專利名稱：三維數(shù)據(jù)處理裝置、三維圖像生成裝置以及導(dǎo)航裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用立體物有關(guān)的立體圖數(shù)據(jù)二維地顯示三維空間的 三維數(shù)據(jù)處理技術(shù)、使用了該三維數(shù)據(jù)處理技術(shù)的三維圖像生成裝置、 以及安裝了該三維圖像生成裝置的導(dǎo)航裝置。
背景技術(shù)：
為了使用立體物有關(guān)的立體圖數(shù)據(jù)二維地顯示三維空間，即為了進(jìn) 行三維圖形的描繪，計(jì)算機(jī)的運(yùn)算處理發(fā)揮了核心的作用。通過使具有 圖形處理功能的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)高性能化和高度集成化(單片化)，能夠在 各種技術(shù)領(lǐng)域中，例如配置在汽車等中的導(dǎo)航裝置等中，配備三維圖形 的描繪功能，實(shí)現(xiàn)立體地圖顯示。
在這樣的三維圖形的描繪中使用的光線跟蹤法中，跟蹤從視點(diǎn)朝向 立體物方向的光線，如果該光線與物體交叉，則求出該交點(diǎn)中的物體的 光的狀態(tài)，通過把其投影在圖像面上，求出二維圖像。由于求出光線與 立體物的交點(diǎn)的交點(diǎn)計(jì)算非常耗費(fèi)時間，所以需要高速化的方法。例如， 如果預(yù)先把成為二維顯示對象的三維空間的觀察空間內(nèi)不重要的立體 物從描繪對象中除去，則可減輕描繪處理(三維圖像描繪處理)。這樣 的除去處理也叫選擇處理，但為了使該選擇處理進(jìn)一步高速化，有使用
包圍盒體(Bounding Volume )的方法。
以往的包圍盒體具有球體(有限立方體)或正方體(有限立方體) 的簡單形狀，并內(nèi)含l個或多個立體物。即，包圍盒體是可覆蓋全部立 體物的單純形狀體。通過判定該包圍盒體與光線是否交叉，只把在包圍 盒體與光線交叉的包圍盒體所內(nèi)含的立體物送出到最終的描繪處理，并 省略用于求出不要的立體物與光線的交點(diǎn)的運(yùn)算，來實(shí)現(xiàn)描繪處理的高 速化。這樣的包圍盒體的各種設(shè)定方法是以往公知的(例如，專利文獻(xiàn) 1、專利文獻(xiàn)2)。專利文獻(xiàn)1:日本特開平6-168340號7>才艮(段落編號0001-0017 )
專利文獻(xiàn)2:日本特開2003-271988號乂>凈艮(段落編號0002-0022 )
但是，在上述的以往的包圍盒體的設(shè)定方法中，由于是以內(nèi)含立體 物的方式設(shè)定包圍盒體，所以，包圍盒體無論是從哪個方向觀察，都比 該立體物大。因此，存在著如下問題當(dāng)相對位于視點(diǎn)近前側(cè)的前方包 圍盒體而位于其后側(cè)的后方包圍盒體，被遮擋在被過大表現(xiàn)的前方包圍 盒體的背后，如果由此被選擇，則在最終被描繪的三維圖像中不能看到 應(yīng)看見的立體物(未描繪)。特別是由于作為在地圖導(dǎo)航系統(tǒng)等中使用 的包圍盒體， 一般使用例如東經(jīng)北綿坐標(biāo)軸的與基準(zhǔn)縱軸和基準(zhǔn)橫軸平 行的邊作為截面的基準(zhǔn)軸平行包圍盒體，所以包圍盒體遠(yuǎn)大于實(shí)際的立 體物(立體物的多邊形)，因此該問題更為顯著。另外，在使用了軸平 行包圍盒體的情況下，如果從視點(diǎn)向立體物的視軸相對基準(zhǔn)軸傾斜，則 由軸平行包圍盒體遮擋的區(qū)域遠(yuǎn)大于實(shí)際立體物遮擋的區(qū)域，由此上述 的問題更加嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述的問題而提出的，目的是提供一種作為包圍盒 體而生成被簡單化的形狀體，并且在最終描繪的三維圖像中減少不協(xié)調(diào) 感的三維數(shù)據(jù)處理技術(shù)、使用了該三維數(shù)據(jù)處理技術(shù)的三維圖像生成裝 置、以及安裝了該三維圖像生成裝置的導(dǎo)航裝置。
為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明的用于使用立體物有關(guān)的立體圖數(shù) 據(jù)，二維地顯示三維空間的三維數(shù)據(jù)處理裝置的特征結(jié)構(gòu)中，具有包 圍盒體生成單元，其使用各個立體物的立體圖數(shù)據(jù)生成該立體物的包圍 盒體；觀察空間設(shè)定單元，其根據(jù)設(shè)定的視點(diǎn)設(shè)定觀察空間；和選擇處 理單元，其使用所生成的上述包圍盒體來判定上述觀察空間內(nèi)的成為描 繪對象的立體物，上述包圍盒體生成單元以與外框四邊形內(nèi)接的內(nèi)框 (inner quadrangular frame )四邊形作為基準(zhǔn)面,生成該立體物的包圍 盒體，該外框四邊形包含成為處理對象的立體物的平面外形輪廓。
根據(jù)此特征結(jié)構(gòu)，設(shè)定了以將立體物的平面外形輪廓包圍的外框四 邊形內(nèi)接的內(nèi)框四邊形作為基準(zhǔn)面，即截面(在地面水平時是底面)， 并上升了與該立體物的高度大小后的高度的包圍盒體。由于該基準(zhǔn)面是
5與外框四邊形內(nèi)接的內(nèi)框四邊形，所以如果把該內(nèi)框四邊形與外框四邊 形比較，則無論從任何方向觀察，內(nèi)框四邊形的寬度都在外框四邊形的 寬度以下。因此，減少了由于過大表現(xiàn)了內(nèi)含的立體物的包圍盒體，使 不需要選擇的視點(diǎn)后方的包圍盒體增多，使得在最終描繪的三維圖像中 應(yīng)看見的立體物不能看到(未描繪)這樣的以往的問題。另外，由于成 為本發(fā)明的包圍盒體的基準(zhǔn)面的內(nèi)框四邊形與上述外框四邊形內(nèi)接，所 以也抑制了因該包圍盒體過小表現(xiàn)實(shí)際的立體物而造成的弊害。
這里，理想的是，作為上述內(nèi)框四邊形為計(jì)算出連接上述外框四邊 形各邊的中點(diǎn)而得到的四邊形。由此，例如在外框四邊形是長方形的情 況下，內(nèi)框四邊形成為菱形，內(nèi)框四邊形的各個頂點(diǎn)位于外框四邊形的 各邊上，因此，其形狀本身雖然大致覆蓋立體物形狀，但只是外框四邊 形的一半，由此所生成的包圍盒體明顯大于實(shí)際立體物所遮擋的區(qū)域的 以往的缺點(diǎn)可被大幅減少。另外，由于各邊相等，所以比一般的多邊形 減少了其幾何學(xué)計(jì)算的負(fù)荷。
并且，理想的是，計(jì)算出的上述外框四邊形具有與設(shè)定的基準(zhǔn)橫軸 和基準(zhǔn)縱軸平行的邊。由此，全部的包圍盒體成為朝向同一方向的長方 形，從而可簡化計(jì)算上的處理步驟。另外，如果與菱形形狀的內(nèi)框四邊 形的特征組合，則即使在視軸相對基準(zhǔn)橫軸和基準(zhǔn)縱軸傾斜的觀察空間 中，也能夠基本正確地進(jìn)行選擇處理的判定。另外，如果考慮把該三維 數(shù)據(jù)處理裝置應(yīng)用在導(dǎo)航裝置等地圖信息系統(tǒng)中的情況，則對于基準(zhǔn)橫 軸和基準(zhǔn)縱軸采用綷線和經(jīng)線，可獲得良好的效果。
并且，理想的是，上述包圍盒體生成單元根據(jù)成為處理對象的立體
物的多個高度水平的每個高度水平所得到的上述平面外形輪廓，求出多 個內(nèi)框四邊形，把上述多個內(nèi)框四邊形作為基準(zhǔn)面來生成該立體物的包 圍盒體。根據(jù)此結(jié)構(gòu)，由于包圍盒體生成單元計(jì)算出每個規(guī)定的高度水 平的多個內(nèi)框四邊形，并生成子包圍盒體，然后把這些子包圍盒體疊加 而生成最終的包圍盒體，所以，即使在處理不同高度水平的橫截面尺寸 有很大不同的立體物的情況下，也能夠進(jìn)行正確的選擇判定。特別是像 建筑物等不少情況是低層與高層的橫截面不同，所以適合立體物是實(shí)質(zhì) 上的建筑物的立體地像等的描繪。
在選擇處理中，如果采用只有在某個包圍盒體被其他包圍盒體完全
6遮擋時才從描繪對象中除去的遮擋選擇法，則有利于提高運(yùn)算速度。因 此，作為理想的實(shí)施方式之一，構(gòu)成為上述選擇處理單元基于遮擋選擇 方法來決定是否進(jìn)行立體物描繪。
本發(fā)明還包括安裝了上述三維圖像數(shù)據(jù)處理裝置的三維圖像生成 裝置。這樣的三維圖像生成裝置具有上述的本發(fā)明的三維數(shù)據(jù)處理裝置 的各種特征結(jié)構(gòu)，并且具有參照上述選擇處理單元的判定結(jié)果，生成上 述觀察空間中的三維圖像的三維圖像描繪單元。
本發(fā)明還包括安裝了上述三維圖像生成裝置的導(dǎo)航裝置。這樣的導(dǎo) 航裝置具有通常的導(dǎo)航裝置所必須的構(gòu)成要素，并且具有上述本發(fā)明的 三維圖像生成裝置的各種特征結(jié)構(gòu)。在這種情況下，理想的是構(gòu)成為上 述視點(diǎn)根據(jù)由本車位置信息檢測單元檢測出的本車位置決定，從上述視 點(diǎn)的視軸按照沿著引導(dǎo)路徑而決定。由此，能夠利用由具有上述特征的 三維圖像生成裝置描繪的三維地像的方式進(jìn)行引導(dǎo)路徑的顯示引導(dǎo)。
另外，本發(fā)明還包括用于使用立體物有關(guān)的立體圖數(shù)據(jù)二維地顯示 三維空間的三維數(shù)據(jù)處理程序。這樣的三維數(shù)據(jù)處理程序通過計(jì)算機(jī)實(shí)
現(xiàn)以下功能使用各個立體物的立體圖數(shù)據(jù)，以與將該立體物的平面外 形輪廓內(nèi)含的外框四邊形內(nèi)接的內(nèi)框四邊形作為基準(zhǔn)面，生成該立體物 的包圍盒體的包圍盒體生成功能；根據(jù)設(shè)定的視點(diǎn)設(shè)定觀察空間的觀察 空間設(shè)定功能；和使用所生成的上述包圍盒體，判定上述觀察空間內(nèi)的 成為描繪對象的立體物的選擇處理功能。當(dāng)然，這樣的三維數(shù)據(jù)處理程 序也能夠獲得與上述的三維數(shù)據(jù)處理裝置相同的作用效果，并且，作為 其理想的方式例，可導(dǎo)入上述任意的附加技術(shù)。


圖l是表示本發(fā)明的汽車用導(dǎo)航裝置的主要構(gòu)成要素的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖2是說明視點(diǎn)和觀察空間的說明圖。
圖3是表示本發(fā)明的包圍盒體生成單元的功能的方框圖。
圖4是表示包圍盒體生成步驟的一個實(shí)施方式的示意流程圖。圖5(a)是說明描繪時的觀察空間的一例的說明圖、(b)是使用該 觀察空間描繪的三維圖像的監(jiān)視顯示畫面圖。
圖6是表示包圍盒體生成步驟的其他實(shí)施方式的示意流程圖。
圖中符號說明10-三維數(shù)據(jù)處理裝置；11-視點(diǎn)設(shè)定單元；12-觀察空間設(shè)定單元；13-包圍盒體設(shè)定單元；14-選擇處理單元；15-數(shù)據(jù)處理管理單元；20-三維圖像生成裝置；30-地圖數(shù)據(jù)庫；31 -三 維市區(qū)圖數(shù)據(jù)庫(立體圖數(shù)據(jù)庫)；41-本車位置信息檢測單元；92-立 體物平面數(shù)據(jù)計(jì)算部；93 -基準(zhǔn)軸平行外框四邊形計(jì)算部；94-內(nèi)框 四邊形計(jì)算部；95-包圍盒體形狀數(shù)據(jù)決定部。
具體實(shí)施例方式
下面，結(jié)合附圖，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖l是示意表示 本實(shí)施方式的汽車用導(dǎo)航裝置的主要構(gòu)成要素的結(jié)構(gòu)的方框圖。該導(dǎo)航 裝置可進(jìn)行立體地圖顯示，因此，分級安裝有也是本發(fā)明的對象的三維 圖像生成裝置20和三維數(shù)據(jù)處理裝置10。在地圖數(shù)據(jù)庫30中，包含保 存立體物的立體圖數(shù)據(jù)的作為立體圖數(shù)據(jù)庫的三維市區(qū)數(shù)據(jù)庫31、和保 存二維道路數(shù)據(jù)的二維道路數(shù)據(jù)庫32。地圖數(shù)據(jù)庫30由DVD或硬盤 等大容量存儲介質(zhì)構(gòu)成。另外，在采用可改寫的存儲介質(zhì)的情況下，可 通過數(shù)據(jù)通信適時下載最新的地圖數(shù)據(jù)。
三維數(shù)據(jù)處理裝置10具有視點(diǎn)設(shè)定單元11、觀察空間設(shè)定單元12、 包圍盒體設(shè)定單元13、選擇處理單元14、和數(shù)據(jù)處理管理裝置15。在 三維計(jì)算機(jī)圖形中如圖2示意所示，在以三維空間中的任意位置為投影 中心，而且考慮把包含任意點(diǎn)的平面作為投影面時的透視投影的情況 下，該投影中心相當(dāng)于觀察者的眼睛的位置即視點(diǎn)1。由視點(diǎn)設(shè)定單元 ll設(shè)定該視點(diǎn)l。另外，在設(shè)定的視點(diǎn)1下進(jìn)行三維空間內(nèi)的立體物的 描繪時，定義與該視點(diǎn)1的視軸正交的面即前方剪切面2和后方剪切面 3。是通過連接與前方剪切面2和后方剪切面3各自對應(yīng)的各個頂點(diǎn)而 形成的，在圖2中四棱錐臺為觀察空間4。由觀察空間設(shè)定單元12設(shè)定 該觀察空間4。
包圍盒體生成單元13具有使用從三維市區(qū)地圖數(shù)據(jù)庫31中讀出的 各個立體物的立體圖數(shù)據(jù)生成該立體物的包圍盒體的功能。本發(fā)明的包
8圍盒體生成單元13以將成為處理對象的立體物的平面外形輪廓內(nèi)含的 外框四邊形內(nèi)接的內(nèi)框四邊形作為基準(zhǔn)面，生成該立體物的包圍盒體， 對此將在后面進(jìn)行說明。選擇處理單元14對于位于觀察空間4內(nèi)的各 個立體物，判定其是否成為使用該包圍盒體在觀察空間內(nèi)描繪的對象 (描繪對象)。在本實(shí)施方式中，選擇處理單元14由于采用遮擋選擇方 法作為選擇方法，所以，如果某個包圍盒體被其他包圍盒體完全遮擋(位 于看不見的位置)，則視為非描繪對象。其中一般使用順序設(shè)定來自視 點(diǎn)1的光線，判定各個光線是否未被其他包圍盒體遮擋而到達(dá)處理對象 的包圍盒體的方法。數(shù)據(jù)處理管理裝置15管理上述的視點(diǎn)設(shè)定單元11、 觀察空間設(shè)定單元12、包圍盒體設(shè)定單元13、和選擇處理單元14的控 制動作，同時把由選擇處理單元14判定的判定結(jié)果列表記錄。選擇判 定結(jié)果是用于識別位于觀察空間4內(nèi)的各個立體物中的成為了描繪對象 的立體物的代碼、或該立體物的數(shù)據(jù)本身。暫時保存的選擇判定結(jié)果在 進(jìn)行三維圖像描繪(描繪)時被使用。
三維圖像生成裝置20包含上述三維數(shù)據(jù)處理裝置10并且還包含三 維圖像描繪單元21，該三維圖像描繪單元21采用公知的描繪方法等， 使用成為了描繪對象的立體物的立體圖數(shù)據(jù)，生成觀察空間4中的三維 圖像。
汽車用導(dǎo)航裝置由于安裝了上述三維圖像生成裝置20，所以具有通 過根據(jù)由本車位置信息檢測單元41檢測出的本車位置設(shè)定視點(diǎn)1的同 時，以沿著引導(dǎo)路徑的方式?jīng)Q定從該視點(diǎn)1的視軸，顯示以車輛預(yù)定行 駛的引導(dǎo)路徑為中心的立體地圖的功能。當(dāng)然，由于還具有顯示通常的 二維道路地圖的功能，所以也具有二維圖像描繪單元42。
由路徑探索單元44探索連接當(dāng)前位置與用戶通過操作部43指定的 地點(diǎn)(例如目的地)的最佳引導(dǎo)路徑，并把探索出的引導(dǎo)路徑設(shè)定在引 導(dǎo)路徑存儲部45中。路徑引導(dǎo)單元46根據(jù)設(shè)定的引導(dǎo)路徑和本車位置， 通過揚(yáng)聲器47和監(jiān)視器48向用戶進(jìn)行路徑引導(dǎo)。此時，由二維圖像描 繪單元42或三維圖像描繪單元21或其雙方生成的圖像被送到顯示處理 單元49，在根據(jù)需要實(shí)施了把各種信息和標(biāo)記重疊的處理后，把其顯示 在監(jiān)視器48中。
操作輸入部43具有受理來自用戶的指示的功能，其由觸摸屏、機(jī)械操作按鍵、軟件按鍵等構(gòu)成。觸摸屏和軟件按鍵與顯示處理單元49 的配合動作，而構(gòu)成用戶圖形界面。另外，操作輸入部43能夠?qū)θS 數(shù)據(jù)處理裝置10直接指示包含視軸的視點(diǎn)1，由此，可把基于用戶所希 望的視點(diǎn)和視軸的三維圖像顯示在監(jiān)視器48中。
本車位置信息檢測單元41取得表示本車位置，即本車的當(dāng)前位置 的本車位置信息。在本實(shí)施方式中，本車位置信息檢測單元41與GPS 接收機(jī)51、方位傳感器52、以及距離傳感器53連接。這里，GPS接收 機(jī)51是接收來自GPS衛(wèi)星的GPS信號的裝置。該GPS信號通常每隔 l秒接收一次，并輸出到本車位置信息取得單元41中。本車位置信息檢 測單元41通過解析由GPS接收機(jī)51接收的來自GPS衛(wèi)星的信號，取 得本車的當(dāng)前位置(絆度和經(jīng)度)、行進(jìn)方位、移動速度等的信息。方 位傳感器52是檢測本車的行進(jìn)方位或該行進(jìn)方位的變化的傳感器。該 方位傳感器52例如由陀螺傳感器、地磁傳感器、安裝在方向盤的旋轉(zhuǎn) 部的光學(xué)旋轉(zhuǎn)傳感器或旋轉(zhuǎn)型電位器、安裝在車輪部的角度傳感器等構(gòu) 成，并把其檢測結(jié)果輸出到本車位置信息檢測單元41。距離傳感器53 是檢測本車的車速和移動距離的傳感器。該距離傳感器53例如由在本 車的驅(qū)動軸或輪等每進(jìn)行一定量的旋轉(zhuǎn)時輸出脈沖信號的車速脈沖傳 感器、檢測本車的加速度的平擺.G傳感器以及把檢測出的加速度進(jìn)行 積分的電路等構(gòu)成。而且，距離傳感器53把作為其檢測結(jié)果的車速和 移動距離的信息輸出到本車位置信息檢測單元41。
本車位置信息檢測單元41根據(jù)來自這些GPS接收機(jī)51、方位傳感 器52、和距離傳感器53的輸出，采用公知的方法進(jìn)行確定本車位置的 計(jì)算。另外，本車位置信息取得單元41從二維道路數(shù)據(jù)庫32中取得本 車位置周邊的二維道路數(shù)據(jù)，通過根據(jù)該數(shù)據(jù)進(jìn)行公知的地圖匹配，進(jìn) 行把本車位置定位在二維道路數(shù)據(jù)所示的道路上的修正。這樣，本車位 置信息檢測單元41取得用綽度和經(jīng)度表示的本車的當(dāng)前位置的信息、 和包含本車行進(jìn)方位信息的本車位置信息。
圖3是表示包圍盒體生成單元13的功能要素的方框圖。該包圍盒 體生成單元13具有立體圖數(shù)據(jù)取得部91、立體圖平面數(shù)據(jù)計(jì)算部92、 基準(zhǔn)軸平行外框四邊形計(jì)算部93、內(nèi)框四邊形計(jì)算部94、包圍盒體形 狀數(shù)據(jù)決定部95和包圍盒體形狀數(shù)據(jù)輸出部96。立體圖數(shù)據(jù)取得部91把從三維市區(qū)圖數(shù)據(jù)庫31中讀取的成為處理 對象的立體物的立體圖數(shù)據(jù)保存在工作存儲器中，利用立體物ID對各 個立體圖數(shù)據(jù)進(jìn)行識別管理。立體圖平面數(shù)據(jù)計(jì)算部92根據(jù)成為處理 對象的立體物的立體圖數(shù)據(jù)即多邊形數(shù)據(jù)組，計(jì)算出規(guī)定該立體物的橫 截面的平面外形輪廓的平面數(shù)據(jù)。該平面數(shù)據(jù)是底面數(shù)據(jù)，在從三維市 區(qū)圖數(shù)據(jù)庫31中讀取的立體圖數(shù)據(jù)中包含該底面數(shù)據(jù)的情況下，只要 從該立體圖數(shù)據(jù)中抽出底面數(shù)據(jù)即可。在不包含底面數(shù)據(jù)的情況下，根 據(jù)多邊形數(shù)據(jù)組計(jì)算底面數(shù)據(jù)。另外，在作為平面數(shù)據(jù)而采用立體物的 最大平面外形輪廓的情況下等，根據(jù)多邊形數(shù)據(jù)組計(jì)算這樣的平面數(shù) 據(jù)。
基準(zhǔn)軸平行外框四邊形計(jì)算部93具有計(jì)算內(nèi)含平面外形輪廓的外 框四邊形的功能，該平面外形輪廓根據(jù)由立體圖平面數(shù)據(jù)計(jì)算部92計(jì) 算出的平面數(shù)據(jù)規(guī)定。在本實(shí)施方式中，作為外框四邊形而采用了與平 面外形輪廓相接的外接四邊形，但也可以利用至少l條邊與平面外形輪 廓形成規(guī)定量的間隙的外框四邊形。并且，在本實(shí)施方式中，計(jì)算出的 外框四邊形由于被規(guī)定為具有與設(shè)定的基準(zhǔn)橫軸(例如煒線)和基準(zhǔn)縱 軸(經(jīng)線)平行的邊，所以。如果在把平面數(shù)據(jù)通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換而轉(zhuǎn)換到 基于基準(zhǔn)橫軸和基準(zhǔn)縱軸的坐標(biāo)系中后計(jì)算外框四邊形，則具有良好的 效果。
內(nèi)框四邊形計(jì)算部94具有計(jì)算與由基準(zhǔn)軸平行外框四邊形計(jì)算部 93計(jì)算出的外框四邊形內(nèi)接的內(nèi)框四邊形(內(nèi)接四邊形)的功能。在本 實(shí)施方式中，所計(jì)算的內(nèi)框四邊形雖然被規(guī)定為通過連接上述外框四邊 形的各邊的中點(diǎn)而得到的內(nèi)接四邊形，但也可以把其他方式的內(nèi)接四邊 形釆用為內(nèi)框四邊形。
包圍盒體形狀數(shù)據(jù)決定部95具有決定在以內(nèi)框四邊形為基準(zhǔn)面生 成成為處理對象的立體物的包圍盒體時所必要的形狀數(shù)據(jù)(包含基準(zhǔn)軸 坐標(biāo)系的坐標(biāo)位置信息)的功能。在本實(shí)施方式中，把四棱柱形狀體作 為包圍盒體，該四棱柱形狀體以由內(nèi)框四邊形計(jì)算部94計(jì)算出的內(nèi)框 四邊形作為底面，并從該底面上升與成為處理對象的立體物的高度大小 相應(yīng)的高度。在包圍盒體形狀數(shù)據(jù)決定部95中生成的包圍盒體形狀數(shù) 據(jù)，通過包圍盒體形狀數(shù)據(jù)輸出部96轉(zhuǎn)送到選擇處理單元14。
ii下面，對基于這樣構(gòu)成的包圍盒體生成單元13的根據(jù)立體圖數(shù)據(jù) 生成包圍盒體的步驟進(jìn)行說明。圖4是示意表示該包圍盒體生成步驟的 圖。
首先，關(guān)注被保存在工作存儲器中的立體物的立體圖數(shù)據(jù)(多邊形 數(shù)據(jù))中的被指定的立體物的立體圖數(shù)據(jù)(#01)。從該被關(guān)注的立體圖 數(shù)據(jù)中，作為表示所指定的立體物的平面外形輪廓的平面數(shù)據(jù)而讀取或 計(jì)算出底面數(shù)據(jù)(底面多邊形)(#02)。把獲得的底面數(shù)據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成 由相互正交的基準(zhǔn)縱軸(例如經(jīng)線)和基準(zhǔn)橫軸(例如絆線)構(gòu)成的坐 標(biāo)系中，計(jì)算出在該坐標(biāo)系中與由該底面數(shù)據(jù)規(guī)定的多邊形外接的、并 且各個2邊與基準(zhǔn)縱軸或基準(zhǔn)橫軸平行的外框四邊形(#03)。然后，作 為內(nèi)框四邊形而計(jì)算出通過連接所計(jì)算出的外框四邊形的各邊的中點(diǎn) 而生成的內(nèi)接四邊形(菱形)(弁04)。并且，通過把該內(nèi)框四邊形作為 底面，從該底面上升與在步驟#01指定的立體物的高度大小相應(yīng)的高度 生成四棱柱形狀體，將該四棱柱形狀體作為該立體物的包圍盒體計(jì)算出 來(#05 )。
這樣，在生成位于規(guī)定區(qū)域內(nèi)的全部立體物的包圍盒體后，由選擇 處理單元14進(jìn)行遮擋選擇處理，決定位于觀察空間4內(nèi)，并且未被其 他包圍盒體遮擋的描繪用包圍盒體。在進(jìn)行三維圖像描繪(描繪)時， 把描繪用包圍盒體中所包含的立體物(實(shí)際上是基于立體物的立體圖數(shù) 據(jù)規(guī)定的多邊形)配置在觀察空間4內(nèi)(參照圖5 (a))。圖5 (b)表 示了由三維圖像描繪單元21描繪的被顯示在監(jiān)視器48中的三維圖像 (立體地像)的示例。
其他實(shí)施方式
(1)上述實(shí)施方式的包圍盒體生成單元13，是通過把內(nèi)框四邊形 作為底面，從該底面上升與處理對象的立體物的高度大小相應(yīng)的高度生 成四棱柱形狀體，將該四棱柱形狀體作為該處理對象的立體物的包圍盒 體的。即，該包圍盒體具有相同的橫截面。但是，實(shí)際的建筑物等，不 少的情況是低層與高層的橫截面不同?？紤]到此情況，也可以把包圍盒 體生成單元13構(gòu)成為，對應(yīng)每個規(guī)定的高度水平計(jì)算多個內(nèi)框四邊形 來生成子包圍盒體，然后將這些子包圍盒體疊加而生成最終的包圍盒 體。成步驟示意圖，對這樣構(gòu)成的包圍盒體 生成單元13根據(jù)立體圖數(shù)據(jù)生成包圍盒體的步驟進(jìn)行說明。
與結(jié)合圖4說明的上述的實(shí)施方式同樣，首先，關(guān)注被保存在工作 存儲器中的立體物的立體圖數(shù)據(jù)(多邊形數(shù)據(jù))中的被指定的立體物的 立體圖數(shù)據(jù)(#01)。從該被關(guān)注的立體圖數(shù)據(jù)中，分別計(jì)算出規(guī)定的多 個高度水平中的表示立體物的平面外形輪廓的平面數(shù)據(jù)，該多個高度水 平在這里是2個高度水平、地面水平(底面水平)、和該立體物的橫截 面形狀呈現(xiàn)大的變化的部位的高度水平(稱為中層水平)(#12或#22)。 在根據(jù)地面水平獲得的平面數(shù)據(jù)(底面數(shù)據(jù))坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成由相互正交的 基準(zhǔn)縱軸(例如經(jīng)軸)和基準(zhǔn)橫軸(例如綿軸)構(gòu)成的坐標(biāo)系中，計(jì)算 出在該坐標(biāo)系中將由該底面數(shù)據(jù)規(guī)定的多邊形外接的、并且各個2邊與 基準(zhǔn)縱軸或基準(zhǔn)橫軸平行的第l外框四邊形(#13)。同樣，也把根據(jù)中 層水平獲得的平面數(shù)據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成同樣的坐標(biāo)系中，計(jì)算出在該坐標(biāo)系 中將由該平面數(shù)據(jù)規(guī)定的多邊形外接的第2外框四邊形(#23)。然后， 作為第1內(nèi)框四邊形而計(jì)算出通過連接在步驟#13中計(jì)算出的第l外框 四邊形的各邊的中點(diǎn)而生成的內(nèi)接四邊形(菱形)(#14)。同樣，作為 第2內(nèi)框四邊形而計(jì)算出通過連接在步驟#23中計(jì)算出的第2外框四邊 形的各邊的中點(diǎn)而生成的內(nèi)接四邊形(菱形)(#24)。并且，通過把第1 內(nèi)框四邊形作為底面，從該底面上升到中層水平的高度，生成第l子包 圍盒體。同樣，把通過把第2內(nèi)框四邊形作為底面，從該底面上升到中 層水平的高度大小，生成第2子包圍盒體。然后，通過把第2子包圍盒 體疊加在第l子包圍盒體上，生成最終的包圍盒體(#30)。
(2)在上述實(shí)施方式中的包圍盒體生成單元13的說明中，說明了 對l個立體物生成l個包圍盒體，當(dāng)然，也可以對多個立體物生成l個 包圍盒體。特別是在立體物被復(fù)雜配置的情況下，由于對多個立體物分 配1個包圍盒體可提高處理速度而不會實(shí)質(zhì)降低選擇精度，所以可獲得 良好的效果。
(3 )上述實(shí)施方式中的內(nèi)框四邊形計(jì)算部94是通過連接由基準(zhǔn)軸 平行外框四邊形計(jì)算部93計(jì)算出的外框四邊形的各邊中點(diǎn)而獲得的內(nèi) 接四邊形來計(jì)算出內(nèi)框四邊形，但也可以采用利用其他幾何學(xué)方法獲得 的其他的內(nèi)框四邊形。例如，也可以把通過連接外框四邊形各邊的3等
13分點(diǎn)等、n等分點(diǎn)而獲得的內(nèi)接四邊形作為內(nèi)框四邊形計(jì)算出來。
(4 )內(nèi)框四邊形計(jì)算部94是計(jì)算出與由基準(zhǔn)軸平行外框四邊形計(jì) 算部93計(jì)算出的外框四邊形內(nèi)接的內(nèi)框四邊形，但這里所說的"內(nèi)接，，， 不要求數(shù)學(xué)上的嚴(yán)格度，可解釋為內(nèi)框四邊形還包括比實(shí)際與外框四邊 形內(nèi)接的內(nèi)接四邊形略小的，理想的是與該內(nèi)接四邊形相似的四邊形。
權(quán)利要求
1. 一種三維數(shù)據(jù)處理裝置，用于使用立體物有關(guān)的立體圖數(shù)據(jù)二維地顯示三維空間，具有包圍盒體生成單元，其使用各個立體物的立體圖數(shù)據(jù)生成該立體物的包圍盒體；觀察空間設(shè)定單元，其根據(jù)設(shè)定的視點(diǎn)設(shè)定觀察空間；以及選擇處理單元，其使用所生成的上述包圍盒體來判定上述觀察空間內(nèi)的成為描繪對象的立體物，上述包圍盒體生成單元以與外框四邊形內(nèi)接的內(nèi)框四邊形作為基準(zhǔn)面，生成該立體物的包圍盒體，該外框四邊形包含成為處理對象的立體物的平面外形輪廓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于，上述 內(nèi)框四邊形是通過連接上述外框四邊形各邊的中點(diǎn)而得到的四邊形。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三維數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于，上 述外框四邊形，按照具有與設(shè)定的基準(zhǔn)橫軸和基準(zhǔn)縱軸平行的邊的方式 計(jì)算。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的三維數(shù)據(jù)處理裝置，其特 征在于，上述包圍盒體生成單元根據(jù)成為處理對象的立體物的多個高度水平的每個高度水平所得到的上述平面外形輪廓，求出多個內(nèi)框四邊 形，把上述多個內(nèi)框四邊形作為基準(zhǔn)面來生成該立體物的包圍盒體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的三維數(shù)據(jù)處理裝置，其特 征在于，上述選擇處理單元基于遮擋選擇方法來決定是否進(jìn)行立體物描 繪。
6. —種三維圖像生成裝置，具有權(quán)利要求1至5中的任意一項(xiàng)所述 的三維數(shù)據(jù)處理裝置，并且具有參照上述選擇處理單元的判定結(jié)果，生 成上述觀察空間中的三維圖像的三維圖像描繪單元。
7. —種導(dǎo)航裝置，具有權(quán)利要求6所述的三維圖像生成裝置，上述視點(diǎn)根據(jù)由本車位置信息檢測單元檢測出的本車位置而決定， 上述視點(diǎn)的視軸按照沿著引導(dǎo)路徑的方式?jīng)Q定。
8. —種三維數(shù)據(jù)處理程序，使用立體物有關(guān)的立體圖數(shù)據(jù)二維地 顯示三維空間，其通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)以下功能包圍盒體生成功能，其使用各個立體物的立體圖數(shù)據(jù)，以與外框四 邊形內(nèi)接的內(nèi)框四邊形作為基準(zhǔn)面生成該立體物的包圍盒體，該外框四 邊形內(nèi)含該立體物的平面外形輪廓；觀察空間設(shè)定功能，其根據(jù)設(shè)定的視點(diǎn)來設(shè)定觀察空間；以及 選擇處理功能，其使用所生成的上述包圍盒體來判定上述觀察空間 內(nèi)的成為描繪對象的立體物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種三維數(shù)據(jù)處理裝置、三維圖像生成裝置以及導(dǎo)航裝置，在生成作為包圍盒體的簡單化后的形狀體的同時，減少最終轉(zhuǎn)換的三維圖像中的不協(xié)調(diào)感。該三維數(shù)據(jù)處理裝置具有包圍盒體生成單元(13)，其使用各個立體物的立體圖數(shù)據(jù)生成該立體物的包圍盒體；和選擇處理單元(14)，其使用所生成的包圍盒體來判定觀察空間內(nèi)的成為描繪對象的立體物。包圍盒體生成單元以與外框四邊形內(nèi)接的內(nèi)框四邊形作為基準(zhǔn)面，生成該立體物的包圍盒體，該外框四邊形包含成為處理對象的立體物的平面外形輪廓。
文檔編號G01C21/00GK101470902SQ20081017277
公開日2009年7月1日 申請日期2008年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月26日
發(fā)明者山本和義, 牛田孝一 申請人:愛信艾達(dá)株式會社