CN105283734A - 三维地图显示系统 - Google Patents

Abstract

<b>本发明的目的是，</b><b>以比较小的负荷提高三维地图的真实感。在显示三维地图的导航系统中，对三维模型进行透视投影显示三维图像。以夜景模式显示时，使全体为暗色，同时使各建筑物及道路显示表示光源的白点。建筑物的情况下，在高度方向上排列显示与其高度相应的数目的光源。而对于道路，又以与道路类别相应的数目，沿着道路配置光源，在高速公路的情况下配置2列，小街道的情况下配置1列。通过这样做，不用建筑物的窗户、街道树木等的详细的三维模型，就能够提高三维地图的真实感。</b>

Description

三维地图显示系统

技术领域

本发明涉及显示三维地表现地物的三维地图的技术。

背景技术

以往，三维地表现建筑物、道路等地物的三维地图已经得到普及。这种三维地图，以接近用户现实视觉识别到的景色的状态表现地物。因此，如果将三维地图使用于导航系统的路径导向，则用户能够直观地把握路径，便利性高。

近年来，也有人提出在三维地图中表现夜景。表现夜景时，地物及其背景用暗色描绘。而且，在例如飞行模拟器等情况下，为了使得感觉到更高的真实感，采用利用三维模型表现从建筑物的窗户泄漏的亮光、或表现建筑物的点灯的状态、或表现街道路灯的灯光等的高度三维计算机图形。

又，下述专利文献1记载的技术中，对各建筑物的窗户，通过生成窗模型，在夜景模式时根据建筑物的种类(住宅用建筑物、办公室用建筑物、高层大楼等)改变点灯的窗户的比例、色调、亮度等。

又，下述专利文献2记载的技术中，在导航装置中，描绘夜间用的地图时，地图的显示比例尺小的情况下，建筑物图形的重心或顶点用高亮度色(光点图形)描绘。

在先行技术文献

专利文献1:日本特开2002－298162号公报

专利文献2:日本特开2005－326154号公报。

发明内容

发明要解决的课题

但是，像专利文献2的技术那样，表现夜景时只是在建筑物上描绘光的情况下，不能够提高真实感。例如在民居和高层建筑的情况下，当然，由于灯光点亮的情况不同，即使是使两者同样点亮描绘夜景，也只是能够在住宅街与高层建筑街以相同的亮度来表现，而不能够表现高层建筑街特有的耀眼的亮度。

另一方面，如果像专利文献1记载的技术那样，利用高精细的三维模型，则能够解决上述问题，表现高真实感的夜景，但是这下将招致为描绘进行的处理负荷非常高的另一问题。

在这样的三维地图中，想要以比较小的处理负荷表现真实感高的风景的课题，不限于表现夜景的情况，表现昼景(白天景色)的情况也一样。

本发明是为解决上述课题而作出的，其目的在于，以比较小的处理负荷提高三维地图的真实感。

解决课题的手段

为了解决上述课题的至少一部分，本发明采用以下的构造。

本发明的装置是显示三维地表现地物的三维地图的三维地图显示系统，其特征在于，具备：

地图数据库，将包含上述地物的三维模型的描绘数据与表示上述地物的外观属性的外观属性信息对应存储；

投影图生成部,生成对上述描绘数据进行投影的投影图；以及

属性表现图像重叠部,基于上述外观属性信息，与上述地物的形状无关地，将表示与该外观属性信息对应的外观的图像、即属性表现图像，重叠显示于上述投影图上。

本发明中，所谓地物的外观属性是指表示真实世界中视觉上能够识别的事项的属性。作为外观属性信息，例如，关于道路的，可以列举有道路宽度、车道数等，关于建筑物的，可以列举其高度、层数等。又，高速公路、一般道路、小街道这样的道路类别、大楼、房屋这样的建筑物类别、还有道路、建筑物等地物自身的类别，在广义上也可以说是表示地物的外观的信息，因此也可以包含于外观属性信息中。

属性表现图像是与地物形状无关地，表示与外观属性信息相应的外观的图像。例如，通过将汽车的图像配置在道路上，直观地在视觉上表现道路宽度和车道数这样的外观属性信息的情况下，汽车的图像相当于属性表现图像。属性表现图像不必一定是实际存在的物体的图像，也包含例如表现夜景时的光源的图像等。但是，将地物符号化的地图符号、所谓交通图标、企业图标这样的导向用的符号，不是再现地物外观的符号，因此不包含于属性表现图像。又，属性表现图像是与地物形状无关的图像，在纹理映射(Texturemapping)中，也与按照地物的形状贴附的纹理不同。

这样的属性表现图像可以与外观属性信息对应地预先准备，也可以在显示三维地图时生成。又可以根据要表现的外观属性信息将两者分开使用。

属性表现图像在投影图上可以显示于固定的位置，也可以使其移动。又可以将尺寸、颜色等加以固定，还可以使其动态变化。

投影图的生成可以采用平行投影、透视投影等各种方法。本发明对于广域的投影图特别有用，因此投影图的生成利用从上空视点出发的透视投影更理想。

又，投影图未必一定是将全部地物进行投影的投影图。例如在广域图中，地物小到利用属性表现图像不能够完全判别的程度的情况下，也可以将这样的地物从投影对象中排除，用属性表现图像进行置换。

为了提高三维地图的真实感，最好是实施与地物的外观相应的各种装饰。如果采用本发明的三维地图显示系统，则通过使用在描绘数据之外另行生成的属性表现图像，能够实施这样的外观上的装饰。而且，这种属性表现图像基于地物的外观属性信息显示，因此不同于专利文献2那样单纯附加光源的情况，能够实现柔和地反映地物外观上的特征的表现。而且也不必把地物自身的三维模型做得细致，因此可以模拟地并且简易地表现地物的外观属性。从而，能够利用比较小的处理负荷提高三维地图的真实感。

本发明的三维地图显示系统中，

上述属性表现图像是表示与上述地物没有物理联系地表示外观的图像，

上述属性表现图像重叠部也可以是允许将上述属性表现图像从上述地物的形状突出地予以显示。

由于是“允许”，意味着也包含没有从地物的形状突出的情况。

属性表现图像中，有像道路上显示的车辆那样与地物有物理联系的图像、以及像表示夜景中的建筑物的光的图像和表示海岸线的浪花的图像那样，不一定与地物有物理联系的图像。上述形态中，对于这样没有物理联系地表示外观的图像，不受将图像纳入地物的形状内的这样的约束地进行显示。通过这样做，能够实现不被拘束于三维模型的轮廓形状中的表现，能够提高真实感。例如，对表示海的多边形，在海岸线附近允许表示浪花的白点、线等随机且从多边形的边界突出地进行，通过这样，即使是海的多边形形状比较单纯，也能够表现模仿波浪的复杂的海岸线，能够提高其真实感。

在本发明中，

上述属性表现图像是二维图像，

上述属性表现图像重叠部也可以在上述投影图生成部生成的上述投影图上重叠显示上述属性表现图像。

在上述形态中，在生成投影图的投影处理之外，另行只利用二维图像显示处理显示属性表现图像。例如可以在生成的作为二维图像的投影图上直接描绘属性表现图像，也可以将属性表现图像描绘在二维的层上之后再重叠显示于投影图。如果这样采用上述形态，就不需要对属性表现图像进行投影处理，因此能够减轻为显示进行的处理负荷。

在这样的形态中，显示属性表现图像的位置可以用各种方法确定。例如可以对各地物获取投影处理后的投影图内的二维坐标，以该坐标值为基准确定属性表现图像的显示位置。又可以基于各地物的三维模型，在三维空间内求取属性表示图像的显示位置后，实施与投影处理相同的坐标变换，求二维图像内的坐标。

又，用从上空视点进行的透视投影生成投影图的情况下，也可以是显示位置在投影图内越往上方，可以将属性表现图像的尺寸显示得越小。透视投影的情况下，越是往生成的图像上方，越是描绘离开视点的远方，因此越是上方，使属性表现图像的尺寸越小，因此也能够赋予属性表现图像以远近感。

作为以上所示的形态的具体适用例，也可以是

上述地物是建筑物，

上述外观属性信息是表示上述建筑物的夜间的发光形态的信息，

上述属性表现图像是表示上述建筑物的夜间的发光的光源图像，

上述属性表现图像重叠部根据上述发光形态使得显示上述属性表现图像。

作为表示建筑物的夜间的发光形态的外观属性信息，是指发光时的外观、即将光源图像重叠于建筑物表示夜景时，能够影响光源图像的数目、大小、颜色、亮度、形状、配置等的信息。作为这样的外观属性信息，有例如建筑物的类别、建筑物的高度和层数、建筑物的平面形状和大小等。

如果采用上述形态，根据这样的外观属性信息生成光源图像，对于建筑物，这样能够提高夜景的真实感。例如建筑物的类别，是办公大楼的情况下，可以用表示从窗户泄漏的荧光灯的光的光源图像，是超高层大楼的情况下，可以用表示航空警示灯的光的光源图像，这样分开使用不同的光源图像进行表现。

又，在表现上述建筑物的夜间的发光形态的形态中，也可以是

上述外观属性信息包含表示上述建筑物的高度或层数的信息，

上述属性表现图像重叠部用与上述建筑物的高度或层数相应的数或大小显示上述属性表现图像。

通过这样做，能够表示越是高的建筑物或层数越多的建筑物，越多的从窗户泄漏光的情况。

光源图像的数目，例如，如果是1层的建筑物，光源图像的数目就用一个，如果是3层建筑物，就用3个，这样使其与建筑物的层数一致即可，也可以如果是1～5层建筑，光源图像的数目就用1个，如果是6～10层建筑，就用2个，这样使其阶梯式变化。可以用各种方法根据建筑物的高度或层数使其单调增加或阶梯式变化。而且还可以对光源图像的数目设定上限值或下限值。

显示多个光源图像的情况下，也可以在建筑物的高度方向上排列。如果这样做，则能够在视觉上更有效地表现建筑物的高度。光源图像相互间可以分离，也可以接触或重叠。

光源图像可以相应于建筑物的高度或层数改变面积，扩大或改变形状。在这种情况下，可以使其单调增加，也可以使其阶梯式改变。

在本发明中，还可以根据建筑物的平面形状将光源图像排列在左右方向上进行显示。

本发明的三维地图显示系统中，也可以是

上述属性表现图像是表示与上述地物有物理联系的物的外观的图像，

上述属性表现图像重叠部在基于上述地物的形状的约束条件下显示上述属性表现图像。

所谓基于地物的形状的约束条件，可以是例如不从表示地物的多边形突出的条件、边界上或距离边界规定距离的范围内这样的条件等。

作为这样的属性表现图像，可以举出例如道路的路灯和道路上的车、海上漂浮的船舶、田园和山等生长的植物等。这样与地物有物理联系的物体的情况下，如果无视地物形状进行显示，有时候会形成给人以不协调感的图像。在上述形态中，对于这样的属性表现图像，由于在基于地物的形状的约束条件下使其显示，因此能够避免这样的不协调感。

被施加基于地物的形状的约束条件的情况下，也可以是

上述属性表现图像重叠部在生成上述投影图之前将用于使得显示上述属性表现图像的模型配置在上述三维模型上。

属性表现图像通过与地物的三维模型一起投影，重叠于地物地进行显示。

如果采用这样在三维模型上配置属性表现图像用的模型的方法，则能够比较容易地规定与三维模型的位置关系，有容易维持上述约束条件的优点。又由于对属性表现图像用的模型也实施投影处理，因此有对属性表示图像能够赋予与地物的三维模型一样的远近感的优点。

不过，即使是有这样的约束条件的情况下，也可以像先前说明的那样，采取在投影图上直接描绘作为二维图像的属性表现图像，或在层上描绘并重叠的方法。

反之，也可以采取还包含没有施加先前说明的约束条件的属性表现图像，配置在地物的三维模型上然后投影的方法。

又，用于显示属性表现图像的模型可以是三维的，也可以是二维的。采用二维的属性表现图像的情况下，也可以采取将三维地图内显示的全部属性表现图像按照对应的地物的位置坐标配置于1个平面上，以生成属性表现图像构成的纹理，将其贴附在三维模型上然后进行投影的方法。

作为有上述约束条件的形态的具体例，也可以是

上述地物是道路，

上述属性表现图像是表示配置在该道路上的路灯的光的光源图像，

上述属性表现图像重叠部在沿着上述道路这样的约束条件下显示上述光源图像。

通过这样做，能够在道路上表现路灯的光，能够提高道路夜景的真实感。光源图像的配置可以有种种设定，可以沿着道路有规则地配置，这样能够进一步提高真实感。

光源图像的配置也可以相应于道路的车道数目等改变。例如也可以在道路的车道数少的情况下，配置1列，车道数多的情况下配置多列(例如2列)。而在道路的交叉点上，也可以配置表示信号灯的点灯状态的光源图像。

本发明不一定要完全具备上述的各种特征，能够省略其的一部分或适当组合构成。又，本发明除了作为上述三维地图显示系统的构造之外，也能够作为三维地图显示方法的发明构成。又能够以实现这些功能的计算机程序、以及记录该程序的记录媒体、包含该程序，在载波内被具体体现的数据信号等各种形态实现。还有，在各个形态中，可以使用先前所示的各种附加要素。

用计算机程序或记录该程序的记录媒体等构成本发明的情况下，可以作为控制三维地图显示系统的动作的全部程序构成，也可以作为只构成实现本发明的功能的部分的程序。又，作为记录媒体可以采用软磁盘、CD－ROM、DVD－ROM、光磁盘、IC卡、ROM卡盒、穿孔卡、印刷着条形码等符号的印刷品、计算机的内部存储装置(RAM和ROM等存储器)以及外部存储装置等计算机可读的各种媒体。

附图说明

图1是表示实施例的导航系统的概要构造的说明图。

图2是表示地图数据22的内容的说明图。

图3是表示设定表24T及属性表现图像数据24的一个例子的说明图。

图4是表示路径导向处理的流程的流程图。

图5是表示本实施例的三维地图的显示方法的说明图。

图6是表示三维地图显示处理的流程的流程图。

图7是表示建筑物用属性表现图像描绘处理的流程的流程图。

图8是表示道路用属性表现图像描绘处理的流程的流程图。

图9是表示显示模式为夜景模式的情况下的三维地图(鸟瞰图)的显示例的说明图。

图10是表示变形例的光源图像的显示例的说明图。

图11是表示变形例的道路用属性表现图像描绘处理的流程的流程图。

图12是表示变形例的属性表现图像描绘处理的流程的流程图。

图13是表示另一变形例的属性表现图像描绘处理的流程的流程图。

符号说明

10…终端

11…指令输入部

12…收发信部

13…显示控制部

14…投影图生成部

15…属性表现图像重叠部

16…字符显示控制部

17…数据保持部

18…位置信息获取部

20…地图数据库

22…地图数据

24…属性表现图像数据

24T…设定表

26…字符数据

29…网络数据

30…显示装置

100…服务器

101…收发信部

102…数据库管理部

103…路径探索部

NE…网络

具体实施方式

实施例

以下基于将本发明的三维地图显示系统适用于进行从出发地(当前所在地)到目的地的路径导向的导航系统的情况的实施例，对本发明的实施方式进行说明。以下表示导航系统的例子，但是本发明不限于这样的例子，可以作为显示三维地图的各种装置构成。

A.系统构造：

图1是表示实施例的导航系统的概要构造的说明图。导航系统通过网络NE将服务器100、具有作为三维地图显示装置的功能的终端10加以连接而构成。此外，也可以将本实施例的服务器100提供的功能组入终端10，作为单机装置构成，还可以作为具备多个服务器等的分散系统构成。

服务器100具备地图数据库20、以及、图示的收发信部101、数据库管理部102、路径探索部103的各功能块。这些功能块可通过在服务器100安装用于实现各功能的计算机程序以软件方式构成。也可以这些功能块的至少一部分以硬件方式构成。

地图数据库20中存储地图数据22、设定表24T、属性表现图像数据24、字符数据26以及网络数据28。

地图数据22是路径导向时等情况下用于显示三维地图的数据，包含作为用于三维描绘海、山、江河、道路、建筑物等各种地物的描绘数据的三维模型(多面形，polygon)等。

设定表24T对为装饰地物的外观而使用怎样的属性表现图像作出规定。本实施例中，属性表现图像有预先以图像数据的形式准备的图像、以及描绘地图时基于图形库具备的功能生成的图像。属性表现图像数据24存储应该预先准备的属性表现图像的图像数据。

地图数据22以及设定表24T、属性表现图像数据24的数据结构将在下面说明。

字符数据26是表示地图中显示的字符的数据。

网络数据28是以链路及节点的集合表示道路的路径探索用的数据。

服务器100的各功能块分别提供以下的功能。

收发信部101通过网络NE与终端10进行各种指令和数据等的交换。在本实施例中，进行例如有关路径探索和地图显示的指令、地图数据库20存储中的各种数据等的交换。

数据库管理部102对从地图数据库20读出的数据进行控制。

路径探索部103利用地图数据库20，实施从用户指定的出发地到目的地的路径探索。路径探索可以采用狄克斯特拉法(Dijkstra)等众所周知的方法。

终端10具备CPU、ROM、RAM、以及硬盘驱动器等。而且CPU通过读出硬盘驱动器中存储的应用程序加以执行，作为收发信部12、显示控制部13起作用。显示控制部13具备投影图生成部14、属性表现图像重叠部15、以及字符显示控制部16。也可以是它们的各部中的至少一部利用硬件构成。

指令输入部11输入有关路径探索、地图显示的用户指示。

收发信部12通过网络NE与服务器100进行各种指令和数据等的交换。

数据保持部17暂时保存从服务器100获取的数据。

位置信息获取部18借助于GPS(GlobalPositioningSystem，全球定位系统)或电磁罗盘等传感器获取终端10的当前位置和方位等路径探索、路径导向所需要的信息。

投影图生成部14利用地图数据22，借助于透视投影法生成对地物进行三维描绘的投影图。属性表现图像重叠部15利用属性表现图像数据24等，在投影图上重叠显示属性表现图像。字符显示控制部16对利用字符数据26表示有关地物的信息的字符在投影图上的显示进行控制。显示控制部13对投影图生成部14、属性表现图像重叠部15以及字符显示控制部16的动作进行控制，将根据它们生成的三维地图显示于终端10的显示装置30。

还有，在本实施例中，作为三维地图的显示模式，准备有表示白昼风景的显示模式“昼景模式(白天模式)”和表示夜景的显示模式“夜景模式”。

B.地图数据：

图2是表示地图数据22的内容的说明图。如图2(a)所示，在地图数据22中，对各地物赋予固有的地物ID，管理着对每一地物图示的各种数据。

“类别”表示“建筑物”、“道路”、“铁路”、“海”、“湖沼”、“江河”、“山林”、“田园、草原”等地物的种类。

“名称”是地物的名称。

“三维模型”是用于三维表示各地物的多面形数据。该数据相当于本发明的描绘数据。

“纹理”是在纹理映射(texturalmapping)中按照地物(三维模型)的形状贴附的图像。

“属性”是根据地物的类别，表示地物的各种性质的数据。如图2(b)所示，如果例如地物的类别是建筑物，则属性中包含高层大楼、办公楼、房屋等建筑物的详细的类别(详细类别)、建筑物的高度或层数、建筑物的宽度等。又，如图2(c)所示，如果地物的类别是道路，则属性中包含高速公路、国道、县道、一般道路、小街道等道路的详细的类别(详细类别)和道路的车道数、道路的宽度等。

C.属性表现图像：

图3是表示设定表24T以及属性表现图像数据24一个例子的说明图。设定表24T规定为了修饰地物的外观而采用的属性表现图像。在本实施例中，地图的显示模式有昼景模式、夜景模式，因此属性表现图像也对每一显示模式设定。属性表现图像数据24是将用于表示属性表现图像的二维图像数据与识别信息ID对应存储的数据库。

在设定表24T中，如图所示，属性表现图像与地物的类别、详细类别对应。

道路、高速公路的昼景模式中存储着识别信息ID1。这表示将属性表现图像数据24的识别信息ID1、即汽车的图像数据作为属性表现图像使用。另一方面，在夜景模式中设定“光源(橙色)”。这表示利用图形库的功能描绘地图时生成表示道路上设置的路灯(钠灯)的橙色光的球形光源图像并予以显示。同样，对于国道，在昼景模式的情况下，与高速公路一样使用识别信息ID1“汽车”，但是在夜景模式的情况下，像“光源(白)”那样，采用颜色不同的光源。县道的情况下，昼景模式的情况下，设定为不采用属性表现图像。这样根据道路的类别改变设定，可以表示每一类别的外观。

同样，作为使用属性表现图像数据24所准备的图像数据的地物，在昼景模式中分别有铁道的识别信息ID2“列车”、海、港口的识别信息ID3“船舶”、山林、针叶林的识别信息ID4“针叶树”、山林、阔叶林的识别信息ID5“阔叶树”等。

另一方面，作为描绘时生成的图像，有作为夜景模式下使用的、表示从建筑物的窗子泄漏的荧光灯的白色光的四边形和圆形的窗光源图像、表示在高层大楼的屋顶上等设置的航空警示灯的红色光的圆形航空警示灯图像、船舶上点亮的船光源图像。又，作为昼景模式下使用的图像，有表示海浪的光亮的波光源图像、表示浪花的白点图像等。对于其他对各种地物能够准备属性表现图像。

D.路径导向处理：

下面以用实施例的导航系统进行路径探索和路径导向的情况下的处理为例，对实施例的三维地图的显示控制进行说明。

图4是表示路径导向处理的流程的流程图。没有将终端10与服务器100的处理内容区别记载，而该处理是两者联合执行的处理。

一旦开始处理，导航系统就输入出发地、目的地、以及显示模式的指示(步骤S10)。出发地也可以原封不动使用由位置信息获取部18获取的当前位置。作为显示模式，准备了表示白昼风景的显示模式即“昼景模式”、以及表示夜间风景的显示模式即“夜景模式”。显示模式可以在导航系统使得具备获取时刻的功能，也可以根据实行路径导向处理的时刻自动切换。

接着，导航系统基于来自用户的指定实施路径探索处理(步骤S12)。该处理是服务器100利用地图数据库20存储的网络数据28进行的处理，可以利用狄克斯特拉法(Dijkstra)等众所周知的方法进行。得到的路径被发送到终端10。

接受路径探索的结果，终端10一边实施三维地图显示，一边以下述步骤实施路径导向。

首先，终端10从GPS等传感器输入当前位置(步骤S14)，确定显示三维地图时的视点位置、视线方向(步骤S16)。视线方向可以定为例如从当前位置看朝向目的地的路径上的将来位置的方向。视点位置可以定为例如从当前位置起规定距离后的位置，视点的高度以及角度(仰角、俯角)，可由用户从预先设定的值出发任意调整。

然后，终端10实施三维地图显示处理(步骤S18)。下面对三维地图显示处理进行详细说明。

终端10反复执行步骤S14～S18的处理，直到到达目的地(步骤S20：是)。

E.三维地图显示处理：

在本实施例中，通过描绘图3说明的各种属性表现图像，修饰地物的外观以显示三维地图。属性表现图像的显示可以用各种方法进行，但是，首先，说明在将三维模型透视投影得到的投影图上重叠二维描绘的属性表现图像的属性表现图像层的方法。

图5是表示本实施例的三维地图的显示方法的说明图。示意表示三维模型、投影图、与属性表现图像层的关系。投影图是通过对三维模型进行透视投影描绘的二维图像。在透视投影得到的投影图中，越是下方的区域，将近景的三维模型描绘得越大，越是上方的区域，将远景的三维模型描绘得越小，表现出远近感。

属性表现图像层是二维描绘属性表现图像的层，与投影图分开准备。属性表现图像层的各属性表现图像的显示位置，可以对于例如各地物，获取投影图内的二维坐标，以该坐标值为基准，确定属性表现图像的显示位置。也可以基于各地物的三维模型，在三维空间内求得属性显示图像的显示位置后，实施与透视投影同样的坐标变换求二维图像内的坐标。属性表现图像层与投影图的前面重叠。

在属性表现图像层中，与投影图中的地物一样，越是上方的区域，越是将属性表现图像缩小描绘。通过这样做，对属性表现图像也能够赋予远近感。

图6是表示三维地图显示处理的流程的流程图。该处理是相当于图4所示的路径导向处理中的步骤S18的处理，是终端10执行的处理。

一旦开始处理，终端10就输入视点位置、视线方向、显示模式(步骤S100)。接着，终端10从地图数据库20读入基于视点位置和视线方向确定的显示对象区域内存在的地物的三维模型以及与各地物对应的属性表现图像数据24(步骤S110)。

然后，终端10判断三维地图的显示模式是昼景模式还是夜景模式(步骤S120)。显示模式是夜景模式的情况下，终端10使三维模型及其背景全体为暗色(步骤S130)。另一方面，显示模式为昼景模式的情况下，终端10跳过步骤S130进入步骤S140的处理。

然后，终端10基于步骤S100设定的视点位置、视线方向，一边消去阴影线，一边利用透视投影法进行渲染(rendering)，生成对地物进行三维描绘的投影图(步骤S140)。

然后，终端10对各地物获取投影图内的二维坐标值，以该坐标值为基准，设定属性表现图像层中的属性表现图像的显示位置(步骤S150)。这时，终端10根据显示模式，对应于各地物，利用图形库的功能生成地图数据库20中没有存储的属性表现图像(参照图3)，也设定该属性表现图像的显示位置。

然后，终端10根据投影图内的各地物的显示位置，将属性表现图像的尺寸扩大、缩小(步骤S160)。属性表现图像的尺寸根据地图的比例尺设定以投影图内的上下方向的中央显示的地物为基准的基准尺寸，终端10是地物的显示位置越是在下方，越是将属性表现图像的尺寸放大，地物的显示位置越是在上方，越是将二维的光源图像的尺寸缩小。

然后，终端10实施属性表现图像描绘处理(步骤S170)。属性表现图像描绘处理是在属性表现图像层上二维描绘属性表现图像的处理。如图3所示，属性表现图像中存在各种的种类，描绘方法因其类别而不同，因此后面将对具体的处理内容进行说明。

属性表现图像描绘处理一旦结束，终端10就读入作为显示对象的字符数据，在地图上重叠显示各字符(步骤S180)。

借助于以上的处理，终端10结束三维地图显示处理。

图7是表示建筑物用属性表现图像描绘处理的流程的流程图。该处理是相当于图6所示的三维地图显示处理中的步骤S170(属性表现图像描绘处理)的一部分的处理，显示模式为夜景模式的情况下，对显示对象内区域存在的建筑物依序实行。

一旦开始处理，终端10对处理对象的建筑物进行选择(步骤S200)。然后，终端10基于该建筑物的属性信息，设定作为属性表现图像的窗光源图像的显示形态(步骤S210)。终端10对N层的建筑物设定M个窗光源图像。本实施例中，如步骤S210的框内所示，窗光源图像的数目按楼层设定，对1～5层的建筑物，设定1个，对6～10层的建筑物设定2个，对11～15层的建筑物设定3个，又对窗光源图像的数目设定上限值。窗光源图像也可以与建筑物的层数相同，通过这样阶梯式设定，能够对地图内显示的窗光源图像数目过多的情况加以抑制。而且，设定上限值，对一定层数以上的建筑物，不管层数多少，将窗光源的图像数限制在上限值，这样能够抑制对于1个地物窗光源图像数目过多的情况。

而且，终端10将M个窗光源图像描绘于与属性表现图像层(参照图5)中的建筑物的投影图对应的位置上(参照图6的步骤S150)(步骤S220)。在本实施例中，如步骤S220的框内所示，窗光源图像是半径为r的圆形图像，窗光源图像数目为多个的情况下，终端10以窗光源图像相互间接触的状态将其排列描绘在建筑物的高度方向上。窗光源图像的一部分也可以从建筑物的形状突出。光源[1]的位置采用先前在图6的步骤S150得到的显示位置。作为第M个窗光源图像的光源[M]，以作为第1个窗光源图像的光源[1]的位置为基准，在上下方向上偏移着描绘。这时的偏移量由下述式(1)算出。

偏移[M]＝(－1)^M×2r×ROUNDUP((M－1)/2，0)…(1)

在这里，“ROUNDUP(X，0)”是舍弃数值X的小数第1位加以进位的函数。

又，虽然省略图示，终端10对处理对象的建筑物设定航空警示灯的光源图像的情况下，将航空警示灯的光源图像描绘在例如与建筑物的屋顶上的角落对应的位置上。

利用以上的处理，终端10结束建筑物用属性表现图像描绘处理。

光源图像的配置此外还可以采用各种形态。光源相互间可以分离，在规定数目以上的情况下，也可以分为2列以上显示。根据表示光源[1]的位置，光源[M]也可以从光源[1]起向上或向下依序排列地进行显示。光源也可以随机配置于光源[1]的显示位置周边的区域。种

图8是表示道路用属性表现图像描绘处理流程的流程图。该理是相当于图6所示的三维地图显示处理中的步骤S170(属性表现图像描绘处理)的一部分的处理，对显示对象内区域中存在的道路依序实行。

一旦开始处理，终端10选择处理对象的道路(步骤S300)。然后，终端10基于该道路的属性信息以及显示模式，设定应该描绘的属性表现图像(步骤S310)。如步骤S310的框内所示，例如处理对象的道路为高速公路的情况下，显示模式为昼景模式时，终端10选择汽车的图像作为属性表现图像。又，例如处理对象的道路为高速公路的情况下，显示模式为夜景模式时，终端10选择表示路灯的橙色的光源图像作为属性表现图像。

然后，终端10将选择的属性表现图像描绘于属性表现图像层(参照图5)中的道路形状内(步骤S320)。

如步骤S320的框内的左侧所示，终端10在显示模式为夜景模式的情况下将表示路灯的光的多个光源图像沿着道路等间隔配置着进行描绘。在本实施例中，道路不是多边形，而是描绘为具有线宽的线条。因此，终端10在进行道路的渲染时，获取线条数据的通过点P1、P2、P3投影后的坐标作为显示位置(参照图6的步骤S150)。然后，在步骤S320的处理中，基于这些通过点P1～P3的坐标，求属性表现图像层上的道路的线，沿着该线以规定的间隔d配置光源图像。间隔d可根据地图显示的比例尺等任意设定。也可以在透视投影的图像中，考虑到在上方也就是远景，距离的比例尺也缩短，将间隔d越往上方越是依序逐步缩短。

这时，终端10根据道路的类别和车道数改变光源图像的排列。终端10对例如车道数多的高速公路，将光源图像排列为2列，对车道数少的小街道，将光源图像排列为1列。光源图像以2列以上显示时，将光源图像配置于从道路线向道路的宽度方向偏移的位置上即可。这时的偏移量最好是根据道路的线宽设定，不要偏离道路太远，但不必一定设在道路内。以这样的状态表现光源，能够在沿着道路线这样的约束条件下描绘光源。

显示模式为昼景模式的情况下，终端10如步骤S320的框内的右侧所示描绘，将汽车的图像随机配置在道路上。道路线的确定方法与夜景模式的情况相同。汽车的图像的配置位置的确定，可以利用随机数确定道路线上的位置，也可以利用随机数确定汽车相互间的间隔。显示汽车的图像时，也可以根据道路的类别和车道数改变为2列以上。但是，汽车的图像的情况下，约束条件比光源更严格，有必要确定偏移量以使其不从道路的线宽突出。

利用以上的处理，终端10结束道路用属性表现图像描绘处理。

对于建筑物以及道路以外的地物的属性表现图像描绘处理，与上述的道路用属性表现图像描绘处理大致相同。也就是说，终端10选择处理对象的地物，基于该属性信息及显示模式，设定应该描绘的属性表现图像，在属性表现图像层，在与投影图对应的位置上描绘属性表现图像。但是，根据属性表现图像是与地物有物理联系的图像，还是与地物没有物理联系的图像，终端10切换对于属性表现图像的描绘位置的条件。

作为与地物没有物理联系的属性表现图像，可以举出例如表示海岸线的浪花的图像。在这种情况下，终端10对表示海的多边形，在海岸线附近允许表示浪花的白点、线等随机且从多边形的边界突出。又，作为与地物有物理联系的属性表现图像，可以举出例如表示海上漂浮的船舶、田园和山上等生长的植物等的图像。在这种情况下，终端10按照例如不从表示地物的多边形突出的条件、在边界上或离边界规定距离的范围内这样的条件描绘属性表现图像。

通过这样根据地物切换对于属性表现图像的描绘位置的条件，能够对各种地物显示多种多样的属性表现图像，能够提高三维地图的真实感。

图9是表示显示模式为夜景模式的情况下的三维地图(鸟瞰图)的显示例的说明图。该三维地图是利用上述三维地图显示处理(夜景模式)得到的。在实际的地图中，天空用藏青色描绘，但是在图9中，为了能够清晰表现天空与山的边界，天空用白色描绘。又省略了地图中的字符。

在显示装置30的显示画面WD中，如图所示，虚线包围表示的区域A近傍集中显示表示从建筑物的窗子泄漏出的光等的光源图像，真实地表现了许多建筑物并立的都会夜景。又，在显示画面WD中，表示道路的路灯的光等的光源图像表示为线状，真实地表现了道路RD等多条道路的夜景。

如果采用以上说明的本实施例的导航系统，通过在三维地图中，在投影图上重叠显示属性表现图像，能够近似而且简易地表现地物的外观属性。从而能够以比较小的负荷提高三维地图的真实感。

F1.变形例：

以上对本发明的一些实施方式进行了说明，但是本发明丝毫不受这样的实施方式的约束，在不脱离其要旨的范围内可以以各种形态实施本发明。例如可以有以下的变形。

变形例1：

上述实施例中，三维地图的显示模式为夜景模式的情况下，配置与建筑物的层数相应的数目的光源图像(窗光源图像)，但是本发明不限于此。

图10是表示变形例的光源图像的显示形态的说明图。如图10(a)所示，也可以建筑物的高度越高，使圆形的光源图像的尺寸越大。又可以如图10(b)所示，建筑物的高度越高，使光源图像变形成纵向的椭圆形。利用这样的显示形态，也可以近似地表现建筑物的高度。

F2.变形例2：

上述实施例中，在道路用属性表现图像描绘处理中，将表示路灯的光的光源图像描绘于属性表现图像层的道路形状内，但是本发明不限于此。

图11是表示变形例的道路用属性表现图像描绘处理的流程的流程图。在三维地图的显示模式为夜景模式的情况下，该处理在紧接图6的步骤S130之后对显示对象内区域中存在的道路依序执行。

一旦开始处理，终端10选择处理对象的道路(步骤S400)。然后，终端10基于该道路的属性信息，设定用于使得作为表示路灯的光的属性表现图像的光源图像进行显示的球体光源模型(步骤S410)。处理对象的道路为高速公路的情况下，终端10设定橙色的球体模型。又，处理对象的道路为国道或县道的情况下，终端10设定白色的球体模型。球体模型的直径能够在例如道路宽度以内任意设定，例如能够设定为道路宽度的1/10。

然后，终端10将设定的光源模型在三维空间上沿着道路配置(步骤S420)。本实施例中，如步骤S420的框内所示，沿着道路按等间隔d，在离开路面高度h的位置配置球体光源模型。

然后，终端10基于图6的步骤S100设定的视点位置、视线方向，利用透视投影法进行光源模型以及地物的三维模型的渲染，生成将光源图像重叠显示的投影图(步骤S430)。

利用以上的处理，终端10结束道路用属性表现图像描绘处理。

如果采用本变形例的道路用属性表现图像描绘处理，对表示路灯的光的光源模型也进行透视投影，因此对表示路灯的光的光源图像，能够赋予与地物的三维模型一样的远近感。

F3.变形例3：

上述实施例，在三维地图显示处理中，将属性表现图像描绘于属性表现图像层，将其与投影图相互重叠，但是本发明不限于此。

图12是表示变形例的属性表现图像描绘处理的流程的流程图。该处理是在三维地图的显示模式为夜景模式的情况下紧接图6的步骤S130之后执行的。

一旦开始处理，终端10就选择处理对象的地物(步骤S500)。然后终端10基于该地物的属性信息设定对应的属性表现图像(光源图像)(步骤S510)。然后，终端10按照地物的位置坐标，将属性表现图像配置在1个平面上(步骤S520)。在步骤S520的框内示意性表示该情况。图示的例子中，终端10对于建筑物，在与建筑物的位置坐标对应的位置上配置与建筑物的高度对应大小的圆形光源图像。又，终端10对于道路，在与道路的位置坐标对应的位置上，沿着道路等间隔配置表示路灯的光的圆形光源图像。将在1个平面上配置对于多个地物的属性表现图像的形态称为属性表现图像纹理(Texture)。

然后，终端10对作为处理对象的所有的地物，判断是否配置了所有的属性表现图像(步骤S530)。没有配置所有的属性表现图像的情况下(步骤S530：否)，终端10使处理返回步骤S500。另一方面，配置了所有的属性表现图像的情况下(步骤S530：是)，终端10将属性表现图像纹理贴附在三维模型上(步骤S540)。

然后，终端10基于图6的步骤S100设定的视点位置、视线方向，利用透视投影法进行三维模型的渲染，生成重叠显示光源图像的投影图(步骤S550)。

借助于以上的处理，终端10结束属性表现图像描绘处理。

F4.变形例4：

图13是表示另一变形例的属性表现图像描绘处理的流程的流程图。本变形例的属性表现图像描绘处理是显示无法视觉识别各建筑物的程度的广域图的情况下的处理。本变形例的属性表现图像描绘处理的流程与图12所示的变形例的属性表现图像描绘处理大致相同。该处理也是在三维地图的显示模式为夜景模式的情况下，紧接图6的步骤S130之后执行。

一旦开始处理，终端10就选择处理对象的地物(步骤S600)。然后，终端10基于该地物的属性信息，设定对应的属性表现图像(光源图像)(步骤S610)。然后，终端10按照地物的位置坐标，将属性表现图像配置在1个平面上(步骤S620)。在步骤S620的框内示意性表示该情况。图示的例子中，终端10对于建筑物，在与建筑物的位置坐标对应的位置上，配置与建筑物的高度相应大小的圆形光源图像。又，终端10对于道路，在与道路的位置坐标对应的位置上，沿着道路等间隔配置表示路灯的光的圆形光源图像。在该图中，建筑物的三维模型用虚线描绘，表示对建筑物不进行三维模型的渲染。

然后，终端10对作为处理对象的所有的地物，判断是否配置了所有的属性表现图像(步骤S630)。没有配置所有的属性表现图像的情况下(步骤S630：否)，终端10使处理返回步骤S600。另一方面，配置了所有的属性表现图像的情况下(步骤S630：否)，终端10将属性表现图像纹理贴附在三维模型上(步骤S640)。这时终端10除去建筑物的三维模型之后，贴附属性表现图像。

然后，终端10基于图6的步骤S100设定的视点位置、视线方向，利用透视投影法进行建筑物以外的三维模型的渲染，生成重叠显示光源图像的投影图(步骤S650)。这种投影图中，没有将建筑物的三维模型投影，但是有与建筑物对应的光源图像的投影。

利用以上的处理，终端10结束属性表现图像描绘处理。

F5.变形例5：

上述实施例和变形例说明的各种处理未必一定全部具备，也可以省略一部分，或与其他处理置换。

F6.变形例6：

在上述实施例中，表示将本发明的三维地图显示系统适用于导航系统的例子，但是也可以作为与路径探索、路径导向功能无关地显示三维地图用的装置构成。

F7.变形例7：

在上述实施例中，利用软件执行的处理也可以利用硬件执行，反之亦然。

工业应用性

本发明可使用于显示三维表现地物的三维地图的技术。

Claims (10)

1.一种三维地图显示系统，是显示三维表现地物的三维地图的三维地图显示系统，其特征在于，具备：

地图数据库，将包含所述地物的三维模型的描绘数据与表示所述地物的外观属性的外观属性信息对应存储；

投影图生成部，生成将所述描绘数据投影的投影图；以及

属性表现图像重叠部，基于所述外观属性信息，与所述地物的形状无关地，将表示与该外观属性信息对应的外观的图像、即属性表现图像重叠显示于所述投影图上。

2.根据权利要求1所述的三维地图显示系统，其特征在于，

所述属性表现图像是与所述地物没有物理联系地表示外观的图像，

所述属性表现图像重叠部允许所述属性表现图像从所述地物的形状突出地进行显示。

3.根据权利要求1或2所述的三维地图显示系统，其特征在于，

所述属性表现图像是二维图像，

所述属性表现图像重叠部在所述投影图生成部生成的所述投影图上重叠显示所述属性表现图像。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的三维地图显示系统，其特征在于，

所述地物是建筑物，

所述外观属性信息是表示所述建筑物的夜间的发光形态的信息，

所述属性表现图像是表示所述建筑物的夜间的发光的光源图像，

所述属性表现图像重叠部根据所述发光形态使得显示所述属性表现图像。

5.根据权利要求4所述的三维地图显示系统，其特征在于，

所述外观属性信息包含表示所述建筑物的高度或层数的信息，

所述属性表现图像重叠部用与所述建筑物的高度或层数对应的数或大小显示所述属性表现图像。

6.根据权利要求1所述的三维地图显示系统，其特征在于，

所述属性表现图像是表示与所述地物有物理联系的物的外观的图像，

所述属性表现图像重叠部在基于所述地物的形状的约束条件下使得显示所述属性表现图像。

7.根据权利要求6所述的三维地图显示系统，其特征在于，

所述属性表现图像重叠部在所述投影图生成之前将用于使得显示所述属性表现图像的模型配置于所述三维模型上。

8.根据权利要求6或7所述的三维地图显示系统，其特征在于，

所述地物是道路，

所述属性表现图像是表示该道路上配置的路灯的光的光源图像，

所述属性表现图像重叠部在沿着所述道路的约束条件下使得显示所述光源图像。

9.一种三维地图显示方法，是利用计算机显示三维表现地物的三维地图的三维地图显示方法，其特征在于，具备下述工序：

地图数据库参照工序，所述计算机参照将包含所述地物的三维模型的描绘数据与表示所述地物的外观属性的外观属性信息对应存储的地图数据库；

投影图生成工序，所述计算机生成将所述描绘数据投影的投影图；以及

属性表现图像重叠工序，所述计算机基于所述外观属性信息，与所述地物形状无关地使得表示与该外观属性信息对应的外观的图像、即属性表现图像重叠显示于所述投影图上。

10.一种记录媒体，是利用计算机记录用于显示三维表现地物的三维地图的计算机程序的计算机可读记录媒体，其特征在于，所述记录媒体记录使计算机实现下述功能用的计算机程序，即：

参照对应存储包含所述地物的三维模型的描绘数据与表示所述地物的外观属性的外观属性信息的地图数据库的地图数据库参照功能；

生成将所述描绘数据投影的投影图的投影图生成功能；

基于所述外观属性信息，与所述地物形状无关地将表示与该外观属性信息对应的外观的图像、即属性表现图像重叠显示在所述投影图上的属性表现图像重叠功能。