CN105051790A - 三维地图显示系统 - Google Patents

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Abstract

一个目的是避免在三维地图的显示中离视点的远区域中的Z冲突的发生。地图数据库130存储特征的三维多边形以及诸如海和湖之类的水系统多边形和地面多边形。地图数据库130以具有不同等级的细节的多个等级（例如等级LVa至LVc）存储地图数据。显示三维地图的过程使水系统相对于地面偏移，使用低等级的细节的地图数据来绘制远离视点的远视图区域的地图，随后清除深度缓冲器并且使用高等级的细节的地图数据重新绘制接近视点的近视图区域的地图。偏移量在远视图区域中设置成增加而在近视图区域中设置成减小。增加远视图区域中的偏移量避免了离视点的远区域中的Z冲突的发生。

Description

三维地图显示系统
技术领域
本发明涉及显示三维地图的三维地图显示系统。
背景技术
在例如导航系统或计算机的屏幕上显示的电子地图可以是三维地图，其以三维方式来表示特征，例如建筑物。三维地图一般通过经由透视投影绘制三维模型来显示。
在三维地图中，地面和水系统（例如海）通过如以下所述的三维多边形来表示。
专利文献1公开一种从网格中提供的海拔高度数据来生成和显示地面多边形和海面多边形的技术。
专利文献2公开一种生成地面多边形、对除了地面之外的部分采用与地面相同的背景色来上色并且在地面多边形之上显示水系统多边形的技术，以便使地面与水系统之间的边界的不重合不太明显。
引文列表
专利文献
PTL1：JP2000-306073A
PTL2：JP2006-259035A。
发明内容
技术问题
通过透视投影来显示三维地图的过程指定深度关系，并且执行隐线去除。在绘制地面多边形和水系统多边形的重叠区域中（这种重叠方式发生于地面与水系统之间的边界），两个多边形以基本上相同的高度存在。这导致称作Z冲突的现象，其引起深度关系的不稳定指定，并且可引起例如图像闪烁等的麻烦。这个现象并不局限于地面与水系统之间的边界，而是通常在具有相同高度的多边形的重叠区域中发生。通过考虑这类问题，本发明的一个目的是避免在重叠区域（在这样的重叠区域中，多个多边形在三维地图的显示中按照重叠方式来绘制）中发生Z冲突。
问题的解决方案
按照本发明，提供一种显示三维地图的三维地图显示系统，包括：地图数据库，其存储表示地理和各特征的三维形状的三维多边形数据；偏移量设置段，其执行表示基本上水平平面的第一多边形和第二多边形的重叠区域中的偏移过程，以使第一多边形和第二多边形相互之间沿高度方向移位，以便产生第一多边形与第二多边形之间的高度差；以及绘图控制器，其使用由偏移量设置段所处理的三维多边形数据和多边形，从而通过从所指定视点位置所查看的透视投影并且沿所指定凝视方向来绘制三维地图。偏移量设置段使第一多边形和第二多边形移位，以增加在离透视投影中的视点的远点处与视点的近点相比的高度差。
本发明使第一和第二多边形相对移位，并且由此抑制Z冲突的发生。如以下所述，增加在远离视点的点的偏移量有利地抑制Z冲突的发生。
图1是示出通过偏移的有利效果的简图。在所示三维地图中，海多边形按照部分重叠的方式在作为三维多边形生成的地面多边形之上绘制。地面多边形和海多边形均是表示基本上水平平面的多边形，并且相应地对应于本发明的第一多边形和第二多边形。引起深度关系的不稳定指定的Z冲突可在地面多边形与海多边形之间的边界发生。
一种用于避免这个问题的技术使海多边形向上完全移位一个偏移量Ha(m)。偏移量之后的区域A中的状态在图示的下部示出。如所示，实际上不存在的空隙由于偏移海多边形而在地面多边形与海多边形之间生成。但是，这使地面多边形与海多边形之间的高度差得以清晰化，并且因而避免Z冲突的发生。上述空隙不会造成问题，只要地图沿从上视点俯视的凝视方向来绘制。
但是在通过透视投影绘图的情况下，远离视点的远区域（例如区域B）具有很小的垂直和水平显示标度，使得偏移高度Ha(m)可能基本上没有产生显示中的差异。指定视域中的深度关系的Z冲突因而在远区域B中可能是不可避免的。
相反，当偏移量设置成使得避免远区域B中的Z冲突的发生以便避免这个问题的值时，偏移量可大致数百米。这种大偏移量使偏移引起的空隙在近区域A中是可见的，并且引起不准确显示。
为了避免上述问题，本发明改变偏移量，使得偏移量在较近区域中减小而在更远区域中增加。这避免远区域中Z冲突的发生，同时确保近区域中的恰当显示。
图1示出地面多边形和海多边形的示例，但是本发明并不局限于这些多边形而是可适用于各种多边形。
按照本发明，上述偏移量的变化可通过各个方面来实现。例如，偏移量可通过函数或者通过地图，按照离视点的距离来提供。
按照另一方面，地图数据库可通过划分为预定地理尺寸的网格来存储三维多边形数据，以及偏移量设置段可使第一多边形和第二多边形相对网格的每个来移位。
这降低计算在每个点处的偏移量的负荷。相对各网格的偏移量可通过例如表，按照离视点的距离预先指定。
相对各网格提供偏移量导致以步进方式改变偏移量，并且引起在网格的边界处的空隙。为了防止这种空隙是可见的，例如一种可适用方法可将与偏移的对象相同的颜色用于绘图和多边形中的背景色。另一种可适用方法可生成垂直虚拟多边形以覆盖空隙。
按照另一方面，偏移量设置段可执行偏移过程，其中在网格的边界处沿高度方向，从远离视点位置的远视图区域朝接近视点位置的近视图区域减少移位量。绘图控制器可相对经受偏移过程的各区域，按照沿高度方向减少区域的移位量的顺序以相同移位量来绘制地图，并且可在先前绘制的地图上绘制新区域，而不管在先前绘制地图上的每个点的显示深度值。
这个方面按照减少移位量的顺序（即从远视图区域到近视图区域）来绘制地图，而无需在绘制接近视点的近视图区域的过程中确定相对于先前绘制地图的显示深度。换言之，在绘制近视图区域的情况下，远视图区域作为二维背景来处理。这甚至在对远视图区域设置较大偏移量时，也避免从视点位置可见的空隙的生成。
例如，一种避免显示深度的确定的可用技术在绘制远视图区域之后清除Z缓冲器。
如以下所述，在改变网格单元中的偏移量的情况下，本发明可并发地使用多种不同类型的地图数据。
地图数据库可存储用于在具有不同等级的地图细节的多个等级的每个上显示三维地图的地图数据。
绘图控制器可并发地使用多个不同等级中的地图数据来绘制地图，使得具有较低等级的地图细节的较粗略等级的地图数据用于远离视点位置的更远视图区域，以及具有较高等级的地图细节的较细致等级的地图数据用于更接近视点位置的更近视图区域。
偏移量设置段可在绘制各等级的地图之前，在多个等级的每个上使第一多边形和第二多边形移位。
各等级的地图数据可存储在分为网格的划分中。
这个方面相对各等级执行偏移过程。由于在各等级的地图数据划分为网格，所以这个方面还有利地降低与偏移（例如网格单元中的偏移过程）相关的计算负荷。
以从远视图区域到近视图区域依次改变偏移量的绘图避免偏移量的步进变化所引起的空隙的生成。
当并发地使用多种不同类型的地图数据时，网格的大小按照细节等级有所不同。因此，不同等级的地图数据在用于绘图的不同等级的地图数据之间的边界处按照重叠方式来绘制。如上所述，本发明在改变等级之后没有相对于先前绘制的地图来确定显示深度。这甚至在不同等级的地图数据的重叠区域中也避免Z冲突的发生。
另外，使用用于远视图区域的粗略等级的地图数据降低了绘制地图所需的处理负荷。
本发明可适用于各种多边形。
按照一个方面，地图数据库可包括表示地面的三维多边形数据和表示水系统的三维多边形数据(其将要绘制成完全或部分覆盖地面)，以及偏移量设置段可使水系统相对于地面移位到较高位置。
这对应于图1所示的方面。地面和水系统在三维地图中常常在从接近视点的近区域到远区域的大范围内绘制，并且可能引起Z冲突的问题。本发明因而对这些多边形是特别有效的。
本发明可以不一定包括上述所有种类的特征，而是可通过部分省略或者通过这些特征的组合来适当配置。
本发明还可配置为由计算机所执行的、显示三维地图的三维地图显示方法以及配置为使计算机显示三维地图的计算机程序。本发明还可配置为计算机可读非暂时存储介质，其中存储了这种计算机程序。
附图说明
[图1]图1是示出通过偏移的有利效果的简图；
[图2]图2是示出三维地图显示系统的配置的简图；
[图3]图3是示出地图数据库的单元格结构的简图；
[图4]图4是示出地图数据库的数据结构的简图；
[图5]图5是地图显示过程的流程图(1)；
[图6]图6是地图显示过程的流程图(2)；
[图7A]图7A是示出清除深度缓冲器的有利效果的简图；
[图7B]图7B是示出清除深度缓冲器的有利效果的简图；以及
[图7C]图7C是示出清除深度缓冲器的有利效果的简图；以及
[图8]图8是按照修改的地图显示过程的流程图。
具体实施方式
第一实施例
下面描述通过使用个人计算机在其显示器上显示三维地图而配置为三维地图显示系统的本发明的实施例。本发明可适用于结合为另一个装置（例如路线搜索/路线引导装置）中的三维地图显示功能的方面。
A.系统配置
图2是示出三维地图显示系统100的配置的简图。三维地图显示系统100作为通过响应用户指令而使用个人计算机在其显示器上显示三维地图所配置的系统来提供。
本实施例示出使用个人计算机的独立类型系统，但是三维地图显示系统100可配置为一种系统，其中存储地图数据库130和其它所需数据的服务器通过网络与个人计算机连接。用来显示地图的终端并不局限于个人计算机，而可以是各种终端的任一种，例如平板终端、蜂窝电话或智能电话。
三维地图显示系统100具有如所示的各种功能块。这些功能块可通过安装实现相应功能的软件来配置，但是也可以部分或完全通过硬件来配置。
地图数据库130存储地图数据，其包括指示例如特征的三维形状的三维模型，以便显示三维地图。按照本实施例，地图数据可划分地以如所示的多个等级LVa至LVc存储。各等级中的数据通过划分为预定大小的网格来管理。等级LVc存储具有最高等级细节的数据，即，窄街道和小特征的平滑数据。等级LVc不可缺少地具有大数据量，并且因而通过划分为较小网格来管理。等级LVb具有比等级LVc略低等级的细节。等级LVb存储标准大小道路和建筑物的数据，其中省略了例如窄街道等数据。等级LVb的网格大小设置成比等级LVc要大。等级LVa具有更低等级的细节，并且仅存储例如主要道路(例如高速公路)和识别为地标的主要建筑物的数据。等级LVa的网格大小设置成比等级LVb更大。
地图数据如上所述划分地以多个等级存储，但是各特征的数据不是有选择地以这些等级之一存储。例如，识别为地标的主要建筑物通常以所有等级LVa至LVc存储。换言之，各等级中的数据能够用来显示与该等级对应的细节的等级的地图。
按照本实施例，地图数据通过作为网格的细分的单元格来管理。稍后将描述这种单元格结构。
命令输入段110接收与三维地图的显示有关的用户指令。用户指令包括例如用于显示地图的指令（例如视点位置、凝视方向和显示范围(标度)）。
地图数据读取段120用来从地图数据库130中读取地图数据。等级/网格指定段121按照用户指令（例如视点位置）来指定哪一个等级和数据的哪一个网格将要用于地图数据库13。单元格指定段122指定数据的哪一个单元格将要用于等级/网格指定段121所指定的网格中。地图数据读取段120从所指定网格和所指定单元单元格读取用于显示地图的数据。
按照本实施例，多个等级中的地图数据组合地用来显示一张三维地图。稍后将描述控制地图数据的组合使用。
显示控制器140使用地图数据库130的地图数据来显示三维地图。
按照本实施例，过程按照离视点位置的距离将地图划分为多个区域，并且利用用于相应区域的不同等级的地图数据来显示三维地图，如以下所述。
显示/非显示指定段141按照离视点位置的距离来指定地图数据中存储的各特征的显示或者非显示。
偏移量设置段142设置偏移量。偏移过程使表示海的多边形沿高度方向从地图数据库130中存储的值移位的过程。本文中的偏移量表示移位量。向相应区域的偏移量指配不同的值，使得偏移量随着区域离视点的距离的减小而减小。稍后将描述设置偏移量的方法。
深度缓冲器清除段143每当区域中的绘图完成时初始化用于地图绘制期间的隐线去除的深度缓冲器的值。这个过程使所绘制区域构成一个没有三维显著性的二维背景图像。
绘图控制器144相对各区域按照减小区域离视点的距离的顺序，通过透视投影使用地图数据来绘制地图。隐线去除在绘制各区域的过程中使用深度缓冲器来执行。在如上所述的深度缓冲器的初始化之后，对下一区域执行绘图。在绘制这个下一区域的过程中，显示深度重新存储在深度缓冲器中，以及隐线去除基于这个存储来执行。先前绘制的区域只被作为背景图像来处理，使得新数据在先前绘制的现有区域的图像之上绘制。
B.地图数据库的配置
下面描述按照本实施例的地图数据库的配置。如先前所述，按照本实施例，地图数据在具有不同等级细节的多个等级上提供(图2)。在各等级上，地图数据存储在预定地理尺寸的网格的单元中。在各网格中，单元格定义为基于将要存储的相应特征的大小及其数据量的网格划分，使得数据存储在单元格的单元中。下面首先描述单元格的概念，并且随后描述数据结构。
图3是示出地图数据库的单元格结构的简图。左边图示是构成地图数据的网格的示例。
表示各种特征的形状的特征数据存储在网格中。在所示示例中，池塘、道路、铁路和多个建筑物的特征数据存储在网格中。相应特征具有不同的二维尺寸。例如，道路是位于网格中的基本上整个区域之上的“长”特征。较大二维尺寸的这类特征在本文中称作大尺寸特征。池塘和铁路是中等尺寸的特征，其占据网格中的较宽区域(以下称作“中等尺寸特征”)。大尺寸特征与中等尺寸特征之间的分类不是通过特征的属性明确确定的，而是基于相应特征在网格中占据的实际尺寸可确定的。例如，当存在比图3所示要大的池塘时，池塘可分类为大尺寸特征。
除了这些大尺寸特征和中等尺寸特征之外的较小二维尺寸的建筑物和其他特征被指定为小尺寸特征。
本实施例根据如上所述的二维尺寸来分类特征，并且随后将单元格设置为用于特征的管理的单元。
具有与网格相同尺寸的单元格1(C1)被设置用于大尺寸特征，如右边图示所示。具有比网格要小的尺寸的两个单元格2(C21和C22)被设置用于中等尺寸特征。备选地，具有单元格C21和C21的总尺寸的单元格可用于中等尺寸特征。单元格2是否划分为两个单元格C21和C21基于各单元格中包含的数据量是否超过预定上限的确定。当池塘和铁路的特征数据的总数据量超过为单元格2所设置的上限时，特征数据划分为待管理的两个单元格C21和C22。另一方面，当总数据量没有超过上限时，特征数据在具有单元格C21和C22的总尺寸的一个单一单元格中来管理。这样，单元格C21和C22的形状基于相应单元格中包含的特征的大小以及相应单元格中的特征的数据量来确定。
小尺寸特征（例如建筑物）的特征数据类似地划分为待管理的两个单元格3(C31和C32)。单元格C31和C32的形状也基于相应单元格中包含的特征的形状和数据量来确定。在图3的所示示例中，没有为各建筑物设置各单元格3，而是两个建筑物存储在单元格31中并且四个建筑物存储在单元格32中。这表明各单元格中存储的这些多个建筑物的总数据量没有超过为该单元格所设置的上限。
左边图示所示的一点链线指示单元格2，以及虚线指示单元格3。这样，一个网格中的特征数据划分为待管理的多个单元格。在图3所示示例中，特征数据分类为特征的三个编组，即大尺寸特征、中等尺寸特征和小尺寸特征，以及为特征的相应编组设置单元格。按照修改，特征数据可分类为特征的两个编组，即大尺寸特征和小尺寸特征，以及可以仅为小尺寸特征设置单元格。
按照本实施例，单元格不是通过简单地基于地理区划划分网格中的特征来定义，而是将特征分类为多个编组，例如大尺寸特征和小尺寸特征，以及为特征的相应编组设置单元格。相应地，仅读取为特征的任一编组所设置的单元格（例如仅读取用于存储小尺寸特征的单元格3）不允许地图的显示。需要读取全部单元格1至3，以便适当地显示地图。在单元格C31中存储的数据对地图的某个显示范围是充分的并且单元格C32中存储的数据超出某个显示范围的情况下，实现本实施例的过程以忽略读取单元格C32。这降低用于显示地图的处理负荷。
图4是示出地图数据库的数据结构的简图。
地图数据库在如图2所示的多个等级中来管理。
在各等级上的数据由预定地理尺寸的多个网格组成。
如图3所示，各网格划分为用于存储大尺寸特征的单元格1、用于存储中等尺寸的单元格2以及用于存储小尺寸特征的单元格3。可适当地省略单元格2。可采用四个或更多等级下的单元格结构。
各特征的数据结构相对单元格1作为示例示出。以下是为各特征存储的所示的各种数据：
“特征ID”指示特征的唯一标识信息；
“名称”指示特征的名称；
“位置”指示特征的代表点的位置。例如，位置可通过特征的二维形状中的重心的坐标值来指定。
“形状”是表示特征的二维或三维形状的多边形数据；
“类型”是与特征的类型有关的信息，例如道路或建筑物；以及
“显示等级”是用于按照地图的显示中离视点的距离来控制特征的显示/非显示的信息。按照本实施例，如所示，显示等级通过整数值0至3其中之一来指定。显示等级“0”指示位于从视点到距离D1(其比较接近视点)的范围中的特征的显示。类似地，显示等级“1”指示位于从视点到距离D2的范围中的特征的显示，以及显示等级“2”指示位于从视点到距离D3的范围中的特征的显示。因为没有指定距离的上限，显示等级“3”指示与离视点的距离无关的特征的显示。
显示范围的示例在图示中示为加阴影范围。在为特征设置显示等级“2”时，显示范围是比距离D3要短的范围，即，图示中的加阴影范围。
C.地图显示过程
下面描述用于显示地图的地图显示过程。这个地图显示过程主要由图2所示的显示控制器140来执行，并且由作为硬件配置的地图显示系统100的CPU来执行。
图5和图6是地图显示过程的流程图。
当触发地图显示过程时，地图显示系统100的CPU输入与视点、凝视方向和显示标度有关的用户指令(步骤S10)。缺省设定可用于这些指令。
CPU随后相对将要读取哪一个地图数据来识别等级和网格(步骤S12)。示出识别网格的过程。
本实施例并发地将不同等级的地图数据用于多个多个区域以显示地图。按照本实施例，多个区域按照减小区域离视点的距离的顺序被称作区域A和区域B。
CPU首先基于用户所指定的显示标度来识别各区域的等级。例如，当宽区域显示指定为显示标度时，可分别为区域A和区域B选择图2所示的等级LVa和等级LVb。另一方面，当详细显示指定为显示标度时，可分别为区域A和区域B选择图2所示的等级LVb和等级LVc。
在等级的选择之后，CPU基于视点和凝视方向将网格识别为在各等级上的地图数据的读取对象。示出识别网格的过程。开始于视点的扇形范围是地图的显示范围。比较接近视点的加阴影区域是区域B，以及白色远区域是区域A。
在为区域B所选择的等级的地图数据中，与区域B重叠的网格（即通过虚线所示的九个网格）是区域B的地图数据的读取对象。类似地，关于区域A，与区域A重叠的网格（即通过实线所示的两个网格）是区域A的地图数据的读取对象。
按照本实施例，区域B的地图图像在区域A的地图图像之上绘制，如稍后所述。相对区域A，相应地不需要将地图数据的读取范围限制到区域A。例如，从视点附近开始的整个区域可作为区域A来绘制。
CPU随后基于地图显示位置和凝视方向来识别相对其将要被读取地图数据的单元格(步骤S14)。示出识别单元格的方法。
在这里假定网格M1和M2通过步骤S12的过程被识别为读取对象。如虚线所示为网格M1定义单元格C1至C6。如虚线所示为网格M2定义单元格C7至C11。CPU将与地图显示范围V(这个范围示为矩形，但是在透视投影中技术上讲是扇形)重叠的单元格识别为网格M1和M2中包含的单元格C1至C11之中的读取对象。因此，单元格C4和C9在所示示例中识别为读取对象。
本实施例识别单元格的单元中的读取对象，并且由此消除读取整个网格M1和M2的地图数据的需要。这有利地减少读取地图数据所需的时间。
CPU从所识别单元格中读取具有满足显示等级的离视点的距离的数据(步骤S16)。例如，如图4所示，显示等级“2”指示位于从视点到距离D3的范围中的特征的显示。当特征位于更远离与视点的距离D3时，这个特征不包括在读取对象中。从视点到用于这种判定的特征的距离可对各特征单独计算，或者可使用单元格的代表点(例如最接近视点的单元格边界上的点)来计算。
代替上述过程，修改过程可从所识别单元格中读取所有特征数据，并且随后基于显示等级来控制各特征的显示/非显示。
在读取特征数据之后，CPU选择绘图区域(步骤S18)。按照本实施例，绘图按照如箭头DA所示减少区域离视点的距离的顺序来执行。因此，CPU依次选择绘图区域，使得区域A首先选择作为将要首先绘制的第一绘图区域，以及在区域A的绘制完成之后，区域B随后选择作为下一个绘图区域。
CPU随后按照所选绘图区域或者其等级对海多边形设置偏移量(步骤S20)。示出偏移量的示例。偏移量OSTa、OSTb和OSTc按照减少离视点的距离的顺序分别指配给区域A、B和C。按照本实施例，将较大偏移量指配给具有离视点的较大距离的区域。相应地，偏移量满足关系式OSTc<OSTb<OSTa。确定相应偏移量的值以抑制透视投影中的Z冲突的发生。各区域的偏移量的特定值例如按照区域离离视点的距离、视点位置、凝视方向和透视投影图像的分辨率来确定。
按照本实施例，视点以及绘图区域的程度和位置是固定的，而与视点的位置无关。相应地，无需每次在步骤S20计算偏移量，而是可将为各绘图区域预先提供的值用作偏移量。
在完成设置偏移量后，CPU使用地图数据，通过透视投影来绘制所选绘图区域(步骤S22)。用于这个操作的地图数据是在为所选绘图区域所指定的等级上的地图数据。在这个绘图操作的过程中，每个点的显示深度存储在深度缓冲器中，并且执行隐线去除。
这个绘图操作也控制成不绘制所选绘图区域与更接近视点的另一个区域之间的边界附近的三维特征。这种控制的特定过程可设置非显示区域(其中在所选绘图区域与更接近视点的区域之间的边界附近不显示特征)，并且确定各特征是否包含在这个非显示区域中。另一个可用过程可以不绘制任何特征，而是仅绘制表示远区域中的地面的多边形。
在完成绘图后，CPU清除深度缓冲器(步骤S24)。这使所绘制区域中的图像只指示二维背景图像而没有显示深度的信息。
当整个地图的绘制尚未通过上述处理系列完成(步骤S26)时，CPU将更接近视点的相邻区域选为下一个绘图区域(步骤S18)，并且重复步骤S20至S24的处理以绘制地图。
由于清除深度缓冲器，所以新区域在先前绘制的现有区域之上绘制。显示深度在新区域的透视投影过程中重新存储在深度缓冲器中，使得隐线去除对这个新区域恰当地执行。
下面描述绘图区域的过程中设置的非显示区域的意义。
本实施例通过如上所述清除深度缓冲器，使更接近视点的区域的图像在更远离视点的区域的图像之上绘制。如果三维特征在这两个图像之间的边界附近绘制，则三维特征的部分可能不自然地被更近区域的图像覆盖。如上所述，本实施例的过程设置边界附近的非显示区域，以防止任何三维特征在边界附近被绘制，因而避免这种潜在麻烦。非显示区域的大小可通过考虑其中更近区域的图像在远区域的图像之上绘制的范围来任意设置，以实现这个目的。
下面描述清除深度缓冲器的意义。
图7是示出清除深度缓冲器的有利效果的简图。图7A示出绘制区域A的状态。在绘制这个区域的过程中，如图6的步骤S20所示，海多边形(示为海a)从地面(示为地面a)偏移高度OSTa。海多边形相应地如图7A所示以浮动位置关系在地面上方绘制。按照这种方式浮动海多边形避免海多边形与地面之间的Z冲突。
虽然海多边形以浮动位置关系来绘制，但是远偏移量在透视投影中难以看到。所产生绘图相应地处于地面a和海a形成如图7B所示的海岸线的状态。
深度缓冲器在这种状态下被清除，使得地面a和海a在后续绘图中只被作为背景图像处理。
图7C示出绘制比区域A更接近视点的相邻区域B的状态。在绘制这个区域的过程中，如图6的步骤S20所示，海多边形(示为海b)从地面(示为地面b)偏移高度OSTb。海b相应地如图7C所示以浮动位置关系在地面b上方绘制。通过清除深度缓冲器，先前绘制的海a和地面a只被作为背景图像处理，使得海b在海a之上绘制。按照本实施例，更远离视点的海a的偏移量OSTa设置成比海b的偏移量OSTb要大(图6中的步骤S20)。但是，清除深度缓冲器避免步进空隙被生成，如图6中的步骤S20所示。同样的情况适用于绘制比区域B更接近视点的区域。
有利地，清除深度缓冲器不仅对海多边形的偏移量而且对地面均是有效的。本实施例的过程并发地将不同等级的地图数据用于绘图，使得地面（例如地面a和地面b）的多边形在绘图中部分重叠。在这类情况下，如果深度缓冲器没有清除，则Z冲突可发生，使图像在地面a和地面b相互重叠的区域中不稳定。但是，本实施例的过程清除深度缓冲器，并且使地面b在地面a之上绘制。这有利地避免Z冲突。
D.地图显示过程(修改)
图8是示出按照修改的地图显示过程的流程图。当触发地图显示过程时，CPU输入视点、凝视方向和显示标度(步骤S40)。修改的过程按照显示标度仅选择和使用地图数据的一个等级。
CPU按照离视点的距离对海多边形设置偏移量(步骤S42)。虽然本实施例的过程为各等级设置偏移量，但是修改的过程按照离视点的距离为每个点设置偏移量。示出设置偏移量的示例。为了避免视点的更近区域中的Z冲突，甚至在视点位置设置预定偏移量OST0。偏移量OST按照距离D通过单调递增函数来设置。在步骤S42，CPU相对海多边形上的每个点来确定离视点的距离D，通过所指定函数来计算偏移量OST，并且将所计算偏移量OST与海多边形的高度值相加。这个过程相对海多边形上的每个点来执行。
在完成上述过程时，CPU基于地图显示位置和凝视方向来识别单元格(步骤S44)，读取具有满足显示等级的离视点的距离的特征数据(步骤S46)，并且通过透视投影来执行绘图(步骤S48)。这些过程与实施例的那些过程(图5和图6)相同，并且因而在此不作具体描述。本修改使用单个等级的地图数据，并且相应地无需清除深度缓冲器。但是，与本实施例相似，修改的过程可并发地将不同等级的地图数据用于绘图。
上述实施例的三维地图显示系统以对视点的远区域设置较大偏移量而对视点的更近区域设置较小偏移量的方式来绘制地图。这有利地避免从近区域到远区域的Z冲突的发生，并且还避免潜在的麻烦，例如偏移量在近区域中是可见的。
本实施例并发地使用多个等级的地图数据，并且因而消除读取相对远视图区域的详细地图数据的需要。这为近视图区域提供充分详细信息，并且将低数据量的地图数据用于远视图区域，因而使地图能够高效率地绘制。
另外，本实施例不仅将地图数据存储在网格的单元中，而且将地图数据存储在作为各网格的划分的单元格的单元中。这避免为显示地图读取不必要的数据，并且减少为显示地图而读取数据所需的时间。
以上描述了本发明的实施例。
本发明的三维地图显示系统可以不一定具有上述实施例的全部功能，而是可以仅具有这类功能的部分。本发明的三维地图显示系统可具有除了以上所述之外的附加功能。
本发明并不局限于上述实施例，而是可通过本发明的范围之内的各种配置来实现。例如，本实施例中通过硬件所配置的部分可通过软件配置来实现，反之亦然。
本实施例描述地面与海多边形之间的偏移量的应用。但是，本发明并不局限于这个实施例，而是可在各种多边形之间应用。
工业适用性
本发明可适用于显示三维地图，其中避免了从对于视点的近区域到远区域的范围中的Z冲突。
参考标号列表
100三维地图显示系统
110命令输入段
120地图数据读取段
121等级/网格指定段
122单元格指定段
130地图数据库
140显示控制器
141显示/非显示指定段
142偏移量设置段
143深度缓冲器清除段
144绘图控制器

Claims (7)

1.一种显示三维地图的三维地图显示系统，包括：
地图数据库，其存储表示各特征的地理和三维形状的三维多边形数据；
偏移量设置段，其执行表示基本上水平平面的第一多边形和第二多边形的重叠区域中的偏移过程，以使所述第一多边形和所述第二多边形相互之间沿高度方向移位，以便产生所述第一多边形与所述第二多边形之间的高度差；以及
绘图控制器，其使用所述偏移量设置段所处理的所述三维多边形数据和多边形，从而通过从所指定视点位置并且沿所指定凝视方向所查看的透视投影来绘制所述三维地图，
其中，所述偏移量设置段使所述第一多边形和所述第二多边形移位，以增加在离所述透视投影中的视点的所述远点处与所述视点的近点相比的所述高度差。
2.如权利要求1所述的三维地图显示系统，其中，所述地图数据库通过划分为预定地理尺寸的网格来存储所述三维多边形数据，以及
所述偏移量设置段使所述第一多边形和所述第二多边形相对所述网格的每个移位。
3.如权利要求2所述的三维地图显示系统，其中，所述偏移量设置段执行偏移过程，其中在网格的边界处沿所述高度方向从远离所述视点位置的远视图区域朝接近所述视点位置的近视图区域减少移位量，
所述绘图控制器相对经受所述偏移过程的各区域，按照沿所述高度方向减少所述区域的所述移位量的顺序以相同移位量来绘制地图，以及
所述绘图控制器在先前绘制的地图之上绘制新区域，而不管在所述先前绘制的地图上的每个点的显示深度值。
4.如权利要求3所述的三维地图显示系统，其中，所述地图数据库存储用于在具有不同等级的地图细节的多个等级的每个上显示所述三维地图的地图数据，
所述绘图控制器并发地使用多个不同等级的地图数据来绘制地图，使得在具有较低等级的地图细节的较粗略等级上的地图数据用于远离所述视点位置的更远视图区域，以及在具有较高等级的地图细节的较细致等级上的地图数据用于更接近所述视点位置的更近视图区域，以及
所述偏移量设置段在以所述各等级绘制所述地图之前，在所述多个等级的每个上使所述第一多边形和所述第二多边形移位。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的三维地图显示系统，其中，所述地图数据库包括表示地面的三维多边形数据以及表示将要绘制成完全或部分覆盖所述地面的水系统的三维多边形数据，以及
所述偏移量设置段使所述水系统相对于所述地面移位到较高位置。
6.一种由计算机所执行以显示三维地图的三维地图显示方法，其中，所述计算机具有存储表示各特征的地理和三维形状的三维多边形数据的地图数据库，
所述三维地图显示方法包括：
在表示基本上水平平面的第一多边形和第二多边形的重叠区域中执行偏移过程，以使所述第一多边形和所述第二多边形相互之间沿高度方向移位，以便产生所述第一多边形与所述第二多边形之间的高度差；以及
使用经受所述偏移过程的所述三维多边形数据和多边形，从而通过从所指定视点位置并且沿所指定凝视方向所查看的透视投影来绘制所述三维地图，
其中，执行所述偏移过程包括使所述第一多边形和所述第二多边形移位，以增加在离所述透视投影中的视点的所述远点处与所述视点的近点相比的所述高度差。
7.一种使计算机显示三维地图的计算机程序，其中，所述计算机具有存储表示各特征的地理和三维形状的三维多边形数据的地图数据库，
所述计算机程序使所述计算机实现下列功能：
在表示基本上水平平面的第一多边形和第二多边形的重叠区域中执行偏移过程，以使所述第一多边形和所述第二多边形相互之间沿高度方向移位，以便产生所述第一多边形与所述第二多边形之间的高度差；以及
使用经受所述偏移过程的所述三维多边形数据和多边形，从而通过从所指定视点位置并且沿所指定凝视方向所查看的透视投影来绘制所述三维地图，
其中，所述偏移过程使所述第一多边形和所述第二多边形移位，以增加在离所述透视投影中的视点的所述远点处与所述视点的近点相比的所述高度差。
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