(57)【要約】【課題】  ３次元地図データを自動生成する際に、建物の形状を解析して側面ごとにテクスチャを使い分ける。【解決手段】  建物枠を高さ方向に平行移動して３次元ポリゴンを自動生成する。また、３次元ポリゴンの各側面に対して、予め用意された複数種類のテクスチャを、次の手順で自動的に選択し、貼り付ける。まず、建物枠に対して、細線化を施し、その中心線を得る。そして、テクスチャＤＢに予め格納された選択パターンの一つを、中心線の形状や建物種別に基づいて選び、中心線に対する平行面、交差面に、それぞれ用意されたテクスチャを設定する。窓などのテクスチャは、建物の側面形状に応じた配列で繰り返し貼り付ける。このように中心線を用いることによって、多様な建物の形状を簡略化して解析でき、リアリティを高めつつ各側面のテクスチャを軽い処理負荷で使い分けることが可能となる。【選択図】  図７
2015084136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の３次元形状を表す３次元モデルを含む３次元地図データを生成する３次元地図データ生成システムであって、
前記３次元モデルの側面に貼り付けられる複数種類のテクスチャを格納するテクスチャデータベースと、
前記建物の平面形状である建物枠を細線化して中心線を得る建物枠形状解析部と、
前記中心線と前記建物の３次元モデルの側面との位置関係に基づいて、前記テクスチャデータベースから該側面に貼り付けられるテクスチャを設定するテクスチャ設定部とを備える３次元地図データ生成システム。
【請求項２】
請求項１記載の３次元地図データ生成システムであって、
前記テクスチャ設定部は、前記中心線の形状および該中心線を構成する各線分の長さの少なくとも一方に基づいて、前記テクスチャを選択するための選択パターンを切り換える３次元地図データ生成システム。
【請求項３】
請求項１または２記載の３次元地図データ生成システムであって、
前記３次元モデルには、前記建物の種別を表す種別情報が付されており、
前記テクスチャ設定部は、前記建物の種別に応じて、前記テクスチャを選択するための選択パターンを切り換える３次元地図データ生成システム。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか記載の３次元地図データ生成システムであって、
前記建物枠形状解析部は、前記中心線を構成する線分間のなす内角が、所定値以上の鈍角である場合に、該線分群を直線としてグループ化し、
前記テクスチャ設定部は、前記グループ化を踏まえて前記テクスチャの設定を行う３次元地図データ生成システム。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか記載の３次元地図データ生成システムであって、
前記テクスチャ設定部は、前記中心線に略平行な側面に対しては、開口部を表す開口テクスチャを設定する３次元地図データ生成システム。
【請求項６】
請求項１〜５いずれか記載の３次元地図データ生成システムであって、
前記テクスチャを設定する前処理として、前記建物枠に基づいて、前記３次元モデルを生成する３次元モデル生成部を備える３次元地図データ生成システム。
【請求項７】
建物の３次元形状を表す３次元モデルを含む３次元地図データをコンピュータによって生成する３次元地図データ生成方法であって、
該コンピュータが実行するステップとして、
前記３次元モデルの側面に貼り付けられる複数種類のテクスチャを参照するステップと、
前記建物の平面形状である建物枠を細線化して中心線を得るステップと、
前記中心線と前記建物の３次元モデルの側面との位置関係に基づいて、前記テクスチャデータベースから該側面に貼り付けられるテクスチャを設定するステップとを備える３次元地図データ生成方法。
【請求項８】
建物の３次元形状を表す３次元モデルを含む３次元地図データをコンピュータによって生成するためのコンピュータプログラムであって、
前記３次元モデルの側面に貼り付けられる複数種類のテクスチャを参照する機能と、
前記建物の平面形状である建物枠を細線化して中心線を得る機能と、
前記中心線と前記建物の３次元モデルの側面との位置関係に基づいて、前記テクスチャデータベースから該側面に貼り付けられるテクスチャを設定する機能とをコンピュータによって実現するためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物の３次元形状を表す３次元モデルを含む３次元地図データを生成する３次元地図データ生成システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
建物や道路などの地物を３次元的に表示する３次元地図では、これらの地物の３次元形状を表す３次元モデルが用いられる。３次元モデルは、オペレータの手入力などによって、地物ごとに生成され、その表面に地物の外観を表すテクスチャを個別に貼付して生成される。
しかし、３次元地図に表される建物は多数あり、全ての建物について個別に３次元モデルを生成していては、その生成にかかる作業負荷は多大なものとなる。こうした３次元モデルの生成にかかる作業負荷を軽減するため、３次元モデルを自動で生成する技術も種々提案されている。一例として、特許文献１は、建物枠、即ち建物の平面形状を高さ方向に平行移動することで３次元モデルを生成し、その表面にテクスチャを貼付する技術を開示している。また、テクスチャを貼付する際には、処理対象となっている建物の側面のうち、その周囲の建物までの距離が最大となる側面を正面と判断し、ここに出入口を表すテクスチャを貼り付ける技術も開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１４９１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
３次元地図の利点は、ユーザが直感的に地理を把握しやすい点にあるから、３次元地図では、３次元モデルのリアリティ向上が重要な課題の一つである。建物の側面に貼付されるテクスチャは、必ずしも全側面で同一という訳ではなく、窓のある側面、壁になっている側面などになっているから、リアリティ向上のためには、テクスチャも側面ごとに使い分けることが好ましい。特許文献１は、正面の判別方法に関する技術を提案するのみであり、その他の側面に対するテクスチャの使い分けについてはオペレータが手動で選択する方法しか開示していない。
建物のどの側面に窓を設けるかなどの建物の外観は、建物の形状に依存するから、側面ごとにテクスチャを使い分けるためには、建物の形状を解析する必要がある。しかし、建物の形状は画一的ではなく、平面形状だけをとっても多種多様であるから、汎用的な形状解析手法を確立することは容易ではない。
建物の側面ごとのテクスチャの使い分けは、オペレータの手入力等で生成された３次元モデルに対して、自動的にテクスチャを貼付する場合も同様に生じ得る課題である。
本発明は、こうした課題に鑑み、建物の形状を解析してリアリティの高いテクスチャの使い分けを可能とする技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、
建物の３次元形状を表す３次元モデルを含む３次元地図データを生成する３次元地図データ生成システムであって、
前記３次元モデルの側面に貼り付けられる複数種類のテクスチャを格納するテクスチャデータベースと、
前記建物の平面形状である建物枠を細線化して中心線を得る建物枠形状解析部と、
前記中心線と前記建物の３次元モデルの側面との位置関係に基づいて、前記テクスチャデータベースから該側面に貼り付けられるテクスチャを設定するテクスチャ設定部とを備える３次元地図データ生成システムとして構成することができる。
【０００６】
細線化は、２次元の閉図形の中心線を得るための画像処理技術である。建物枠に細線化を施すことによって、建物枠の形状の特徴を、その中心線で表すことができる。例えば、矩形の建物であれば、細線化によって長手方向に沿う中心線が得られるため、側面の幅などを比較するまでなく、容易に長手方向を特定することができる。また、Ｌ字状の平面形状を有する建物についても、細線化により、Ｌ字の中心線が得られるため、一カ所で屈曲していること、およびその角度が何度であるかを、比較的容易に特定することができる。このように、建物枠に対して細線化を施すことは、建物の平面形状の特徴を把握する上で非常に有用である。
本発明では、このように建物の平面形状の特徴を表した中心線との位置関係に基づいて、テクスチャを設定するため、建物の形状に応じた使い分けを容易に実現することが可能となる。
【０００７】
ここで建物の形状と外観との相関について説明する。
図１は、居住用建物、即ちアパート、団地、マンションなどの外観例を示す説明図である。図１の（ａ）欄〜（ｃ）欄に示す居住用建物では、平面矩形状の建物の長手方向の面に、主として通路、ベランダなどの開口部が設けられており、短手方向の面には主として壁が設けられていることが分かる。図１の（ｄ）欄および（ｆ）欄に示す建物では、長手方向の面に、２〜３カ所設けられた突出部に、階段が設けられていることが分かる。（ｅ）欄の建物では、長手方向と短手方向との長さの差が比較的小さいため、いずれの面にも開口部が設けられていることが分かる。これらの特徴は、いずれも建物の平面形状と相関があるものである。
図２は、オフィス用建物の外観例を示す説明図である。図２の（ａ）欄、（ｂ）欄の建物では、平面矩形状の建物の長手方向の面に、主として窓などの開口部が設けられており、短手方向の面には主として壁と明かり取り程度の補助的な窓が設けられていることが分かる。図２の（ｃ）欄、（ｄ）欄の建物では、隣接する建物との配置の都合上、矩形の短手方向の面に窓が設けられている。これらの特徴も、いずれも建物の平面形状と相関があり、またオフィス用建物では、図２の（ｃ）欄、（ｄ）欄のように、隣接する建物との関係を考慮した方がよい場合もあることを示している。
図３は、校舎および倉庫の外観例を示す説明図である。図３の（ａ）欄〜（ｄ）欄に示す校舎の画像によれば、Ｌ字等に屈曲している場合でも、中心線に沿う面には窓などの開口部が設けられることが分かる。また、（ｄ）欄に示すように、校舎と校舎を接続する渡り廊下のような構造も存在することがわかる。
図３の（ｅ）欄、（ｆ）欄のように倉庫の場合には、長手方向にはシャッターなどの出入口が設けられるものの、窓などの開口部は設けられず、短手方向に明かり取りとしての小さめの窓が設けられることが分かる。
以上、図１〜３で示したのは建物の一例に過ぎないが、これらの例だけからも、建物の外観と建物の平面形状、即ち建物枠とは相関があることが分かる。従って、建物枠に基づいて、外観を表すテクスチャを使い分ければ、こうした実在の建物に近い外観を３次元モデルに与えることが可能となる。
本発明において、中心線と側面との位置関係は、種々の設定が可能である。例えば、中心線と略平行にある側面か交差する側面か、即ち中心線と側面との角度に応じてテクスチャを設定してもよい。また、中心線から側面までの距離によってテクスチャを使い分けても良い。さらに、中心線自体の形状や中心線の長さによってテクスチャを使い分けても良い。
また、本発明におけるテクスチャの設定は、全ての建物に対して行う必要はなく、３次元地図データに含まれる一部の建物を対象として行うようにしてもよい。さらに、本発明を適用する場合、中心線と側面との位置関係に加えて、側面の方角や、道路または周囲の建物との位置関係などを考慮してもよい。
【０００８】
本発明の３次元地図データ生成システムにおいて、
前記テクスチャ設定部は、前記中心線の形状および該中心線を構成する各線分の長さの少なくとも一方に基づいて、前記テクスチャを選択するための選択パターンを切り換えるものとしてもよい。
図１〜３でも例示したように、建物の形状は多種多様であり、形状に応じて、どの側面にどのような外観のテクスチャを付すべきかという選択パターンは変化する。例えば、建物が屈曲している部分や突出している部分をとっても、図１の（ｄ）欄、（ｆ）欄のように階段になる場合もあれば、図３の（ｂ）欄、（ｃ）欄のように窓などの開口部と壁になる場合もある。このように、建物の形状とテクスチャとの関係は、単一の規則で表しきれるものではない。
上記態様では、中心線の形状や長さに応じて、テクスチャの選択パターンを切り換えるため、建物の形状の特徴に応じた選択パターンでテクスチャを使い分けることが可能となり、より実在の建物に近い多様な使い分けを実現することが可能となる。
【０００９】
また、本発明の３次元地図データ生成システムにおいて、
前記３次元モデルには、前記建物の種別を表す種別情報が付されており、
前記テクスチャ設定部は、前記建物の種別に応じて、前記テクスチャを選択するための選択パターンを切り換えるものとしてもよい。
図３の（ｅ）欄、（ｆ）欄に示したように、例えば、倉庫では、他の建物と異なり、長手方向の面には窓が設けられてはいない。このように、矩形の建物であっても、建物の種別に応じて、テクスチャの使い分けは異なってくる。上記態様によれば、建物の種別に応じた選択パターンを実現できるため、より実在の建物に近い多様な使い分けを実現することができる。
また、図１に示した居住用の建物では、開口部にベランダがあるのに対し、図２に示したオフィス用の建物では、ベランダがなく窓が整然と並んだ外観となっている。このように、窓などの開口部一つとっても、建物の種別に応じてその外観は異なっている。上記態様では、建物の種別に応じて、テクスチャを使い分けることもでき、より実在の建物に近い外観を実現することができる。
【００１０】
本発明の３次元地図データ生成システムにおいて、
前記建物枠形状解析部は、前記中心線を構成する線分間のなす内角が、所定値以上の鈍角である場合に、該線分群を直線としてグループ化し、
前記テクスチャ設定部は、前記グループ化を踏まえて前記テクスチャの設定を行うものとしてもよい。
本発明では、細線化によって得られる建物枠の中心線によって建物の平面形状の特徴を把握する。しかし、建物の平面形状は、多種多様であるから、得られる中心線自体も多様である。
上記態様によれば、鈍角で連結される線分については、直線を形成するとして扱うことができるため、個別の線分として扱う場合よりも、簡略化して平面形状の特徴を把握することができる。従って、テクスチャの使い分けのためのパターンの簡素化を図ることができる利点がある。
上述の処理に加え、さらに、例えば、線分同士の連結状態を、予め用意された所定数のグループに分類してもよい。例えば、約９０度で２本の線分が連結している場合を「屈曲」、約９０度で３本以上が連結している場合を「分岐」などと表現し、屈曲や分岐の数で、中心線の形状を表現すれば、テクスチャの選択パターンをより簡素化することができ、使い分けの処理も効率化することができる。
【００１１】
本発明の３次元地図データ生成システムにおいて、
前記テクスチャ設定部は、前記中心線に略平行な側面に対しては、開口部を表す開口テクスチャを設定するものとしてもよい。
図１〜３で示した種々の建物の例を見ると、矩形部分の長手方向、即ち中心線に略平行となる側面には、通路、窓、ベランダなどの開口部が設けられていることが多く、かかる側面が開口部となっていないのは、倉庫などのように例外的であることが分かる。従って、テクスチャを使い分けるための一つの選択パターンとして、かかる面には開口テクスチャを設けるものとすれば、多くの建物に対して妥当なテクスチャを実現することが可能となる。
【００１２】
本発明の３次元地図データ生成システムにおいて、
前記テクスチャを設定する前処理として、前記建物枠に基づいて、前記３次元モデルを生成する３次元モデル生成部を備えるものとしてもよい。
本発明は、オペレータの手入力等で整備された３次元モデルに対して、テクスチャを自動設定する場合にも適用可能であるが、３次元モデルを自動生成して適用すれば、より処理負荷が軽くすむ利点がある。
また、自動生成される３次元モデルは、比較的、画一的な形状をしているため、テクスチャを複雑に加工するまでなく貼り付け可能であるという利点もある。
３次元モデルを自動生成する方法としては、建物枠を立ち上げる、即ち高さ方向に平行移動する方法、または予め用意されたプリミティブとも呼ばれる基本的な３次元形状を建物枠に併せて変形する方法などが考えられる。
【００１３】
本発明において、必ずしも上述の特徴の全てが備えられている必要はなく、適宜、一部を省略したり組み合わせたりして構成してもよい。
本発明は、その他、コンピュータによって３次元地図データを生成する３次元地図データ生成方法として構成してもよいし、かかるデータ生成をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムとして構成してもよい。かかるコンピュータプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体として構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】居住用建物の外観例を示す説明図である。
【図２】オフィス用建物の外観例を示す説明図である。
【図３】校舎および倉庫の外観例を示す説明図である。
【図４】３次元地図データ生成システムの構成を示す説明図である。
【図５】２次元地図ＤＢの構成を示す説明図である。
【図６】３次元地図ＤＢの構成を示す説明図である。
【図７】テクスチャＤＢの構成（１）を示す説明図である。
【図８】テクスチャＤＢの構成（２）を示す説明図である。
【図９】テクスチャＤＢの構成（３）を示す説明図である。
【図１０】３次元地図データ生成処理のフローチャート（１）である。
【図１１】３次元地図データ生成処理のフローチャート（２）である。
【図１２】３次元地図データ生成処理のフローチャート（３）である。
【図１３】３次元モデルの生成例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１５】
Ａ．システム構成：
図４は、３次元地図データ生成システムの構成を示す説明図である。３次元地図データ生成システムは、オペレータの操作または自動で、地物の３次元モデルを生成するためのシステムである。本実施例では、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を内蔵するコンピュータによりスタンドアロンで稼働するシステムとして構成したが、複数のサーバ等をネットワークで接続して構成してもよい。図示する種々の機能ブロックは、各機能を実現するソフトウェアをコンピュータにインストールすることによってソフトウェア的に構成されるが、その一部または全部をハードウェア的に構成してもよい。
３次元データ生成システムには、オペレータの操作によって３次元モデルを生成するための機能ブロックも備えられているが、本実施例では図示を省略した。図中には、テクスチャを自動的に設定する機能に関連する部分を示してある。
３次元モデルは、建物の３次元形状をモデル化し、テクスチャを貼付するという２段階で生成される。以下の説明では、この過程を明確に表すため、テクスチャを貼付する前の状態を、「３次元ポリゴン」と称し、さらにテクスチャを設定した状態を「３次元モデル」と呼ぶものとする。
【００１６】
３次元地図データ生成装置に備えられた各機能ブロックの内容について説明する。
２次元地図ＤＢ（データベース）１６は、平面の地図データを格納している。この地図データでは、各地物の平面形状がポリゴンで表される。本明細書では、建物の平面形状を、建物枠と呼ぶ。
３次元地図ＤＢ（データベース）１７は、地物の形状を３次元的に表した３次元地図のデータを格納している。３次元地図データは、地物ごとの３次元モデルで構成されており、この３次元モデルは、各地物の３次元形状を表す３次元ポリゴンと、貼付されるテクスチャのデータで構成される。
テクスチャＤＢ（データベース）１８は、実施例で用いられるテクスチャの画像データを格納している。建物の３次元ポリゴンの側面にテクスチャを自動的に貼り付けるため、テクスチャＤＢは、テクスチャの選択パターンに従って、テクスチャを格納している。その構造については、後述する。
【００１７】
コマンド入力部１１は、オペレータの操作に基づいて、３次元地図データの生成に関するコマンドを入力する。本実施例では、例えば、３次元モデルを生成する領域の指定などのコマンドが含まれる。
処理対象特定部１２は、３次元地図ＤＢ１７と２次元地図ＤＢ１６を参照して処理対象、即ちテクスチャを自動的に貼り付ける対象となるべき３次元ポリゴンを特定する。
３次元ポリゴン生成部１３は、２次元地図ＤＢ１６に格納されている建物枠に基づいて、処理対象の３次元ポリゴンを生成する。
建物枠形状解析部１４は、２次元地図ＤＢ１６に格納されている建物枠に基づいて、建物枠の形状を解析する。本実施例では、建物枠に細線化処理を施して中心線を取得し、この中心線に基づいて解析を行う。解析方法については後で詳述する。
テクスチャ設定部１５は、建物枠形状解析部１４で得られた解析結果に基づいて、テクスチャＤＢ１８からテクスチャを選択して、３次元ポリゴン生成部１３で生成された３次元ポリゴンの各側面に貼り付ける。もっとも、データベース上の処理としては、各側面にテクスチャの画像データを関連づけるのみであるから、本実施例では、この処理を設定と呼ぶこともある。
以上の処理で、生成された３次元モデルは、３次元地図ＤＢ１７に格納される。従って、多様な処理対象に対して、上述の各機能ブロックによる処理を実行することにより、すべての建物にテクスチャを設定することができ、３次元地図ＤＢ１７を完成させることができる。完成された３次元地図ＤＢ１７は、ネットワークまたは記録媒体を介してサーバＳＶに格納され、さらにネットワークＮＥを介して種々の携帯端末ＳＰ等に送信されて、３次元地図の表示に利用される。
【００１８】
Ｂ．２次元地図ＤＢ：
図５は、２次元地図ＤＢ１６の構成を示す説明図である。２次元地図ＤＢ１６には、図５の上側に例示する２次元地図を表示するためのデータ、即ち建物、道路などの各地物のポリゴンデータおよび文字データが格納されている。図中に建物の一部について建物枠、即ち平面形状を縁取りして示した。建物枠は、多種多様であることが分かる。
図５の下側には、２次元地図ＤＢ１６のデータ構造を例示した。図示するデータが各地物ごとに用意されている。「地物ＩＤ」は、地物データに固有の識別情報である。「種別」は、地物の種類を表す情報である。本実施例では、建物については、「オフィスビル」等のように、建物の種類も特定できる情報とした。「名称」は、地物の名称である。「形状」は、地物を表示するためのポリゴン形状である。本実施例では、ポリゴンの各頂点の座標列が格納されている。「高さ」は、建物の地物に含まれる属性情報の一つであり、建物の階数を表している。地物の属性には、この他にも、種々の情報を含めても良い。
【００１９】
Ｃ．３次元地図ＤＢ：
図６は、３次元地図ＤＢ１７の構成を示す説明図である。３次元地図ＤＢ１７には、図６の上側に例示する３次元地図を表示するためのデータ、即ち、建物、道路などの各地物の３次元形状を表す３次元モデルおよび文字データが格納されている。図６の上側の３次元地図ＤＢ１７は、未完成の状態であり、オペレータの操作により、一部の建物についてのみ３次元モデルが生成されている例を示した。ハッチングを付した建物については、まだ３次元モデルが用意されておらず、建物枠が登録された状態となっている。本実施例における３次元地図データ生成処理を実行することによって、これらの建物についても、３次元モデルを生成することができる。
図６の下側には、３次元地図ＤＢ１７のデータ構造を例示した。図示するデータが各地物ごとに用意されている。「地物ＩＤ」、「種別」、「名称」、「高さ」の各データは、２次元地物ＤＢ１６と同様の内容である。本実施例では、同一の地物に対しては、２次元地物ＤＢ１６と３次元地物ＤＢ１７とで共通の「地物ＩＤ」を使用するものとしたが、異なる「地物ＩＤ」を用いても良い。異なる「地物ＩＤ」を用いる場合には、２次元地物ＤＢ１６と３次元地物ＤＢ１７とを紐づける情報を格納しておくことが望ましい。
３次元地図ＤＢ１７における「形状」データは、３次元モデルの形状を表している。従って、３次元モデルを構成するポリゴンの頂点の３次元座標列が格納される。また、「テクスチャ」は、３次元モデルで使用されるテクスチャを特定する情報である。本実施例では、テクスチャＤＢ１８内に格納されているテクスチャの画像に付された識別情報（ＴＥＸ００１、ＴＥＸ００２等）を格納するものとした。それぞれの識別情報に、各テクスチャの貼り付け位置、繰り返し数などの情報を対応づけておくことが好ましい。
【００２０】
Ｄ．テクスチャＤＢ：
図７〜９は、テクスチャＤＢ１８の構成を示す説明図である。テクスチャＤＢ１８の内容を表形式で示している。
本実施例では、建物枠を細線化して得られる中心線の形状に基づいて、建物の３次元ポリゴンの各側面のテクスチャを使い分ける。テクスチャＤＢ１８は、中心線形状に応じて、どの側面に、どのテクスチャを貼り付けるかという内容、即ち建物ポリゴンに貼り付けられるべきテクスチャの画像データと、それを貼り付ける規則（以下、「選択パターン」ということもある）とを記憶している。本実施例では、図示する通り、中心線形状と、建物の種別によって、選択パターンが異なっている。
【００２１】
中心線形状は、直線、屈曲、分岐の３つの要素の数で分類した。屈曲とはＬ字状など略９０度の折れ曲がりを意味し、分岐とは、Ｅ字状の中央部分など、３本以上の線分が交差している部分を意味する。図７に示したのは、建物枠が矩形の例である。この建物枠に細線化を施すと、図示するように直線の中心線が得られる。この形状は、「直線＝１、屈曲＝０、分岐＝０」と表現することができる。
「最長部」とは、中心線を構成する線分群のうち最長の線分または線分群を表している。また、「屈曲（分岐）部」は、屈曲または分岐を構成する線分の長さによる分類を表している。図７の例では、中心線を構成する線分は１本のみであるから、「最長部」および「屈曲（分岐）部」にはデータは格納されていない。
テクスチャの選択パターンは、建物種別に応じて用意されている。図の例では、「オフィスビル」の場合、平行面に対しては開口面として窓を表すテクスチャを貼り付け、交差面に対しては、壁および明かり取りを表すテクスチャを貼り付ける設定となっている。平行面とは、中心線と略平行な面を言う。中心線と壁の法線が９０±α度（αは任意に設定可能）となる条件で判断する。交差面とは、中心線と交差する面を言い、直交する面だけでなく斜めに交差する面も含まれる。平行面以外を全て交差面として扱って構わない。
本実施例では、テクスチャは、建物の側面を構成する最小単位で用意した。オフィスビルの場合、先に図２に示したように、平行面には窓が整然と配置された外観となっていることが多いため、その最小単位と言える、窓一つ分をテクスチャとして用いる。また、交差面は、壁を主としつつ、明かり取りが設けられている外観が多いため、その最小単位として、壁および明かり取り一つ分をテクスチャとして用いる。こうすることによって、平行面および交差面のサイズに応じて、テクスチャの繰り返し数を調整することによって、一つのテクスチャを多様な建物に共通利用することができる利点がある。もちろん、側面全体や１フロア分をテクスチャとして用意してもよいし、交差面に対して明かり取りのない壁のみのテクスチャを用意してもよい。また、交差面については、テクスチャを用意せず、３次元ポリゴンを単色または決まったパターンで塗りつぶすものとしてもよい。
図７の例では、オフィスビル用のテクスチャを１種類だけ示しているが、複数種類のテクスチャを用意し、オフィスビルの階数や建物枠の面積、建物枠のアスペクト比、即ち長手方向と短手方向の比率などに応じて、テクスチャを使い分けても良い。また、平行面や交差面について複数種類を用意し、各側面の方角や、道路や他の建物との位置関係などに応じて使い分けてもよい。かかるバリエーションについては、以下で示す他の選択パターンに対しても同様である。
図７には、オフィスビル以外に、マンションおよび倉庫の例を示した。マンションの場合も、平行面および交差面に対して、それぞれ図示する通り、テクスチャが用意される。マンションでは、平行面に対しては、オフィスビルと同じく開口面のテクスチャを用いるが、オフィスビルが窓なのに対し、ベランダを表すテクスチャを用いるものとした。図７では、交差面に対して、オフィスビルと同様、壁および明かり取りのテクスチャを用いた例を示しているが、壁のみとしてもよい。一方、倉庫では、平行面に対して、開口面ではなく、シャッターの外観を表すテクスチャを用いるものとした。交差面については図示を省略したが、壁および明かり取りのテクスチャを用いることができる。このように、建物種別に応じて、テクスチャの選択パターンを用意しておくことにより、建物の外観上の特徴を表したテクスチャの使い分けを実現することができる。
【００２２】
図８には、Ｌ字状の建物の例を示した。かかる建物の場合、中心線は、ほぼ９０度に連結された２本の線分ＬＡ、ＬＢとなる。従って、「直線＝２、屈曲＝１、分岐＝０」と表すことができる。屈曲に分類される線分ＬＡ、ＬＢの間の角度は、厳密に９０度に限る必要はなく、任意の幅を持たせてよい。
Ｌ字形状の場合、線分は２本であるから、これらを比較して長い方が最長部となる。図の例では、線分ＬＡが最長部となる場合を示している。線分ＬＡ、線分ＬＢの長さが等しい場合には、最長部は「ＬＡ、ＬＢ」となる。線分ＬＢの方が長い場合には、場合分けしてもよいし、線分ＬＡが長い場合と同じに扱っても良い。
線分ＬＡが最長部となる場合について、さらに「屈曲（分岐）部」の長さが所定値ＴＨＬよりも小さい場合と、その他の場合で分ける。「屈曲（分岐）部」とは、最長部以外の線分、即ち、図の例では線分ＬＢを意味する。所定値ＴＨＬは、任意に設定可能であるが、これは屈曲（分岐）部に、部屋を設ける広さが確保されているか否かの判断基準となる値とすることができる。
「線分ＬＢ＜ＴＨＬ」について、マンションの例を図中に示した。この場合、最長部であるＬＡの平行面、交差面については図７と同様にテクスチャが設定される。屈曲（分岐）部であるＬＢに対しては、平行面、交差面ともに、図示する通り階段を表すテクスチャが付される。屈曲（分岐）部の長さが短い場合には、階段やエレベータ等になっている可能性が高いため、こうしたテクスチャを用いるのである。階段等のテクスチャも、建物の高さ等に応じて柔軟に利用可能とするため、最小単位、即ち１階分のテクスチャを用意するものとした。図中では、マンションの例を示したが、その他の建物についても、同様に用意することができる。ホテルや高層マンションなどでは、階段に代えてエレベータのテクスチャを用いても良い。
「線分ＬＢ≧ＴＨＬ」については、校舎の例を図中に示した。この場合、最長部ＬＡおよび屈曲（分岐）部ＬＢともに、部屋が形成されている可能性が高いため、図示する通り、平行面には開口部としての窓のテクスチャを用い、交差面には壁と明かり取りのテクスチャを用いている。
図の例では、線分ＬＡが最長部となる例を示しているが、線分ＬＡ、ＬＢの長さが等しい場合にも、同様に、平行面、交差面に対するテクスチャを用意することができる。
【００２３】
図９には、コの字状の建物の例を示した。かかる建物の場合、中心線は、ほぼ９０度に連結された３本の線分ＬＡ、ＬＢ、ＬＣとなる。従って、「直線＝３、屈曲＝２、分岐＝０」と表すことができる。
図の例では、中央の線分ＬＢが最長部となる場合、および両端の線分ＬＡ、ＬＣが最長部となる場合を示した。この他、線分ＬＡのみが最長となる場合、線分ＬＡ、ＬＢ、ＬＣが同じ長さとなる場合など種々の場合分けが可能である。
線分ＬＢが最長部となる場合については、図８の場合と同様、さらに「屈曲（分岐）部」ＬＡ、ＬＣの長さが所定値ＴＨＬよりも小さい場合と、その他の場合で分け、それぞれに対して、テクスチャを設定することができる。
線分ＬＡ、ＬＣが最長部となる場合についても、線分ＬＢの長さが所定値ＴＨＬよりも小さい場合と、その他の場合で分けることができる。「線分ＬＢ＜ＴＨＬ」の場合には、線分ＬＢに対応する部分は、渡り廊下となっている可能性が高い。従って、図中に校舎の例で示す通り、線分ＬＢの平行面には、渡り廊下のテクスチャを用意することができる。
このように、テクスチャＤＢ１８は、中心線の形状に応じて、テクスチャの選択パターンを記録している。
【００２４】
Ｅ．３次元地図データ生成処理：
図１０〜１２は、３次元地図データ生成処理のフローチャートである。図４に示した各機能ブロックが連携して行う処理であり、ハードウェア的には３次元地図データ生成システムのＣＰＵが実行する処理である。
処理を開始すると、ＣＰＵは、処理対象領域を設定する（ステップＳ１０）。例えば、オペレータに指定された領域や、３次元地図データが未生成の領域を処理対象領域とする方法が考えられる。
次に、ＣＰＵは、処理対象領域から、３次元モデルが生成されていない建物を抽出する（ステップＳ１１）。本実施例では、２次元地図ＤＢ１６に格納されている建物のうち、３次元地図ＤＢ１７において３次元モデルが格納されていないものを抽出するようにした。本実施例では、図６の上側に示したように、３次元地図ＤＢ１７において、３次元モデルが生成されていない建物には平面的な建物枠が格納されているため、３次元地図ＤＢ１７のみでも、３次元モデルを生成すべき建物の抽出は可能である。２次元地図ＤＢ１６の全建物が漏れなく３次元地図ＤＢ１７に格納されている場合には、２次元地図ＤＢ１６の参照を省略してもよい。
【００２５】
ＣＰＵは、抽出された建物のいずれかを処理対象として選択し（ステップＳ１２）、この３次元ポリゴンを生成する（ステップＳ１３）。本実施例では、処理対象の建物枠を、２次元地図ＤＢ１６または３次元地図ＤＢ１７から取得し、図中に示すように、これを高さ方向に平行移動することによって３次元モデルを生成する。平行移動する高さＨは、建物の高さ情報に基づいて定めることができる。かかる方法で生成される３次元モデルは、少なくとも各側面が矩形状の比較的画一的な形状となるため、テクスチャＤＢ１８に用意されたテクスチャを複雑に加工することなく貼り付けやすいという利点がある。
建物枠を平行移動する方法に代えて、プリミティブと呼ばれる予め用意された建物の基本的な３次元モデルを、建物枠や高さに合わせて変形して配置する方法をとってもよい。
【００２６】
次に、ＣＰＵは、建物枠の形状の解析を行う。
まず、ＣＰＵは、建物枠を細線化し、ベクトル化して、その中心線を得る（ステップＳ２０）。細線化とは、２次元の閉図形の周囲の画素を削除し、中心の１画素分の連結した線を求める処理である。具体的な処理は、種々の方法が提案されており、例えば、その周囲から所定の条件にある画素のうち、図形画素である、境界点である、端点でない、孤立点でないという条件に合致する画素を、連結性は保持する、線分幅が２であれば片側だけを削除するなどの条件下で、順次、画素を削除する方法などが挙げられる。細線化は、比較的周知の処理であるため、これ以上の詳細な処理内容の説明は省略する。
図中に細線化によって得られる中心線の例を示した。コの字状の建物枠からは、図示す説明図である。する線分Ｌ１〜Ｌ３が得られる。線分の端点を、ノードＮ１〜Ｎ４と呼ぶ。
【００２７】
得られた中心線に対し、ＣＰＵは、中心線の連結状態をモデル化する（ステップＳ２１）。建物枠の形状は多種多様であり（図５参照）、これらを全て場合分けしてテクスチャＤＢ１８を用意していては、テクスチャＤＢ１８を作成する負荷や、そのデータ容量が膨大なものとなってしまう。そこで、本実施例では、中心線の連結経常をモデル化することによって、建物形状を更に簡略化して扱うものとした。図中にモデル化の例を示した。
まず、２本の線分が連結されている場合、その間の角度θ＞９０＋Ｔ（度）、即ち所定値以上の鈍角の場合には、これらの２本の線分は「直線」とみなす。図中に示すように、線分Ｌ１１、Ｌ１２は、一連の直線として扱うのである。図示するように、若干、建物形状が途中で湾曲した状態となっていても、その壁面に付されるテクスチャの状態は、これらの線分が完全に直線になっている場合と同様と考えられるからである。
２本の線分が連結している場合でも、その間の角度θが９０±ＴＨの範囲内のときは、屈曲と扱う。図中に示すように線分Ｌ２１、Ｌ２２は、間の角度θが、かかる範囲内にあるため、屈曲として扱うのである。
また、図中に示すように、３本の線分が連結している場合、中央の線分Ｌ３２と、他の線分Ｌ３１との間の角度が９０±ＴＨの範囲内のときは、分岐と扱う。
直線、屈曲、分岐を区分するために用いられる角度ＴＨは、任意に設定可能である。テクスチャの選択パターンの場合分けを簡略化するために用いる値であるから、ＴＨの値は、中心線間のなす角度が建物の外観に与える影響に基づいて設定すればよい。
モデル化が完了すると、ＣＰＵは、長さが最長となる中心線群を特定する（ステップＳ２２）。モデル化によって直線とみなされた２本以上の線分については、線分単体ではなく、一連の線分群を１本の直線とみなして長さを算出する。図中に示すように、線分Ｌ４１，Ｌ４２、Ｌ４３が得られている場合には、線分Ｌ４１、Ｌ４３が直線と見なされる結果、最長部は、「Ｌ４１＋Ｌ４２」の線分群となる。
こうして中心線のモデル化、および最長線が求まると、これに基づいてテクスチャＤＢ１８を参照することができる。中心線の形状に応じて、さらに「屈曲（分岐）部」の長さなど必要なパラメータを算出してもよい。
【００２８】
ＣＰＵは、求められた中心線形状に基づいて、テクスチャＤＢ１８を参照し、各面のテクスチャを決定する（ステップＳ３０）。
そして、テクスチャの配列数を算出する（ステップＳ３１）。本実施例では、テクスチャＤＢ１８には、「窓」など、側面を構成する最小単位としてのテクスチャの画像が格納されているからである。図中に、配列数の算出方法を例示した。側面の壁ポリゴンに対して、最下段に示した基準サイズのテクスチャを貼り付ける場合を考える。高さ方向の繰り返し数は、建物の階数に基づいて定める。図の例では、３階建てであるため、繰り返し数は３とした。壁ポリゴンの高さ方向の長さは、必ずしも基準サイズのテクスチャの高さの３倍とは一致しないため、テクスチャを高さ方向に拡大または縮小して貼り付けることになる。ＯｐｅｎＧＬなど、テクスチャを貼り付けて３次元モデルを表示するために用いられるグラフィックスエンジンは、こうした機能を備えているため、テクスチャの設定時には、敢えて基準サイズを調整する必要はない。
壁ポリゴンの幅方向の繰り返し数については、「壁ポリゴンの幅Ｗ／基準サイズのテクスチャの幅Ｗｘ」を四捨五入して求める。図の例では、「壁ポリゴンの幅Ｗ／基準サイズのテクスチャの幅Ｗｘ」を四捨五入することで繰り返し数が「４」と求められている。表示時には、基準サイズのテクスチャが幅Ｗｘ１に拡張されることによって、壁ポリゴンに、ちょうど４回繰り返して貼り付けられることになる。かかる拡張機能も、グラフィックスエンジンによって実現可能である。
【００２９】
ＣＰＵは、以上の処理で、建物の３次元ポリゴンを形成し、各側面に対するテクスチャおよびその配列数を決定すると、これらの情報を３次元モデルとして、３次元地図ＤＢ１７に格納する（ステップＳ３２）。
そして、順次、処理対象の建物を選択しながら、以上の処理を繰り返し、全建物についての処理が完了したところで（ステップＳ３３）、３次元地図データ生成処理を終了する。
【００３０】
Ｆ．効果および変形例：
図１３は、３次元モデルの生成例を示す説明図である。図１３の上段には学校の校舎についての例を示した。矩形状の３次元ポリゴンに対して、長手方向、即ち中心線に対する平行面に窓のテクスチャが貼り付けられている。交差面には壁のテクスチャが貼り付けられている。図１３の中段には、団地の例を示した。中心線は、分岐を有するＥ字状の形状となり、屈曲（分岐）部の長さが短いタイプに分類される。最長部の長手方向、即ち中心線に対する平行面にはベランダのテクスチャが貼り付けられ、交差面には壁のテクスチャが貼り付けられる。テクスチャＤＢ１８（図８参照）を利用すれば、図の背面にあたる屈曲（分岐）部には、階段などのテクスチャを貼り付けることができる。
図１３の下段には、これらの３次元モデルを配置した３次元地図の例を示した。自動生成された３次元モデルではあるが、違和感のない３次元地図が実現されていることが分かる。
【００３１】
以上で説明した本実施例の３次元地図データ生成システムによれば、建物枠に対する細線化によって得られた中心線を用いることにより、多種多様な平面形状の建物に対して、その形状を踏まえたテクスチャの使い分けを実現することができる。従って、リアリティを向上させた３次元モデルを軽い処理負荷で生成することが可能である。
本実施例で説明した種々の特徴は、必ずしも全てを備えている必要はなく、本発明は、これらの特徴の一部を省略したり、組み合わせたりして構成してもよい。また、本発明は、上述の実施例に限定されず、次に示す例など、種々の変形例を構成することもできる。
（１）  テクスチャの使い分けについては、建物枠の中心線形状に基づく使い分けの他、これに優先する種々の条件を考慮してもよい。例えば、道路に面している側面は中心線形状に関わらず正面と扱うようにしたり、隣接する建物との距離が非常に狭い面については、中心線形状に関わらず壁と扱うようにしてもよい。また、マンションなどの居住用建物では、南側に面した側面については、中心線形状に関わらず窓と扱うようにしてもよい。
（２）  テクスチャは、建物の高さ方向に切り換えて使用してもよい。例えば、出入り口を表した１階用のテクスチャや、屋上部分の縁取りを表した最上階用のテクスチャなどを用意し、図７〜９に示したテクスチャとともに、これらを併用してもよい。
（３）  実施例では、自動生成された３次元ポリゴンに対してテクスチャを設定する例を示したが、本発明は、オペレータによって生成された３次元ポリゴンに、自動でテクスチャを設定する場合にも利用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、建物の３次元形状を表す３次元モデルを含む３次元地図データを生成するために利用可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１０…３次元地図データ生成システム
１１…コマンド入力部
１２…処理対象特定部
１３…３次元ポリゴン生成部
１４…建物枠形状解析部
１５…テクスチャ設定部
１６…２次元地図ＤＢ
１７…３次元地図ＤＢ
１８…テクスチャＤＢ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１３】
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