JPH02216184A

JPH02216184A - 模擬視界発生装置

Info

Publication number: JPH02216184A
Application number: JP3620589A
Authority: JP
Inventors: Masamitsu Ikushima; 生島　正光
Original assignee: Mitsubishi Precision Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Precision Co Ltd
Priority date: 1989-02-17
Filing date: 1989-02-17
Publication date: 1990-08-29
Anticipated expiration: 2012-08-25
Also published as: JP2645125B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は模擬視界発生装置に関するものであり、特に
、遠景画像の発生の際に視認者の横揺れ等の姿勢の変化
に対応するための回転機能を備えた模擬視界発生装置に
間するものである。

［従来の技術］第５図は、例えば、特願昭６０−１９８４４５号に開示
されているような、従来の模擬視界発生装置を示すブロ
ック図である。この第５図において、（５１）は電子画
像発生装置であって、第２のデータベース（５４）には
近景の画像内容が格納されている。また、（５５）は遠
景（パノラマ）画像発生装置であって、第１のデータベ
ース（５６）には遠景の画像内容が格納されている。そ
して、外部からの位置・姿勢情報は前記電子画像発生装
置（５１）および遠景画像発生装置（５５）の双方に加
えられ、それぞれに対応するデータベース（５４）およ
び（５６）の画像内容に基づく所要の処理を施し、結果
としての双方の出力は面形成装置（５２）に印加されて
所定の処理が施されてから、表示装置（５３）で所望の
表示がなされることになる。

ところで、遠方の景色である遠景に含まれるものは、山
脈、町並や星座のような風景であり、このような遠景は
パノラマとも呼ばれている。視認者の位置が変化しても
、このような風景が変化することはほとんどない、この
ようなことは、例えば列車の乗客等によってしばしば経
験されるところである。また、遠景は近景によって隠さ
れることがあるが、これも、例えば遠方の山脈が手近に
ある家屋によって見えなくされるように、しばしば経験
されることである。第６図は、上記された事柄について
の説明図であり、この第６図において、遠景（６１）お
よび近景（６２）は水平＆！（６３）によって区切られ
ている。そして、遠景（６１）には山脈（６１＾）、軒
並（６１Ｂ）、星座（６１Ｃ）、独立山塊（６１０）、
海面（６１Ｅ）等が含まれ、また、近景（６２）には建
物（６２＾）、道路（６２Ｂ）、樹木（６２Ｃ）等が含
まれている。

この従来例で用いられる遠景データベースは次のように
して作成される。まず、第７１１１（Ａ）は視認者（７
１）と円筒状の遠景データベース層（７２，）（Ｉ＝１
、・・・Ｎ）との関係を示す斜視図であり、第７図（Ｂ
）はその上面図である。また、第８図は、視認者（８１
）と遠景データベース層との関係を具体的に示す斜視口
であり、ここに、遠景データベース層は第１　Ｍ　（８
２，）から第４層（８２，）までとされている、そして
、第１層（８Ｌ）には視認者（８１）に最も近い位置の
独立山塊（８３）が存在し、第２層（８２２）には前記
独立山塊（８３）より遠方にある別異の独立山塊（８４
）が存在し、第３層（８２３）には更に遠方の軒並（８
５）や山脈（８６）が存在し、そして、第４層（８２４
）には中空上の星座（８７）が存在する。このようにし
て、適数個の層に分割された遠景は、これらの層別にデ
ータベース化される。そして、これらの眉間には優先順
位が定められており、優先順位の低いものは優先順位の
高いものによって隠されるものであり、例えば、第１層
（８２１’）は第２層（８２□）よりも優先順位が高い
ことになる。

上記された従来例においては、発生される遠景画像の水
平位置については視認者からの方位角が考慮されており
、また、その垂直位置についても視認者の縦揺れにとも
なうに１揺れ角が考慮されているけれども、その横揺れ
角については全く考慮されていない、このために、例え
ば、視認者に横揺れが生じて、水平線の傾斜した遠景が
見えるべき場合であっても、その表示両面上に発生する
画像は傾斜を持たないことになって、視認者に与えられ
る画像は臨場感に欠けたものになる。

［発明が解決しようとする課！］上記された従来の模擬視界発生装置は、発生される遠景
画像の水平位置については視認者からの方位角が考慮さ
れており、また、その垂直位置についても視認者の縦揺
れにともなう縦揺れ角が考慮されているけれども、その
横揺れ角については全く考慮されていないことから、例
えば、視認者に横揺れが生じて、水平線の傾斜した遠景
が見えるべき場合であっても、その表示画面上に発生す
る画像は傾斜を持たず、視認者に与えられる画像は臨場
感に欠けたものになるという問題点があった。

この発明は上記された問題点を解決するなめになされた
ものであって、視認者の姿勢の変化に応じて前記遠景画
像の見え方を変化させる機能を備えて、臨場Ｓに溢れた
画像を視認者に与えることができる模擬視界発生装置を
得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］この発明に係る模擬視界発生装置は、遠景画像をそれ以
外の画像に重畳して表示させるものにおいて、視認者の
姿勢の変化に応じ７て前記遠景画像の見え方を変化させ
る機能を１箱えてなるものである。

［作用〕この発明によれば、視認者の姿勢の変化に応じて遠景画
像の見え方が変化して、臨場８に溢れた画像が視認者に
与えられる。

［実施例］以下、この発明の一実施例である模擬視界発生装置につ
いて、添付図面を参照しながら説明する。

第１図は、この発明の一実施例である模擬視界発生装置
の動作を原理的に説明するためのゲラフロである。まず
、この第１図に関して用いられる各種の記号について、
下記のように定義しておく。

φ：ロール角度、Ｖθ：水平線からのピッチ成分角度、Ｈ！：デイスプレィ中心のモデル位置（方位角）、１１
／２：デイスプレィ面の水平路間の半分（定数）、ｖ／
２：デイスプレィ面の垂直距離の半分（定数）、ｈｐ：
モデル位置の最小単位（定数）、ｖｐ：各水平走査毎の
垂直変化の最小単位（定数）、Ｍｐ：水平走査中の各モ
デル位置、Ｍｐｓ　：ディスプレイ走査の始点時のモデル位置、Ｍ
ｐａ　：各水平走査の始点時のモデル位置、ＨＨ：デイ
スプレィ中心から始点までのモデル位置上の位置、ｈ：水平走査最小単位のモデル位置変化分、Ｖ：各水平
走査毎のモデル初期位置変化分、■ｐ；水平走査位置か
ら水平線までの距離、Ｖｐｓ　：ディスプレイ走査の始
点から水平線までの距離、Ｖｐｏ：各水平走査の始点から水平線までの距離、ｖｈ
：モデル位置最小単位の水平線からの距離の変化分、ＶＶ　：　ｖｐの水平線からの垂直分。

第１図は、ｈｐ　ｘ　ｖｐを１画素とするデイスプレィ
画面（１１）の座標と水平線（１２）との位置関係を示
したものである。この第１図において、デイスプレィ画
面（１１）上での走査は次のようにされる。

まず、始点く左上角）から水平移動し、右ｒａまで来る
とその１段（ｖｐ）下において左端から右端に向けて移
動する。このようにして、１段ずつ下に移行しながら水
平走査を行うようにされる。ただし、インターレース〈
飛び越し走査）を行う場合には、２段ずつ下に移行しな
がら水平走査を行うことになる。

このようなデイスプレィ画面（１１）上で所望の遠景画
像を発生させるためには、時々刻々における当該デイス
プレィ画面（１１）上の走査位置とこの走査位置から水
平線（１２）に対して垂線を引いた足（点）との距離と
、その足の垂直線軸上での位置（アドレス）におけるモ
デル・データ（遠景モデルの高さ）との比較を行って、
走査位置毎の遠景モデルの有無を決定する。

これらのデータを導く公式は以下のようになる。

１画素毎に変化する走査位置に対応するモデル位置につ
いてＭＩｌ＝Ｎｌｌｏ＋Σｈ　　　　　　　　　　（１）Ｍ
Ｄｏ　＝　Ｍｐｓ＋Σ２Ｖ　　　　　　　　　　　　（
２＞（２倍はインターレースの場合）Ｍｐｓ＝　Ｍｔ　−８８（３）ＭＨ＝　（Ｈ／２）ｃｏｓφ＋（Ｖ／２）ｓｉｎφ　　
　　（４）ただし、ｈ＝ｈｐｃｏｓφ；　ｖ＝　ｖｐｓｉｎφ　　　　　　
（５）走査位置から水平線（１２）までの距離について
：Ｖｐ　＝＝ｖｐ、＋　ΣＶｈ　　　　　　　　　　（
６）Ｖｐｏ　＝　Ｖｐｓ−Σ２Ｖｖ　　　　　　　　　
（７）（２倍はインターレースの場合）Ｖｐｓ＝　（’／／２）ｃｏｓ◆−（ｌｌ／２）ｓｉｎ
ｅ　−Ｖθ　（８）ただし、Ｖｈ−ｈｐｓｉｎφ；　Ｖｖ＝ｖｐｃｏｓφ　　　　　
（９）この発明の実施例の詳細な構成とその動作：第２
図は、上記の原理的な動作を適用することができるよう
に、電子的な画像発生装置にパノラマ画像発生装置が付
加された構成の模擬視界発生装置の例示図である。この
第２図において、計算部（２１）の後段にはイメージジ
ェネレータ（２２）が接続されており、このイメージジ
ェネレータ（２２）には、プライオリティフェイスジェ
ネレータ（２３）、デイスプレィドライバ（２４）およ
びカラーデイスプレィ（２５）が直列に接続されている
。また、計算部（２１）とデイスプレィドライバ（２４
）との間にはライ）・ポイントジェネレータ（２６）が
並列に接続されており、更に、この計算部（２１）とラ
イトポイントジェネレータ（２６）との間にはパノラマ
画像発生装置（２７）が並列に接続されている。

第３図は、前記第２図におけるパノラマ画像発生装置（
２７）の構成を例示するブロック図である。

以下に、それらの機能ブロック毎に説明をしていくバス・ドライバ（３１）：第２図における計算部（２１）で算出された各種のデー
タ（Ｈｐｓ、　ｖ、　ｈ、　Ｖｐｓ、　Ｖｖ、’　Ｖｈ
）を取り込んで、＃１．＃２データ・レジスタ（３２）
、（３４）に対して伝送する。

＃】データ・レジスタ（３２）　：予め算出されたデータ（Ｍｐｓ、　ｖ、　ｈ）を保持し
、後段の＃１加算頂算器（３３）へ出力して、積算デー
タ（Ｍｐｓ、Ｍｐｏ）の入力・保持をする。

＃１加算積算器（３３）　：＃１データ・レジスタ（３２）からデータを入力し、毎
水平走査中にｒＨｐ＝　Ｍｐ、→−Σｈ、なる計算を行
って、各水平走査の開始点毎に’Ｍ１１ａ＝Ｍｐｓ＋Σ
２ｖ、１なる計算を行う。

なお、この＃１データ・レジスタ（３２）と＃１加算積
算器（３３）とによって、垂直位置を除くモデルの位置
計算がなされるためのモデル位置計算部が構成されるこ
とになる。

＃２データ・レジスタ（３４）　：予め算出されたデータ（Ｍｐｓ、　Ｖｖ、　Ｖｈ）を保
持し、後段の＃２加算積算器（３５）へ出力して、積算
データ（Ｖｐｓ、Ｖｐｏ）の入力・保持をする。

＃２加算猜算器（３５）　：＃２データ・レジスタ（３４）からデータを入力し、毎
水平走査中に’Ｖｌ）＝ＶＩ）ｏ＋ΣＶｈＪなる計算を
行って、各水平走査の開始点毎に’Ｖｌ）Ｏ＝ＶｐＳ＋
Σ２ＶｖＪなる計算を行う。

なお、この＃２データ・レジスタ（３４）と＃２加算項
算器（３５）とによって、モデルの垂直位置計算がなさ
れるためのモデル垂直位置計算部が構成されることにな
る。

モデルＲＯＭ（３６）：各パノラマ・モデルのデータを格納しておくメモリであ
って、＃１加ｘｒａ算器（３３）からのデータ側ｐ）を
アドレスとして受は入れ、対応する内容を出力させる。

＃３データ・レジスタ（３７）　：モデルＲＯＭ　（３６）からのデータ（パノラマ・モデ
ルの高さ）を−旦保持するためのレジスタであって、各
パノラマ・モデル毎に備えられている。

比較器（３８）　：＃３データ・レジスタ（３７）からのデータ（パノラマ
・モデルの高さ）と＃２加算積算器（３５）からのデー
タ（Ｖｐ）とを比較し、このＶｐがパノラマ・モデルよ
り小さい（低い）場合には、論理“１”なる信号と＃４
データ・レジスタ（３９）に出力させる。

ただし、このデータが星座として扱われる場合には、パ
ノラマ・モデルとＶｐが同値であるときに論理“１”な
る信号が出力されることになる。

＃４データ・レジスタ＜３９）　：比較器（３８）からのデータ、即ち、パノラマ・フェイ
ス、星座の有無に間する情報の保持・出力をさせる。

舌　一方　　の力　の言■− 第２図の計算部（２１）において下記の計算を行い、こ
れを第３図の＃１．＃２データ・レジスタ（３２）、（
３４）に入力しておく。

ｈ＝ｈｐｃｏｓφ ｖ＝ｖｐｓｉｎ＋Ｖｈ＝ｈｐｓｉｎφ Ｖｖ＝　Ｖｖｃｏｓ＋Ｍｐｓ＝Ｍマーｉ（Ｈ／２）ｃｏｓφ＋（ＶＦ２）ｓｉ
ｎφ）Ｖｐｓ　＝　（ＶＦ２）ｃｏｓφ−（ＩＩ／２）
ｓ　ｉｎｎ　−ＶＦ６次に、第３図において、デイスプ
レィ画面（１１）上での水平走査の始めに、＃１．．＃
２データ・レジスタ（３２）、　（３４）からのデータ
Ｍｐｓ、　Ｖｐｓが対応の＃１、＃２加算積算器（３３
）、（３５）に入力され、また、元の＃１．＃２データ
・レジスタ＜３２）、（３４）にフィードバックされる
。ただし、水平走査の２段目からは、Ｖを加ズしながら
フィートノく・ンクさせる（インターレースの場合には
２ｖが加えられる）、これを式で表せば下記のようにな
る。

Ｈｐ、　＝　Ｍｐｓ十Σ２ｖＶｐｏ＝Ｖｐ９＋Σ２Ｖｖ次に、水平走査中に、＃１．＃２データ・レジスタ（３
２）、（３４）からのデータｈ、ｖｈを出力させておい
て、各画素毎に、＃１．＃２加算積算器（３３）、（３
５）に蓄積されているデータＭｐｏ＋　Ｍｌ）ｏ　との
積算をしていく、これを式で表せば下記のようになる。

Ｍｐ＝Ｍｐ６＋ΣｈＶｐ＝Ｖｐｅ＋Σｖｈそして、＃Ｉ加算積算器（３３）で得られた各画素のＨ
ｐデータをモデルＲＯＭ　（３８）のアドレスに入力さ
せると、このモデルＲＯＭ　（３６＞における対応のデ
ータ（パノラマの高さ）が得られる。このデータは、＃
３データ・レジスタ（３７）に保持されて、＃２加算積
算器（３５）で得られたＶｐとの比較が比較器（３８）
でなされて、両者の大小関係の判定がなされる。ここで
、Ｖｐがパノラマ・モデルよりも小さい（低い）ときに
は論理“１”なる信号が出力され、これに対して、大き
い場合には論理“０”なる信号が出力される。そして、
＃４データ・レジスタ（３９）に保持されて、パノラマ
・フェイスとして出力される。

ただし、星座としての扱いがなされるときには、当該星
座に対応するパノラマの高さとＶｐの値との合致のいか
んが比較器（３８）で判定される。そして、合致してい
るときには論理゛１”なる信号が出力され、これに対し
て、合致していないときには論理“０”なる信号が出力
される。

第４図は、上記実施例で用いられるパノラマモデルの説
明図である。この第４図において、第４図（Ａ）はパノ
ラマ・モデルの座像（横軸、縦軸、方位７４モデルの高
さ１（ｐ）や視認者の視界θ（例えば４８度）を例示す
るものであり、また、第４図（Ｂ）は前記パノラマ・モ
デルに関するデータがＲＯＭに格納されている形式と例
示するものである。

ここに、山脈や構造物としては各種のものを設定するこ
とが可能であって、画面に描出させるための優先度を定
めておいて、優先度の低い（後方の）対象物が、優先度
の高い（前方の）対象物で隠されるようにする。即ち、
例えば、建物（４１，４２）、山塊（４３，４４，４５
）および星座（４６）の順序で優先度が設定される場合
には、種々の色を有するモデルを重ね合わせることがで
きて、視点の姿勢（方位、横揺れ、縦揺れ）に適切に対
応する遠景画像を描出させることができる。

［発明の効果］近景として作成される画像は、−船釣には、直線モデル
を座標変換することにより、対応の面を作成するように
される。従って、複雑な形状の面を有する画像を描出さ
せるためには、多くの直線や面の計算を行うことが必要
であるが、この発明の遠景画像発生装置によれば、地表
で垂直にされた無限遠の面上で、山脈、構造物、星座等
の各種の対象物の形状を小規模の電子回路ともって描出
させることができる。

また、この遠景画像発生装置に与えるためのデータを予
め計算しておく必要があるけれども、それほど大量の計
算量ではないことから、Ｗ１算部に対する影響は軽微で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例である模擬視界発生装置
の動作を原理的に説明するためのゲラフロ、第２図は、
上記の原理的な動作を適用することができるように、電
子的な画像発生装置にパノラマ画像発生装置が付加され
た構成の模擬視界発生装置の例示図、第３図は、前記第
２図におけるパノラマ画像発生装置のｉ成を例示するブ
ロック図、第４図は、上記実施例で用いられるパノラマ
・モデルの説明図、第５図は、従来の模擬視界発生装置
を示すブロック図、第６図は、上記従来例について説明
するための風景の例示図、第７図および第８図は、上記
従来例におけるデータベース作成の説明図である。１１：デイスプレィ画面、１２−水平線、 φ：ロール角度、 ■θ：水平線からのピッチ成分角度、Ｈス；デイスプレィ中心のモデル位Ｗ（方位角）、ＨＩ
３：デイスプレィ面の水平距離の半分（定数）、Ｖ／２
　ニブイスプレイ面の垂直距離の半分（定数〉、ｈｐ：
モデル位置の最小単位（定数）、ｖｐ：各水平走査毎の
垂直変化の最小単位（定数）、Ｈｐ；水平走査中の各モ
デル位置、Ｍｐｓ　：ディスプレイ走査の始点時のモデル位置。Ｍｐａ　：各水平走査の始点時のモデル位置、ＭＨ：デ
イスプレィ中心から始点までのモデル位置上の位置。ｈ：水平走査最小単位のモデル位置変化分、Ｖ：各水平
走査毎のモデル初期位置変化分、ｖｐ：水平走査位置か
ら水平線までの距離、Ｖｐｓ：デイスプレィ走査の始点
から水平線までの距離、Ｖｐ、：各水平走査の始点から水平線までの距離。ｖｈ：モデル位Ｗ最小単位の水平線からの距離の変化分
、

Claims

【特許請求の範囲】

（１）遠景画像をそれ以外の画像に重畳して表示させる
模擬視界発生装置において、視認者の姿勢の変化に応じ
て前記遠景画像の見え方を変化させる機能を備えたこと
を特徴とする模擬視界発生装置。