）ステップは、
（ｄ１）前記建物視覚化部の陰影適用部が、前記建物の視覚化方式が前記建物に陰影処理をする方式である場合、前記建物の側面を構成するそれぞれの面に対して、輝度が異なる色を指定して陰影を表示するステップを含むこと、
を特徴とする請求項２３に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化方法。
【請求項３５】
前記（ｄ１）ステップは、
前記陰影適用部の光源設定部が、光源ベクトルを設定するステップと、
前記陰影適用部の間角計算部が、前記建物の側面を構成するそれぞれの面に対して、前記光源ベクトルとの間角を求めるステップと、
前記陰影適用部の色決定部が、前記間角の大きさによって前記建物の側面を構成するそれぞれの面の色を選択するステップと、
を含むことを特徴とする請求項３４に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化方法。
【請求項３６】
前記（ｄ１）ステップは、
前記陰影適用部の色指定部が、前記建物の側面を構成するそれぞれの面に対して、前記側面データ上で含まれた順序によって色を指定するステップを含むこと、
を特徴とする請求項３４に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化方法。
【請求項３７】
前記（ｄ）ステップは、
（ｄ１）前記選択された視覚化方式が前記建物の外壁面にテクスチャーを適用する方式である場合、前記建物視覚化部のテクスチャー適用部が、前記建物の側面を構成するそれぞれの面に対して、横軸方向及び縦軸方向に含まれるテクスチャーの数を計算してテクスチャーを適用するステップを含むこと、
を特徴とする請求項２３に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化方法。
【請求項３８】
前記（ｄ１）ステップは、
前記テクスチャー適用部の横テクスチャー決定部が、前記外壁面の横軸方向の長さを所定の水平長係数で割った値を、前記横軸方向に含まれるテクスチャーの数として出力するステップを含むこと、
を特徴とする請求項３７に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化方法。
【請求項３９】
前記（ｄ１）ステップは、
前記テクスチャー適用部の縦テクスチャー適用部が、前記建物の層数を前記縦軸に含まれるテクスチャーの数として出力するステップを含むこと、
を特徴とする請求項３７に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化方法。
【請求項４０】
３次元変換しようとする建物と基準位置との相対距離を計算する距離検出部と、
前記計算された相対距離によって前記建物の視覚化方式を選択する外観決定部と、
前記選択された視覚化方式によって前記建物の層数情報を利用して前記建物の３次元データを生成する３次元データ生成部と、
前記選択された視覚化方式によって前記建物の３次元データを画面に表示する建物視覚化部と、
を備えることを特徴とする２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化装置。
【請求項４１】
前記基準位置は、ユーザの位置であること、
を特徴とする請求項４０に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化装置。
【請求項４２】
前記基準位置は、カメラの位置であること、
を特徴とする請求項４０に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化装置。
【請求項４３】
前記外観決定部は、
前記計算された相対距離がｄ０（ｄ０は、正の実数値）未満である場合、前記建物の視覚化方式は、前記建物の底面のみを表示する方式を選択する第１決定部と、
前記計算された相対距離がｄ０以上であり、ｄ１未満（ｄ０＜ｄ１）である場合、前記建物の視覚化方式は、前記建物を半透明または透明に表示する方式を選択する第２決定部と、
前記計算された相対距離がｄ１以上であり、ｄ２（ｄ１＜ｄ２）未満である場合、前記建物の視覚化方式は、前記建物に陰影処理をする方式を選択する第３決定部と、
前記計算された相対距離がｄ２以上であり、ｄ３（ｄ２＜ｄ３）未満である場合、前記建物の視覚化方式は、前記建物の外壁面にテクスチャーを適用する方式を選択する第４決定部と、
前記計算された相対距離がｄ３以上である場合、前記建物の視覚化方式は、前記建物を表示しない方式を選択する第５決定部と、
を備えることを特徴とする請求項４０に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化装置。
【請求項４４】
前記３次元データ生成部は、
前記選択された視覚化方式が建物の底面のみを表示する方式である場合、前記建物の２次元データに、‘０’の値を高さ座標として追加した３次元データを生成する底面高さ追加部を備えること、
を特徴とする請求項４０に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化装置。
【請求項４５】
前記３次元データ生成部は、
前記建物の上面に対応する３次元データを生成する上面データ生成部と、
前記建物の底面に対応する３次元データを生成する底面データ生成部と、
前記建物の側面に対応する３次元データを生成する側面データ生成部と、
を備えることを特徴とする請求項４０に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化装置。
【請求項４６】
前記上面データ生成部は、
前記建物の層数情報と高さ変換定数との乗算値を、前記建物の２次元データに高さ座標として追加した３次元データを生成する高さ座標追加部を備えること、
を特徴とする請求項４５に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化装置。
【請求項４７】
前記底面データ生成部は、
前記建物の２次元データに、‘０’の値を高さ座標として追加した３次元データを生成する底高さ追加部を備えること、
を特徴とする請求項４５に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化装置。
【請求項４８】
前記側面データ生成部は、
前記建物の上面の頂点それぞれと前記建物の底面の頂点それぞれとを交互に並べた三角形ストリップ構造を有する前記建物の側面データを生成するストリップ構造生成部を備えること、
を特徴とする請求項４５に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化装置。
【請求項４９】
前記３次元データ生成部は、
前記建物の２次元平面上の形態が凸多角形である場合、前記建物の上面の３次元データ及び前記建物の底面の３次元データを三角形ファン形式に変換する三角形ファン変換部をさらに備えること、
を特徴とする請求項４５に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化装置。
【請求項５０】
前記３次元データ生成部は、
前記建物の２次元平面上の形態が凹多角形である場合、前記建物の上面の３次元データ及び前記建物の底面の３次元データを一つ以上の三角形に分割した形態に変更する凹多角形分割部をさらに備えること、
を特徴とする請求項４５に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化装置。
【請求項５１】
前記建物視覚化部は、
前記建物の視覚化方式が前記建物に陰影処理をする方式である場合、前記建物の側面を構成するそれぞれの面に対して、輝度が異なる色を指定して陰影を表示する陰影適用部を備えること、
を特徴とする請求項４０に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化装置。
【請求項５２】
前記陰影適用部は、
光源ベクトルを設定する光源設定部と、
前記建物の側面を構成するそれぞれの面に対して、前記光源ベクトルとの間角を求める間角計算部と、
前記間角の大きさによって前記建物の側面を構成するそれぞれの面の色を選択する色決定部と、
を備えることを特徴とする請求項５１に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化装置。
【請求項５３】
前記陰影適用部は、
前記建物の側面を構成するそれぞれの面に対して、前記側面データ上で含まれた順序によって色を指定する色指定部を備えること、
を特徴とする請求項５１に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化装置。
【請求項５４】
前記建物視覚化部は、
前記選択された建物の視覚化方式が前記建物の外壁面にテクスチャーを適用する方式である場合、前記建物の側面を構成するそれぞれの面に対して、横軸方向及び縦軸方向に含まれるテクスチャーの数を計算してテクスチャーを適用するテクスチャー適用部を備えること、
を特徴とする請求項４０に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化装置。
【請求項５５】
前記テクスチャー適用部は、
前記外壁面の横軸方向の長さを所定の水平長係数で割った値を、前記横軸方向に含まれるテクスチャーの数として出力する横テクスチャー決定部を備えること、
を特徴とする請求項５４に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化装置。
【請求項５６】
前記テクスチャー適用部は、
前記建物の層数を前記面の縦軸に含まれるテクスチャーの数として出力する縦テクスチャー適用部を備えること、
を特徴とする請求項５４に記載の２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化装置。
【請求項５７】
３次元変換しようとする建物と基準位置との相対距離を計算するステップと、
前記計算された相対距離によって前記建物の視覚化方式を選択するステップと、
前記選択された視覚化方式によって前記建物の層数情報を利用して前記建物の３次元データを生成するステップと、
をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【請求項５８】
３次元変換しようとする建物と基準位置との相対距離を計算するステップと、
前記計算された相対距離によって前記建物の視覚化方式を選択するステップと、
前記選択された視覚化方式によって前記建物の層数情報を利用して前記建物の３次元データを生成するステップと、
前記選択された視覚化方式によって前記建物の３次元データを画面に表示するステップと、
をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーナビゲーションに係り、特に、２次元建物データをリアルタイムで３次元変換する方法及びその装置、そしてそれを利用して２次元建物データをリアルタイムで３次元視覚化する方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、道路上の車両の増加は、非常に大きい交通混雑をもたらしている。このような交通混雑を解決するための方法でカーナビゲーションシステム、すなわち、カーナビが開発されている。このようなカーナビゲーションシステムの基本的な機能は、運行中である車両の位置を追跡して道路マップ上に正確に表示することであり、付随的な機能としては、他の道路の交通状況を把握するか、またはガソリンスタンドなどについての情報を提供することがある。
【０００３】
カーナビゲーションシステムにおいて、運転手がカーナビゲーションシステムのマップ上で所望の位置を探すためには、視覚化がうまく行われている必要がある。例えば、高速で車両を運行する場合、平面のマップ上を検索するよりも、３次元視覚化されたマップ上を検索したほうが、ユーザの利便性及び安全性が向上する。すなわち、周囲の建物や地形などの地上物が３次元形状に表示した場合、直感的にこれを認識することができる。
【０００４】
しかし、現在提供されているカーナビゲーションシステムの多くは、２次元データであり、これを２次元マップとして視覚化しているだけである。一部のナビゲーションシステムでは、建物に対する２次元データの視覚化において、表示された建物上に層数を数字で表示する方式を提供しているものもある。しかし、このような方法においても、建物の高さに対する直感的認識ができないので、ユーザの利便性があまり向上しない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、２次元形式で提供される建物データをリアルタイムで３次元変換する方法及びその装置、そしてそのような変換方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供することである。
【０００６】
また、本発明が解決しようとする他の技術的課題は、２次元建物データをリアルタイムで３次元視覚化する方法及びその装置、そしてそのような視覚化方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を達成するための２次元建物データのリアルタイム３次元変換方法は、３次元変換しようとする建物と基準位置との相対距離を計算するステップと、前記計算された相対距離によって前記建物の視覚化方式を選択するステップと、前記選択された視覚化方式によって前記建物の層数情報を利用して前記建物の３次元データを生成するステップと、を含むことが望ましい。
【０００８】
前記課題を達成するための２次元建物データのリアルタイム３次元変換装置は、３次元変換しようとする建物と基準位置との相対距離を計算する距離検出部と、前記計算された相対距離によって前記建物の視覚化方式を選択する外観決定部と、前記選択された視覚化方式によって前記建物の層数情報を利用して前記建物の３次元データを生成する３次元データ生成部と、を備えることが望ましい。
【０００９】
前記他の課題を達成するための２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化方法は、３次元変換しようとする建物と基準位置との相対距離を計算するステップと、前記計算された相対距離によって前記建物の視覚化方式を選択するステップと、前記選択された視覚化方式によって前記建物の層数情報を利用して前記建物の３次元データを生成するステップと、前記選択された視覚化方式によって前記建物の３次元データを画面に表示するステップと、を含むことが望ましい。
【００１０】
前記他の課題を達成するための２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化装置は、３次元変換しようとする建物と基準位置との相対距離を計算する距離検出部と、前記計算された相対距離によって前記建物の視覚化方式を選択する外観決定部と、前記選択された視覚化方式によって前記建物の層数情報を利用して前記建物の３次元データを生成する３次元データ生成部と、前記選択された視覚化方式によって前記建物の３次元データを画面に表示する建物視覚化部と、を備えることが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による２次元建物データのリアルタイム３次元変換方法及びその装置、そしてそれを利用した２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化方法及びその装置によれば、ナビゲーションシステムにおける建物の表示において、建物と基準位置との相対位置が次第に遠ざかるにつれて視覚化方式を変更することによって、３次元視覚化の現実感を高め、ユーザの直感的認識及び便利性が向上する。また、一実施形態においては、三角形ストリップや三角形ファンなどハードウェアで支援する形式を利用してレンダリング速度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付した図面を参照しつつ、本発明の実施形態による２次元建物データのリアルタイム３次元変換方法及びその装置、そしてそれを利用した２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化方法及びその装置について詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態によるナビゲーションシステムの構成を示すブロック図である。
図１に示すように、本実施形態によるナビゲーションシステムは、現在位置検出部１００、ナビゲーションデータベース２００、建物制御部３００、建物データ生成部４００、建物視覚化部５００を備えて構成される。
【００１４】
まず、現在位置検出部１００は、全地球測位システム（Global Positioning System：ＧＰＳ）を利用してナビゲーションシステムの現在位置を検出する。
そして、ナビゲーションデータベース２００は、ナビゲーションシステムで表示するデータを保存する。
【００１５】
そして、建物制御部３００は、２次元建物データを３次元に変換して視覚化するための情報を制御する。本実施形態において、建物制御部３００は、距離検出部３１０及び外観決定部３２０を備える。
この距離検出部３１０は、３次元変換しようとする建物と基準位置との相対距離を計算する。このとき、基準位置は、現在位置検出部１００で検出されたユーザの現在位置またはカメラの位置となりうる。ユーザは、自身の実際位置を変更せず、ナビゲーションシステム上でカメラの位置を移動して所望のナビゲーション情報を探せるためである。
また、外観決定部３２０は、距離検出部３１０で計算された建物と基準位置との相対距離によって建物の視覚化方式を選択する。本実施形態において、建物の視覚化方式は、建物の底面のみを表示する方式、建物を半透明または透明に表示する方式、建物に陰影処理をする方式、建物の外壁面にテクスチャーを適用する方式、または建物を表示しない方式のうち１つが選択される。
本実施形態においては、建物と基準位置との相対位置が次第に遠ざかるにつれて視覚化方式を変更して、３次元視覚化の現実感を高めてユーザの直感的認識及び利便性をさらに向上させる。
【００１６】
図２は、建物と基準位置との相対位置によって視覚化方式を変更することを説明する概念図である。
図２に示すように、相対距離ｄ０、ｄ１、ｄ２、及びｄ３は、それぞれ正の実数値であって、ｄ０＜ｄ１＜ｄ２＜ｄ３の関係を有する。
【００１７】
ここで、基準点から最も近い所にあって、相対距離がｄ０未満である建物の場合、底面のみを表示する方式が望ましい。これは、近い距離にある建物に実際高さを付加して３次元視覚化する場合、その後にある他の地上物が隠れて見えなくなるためである。
また、基準点から若干の距離がある場合、すなわち、ｄ０以上であり、ｄ１未満である場合、建物を半透明または透明に表示する方式が望ましい。これは、若干の距離のある建物は、３次元形式で表示するが、半透明または透明に表示することによって、その後にある他の地上物を表示するためである。
【００１８】
また、基準点から相当な距離がある場合、すなわち、ｄ１以上であり、ｄ２未満である場合、またはｄ２以上であり、ｄ３未満である場合、建物に陰影処理を実行する、または建物の外壁面にテクスチャーを適用することが望ましい。これを通じて建物が現実的に表示される。本実施形態において、ｄ１以上であり、ｄ２未満である場合には、陰影処理を実行し、ｄ２以上であり、ｄ３未満である場合には、建物の外壁面にテクスチャーを適用することにしてもよい。また、ｄ１以上であり、ｄ２未満である場合には、建物の外壁面にテクスチャーを適用し、ｄ２以上であり、ｄ３未満である場合には、陰影処理を実行することにしてもよい。
【００１９】
さらに、基準点から非常に遠く離れている場合、すなわち、相対距離がｄ３以上である場合には、建物を表示しない方式が望ましい。それは、非常に遠い距離にある建物は、ナビゲーション情報を提供する必要がない場合がほとんどであり、また近い距離にある建物に隠れて見えない場合が多いためである。
【００２０】
次に、建物データ生成部４００は、ナビゲーションデータベース２００に保存されたデータを利用して表示するナビゲーションデータを生成する。図１に示したナビゲーションシステムで建物データ生成部４００は、２次元データ生成部４１０及び３次元データ生成部４２０を備える。
そして、２次元データ生成部４１０は、ナビゲーションデータベース２００に保存されたデータを利用して２次元データを生成する。なお、建物データ生成部４００は、２次元データ生成部４１０を含まず、その代わりにナビゲーションデータベース２００が２次元建物データを保存し、２次元建物データを直接、３次元データ生成部４２０に伝達する構成としてもよい。
【００２１】
次に、３次元データ生成部４２０は、外観決定部３２０で選択された視覚化方式に応じて建物の層数情報を利用して建物の２次元データを３次元に変換する。
本実施形態において、３次元データ生成部４２０は、図示しない底面高さ追加部を備える。この底面高さ追加部は、視覚化方式が建物の底面のみを表示する方式である場合、建物の２次元データに高さ座標として‘０’を追加して３次元データを生成する。
【００２２】
また、本実施形態において、３次元データ生成部４２０は、それぞれ図示しない上面データ生成部、底面データ生成部、及び側面データ生成部を備える。これは、視覚化方式が建物を半透明または透明に表示する方式や建物に陰影処理をする方式、または建物の外壁面にテクスチャーを適用する方式である場合、建物の３次元データを完全に生成するために必要な部分である。
この上面データ生成部は、建物の上面に対応する３次元データを生成する。本実施形態において、上面データ生成部は、建物の層数情報と高さ変換定数との乗算値を計算して、これを建物の２次元データに高さ座標として追加する。
また、底面データ生成部は、建物の底面に対応する３次元データを生成する。本実施形態において、底面データ生成部は、建物の２次元データに底部の高さ、すなわち、‘０’の値を、高さ座標として追加する。
さらに、側面データ生成部は、建物の側面に対応する３次元データを生成する。本実施形態において、側面データ生成部は、建物の上面の頂点それぞれに対応する３次元データと建物の底面の頂点それぞれに対応する３次元データとを交互に並べて三角形ストリップ構造を有する建物の側面データを生成する。
【００２３】
次に、図３は、前記した側面データの三角形ストリップ構造の例を示す図面である。図３に示した例で、建物の上面は、頂点ｐ０’、ｐ１’、ｐ２’、ｐ３’、ｐ４’、及びｐ５’から構成され、建物の底面は、ｐ０、ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、及びｐ５から構成される。このとき、側面データ生成部は、側面を構成する頂点でｐ０’、ｐ０、ｐ１’、ｐ１、ｐ２’、ｐ２、ｐ３’、ｐ３、ｐ４’、ｐ４、ｐ５’、ｐ５、ｐ０’、ｐ０を順次に指定する。
三角形ストリップ方式では、一つの三角形の頂点を並べた後、新たな頂点を追加するたびに、新たな三角形を一つずつ表される。図３の例で、最初に頂点ｐ０’、ｐ０、ｐ１’からなる三角形が表れた後、次の頂点ｐ１を含んだ、ｐ０、ｐ１’、ｐ１からなる三角形が表れる。
【００２４】
本実施形態による側面データ生成部では、このような三角形ストリップ方式を利用して側面を生成する。これは、建物の上面及び底面の頂点それぞれを、データ上で現れる順に交互に並べることで、図３に示した例のように、三角形ストリップが生成されるためである。
図３に示した三角形ストリップの例をレンダリング言語で表せば、次の数式１で表せる。
【００２５】
【数１】
2006190302.tif 000003
【００２６】
この数式１に示したプログラムのように、頂点が一つずつ追加されるにつれて、三角形が一つずつ追加で表現されることが分かる。このような方式によれば、ハードウェアに伝達する頂点の数が減少し、全体三角形ストリップを一度にハードウェアでレンダリングできるので、レンダリング速度が顕著に向上する。
【００２７】
次に、３次元データ生成部４２０は、入力される建物データの上面、底面の多角形の特性によって最も効率的な形態でデータを保存する。
もし、入力されたデータが一つの三角形である場合、三角形をそのまま保存すれば良い。また、入力されたデータが多角形である場合は、これを複数の三角形に分割して保存する。これはまた、入力データが凸多角形である場合と凹多角形である場合とに分けて考えられる。
【００２８】
本実施形態において、３次元データ生成部４２０は、三角形ファン変換部を備える。三角形ファン変換部は、建物の２次元平面上の形態が凸多角形である場合、建物の上面及び底面の３次元データをそれぞれ三角形ファン形式に変換する。
【００２９】
図４は、三角形ファン形態の三角形の一例を示す図面である。図４に示した例で、入力データは、ｐ０、ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、及びｐ５の頂点を含む凸多角形である。ここで、多角形内に属する点ｐｃを任意に定めると、凸多角形を各辺と点ｐｃとを含む三角形に分割できる。図４に示したように、点ｐｃを取り囲むファンの形態であることが分かる。
図４に示した例のような三角形ファン形式を、レンダリング言語で表せば、次の数式２で表せる。
【００３０】
【数２】
2006190302.tif 000004
【００３１】
このような三角形ファン形式を利用すれば、伝達する頂点の数が減少するだけでなく、ハードウェアでこのような形式を支援するので、レンダリング速度が顕著に向上する。
【００３２】
また、本実施形態において、３次元データ生成部４２０は、凹多角形分割部を備える。凹多角形分割部は、建物の２次元平面上の形態が凹多角形の場合、建物の上面及び底面の３次元データを一つ以上の三角形に分割する。この時には、分割された三角形単位でそれぞれ保存せねばならない。
【００３３】
図５は、入力データが凹多角形である場合に、三角形単位で分割することを示す図面である。図５に示した例で、入力データは、ｐ０、ｐ１、ｐ２、３ｐ、及びｐ４の頂点を有する。これをｐ０、ｐ１、ｐ２を頂点に有する三角形、ｐ０、ｐ２、ｐ４を頂点に有する三角形、ｐ２、ｐ３、ｐ４を頂点に有する三角形にそれぞれ分割する。
図５に示した例をレンダリング言語で表せば、次の数式３で表せる。
【００３４】
【数３】
2006190302.tif 000005
【００３５】
次に、建物視覚化部５００は、外観決定部３２０で選択された視覚化方式によって建物の３次元データを画面に表示する。本実施形態の建物視覚化部５００は、透明適用部５１０、陰影適用部５２０、及びテクスチャー適用部５３０を備える。
透明適用部５１０は、建物の後の地上物が見えるように、半透明に面を処理し、または外郭線のみを表示し、面の内部は透明にすることが望ましい。
【００３６】
また、陰影適用部５２０は、選択された視覚化方式が建物に陰影処理をする方式である場合、建物の側面を構成するそれぞれの面に対して輝度が異なる色を指定して陰影を表示する。本実施形態において、陰影適用部５２０は、光源設定部、間角計算部、色決定部を備える。この光源設定部は、任意の光源ベクトルを設定する。また、間角計算部は、建物の側面を構成するそれぞれの面に対して光源ベクトルとの間角を計算する。さらに、色決定部は、計算された間角のサイズによって建物の側面を構成する面の色を選択する。
【００３７】
ここで、図６は、光源ベクトルを利用して陰影をなす色を選択する手順例を示す図面である。図６に示すように、光源ベクトルと面との間角が９０°に近いほど面の色が明るくなり、間角が小さくなって傾いて光源が照らすほど面の色が暗くなる。このとき、表現できる色の数に間角のサイズを乗算して面の色を選択できる。すなわち、明るい色は大きい番号を指定し、暗い色は小さな番号を指定しておく。そして、間角のサイズが大きければ、大きい番号の明るい色を指定し、間角のサイズが小さければ、小さな番号の暗い色を指定できる。
【００３８】
他の実施形態の陰影適用部５２０として、建物の側面を構成するそれぞれの面が側面データに含まれる順序によって色を指定することもできる。ここで、図７は、それぞれの面の側面データに含まれる順序によって色を指定する手順例を示す図面である。図７を参照すれば、図６に示した手順例とは異なり、光源を設定せず、建物の側面を構成するそれぞれの面に順次に輝度の異なる任意の色を指定して陰影を表現する。
【００３９】
次に、テクスチャー適用部５３０は、選択された建物の視覚化方式が建物の外壁面にテクスチャーを適用する方式である場合、建物の側面を構成するそれぞれの面に対して横軸及び縦軸に含まれるテクスチャーの数を計算してテクスチャーを適用する。
ここで、図８Ａないし図８Ｃは、テクスチャー適用部５３０でテクスチャー反復の数を計算し、テクスチャーを適用する手順例を示す図面である。図８Ａは、テクスチャーの一例を示す図面である。図８Ｂは、テクスチャーを適用しようとする建物の形態である。図８Ｃは、図８Ａに示したテクスチャーを図８Ｂに示した建物の外壁面に反復的に適用する形態を示す図面である。
【００４０】
このとき、テクスチャーを適用するためには、適用しようとする外壁面に含まれるテクスチャーの数を計算する必要がある。本実施形態において、適用される外壁面の横軸方向の長さ（u-factor）を、所定の水平長係数（horizontal-length coefficient）で除算したものが、横軸方向のテクスチャーの繰り返し数として定義される。また、本実施形態において、適用しようとする外壁面の縦軸方向に含まれるテクスチャーの数は、建物の層数とする。図８Ｃの例では、横軸方向に含まれるテクスチャーの数は２であり、縦軸方向に含まれるテクスチャーの数は５である。
【００４１】
このような方式を通じて建物のサイズに関係なく、小さなサイズの一つのテクスチャーイメージを反復的に表示することによって、少ない資源を利用して建物全体の外観を表現できる。また、テクスチャーを使用するため、現実的な方法で建物の層数を表現できる。
【００４２】
本実施形態の２次元建物データのリアルタイム３次元変換方法及びそれを利用した２次元建物データのリアルタイム３次元視覚化方法は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体にコンピュータ（情報処理機能を有する装置を何れも含む）で読み取り可能なコードとして具現可能である。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、コンピュータシステムによって読み取れるデータが保存される全ての種類の記録装置を含む。コンピュータで読み取り可能な記録装置の例としては、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＣＤ（Compact Disc）−ＲＯＭ、磁気テープ、フレキシブルディスク、光データ保存装置等が含まれる。
【００４３】
以上、本発明を、多様な実施形態を示して説明したが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者であれば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが分かるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定される。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、カーナビゲーション関連の技術分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態によるナビゲーションシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】建物と基準位置との相対位置によって視覚化方式を変更することを説明する概念図である。
【図３】側面データの三角形ストリップ構造の例を示す図面である。
【図４】三角形ファン形態の三角形の一例を示す図面である。
【図５】入力データが凹多角形である場合に、三角形単位で分割することを示す図面である。
【図６】光源ベクトルを利用して陰影をなす色を選択する手順例を示す図面である。
【図７】それぞれの面の側面データに含まれる順序によって色を指定する手順例を示す図面である。
【図８Ａ】テクスチャー適用部でテクスチャー反復の数を計算し、テクスチャーを適用する手順例を示す図面である。
【図８Ｂ】テクスチャー適用部でテクスチャー反復の数を計算し、テクスチャーを適用する手順例を示す図面である。
【図８Ｃ】テクスチャー適用部でテクスチャー反復の数を計算し、テクスチャーを適用する手順例を示す図面である。
【符号の説明】
【００４６】
１００  現在位置検出部
２００  ナビゲーションデータベース
３００  建物制御部
３１０  距離検出部
３２０  外観決定部
４００  建物データ生成部
４１０  ２Ｄデータ生成部
４２０  ３Ｄデータ生成部
５００  建物視覚化部
５１０  透明適用部
５２０  陰影適用部
５３０  テクスチャー適用部
【図１】
2006190302.tif 000006
【図２】
2006190302.tif 000007
【図３】
2006190302.tif 000008
【図４】
2006190302.tif 000009
【図５】
2006190302.tif 000010
【図６】
2006190302.tif 000011
【図７】
2006190302.tif 000012
【図８Ａ】
2006190302.tif 000013
【図８Ｂ】
2006190302.tif 000014
【図８Ｃ】
2006190302.tif 000015