视点位置计算装置和图像生成装置技术领域
本发明的实施方式涉及视点位置计算装置和图像生成装置。
背景技术
能够使用测量对象物的三维形状而得到的数据来生成图像。通过
变更生成图像时的视点，能够从各个方向确认对象物的形状。在这样
的图像中，期望提供易于观察的图像。
发明内容
本发明的实施方式提供一种根据三维形状数据提供易于观察的
图像的视点位置计算装置和图像生成装置。
根据本发明的实施方式，提供包括形状取得部、测量信息取得部
以及视点位置计算部的视点位置计算装置。所述形状取得部取得表示
包括第1部分和第2部分的对象物的三维形状的、并且包括与所述第
1部分的第1位置以及所述第2部分的第2位置有关的信息的形状数
据。所述测量信息取得部取得包括和连结所述第1位置和所述第2位
置而与成为测量的对象的长度对应的线段有关的线段数据的第1测量
信息数据。所述视点位置计算部根据所述形状数据和所述第1测量信
息数据，计算视点。生成从所述视点观察所述对象物时的第1图像，
所述第1图像是根据所述形状数据和所述线段数据来生成的，包括包
含所述第1位置和所述第2位置的所述对象物的第1区域的像以及所
述线段的像。
附图说明
图1是示出第1实施方式的视点位置计算装置和图像生成装置的
框图。
图2是示出第1实施方式的视点位置计算以及图像生成装置的流
程图。
图3(a)～图3(c)是示出尺寸测定的状况的示意图。
图4是示出形状数据的一部分以及测量信息数据的示意图。
图5是示出第1实施方式的测量对象面群的导出的流程图。
图6是示出第1实施方式的测量对象面群的导出的示意图。
图7是示出第1实施方式的测量对象面群的示意图。
图8是示出第1实施方式的候补视点位置的计算的示意图。
图9是示出第1实施方式的候补视点位置的计算的示意图。
图10(a)以及图10(b)是示出第1实施方式的评价用形状的
示意图。
图11(a)～图11(c)是示出图像生成装置的动作的示意图。
图12是示出第2实施方式的视点位置计算装置和图像生成装置
的框图。
图13是示出第2实施方式的视点位置计算以及图像生成的流程
图。
图14是示出第3实施方式的视点位置计算装置和图像生成装置
的框图。
图15是示出第3实施方式的视点位置计算以及图像生成装置的
流程图。
图16(a)以及图16(b)是示出第3实施方式的视点位置计算
以及图像生成装置的动作的示意图。
符号说明
1：形状取得部；2：测量信息取得部；3：视点位置计算部；4：
显示图像生成部；5：输入部；6：显示部；7：测量信息校正部；20：
电梯竖井；21：视点；21d：视点方向；22：注视点；23：矢量；24：
平面；25：姿势矢量；26：照相机；31：候补视点位置计算部；32：
评价用形状生成部；33：评价值计算部；34：视点位置选择部；41：
三角形面；51、52：测量对象面群；61：探索基准面；61n：法线矢
量；62：探索对象面；62n：法线矢量；80：Delte按钮；θ、：旋转
角；110、120、130：视点位置计算装置；210、220、230：图像生成
装置；C1：圆柱；L1、L2：线段；P1～P4：第1～第4位置；Pa、Pb、
Pc、Pd：第1～第4部分；R1：第1区域；S1：第1球；S101～S109：
步骤；S2：第2球；S201～S209、S221、S222、S301～S303：步骤；
T1～T3：部件；ViewPoint_start：位置；ViewPoint_end：位置；
ViewPoint_base：候补视点基准位置；b1～b4：第1～第4测量基准点；
p_center：点；pf、pf1、pf2、pl：代表点；rc、rs：半径；vec1～3：
第1～第3主轴。
具体实施方式
以下，参照附图，说明各实施方式。
另外，附图是示意性或者概念性的图，各部分的厚度与宽度的关
系、部分之间的大小的比例等未必与现实相同。另外，既有表示相同
的部分的情况，也有根据附图而相互的尺寸、比例被表示为不同的情
况。
另外，在本申请说明书和各图中，关于上述图，对与上述同样的
要素，附加同一符号而适当地省略详细的说明。
(第1实施方式)
图1是例示第1实施方式的视点位置计算装置和图像生成装置的
框图。
图2是例示第1实施方式的视点位置计算以及图像生成装置的流
程图。
如图1所示，本实施方式的图像生成装置210包括视点位置计算
装置110和显示图像生成部4。
视点位置计算装置110包括形状取得部1、测量信息取得部2以
及视点位置计算部3。
视点位置计算部3包括候补视点位置计算部31、评价用形状生
成部32、评价值计算部33以及视点位置选择部34。
例如，在图像生成装置210以及视点位置计算装置110中包含的
各块中，使用包括CPU(CentralProcessingUnit，中央处理单元)、
存储器等的运算装置。另外，形状取得部1以及测量信息取得部2也
可以包括经由有线或者无线与外部通信的输入输出接口。作为各块的
一部分或者全部，能够使用LSI(LargeScaleIntegration，大规模集
成)等集成电路或者IC(IntegratedCircuit，集成电路)芯片组。作
为各块，既可以使用单独的电路，也可以使用集成了一部分或者全部
的电路。各块彼此既可以被设置成一体，也可以独立地设置一部分的
块。另外，也可以分别在各块中，独立地设置其一部分。在集成化中，
不限于LSI，也可以使用专用电路或者通用处理器。
图1的各块也可以是经由通信网直接或者间接地可相互通信的
方式。通信网是例如LAN(LocalAreaNetwork，局域网)、因特网
等网络(云)等。
形状取得部1取得形状数据(步骤S101)。此处，形状数据是
表示对象物的三维形状的数据。对象物是例如电梯的升降路径内壁、
为了控制电梯轿厢的行进方向而安装的轨道以及为了支撑轨道而在
壁面上安装的托架等。但是，在实施方式中，对象物不限于该例子。
在形状数据中，通过例如三角形的面的集合来表现了对象物的形状。
实施方式的视点位置计算装置110以及图像生成装置210被用于通过
形状数据表现了的对象物的各部分的尺寸测定。
图3(a)～图3(c)是例示尺寸测定的状况的示意图。图3(a)
例示了通过形状数据表现了的对象物。在该例子中，对象物是电梯竖
井20。
图3(b)例示了根据形状数据生成的图像。图3(b)所示的图
像是对图3(a)的形状数据进行绘制而得到的图像。在该例子中，在
绘制时使用的视点21位于电梯的下方(纸面的下方)。图3(b)的
图像对应于从视点21沿着视点方向21d仰视电梯竖井20的图像。
在通过形状数据表现了的对象物的表面上，设定成为测量的基准
的点(测量基准点)。即，根据形状数据上的希望测量的部位，选择
图像上的2点。例如，选择第1测量基准点(第1位置P1)以及第2
测量基准点(第2位置P2)。然后，通过计算它们之间的距离，能够
测定尺寸。此时，定义以2个测量基准点为端点的线段L1。线段L1
显示于显示器等。由此，能够使通过设定了的测量基准点来测量的尺
寸变得明确。在进行多次尺寸测定的情况下，能够使测量基准点的组
合变得明确。
测量信息取得部2取得测量信息数据(步骤S102)。测量信息
数据是和测量基准点、与各测量基准点对应的面的ID以及线段的组
合有关的数据。
视点位置计算部3根据形状数据和测量信息数据，计算能够看到
定义了测量基准点的对象物(轨道、托架、壁面或者顶棚)、测量基
准点以及线段那样的视点(步骤S103～步骤S108)。
显示图像生成部4通过使用由视点位置计算部3计算出的视点，
绘制形状数据和测量信息数据(线段数据)，生成从视点观察对象物
时的显示图像(第1图像)(步骤S109)。显示图像包括包含第1
位置P1以及第2位置P2的对象物的第1区域的像。进而，显示图像
包括线段L1的像。
例如，如图3(c)所示，显示图像生成部4将形状数据以及线
段数据投影到平面24(屏幕面)。平面24是将视点21和注视点22
所成的矢量23作为法线矢量的平面。另外，绘制方法不限于上述方
法，也可以应用在计算机图形(CG)的领域中的一般的各种绘制手
法。例如，在CG的领域中，在照相机26的控制中，使用Look-at
矢量以及Up矢量。视点21和注视点22所成的矢量23以及姿势矢量
25与Look-at矢量以及Up矢量分别对应。能够应用能够使用它们来
进行处理的各种绘制方法。
以下，详细说明图1所示的各块。
(1)形状取得部1
形状取得部1从外部存储、三维距离测量装置取得表现电梯竖井
的形状数据(步骤S101)。图4是例示形状数据的一部分以及测量信
息数据的示意图。如图4所示，通过三角形面41的集合来表现形状
数据，针对每个三角形面41定义了唯一的面ID。在四边形以上的多
边形面、或者曲面等参数化表现了的形状的情况下，变换为基于三角
形面的表现即可。
作为外部存储，不限于硬盘、CD等存储介质，包括用通信网连
接了的服务器。
作为三维距离测量装置，可以举出激光测距仪、立体照相机等。
在立体照相机的情况下，通过基于图像推测各像素的纵深，能够得到
三维点。从这些装置得到的数据是三维点，所以根据所得到的点群构
成三角形面。其中，有使用激光测距仪的探测器、像素的邻接关系来
构成面的方法、根据点群来直接推测面的方法等各种方法。
(2)测量信息取得部2
测量信息取得部2取得将2个测量基准点和1个线段以及包括各
个测量基准点的三角形面的面ID集中为1个而得到的测量信息数据
(步骤S102)。
例如，对象物包括位于第1位置P1的第1部分Pa和位于第2
位置P2的第2部分Pb，形状数据包括与对象物中的第1位置P1以
及第2位置P2有关的信息。在测定第1位置P1与第2位置P2之间
的距离的情况下，定义连结第1位置P1和第2位置P2的线段L1。
即，线段L1是与成为尺寸测定的对象的长度对应的线段。换言之，
第1位置P1是测量的开始位置，第2位置P2是测量的结束位置，线
段L1是从第1位置P1延伸至第2位置P2的线段。
例如，1个测量信息数据(第1测量信息数据)包括1个线段数
据。在图4的例子中，线段数据包括与第1位置P1、第2位置P2以
及线段L1有关的信息。在实施方式中，能够与希望测定的部位对应
地，定义多个测量信息数据(线段数据)。
(3)视点位置计算部3
(3-1)候补视点位置计算部31
候补视点位置计算部31根据形状数据和测量信息数据，计算成
为最终使用的视点的候补的多个候补视点。由显示图像生成部4最终
使用的视点从在这里计算的多个候补视点中选择了1个。
候补视点位置计算部31在候补视点的计算时，计算视点位置、
注视点位置以及决定该视点位置的正上方的方向的姿势矢量。在计算
视点时使用它们。在流程图中，进行与步骤S103以及步骤S104对应
的处理。
(步骤S103)
候补视点位置计算部31以包括测量基准点的三角形面为基准，
求出测量对象面群。测量对象面群是指位于包括测量基准点的三角形
面的附近的、三角形面的面ID的集合。属于1个测量对象面群的多
个三角形面看起来实质上形成1个平面。
图5是例示第1实施方式的测量对象面群的导出的流程图。
图6是例示第1实施方式的测量对象面群的导出的示意图。
图7是例示第1实施方式的测量对象面群的示意图。
如图5所示，首先，在步骤S201中，将包括测量基准点的三角
形面的面ID追加到堆栈1。例如，在堆栈1中，追加多个面ID，与
多个面ID对应的各个三角形面包括测量基准点中的某一个。
在步骤S202中，从堆栈1取出1个面ID。在步骤S203中，在
已评价面列表中，追加所取出了的面ID。
在图6的例子中，与所取出了的面ID对应的三角形面(探索基
准面61)包括例如第1测量基准点(第1位置P1)。
在步骤S204中，计算与探索基准面61共享棱线(邻接)、并且
在已评价面列表中未登记面ID的三角形面(探索对象面62)。由此，
计算包括多个探索对象面62的探索对象面群。
在步骤S205中，从探索对象面群选择1个未评价的探索对象面
62。在步骤S206中，将选择了的探索对象面62追加到已评价面列表。
在步骤S207中，计算选择了的探索对象面62的法线矢量62n和探索
基准面61的法线矢量61n所成的角度θn(参照图7)。
在步骤S208中，判定角度θn的大小是否为预先设定的阈值以
下。在角度θn的大小是阈值以下的情况下，视为2个面朝向同一朝
向。即，视为选择了的探索对象面62和探索基准面61位于同一平面
上。然后，进入到步骤S209，将选择了的探索对象面62的面ID追
加到堆栈1和测量对象面群。
依照图5的流程图，重复进行这些处理。在步骤S210中，判定
在探索对象面群中包含的面是否全部已评价。在并非已评价的情况
下，从步骤S205起重复进行处理。在已评价的情况下，进入到步骤
S211，判定堆栈1是否为空。在堆栈1不为空的情况下，从步骤S202
起重复进行处理。
在重复处理中，再次在步骤S202中，从堆栈1取出探索基准面
61。此时，新的探索基准面61有时不包括测量基准点(例如第1位
置P1)。根据新取出了的探索基准面61，计算探索对象面62。然后，
评价计算出的探索对象面群。
通过重复进行这样的处理，得到测量对象面群。例如，得到与第
1位置P1对应的测量对象面群51以及与第2位置P2对应的测量对
象面群52(参照图4)。
另外，在图4的例子中，测量对象面群51由6张三角形面41
构成，测量对象面群52由其他6张三角形面41构成。但是，在实施
方式中，构成测量对象面群的三角形面41不限于该例子。
如从上述处理可知，关于测量对象面群，针对每一个测量基准点，
计算至少1组。关于测量对象面群，至少存在测量基准点的数量。
(步骤S104)
候补视点位置计算部31根据测量基准点、线段以及在步骤S103
中求出了的测量对象面群，计算候补视点(的集合)(步骤S104)。
候补视点是成为在最终的绘制中使用的视点的候补的视点。例如，视
点包括视点位置、注视点位置以及上述姿势矢量。
在候补视点的计算中，例如，大致上包括下述3个步骤。
(步骤1)求出候补视点基准位置的步骤。候补视点基准位置是
成为候补视点计算的基准的视点。
(步骤2)求出视点位置和注视点位置的步骤。它们是通过针对
候补视点基准位置ViewPoint_base用后述规则进行坐标变换而求出
的。
(步骤3)根据此前求出了的信息计算姿势矢量的步骤。
(步骤1)首先，针对测量对象面群的每个组，求出代表点。在
该代表点的计算中，例如，求出构成测量对象面群的顶点的坐标的平
均值。将与平均值的坐标对应的点设为代表点pf。另外，针对测量信
息数据的每个线段，求出其代表点pl。在代表点pl中，例如，使用
线段的中点。
例如，在图4所示的例子中，构成测量对象面群51的三角形面
的顶点的坐标的平均值为代表点pf(代表点pf1)。然后，构成测量
对象面群52的三角形面的顶点的坐标的平均值为代表点pf(代表点
pf2)。
以下，将代表点pf的位置坐标的集合记载为集合PF，将代表点
pl的位置坐标的集合记载为集合PL。另外，将测量基准点的位置坐
标的集合记载为集合PM。集合PF的要素的数量与集合PM的要素
的数量相同。集合PL的要素的数量是集合PF的要素的数量的一半。
将集合PF、集合PL以及集合PM的和集合设为集合Peval(＝PF
∪PL∪PM)。求出对集合Peval的各要素进行了平均而得到的点
p_center。另外，针对集合Peval进行主成分分析来求出主轴(固有
矢量)。以下，按照对应的固有值从大到小的顺序，将主轴作为第1
主轴vec1、第2主轴vec2、第3主轴vec3进行说明。这样，根据形
状数据和测量信息数据求出了的主轴是成为计算多个候补视点时的
基准的坐标轴。通过设定这样的坐标轴，易于计算适合的视点位置。
图8是例示第1实施方式的候补视点位置的计算的示意图。
通过以下的式(1)，计算ViewPointbase。
ViewPointbase＝p_center+α×(Distance)×vec3···(1)
在式(1)中，ViewPointbase是候补视点基准位置的坐标，
p_center是对集合Peval的各要素进行了平均而得到的点的坐标，vec3
是表示第3主轴vec3的矢量。另外，Distance是点p_center、与集合
Peval的各要素之间的距离的最大值。α是1以上的实数。越增大α
的值，输出图像成为在越宽的范围内拍摄对象物而得到的图像。
(步骤2)如图8所示，将以第1主轴vec1为轴的旋转角设为θ、
将以第2主轴vec2为轴的旋转角设为。然后，使候补视点基准位置
ViewPoint_base在针对各个轴的每一个预先确定的旋转角θ’、’的范
围内旋转。由此，计算候补视点的视点位置。
图9是例示第1实施方式的候补视点位置的计算的示意图。
具体而言，首先，如图9所示，以第1主轴vec1为轴，使候补
视点基准位置ViewPoint_base旋转－θ’。由此，求出位置
ViewPoint_start。然后，使位置ViewPoint_start逐个Δθ地重复旋转
至+θ’。由此，得到表示位置ViewPoint_base与位置ViewPoint_end
之间的视点位置的集合Vθ。
接下来，以第2主轴vec2为轴，针对旋转角也同样地，逐个
地旋转，从而得到集合。但是，此时，代替候补视点基准位置
ViewPoint_base而使用集合Vθ的要素。即，与集合Vθ的要素数量对
应地，重复进行基于以第2主轴vec2为轴的旋转的视点位置生成的处
理。
最后，针对集合的各要素，以点p_center为基准，计算点对
称的位置的集合。将集合与集合的和集合VP设为候补
视点的视点位置。
针对在上述处理中计算出的各个视点位置，通过下述的式(2)，
计算注视点的位置look。根据候补视点的视点位置、测量信息数据以
及形状数据，决定注视点。
look_i＝k×near_i+l×far_i···(2)
此处，是k+l＝1.0。将集合VP的要素设为vp_i(i是每个要素的
连续号码)，将通过要素vp_i和点p_center的直线设为leye。此时，
near_i是在集合Peval的要素中从最接近于要素vp_i的要素沿着直线
leye下降的垂足(的坐标)。far_i是在集合Peval的要素中，从最远
离要素vp_i的要素沿着直线leye下降的垂足(的坐标)。针对集合
VP的每个要素，逐个计算注视点。
(步骤3)首先，根据要素vp_i和与其对应的注视点，求出视线
矢量Vlook。接下来，求出事先提供了的基准姿势矢量Vup_base和视线
矢量Vlook的外积。再次求出这样得到的矢量和视线矢量Vlook的外积。
由此，求出姿势矢量Vup。
另外，在基准姿势矢量Vup_base和视线矢量Vlook成为同一朝向或
者完全相反的朝向的情况下，例如，以第1主轴vec1或者第2主轴
vec2为基准，使基准姿势矢量Vup_base旋转微小的角度(例如不超过Δθ
的范围、或者不超过的范围)。由此，能够稳定地求出姿势矢量
Vup。
最后，通过基准姿势矢量Vup_base和姿势矢量Vup的内积的值，
校正该矢量。具体而言，例如，在基准姿势矢量Vup_base和姿势矢量
Vup的内积的值是负的情况下，设为Vup＝－Vup。针对集合VP的各要
素进行这些处理，所以姿势矢量Vup也被计算出与集合VP的要素的
数量相同的数量。
在上述例子中，预先提供了基准姿势矢量Vup_base。但是，实施
方式不限于此。例如，也可以将上述第1主轴(矢量)vec1、或者第
2主轴(矢量)vec2用作基准姿势矢量Vup_base。
(3－2)评价用形状生成部32
评价用形状生成部32根据测量信息数据，生成与由三角形面的
集合构成的评价用形状有关的评价用形状数据。
图10(a)以及图10(b)是例示第1实施方式的评价用形状的
示意图。
在后述评价值计算部33中，将作为形状数据以及测量信息数据
的一部分的线段投影到平面。然后，通过与测量信息数据对应的部分
在平面中占据的面积的比例，评价观察容易度。此时，并非直接绘制
图10(a)那样的线段，而评价图10(b)那样的评价用形状。评价
用形状是代表图10(a)所示的线段的形状。将这样的评价用形状用
于评价。
评价用形状由用三角形面表现了的球和圆柱的组合构成。首先，
以线段的端点为中心，生成预先确定的半径rs的球。通过增大该半径
rs，能够看到端点周边的情况下的评价值易于变高。接下来，以线段
为中心轴，生成预先确定的半径rc的圆柱。通过增大半径rc，能够
看到线段的周边的情况下的评价值易于变高。评价用形状与线段一对
一地对应，所以存在有线段的数量。通过适合地设定半径rs以及半径
rc，能够提高评价的精度。
例如，将以第1位置P1为中心的半径rs的球设为第1球S1。
将以第2位置P2为中心的半径rs的球设为第2球S2。将以线段L1
为中心轴的圆柱设为圆柱C1。在该情况下，与第1测量信息数据对
应的评价用形状数据包括与第1球S1、第2球S2以及圆柱C1至少
一部分有关的信息。
(3－3)评价值计算部33
评价值计算部33根据形状数据和评价用形状数据，针对各候补
视点的每一个，计算视点评价值(观察容易度的评价值)。根据形状
数据和线段数据的相对的位置关系，计算视点评价值。
具体而言，评价值计算部33使用各个候补视点，绘制形状数据
和评价用形状数据。然后，根据在绘制结果中所占的、评价用形状数
据的比例，评价观察容易度的评价值。
首先，评价值计算部33从多个候补视点(集合VP)中，选择1
个未评价的候补视点(步骤S105)。使用选择了的候补视点，投影形
状数据和评价用形状(及测量对象面群)。根据评价用形状数据的投
影面积，计算观察容易度的评价值(步骤S106)。针对各候补视点，
进行评价值的计算(步骤S107)。
在视点评价值中，使用通过例如式(3)表示的视点熵E。视点
熵E基于评价用形状数据表现的评价用形状的向投影面的投影面积。
【数1】
E = - Σ i ( A r e a _ i A r e a _ t × log 2 A r e a _ i A r e a _ t ) ... ( 3 ) ]]>
Area_i：评价用形状的投影面积
Area_t：形状数据的投影面积
i：线段数据的数量(＝评价用形状的数量)
评价值计算部33针对多个候补视点中的各个候补视点，计算投
影面。投影面是与通过视点(vp_i)和与其对应的注视点(look_i)
定义的视线矢量垂直的平面。通过在投影面中，依次投影构成各个形
状的三角形面，计算Area_i以及Area_t。因此，将视点熵E计算集
合VP的要素的数量。
这样，计算与多个候补视点中的各个候补视点有关的多个视点评
价值。例如，多个候补视点包括第1候补视点，计算针对第1候补视
点的投影面。多个视点评价值包括基于评价用形状的向投影面的投影
面积的第1评价值(与第1候补视点对应的视点评价值)。
在上述处理中，构成评价用形状的三角形面的法线矢量的朝向和
视线矢量的朝向越接近完全相反，Area_i越大。另外，在被设定为显
示三角形面的背面的情况下，构成评价用形状的三角形面的法线矢量
的朝向和视线矢量的朝向越接近平行，Area_i越大。
另外，视点位置越接近评价用形状，三角形面被投影得越大，所
以Area_i也变大。由此，考虑为越在评价用形状尽可能与视线矢量正
对、并且、评价用形状看起来大的视点中，视点熵E越大。
在上述中，说明了为了求出Area_i仅使用评价用形状的例子。
但是，实施方式不限于此。例如，也可以除了评价用形状以外，还使
用形状数据的一部分(测量对象面群)。由此，能够进一步提高评价
的精度。在该情况下，与评价用形状同样地，将与测量对象面群对应
的三角形面投影到投影面，将投影面积加到Area_i即可。即，在上述
式中，将Area_i设为评价用形状和测量对象面群这两方的投影面积即
可。
在该情况下，例如，评价用形状数据还包括提取到的形状数据的
一部分(测量对象面群)的信息。测量对象面群基于例如法线矢量61n。
法线矢量61n是例如穿过线段L1和基于形状数据的对象物的表面的
交点、与基于形状数据的对象物的表面垂直的矢量。在此处使用的测
量对象面群中，能够使用由候补视点位置计算部31求出了的测量对
象面群。例如，将测量对象面群的信息从候补视点位置计算部31送
到评价用形状生成部32。另外，也可以评价用形状生成部32再次计
算测量对象面群。
但是，与测量对象面群对应的三角形面是形状数据的一部分，所
以在求出Area_t的情况下，不使Area_t包括与测量对象面群对应的
三角形面的投影面积。在其中，在为了计算Area_t而投影各三角形
面的阶段中，调查处理对象的三角形面的面ID是否包含于测量对象
面群，在包含的情况下，跳过处理即可。
(3－4)视点位置选择部34
视点位置选择部34选择多个候补视点中的、由评价值计算部33
针对每个候补视点求出了的评价值为最大的候补视点。将选择了的候
补视点设为最终的视点(步骤S108)。
即，视点位置选择部34根据在候补视点位置计算部31中计算出
的候补视点和在评价值计算部33中针对各个候补视点求出了的视点
熵E，选择在显示图像生成部4中使用的视点。具体而言，从集合VP
中，选择视点熵E为最大的要素vp和与其对应的注视点位置look以
及姿势矢量Vup。
(4)显示图像生成部4
显示图像生成部4根据由视点位置计算部3计算出的视点以及注
视点和姿势矢量，绘制由形状取得部1取得了的形状数据和由测量信
息取得部2取得了的线段数据(步骤S109)。另外，在上述方法中，
直接投影线段数据，但也可以将线段数据的端点设为具有预先确定的
半径的球，用圆柱表现线段数据。也可以调节投影到平面时的粗细。
图11(a)～图11(c)是例示图像生成装置的动作的示意图。
图11(a)例示了通过形状数据表现了的电梯竖井20。例如，在
电梯竖井20的内壁，设置了部件T1、部件T2以及部件T3。部件T1～T3
在电梯的上下方向上排列。例如，部件T1～T3的各部件是把持电梯的
轨道的部件。图11(b)以及图11(c)例示了图11(a)所示的形状
数据的绘制结果。
此处，考虑测定部件T1与部件T3之间的距离的情况。即，考
虑在部件T1上有上述第1测量基准点(第1位置P1)，在部件T3
上有上述第2测量基准点(第2位置P2)的情况。
图11(b)例示了由参考例的图像生成装置生成了的图像。在图
11(b)所示的图像的生成中使用了的视点在电梯的上下方向上与部
件T1～T3排列。即，在该情况下，从视点朝向注视点的视线矢量与电
梯的上下方向大致平行。
如图11(b)所示，位于部件T1与部件T3之间的部件T2被部
件T1遮挡。因此，在图11(b)的图像上，在想要选择部件T1和部
件T3来测定它们之间的距离时，有时错误地选择部件T2。例如，有
时测定了部件T1与部件T2之间的距离，得不到正确的测定结果。即，
在图11(b)的例子中，在选择了测定部位的情况下，难以确认是否
选择了想要的部位。
图11(c)例示了由实施方式的图像生成装置210生成了的图像。
在图11(c)所示的图像的生成中使用了的视点在例如水平方向上与
部件T1～T3排列。即，在该情况下，从视点朝向注视点的视线矢量与
电梯的上下方向交叉。例如，视线矢量与连结部件T1和部件T3的线
段大致垂直。图11(c)的图像包括包含第1位置P1和第2位置P2
的对象物的第1区域R1的像和线段L1的像。因此，在图11(c)的
图像上，易于确认部件T1和部件T3的位置关系。易于确认在图11
(c)的图像上选择了部件T1以及部件T3。这样，通过使用由视点
位置计算装置110计算出的视点，能够得到易于观察测量部位的显示。
伴随近年来的社会基础设施的持续老化，针对它们的维持管理以
及修缮的要求增加。这对于作为身边的基础设施之一的电梯也不例
外，对于置换的需求增大。在置换时，已经存在构成置换前的电梯的
设备。为了用新的设备更换它们，测量既有设备的尺寸，决定适合于
电梯竖井的建材。但是，根据建筑物的便利性的观点，难以使工作中
的电梯长时间停止。因此，能够进行测量作业的人员仅为有限的熟练
的技术者。
相对于此，进行了如下这样的尝试：使用能够测量从某个地点至
对象物的三维距离的激光测距仪等机械装置，取得电梯竖井内的三维
形状数据(形状数据)。以下，将使用了这样的机械装置的方法称为
三维测量。在该方法中，具有停止电梯的时间短也行、无需熟练的技
术、能够在建立置换计划的阶段中再确认电梯竖井内的形状等优点。
但是，为了置换而最终需要的数据是尺寸，所以在后者的情况下，
随后根据形状数据测量尺寸。在一般的置换作业中，测量壁面间的内
部尺寸、从为了控制电梯轿厢(以下轿厢)的行进方向而安装的轨道
至壁面的距离、为了支撑轨道而在壁面上以一定间隔安装的托架之间
的距离等。如上所述，能够通过在显示器中显示了的形状数据上选择
希望测量的部位等方法来进行测量。
另外，有时仅通过形状数据，难以掌握对象物是什么样的物体。
因此，还进行在测量时预先拍摄电梯竖井内的图像，通过使其对齐显
示，使测量基准点的设定变得容易的尝试。例如，在轿厢上设置朝向
电梯竖井顶棚方向的照相机来摄影。在摄影得到的影像上重叠形状数
据的绘制结果。由此，能够得到恰似在轿厢上乘坐的状态下在电梯竖
井内仰视那样的显示。由此，能够在选择图像的一部分那样的影像中
设定测量基准点。
在想要通过上述方法根据形状数据得到尺寸的情况下，根据在显
示器中显示了的绘制结果，决定测量位置。因此，确认能否在正确的
测量位置进行测量。如上所述，照相机影像的辅助对此有帮助，但在
从照相机的视点看去测定部位被遮挡的情况、希望将处于近前和里面
的物体的边界附近作为测量基准点的情况下，照相机的信息没有帮
助。因此，进行测量的操作人员操作绘制形状数据时的视点，搜索能
够确认测量位置的视点。
该作业对于操作人员要求针对操作的熟悉和与计算机图形有关
的知识。这被认为在导入三维测量方面造成大的障碍。另外，为了进
行置换作业，需要至少20个部位以上的测量，对于它们全部，将手
动地决定最佳的视点。该作业成为使作业效率降低的原因。
作为适合于确认三维形状上的特定的部分的视点的决定方法，有
设想了车站内的引导图制作的参考例。此处，求出路径和形状数据的
交点，根据该点的法线矢量，制作评价用模型。使所制作了的评价模
型和车站内的三维数据相结合，使用预先定义了的候补视点位置来绘
制。然后，将在绘制的结果图像中所占的、评价模型的比例为最大的
视点设为最佳的视点。这样自动地决定了视点。但是，在考虑了测量
的情况下，根据交点的法线矢量求出的评价用模型不适合于评价线段
的外观，所以即使直接使用参考例的方法，也无法得到适合的视点位
置。
相对于此，在实施方式中，根据形状数据和测量信息数据，计算
在绘制中使用的视点。在视点的计算时，如步骤S103～步骤S108那样，
评价在测量信息数据中包含的线段的观察容易度。由此，生成连结测
量基准点和测量基准点的线段以及包括测量基准点的对象物的区域
被易于观察地显示了的图像。
以上，说明了对象物是电梯竖井的情况，但实施方式不限于此。
对象物也可以是工厂等建造物。例如，在工厂内，设置了大量的设备、
配管。也可以在测量配管与配管之间的距离时使用实施方式的视点位
置计算装置和图像生成装置。
(第2实施方式)
在第1实施方式中说明了的例子中，在定义了多个测量信息数据
的情况下，将这些所有测量信息数据作为对象，计算适合的视点。即，
计算适合于显示多个测量信息数据和与其相关的形状数据的一部分
的视点。相对于此，在本实施方式中，选择多个测量信息数据的一部
分，将选择了的测量信息数据作为对象，计算适合的视点。
图12是例示第2实施方式的视点位置计算装置和图像生成装置
的框图。
图13是例示第2实施方式的视点位置计算以及图像生成的流程
图。
如图12所示，本实施方式的图像生成装置220包括视点位置计
算装置120和显示图像生成部4。视点位置计算装置120与第1实施
方式同样地，包括形状取得部1、测量信息取得部2以及视点位置计
算部3，还包括输入部5和显示部6。
在本实施方式中，在包括输入部5和显示部6这一点上，与第1
实施方式不同。通过输入部5以及显示部6，选择多个测量信息数据
中的一部分。
显示部6是用于选择测量信息取得部2取得的测量信息数据的显
示设备。显示部6显示绘制了形状数据的至少一部分和测量信息数据
的图像。显示设备包括例如CRT(CathodeRayTube，阴极射线管)
或者平板显示器面板(液晶面板或者LED(LightEmittingDiode，发
光二极管)面板)等各种显示设备。另外，在通过远程或者无绳的方
式操作上述那样的显示设备时使用的通信网、传输器/接收器等也包含
于显示部6。
输入部5是用于选择测量信息取得部2取得的测量信息数据的输
入设备。从输入部5被输入选择测量信息数据的选择信号。输入部5
包括例如触摸笔、触摸面板、鼠标、键盘或者麦克风等各种设备。另
外，在通过远程或者无绳的方式操作上述那样的设备时使用的通信
网、传输器/接收器等也包含于输入部5。
如图13所示，本实施方式的视点位置计算装置120的处理包括
与第1实施方式同样的步骤S101～步骤S109，还包括描绘形状数据和
测量信息数据的步骤S221以及选择测量信息数据的步骤S222。
在步骤S101中，与第1实施方式同样地，形状取得部1取得形
状数据。在步骤S102中，测量信息取得部2取得多个测量信息数据。
例如，多个测量信息数据包括第1测量信息数据。
在步骤S221中，根据形状数据和多个形状信息数据，通过显示
图像生成部4生成图像。将所生成了的图像显示于显示部6。
在步骤S222中，根据在显示部6中显示了的图像，经由输入部
5，选择多个测量信息数据的一部分。例如，在显示部6中，显示与
多个测量信息数据对应的图像，使用者从多个测量信息数据选择第1
测量信息数据。测量信息取得部2根据从输入部5输入了的选择信号，
取得第1测量信息数据。之后，与第1实施方式同样地，根据所选择
了的测量信息数据和与该测量信息数据对应的形状数据的一部分，计
算视点，提供易于观察的图像。
为了判定选择了哪个测量信息数据，例如，在投影到投影面时，
预先求出被投影了的像素与哪个测量信息数据对应。由此，能够取得
通过输入部5选择了的位置的测量信息数据。
另外，在绘制时的从视点位置向所选择了的像素的矢量和测量信
息数据的线段充分接近的情况下，也可以取得与该线段对应的测量信
息数据。此时，也可以通过使用户直接选择在显示器中显示了的线段
来选择测量信息数据，也可以从列表显示了的测量信息数据中选择。
通过输入部5进行选择。为了求出适合的视点，将通过上述处理选择
了的一部分的测量信息数据用作测量信息数据。
(第3实施方式)
图14是例示第3实施方式的视点位置计算装置和图像生成装置
的框图。
如图14所示，本实施方式的图像生成装置230包括视点位置计
算装置130和显示图像生成部4。视点位置计算装置130与第2实施
方式的视点位置计算装置120同样地，包括形状取得部1、测量信息
取得部2、视点位置计算部3、输入部5以及显示部6，还包括测量信
息校正部7。
第3实施方式的视点位置计算装置在包括修正测量信息数据的
测量信息校正部7这一点上，与第1以及第2实施方式不同。
在第3实施方式中，根据基于由视点位置计算部3求出了的视点
绘制了的图像，选择希望进行修正的测量信息数据的端点。之后，测
量信息校正部7校正测量信息数据，根据校正了的测量信息数据，通
过显示图像生成部4生成显示图像。
图15是例示第3实施方式的视点位置计算以及图像生成装置的
流程图。图15例示了本实施方式的视点位置计算装置130的处理的
一部分。视点位置计算装置130的处理包括与第2实施方式同样的步
骤S101～109、步骤S221以及步骤S222。
视点位置计算装置130的处理还包括步骤S301、步骤S302以及
步骤S303。
图16(a)以及图16(b)是例示第3实施方式的视点位置计算
以及图像生成装置的动作的示意图。
首先，与第2实施方式同样地，在步骤S109中，通过显示图像
生成部4，绘制形状数据和多个测量信息数据。
例如，多个测量信息数据包括第1测量信息数据和第2测量信息
数据。第1测量信息数据包括与第1测量基准点(第1位置P1)、第
2测量基准点(第2位置P2)以及线段L1有关的数据。对象物还包
括位于第3位置P3的第3部分Pc和位于第4位置P4的第4部分Pd，
第2测量信息数据包括与第3测量基准点(第3位置P3)、第4测量
基准点(第4位置P4)以及连结第3位置P3和第4位置P4的线段
L2有关的数据。由此，例如，将图16(a)所示的图像显示于显示部
6。
接下来，在步骤S301中，从输入部5被输入选择所显示了的多
个测量基准点(线段的端点)中的一部分的选择信息。测量信息校正
部7取得所选择了的测量信息数据。例如，在图16(a)的例子中，
选择多个测量基准点中的、属于第1测量信息数据的第1测量基准点。
为了判定选择了哪个测量信息数据，例如，在投影到投影面时，
预先求出被投影了的像素与哪个测量信息数据对应。由此，能够取得
通过输入部5选择了的位置的测量信息数据。
另外，在绘制时的从视点位置向所选择了的像素的矢量和测量信
息数据的线段充分接近的情况下，也可以取得与该线段对应的测量信
息数据。此时，既可以通过使用户直接选择在显示器中显示了的线段
来选择测量信息数据，也可以从列表显示了的测量信息数据中选择。
接下来，在步骤S302中，计算属于与在步骤S301中选择了的
第1测量基准点所属的第1测量信息数据不同的测量信息数据的测量
基准点中的、最接近于第1测量基准点的测量基准点。
例如，在图16(a)的例子中，计算属于第2测量信息数据的第
3测量基准点。
然后，计算所计算出的第3测量基准点与第1测量基准点之间的
第1距离。在第1距离比预先确定的阈值更短的情况下，在步骤S303
中，合并第1测量信息数据和第2测量信息数据。
在该合并中，在用第4测量基准点的位置坐标置换第1测量基准
点的位置坐标之后，删除第2测量信息数据即可。这样，如图16(b)
所示，测量信息校正部7根据从输入部5输入了的选择信号，合并第
1测量信息数据和第2测量信息数据。即，生成与将第2测量基准点
和第4测量基准点作为端点的线段有关的测量信息数据，作为新的第
1测量信息数据。
也可以在显示图像上，另外设置按钮等UI。在上述例子中，步
骤S302在步骤S301之后自动地进行，但也可以构成为将选择UI作
为触发来进行处理。例如，设置“删除(Delete)”按钮80。也可以
通过选择“删除”按钮80，进行步骤S302的处理。
如以上说明，在实施方式中，使用与2个测量基准点和连结它们
的线段有关的测量信息数据。由此，通过使用输入部5以及显示部6，
能够适当地修正变更用户测量的部位。
另外，在实施方式的图像生成装置以及视点位置计算装置中，能
够使用CPU等控制装置、ROM、RAM等存储装置、HDD(HardDisk
Drive，硬盘驱动器)、SSD(SolidStateDrive，固体状态驱动机)
等外部存储装置、显示器等显示装置等。也可以通过将通用的计算机
装置用作硬件，实现实施方式的图像生成装置。另外，各块既可以软
件地实现，也可以硬件地实现。
以上，作为实施方式，说明了视点位置计算装置、图像生成装置、
视点位置计算方法以及图像生成方法。但是，实施方式也可以是用于
使计算机执行上述方法的程序的方式、或者、记录了该程序的计算机
可读取的记录介质的方式。
作为记录介质，例如，能够使用CD-ROM(-R/-RW)、光磁盘、
HD(硬盘)、DVD-ROM(-R/-RW/-RAM)、FD(软盘)、闪存存
储器、存储卡、存储棒以及其他各种ROM、RAM等。
根据实施方式，能够提供根据三维形状数据提供易于观察的图像
的视点计算装置以及图像生成装置。
以上，参照具体例，说明了本发明的实施方式。但是，本发明的
实施方式不限于这些具体例。例如，关于形状取得部、测量信息取得
部、视点位置计算部、显示图像生成部等各要素的具体的结构，通过
本领域技术人员从公知的范围适当地选择，同样地实施本发明，只要
得到同样的效果，就包含于本发明的范围内。
另外，在技术上可能的范围内组合各具体例的某2个以上的要素
而得到的例子只要包含本发明的主旨就包含于本发明的范围内。
另外，作为本发明的实施方式，以上述装置为基础，本领域技术
人员适当地变更设计而实施的所有装置也只要包含本发明的主旨就
属于本发明的范围内。
另外，在本发明的思想的范畴中，只要是本领域技术人员，就能
够想到各种变更例以及修正例，这些变更例以及修正例也应被理解为
属于本发明的范围。
虽然说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式仅为例示，
未限定发明的范围。这些新的实施方式能够通过其他各个方式来实
施，能够在不脱离发明的主旨的范围内，进行各种省略、置换、变更。
这些实施方式、其变形包含于发明的范围、主旨内，并且包含于权利
要求记载的发明和其均等范围内。
实施方式包括以下的特征。
(特征1)
一种视点位置计算装置，具备：
形状取得部，取得表示包括第1部分和第2部分的对象物的三维
形状的、并且包括与所述第1部分的第1位置以及所述第2部分的第
2位置有关的信息的形状数据；
测量信息取得部，取得包括和连结所述第1位置和所述第2位置
而与成为测量的对象的长度对应的线段有关的线段数据的第1测量信
息数据；以及
视点位置计算部，根据所述形状数据和所述第1测量信息数据，
计算视点，
从所述视点观察所述对象物时的第1图像是根据所述形状数据
和所述线段数据生成的，
所述第1图像包括所述对象物的第1区域的像和所述线段的像，
所述第1区域包括所述第1位置和所述第2位置。
(特征2)
根据特征1所述的视点位置计算装置，其特征在于，
所述视点位置计算部包括：
候补视点位置计算部，根据所述形状数据和所述第1测量信息数
据，计算成为所述视点的候补的多个候补视点；
评价用形状生成部，根据所述第1测量信息数据，生成评价用形
状数据；
评价值计算部，根据所述形状数据和所述评价用形状数据，计算
与所述多个候补视点中的各个候补视点有关的、并且与所述形状数据
和所述线段数据的相对的位置关系对应的多个视点评价值；以及
视点位置选择部，根据所述多个视点评价值，根据所述多个候补
视点，计算所述视点。
(特征3)
根据特征2所述的视点位置计算装置，
所述候补视点位置计算部根据所述形状数据和所述第1测量信
息数据，计算坐标轴，
所述坐标轴成为计算所述多个候补视点时的基准。
(特征4)
根据特征2或者3所述的视点位置计算装置，
所述评价用形状数据包括与以所述第1位置为中心的第1球、以
所述第2位置为中心的第2球以及以所述线段为轴的圆柱中的至少一
部分有关的信息。
(特征5)
根据特征4所述的视点位置计算装置，
所述评价用形状数据还包括所述形状数据的一部分的信息，
所述形状数据的所述一部分是根据穿过所述线段与基于所述形
状数据的所述对象物的表面的交点、并且与基于所述形状数据的所述
对象物的所述表面垂直的矢量来提取的。
(特征6)
根据特征2～5中的任意一项所述的视点位置计算装置，其特征在
于，
所述评价值计算部计算针对所述多个候补视点中的第1候补视
点的投影面，
所述多个视点评价值包括与所述第1候补视点对应的第1评价
值，
所述第1评价值基于根据所述评价用形状数据的评价用形状的
向所述投影面的投影面积。
(特征7)
根据特征1～6中的任意一项所述的视点位置计算装置，
还具备显示绘制了所述形状数据的至少一部分和所述第1测量
信息数据的所述第1图像的显示部。
(特征8)
根据特征1～7中的任意一项所述的视点位置计算装置，
还具备输入部，
所述测量信息取得部根据从所述输入部输入了的选择信号，取得
所述第1测量信息数据。
(特征9)
根据特征1～7中的任意一项所述的视点位置计算装置，还具备：
输入部；以及
测量信息校正部，
所述对象物还包括第3部分和第4部分，
所述测量信息校正部根据从所述输入部输入了的选择信号，合并
与连结所述第3部分的第3位置和所述第4部分的第4位置的线段有
关的第2测量信息数据以及所述第1测量信息数据。
(特征10)
一种图像生成装置，具备：
特征1～9中的任意一项所述的视点位置计算装置；以及
显示图像生成部，根据所述视点、所述形状数据以及所述线段数
据，生成所述第1图像。
(特征11)
一种图像生成装置，具备：
形状取得部，取得表示包括第1部分和第2部分的对象物的三维
形状的形状数据、并且包括与所述第1部分的第1位置以及所述第2
部分的第2位置有关的信息的形状数据；
测量信息取得部，取得包括和连结所述第1位置和所述第2位置
而与成为测量的对象的长度对应的线段有关的线段数据的第1测量信
息数据；以及
显示图像生成部，根据所述形状数据和所述第1测量信息数据，
生成包括包含所述第1位置和所述第2位置的所述对象物的第1区域
的像以及所述线段的像的第1图像。
(特征12)
一种视点位置计算方法，
取得表示包括第1部分和第2部分的对象物的三维形状的形状数
据、并且包括与所述第1部分的第1位置以及所述第2部分的第2位
置有关的信息的形状数据，
取得包括和连结所述第1位置和所述第2位置而与成为测量的对
象的长度对应的线段有关的线段数据的第1测量信息数据，
根据所述形状数据和所述第1测量信息数据，计算视点，
从所述视点观察所述对象物时的第1图像是根据所述形状数据
和所述线段数据生成的，包括所述对象物的第1区域的像和所述线段
的像，
所述第1区域包括所述第1位置和所述第2位置。
(特征13)
根据特征12所述的视点位置计算方法，
根据所述形状数据和所述第1测量信息数据，计算成为所述视点
的候补的多个候补视点，
根据所述第1测量信息数据，生成评价用形状数据，
根据所述形状数据和所述评价用形状数据，计算与所述多个候补
视点中的各个候补视点有关的、并且与所述形状数据和所述线段数据
的相对的位置关系对应的多个视点评价值，
根据所述多个视点评价值，根据所述多个候补视点，计算所述视
点。
(特征14)
根据特征13所述的视点位置计算方法，
根据所述形状数据和所述第1测量信息数据，计算坐标轴，
所述坐标轴成为计算所述多个候补视点时的基准。
(特征15)
一种图像生成方法，
取得表示包括第1部分和第2部分的对象物的三维形状的形状数
据、并且包括与所述第1部分的第1位置以及所述第2部分的第2位
置有关的信息的形状数据
取得包括和连结所述第1位置和所述第2位置而与成为测量的对
象的长度对应的线段有关的线段数据的第1测量信息数据，
根据所述形状数据和所述第1测量信息数据，生成包括包含所述
第1位置和所述第2位置的所述对象物的第1区域的像以及所述线段
的像的第1图像。
(特征16)
一种记录了视点位置计算程序的非临时的记录介质，该程序使计
算机：
取得表示包括第1部分和第2部分的对象物的三维形状的形状数
据、并且包括与所述第1部分的第1位置以及所述第2部分的第2位
置有关的信息的形状数据，
取得包括和连结所述第1位置和所述第2位置而与成为测量的对
象的长度对应的线段有关的线段数据的第1测量信息数据，
根据所述形状数据和所述第1测量信息数据，计算视点，
从所述视点观察所述对象物时的第1图像是根据所述形状数据
和所述线段数据生成的，包括包含所述第1位置和所述第2位置的所
述对象物的第1区域的像以及所述线段的像。
(特征17)
根据特征16所述的记录了视点位置计算程序的非临时的记录介
质，使计算机：
根据所述形状数据和所述第1测量信息数据，计算成为所述视点
的候补的多个候补视点，
根据所述第1测量信息数据，生成评价用形状数据，
根据所述形状数据和所述评价用形状数据，计算与所述多个候补
视点中的各个候补视点有关的、并且与所述形状数据和所述线段数据
的相对的位置关系对应的多个视点评价值，
根据所述多个视点评价值，根据所述多个候补视点，计算所述视
点。
(特征18)
根据特征17所述的记录了视点位置计算程序的非临时的记录介
质，使计算机：
根据所述形状数据和所述第1测量信息数据，计算坐标轴，
所述坐标轴成为计算所述多个候补视点时的基准。
(特征19)
一种记录了图像生成程序的非临时的记录介质，该程序使计算
机：
取得包括第1部分和第2部分的对象物的三维形状地表示的形状
数据、并且包括与所述第1部分的第1位置以及所述第2部分的第2
位置有关的信息的形状数据，
取得包括和连结所述第1位置和所述第2位置而与成为测量的对
象的长度对应的线段有关的线段数据的第1测量信息数据，
根据所述形状数据和所述第1测量信息数据，生成包括包含所述
第1位置和所述第2位置的所述对象物的第1区域的像以及所述线段
的像的第1图像。