JPH10283501A - 三次元地形画像データの作成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 市販の数値地図を利用して自動的にポリゴン
化データを作成し、イメージデータを張り合わせて三次
元地形画像データを作成する方法では、人工建造物が潰
れた状態の画像になる。この問題を解決する。 【解決手段】 数値地図上で標高値に変化のない領域で
イメージデータ上で色彩が異なる部分がある場合、これ
を人工建造物とコンピュータに判断させ、垂直方向の画
像となるように座標変換させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータを利
用して三次元地形画像データを可能な限り自動的に作成
する作成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば景観シミュレータ，フライトシミ
ュレータ，テレビゲームなどに使用する三次元地形画像
データは、従来一般的には、コンピュータ上で三次元Ｃ
ＡＤツールなどを使用して以下のようにして作成され
る。先ず作成する地形の航空写真等の二次元画像（以
下、航空写真等という）をイメージスキャナで読み取っ
てコンピュータに入力し、目的に応じて必要な改変（例
えば実際の景観には無い地形を加えたり、不必要な地形
を削除する等）を行い二次元地形画像を作成する。次に
要所となる各アドレスすべてに、標高等の高さ位置のデ
ータを作成者が手入力し、二次元地形画像を三次元ＣＡ
Ｄツールで切り取り，貼り付け等の加工処理を行って三
次元地形画像データを作成する。

【０００３】然しながらこの方法は、要所となる各アド
レスすべての高さ位置データを入手して、逐一手入力す
る必要があるため、作成に時間がかかりコスト高にな
る。そこで本願出願人らは、特願平８−１２５５２９号
（以下、先行技術と称する）で簡単な三次元地形画像デ
ータの作成方法を開示している。

【０００４】この先行技術の方法は、データを作成しよ
うとする地形のイメージデータを、その地形の空中写真
等をイメージスキャナで読み取る等の方法によりコンピ
ュータへ読み込むと共に、同じ地形の数値地図をコンピ
ュータへ読み込む。数値地図には例えば国土地理院発行
の５０ｍピッチ毎に位置（緯度，経度）と標高値がフロ
ッピー・ティスク等の記録媒体に記録されたものが市販
されており、この数値地図をコンピュータへ取り込むこ
とによって、内蔵したソフトウェア・プログラムによっ
て数値地図上の領域を、一定ピッチの緯度，経度および
標高値を持つ小片に分割しポリゴン化したデータに自動
的に変換させる。そして、上述のイメージデータとポリ
ゴン化したデータとの何方かを移動，回転，拡大，縮小
等してイメージ・データとポリゴン化データとの位置合
わせを行い、ポリゴン化データの標高データや法線ベク
トルを利用してイメージデータにテクスチャ処理を施
し、このテクスチャデータとポリゴン化データとを合成
して三次元地形画像データを作成する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】然しながら先行技術の
方法では、市販の数値地図にある情報は地形のデータで
あり、人工の建造物に関するデータは入力されてないの
で、人工の建造物のある地形をこの先行技術の方法で三
次元地形画像データ化すると、建造物が高さのない潰れ
た状態の画像データとなってしまう。特にフライトシミ
ュレータ等、実際に使用する三次元地形画像は上空から
斜め下方に地形を見下ろす、いわゆるバートビュー視点
での三次元地形画像が要求されるのでこの問題が顕著に
なる。図４は、この問題を説明するための図であり、海
岸線の直ぐ側に灯台が設置され、山側の中腹にホテルが
立っていたような場合、図４（Ａ）に示すような画像が
再現できなければならないが、灯台やホテルは数値地図
にないので、図４（Ｂ）に示すように山側に貼り付いた
画像となってしまう（なお図４は説明を判り易くするた
めのもので、縮尺や角度等は必ずしも正確ではない）。

【０００６】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたものであり、市販の数値地図を利用しながら人工
の建造物もその高さを表現でき、臨場感のある三次元地
形画像データをより簡単に作成できる三次元地形画像デ
ータの作成方法を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる三次元地
形画像データの作成方法は、少なくとも、目的とする地
形の二次元画像データを前記コンピュータに読み込ませ
イメージデータとする第１の段階、前記目的とする地形
の各地点の緯度，経度，標高の情報を持つ数値地図を前
記コンピュータに読み込ませ、自動的に、一定のピッチ
の緯度，経度毎の標高値を持つ前記数値地図上の領域を
小片に分割しポリゴン化データとする第２の段階、前記
イメージデータと前記ポリゴン化データとの位置合わせ
を行う第３の段階、前記イメージデータから前記コンピ
ュータが自動的に当該イメージデータに点在する人工建
造物を抽出する第４の段階、前記コンピュータが前記抽
出した各人工建造物の縦方向（立地方向を横方向とす
る）の長さを当該建造物の高さと擬似し、垂直方向に立
地した画像となるように自動的に座標変換する第５の段
階、前記第５の段階で垂直方向に立地した人工建造物の
奥行を造形化する第６の段階を備えたことを特徴とす
る。

【０００８】また、前記イメージデータから前記コンピ
ュータが自動的に当該イメージデータに点在する人工建
造物を抽出する第４の段階は、前記ポリゴン化データで
標高値に変化がない領域において、前記イメージデータ
上に色彩が異なる部分がある場合、当該色彩が異なる部
分を前記人工建造物と判断して抽出することを特徴とす
る。

【０００９】また、前記イメージデータから前記コンピ
ュータが自動的に当該イメージデータに点在する人工建
造物を抽出する第４の段階は、前記ポリゴン化データで
標高値に変化がない領域において、前記イメージデータ
上に色彩が異なる部分があり、且つその部分の大きさが
基準の大きさより小さい場合、当該色彩が異なる部分を
前記人工建造物と判断して抽出することを特徴とする。

【００１０】従って本発明の三次元地形画像データの作
成方法は、数値地図にない各人工建造物を手作業でポリ
ゴン化する手間を省きながら臨場感のある三次元地形画
像データが得られるようになる。

【００１１】また、前記イメージデータにない人工建造
物を挿入するため、前記第２の段階と前記第３の段階と
の間に、所望する人工建造物の二次元画像データを前記
コンピュータに読み込ませイメージデータとする段階を
更に備えたことを特徴とする。このような段階を付加す
ることにより、現実の地形にはない人工建造物も同様な
方法で三次元化が可能となる。

【００１２】また、前記一定のピッチの緯度，経度毎の
標高値を持つ前記数値地図上の領域を小片に分割しポリ
ゴン化データとする第２の段階は、当該数値地図データ
の変化量により各ポリゴンの細かさを決定することを特
徴とする。

【００１３】さらに、前記一定のピッチの緯度，経度毎
の標高値を持つ前記数値地図上の領域を小片に分割しポ
リゴン化データとする第２の段階は、所望する三次元地
形画像データの精度により各ポリゴンの細かさを決定す
ることを特徴とする。従って手間やメモリの節約が可能
となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図１は、本発明の三次元地形画像デー
タの作成方法を実行する手順を示すフローチャートであ
り、１は数値地図が記録されているフロッピ・ディスク
等の記録媒体、２はイメージスキャナ、３はコンピュー
タのＣＲＴ、４はコンピュータ、１０１〜１０８はそれ
ぞれ作成ステップを示す。

【００１５】次に動作について説明する。始めにステッ
プ１０１でデータを作成しようとする地形のイメージデ
ータを、その地形の航空写真等の二次元画像をイメージ
スキャナ２で読み取る等の方法によりコンピュータへ読
み込む。次のステップ１０２では、同じ場所の数値地図
をコンピュータへ記録媒体１から読み込む。この数値地
図には上述のように例えば国土地理院発行の５０ｍピッ
チ毎に位置（緯度，経度）と標高値とがフロッピー・デ
ィスク等の記録媒体に記録されたものが市販されてい
る。

【００１６】次のステップ１０３では、コンピュータに
内蔵したソフトウェア・プログラムにより、読み込まれ
た数値地図が自動的に複数の領域に分割化されポリゴン
化されて表示される。その際、各ポリゴンデータには、
標高データおよび垂直方向に対する傾き（法線ベクト
ル）が付随する。次のステップ１０４ではポリゴン化デ
ータにステップ１０１で読み込んだイメージデータを重
ね合わせてＣＲＴ３上に表示し、ステップ１０５ではＣ
ＲＴ上に表示されているポリゴン化データまたはイメー
ジデータの何方か一方または双方を、マウス，キーボー
ド等を用いて移動，回転，拡大，縮小，削除なをの処理
を行って位置合わせをする。これにより各ポリゴンデー
タに対応して平面的イメージデータを貼り付けることが
できる。

【００１７】次のステップ１０６では、ステップ１０５
でポリゴン化データと位置合わせを終了したイメージデ
ータから、コンピュータに内蔵したソフトウェア・プロ
グラムにより人工の建造物を自動的に抽出する。この方
法は例えば、図２（Ａ）に示すようなイメージデータに
おいて、ポリゴン化データ上では標高値が同一であるに
も係わらず、背景色とある程度以上はなれた色彩を持つ
部分がある場合、または更にこの部分の大きさがある程
度以下である場合、これを自動的に人工建造物と見做し
て抽出する構成としても良い。このようにして図２
（Ａ）では、灯台とホテルが人工建造物として抽出され
る。

【００１８】そして抽出された人工建造物は、ポリゴン
化データの５０ｍメッシュを利用してソフトウェア・プ
ログラムにより自動的にそのその概略の高さｈ１，ｈ２
が計測される。すなわち図２（Ａ）で言えば、人工建造
物の画像の縦方向の長さの概略を、５０ｍメッシュを利
用して算出し、これを当該建造物の高さと見做す。図２
（Ａ）に示すように、例えばホテルの画像にはその屋上
部分等も入っているので、縦方向の長さｈ２をホテルの
高さとすると必ずしも正確ではなくなるが、臨場感のあ
る三次元地形画像データを得るための目的であれば、多
少誤差があっても然程問題にならず、正確な高さが必要
な場合には、後述するステップ１０７での奥行の造形化
処理の時に修正すれば良い。また、自動的に高さが計測
された人工建造物の画像は、その位置で垂直方向の二次
元画像にその座標位置が自動的に変換される。

【００１９】すなわち人工建造物は全て垂直方向に建て
られていると見做し、コンピュータのソフトウェア・プ
ログラムで、二次元のイメージデータで抽出された人工
建造物の縦方向の長さを高さと見做し、この長さ方向の
座標を垂直方向の座標に座標変換する。図２（Ｂ）はこ
れを説明するための図であり、横方向から見た場合を想
定した図であるが、このような座標変換を行うと、前方
からはｍ，横方向からはｎに示す奥行のないホテルの看
板が立っているような画像となる。従って次のステップ
１０７では、三次元ＣＡＤツール等を使用して図２
（Ｃ）に示すように人工建造物の奥行を造形化する。こ
の作業では個々の人工建造物について作成者の手作業を
加える必要があるが、位置および高さが三次元的に確定
されているので、比較的容易に行うことができる。

【００２０】そして次のステップ１０８では、ポリゴン
化データに対応するイメージデータにテクスチャ処理
（模様付け）を施し、テクスチャ処理を施したテクスチ
ャデータとポリゴン化データとを合成して三次元地形画
像データを作成する。なお上述のような方法では、例え
ば人工建造物の形状によってはその高さを自動的に計測
できない場合があり、またイメージデータの基となる二
次元画像が地形を垂直上から見た写真等である場合に
は、その高さを自動的に計測できず、このような場合に
は高さ方向を含めて人工建造物のポリゴン化データを作
成者の手作業で作成する必要がある。然しながら景観シ
ミュレータ，フライトシミュレータ，テレビゲームなど
に使用する三次元地形画像データは、地形を垂直上から
見た画像データを用いることは少なく、従ってその高さ
を自動的に計測できない人工建造物は少なく、また、こ
のような場合でもバードビュー視点により三次元地形画
像データを作成しておいて、座標変換により垂直上から
見た画像データに変換すれば良い。

【００２１】図３は、本発明の他の実施形態を説明する
ための図であり、ステップ１０１〜１０８は図１に示す
ステップと同一ステップを示し、１０９は実際の地形に
はない人工建造物を挿入する場合のステップを示す。実
際の地形にはない人工建造物を挿入する場合、ステップ
１０１で読み込ませる地形イメージデータと同じバード
ビュー視点から見たイメージデータをイメーシスキャナ
で読み込ませ、図１に示す手順と同様の作成手順で挿入
することができる。

【００２２】なお、ステップ１０３で一定ピッチの区画
を分割しポリゴン化するに際しては、数値地図データの
変化量や、目的とする三次元地形画像データの精度によ
り、ポリゴン化分割の細かさを決定することが好まし
い。数値地図データの変化量が大きい場合、すなわち標
高が急激に変化するような地形では、細かく分割してポ
リゴン化する。数値地図データの変化量が小さい場合、
すなわち殆ど平坦な地形では、粗く分割しポリゴン化す
る。また目的とする三次元地形画像データに、高精度が
要求される場合には、細かく分割してポリゴン化し、然
程精度が要求されない場合には、粗く分割してポリゴン
化する。このようにすることにより、メモリの使用量を
節約できると共に、作成時間の節約にもつながる。

【００２３】またステップ１０１で入力させる平面的イ
メージデータは、航空写真に限らず、地図そのもの，電
子写真，インターネットやファクシミリからの画像情報
などであっても良い。

【００２４】

【発明の効果】本発明の三次元地形画像データの作成方
法は以上説明したように、市販の数値地図データを利用
し、目的とする地形のポリゴン化データをコンピュータ
で自動的に作成させることとしたので、標高データの入
手やポリゴン化データを作成する手間や時間が省け、三
次元地形画像データを安価に提供できる。また、市販の
数値地図にその情報がない人工建造物もその奥行を手作
業で形成するだけで三次元画像とすることができ、個々
の人工建造物を逐次ポリゴン化する作業を省け、臨場感
のある三次元地形画像データの作成に必要な時間を大幅
に短縮できる。さらに作成されたデータは地図上の領域
とその領域に貼り合わされるイメージデータの組みを複
数持つ構造となるため汎用性があり、任意の三次元グラ
フィックライブラリ、例えばＯｐｅｎＧＬ等で、容易に
表示することができる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を説明するためのフローチ
ャートである。

【図２】本発明の動作を説明するための図である。

【図３】本発明の他の実施形態を説明するための図であ
る。

【図４】先行技術の方法の問題点を説明するための図で
ある。

【符号の説明】

１ 数値地図を記録した記録媒体 ２ イメージスキャナ ３ ＣＲＴ ４ コンピュータ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンピュータを用いて三次元地形画像デ
   ータを作成する三次元地形画像データの作成方法におい
   て、 少なくとも、 目的とする地形の二次元画像データを前記コンピュータ
   に読み込ませイメージデータとする第１の段階、 前記目的とする地形の各地点の緯度，経度，標高の情報
   を持つ数値地図を前記コンピュータに読み込ませ、自動
   的に、一定のピッチの緯度，経度毎の標高値を持つ前記
   数値地図上の領域を小片に分割しポリゴン化データとす
   る第２の段階、 前記イメージデータと前記ポリゴン化データとの位置合
   わせを行う第３の段階、 前記イメージデータから前記コンピュータが自動的に当
   該イメージデータに点在する人工建造物を抽出する第４
   の段階、 前記コンピュータが前記抽出した各人工建造物の縦方向
   （立地方向を横方向とする）の長さを当該建造物の高さ
   と擬似し、垂直方向に立地した画像となるように自動的
   に座標変換する第５の段階、 前記第５の段階で垂直方向に立地した人工建造物の奥行
   を造形化する第６の段階、 を備えたことを特徴とする三次元地形画像データの作成
   方法。
2. 【請求項２】 前記イメージデータから前記コンピュー
   タが自動的に当該イメージデータに点在する人工建造物
   を抽出する第４の段階は、 前記ポリゴン化データで標高値に変化がない領域におい
   て、前記イメージデータ上に色彩が異なる部分がある場
   合、当該色彩が異なる部分を前記人工建造物と判断して
   抽出することを特徴とする請求項１記載の三次元地形画
   像データの作成方法。
3. 【請求項３】 前記イメージデータから前記コンピュー
   タが自動的に当該イメージデータに点在する人工建造物
   を抽出する第４の段階は、 前記ポリゴン化データで標高値に変化がない領域におい
   て、前記イメージデータ上に色彩が異なる部分があり、
   且つその部分の大きさが基準の大きさより小さい場合、
   当該色彩が異なる部分を前記人工建造物と判断して抽出
   することを特徴とする請求項１記載の三次元地形画像デ
   ータの作成方法。
4. 【請求項４】 前記イメージデータにない人工建造物を
   挿入するため、前記第２の段階と前記第３の段階との間
   に、所望する人工建造物の二次元画像データを前記コン
   ピュータに読み込ませイメージデータとする段階を更に
   備えたことを特徴とする請求項１，請求項２または請求
   項３記載の三次元地形画像データの作成方法。
5. 【請求項５】 前記一定のピッチの緯度，経度毎の標高
   値を持つ前記数値地図上の領域を小片に分割しポリゴン
   化データとする第２の段階は、 当該数値地図データの変化量により各ポリゴンの細かさ
   を決定することを特徴とする請求項１，請求項２，請求
   項３または請求項４記載の三次元地形画像データの作成
   方法。
6. 【請求項６】 前記一定のピッチの緯度，経度毎の標高
   値を持つ前記数値地図上の領域を小片に分割しポリゴン
   化データとする第２の段階は、 所望する三次元地形画像データの精度により各ポリゴン
   の細かさを決定することを特徴とする請求項１，請求項
   ２，請求項３，請求項４または請求項５記載の三次元地
   形画像データの作成方法。