特許 7393057 ３次元地図生成装置、３次元地図生成方法、および３次元地図生成プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-28

(45)【発行日】2023-12-06

(54)【発明の名称】３次元地図生成装置、３次元地図生成方法、および３次元地図生成プログラム

(51)【国際特許分類】

   G09B 29/00 20060101AFI20231129BHJP

   G06T 17/05 20110101ALI20231129BHJP

【ＦＩ】

G09B29/00 Z

G06T17/05

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2022557281

(86)(22)【出願日】2021-09-13

(86)【国際出願番号】 JP2021033531

(87)【国際公開番号】W WO2022080056

(87)【国際公開日】2022-04-21

【審査請求日】2022-12-19

(31)【優先権主張番号】P 2020174642

(32)【優先日】2020-10-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】320008030

【氏名又は名称】藤田 康平

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】藤田 康平

【審査官】比嘉 翔一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－０２５７０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０１３３５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２６８０５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国登録特許第１５５９８９６（ＫＲ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０９Ｂ２９／００－２９／１４

Ｇ０６Ｔ １／００

Ｇ０６Ｔ１１／６０－１３／８０

Ｇ０６Ｔ１７／０５

Ｇ０６Ｔ１９／００－１９／２０

ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍ３）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

記憶部に記憶された高さ情報を含む２次元地図画像データに基づいて、３次元地図画像データを生成する３次元地図生成装置であって、
前記２次元地図画像データを、ユーザ入力により取得した等高線の高さ情報または人工物の高さ情報である前記高さ情報に応じた３次元に展開する展開部と、
前記展開部により３次元に展開された等高線と交差し、かつ地図上の屈曲箇所を囲むように、ユーザより指定されたループを構成し、または、前記展開部により３次元に展開された前記人工物に沿ってユーザより指定されたループを構成し、前記展開部により３次元に展開された前記人工物が立体交差する場合には、前記立体交差する箇所に切込みを形成し、前記切込みの箇所を上下方向に移動することにより前記立体交差したループを結合させるループ構成部と、
前記構成されたループに基づいて、３次元空間に面を形成することにより前記３次元地図画像データを生成する面形成部と、
を備えたことを特徴とする３次元地図生成装置。

【請求項2】

前記ループは、３本線により形成されており、
前記面形成部は、前記３本線で形成される２つの線間を埋めるように面を形成する
ことを特徴とする請求項１記載の３次元地図生成装置。

【請求項3】

前記面形成部は、
前記ループにより閉じられた内部領域を矩形の面で形成する
ことを特徴とする請求項１記載の３次元地図生成装置。

【請求項4】

前記ループは、３本線により形成されており、前記人工物が１対の前記３本線で表現された道路である場合、
前記面形成部は、前記３本線で形成される２つの線間を埋めるように面を形成し、
前記ループ構成部は、
前記切込みの箇所において、前記３本線で形成される２面のうち外側の面を結合することにより、前記立体交差したループを結合させる
ことを特徴とする請求項１記載の３次元地図生成装置。

【請求項5】

記憶部に記憶された高さ情報を含む２次元地図画像データに基づいて、３次元地図画像データを生成するコンピュータが以下のステップを実行する３次元地図生成方法であって、
前記２次元地図画像データを、ユーザ入力により取得した等高線の高さ情報または人工物の高さ情報である前記高さ情報に応じた３次元に展開する展開ステップと、
前記展開ステップにより３次元に展開された等高線と交差し、かつ地図上の屈曲箇所を囲むように、ユーザより指定されたループを構成し、または、前記展開ステップにより３次元に展開された前記人工物に沿ってユーザより指定されたループを構成し、前記展開ステップにより３次元に展開された前記人工物が立体交差する場合には、前記立体交差する箇所に切込みを形成し、前記切込みの箇所を上下方向に移動することにより前記立体交差したループを結合させるループ構成ステップと、
前記構成されたループに基づいて、３次元空間に面を形成することにより前記３次元地図画像データを生成する面形成ステップと、
を有することを特徴とする３次元地図生成方法。

【請求項6】

記憶部に記憶された高さ情報を含む２次元地図画像データに基づいて、３次元地図画像データを生成する３次元地図生成装置が実行する３次元地図生成プログラムであって、
前記２次元地図画像データを、ユーザ入力により取得した等高線の高さ情報または人工物の高さ情報である前記高さ情報に応じた３次元に展開する展開ステップと、
前記展開ステップにより３次元に展開された等高線と交差し、かつ地図上の屈曲箇所を囲むように、ユーザより指定されたループを構成し、または、前記展開ステップにより３次元に展開された前記人工物に沿ってユーザより指定されたループを構成し、前記展開ステップにより３次元に展開された前記人工物が立体交差する場合には、前記立体交差する箇所に切込みを形成し、前記切込みの箇所を上下方向に移動することにより前記立体交差したループを結合させるループ構成ステップと、
前記構成されたループに基づいて、３次元空間に面を形成することにより前記３次元地図画像データを生成する面形成ステップと、
を前記３次元地図生成装置に実行させることを特徴とする３次元地図生成プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、２次元地図から簡易に３次元地図を生成する３次元地図生成装置、３次元地図生成方法、および３次元地図生成プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に、２次元地図では、地物表面の高さの情報は標高点や等高線等で表されている。

【0003】

この２次元地図に含まれる標高点や等高線等は、一部の地形の高低起伏を表しているので、これらを用いて３次元化したとしても、例えば、岩山の表面状態などリアルな地形を表現することは困難であった。

【0004】

そこで、作業員が現地にて水準測量により地物表面の高さデータを取得することが行われている。また、航空写真を用いたステレオマッチングや、全球測位衛星システム（Global Navigation Satellite System：ＧＮＳＳ）を装備した航空機等を使った上空からのレーザ計測により標高データを取得する手法も知られている。

【0005】

また、近年においては、レーザスキャナを含む計測システムを車両に搭載し、地物の三次元形状を把握するモービルマッピングシステム（Mobile Mapping System：ＭＭＳ）が用いられるようになっている。

【0006】

特許文献１には、地物表面を計測して取得された点群の三次元座標データに基づき、二次元地図データにて線分で表される地物の形状線に標高を付与し三次元地物形状線を生成する装置が記載されている。

【0007】

また、特許文献２には、等高線データに対し、その左右どちら側の標高が高いか、等高線データが左右どちら側に突き出すかを判定し、等高線データに沿って、斜面の水平断面形を分類する地形データ処理方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開２０２０－１３３５１号公報

【文献】特開２００６－２６８０５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、地物表面を計測して三次元座標データを取得する必要があり、この作業が非常に大きな作業量となっていた。

【0010】

また、特許文献２に記載の技術では、等高線データに対し、その左右どちら側の標高が高いか、等高線データが左右どちら側に突き出すかを判定し、等高線データに沿って、斜面の水平断面形を分類するが、そのために、ある等高線データのあるデータ点から標高が１ランク低いか高い等高線データへ最短距離の線を引いて交点を求め、前記あるデータ点を始点としそれより一つ小さいデータ点を終点とするベクターγと、前記あるデータ点を始点とし前記交点を終点とするベクターβ、β´との外積、及び前記ベクターβ、β´と、前記あるデータ点を始点としそれより一つ大きいデータ点を終点とするベクターαとの外積を演算し、前記ベクターの両外積がともに正又は負であるとき、前記交点が等高線データの右側左側に位置すると判断し、前記参照点より前記ポイント番号が一つ小さいデータ点を始点とし、参照点を終点とするベクターと前記ベクターγにより、参照点が等高線データの左右どちらに突き出ているかを判定する。この処理は、ＣＰＵにとって演算負荷が大きく、処理時間が長くなり、また、生成されたデータも大きくなっていた。

【0011】

３次元地図は、道路工事用やハザードマップなどに用いられる場合には、正確性が非常に重要となる。その一方、ゲームや観賞用画像などに用いられる場合、正確性より応答性が重視される場合がある。このような場合、演算負荷が高かったり、データ量が大きかったりすると、応答速度が低下するためこれらの用途に用いることが困難となっていた。

【0012】

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、２次元地図から簡易に応答性の高い３次元地図を生成する３次元地図生成装置、３次元地図生成方法、および３次元地図生成プログラム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】

【0013】

上記目的を解決するため、本発明に係る３次元地図生成装置の第１の特徴は、
記憶部に記憶された高さ情報を含む２次元地図画像データに基づいて、３次元地図画像データを生成する３次元地図生成装置であって、
前記２次元地図画像データを、前記高さ情報に応じた３次元に展開する展開部と、
前記展開部により３次元に展開された高さ情報に基づいてユーザより指定されたループを構成するループ構成部と、
前記構成されたループに基づいて、３次元空間に面を形成することにより前記３次元地図画像データを生成する面形成部と、
を備えたことにある。

【0014】

本発明に係る３次元地図生成装置の第２の特徴は、
前記高さ情報は等高線であり、
前記展開部は、
前記２次元地図画像データに基づいて、前記等高線を３次元に展開し、
前記ループ構成部は、
前記展開部により３次元に展開された等高線と交差し、かつ地図上の屈曲箇所を囲むように、ユーザより指定されたループを構成し、
前記面形成部は、
前記構成されたループと前記３次元に展開された等高線とに基づいて、３次元空間に面を形成することにより前記３次元地図画像データを生成する
ことにある。

【0015】

本発明に係る３次元地図生成装置の第３の特徴は、
前記ループは、３本線により形成されており、
前記面形成部は、前記３本線で形成される２つの線間を埋めるように面を形成する
ことにある。

【0016】

本発明に係る３次元地図生成装置の第４の特徴は、
前記面形成部は、
前記ループにより閉じられた内部領域を矩形の面で形成する
ことにある。

【0017】

本発明に係る３次元地図生成装置の第５の特徴は、
前記高さ情報は、人工物の高さ情報であり、
前記展開部は、
前記２次元地図画像データに基づいて、前記人工物の高さ情報を３次元に展開し、
前記ループ構成部は、
前記展開部により３次元に展開された前記人工物に沿ってユーザより指定されたループを構成し、前記展開部により３次元に展開された前記人工物が立体交差する場合には、前記立体交差する箇所に切込みを形成し、前記切込みの箇所を上下方向に移動することにより前記立体交差したループを結合させる
ことにある。

【0018】

本発明に係る３次元地図生成装置の第６の特徴は、
前記ループは、３本線により形成されており、前記人工物が１対の前記３本線で表現された道路である場合、
前記面形成部は、前記３本線で形成される２つの線間を埋めるように面を形成し、
前記ループ構成部は、
前記切込みの箇所において、前記３本線で形成される２面のうち外側の面を結合することにより、前記立体交差したループを結合させる
ことにある。

【0019】

本発明に係る３次元地図生成方法の第１の特徴は、
記憶部に記憶された高さ情報を含む２次元地図画像データに基づいて、３次元地図画像データを生成する３次元地図生成方法であって、
前記２次元地図画像データを、前記高さ情報に応じた３次元に展開する展開ステップと、
前記展開ステップにより３次元に展開された高さ情報に基づいてユーザより指定されたループを構成するループ構成ステップと、
前記構成されたループに基づいて、３次元空間に面を形成することにより前記３次元地図画像データを生成する面形成ステップと、
を有することにある。

【0020】

本発明に係る地物検出プログラムの第１の特徴は、
記憶部に記憶された高さ情報を含む２次元地図画像データに基づいて、３次元地図画像データを生成する３次元地図生成装置が実行する３次元地図生成プログラムであって、
前記２次元地図画像データを、前記高さ情報に応じた３次元に展開する展開ステップと、
前記展開ステップにより３次元に展開された高さ情報に基づいてユーザより指定されたループを構成するループ構成ステップと、
前記構成されたループに基づいて、３次元空間に面を形成することにより前記３次元地図画像データを生成する面形成ステップと、
を前記３次元地図生成装置に実行させることにある。

【発明の効果】

【0021】

本発明に係る３次元地図生成装置、３次元地図生成方法、および３次元地図生成プログラムによれば、２次元地図から簡易に応答性の高い３次元地図を生成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の実施例１である３次元地図生成装置の概略構成を示した概略構成図である。

【図2】本発明の実施例１である３次元地図生成装置が取得した２次元地図画像データの一例を示した図である。

【図3】本発明の実施例１である３次元地図生成装置において、３次元に展開された等高線を側方から見た図である。

【図4】本発明の実施例１である３次元地図生成装置が取得した１０ｍ間隔２次元地図画像データに、５０ｍ間隔の等高線を重畳させた一例を示した図である。

【図5】（ａ）は、１０ｍ間隔２次元地図画像データと、５０ｍ間隔で３次元に展開された等高線が重畳された図に、ループが構成された例を示した説明図であり、（ｂ）は、説明のために、（ａ）から等高線とループの一部を描いた図である。

【図6】本発明の実施例１である３次元地図生成装置による形成された３次元地図の骨格を示した斜視図である。

【図7】本発明の実施例１である３次元地図生成装置による形成された３次元地図の骨格を示した側面図である。

【図8】（ａ）は、図５（ａ）に示した図に、さらに、ループにより閉じられた内部領域における矩形の面の形成を説明した説明図である。（ｂ）は、説明のために、（ａ）から等高線とループＲと形成された面の一部を描いた図である。

【図9】谷折りおよび山折りを説明した図である。図９（ａ）は、谷折りを説明しており、（ｂ）は山折りを説明している。

【図10】本発明の実施例１である３次元地図生成装置において、内部領域を矩形の面で隙間なく敷き詰めることの有効性について説明した図である。

【図11】本発明の実施例１である３次元地図生成装置による形成されたワイヤーフレームの３次元地図画像を示した斜視図である。

【図12】本発明の実施例１である３次元地図生成装置による形成されたワイヤーフレームの３次元地図画像の一例を示した側面図である。

【図13】本発明の実施例１である３次元地図生成装置のソリッド変換手段によりソリッドの状態に変換された３次元地図画像の一例を示した図である。

【図14】本発明の実施例１である３次元地図生成装置の３次元地図データ記憶部に記憶された３次元地図画像データに基づいて、モニタ上に表示された３次元地図画像の一例を示した図である。

【図15】本発明の実施例１である３次元地図生成装置の処理内容を示したフローチャートである。

【図16】本発明の実施例１である３次元地図生成装置の処理内容を示したフローチャートである。

【図17】本発明の実施例２である３次元地図生成装置の概略構成を示した概略構成図である。

【図18】本発明の実施例２である３次元地図生成装置における処理内容を示したフローチャートである。

【図19】本発明の実施例２である３次元地図生成装置における処理内容を示したフローチャートである。

【図20】人工物が描かれた５０ｍ間隔２次元地図画像データの一例を示した図である。

【図21】図２０に示した５０ｍ間隔２次元地図画像データを写真モードで表示した拡大図である。

【図22】図２０に示した５０ｍ間隔２次元地図画像データを写真モードで表示した拡大図である。

【図23】本発明の実施例２である３次元地図生成装置におけるループ結合処理の処理内容を示したフローチャートである。

【図24】立体交差する構造物を模式的に説明した説明図である。

【図25】本発明の実施例２である３次元地図生成装置が備えるループ構成手段により切込みが入れられた状態を示した図である。

【図26】本発明の実施例２である３次元地図生成装置が備えるループ構成手段により１対の外側の平面をカットした状態を示した図である。

【図27】本発明の実施例２である３次元地図生成装置が備えるループ構成手段により切り込みの箇所から下方向に平面が生成された状態を示した図である。

【図28】本発明の実施例２である３次元地図生成装置が備えるループ構成手段が外側頂点を下げた状態を示した図である。

【図29】本発明の実施例２である３次元地図生成装置が備えるループ構成手段が外側ループを結合させた状態を示した図である。

【図30】本発明の実施例２である３次元地図生成装置が備えるループ構成手段が上限の頂点を指定した状態を示した図である。

【図31】本発明の実施例２である３次元地図生成装置が備えるループ構成手段が頂点を結合した状態を示した図である。

【図32】本発明の実施例２である３次元地図生成装置が備えるループ構成手段が内側の頂点を指定した状態を示した図である。

【図33】本発明の実施例２である３次元地図生成装置が備えるループ構成手段が頂点を結合した状態を示した図である。

【図34】本発明の実施例２である３次元地図生成装置が備えるループ構成手段が４か所についてそれぞれ頂点を結合した状態を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。各図面を通じて同一若しくは同等の部位や構成要素には、同一若しくは同等の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。

【0024】

また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置等を例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

【0025】

＜本発明の実施例１＞
以下、本発明の実施例１である３次元地図生成装置について説明する。

【0026】

図１は、本発明の実施例１である３次元地図生成装置の概略構成を示した概略構成図である。

【0027】

図１に示すように、３次元地図生成装置１は、入力デバイス２と、モニタ３と、ネットワーク５と接続されている。

【0028】

入力デバイス２は、マウスやキーボード等の入力部を備えており、ユーザ操作により入力信号を生成して３次元地図生成装置１へ供給する。

【0029】

モニタ３は、有機ＥＬ（electroluminescence）ディスプレイや、液晶ディスプレイ等の画像出力装置を備え、２次元地図画像データに基づいて２次元地図を表示したり、３次元地図生成装置１により生成された３次元地図データに基づいて３次元地図を表示したりする。

【0030】

ネットワーク５は、インターネットを含み、２次元地図画像データを提供しているサイト等に接続されている。３次元地図生成装置１は、ネットワーク５を介して、例えば、国土地理院のサイトなどから２次元地図画像データを受信することができる。

【0031】

３次元地図生成装置１は、ＣＰＵやメモリなどを有するコンピュータで構成され、このコンピュータに３次元地図生成プログラムがインストールされることにより、その機能上、画像データ取得手段１０１と、画像データ記憶部１０２と、等高線展開手段１０３と、ループ構成手段１０４と、面形成手段１０５と、ソリッド変換手段１０６と、ペイント手段１０７と、３次元地図データ記憶部１０８と、表示制御手段１０９とを有する。等高線展開手段１０３と、ループ構成手段１０４と、面形成手段１０５と、ソリッド変換手段１０６と、ペイント手段１０７と、表示制御手段１０９とは、入力デバイス２からの操作信号を受け付ける。なお、３次元地図生成プログラムを実行する上で、３ＤのＣＧソフトウェアが実行されている。

【0032】

画像データ取得手段１０１は、ネットワーク５を介して、例えば、国土地理院のサイトにアクセスし、５０ｍ間隔で等高線が描かれた５０ｍ間隔２次元地図画像データや、１０ｍ間隔で等高線が描かれた１０ｍ間隔２次元地図画像データを受信する。

【0033】

画像データ記憶部１０２は、画像データ取得手段１０１が受信した２次元地図画像データ（５０ｍ間隔２次元地図画像データおよび１０ｍ間隔２次元地図画像データ）を記憶する。

【0034】

等高線展開手段１０３は、画像データ記憶部１０２に記憶された２次元地図画像データに基づいて、等高線を３次元に展開する。

【0035】

まず、等高線展開手段１０３は、表示制御手段１０９に指示して、５０ｍ間隔２次元地図画像データをモニタ３上に表示させる。ユーザは、入力デバイス２を用いて、５０ｍ間隔２次元地図画像データに描かれている等高線に沿ってトレースするように点と直線で折れ線状に等高線を描画する。そして、ユーザは、２次元地図画像データに描かれている等高線に記載されている標高に基づいて、描いた等高線に対してＺ軸の値を入力する。

【0036】

この操作により、描かれた等高線に対して、Ｘ－Ｙ情報だけでなく、Ｚ軸の値、すなわち高さ情報が与えられる。

【0037】

このようにして、等高線展開手段１０３は、ユーザ操作に基づいて、２次元地図画像データに描かれている等高線を３次元に展開する。

【0038】

図２は、２次元地図画像データの一例を示した図である。

【0039】

図２に示すように、等高線Ｔ１０１は、Ｚ軸の値を入力されて描かれることで３次元に展開された等高線である。等高線Ｔ１０１は、等高線Ｔ１０１の標高を示すＨ１０１が標高２４７９（ｍ）を示している。そこで、ユーザは、等高線Ｔ１０１の標高として、「２４５０」（ｍ）を等高線Ｔ１０１の高さ情報として与える。

【0040】

この図では、５０ｍ間隔２次元地図画像データに基づいて３次元に展開されているので、等高線Ｔ１０１に隣接する等高線Ｔ１０２は、標高「２５００」（ｍ）が高さ情報として与えられる。

【0041】

図３は、３次元に展開された等高線を側方から見た図である。

【0042】

図３に示す等高線Ｔ１０１や等高線Ｔ１０２のように、５０ｍ間隔で等高線が描かれており、高さ情報を有することがわかる。

【0043】

さらに、等高線展開手段１０３は、１０ｍ間隔２次元地図画像データを、５０ｍ間隔で３次元に展開された等高線のサイズと一致させて読み込む。そして、等高線展開手段１０３は、表示制御手段１０９に指示して、読み込んだ１０ｍ間隔２次元地図画像データに、５０ｍ間隔で描画された等高線を重畳させてモニタ３上に表示させる。

【0044】

図４は、１０ｍ間隔２次元地図画像データに、５０ｍ間隔の等高線を重畳させた一例を示した図である。

【0045】

図４に示すように、１０ｍ間隔２次元地図画像データは、写真Ｇ１と１０ｍ間隔の等高線Ｔ２０１とが合成されている。

【0046】

この１０ｍ間隔２次元地図画像データに重畳されて、５０ｍ間隔で３次元に展開された等高線Ｔ１０１や等高線Ｔ１０２が表示されている。

【0047】

ループ構成手段１０４は、等高線展開手段１０３により３次元に展開された等高線と交差し、かつ３次元に展開された地図上の屈曲箇所を囲むように、入力デバイス２のユーザ操作より指定されたループを構成する。

【0048】

図５は、ループの構成を説明した説明図である。（ａ）は、１０ｍ間隔２次元地図画像データと、５０ｍ間隔で３次元に展開された等高線が重畳された図に、ループが構成された例を示しており、（ｂ）は、説明のために、（ａ）から等高線とループの一部を描いた図である。

【0049】

図５（ａ）に示すように、例えば、写真Ｇ１にはＳ１のような影が現れる箇所がある。この影Ｓ１がある箇所は谷になっているはずであるので、その周囲が山になっている可能性が高い。すなわち、影Ｓ１と周囲にある山との境界には屈曲する箇所がある可能性が高い。

【0050】

そこで、ユーザは、入力デバイス２を用いて、写真Ｇ１と等高線を見ながら屈曲箇所Ｐ１を定め、この屈曲箇所Ｐ１を囲むようにループＲを描く。

【0051】

図５（ｂ）に示すように、ループＲは、センターラインＲＣと、外側ラインＲＯと、内側ラインＲＩとの３本の折れ線で構成されている。ユーザは、入力デバイス２を用いて、直線をつなぎ合わせながらループさせてセンターラインＲＣを描画することで、閉じられた領域を形成する。

【0052】

図５（ｂ）に示した例では、ユーザは、３次元に展開された等高線Ｔ１０１，Ｔ１０２，Ｔ１０３と交差し、かつ３次元に展開された地図上の屈曲箇所Ｐ１を囲むように、入力デバイス２を操作すると、ループ構成手段１０４は、等高線展開手段１０３により３次元に展開された等高線と交差し、かつ３次元に展開された地図上の屈曲箇所を囲むようにループＲを構成する。ここで、ループＲは、３次元に展開された等高線Ｔ１０１，Ｔ１０２，Ｔ１０３と直交するように構成されることが好ましい。

【0053】

ユーザ操作によって、センターラインＲＣが描画され閉領域が形成されることにより、外側ラインＲＯと、内側ラインＲＩとが自動的に描画される。センターラインＲＣと、外側ラインＲＯと、内側ラインＲＩとは描画された後に、位置変更など編集することができる。

【0054】

面形成手段１０５は、ループ構成手段１０４により構成されたループＲと３次元に展開された等高線とに基づいて、３次元空間に面を形成することにより３次元地図画像データを生成する。

【0055】

まず、面形成手段１０５は、ループＲを構成するセンターラインＲＣと、外側ラインＲＯと、内側ラインＲＩとの３本線で形成される２つの線間を埋めるように面を形成する。

【0056】

例えば、面形成手段１０５は、等高線Ｔ１０２と、等高線Ｔ１０３と、センターラインＲＣと、外側ラインＲＯとで囲まれた領域に面Ｆ１を形成する。さらに、面形成手段１０５は、等高線Ｔ１０２と、等高線Ｔ１０３と、センターラインＲＣと、内側ラインＲＩとで囲まれた領域に面Ｆ２を形成する。

【0057】

また、等高線と交差していない箇所にも面を形成することができる。例えば、ユーザ操作により、外側ラインＲＯ上の点Ｐ２と、センターラインＲＣ上の点Ｐ３とを直線で結び、センターラインＲＣ上の点Ｐ３と、内側ラインＲＩ上の点Ｐ４とを直線で結ぶことができる。

【0058】

これにより、面Ｆ３および面Ｆ４を形成することができる。

【0059】

なお、図５（ｂ）に示した図では、点Ｐ２と点Ｐ４とを結んだ直線より、点Ｐ３は紙面左下方向に位置している。点Ｐ２、点Ｐ３、点Ｐ４は、同じ高さであるため、面Ｆ３と面Ｆ４とで、谷を表現し、かつ、点Ｐ７より点Ｐ２の方が高いことを表現している。

【0060】

また、センターラインＲＣと内側ラインＲＩとの線間隔、およびセンターラインＲＣと外側ラインＲＯとの線間隔は、勾配を示している。線間隔が広いほど勾配が緩やかであり、線間隔が狭いほど勾配がきつくなるように認識される。例えば、センターラインＲＣと内側ラインＲＩとの線間隔が狭く、センターラインＲＣと外側ラインＲＯとの線間隔が広い場合、センターラインＲＣ付近から内側に向けて急勾配となっていると認識される。

【0061】

より具体的には、面形成手段１０５は、谷線（落水線、勾配ベクトル（勾配ベクトルは等高線に９０度で、直交させる））を折紙でいう谷折り（凹形状）としてとりだす。

【0062】

次に、面形成手段１０５は、屈折箇所（黒い影が出やすい、臨界点、勾配ベクトルが発散する点）しているところを抽出して、この屈折箇所を囲むように谷線の一方の端部と他方の端部とを結合する。

【0063】

面形成手段１０５は、初めの谷線と後の谷線が出会う所を見つけて、初めの谷線と反対側の谷線と結合する。これにより折紙の谷折りのループＲが出来上がる。

【0064】

ループＲの内部の面張りは、基本的にはループＲの内部を折紙でいう山折り（凸形状）で面を張る。これにより尾根が現象してくる。

【0065】

なお、点Ｐ５は、センターラインＲＣ上の点であり、この点Ｐ５からセンターラインＲＣが３本に分岐している。このようにセンターラインＲＣを分岐させることにより、ループを隣接させて描くことができる。

【0066】

このようにして、ループ構成手段１０４は、等高線展開手段１０３により３次元に展開された等高線と交差し、かつ３次元に展開された地図上の屈曲箇所を囲むように、入力デバイス２のユーザ操作より指定されたループＲを次々に構成し、面形成手段１０５は、ループＲを構成するセンターラインＲＣと、外側ラインＲＯと、内側ラインＲＩとの３本線で形成される２つの線間を埋めるように面を形成する。

【0067】

これにより、図６および図７に示すような３次元地図の骨格を形成することができる。

【0068】

図６は、本発明の実施例１である３次元地図生成装置１による形成された３次元地図の骨格を示した斜視図であり、図７は、本発明の実施例１である３次元地図生成装置１による形成された３次元地図の骨格を示した側面図である。

【0069】

図６および図７に示すように、山や谷が、複数のループで表現されていることがわかる。

【0070】

また、面形成手段１０５は、ループにより閉じられた内部領域を矩形の面で形成する。

【0071】

図８は、ループにより閉じられた内部領域における矩形の面の形成を説明した説明図である。（ａ）は、図５（ａ）に示した図に、さらに、ループＲにより閉じられた内部領域に矩形の面を形成した例を示した図であり、（ｂ）は、説明のために、（ａ）から等高線とループＲと形成された面の一部を描いた図である。

【0072】

図８（ｂ）に示すように、ユーザは、入力デバイス２を用いて、ループＲの内部、すなわち、内側ラインＲＩの内側を矩形で隙間なく敷き詰めていく。

【0073】

問えば、点Ｐ１１，点Ｐ１２，点Ｐ１３，点Ｐ１４の４点で囲まれた領域は矩形となっているので、面形成手段１０５は、この領域に矩形の面Ｆ１１を形成する。

【0074】

また、点Ｐ１５および点Ｐ１６を設けることで、点Ｐ１１，点Ｐ１５，点Ｐ１６，点Ｐ１４の４点で囲まれた領域に対して、面形成手段１０５は、この領域に矩形の面Ｆ１２を形成する。点Ｐ１５と点Ｐ１６と点Ｐ１７とが同一のＺ座標であり、面Ｆ１２を折紙でいう山折り（凸形状）で面を張ることで、点Ｐ１４と点Ｐ１６とで尾根が形成される。面Ｆ１１を折紙でいう山折り（凸形状）で面を張ることで、点Ｐ１４と点Ｐ１３とで尾根が形成される。

【0075】

図９は、谷折りおよび山折りを説明した図である。図９（ａ）は、谷折りを説明しており、（ｂ）は山折りを説明している。

【0076】

図９（ａ）に示す点Ｐ２１，点Ｐ２２，点Ｐ２３が同じ標高（同一のＺ座標）であり、点Ｐ２４，点Ｐ２５，点Ｐ２６が同じ標高であるとする。そして、点Ｐ２１は点Ｐ２４より標高が高く、点Ｐ２２は点Ｐ２５より標高が高く、点Ｐ２３は点Ｐ２６より標高が高いとする。点Ｐ２２は、点Ｐ２１と点Ｐ２３とを結んだＬ１と、点Ｐ２２と点Ｐ２５とを通過する直線Ｌ２との交点である点Ｐ２９より、標高が高い側（紙面上方）にある。上述したように、点Ｐ２１，点Ｐ２２，点Ｐ２３は同じ標高であるので、点Ｐ２９は、点Ｐ２１および点Ｐ２３より標高が低いことになる。

【0077】

そのため、点Ｐ２１，点Ｐ２２，点Ｐ２５，点Ｐ２４を頂点とする矩形の面Ｆ２１と、点Ｐ２２，点Ｐ２３，点Ｐ２６，点Ｐ２５を頂点とする面Ｆ２２とで谷折り（凹形状）が形成されることになる。

【0078】

図９（ｂ）に示す点Ｐ３１，点Ｐ３２，点Ｐ３３が同じ標高であり、点Ｐ３４，点Ｐ３５，点Ｐ３６が同じ標高であるとする。そして、点Ｐ３１は点Ｐ３４より標高が高く、点Ｐ３２は点Ｐ３５より標高が高く、点Ｐ３３は点Ｐ３６より標高が高いとする。点Ｐ３２は、点Ｐ３１と点Ｐ３３とを結んだＬ３と、点Ｐ３２と点Ｐ３５とを通過する直線Ｌ４との交点である点Ｐ３９より、標高が低い側（紙面下方）にある。上述したように、点Ｐ３１，点Ｐ３２，点Ｐ３３は同じ標高であるので、点Ｐ３９は、点Ｐ３１および点Ｐ３３より標高が高いことになる。

【0079】

そのため、点Ｐ３１，点Ｐ３２，点Ｐ３５，点Ｐ３４を頂点とする矩形の面Ｆ３１と、点Ｐ３２，点Ｐ３３，点Ｐ３６，点Ｐ３５を頂点とする面Ｆ３２とで山折り（凸形状）が形成されることになる。

【0080】

このようにして、面形成手段１０５は、ループＲにより閉じられた内部領域を矩形の面で隙間なく敷き詰める。これにより、ループＲで囲むことによって、尾根があるであろう場所が現象してくることになる。

【0081】

図１０は、内部領域を矩形の面で隙間なく敷き詰めることの有効性について説明した図である。

【0082】

図１０（ａ）は、３次元空間の点Ｑ１，点Ｑ２，点Ｑ３，点Ｑ４の４点で平面Ｅ１と平面Ｅ２とを表している。具体的には、点Ｑ１，点Ｑ２，点Ｑ３で形成された平面Ｅ１と、点Ｑ１，点Ｑ３，点Ｑ４で形成された平面Ｅ２とを表している。

【0083】

この平面を滑らかな曲線とするために、点数を増加させる。

【0084】

図１０（ｂ）は、３次元空間の点Ｑ１，点Ｑ２，点Ｑ３，点Ｑ４の４点を用いて、その内部領域を矩形で張り合わせることで形成した図である。

【0085】

このように、内部領域を矩形で張り合わせることで図１０（ｂ）に示すような滑らかな曲面を形成することができる。

【0086】

図１０（ｃ）は、図１０（ａ）と同様に、３次元空間の点Ｑ１，点Ｑ２，点Ｑ３，点Ｑ４の４点で平面Ｅ１と平面Ｅ２とを表している。

【0087】

この図１０（ｃ）に示した３次元空間の点Ｑ１，点Ｑ２，点Ｑ３，点Ｑ４の４点を用いて、その内部領域を三角形で張り合わせた図形を、図１０（ｄ）に示す。

【0088】

図１０（ｄ）に示すように、内部領域を三角形で張り合わせると、滑らかな曲面を形成することができず、平面Ｅ１と、平面Ｅ２とがそのまま形成される。

【0089】

本実施形態では、最終的に滑らかな曲面を形成することを目的としている。そのため、図１０（ｃ）に示すように、面形成手段１０５は、ループＲにより閉じられた内部領域を矩形の面で隙間なく敷き詰めることにより、ワイヤーフレームの３次元地図画像データを生成する。

【0090】

このように、３Ｄ空間において、三角形は折り曲げたりひねったりできない完全な平面であるので、内部領域を三角形で張り合わせると、滑らかな曲面を形成することができない。その一方、矩形は折り曲げたりひねったりできるので、内部領域を矩形の面で隙間なく敷き詰めた場合、滑らかなワイヤーフレームの３次元地図画像データを生成することができる。

【0091】

具体的には、面形成手段１０５は、等高線と、敷き詰められた矩形と、センターラインＲＣと内側ラインＲＩとの線間隔と、センターラインＲＣと外側ラインＲＯとの線間隔とに基づいて、内部領域が盛り上がるように山を形成する。例えば、面形成手段１０５は、等高線の値が高いほどＺ座標が高くなるように、敷き詰められた矩形の面積が小さいほど山の頂点に近くなるように、センターラインＲＣと内側ラインＲＩとの線間隔およびセンターラインＲＣと外側ラインＲＯとの線間隔が、広いほど勾配が緩やかであり、狭いほど勾配がきつくなるように内部領域が盛り上がるように山を形成する。

【0092】

これにより、図１１および図１２に示すようなワイヤーフレームの３次元地図画像データを生成することができる。

【0093】

図１１は、本発明の実施例１である３次元地図生成装置１による形成されたワイヤーフレームの３次元地図画像を示した斜視図である。図１２は、本発明の実施例１である３次元地図生成装置１による形成されたワイヤーフレームの３次元地図画像の一例を示した側面図である。

【0094】

図１１および図１２に示すように、ループの内部まで面が張られていることがわかる。

【0095】

ソリッド変換手段１０６は、３ＤのＣＧソフトウェアの機能を用いて、３次元地図画像データをワイヤーフレームの状態からソリッドの状態に変換する。

【0096】

図１３は、本発明の実施例１である３次元地図生成装置１のソリッド変換手段１０６によりソリッドの状態に変換された３次元地図画像の一例を示した図である。

【0097】

図１３に示すように、図１１に示したワイヤーフレームの状態からソリッドの状態に変換されている。

【0098】

ペイント手段１０７は、ソリッドの状態に変換された３次元地図画像データに対して、例えば、頂点ペイントを用いて着色する。

【0099】

３次元地図データ記憶部１０８は、ペイント手段１０７により着色された３次元地図画像データを記憶する。

【0100】

表示制御手段１０９は、図示しないが、表示制御手段１０９は、等高線展開手段１０３と、ループ構成手段１０４と、面形成手段１０５と、ソリッド変換手段１０６と、ペイント手段１０７と接続されており、それぞれからの指示に基づいてモニタ３上に各種画面を表示させる。

【0101】

また、表示制御手段１０９は、３次元地図データ記憶部１０８に記憶された３次元地図画像データに基づいて、モニタ３上に３次元地図画像を表示させる。

【0102】

図１４は、３次元地図データ記憶部１０８に記憶された３次元地図画像データに基づいて、モニタ３上に表示された３次元地図画像の一例を示した図である。

【0103】

３ＤのＣＧソフトウェアの頂点ペイント機能を用いて、ユーザ操作により頂点の色が指定されると、図１４に示すように、色をグラデーションさせて表示させることができ、特に、山肌などをそれらしく表現することができる。

【0104】

＜３次元地図生成装置の作用＞
図１５、図１６は、本発明の実施例１である３次元地図生成装置１の処理内容を示したフローチャートである。

【0105】

図１５に示すように、ステップＳ１０１において、等高線展開手段１０３は、画像データ記憶部１０２に記憶された５０ｍ間隔２次元地図画像データを読み込む。例えば、画像データ取得手段１０１が、国土地理院がサイト上で公開しているＶＲＭＬ（Virtual Reality Modeling Language）形式の５万分の１の縮尺のテクスチャ画像をダウンロードし、画像データ記憶部１０２に記憶した５０ｍ間隔２次元地図画像データを読み込む。

【0106】

ステップＳ１０３において、等高線展開手段１０３は、縮尺を調整する。具体的には、等高線展開手段１０３は、前処理として、３ＤのＣＧソフトウェアに合わせて、読み込んだ５０ｍ間隔２次元地図画像データのデータサイズを拡大する。

【0107】

ステップＳ１０５において、ユーザが入力デバイス２から、等高線を点と直線で折れ線状にトレースするとともに、トレースした等高線に高さ情報を設定すると、等高線展開手段１０３は、等高線に高さ情報に基づいて２次元地図画像データを３次元空間に展開する。

【0108】

例えば、ユーザが、５０ｍ間隔２次元地図画像データに記載された標高の値を取り出し、入力デバイス２を用いて、３ＤのＣＧソフトウェア内のスケール合わせのための係数を乗算することにより、グローバル座標のＺ軸の値として設定する。これを、５０ｍ間隔の等高線に対してそれぞれ行うことにより、２次元地図画像データが３次元空間に展開される。

【0109】

ステップＳ１０７において、ループ構成手段１０４は、画像データ記憶部１０２に記憶された、詳細な１０ｍ間隔２次元地図画像データを読み込む。この１０ｍ間隔２次元地図画像データは、写真と等高線が合成されている。

【0110】

ステップＳ１０９において、ループ構成手段１０４は、サイズ調整を行う。例えば、１０ｍ間隔２次元地図画像データを約０．５倍に縮小することにより、３次元空間に展開された２次元地図画像データにサイズを合わせる。このとき、１０ｍ間隔２次元地図画像を見ながら、入力デバイス２を用いて、３次元空間に展開された等高線の頂点を微調整してもよい。

【0111】

ステップＳ１１１において、ループ構成手段１０４は、入力デバイス２からのユーザ操作によりループが指定されたか否かを判定する。

【0112】

ループが指定された場合（ステップＳ１１１；ＹＥＳ）、ループ構成手段１０４は、ループを構成する（ステップＳ１１３）。具体的には、ループ構成手段１０４は、入力デバイス２のユーザ操作より、等高線展開手段１０３により３次元に展開された等高線と交差し、かつ３次元に展開された地図上の屈曲箇所を囲むようにループＲが指定されると、３次元空間上に指定されたループＲを構成する。

【0113】

ステップＳ１１５において、入力デバイス２のユーザ操作より、ループの構成が完了したと判定された場合（ＹＥＳ）、面形成手段１０５は、ループ構成手段１０４により構成されたループと３次元に展開された等高線とに基づいて、ループの３本線間に面張りを行う（ステップＳ１１７）。

【0114】

図１６に示すように、ステップＳ１２１において、面形成手段１０５は、入力デバイス２のユーザ操作より、ループＲにより閉じられた内部領域に矩形の面が張られたか否かを判定する。

【0115】

ステップＳ１２１において、ループＲにより閉じられた内部領域に矩形の面が張られたと判定された場合（ＹＥＳ）、面形成手段１０５は、ループＲにより閉じられた内部領域に矩形の面を形成する（ステップＳ１２３）。

【0116】

ステップＳ１２５において、入力デバイス２のユーザ操作より、矩形の面張りを終了する操作がなされたか否かを判定する。

【0117】

矩形の面張りを終了する操作がなされたと判定された場合（ステップＳ１２５；ＹＥＳ）、ステップＳ１２７において、ソリッド変換手段１０６は、３次元地図画像データをワイヤーフレームの状態からソリッドの状態に変換する。

【0118】

ステップＳ１２９において、ペイント手段１０７は、ソリッドの状態に変換された３次元地図画像データに対して、例えば、頂点ペイントを用いて着色する。

【0119】

以上のように、本発明の実施例１である３次元地図生成装置１によれば、２次元地図画像データに基づいて、等高線を３次元に展開する等高線展開手段１０３と、等高線展開手段１０３により３次元に展開された等高線と交差し、かつ地図上の屈曲箇所を囲むように、ユーザより指定されたループを構成するループ構成手段１０４と、構成されたループと３次元に展開された等高線とに基づいて、３次元空間に面を形成することにより３次元地図画像データを生成する面形成手段１０５とを備える。

【0120】

これにより、ＭＭＳなどによる点群データを用いることなく、３次元地図画像データを生成することができるので、ＣＰＵにとっての演算負荷を大幅に低減し、生成された３次元地図画像データのデータ量も小さくできるので、３次元地図画像データの生成および利用する際の処理時間を短くすることができる。すなわち、２次元地図から簡易に応答性の高い３次元地図を生成することができる。

【0121】

なお、本発明の実施例１では、山および谷を有する山岳を例に挙げて説明したが、これに限らず、建物などの人工物にも適用できる。

【0122】

＜本発明の実施例２＞
以下、本発明の実施例２である３次元地図生成装置について説明する。本発明の実施例２である３次元地図生成装置では、２次元地図から簡易に応答性のよい建物などの人工物を含む３次元地図を生成する。

【0123】

図１７は、本発明の実施例２である３次元地図生成装置の概略構成を示した概略構成図である。

【0124】

図１７に示すように、３次元地図生成装置１Ａは、入力デバイス２と、モニタ３と、ネットワーク５と接続されている。このうち、入力デバイス２と、モニタ３と、ネットワーク５とは、本発明の実施例１で説明した入力デバイス２と、モニタ３と、ネットワーク５と同一であるので、説明を省略する。

【0125】

３次元地図生成装置１Ａは、ＣＰＵやメモリなどを有するコンピュータで構成され、このコンピュータに３次元地図生成プログラムがインストールされることにより、その機能上、画像データ取得手段１０１と、画像データ記憶部１０２と、展開手段１０３Ａと、ループ構成手段１０４Ａと、面形成手段１０５Ａと、ソリッド変換手段１０６と、ペイント手段１０７と、３次元地図データ記憶部１０８と、表示制御手段１０９とを有する。展開手段１０３Ａと、ループ構成手段１０４Ａと、面形成手段１０５Ａと、ソリッド変換手段１０６と、ペイント手段１０７と、表示制御手段１０９とは、入力デバイス２からの操作信号を受け付ける。なお、３次元地図生成プログラムを実行する上で、３ＤのＣＧソフトウェアが実行されている。また、画像データ取得手段１０１と、画像データ記憶部１０２と、ソリッド変換手段１０６と、ペイント手段１０７と、３次元地図データ記憶部１０８と、表示制御手段１０９とについては、本発明の実施例１である３次元地図生成装置１が備えるそれぞれの構成と同一であるので、説明を省略する。

【0126】

展開手段１０３Ａは、画像データ記憶部１０２に記憶された２次元地図画像データに基づいて、人工物の高さ情報を３次元に展開する。ここで、高さ情報とは、２次元地図画像データ上に数値データとして埋め込まれた人工物の高さ情報である。人工物とは、家屋、ビル、道路、橋などの人工の構造物をいう。

【0127】

ループ構成手段１０４Ａは、展開手段１０３Ａにより３次元に展開された人工物に沿ってユーザより指定されたループを構成する。ループは、３本の折れ線で構成されている。

【0128】

そして、ループ構成手段１０４Ａは、展開手段１０３Ａにより３次元に展開された人工物が立体交差する場合には、ユーザの操作に基づいて切込みが形成されると、切込みの箇所を上下方向に移動することにより立体交差したループを結合させる。

【0129】

面形成手段１０５Ａは、ループ構成手段１０４Ａにより構成されたループに基づいて、３次元空間に面を形成することにより３次元地図画像データを生成する。

【0130】

図１８および図１９は、本発明の実施例２である３次元地図生成装置１Ａにおける処理内容を示したフローチャートである。このフローチャートのうち、ステップＳ１０１～ステップＳ１０９までの処理は、図１５に示したステップＳ１０１～ステップＳ１０９までの処理と同一であるので、説明を省略する。

【0131】

ステップＳ２０１において、ループ構成手段１０４Ａは、入力デバイス２からのユーザ操作により人工物の高さ情報を付加しながら、ループが指定されたか否かを判定する。

【0132】

ループが指定された場合（ステップＳ２０１；ＹＥＳ）、ループ構成手段１０４Ａは、ループを構成する（ステップＳ２０３）。具体的には、ループ構成手段１０４Ａは、展開手段１０３Ａにより３次元に展開された人工物に沿って、入力デバイス２のユーザ操作より指定されたループを構成する。

【0133】

図２０は、人工物が描かれた５０ｍ間隔２次元地図画像データの一例を示した図である。

【0134】

図２０では、等高線以外にも、高速道路である構造物Ｒ１や、道路である構造物Ｒ２が描かれている。

【0135】

図２１は、図２０に示した５０ｍ間隔２次元地図画像データを写真モードで表示した拡大図である。

【0136】

図２１に示すように、例えば、地図中の道路上のポイントＰ４１（十字で示した点）にカーソルの位置を合わせることにより、表示エリア２０１には、ポイントＰ４１における高さが表示される。

【0137】

そこで、ユーザは、この高さ情報を入力しつつ、地図上の構造物Ｒ２をカーソルでなぞるようにループを描画する。

【0138】

図２２は、図２０に示した５０ｍ間隔２次元地図画像データを写真モードで表示した拡大図である。

【0139】

図２２に示すように、高速道路である構造物Ｒ１と道路である構造物Ｒ２は、高さが異なり、エリア３０１において立体交差している。

【0140】

ステップＳ２０５において、入力デバイス２のユーザ操作より、ループの構成が完了したと判定された場合（ＹＥＳ）、面形成手段１０５は、ループ構成手段１０４Ａにより構成されたループに基づいて、ループの３本線間に面張りを行う（ステップＳ２０７）。

【0141】

図１９に示すように、ステップＳ３００において、ループ構成手段１０４Ａは、人工物のループ結合処理を実行する。具体的には、ループ構成手段１０４Ａは、展開手段１０３Ａにより３次元に展開された人工物が立体交差する場合には、ユーザの操作に基づいて切込みが形成されると、切込みの箇所を上下方向に移動することにより立体交差したループを結合させる。詳細は後述する。

【0142】

ステップＳ１２１において、面形成手段１０５Ａは、入力デバイス２のユーザ操作より、ループにより閉じられた内部領域に矩形の面が張られたか否かを判定する。

【0143】

ステップＳ１２１において、ループにより閉じられた内部領域に矩形の面が張られたと判定された場合（ＹＥＳ）、面形成手段１０５Ａは、ループにより閉じられた内部領域に矩形の面を形成する（ステップＳ１２３）。

【0144】

ステップＳ１２５において、入力デバイス２のユーザ操作より、矩形の面張りを終了する操作がなされたか否かを判定する。

【0145】

矩形の面張りを終了する操作がなされたと判定された場合（ステップＳ１２５；ＹＥＳ）、ステップＳ１２７において、ソリッド変換手段１０６は、３次元地図画像データをワイヤーフレームの状態からソリッドの状態に変換する。

【0146】

ステップＳ１２９において、ペイント手段１０７は、ソリッドの状態に変換された３次元地図画像データに対して、例えば、頂点ペイントを用いて着色する。

【0147】

図２３は、本発明の実施例２である３次元地図生成装置１Ａにおけるループ結合処理の処理内容を示したフローチャートである。

【0148】

図２３に示すように、ステップＳ３０３において、入力デバイス２のユーザ操作に基づいて、ループ構成手段１０４Ａは、ループを形成する平行な１対の３本線が、立体交差する箇所に切込みを入れる。

【0149】

図２４は、立体交差する構造物を模式的に説明した説明図である。

【0150】

図２４に示した例では、説明のため、高速道路である構造物Ｒ１と道路である構造物Ｒ２を簡略化して描画している。図２４に示すように、構造物Ｒ１と構造物Ｒ２とは高さが異なり、３次元空間では、エリア３０１において、構造物Ｒ２の上方を構造物Ｒ１が立体交差している。構造物Ｒ１と構造物Ｒ２とは、それぞれループを形成している。

【0151】

そして、構造物Ｒ１は、内側に面が張られた平行する３本線Ｒ１１，Ｒ１２がそれぞれ高速道路の端を表現している。すなわち、３本線Ｒ１１，Ｒ１２で構造物Ｒ１の道幅を表現している。構造物Ｒ２も同様に、３本線Ｒ２１，Ｒ２２で構造物Ｒ２の道幅を表現している。

【0152】

図２５は、本発明の実施例２である３次元地図生成装置１Ａが備えるループ構成手段１０４Ａにより切込みが入れられた状態を示した図である。

【0153】

図２５に示すように、構造物Ｒ１の端である３本線Ｒ１１には、３本線Ｒ２１と立体交差する位置に切込みＲ１３ｂが設けられる。また、３本線Ｒ１１には、３本線Ｒ２２と立体交差する位置に切込みＲ１３ａが設けられる。

【0154】

構造物Ｒ１の端である３本線Ｒ１２には、３本線Ｒ２１と立体交差する位置に切込みＲ１４ｂが設けられる。また、３本線Ｒ１２には、３本線Ｒ２２と立体交差する位置に切込みＲ１４ａが設けられる。

【0155】

構造物Ｒ２の端である３本線Ｒ２１には、３本線Ｒ１１と立体交差する位置に切込みＲ２３ａが設けられる。また、３本線Ｒ２１には、３本線Ｒ１２と立体交差する位置に切込みＲ２３ｂが設けられる。

【0156】

構造物Ｒ２の端である３本線Ｒ２２には、３本線Ｒ１１と立体交差する位置に切込みＲ２４ａが設けられる。また、３本線Ｒ２２には、３本線Ｒ１２と立体交差する位置に切込みＲ２４ｂが設けられる。

【0157】

次に、ステップＳ３０５において、ループ構成手段１０４Ａは、立体交差する箇所の内、１対の外側の平面をカットする。

【0158】

図２６は、本発明の実施例２である３次元地図生成装置１Ａが備えるループ構成手段１０４Ａにより１対の外側の平面をカットした状態を示した図である。

【0159】

図２６に示すように、３本線Ｒ１２において、切込みＲ１４ｂのうち外側の外側切込みＲ１４ｂａと、切込みＲ１４ａのうち外側の外側切込みＲ１４ａａと、中心線Ｒ１４１とで平面がカットされている。すなわち、ループ構成手段１０４Ａは、１対の３本線で形成される２面のうち、それぞれ外側に位置する面をカットする。

【0160】

同様に、図示しないが、３本線Ｒ１１、Ｒ２１、Ｒ２２も同様に、１対の外側の平面がカットされる。

【0161】

次に、ステップＳ３０７において、ループ構成手段１０４Ａは、切り込みの箇所から下方向に平面を生成する。

【0162】

図２７は、本発明の実施例２である３次元地図生成装置１Ａが備えるループ構成手段１０４Ａにより切り込みの箇所から下方向に平面が生成された状態を示した図である。

【0163】

図２７に示すように、１対の３本線で形成される２面のうち、外側切込みＲ１４ｂａと、外側切込みＲ１４ａａと、中心線Ｒ１４１とにより外側に位置する面がカットされると、外側切込みＲ１４ｂａと、外側切込みＲ１４ａａと、中心線Ｒ１４１それぞれから下方に、平面Ｒ１６が生成される。

【0164】

具体的には、外側切込みＲ１４ｂａから下方へ平面Ｒ１６ｃが形成されており、中心線Ｒ１４１から下方へ平面Ｒ１６ｂが形成されており、外側切込みＲ１４ａａから平面Ｒ１６ａが形成されている。平面Ｒ１６ｃと平面Ｒ１６ｂと平面Ｒ１６ａとは、それぞれ長方形である。

【0165】

ループ構成手段１０４Ａは、同様に、３本線Ｒ１１においても、下方に長方形である平面Ｒ１５ｃと平面Ｒ１５ｂと平面Ｒ１５ａとが形成される。

【0166】

ステップＳ３０９において、ループ構成手段１０４Ａは、生成した平面の外側頂点を下のループを越えないように少し下げる。

【0167】

図２８は、本発明の実施例２である３次元地図生成装置１Ａが備えるループ構成手段１０４Ａが外側頂点を下げた状態を示した図である。

【0168】

図２８に示すように、ループ構成手段１０４Ａは、平面Ｒ１６ｃの外側頂点Ｒ１６ｃａを３本線Ｒ２１を超えない範囲で下方へ下げる。これにより、平面Ｒ１６ｃは台形となる。同様に、ループ構成手段１０４Ａは、平面Ｒ１６ａの外側頂点Ｒ１６ａａを３本線Ｒ２２を超えない範囲で下方へ下げ、平面Ｒ１５ａの外側頂点Ｒ１５ａａを３本線Ｒ２２を超えない範囲で下方へ下げ、平面Ｒ１５ｃの外側頂点Ｒ１５ｃａを３本線Ｒ２１を超えない範囲で下方へ下げる。これにより、平面Ｒ１６ａ，平面Ｒ１５ａ，平面Ｒ１５ｃはそれぞれ台形となる。

【0169】

ステップＳ３１１において、ループ構成手段１０４Ａは、外側ループを結合させる。

【0170】

図２９は、本発明の実施例２である３次元地図生成装置１Ａが備えるループ構成手段１０４Ａが外側ループを結合させた状態を示した図である。

【0171】

図２９に示すように、ループ構成手段１０４Ａは、外側頂点Ｒ１６ａａと、外側頂点Ｒ１５ａａと、内側頂点Ｒ１５ａｂと、内側頂点Ｒ１６ａｂとを頂点とする平面Ｒ１７ａを形成することにより、外側ループを結合させる。また、ループ構成手段１０４Ａは、外側頂点Ｒ１６ｃａと、外側頂点Ｒ１５ｃａと、内側頂点Ｒ１５ｃｂと、内側頂点Ｒ１６ｃｂとを頂点とする平面Ｒ１７ｂを形成することにより、外側ループを結合させる。

【0172】

ステップＳ３１３において、ループ構成手段１０４Ａは、上下の頂点を指定する。

【0173】

図３０は、本発明の実施例２である３次元地図生成装置１Ａが備えるループ構成手段１０４Ａが上限の頂点を指定した状態を示した図である。

【0174】

図３０に示すように、ループ構成手段１０４Ａは、平面Ｒ１６ａの上部の外側頂点Ｒ１６ａｄと、頂点Ｒ２４ｂａとを指定する。頂点Ｒ２４ｂａは、外側頂点Ｒ１６ａｄの下方に位置し、３本線Ｒ２２の切込みＲ２４ｂ上にある点である。同様に、ループ構成手段１０４Ａは、平面Ｒ１５ａの上部の外側頂点Ｒ１５ａｄと、頂点Ｒ２４ａａとを指定し、平面Ｒ１５ｃの上部の外側頂点Ｒ１５ｃｄと、頂点Ｒ２３ａａとを指定し、平面Ｒ１６ｃの上部の外側頂点Ｒ１６ｃｄと、頂点Ｒ２３ｂａとを指定する。

【0175】

ステップＳ３１５において、ループ構成手段１０４Ａは、指定された頂点を結合する。

【0176】

図３１は、本発明の実施例２である３次元地図生成装置１Ａが備えるループ構成手段１０４Ａが頂点を結合した状態を示した図である。

【0177】

図３１に示すように、ループ構成手段１０４Ａは、指定された外側頂点Ｒ１６ｃｄと、頂点Ｒ２３ｂａとを統合する。具体的には、頂点Ｒ２３ｂａを外側頂点Ｒ１６ｃｄにマージすることにより面Ｒ２１１の形状が変更される。面Ｒ２１１は、外側頂点Ｒ１６ｃｄと、頂点Ｒ２３ｂｂと、頂点Ｒ２１１ａと、頂点Ｒ２１１ｂとで形成された曲面である。

【0178】

図示しないが、同様に、ループ構成手段１０４Ａは、指定された外側頂点Ｒ１６ａｄと、頂点Ｒ２４ｂａとを統合し、指定された外側頂点Ｒ１５ａｄと、頂点Ｒ２４ａａとを統合し、指定された外側頂点Ｒ１５ｃｄと、頂点Ｒ２３ａａとを統合する。

【0179】

ステップＳ３１７において、ループ構成手段１０４Ａは、内側の頂点を指定する。

【0180】

図３２は、本発明の実施例２である３次元地図生成装置１Ａが備えるループ構成手段１０４Ａが内側の頂点を指定した状態を示した図である。

【0181】

図３２に示すように、ループ構成手段１０４Ａは、平面Ｒ１６ｃの下部の外側頂点Ｒ１６ｃａと、頂点Ｒ２３ｂｂとを指定する。同様に、ループ構成手段１０４Ａは、平面Ｒ１６ａの外側頂点Ｒ１６ａａと、頂点Ｒ２４ｂｂとを指定し、平面Ｒ１５ａの外側頂点Ｒ１５ａａと、頂点Ｒ２４ａｂとを指定し、平面Ｒ１５ｃの外側頂点Ｒ１５ｃａと、頂点Ｒ２３ａｂとを指定する。

【0182】

ステップＳ３１９において、ループ構成手段１０４Ａは、指定された頂点を結合する。

【0183】

図３３は、本発明の実施例２である３次元地図生成装置１Ａが備えるループ構成手段１０４Ａが頂点を結合した状態を示した図である。

【0184】

図３３に示すように、ループ構成手段１０４Ａは、指定された外側頂点Ｒ１６ｃａと、頂点Ｒ２３ｂｂとを統合する。具体的には、外側頂点Ｒ１６ｃａを頂点Ｒ２３ｂｂにマージすることにより面Ｒ１６ｃと、面Ｒ１７ｂとの形状が変更される。これにより、３本線Ｒ１２で形成される外側の面Ｒ１２１と、面Ｒ１６ｃと、３本線Ｒ２１の外側の面が変形された面Ｒ２１１と、面Ｒ２１２と、３本線Ｒ２２の外側の面Ｒ２２１とが接続され、ループの構造が変化する。

【0185】

図示しないが、同様に、ループ構成手段１０４Ａは、指定された外側頂点Ｒ１６ａａと、頂点Ｒ２４ｂｂとを統合し、指定された外側頂点Ｒ１５ａａと、頂点Ｒ２４ａｂとを統合し、指定された外側頂点Ｒ１５ｃａと、頂点Ｒ２３ａｂとを統合する。

【0186】

図３４は、本発明の実施例２である３次元地図生成装置１Ａが備えるループ構成手段１０４Ａが４か所についてそれぞれ頂点を結合した状態を示した図である。

【0187】

図３４に示すように、構造物Ｒ１と構造物Ｒ２とは、エリア３０１において構造物Ｒ２の上を構造物Ｒ１が立体交差している。構造物Ｒ１と構造物Ｒ２とは、エリア３０１において、３本線Ｒ１１、３本線Ｒ１２、３本線Ｒ２１、３本線Ｒ２２それぞれが形成する外側の面でループを形成している。具体的には、面Ｒ１６ｃ，面Ｒ１７ｂ，面Ｒ１５ｃ，面Ｒ１１１，面Ｒ１２２，面Ｒ１２１のループと、面Ｒ１６ｃ，面Ｒ２１１，面Ｒ２１２，面Ｒ２２１，面Ｒ１６ａ，面Ｒ１６ｂのループと、面Ｒ１６ａ，面Ｒ１７ａ，面Ｒ１５ａ，面Ｒ１１３，面Ｒ１１２，面Ｒ１２３のループと、面Ｒ１５ａ，面Ｒ１５ｂ，面Ｒ１５ｃ，面Ｒ２１３，面Ｒ２２２，面Ｒ２２３のループとが形成されている。このことより、３本線を使用することによりループ構造の変化を容易にすることができる。なお道路Ｒ１，道路Ｒ２の内側のループは変化していない。

【0188】

このように、ループ構成手段１０４Ａは、展開手段１０３Ａにより３次元に展開された人工物に沿ってユーザより指定されたループを構成する。そして、ループ構成手段１０４Ａは、展開手段１０３Ａにより３次元に展開された人工物が立体交差する場合には、ユーザの操作に基づいて切込みが形成されると、切込みの箇所を上下方向に移動することにより立体交差したループを結合させる。

【0189】

これにより、ＭＭＳなどによる点群データを用いることなく、人工物を含む３次元地図画像データを生成することができるので、ＣＰＵにとっての演算負荷を大幅に低減し、生成された３次元地図画像データのデータ量も小さくできるので、３次元地図画像データの生成および利用する際の処理時間を短くすることができる。すなわち、２次元地図から簡易に応答性の高い３次元地図を生成することができる。

【0190】

なお、ここでは、ループ構成手段１０４Ａは、展開手段１０３Ａにより３次元に展開された人工物が立体交差する場合には、ユーザの操作に基づいて切込みが形成されると、切込みの箇所を上下方向に移動することにより立体交差したループを結合させたがこれに限らない。

【0191】

ループ構成手段１０４Ａは、展開手段１０３Ａにより３次元に展開された人工物が立体交差する場合には、自動的に立体交差する箇所に切込みが形成し、切込みの箇所を上下方向に移動することにより立体交差したループを結合させるようにしてもよい。

【0192】

なお、上述した実施形態は、コンピュータにインストールした３次元地図生成プログラムを実行させることにより実現することもできる。

【符号の説明】

【0193】

１ ３次元地図生成装置
２ 入力デバイス
３ モニタ
５ ネットワーク
１０１ 画像データ取得手段
１０２ 画像データ記憶部
１０３ 等高線展開手段
１０４ ループ構成手段
１０５ 面形成手段
１０６ ソリッド変換手段
１０７ ペイント手段
１０８ ３次元地図データ記憶部
１０９ 表示制御手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】