(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元空間を画定するボクセルごとのパラメータにより規定された２以上の３次元データを記憶するデータ記憶手段と、上記ボクセルごとのパラメータにより規定される合成３次元データを、２以上の隣接するボクセルを合成処理単位とし、当該合成処理単位を構成する各ボクセルを上記３次元データのいずれかに対応づけ、各ボクセルのパラメータを当該ボクセルが対応づけられた上記３次元データに基づき決定することにより生成するデータ合成手段と、合成された３次元データを記憶する合成データ記憶手段とを備え、
上記データ合成手段は、データ記憶手段に記憶された３次元データのボクセルごとのパラメータを合成処理単位ごとのパラメータに変換し、合成３次元データの各ボクセルごとのパラメータを当該ボクセルが属する合成処理単位に相当する上記３次元データにおける合成処理単位のパラメータに基づいて決定することを特徴とする３次元情報合成装置。
【請求項２】
上記データ合成手段は、データ記憶手段に記憶された３次元データの各合成処理単位ごとに、合成処理単位を構成する各ボクセルのパラメータの平均値を求め、この平均値を当該合成処理単位のパラメータとすることを特徴とする請求項１に記載の３次元情報合成装置。
【請求項３】
３次元空間を画定するボクセルごとのパラメータにより規定された２以上の３次元データを記憶するデータ記憶手段と、上記ボクセルごとのパラメータにより規定される合成３次元データを、２以上の隣接するボクセルを合成処理単位とし、当該合成処理単位を構成する各ボクセルを上記３次元データのいずれかに対応づけ、各ボクセルのパラメータを当該ボクセルが対応づけられた上記３次元データに基づき決定することにより生成するデータ合成手段と、合成された３次元データを記憶する合成データ記憶手段とを備え、
上記ボクセルは直方体の３次元空間を画定し、上記合成処理単位は、３つの直交軸ごとに２個ずつ合計８個のボクセルで構成される直方体からなり、
上記データ合成手段が、２以上の３次元データを合成する際、各３次元データに対応づけられたボクセルの数がそれぞれ等しくなるように、合成処理単位を構成する各ボクセルを３次元データに対応づけるとともに、４つの３次元データを合成する際、合成処理単位の対向する頂点にあるボクセルに同一の３次元データを対応づけることを特徴とする３次元情報合成装置。
【請求項４】
３次元空間を画定するボクセルごとのパラメータにより規定された２以上の３次元データを記憶するデータ記憶手段と、上記ボクセルごとのパラメータにより規定される合成３次元データを、２以上の隣接するボクセルを合成処理単位とし、当該合成処理単位を構成する各ボクセルを上記３次元データのいずれかに対応づけ、各ボクセルのパラメータを当該ボクセルが対応づけられた上記３次元データに基づき決定することにより生成するデータ合成手段と、合成された３次元データを記憶する合成データ記憶手段とを備え、
上記データ合成手段が、２以上の３次元データを合成する際、直方体の合成処理単位の表面において、１つの３次元データに対応づけられたボクセルの面が占める割合が、他の１つの３次元データに対応づけられたボクセルの面が占める割合よりも大きくなるように、合成処理単位を構成する各ボクセルを３次元データに割り当てることを特徴とする３次元情報合成装置。
【請求項５】
３次元空間を画定するボクセルごとのパラメータにより規定された２以上の３次元データを記憶するデータ記憶手段と、上記ボクセルごとのパラメータにより規定される合成３次元データを、２以上の隣接するボクセルを合成処理単位とし、当該合成処理単位を構成する各ボクセルを上記３次元データのいずれかに対応づけ、各ボクセルのパラメータを当該ボクセルが対応づけられた上記３次元データに基づき決定することにより生成するデータ合成手段と、合成３次元データをボリュームグラフィックス処理により２次元の画像データに変換する表示処理手段と、この画像データを表示する画像表示手段と、３次元空間におけるパラメータ分布が規定されたソースデータを記憶するソースデータ記憶手段と、上記ソースデータを、当該ソースデータが対象とする３次元空間よりも小さい３次元空間を画定するボクセルごとのパラメータとして規定する３次元データに変換し、上記データ記憶手段に格納するデータ変換手段とを備えたことを特徴とする３次元情報表示装置。
【請求項６】
３次元空間における気象パラメータを計測して気象データを生成するレーダ計測装置、ドップラ計測装置又は音波計測装置を備え、計測された２以上の気象データをそれぞれソースデータとして上記ソースデータ記憶手段に格納することを特徴とする請求項５に記載の３次元情報表示装置。
【請求項７】
３次元空間を画定するボクセルごとのパラメータにより規定された２以上の３次元データを合成し、上記ボクセルごとのパラメータにより規定される合成３次元データを生成する３次元情報合成方法において、
２以上の隣接するボクセルを合成処理単位とし、当該合成処理単位を構成する各ボクセルを３次元データのいずれかに対応づけるステップと、
各３次元データについて、ボクセルごとのパラメータを合成処理単位ごとのパラメータに変換するステップと、
合成３次元データの各ボクセルごとのパラメータを、当該ボクセルが対応づけられた３次元データにおける、当該ボクセルが属する合成処理単位に相当する合成処理単位のパラメータに基づいて決定するステップからなることを特徴とする３次元情報合成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３次元情報合成装置、３次元情報表示装置及び３次元情報合成方法に係り、更に詳しくは、ボリュームグラフィックス表示するための２以上の３次元情報を３次元空間で重畳するためのデータ合成装置及びその方法、並びに、合成した３次元情報を表示する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は、従来の３次元情報表示装置の構成を示したブロック図である。図中の１はソースデータ記憶手段、２はＶＧ（Volume Graphic、以下も同様）データ変換手段、３はＶＧデータ記憶手段、６はＶＧ処理手段、７は画像表示手段である。
【０００３】
ソースデータ記憶手段１は、ソースデータＳ１を記憶保持する記憶装置であり、ソースデータＳ１は、図示しない測定機器で測定された３次元情報（あるいはコンピュータなどにより生成された３次元情報）である。ソースデータＳ１は、例えば、所定のパラメータ（特徴量）の３次元空間における分布として測定機器などから与えられ、ソースデータ記憶手段１に記憶される。通常、測定機器などから入力される３次元情報は、測定機器や測定対象などによってそのデータ形式が異なるため、ソースデータＳ１は多様なデータ形式によりソースデータ記憶手段１に記憶され保持されている。
【０００４】
ＶＧデータ変換手段２は、３次元情報のデータ形式を変換する変換処理部であり、ソースデータ記憶手段１から読み出したソースデータＳ１に基づいて、所定形式のＶＧデータＶ１を生成し、ＶＧデータ記憶手段３に格納する。ＶＧデータＶ１は、ボクセル（Voxel）と呼ばれる多数の微小空間によってソースデータＳ１の対象となっている３次元空間を分割し、３次元情報をボクセルごとのパラメータ（通常はスカラ量）として規定したものである。
【０００５】
ＶＧ処理手段６は、３次元情報としてのＶＧデータＶ１を２次元面へ投射して得られる２次元画像データに変換するボリュームグラフィックス（ボリュームレンダリング）処理を行っている。このときパラメータに基づいて各ボクセルの色及び透明度を決定し、２次元面への投影画像が生成される。ＶＧ処理手段６で生成された画像データは、ＣＲＴ等の画像表示手段７により表示される。
【０００６】
従来の３次元情報表示方法の一つとしてポリゴングラフィックスと呼ばれる方法がある。このポリゴングラフィックスでは、対象物をポリゴンと呼ばれる微小多角形からなる多面体としてモデル化して表示しているのに対し、ボリュームグラフィックスは、対象空間を多数のボクセル（Voxel）に分割して、各ボクセルごとにパラメータを規定して対象空間をモデル化している。このため、境界や形状が明確でない対象物、例えば、雲や霧などの気象現象について３次元情報表示するのに適している。
【０００７】
計測可能な気象現象には、例えば、雲、霧、湿度、温度、風の分布など様々な種類の情報があり、同一又は重複する３次元空間についてこれらの２以上の気象現象が計測され、これらの異なる３次元情報を比較したい場合がある。この場合、上記３次元情報表示装置を用いるならば、各気象現象の３次元情報について、ボリュームグラフィックス処理を行って画像データを表示させ、２以上の表示画像を比較する必要があり、その際、画面上での位置合わせを行う必要があるなど、ユーザが煩雑な作業を行う必要があった。
【０００８】
また、２以上の気象現象の３次元情報について、それぞれボリュームグラフィックス処理を行って２以上の２次元画像データを生成し、更にこれらの画像データを重ね合わせて１つの２次元画像データを生成し、画像表示手段７に合成画像データとして表示させることも考えられる。ところが、３次元データを２次元面に投射して得られた２次元画像データは既に奥行きの情報が失われているため、各画像データにおける被写体の前後関係を考慮した重ね合わせを行うことができない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、３次元情報をボリュームグラフィックス表示する際、２以上の３次元情報を３次元空間上での位置関係を考慮して合成して１つの３次元情報に変換する３次元情報合成装置、３次元情報表示装置、および、３次元情報合成方法を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、１つの３次元情報をボリュームグラフィックス表示するための従来のボリュームグラフィックス処理装置を用いて、２以上の３次元情報を重畳して表示するための３次元情報合成装置、３次元情報表示装置及び３次元情報合成方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明による３次元情報合成装置は、３次元空間を画定するボクセルごとのパラメータにより規定された２以上の３次元データを記憶するデータ記憶手段と、上記ボクセルごとのパラメータにより規定される合成３次元データを、２以上の隣接するボクセルを合成処理単位とし、当該合成処理単位を構成する各ボクセルを上記３次元データのいずれかに対応づけ、各ボクセルのパラメータを当該ボクセルが対応づけられた上記３次元データに基づき決定することにより生成するデータ合成手段と、合成された３次元データを記憶する合成データ記憶手段とを備え、上記データ合成手段は、データ記憶手段に記憶された３次元データのボクセルごとのパラメータを合成処理単位ごとのパラメータに変換し、合成３次元データの各ボクセルごとのパラメータを当該ボクセルが属する合成処理単位に相当する上記３次元データにおける合成処理単位のパラメータに基づいて決定するように構成される。
【００１５】
この様な構成により、２以上の３次元データに基づいて、これらを３次元空間において重ね合わせた３次元データが生成される。また、合成前の各３次元データを規定しているボクセルと同じボクセルにより規定される合成３次元データが生成される。その際、合成前の各３次元データについて、ボクセルごとのパラメータを合成処理単位ごとのパラメータに変換し、この変換後のパラメータを用いて合成３次元データのボクセルごとのパラメータを生成している。つまり、まず、合成３次元データに関して、合成処理単位を構成する各ボクセルを合成前の３次元データのいずれかに対応づける。そして、合成３次元データの各ボクセルごとのパラメータは、当該ボクセルが対応づけられた合成前の３次元データのパラメータであって、当該ボクセルが属する合成処理単位に相当する合成処理単位のパラメータに基づいて決定される。このため、合成される各３次元データの各パラメータを反映させた合成３次元データを生成することが可能となる。
【００１６】
請求項２に記載の本発明による３次元情報合成装置は、上記データ合成手段が、データ記憶手段に記憶された３次元データの各合成処理単位ごとに、合成処理単位を構成する各ボクセルのパラメータの平均値を求め、この平均値を当該合成処理単位のパラメータとするように構成される。
【００２２】
請求項３に記載の本発明による３次元情報合成装置は、上記ボクセルが直方体の３次元空間を画定し、上記合成処理単位が、３つの直交軸ごとに２個ずつ合計８個のボクセルで構成される直方体からなり、上記データ合成手段が、４つの３次元データを合成する際、合成処理単位の対向する頂点にあるボクセルに同一の３次元データを対応づけるように構成される。
【００２３】
請求項４に記載の本発明による３次元情報合成装置は、上記データ合成手段が、２以上の３次元データを合成する際、直方体の合成処理単位の表面において、１つの３次元データに対応づけられたボクセルの面が占める割合が、他の１つの３次元データに対応づけられたボクセルの面が占める割合よりも大きくなるように、合成処理単位を構成する各ボクセルを３次元データに割り当てるように構成される。
【００２６】
請求項５に記載の本発明による３次元情報表示装置は、３次元空間におけるパラメータ分布が規定されたソースデータを記憶するソースデータ記憶手段と、上記ソースデータを、当該ソースデータが対象とする３次元空間よりも小さい３次元空間を画定するボクセルごとのパラメータとして規定する３次元データに変換し、上記データ記憶手段に格納するデータ変換手段とを備えて構成される。
【００２７】
請求項６に記載の本発明による３次元情報表示装置は、３次元空間における気象パラメータを計測して気象データを生成するレーダ計測装置、ドップラ計測装置又は音波計測装置を備え、計測された２以上の気象データをそれぞれソースデータとして上記ソースデータ記憶手段に格納するように構成される。
【００２８】
請求項７に記載の本発明による３次元情報合成方法は、３次元空間を画定するボクセルごとのパラメータにより規定された２以上の３次元データを合成し、上記ボクセルごとのパラメータにより規定される合成３次元データを生成する３次元情報合成方法であって、２以上の隣接するボクセルを合成処理単位とし、当該合成処理単位を構成する各ボクセルを３次元データのいずれかに対応づけるステップと、各３次元データについて、ボクセルごとのパラメータを合成処理単位ごとのパラメータに変換するステップと、合成３次元データの各ボクセルごとのパラメータを、当該ボクセルが対応づけられた３次元データにおける、当該ボクセルが属する合成処理単位に相当する合成処理単位のパラメータに基づいて決定するステップからなる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による３次元情報表示装置の一構成例を示したブロック図であり、２つの３次元情報を重畳してボリュームグラフィックス表示するための装置である。図中の１１，１２はソースデータ記憶手段、２１，２２はＶＧデータ変換手段、３１，３２はＶＧデータ記憶手段、４はＶＧデータ合成手段、５は合成ＶＧデータ記憶手段、６はＶＧ処理手段、７は画像表示手段である。
【００３１】
ソースデータ記憶手段１１，１２には、異なるソースデータＳ１，Ｓ２がそれぞれ記憶保持されている。ソースデータＳ１，Ｓ２は、同一の３次元空間において異なる対象物を図示しない測定機器で測定して得られた３次元情報、あるいはコンピュータなどにより生成された３次元情報である。これらのソースデータＳ１，Ｓ２は、例えば、所定のパラメータ（特徴量）の３次元空間における分布として与えられ、通常、異なるデータ形式の３次元情報として入力され記憶されている。
【００３２】
ＶＧデータ変換手段２１，２２は、３次元情報のデータ形式を変換する変換処理部であり、コンピュータ上で実行される。ＶＧデータ変換手段２１は、ソースデータ記憶手段１１から読み出したソースデータＳ１に基づいて所定形式のＶＧデータＶ１を生成し、ＶＧデータ記憶手段３１に格納する。同様にして、ＶＧデータ変換手段２２は、ソースデータ記憶手段１２から読み出したソースデータＳ２に基づいて所定形式のＶＧデータＶ２を生成し、ＶＧデータ記憶手段３２に格納する。ＶＧデータＶ１，Ｖ２は、同一形式のＶＧデータであり、同一の方法でボクセルによって対象となる３次元空間が分割され、３次元情報をボクセルごとのパラメータ（通常はスカラ量）として規定している。
【００３３】
ＶＧデータ合成手段４は、ＶＧデータ記憶手段３１，３２から読み出したＶＧデータＶ１，Ｖ２を３次元情報として重畳し、新たな合成ＶＧデータＶｍを生成し、合成ＶＧデータ記憶手段５に格納するＶＧデータの合成手段であり、コンピュータ上で実行される。ＶＧデータ合成手段４により生成される合成ＶＧデータＶｍは、２つの対象物を３次元空間上で重ね合わせた３次元情報である。
【００３４】
ＶＧ処理手段６は、３次元情報としてのＶＧデータＶｍを２次元面へ投射して得られる２次元画像データに変換するボリュームグラフィックス処理を行っている。ＶＧ処理手段６は、パラメータ等に基づいて各ボクセルの色及び透明度を決定し、２次元面への投影画像を生成する。ＶＧ処理手段６で生成された画像データは、ＣＲＴ等の画像表示手段７により表示される。
【００３５】
図２は、図１のＶＧデータ変換手段２１で生成されるＶＧデータＶ１，Ｖ２の一構成例を示した説明図である。ソースデータＳ１，Ｓ２の対象となる３次元空間は４ｋｍ四方の立方体であり、ボクセルＶＸは、この３次元空間を６４（＝４×４×４）個のボクセルに分割して得られる各立方体である。ＶＧデータ変換手段２１，２２により、ソースデータＳ１，Ｓ２は、ボクセルＶＸごとのパラメータ、すなわち６４個のパラメータに変換され、ＶＧデータＶ１，Ｖ２は、これら６４個のパラメータによって規定される。
【００３６】
図３は、ＶＧデータＶ１，Ｖ２の合成処理の概略について説明するための説明図である。ここでは、ＶＧデータＶ１，Ｖ２は、それぞれ同一の３次元空間において得られた３次元情報であるものとする。合成ＶＧデータＶｍの各パラメータは、ＶＧデータＶ１，Ｖ２のいずれか一方に基づいて決定され、対象空間全体として３次元情報の合成が行われる。
【００３７】
なお、合成ＶＧデータＶｍは、ＶＧデータＶ１，Ｖ２と同様の方法により規定されている。すなわち、４ｋｍ四方の３次元空間を対象とし、この空間を６４（＝４×４×４）個のボクセルＶＸで分割した場合の各ボクセルＶＸごとのパラメータにより規定されている。
【００３８】
図４は、図１のＶＧデータ合成手段４における合成処理の処理単位について説明するための説明図である。ＶＧデータ合成手段は、３つの直交軸ごとに２個ずつ合計８（＝２×２×２）個の隣接すボクセルＶＸからなる立方体を合成処理単位Ｕとし、この合成処理単位Ｕごとに、ボクセルＶＸをＶＧデータＶ１又はＶＧデータＶ２に割り当てて合成処理を行っている。
【００３９】
図５は、図１のＶＧデータ合成手段４における合成処理の一例を示した図である。まず、ＶＧデータＶ１，Ｖ２をそれぞれ合成処理単位Ｕごとのパラメータに変換する。すなわち、ＶＧデータＶ１，Ｖ２それぞれについて、合成処理単位Ｕごとのパラメータを当該処理単位Ｕを構成する８個のボクセルＶＸの各パラメータに基づいて求める。例えば、８個のボクセルＶＸの各パラメータの平均値を求め、この平均値を当該ボクセルＶＸからなる合成処理単位Ｕのパラメータとすることができる。
【００４０】
次に、合成ＶＧデータＶｍを構成する各ボクセルＶＸが、ＶＧデータＶ１，Ｖ２のいずれかに割り当てられる。また、このボクセルＶＸの割り当ては、合成処理単位Ｕごとに行われ、各合成処理単位Ｕで同じ割り当てがなされている。合成ＶＧデータＶｍの各ボクセルＶＸのパラメータは、当該ボクセルが属する合成処理単位Ｕに相当する（３次元空間が一致している）ＶＧデータＶ１，Ｖ２の合成処理単位Ｕのパラメータに基づいて決定される。
【００４１】
つまり、ＶＧデータＶ１に割り当てられた合成ＶＧデータＶｍのボクセルＶＸのパラメータには、当該ボクセルＶＸが属する合成処理単位Ｕに相当するＶＧデータＶ１のパラメータが採用される。同様にして、ＶＧデータＶ２に割り当てられた合成ＶＧデータＶｍのボクセルＶＸのパラメータには、当該ボクセルＶＸが属する合成処理単位Ｕに相当するＶＧデータＶ２のパラメータが採用される。
【００４２】
図６は、表示処理単位Ｕを構成する各ボクセルＶＸのＶＧデータＶ１，Ｖ２への割り当て方法の一例を示した図である。図中の（ａ）、（ｂ）は同一の合成処理単位Ｕを異なる方向から見た図であり、（ｂ）は（ａ）を向かって左（矢印ｂ）から見た図である。
【００４３】
合成処理単位Ｕは、８個のボクセルＶＸ１〜ＶＸ８からなり、ＶＸ１，ＶＸ３，ＶＸ６，ＶＸ８が一方のＶＧデータ（例えばＶＧデータＶ１）に対応づけられ、残りのボクセルＶＸ２，ＶＸ４，ＶＸ５，ＶＸ７が他方のＶＧデータ（例えばＶＧデータＶ２）に対応づけられている。
【００４４】
８個のボクセルＶＸを合成処理単位Ｕとし、２つのＶＧデータを合成処理単位ごとに合成する場合、合成処理単位Ｕの各面において対角線上にあるボクセルを同一のＶＧデータに対応づけることにより、合成処理単位の各面においてＶＧデータＶ１，Ｖ２に対応づけられたボクセルＶＸの面の占める割合を等しくすることができる。このため、どの角度から見ても同じ割合でＶＧデータＶ１とＶＧデータＶ２が見えるように重畳させる、すなわち２つの対象物を対等に重ね合わせることができる。
【００４５】
２つのＶＧデータＶ１，Ｖ２を対等に重ね合わせる場合、図６に示した様に合成処理単位Ｕの各面について、１つの面内でそれぞれのＶＧデータに対応づけられたボクセルの占める割合を同一にすることが望ましいが、同一合成処理単位Ｕ内で各ＶＧデータに対応づけられるボクセル数を同一にすることによっても対等に重ね合わせることができる。すなわち、合成処理単位Ｕの各面ごとには同一の割合でなくても、１つの合成処理単位Ｕを構成する各ボクセルＶＸのうち、ＶＧデータＶ１，Ｖ２に対応づけられる数が等しく（ＶＧデータが２つの場合は半数ずつに）なっていれば、対等に重ね合わせることができる。
【００４６】
本実施の形態によれば、２つのＶＧデータＶ１，Ｖ２を３次元空間上で重ね合わせた合成３次元データＶｍを生成することができ、合成された３次元情報を表示させることができる。また、合成ＶＧデータＶｍは、合成前の各ＶＧデータＶ１，Ｖ２を規定しているボクセルと同じボクセルにより規定されるので、合成ＶＧデータＶｍは、ＶＧデータＶ１，Ｖ２をそれぞれ表示させるための従来のハードウエア、すなわちＶＧ処理手段６及び画像表示手段７をそのまま用いて表示させることができる。
【００４７】
また、本実施の形態によれば、合成前のＶＧデータＶ１，Ｖ２について、ボクセルＶＸごとのパラメータを合成処理単位Ｕごとのパラメータに変換し、この変換後のパラメータを用いて合成ＶＧデータＶｍのパラメータを生成している。このため、合成される３次元データの各パラメータを反映させた合成３次元データを生成することができる。
【００４８】
また、本実施の形態によれば、８個（直交軸方向にそれぞれ２個）のボクセルＶＸからなる立方体の合成処理単位Ｕにおいて、各ボクセルＶＸを２つのＶＧデータＶ１，Ｖ２のいずれかに対応づける際、合成処理単位Ｕの各面において対角線上にあるボクセルＶＸに同一の３次元データを対応づけている。このため、２つの対象物を対等に重ね合わせた合成ＶＧデータを生成することができる。
【００４９】
なお、本実施の形態では、ボクセルＶＸ及び合成処理単位Ｕが立方体の場合の例について説明したが、ボクセルＶＸ及び合成処理単位Ｕの一方又は両方が直方体であってもよい。更に、ボクセルＶＸ及び合成処理単位Ｕを、直方体以外の形状とすることもできる。
【００５０】
また、ボクセルＶＸ及び合成処理単位Ｕが直方体である場合であっても、８個の隣接するボクセルＶＸを合成処理単位Ｕとし、合成処理単位Ｕの各面の対角線上にあるボクセルを同一のＶＧデータに対応づけることにより、合成処理単位Ｕの各面においてＶＧデータＶ１，Ｖ２を対応づけた面の占める割合を等しくし、２つのＶＧデータを対等に合成することができる。
【００５１】
また、本実施の形態では、３つの各直交軸に関して２×２×２となる８個のボクセルを１つの合成処理単位とする場合の例について説明したが、合成処理単位は必ずしもこの様な関係にあるボクセルの組み合わせでなくてもよい。
【００５２】
また、本実施の形態では、合成されるソースデータＳ１，Ｓ２が、同一の３次元空間を対象とする３次元情報である場合の例について説明したが、ソースデータＳ１，Ｓ２が、一部重複する３次元空間を対象とする３次元情報である場合についても、当該重複空間について同様にして合成することができる。更に、ソースデータＳ１，Ｓ２が、重複しない空間を対象とする３次元情報であっても、ソースデータＳ１，Ｓ２を重ね合わせる位置関係が与えられれば、全く同様にして合成することができる。
【００５３】
実施の形態２．
実施の形態１では２つのＶＧデータを対等に合成する場合の例について説明したが、本実施の形態では、４つのＶＧデータを対等に合成する場合の例について説明する。
【００５４】
図７は、本発明の実施の形態２による３次元情報表示装置の動作の一例を示した図であり、図１のＶＧデータ合成手段４において４つのＶＧデータＶ１〜Ｖ４を合成する際、合成処理単位Ｕを構成する各ボクセルの各ＶＧデータへの割り当て方法の一例が示されている。図６の場合と同様、合成処理は合成処理単位Ｕごとに行われ、各ボクセルがいずれかのＶＧデータＶ１〜Ｖ４に割り当てられる。図中の（ａ）、（ｂ）は同一の合成処理単位Ｕを異なる方向から見た図であり、（ｂ）は（ａ）を向かって左（矢印ｂ）から見た図である。
【００５５】
合成処理単位Ｕは、８個のボクセルＶＸ１〜ＶＸ８からなり、ボクセルＶＸ１，ＶＸ７が第１のＶＧデータＶ１に、ボクセルＶＸ２，ＶＸ８が第２のＶＧデータＶ２に、ボクセルＶＸ３，ＶＸ５が第３のＶＧデータＶ３に、ボクセルＶＸ４，ＶＸ６が第４のＶＧデータＶ４に対応づけられている。
【００５６】
合成処理単位Ｕが、立方体又は直方体からなる８個（直交軸方向にそれぞれ２個）のボクセルＶＸからなり、各ボクセルＶＸを４つのＶＧデータＶ１〜Ｖ４を対応づける場合に、合成処理単位Ｕの対向する頂点を含むボクセルを同一のＶＧデータに対応づけることにより、合成処理単位の各面においてＶＧデータＶ１〜Ｖ４を対応づけた面の占める割合を等しくすることができる。このため、どの角度から見ても同じ割合で４つのＶＧデータＶ１〜Ｖ４が見えるように重畳させる、すなわち４つの対象物を対等に重ね合わせることができる。
【００５７】
なお、実施の形態１では２つのＶＧデータを合成する場合について、本実施の形態では４つのＶＧデータを合成する場合について説明したが、全く同様にして、３又は５以上のＶＧデータを重畳して１つの合成ＶＧデータを生成し表示させることもできる。
【００５８】
実施の形態３．
実施の形態１及び２では、ＶＧデータ合成手段において２以上のＶＧデータを対等に重ね合わせる場合の例について説明したが、本実施の形態では、２以上のＶＧデータのうち、一方のＶＧデータを強調して表示させる場合の例について説明する。
【００５９】
図８は、本発明の実施の形態３による３次元情報表示装置の動作の一例を示した図であり、図１のＶＧデータ合成手段４において２つのＶＧデータＶ１，Ｖ２を合成する際、合成処理単位Ｕを構成する各ボクセルの各ＶＧデータへの割り当て方法の一例が示されている。図６の場合と同様、合成処理は合成処理単位Ｕごとに行われ、各ボクセルがいずれかのＶＧデータＶ１，Ｖ２に割り当てられる。図中の（ａ）、（ｂ）は同一の合成処理単位Ｕを異なる方向から見た図であり、（ｂ）は（ａ）を向かって左（矢印ｂ）から見た図である。
【００６０】
合成処理単位Ｕは、８個のボクセルＶＸ１〜ＶＸ８からなり、ボクセルＶＸ３，ＶＸ６，ＶＸ８が第１のＶＧデータＶ１に、ＶＸ１，ＶＸ２，ＶＸ４，ＶＸ５，ＶＸ７が第２のＶＧデータＶ２に対応づけられている。
【００６１】
図６の場合と比較すれば、ＶＧデータＶ１に対応づけられていたボクセルＶＸ１が、ＶＧデータＶ２に対応づけられている。このため、合成処理単位Ｕを構成するボクセルＶＸ１〜ＶＸ８の過半数がＶＧデータＶ２に対応づけられ、ＶＧデータＶ１よりも多くのボクセルが対応づけられたＶＧデータ２は、ＶＧデータＶ１よりも強調して表示されることになる。
【００６２】
本実施の形態によれば、１つの合成処理単位Ｕ中に占める同一ＶＧデータに対応づけられたボクセル数の割合を異ならせる（すなわち、１つの合成表示単位Ｕの表面に占める各ＶＧデータに対応づけられたボクセルの面の割合を異ならせる）ことによって、合成される一方のＶＧデータを合成ＶＧデータにおいて強調させることができる。
【００６３】
なお、本実施の形態では、２つのＶＧデータを合成する場合の例について説明したが、３以上のＶＧデータを合成する場合であっても同様にして一部のＶＧデータを強調させることができる。
【００６４】
実施の形態４．
本実施の形態では、実施の形態３と同様、一方のＶＧデータを強調するよう２以上のＶＧデータを重ね合わせる場合に、どの角度から見ても同じ割合で一方のＶＧデータが見えるように重畳させる場合について説明する。
【００６５】
図９は、表示処理単位Ｕを構成する各ボクセルＶＸのＶＧデータＶ１，Ｖ２への割り当て方法の一例を示した図である。図中の（ａ）、（ｂ）は同一の合成処理単位Ｕを異なる方向から見た図であり、（ｂ）は（ａ）を向かって左（矢印ｂ）から見た図である。
【００６６】
合成処理単位Ｕは、８個のボクセルＶＸ１〜ＶＸ８からなり、ＶＸ３，ＶＸ５が一方のＶＧデータ（例えばＶＧデータＶ１）に対応づけられ、残りのボクセルＶＸ１，ＶＸ２，ＶＸ４，ＶＸ６〜ＶＸ８が他方のＶＧデータ（例えばＶＧデータＶ２）に対応づけられている。つまり、合成処理単位Ｕの向かいあう頂点（ここでは、合成処理単位Ｕの中心に関して対称な位置にある最も遠い頂点）に位置するボクセルを同じＶＧデータ（ＶＧデータＶ１）に対応づけている。
【００６７】
この場合、合成処理単位Ｕを構成するボクセルＶＸ１〜ＶＸ８の過半数がＶＧデータＶ２に対応づけられ、ＶＧデータＶ１よりも多くのボクセルが対応づけられたＶＧデータ２は、ＶＧデータＶ１よりも強調して表示される点では、図８の場合と同様であるが、どの角度から見ても一定の強調となるように２つの対象物を重ね合わせている点で図８の場合とは異なる。
【００６８】
すなわち、８個のボクセルＶＸを合成処理単位Ｕとし、２つのＶＧデータを合成処理単位ごとに合成する場合に、合成処理単位Ｕの向かいあう頂点に位置するボクセルを同じＶＧデータに対応づけることにより、合成処理単位の各面において、当該ＶＧデータに対応づけられた面の占める割合を等しくすることができる。このため、どの角度から見ても同じ割合で当該ＶＧデータＶ１が見えるように重畳させる、つまり一定の強調となるように２つの対象物を重ね合わせることができる。
【００６９】
本実施の形態によれば、１つの合成処理単位Ｕの向かいあう頂点に位置するボクセルを同じＶＧデータに対応づけることによって、どの角度から見ても一定の強調となるように２つの対象物を合成することができる。
【００７０】
なお、本実施の形態では、２つのＶＧデータを合成する場合の例について説明したが、３以上のＶＧデータを合成する場合であっても同様にして一部のＶＧデータを一定の強調となるように合成することができる。本実施の形態により４つのＶＧデータを合成すれば、図７（実施の形態２）と同様になり、この場合には、強調表示ではなく対等な重ね合わせになる。
【００７１】
実施の形態５．
実施の形態１から３では、ＶＧデータのパラメータを合成処理単位ごとのパラメータに変換し、合成ＶＧデータの各パラメータとする場合の例について説明したが、本実施の形態では、ＶＧデータのボクセルごとのパラメータを合成ＶＧデータのパラメータとする場合について説明する。
【００７２】
図１０は、本発明の実施の形態５によるＶＧデータ合成手段４における合成処理の一例を示した図である。図５（実施の形態１）の合成処理とは異なり、ＶＧデータＶ１，Ｖ２のボクセルＶＸごとのパラメータを合成処理単位Ｕごとのパラメータに変換する処理は行われない。
【００７３】
合成処理単位Ｕは、８個のボクセルＶＸからなり、それぞれがＶＧデータＶ１，Ｖ２のいずれかに割り当てられている。このボクセルＶＸの割り当ては、合成処理単位Ｕごとに行われ、各合成処理単位Ｕで同じ割り当てがなされている。この様な割り当て方法は図６〜９の場合と全く同様であるが、合成ＶＧデータＶｍの各ボクセルＶＸのパラメータが、当該ボクセルＶＸに相当する（３次元空間が一致している）ＶＧデータＶ１，Ｖ２のボクセルＶＸのパラメータに基づいて決定される点で異なっている。
【００７４】
つまり、ＶＧデータＶ１に割り当てられた合成ＶＧデータＶｍのボクセルＶＸのパラメータには、当該ボクセルＶＸに相当するＶＧデータＶ１のボクセルＶＸのパラメータが採用される。同様にして、ＶＧデータＶ２に割り当てられた合成ＶＧデータＶｍのボクセルＶＸのパラメータには、当該ボクセルＶＸに相当するＶＧデータＶ２のボクセルＶＸのパラメータが採用される。
【００７５】
本実施の形態によれば、ボクセルごとのパラメータからなるＶＧデータを合成処理単位ごとのパラメータに変換することなく、２以上のＶＧデータを合成して、合成ＶＧデータを生成し、表示させることができる。このため、合成処理が簡単になりＶＧデータの合成を高速に行うことができる。
【００７６】
実施の形態６．
本実施の形態では、気象現象に関する３次元情報を表示するための気象表示装置について説明する。図１１は、本発明による実施の形態６による３次元情報表示装置の一構成例を示したブロック図であり、気象現象に関する２以上の３次元情報を重畳してボリュームグラフィックス表示するための装置が示されている。図中の１はソースデータ記憶手段、２はＶＧデータ変換手段、３はＶＧデータ記憶手段、４はＶＧデータ合成手段、５は合成ＶＧデータ記憶手段、６はＶＧ処理手段、７は画像表示手段、８１〜８３は計測装置である。
【００７７】
計測装置８１は、レーダ信号を送出するとともにそのエコー信号を受信し、受信信号に基づいて空中の水分量を計測するレーダ計測装置である。送信レーダ信号の周波数帯域を変化させることにより、測定対象空間における湿度、霧、雲などの分布を計測することができる。計測装置８１において測定された湿度、霧又は雲の３次元分布情報は、ソースデータＳ１としてソースデータ記憶手段１に格納される。
【００７８】
計測装置８２は、ドップラー計測装置であり、受信信号のドップラ成分を検出することによって、測定対象空間における風の分布を計測することができる。計測装置８３は、音波計測装置であり、音波を送受信し、その伝搬速度に基づいて、測定対象空間における温度分布を計測することができる。計測装置８２、８３において計測された風及び温度の３次元分布情報は、それぞれソースデータＳ２，Ｓ３としてソースデータ記憶手段１に格納される。
【００７９】
ＶＧデータ変換手段２は、ソースデータ記憶手段１から読み出したソースデータをＶＧデータに変換してＶＧデータとしてＶＧデータ記憶手段３に格納する。この操作を各ソースデータＳ１〜Ｓ３ごとに順次に行う。
【００８０】
ＶＧデータ合成手段４は、ＶＧデータ記憶手段３から３つのソースデータＳ１〜Ｓ３を読み出して、３次元空間上で合成し合成ＶＧデータＶｍを生成し、合成ＶＧデータ記憶手段５に格納する。
【００８１】
この様にして生成された合成ＶＧデータＶｍは、ＶＧ処理手段６においてＶＧ処理され、画像表示手段７に表示される。計測装置８１〜８３により同一又は一部重複する３次元空間における気象現象を測定した場合には、これらの測定結果を合成して表示することができる。
【００８２】
【発明の効果】
本発明によれば、２以上の３次元データを３次元空間上での位置関係を考慮して重ね合わせた合成３次元データを生成する３次元情報合成装置および３次元情報合成方法を提供することができる。また、２以上の３次元データを３次元空間上で重ね合わせて表示する３次元情報合成表示装置を提供することができる。
【００８３】
更に、合成３次元データが、合成前の３次元データを規定するボクセルと同一ボクセルによって規定されているため、合成前の各３次元データを表示するための従来の装置、例えば、ボリュームグラフィックス処理手段や画像表示手段などを用いて、合成３次元データをボリュームグラフィック表示させることができる。
【００８４】
また、本は発明によれば、２以上の３次元データを重ね合わせる際、これらの３次元データを対等に合成し、あるいは、一方の３次元データを強調して重ね合わせることができる。
【００８５】
また、本発明によれば、２以上の３次元データを重畳した画像を表示させる場合であっても、重畳前の３次元データをボリュームグラフィックス表示するための従来のハードウエア、つまり、ボリュームグラフィックス処理手段や画像表示手段などを用いて行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１による３次元情報表示装置の一構成例を示したブロック図であり、２つの３次元情報を重畳してボリュームグラフィックス表示するための装置である。
【図２】  図１のＶＧデータ変換手段２１で生成されるＶＧデータＶ１，Ｖ２の一構成例を示した説明図である。
【図３】  ＶＧデータＶ１，Ｖ２の合成処理の概略について説明するための説明図である。
【図４】  図１のＶＧデータ合成手段４における合成処理の処理単位について説明するための説明図である。
【図５】  図１のＶＧデータ合成手段４における合成処理の一例を示した図である。
【図６】  表示処理単位Ｕを構成する各ボクセルＶＸのＶＧデータＶ１，Ｖ２への割り当て方法の一例を示した図であり、合成処理単位Ｕを構成する各ボクセルの各ＶＧデータへの割り当て方法の一例が示されている。
【図７】  本発明の実施の形態２による３次元情報表示装置の動作の一例を示した図であり、合成処理単位Ｕを構成する各ボクセルの各ＶＧデータへの割り当て方法の一例が示されている。
【図８】  本発明の実施の形態３による３次元情報表示装置の動作の一例を示した図であり、合成処理単位Ｕを構成する各ボクセルの各ＶＧデータへの割り当て方法の一例が示されている。
【図９】  本発明の実施の形態４による３次元情報表示装置の動作の一例を示した図であり、合成処理単位Ｕを構成する各ボクセルの各ＶＧデータへの割り当て方法の一例が示されている。
【図１０】  本発明の実施の形態５によるＶＧデータ合成手段４における合成処理の一例を示した図である。
【図１１】  本発明による実施の形態６による３次元情報表示装置の一構成例を示したブロック図であり、気象現象に関する２以上の３次元情報を重畳してボリュームグラフィックス表示するための装置が示されている。
【図１２】  従来の３次元情報表示装置の構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
１，１１，１２  ソースデータ記憶手段、
２，２１，２２  ＶＧデータ変換手段、３，３１，３２  ＶＧデータ記憶手段、
４  ＶＧデータ合成手段、５  合成データ記憶手段、Ｖｍ  合成ＶＧデータ、
６ＶＧ処理手段、７  表示装置、８１〜８３  計測装置、
Ｓ１〜Ｓ３  ソースデータ、Ｕ  合成処理単位、Ｖ１〜Ｖ３  ＶＧデータ、
ＶＸ，ＶＸ１〜ＶＸ８  ボクセル
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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