(57)【要約】【課題】演算負荷を低減しつつ光源の位置に応じて立体物の陰影を変化させ、違和感の少ない、より自然な立体画像を表示する。【解決手段】太陽位置検出部１０で検出した太陽位置と、車両進行方向検出部１１で検出した車両進行方向との関係から、陰影処理部１５で陰影３次元マップファイル１４から該当する陰影画像を選択し、選択した陰影画像と表示処理部１３からの画像データとを重ね合わせてモニタ５に出力する。これにより、陰影処理の演算負荷を低減しつつ車外と同じ感覚でモニタ５の画面に立体物を陰影表示することができ、違和感の少ない自然な画像とすることができる。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を立体的に表示させる立体物の表示装置において、
上記対象物に係わる視点の位置情報を検出する手段と、
上記対象物に係わる光源の位置情報を検出する手段と、
上記光源と上記視点との関係に基づいて予め設定した複数の陰影画像を記憶する手段と、
上記光源の位置情報と上記視点の位置情報とに基づき、上記複数の陰影画像から該当する陰影画像を選択して表示する手段とを備えたことを特徴とする立体物の表示装置。
【請求項２】
上記陰影画像を、上記視点を中心とする上記光源の方位角と仰角とに基づいて分割した区分毎に記憶し、
上記光源の位置情報と上記視点の位置情報とに基づいて選択した区分の陰影画像を表示することを特徴とする請求項１記載の立体物の表示装置。
【請求項３】
上記光源の方向に隣接する各区分の陰影画像を、各区分毎に設定した代表点の方向と上記光源の方向との挟み角に基づいて重み付け平均し、この重み付け平均した画像を陰影画像として表示することを特徴とする請求項２記載の立体物の表示装置。
【請求項４】
上記光源を太陽として日射量を検出し、この日射量に基づき上記陰影画像に強弱を与えることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の立体物の表示装置。
【請求項５】
上記光源を車両の照明装置とすることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の立体物の表示装置。
【請求項６】
車両に搭載されて車両周辺環境に関する情報を立体的に表示する立体物の表示装置において、
車両の現在位置を含む進行方向を検出する手段と、
太陽位置を推定する手段と、
上記車両周辺環境内の既知の複数の立体物に、上記進行方向と上記太陽位置との関係に基づいて予め陰影処理を施した複数の陰影画像を記憶する手段と、
上記車両の現在の進行方向と現在の太陽位置とに基づいて、上記複数の陰影画像から該当する陰影画像を選択して表示する手段とを備えたことを特徴とする立体物の表示装置。
【請求項７】
上記陰影画像を、上記車両を中心とする上記太陽の方位角と仰角とに基づいて分割した区分毎に記憶し、
現在の太陽位置が含まれる区分の陰影画像を選択して表示することを特徴とする請求項６記載の立体物の表示装置。
【請求項８】
上記太陽の方向に隣接する各区分の陰影画像を、各区分毎に設定した代表点の方向と上記太陽の方向との挟み角に基づいて重み付け平均し、この重み付け平均した画像を陰影画像として表示することを特徴とする請求項７記載の立体物の表示装置。
【請求項９】
上記太陽の日射量を検出し、この日射量に基づき上記陰影画像に強弱を与えることを特徴とする請求項６乃至８の何れかに記載の立体物の表示装置。
【請求項１０】
上記車両の照明装置が作動しているとき、上記太陽を上記照明装置に置き換えて上記陰影画像を表示することを特徴とする請求項６乃至８の何れかに記載の立体物の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対象物を立体的に表示させる立体物の表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、２次元平面の画像表示であるディスプレイに、３次元情報を用いて立体物を表示する技術が発展しており、視認性の良い、自然な画像を得ることができる。例えば、特開平１０−１１３４６７号公報には、ゲームにおける表示対象を３次元的に表示し、視点の選択に応じてディスプレイに表示される映像の移動をより自然に変化させる技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１１３４６７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、立体物をより自然に表示するには、光源の存在を考慮して立体画像に陰影を付けることが効果的である。しかしながら、この陰影処理には多大な演算量及び演算時間を要するため、装置が大がかりになるばかりでなく、コスト上昇の原因となる。従って、従来、図８に示すように、光源の位置を固定し、常に決まった方向から陰影を付ける場合が多く、違和感が残ってしまう。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、演算負荷を低減しつつ光源の位置に応じて立体物の陰影を変化させ、違和感の少ない、より自然な立体画像を表示することのできる立体物の表示装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明による第１の表示装置は、対象物を立体的に表示させる立体物の表示装置において、上記対象物に係わる視点の位置情報を検出する手段と、上記対象物に係わる光源の位置情報を検出する手段と、上記光源と上記視点との関係に基づいて予め設定した複数の陰影画像を記憶する手段と、上記光源の位置情報と上記視点の位置情報とに基づき、上記複数の陰影画像から該当する陰影画像を選択して表示する手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明による第２の表示装置は、車両に搭載されて車両周辺環境に関する情報を立体的に表示する立体物の表示装置において、車両の現在位置を含む進行方向を検出する手段と、太陽位置を推定する手段と、上記車両周辺環境内の既知の複数の立体物に、上記進行方向と上記太陽位置との関係に基づいて予め陰影処理を施した複数の陰影画像を記憶する手段と、上記車両の現在の進行方向と現在の太陽位置とに基づいて、上記複数の陰影画像から該当する陰影画像を選択して表示する手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図５は本発明の実施の第１形態に係わり、図１は陰影処理装置のハードウエア構成を示す説明図、図２は陰影処理機能のブロック図、図３は陰影３次元マップの説明図、図４は各事象における代表方向を示す説明図、図５は陰影処理を施した３次元物体の表示例を示す説明図である。
【０００９】
本発明による立体物の表示装置は、表示対象とする立体物に陰影処理を施してより自然な表示を可能とするものであり、以下、車両に搭載される例について説明する。図１において、符号１は、マイクロコンピュータ等からなる中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）であり、このＣＰＵ１の入力側に、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）等の人工衛星を利用した航法や走行履歴に基づいて現在位置を測定する推測航法により自車両の位置を時間（日時）を含めて測位する測位装置２、陰影処理の際の光源となる太陽からの日射量を測定する日射センサ３、前照灯等の照明装置をＯＮ，ＯＦＦするライトスイッチ４等の機器が接続されると共に、ＣＰＵ１の出力側に、画像を表示するためのモニタ５が接続されている。
【００１０】
ＣＰＵ１は、各機器からの情報に基づいて車両と太陽との位置関係（車両進行方向に対する太陽の位置関係）を求め、求めた位置関係に基づいて３次元物体に陰影を加えるシェーディング処理を行い、モニタ５へ出力する。このシェーディング処理には多大な演算量と時間を要するため、本形態では、視点を中心とした周囲の事象を複数の区分に分割し、各区分毎に予め陰影処理した画像データを格納した３次元マップ（陰影３次元マップ）を用いており、マップの分割数を増やすことで、より現実的な陰影効果を得ることができる。
【００１１】
図２は、陰影３次元マップを用いたシェーディング処理におけるＣＰＵ１の機能構成を示し、ここでは、図示しないナビゲーション装置等からの情報に基づいて車両周辺環境を陰影表示する例について説明する。このシェーディング処理に係わるＣＰＵ１の機能は、太陽位置を検出する太陽位置検出部１０、自車両の進行方向を検出する車両進行方向検出部１１、太陽と車両進行方向との相対角度を検出する相対角度検出部１２、図示しないナビゲーション装置の地図情報（道路や建築物等の位置情報）等を格納した表示用形状ファイル２０から車両進行方向のデータを読込んで処理する表示処理部１３、陰影３次元マップファイル１４、陰影処理部１５を主として構成される。
【００１２】
尚、表示用形状ファイル２０に格納されるデータは、ナビゲーション装置からの地図情報に限定されるものではなく、例えば、衝突防止装置や車間距離制御装置等で検出した乗用車、トラック、バス等の先行車両のデータを格納し、これらの先行車両を陰影表示するようにしても良い。
【００１３】
太陽位置検出部１０では、現在の日時、自己車両位置、車両進行方向の情報を測位装置２から取得して太陽の方位と高度とを推定し、相対角度検出部１２に出力する。また、太陽位置検出部１０では、日射センサ３から日射量の情報を取得し、この日射量の情報を相対角度検出部１２をスルーして陰影処理部１５に出力する。更には、ライトスイッチ４がＯＮされてモニタ画面が夜間モードになったときには、太陽を照明装置に置き換え、照明装置の照射方向を太陽の方向として出力する。
【００１４】
車両進行方向検出部１１は、同じく測位装置２からの情報を処理して車両の進行方向を検出し、相対角度検出部１２及び表示処理部１３に出力する。相対角度検出部１２では、太陽の方向と車両進行方向との相対角度を、方位角方向及び仰角方向で算出し、陰影処理部１５に出力する。
【００１５】
陰影３次元マップファイル１４は、表示対象となる既知の立体物、例えば、ビル、鉄塔、陸橋、道路標識等の立体物毎に予め作成した陰影３次元マップを、複数集めたファイルである。本形態の陰影３次元マップは、車両中心を視点として、図３（ａ）に示すように、車両まわりの方位角方向に区分Ｓ１〜Ｓ８で８分割すると共に、図３（ｂ）に示すように、仰角方向に区分Ｈ１，Ｈ２で２分割し、区分Ｓ１−Ｈ１，Ｓ１−Ｈ２，Ｓ２−Ｈ１，Ｓ２−Ｈ２，…，Ｓ８−Ｈ１，Ｓ８−Ｈ２の総計１６の区分を有しており、各区分には、各区分の事象に応じた陰影を付加した画像データが格納されている。
【００１６】
予め陰影処理するための各区分の代表方向としては、図４に示すように、各区分の略中心に代表点Ａ１，Ａ２，…，Ｂ１，Ｂ２，…を設定し、この代表点の車両中心に対する中心角方向を代表方向とする。図４に示す代表点Ａ１，Ａ２，…は、区分Ｓ１〜Ｓ８−Ｈ２に対応し、代表点Ｂ１，Ｂ２，…は、区分Ｓ１〜Ｓ８−Ｈ１に対応するものである。
【００１７】
陰影処理部１５では、自車両と太陽との位置関係から、現在、どの区分の事象にいるかを判断し、陰影３次元マップファイル１４から該当する陰影画像を選択する。すなわち、表示処理部１３からの情報に基づいて該当する立体物の陰影３次元マップを陰影３次元マップファイル１４から選択し、相対角度検出部１２から得られる太陽の方向と車両進行方向との相対角度に基づいて陰影３次元マップの区分を特定することで、該当する陰影画像を選択する。
【００１８】
そして、選択した陰影画像と表示処理部１３からの画像データ（地図データ）とを重ね合わせてモニタ５に出力する。その際、日射量の大小により陰影の強弱を調整することで、雨天や曇天時に対応し、また、ライトスイッチ４がＯＮされてモニタ画面が夜間モードになったときには、車両の照明装置を太陽と見做して処理することで、夜間の照明による陰影効果を実現する。
【００１９】
これにより、陰影処理の演算負荷を低減しつつ車外と同じ感覚でモニタ５の画面に立体物を陰影表示することができ、違和感の少ない自然な画像とすることができる。
【００２０】
尚、以上の表示装置は、車両以外、例えば、コンピュータ装置のマウス等のポインティングデバイスに対するポインタ表示にも適用することができる。図５は、矢印状の立体的なポインタに陰影処理を施した表示例であり、光源の位置に応じて陰影３次元マップに予め陰影処理を施したポインタの立体画像を記憶させておき、ユーザの指定により或いは自動的に光源位置を変化させたとき、対応する陰影画像が選択されてモニタに表示される。
【００２１】
図５（ａ）は、視点前方の低位置に光源がある場合、陰影３次元マップの対応する区分Ｓ１−Ｈ１に格納されているポインタの陰影画像を示すものであり、主としてポインタの側面に陰影が施されている。また、図５（ｂ）に示す陰影画像は、視点側方の低位置に光源がある場合の陰影画像、すなわち、陰影３次元マップの区分Ｓ３−Ｈ１に格納されている陰影画像であり、ポインタの上面にも陰影処理が施されている。同様に、図５（ｃ）は、視点後方の定位置に光源がある場合を想定した陰影３次元マップの区分Ｓ５−Ｈ１に格納されているポインタの陰影画像、図５（ｄ）は、視点側方の高位置に光源がある場合を想定した陰影３次元マップの区分Ｓ７−Ｈ２に格納されているポインタの陰影画像であり、何れも自然で現実感のある表示とすることができる。
【００２２】
次に、本発明の実施の第２形態について説明する。図６及び図７は本発明の実施の第２形態に係わり、図６は陰影処理に係わる機能ブロック図、図７は陰影画像に対する重み付け平均処理の説明図である。
【００２３】
第１形態では、陰影３次元マップの各区分の陰影画像を代表方向で一義的に選択するため、事象の変化に対して必ずしも滑らかに陰影が変化するとは言えない。従って、第２形態では、陰影３次元マップの画像データに対して補間処理を行う機能を追加する。
【００２４】
すなわち、第１形態に対し、図６に示すように、陰影処理部１５の前段に画像データ補間処理部１５ａを追加し、この画像データ補間処理部１５ａで、相対角度検出部１２及び表示処理部１３からの出力に基づいて、陰影３次元マップファイル１４に対する補間処理を行う。
【００２５】
この補間処理は、陰影３次元マップの各区間のうち、現在の太陽の方向に隣接する区間、例えば、図７に示すように、代表点Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２の各区間が隣接するものとすると、以下の式に示すように、隣接する各区間の陰影画像データＤＡ１，ＤＡ２，ＤＢ１，ＤＢ２を、太陽の方向と各区間の代表方向との挟み角αＡ１，αＡ２，αＢ１，αＢ２に応じて重み付け平均することで行われ、この重み付けした画像データＤが陰影画像としてモニタ５に表示される。
【００２６】
2004280428.tif 000003
第２形態では、第１形態と比較して光源（太陽）の位置により適合した立体物の陰影画像を得ることができ、事象の変化に応じて陰影を滑らかに変化させ、より自然な画像とすることができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、演算負荷を低減しつつ光源の位置に応じて立体物の陰影を変化させ、違和感の少ない、より自然な立体画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態に係わり、陰影処理装置のハードウエア構成を示す説明図
【図２】同上、陰影処理機能のブロック図
【図３】同上、陰影３次元マップの説明図
【図４】同上、各事象における代表方向を示す説明図
【図５】同上、陰影処理を施した３次元物体の表示例を示す説明図
【図６】本発明の実施の第２形態に係わり、陰影処理機能のブロック図
【図７】同上、陰影画像に対する重み付け平均処理の説明図
【図８】従来の陰影処理を施した３次元物体の表示例を示す説明図
【符号の説明】
１      中央演算処理ユニット
２      測位装置
３      日射センサ
５      モニタ
１０    太陽位置検出部
１１    車両進行方向検出部
１２    相対角度検出部
１３    表示処理部
１４    陰影３次元マップファイル
１５    陰影処理部
１５ａ  画像データ補間処理部
【図１】
2004280428.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004280428.tif 000008
【図６】
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【図７】
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【図８】
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