コンビュータ・グラフィックスによる景観シミュ ν ーション
曽山豊，井上紀宏
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を利用するテクスチャーマッピング技法による景観シミ

コンピュータ・グラフィックスによュレーションについて，第 5 章で再技法の特徴についてる景観シミュレーションの必要性述べる.

景観シミュレーションは初期のごく簡単な形状が描か3. 合成技法による景観シミュレーショ

れさえすれば，後は利用者のイマジネーションに頼るこンとで満足していた段階から，次第に画質に対する要求が厳しくなり，リアリティーの高度化がますます強く望ま電力分野で予想される景観シミュレーションでは発変れるようになっている.このような映像グルメ化に対応

電所や送電線鉄塔などの建設地点を想定すると，山岳地するため，近年，景観シミュレーションはコンピュータ帯などの情景となり自然物と人工物の両者を必ず含むも.グラフィックス (Computer Graphics 以下では CG)のとなる.送電線鉄塔は人工構造物としては高度なプラの発達，普及とともに急速にその用途を広げてきており，ントなどと比べて単純なため，鉄塔の設計図をもとに 3

建築構造物を設計する際のプレゼンテーションや景観評次元モデルは容易に作成できる.それは形状も正確で，価のために CG が盛んに利用されている.また，電力会かつリアリティーのある送電線鉄塔の CG となる.

社では数多くの大規模構造物を有し，その建設の際にはしかし，自然物については必ずしも満足のし、く効果を事前にその景観の評価を行なうことが大変重要なことと実現する手法が確立しているとは言い難い.そこで，背なっており，景観シミュレーションの必要性が認識され景画像に実写真やビデオ画像を使用し，ている.

鉄塔の 3 次元モデラーと背景画像との画像合成システム

CG による送電を開発した.本システムの概念図を図 1 に示す.以下で

2. 景観シミュレーションシステムの開は，写真を背景画像に利用する静止画合成システムとピ発デオ画像を背景画像とする動画合成システムについて述筆者らのグループでは，電力分野における特有の巨大べる.

構造物である送電線鉄塔を例にいくつかの景観シミュレ

3.
1 静止画合成システムーションのための手法の考案とシステムの開発を行なっ

本節では，鉄塔モデラーと画像合成について概要を述てきた[ 1J[2J[3][4].われわれの目的は電力会社における大規模構造物が自然景観に与える影響の評価を行なうための資料作成を目的とした景観シミュレーションシステムの開発である.また，匂他のグループによっても有意義な研究成果の報告がし、くつかなされている [5J[6J[7].

以下，第 3 章で合成技法による景観シミュレー

おションについて，第 4 章で航空写真と地形データ
そやまゆたか，いのうえ

今としひろ

中部電力紛電力技術研究所
干 459 名古屋緑区大高町字北関山 20ー 1
1992 年 9 月号

図 1

合成技法による景観シミュレーションシステム概念図© 日本オペレーションズ・リサーチ学会. 無断複写・複製・転載を禁ず.

(25)431

図 3

図 2

静止画合成技法による画像合成例

鉄塔モデラ一作成による送電線鉄塔の CG

どと計算機によって建築物の画像を作成する際のそれらと一致させ，整合性をとる必要がある.これは，実写のベる.

撮影条件によりカメラの位置や撮影方向などのパラメー

3.
1.
1 鉄塔モデラー

タを求め建築物モデルがし、かに見えるか計算して CG の鉄塔モデラーは，送電線鉄塔の 3 次元モデルを簡便に作成するために開発した[ 1].鉄塔本体部は実際の鉄塔の図面より会話的に寸法を入力することにより作成される.碍子については本体部に比べ相対的には小さいものであるにもかかわらず形状が複雑でモデリングに労力を要するのであらかじめモデル化し登録してあり，煩わしいモデリングを必要としない.また，送電線については，耐張型碍子を利用した場合のカテナリ一角度や鉄塔問での弛み具合など計算して描かれる.鉄塔モデラーにより作成した送電鉄塔を図 2 に示す.

画像を作成するためである.しかし，カメラの位置や方向などのパラメータが逐次変化する動画像では，この手法を適用する場合には 1 コマごとにこの整合性をとる必要があり，多大な労力を要する.そのために動画像にもとづく合成技法は従来は敬遠されてきた.また，本システムで使用するビデオは路上を走る車上から撮影したものであり，耐震台などの特殊な装置は一切使用していない.そのためビデオ画像には，車の進行による動きのほかに路面の凹凸による揺れ，車のサスペンションによる揺れなども含まれることを考慮に入れなくてはならな

3.1.2 画像合成

い.そこで，本システムでは，送電鉄塔建設のための景観シミュレーションについて位置などを比較的簡易な手法で自動抽出し，かつ，背景静止闘では，鉄塔の 3次元モデルと建設予定地の背景写真のピデオ画像と設計図面から構成した建築物の 3 次元像との整合を地図情報を加味して行ない，霞効果を含めたを矛盾なく合成する方式を開発し，効率的な合成ビデオ

画像合成が行なわれる [2 ].合成の前処理として 2 次元の作成を可能にした.さらに，送電線鉄塔の建設に応用情報である背景画像に奥行き値を与える.これにより送した場合，本システムによって作成された合成ビデオはビデオ画像からカメラの電線鉄塔の下部が前面の山に隠れるなどの合成が行なえ静止画では得られなかった情報を有しており，構造建築リアルさが増す.また震効果は，天候のあまりよくない物の景観に与える影響を事前に評価するのに有効である

日の背景写真や遠方に鉄塔が配置されている場合など，ことが実験的に確かめられた.

背景写真に比べて鉄塔が鮮明に見えすぎ不自然になるの

図 4 に動画合成システムの構成を示す.また，図 E にを防ぐ.霞効果の度合 L 、はカメラの撮影点から鉄塔まで作成した合成ビデオの一部を示す.作成した合成ビデオの距離により決まる.画像合成の例を図 3 に示す.

は全部で 711 コマ

3.2

動画合成システム

1 コマは 640画素 x480画素で，各画素の濃淡値は RGB 各 8 ピットである.

動画合成の手法は基本的には静止画合成の技法を発展させたものである[ 3][4].静止画合成で述べた鉄塔モ

デラーと画像合成は，動画合成においても利用している.
画像合成では，背景画像を撮影する際のカメラの位置な432 (26)(24秒弱)，

4.

テクスチャーマッピング技法による景観シミュレーション
筆者らのグループでは画像合成とは異なるアプローチ© 日本オペレーションズ・リサーチ学会. 無断複写・複製・転載を禁ず.

オベレーションズ・リサーチ

図 4

動画合成システムの構成図として地図情報をもとに作成した山岳形状に航空写真を

ョンのみでなくルート選定の際の検討資料としても利用マッピング(貼り付け)し，その上に送電線鉄塔を配置し，可能である.

景観シミュレーション用の CG を作成する手法を開発した [8 J. この手法における大きな問題は地形図情報と航5. 両技法の畏所・短所

空写真の正確な位置合わせである.しかし，別途に測量

本章では合成技法とテクスチャーマッピング技法によ用の複数枚の航空写真から画像処理により地形情報を作る景観シミュレーションの長所・短所について述べる.

成するシステムを開発しており，その成果を導入するこ

合成技法についての長所はそのリアルさである.送電とにより克服した.このシステムは地形図情報を提供す鉄塔のように背景となるまわりの風景が自然情景であるるだけでなく，システムの中に地形図と完全に対応のと場合，樹木などのモデリング技術がまだ確立していないれた航空写真を有しているため，これらを融合した写真

現在では，背景に実写真もしくはピデオを利用すること地図などの新しいメディアを提供できる.ここでの鳥撤は有効である.反商，合成技法の短所としては，当然の図としての利用もその一例である.図 S に烏敵図を示す.

ことながら背景を撮影した位置からの景観シミュレーシ

また，本手法はすべての情報を 3 次元として有していヨンしか行なえない.また，背景画像は奥行きの情報をる特徴がある.前述の画像合成に比べ背景のリアルさにもたないので，合成の際に奥行き情報は手入力する必要は欠けるものの任意の方向からの景観シミュレーションがある.

が可能となる.たとえば，送電線ルート沿いに飛ぶ飛行

テクスチャーマッピング技法の長所はこの手法が地形機から送電線および鉄塔がし、かに見えるかなどのアニメデータと建築物の 3 次元モデルを有しているため，任意ーションを容易に作成できる.図 7 に作成したアニメーの視点からの景観シミュレーション用の CG を生成できションの数シーンを示す.この機能は景観シミュレーシるところにある.しかし，航空写真をもとの画像データ

図 E
1992 年 9 月号

動画合成技法による合成ビデオの例(一部)© 日本オペレーションズ・リサーチ学会. 無断複写・複製・転載を禁ず.

(27)433図 8鳥敵図作成例としているので視点が地上近くになるとその荒さが目立確にそしてリアリティーのある画像を作成することがでち満足のゆく結果は得られなくなる欠点がある.

きるようになった.

両技法の長所・短所を考え合わせると，合成技法は景

動画合成は 1 コマごとにこの整合性をとる必要があり観シミュレーションの必要性が高く，その評価地点が既多大な労力を要するために敬遠されてきた.そこで，ピ知である地点での利用が考えられ，用地部門などでの活デオ画像からカメラの位置などをオプテイカルフロー用が期待できる.また，テクスチャー 7 ッピング技法は，(画面上の物体の見かけ上の動き)から比較的簡易な手試行錯誤性に富んでいるため設計部門などでの利用が考法で自動抽出し，かっ，背景のビデオ画像と設計図面から構成した建築物の 3 次元像を矛盾なく合成する方式をえられる.

6.

開発し，効率的な合成ピデオの作成を可能にした.また，まとめと今後の展望実際の送電線鉄塔に適用した結果，動画像による景観シ

本稿では，当社で開発している景観シミュレーションシステムについてその概要を報告した.

報，すなわち構造物がどのあたりからどのような形で見合成技法による景観シミュレーションでは静止画合成と動画合成の 2 つの技法について述べた.
静止画合成では現在人手により写真の上に建築物を摘

図 7

え始め，かつ，どのように変化していくかなどの情報が得られ，建築物の景観に与える影響を事前に評価するた

いているが，これを CG を利用することにより，より正434 (28)

ミュレーションによって静止画では得られなかった情めに有効であることが確かめられた.
テスクチャーマッピング技法による景観シミュレーシ

アニメーション作成例(一部)© 日本オペレーションズ・リサーチ学会. 無断複写・複製・転載を禁ず.

オベレーションズ・リサーチョンで、は，広範聞にわたる地域の景観シミュレ}ション[2J 高島純，宮脇隆志，平野徹，松田信之，志津通正，を試行錯誤しながら検討していくことが可能なため，特田中庸平 1 “電力分野における画像処理技術の応用(そに設計部門などでの利用が有効であることが確かめられの 2 )一画像合成システムの開発ーに情処第 38回全大，た.

pp. 707‑708 (1989)

現在は，合成の際に必要となる奥行き値の計測をモーション・ステレオ等で行なうことやビデオなどの時空間[3J 石淵耕一，高島純，平野徹，曽山豊，志津通正，井上紀宏:“動画像処理技術を用いた景観シミュレー

画像から景観シミュレーションのための簡易な地形モデ

ションペ第 6 回 NICOGRAPH 論文コンテスト論文

ルを作成するための研究を進めている.

集，

pp. 329‑334 (1990)

静止画合成システムは中部電力帥(現所属脚コ[4J 岡本敬，石淵耕一，向島純，平野徹，曽山豊，志ンピュータ・テクノロジー・インテグレイタ)の松田信

j事通正，井上紀宏:“高精度な動画像合成による景観[謝辞]之氏の研究によるものである.本研究の全体にわたる共シミュレーションペ第 7 回 NICOGRAPH 論文コン同研究者であるダイキン工業輔の平野徹氏，高島純氏，テスト論文集，石淵耕一氏，また，テクスチャーマッピング技法による景観シミュレーションにおいて地形情報作成システムの共同研究者であり地形図データを提供していただいたア

pp. 260‑267 (1991)[5J 中前栄八郎:“景観シミュレーションヘ情処研報，89 , 64, pp. 1‑7(1989)[6J Nakamae E. , Harada K. , Ishizaki T. andジア航測紛の嶋本孝平氏，広田智佳郎氏，内田修氏に感Nishita T.: “ A montage method: The overlaｭ

謝いたします.

日頃，ご討論していただく鳥脇純一郎教

ying of the computer generated imges onto a

授をはじめとする名古屋大学工学部情報工学科鳥脇研究background photograph ヘ Computer Graphics ,室の皆様，および，本研究の機会を与え，こ、助言いただ

20 , 4, pp. 207‑214 (1986)

いた中部電力側電力技術研究所の皆様に感謝いたしま[7J Kaneda K., Kato F. ,す.

Nakamae E. andNishita T.: “ Three dimensional terrain modｭ
eling and display for environmental assessｭ

参考文献

ment ヘ Camputer[1J 松田信之，田中尉平，高月利治，高島純，石淵耕Graphics , 23 , 3, pp. 207‑214(1990)

一，平野徹:“電力分野における画像処理技術の応用[8J 曽山盤，嶋本孝平，石淵耕一:“航空写真を利用(その 1 )ー鉄塔モデラーの開発ーヘ情処第 38回全大，した地形図データの半自動作成および景観シミュレー

pp. 705‑706 (1989)

ションへの利用"，平 3 電学全大，13‑p. 70 (1991)_.....・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ E ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ E ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

2.

会合記録

入退会の件

3. 会員増強の件

7 月 10 日(金)会員増強委員会

7名

7 月 13 日(月)

庶務幹事会

7名

5. 第 1/四半期収支計算の件

7 月 16 日(木)研究普及委員会

9名

6. 春季研究発表会・第 27 回シンポジウム終了報告の件

7 月 20 日(月)理事会

16名

7. 本部定例講演会(第 1 回・第 2 回)終了報告の件

7 月 21 日(火)

編集委員会

13 名

8. 研連シンポジウム終了の件・秋季研究発表会中間報

7 月 30 日(木)

表彰委員会

7名

告の件

第 2 回理事会議題

(4.
7.
20)

1.平成 4 年度第 1 回理事会議事録の件

1992 年 9 月号

4. 平成 4 年度春季支部l 長会議開催報告・議事録の件

9. 平成 5 年度春季研究発表会の件
10. 丸の内 OR 研究会の発足について© 日本オペレーションズ・リサーチ学会. 無断複写・複製・転載を禁ず.

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