CN1191558C - 地图显示设备的地图显示方法 - Google Patents

Abstract

当一用户指定一地图的一部分要放大或缩小时，一表面产生单元通过将一个表面从第一图形逐渐变至第二图形产生各表面，第一图形对应于先前指定地图部分的一个位置，第二图形对应于当前指定地图部分的一个位置。一绘制地图单元将地图依次绘制在所产生表面上，以得到所绘制的图像。一投影/显示单元将所绘制的图像投影到一平面虚拟屏幕上，并且显示所投影的图像。因而，该地图的期望部分可以放大/缩小，同时保持各道路的连接。而且，即使放大/缩小的目标根据用户的指示从一个地图部分变至另一地图部分，该地图显示也可以平滑变换。这有助于用户迅速而准确地理解该地图的内容。

Description

地图显示设备和地图显示方法

本申请基于在日本提出的第2000-308483号申请案，其内容在此引入以作参考。

                           技术领域

本发明涉及一种地图显示设备、一种地图显示方法和一种用于地图显示设备中的计算机程序。本发明尤其涉及用于汽车导航设备中的道路地图显示技术。

                           背景技术

关于地图显示设备的申请案实例包括一种汽车导航设备。一种用于汽车导航设备中的地图显示设备必需使得用户即驾驶员马上就能理解所显示的地图。因此，业已发明了各种地图显示技术以使驾驶员能够马上理解所显示的信息。一种这样的技术是，强调显示驾驶员可能想要的信息。

在驾驶一辆汽车时，有一些驾驶员看来要格外注意的点，例如十字路口和目的地。下文将这些点称为“兴趣点”。一种传统类型的地图显示设备显示一兴趣点及其附近地区的放大图。例如，当一辆汽车接近一个主要的十字路口时，这种类型的地图显示设备显示该十字路口及其附近地区的放大图，以帮助驾驶员决定他(或她)应当采取哪条路线。这里，该放大图可以不显示在整个屏幕上而只覆盖一部分屏幕，以便与显示在屏幕上的地图有部分交迭。

另一种类型的地图显示设备将该地图所覆盖地区周边的宽域视图以一更小比例显示在屏幕上所显示地图的一部分上。该方法使得驾驶员能够参考该地图，同时参考该宽域视图以查对该地图所覆盖地区周围存在哪些道路。

因此，传统的地图显示设备通过显示一兴趣点附近地区的放大图或一地图所示区域周边的宽域视图，强调显示驾驶员可能想要的信息。这样，驾驶员可以迅速理解显示在屏幕上的信息。

但是，当兴趣点附近地区的放大图显示在整个屏幕上时，驾驶员可以看到该放大图而看不到该兴趣点附近地区以外区域的地图，由此无法查对该兴趣点附近地区周围存在的道路。

而且，当该兴趣点附近地区的放大图或者地图所覆盖区域周边的宽域视图显示在部分屏幕上时，驾驶员无法看到该显示部分所隐藏的那部分地图。另外，在该地图与比例不同于该地图的放大图或宽域视图之间没有连续性。这使得驾驶员很难迅速理解显示在屏幕上的两个地图之间的关系，尤其是这些地图之间道路的连接关系。

而且，当驾驶员令其眼睛在地图与放大图或宽域视图之间移动时，他(或她)可能看不到兴趣点。

还有一种用透视法(law of perspective)显示一地图的传统技术。该方法根据人体视觉特点显示小的远处物体和大的近处物体，由此帮助驾驶员以正确的透视方式观看地图。但是，当显示放大图中兴趣点的附近地区或宽域视图中区域的周边时，该技术具有与以上相同的问题。

                           发明内容

鉴于以上问题，本发明旨在提供一种地图显示设备，这种设备使驾驶员能够迅速而准确地理解显示在一显示屏上的地图内容。

(1)、所述目的可以通过一种地图显示设备实现，用于：

(a)产生具有不同形状的表面，这些形状在随时间逐渐改变一表面曲率的过程中得到，

(b)把涉及一地图的第一坐标信息变换为关于每个所产生表面的第二坐标信息，

(c)根据关于每个所产生表面的第二坐标信息显示该地图，

所述地图显示设备的特征在于包括：

地图存储装置，用来存储第一坐标信息，第一坐标信息示出该地图中各目标的位置；

表面产生装置，用来产生在将表面从第一形状逐渐变形至第二形状过程中得到的各表面，所产生表面包括(a)每一个都具有介于第一形状和第二形状之间的中间形状的中间表面和(b)具有第二形状的表面；

绘制地图装置，用来(a)将第一坐标信息变换为关于每个所产生表面的第二坐标信息，(b)参照第二坐标信息示出的位置，把代表目标的图形以纹理结构绘制地图的形式绘制到每个所产生表面上，从而得到与所产生表面相对应的绘制图像；

投影/显示装置，用来把绘制图像连续透视投影到一平面虚拟屏幕上以得到投影图像，并且依次显示投影图像。

根据该结构，可以以逐渐放大或缩小的理想部分显示地图，同时保持道路的连接。例如，可以在地图上放大驾驶员想要仔细参考的兴趣点及其附近地区，同时缩小该地图所覆盖区域的周边以便以宽域视图显示该周边。因此，道路的连接得到保持，驾驶员可以准确而迅速地理解显示在显示屏上的地图内容。而且，地图以其形状逐渐从一个形状变为另一个形状的形式得到显示。这使得即使当目标的放大/缩小从一个地图部分切换至另一个地图部分时，地图显示变换也很平滑。因此，驾驶员不会看不到他(或她)正在关注的地图上的兴趣点。

(2)、(1)的地图显示设备可以包括：一地图存储单元，用来存储第一坐标信息，第一坐标信息示出地图中目标的位置；一表面产生单元，用来产生在将表面从第一形状逐渐变形至第二形状过程中得到的表面，所产生表面包括(a)每一个都具有介于第一形状和第二形状之间中间形状的中间表面和(b)具有第二形状的表面；一绘制地图单元，用来(a)将第一坐标信息变换为关于每个所产生表面的第二坐标信息，(b)参照第二坐标信息示出的位置，把代表目标的图形以纹理结构绘制地图的形式绘制(texture-mapping)到每个所产生表面上，从而得到与所产生表面相对应的绘制图像；一投影/显示单元，用来把绘制图像连续透视投影到一平面虚拟屏幕上以得到投影图像，并且依次显示投影图像。

(3)、在(2)的地图显示设备中，第一形状和第二形状可以是(a)一平面和一曲面，(b)一曲面和一平面；或(c)两个曲面。

根据这些结构，所产生表面上的绘制图像透视投影在平面虚拟屏幕上。因此，每个投影图像以一放大或缩小部分得到显示，这与将地图简单地透视投影到平面虚拟屏幕上的情况不同。而且，由于所产生表面的形状在空间上是连续的，所以通过投影图像使道路的连接得到保持。由于具有这些特征，这种地图显示设备产生以上效果。

(4)、在(2)的地图显示设备中，包括兴趣点的一部分地图可能需要随时间逐渐放大或缩小，其中表面产生单元(a)当该部分地图需要放大时，产生定义第二形状的表面，以便：具有第二形状的表面一部分与透视投影中指向该表面该部分的视线之间形成的夹角大于该表面其他部分与透视投影中指向该表面其他部分的视线之间形成的任何夹角，代表包括在具有第二形状的表面一部分中目标的图形以纹理结构绘制地图的形式绘制到该部分上，(b)当该部分地图需要缩小时，产生定义第二形状的表面，以便：具有第二形状的表面一部分与透视投影中指向该表面该部分的视线之间形成的夹角小于该表面其他部分与透视投影中指向该表面其他部分的视线之间形成的任何夹角，代表包括在具有第二形状的表面一部分中目标的图形以纹理结构绘制地图的形式绘制到该部分上。

(5)、在(4)的地图显示设备中，表面产生单元可以包括：点接收单元，用来接收来自用户的兴趣点位置的指示和关于包括该兴趣点的部分是否应放大或缩小的指示，其中表面产生单元根据接收的指示产生表面。

根据这些结构，当驾驶员指出兴趣点的位置时，包括兴趣点的地图部分逐渐放大或缩小。例如，通过指出要逐渐放大的一个十字路口，驾驶员可以仔细观看该十字路口及其附近地区。而且，通过指出要逐渐缩小的地图周边，驾驶员可以观看宽域视图下的周边。该显示在两种情况下逐渐变换，以使驾驶员不会看不到他(或她)所关注的地图上的兴趣点。

(6)、(5)的地图显示设备还可以包括：海拔高度存储单元，用来存储表示地图中各点位置与各点海拔高度之间对应关系的海拔高度信息，其中绘制地图单元包括：表面变形单元，用来(a)把海拔高度信息表示的位置变换为每个所产生表面的位置，并且(b)为所变换位置处每一个所产生表面提供对应于海拔高度信息表示的海拔高度的波状曲线(undulation)，从而产生变形表面，该绘制地图单元把第一坐标信息变换为关于每个变形表面的第二坐标信息。

根据该结构，这种地图显示设备根据海拔高度显示三维外观的地图，以便把与从空中观看实际地形的视图有相同真实程度的地图呈现给驾驶员。这样，除了以上效果，还有助于驾驶员理解地形。

(7)、在(6)的地图显示设备中，表面变形单元可以包括：海拔高度改变单元，用来改变与属于地图中第一区域的位置对应的海拔高度信息中的海拔高度，第一区域由地图显示设备的当前位置及其相邻位置组成，其中表面变形单元利用改变的海拔高度信息产生变形表面。

根据该结构，地图显示设备以平面显示汽车位置的附近地区，以三维显示其他区域。因此，除了以上效果，通过波状曲线，使得汽车位置的附近地区的显示不被阻断。

(8)、在(7)的地图显示设备中，海拔高度改变单元还可以根据各位置与第一区域之间的距离，改变与属于地图中第一区域周围一区域的位置对应的海拔高度信息中的海拔高度。

根据该结构，显示平面显示的区域与三维显示的区域之间的边界区域，以使平面区域和三维区域表现出连续性。因此，除了以上效果，减少了视觉上的不自然。

(9)、在(2)的地图显示设备中，当连续显示投影图像时，投影/显示单元还可以参考代表目标的图形显示位置来显示表示目标的字符串。

根据这种结构，地图显示设备并不使字体受到以纹理结构绘制地图的形式绘制和透视投影，而是把字体直接显示在显示屏上的相应位置。因此，避免了因以纹理结构绘制地图的形式绘制和透视投影导致的字体变形，可以提高字体的可视性。

(10)、(1)的地图显示设备可以包括：一地图存储单元，用来存储第一坐标信息，第一坐标信息表示地图中目标的位置；一表面产生单元，用来产生在将表面从第一形状逐渐变形至第二形状过程中得到的表面，所产生表面包括(a)每一个都具有介于第一形状和第二形状之间中间形状的中间表面和(b)具有第二形状的表面；和一投影/显示单元，用来(a)将第一坐标信息变换为关于每个所产生表面的第二坐标信息，(b)参照第二坐标信息示出的位置，把代表目标的图形透视投影到每个用作虚拟屏幕的所产生表面上，从而得到与所产生表面相对应的投影图像；以及(c)依次显示投影图像。

(11)、在(10)的地图显示设备中，第一形状和第二形状可以是(a)一平面和一曲面，(b)一曲面和一平面，或者(c)两个曲面。

根据这些结构，将地图透视投影到所产生表面上。因此，以一放大或缩小的部分显示每个投影图像，这与将地图简单地透视投影到一平面虚拟屏幕上的情况不同。而且，由于这些所产生表面的形状在空间上是连续的，所以通过投影图像使道路的连接得到保持。由此实现以上效果。

(12)、在(10)的地图显示设备中，包括兴趣点的一部分地图可能需要随时间逐渐放大或缩小，其中表面产生单元(a)当该部分地图需要放大时，产生定义第二形状的表面，以便：具有第二形状的表面一部分与透视投影中指向该表面该部分的视线之间形成的夹角小于该表面其他部分与透视投影中指向该表面其他部分的视线之间形成的任何夹角，代表包括在具有第二形状的表面一部分中目标的图形透视投影到该部分上，(b)当该部分地图需要缩小时，产生定义第二形状的表面，以便：具有第二形状的表面一部分与透视投影中指向该表面该部分的视线之间形成的夹角大于该表面其他部分与透视投影中指向该表面其他部分的视线之间形成的任何夹角，代表包括在具有第二形状的表面一部分中目标的图形透视投影到该部分上。

(13)、在(12)的地图显示设备中，表面产生单元可以包括：点接收单元，用来接收来自用户的兴趣点位置的指示和关于包括该兴趣点的部分是否应放大或缩小的指示，其中表面产生单元根据接收的指示产生表面。

根据这些结构，当驾驶员指出兴趣点的位置时，包括兴趣点的地图部分逐渐放大或缩小。例如，通过指出要逐渐放大的一个十字路口，驾驶员可以仔细观看该十字路口及其附近地区。而且，通过指出要逐渐缩小的地图周边，驾驶员可以观看宽域视图下的周边。该显示在两种情况下逐渐变换，以使驾驶员不会看不到他(或她)所关注的地图上的兴趣点。

(14)、(13)的地图显示设备还可以包括：海拔高度存储单元，用来存储表示地图中各点位置与各点海拔高度之间对应关系的海拔高度信息，其中投影/显示单元包括：地图变形单元，用来(a)根据海拔高度信息计算第一坐标信息表示位置的海拔高度，并且(b)根据计算的海拔高度改变第一坐标信息，而且投影/显示单元把所改变的第一坐标信息变换为关于每个所产生表面的第二坐标信息。

根据该结构，这种地图显示设备根据海拔高度显示三维外观的地图，以便把与从空中观看实际地形的视图有相同真实程度的地图呈现给驾驶员。这样，除了以上效果，还有助于驾驶员理解地形。

(15)、在(14)的地图显示设备中，地图变形单元可以包括：海拔高度改变单元，用来把与属于地图中第一区域的位置对应的海拔高度信息表示的海拔高度改为一定值，第一区域由地图显示设备的当前位置及其相邻位置组成，其中地图变形单元根据改变的海拔高度信息改变第一坐标信息。

根据该结构，地图显示设备以平面显示汽车位置的附近地区，以三维显示其他区域。因此，除了以上效果，通过波状曲线，使得汽车位置的附近地区的显示不被阻断。

(16)、在(15)的地图显示设备中，海拔高度改变单元还可以根据各位置与第一区域之间的距离，改变与属于地图中第一区域周围一区域的位置对应的海拔高度信息所示的海拔高度。

根据该结构，显示平面显示的区域与三维显示的区域之间的边界区域，以使平面区域和三维区域表现出连续性。因此，除了以上效果，减少了视觉上的不自然。

(17)、在(10)的地图显示设备中，当连续显示投影图像时，投影/显示单元还可以参考代表目标的图形显示位置来显示表示目标的字符串。

根据这种结构，地图显示设备并不使字体受到透视投影，而是把字体直接显示在显示屏上的相应位置。因此，避免了因透视投影导致的字体变形，可以提高字体的可视性。

(18)、以上目的还可以通过一种地图显示设备实现，这种地图显示设备的特征在于：(a)当用户指出地图上一兴趣点的位置时，把涉及地图的第一坐标信息变换为一曲面上的第二坐标信息，该曲面的形状对应于所指出的位置，和(b)根据第二坐标信息显示地图。

根据该结构，当驾驶员指出地图上兴趣点的位置时，地图显示设备显示该地图，其中包括该兴趣点的一部分被放大或缩小。

(19)、以上目的还可以通过一种地图显示方法实现，该方法包括：一表面产生步骤，用来产生在将一表面从第一形状逐渐变形至第二形状的过程中得到的表面，所产生表面包括(a)每一个都具有介于第一形状和第二形状之间中间形状的中间表面和(b)具有第二形状的表面；绘制地图步骤，用来(a)将第一坐标信息变换为关于每个所产生表面的第二坐标信息，第一坐标信息表示地图中各目标的位置和(b)参照第二坐标信息示出的位置，把代表目标的图形以纹理结构绘制地图的形式绘制到每个所产生表面上，从而得到与所产生表面相对应的绘制图像；以及一投影/显示步骤，用来把绘制图像连续透视投影到一平面虚拟屏幕上以得到投影图像，并且依次显示投影图像。

(20)、以上目的还可以通过一种地图显示方法实现，这种地图显示方法包括：一表面产生步骤，用来产生在将一表面从第一形状逐渐变形至第二形状的过程中得到的表面，所产生表面包括(a)每一个都具有介于第一形状和第二形状之间中间形状的中间表面和(b)具有第二形状的表面；以及一投影/显示步骤，用来(a)将第一坐标信息变换为关于每个所产生表面的第二坐标信息，第一坐标信息表示一地图中各目标的位置，(b)参照第二坐标信息示出的位置，把代表目标的图形透视投影到每个所产生表面上，从而得到与所产生表面相对应的投影图像；以及(c)依次显示投影图像。

根据这些结构，以一逐渐放大或缩小的理想部分显示地图，同时保持道路的连接。因此，驾驶员可以迅速而准确地理解地图的内容。而且，即使当目标的放大/缩小从一个地图部分切换至另一个地图部分时，地图显示变换也很平滑，从而驾驶员不会看不到他(或她)正在关注的地图上的兴趣点。

根据这些结构，可以产生以上效果。

                           附图说明

从以下结合示出本发明具体实施例的附图的说明，本发明的这些和其他目的、优点以及特征将变得很明显。

在附图中：

图1是示出根据本发明第一实施例的地图显示设备的方框图；

图2示出存储在图1所示一地图存储单元中的图像信息实例；

图3示出该地图存储单元中存储的字符信息实例；

图4示出存储在图1所示一表面存储单元中的曲面形状实例；

图5示出该表面存储单元中存储的信息实例；

图6示出存储在图1所示一点存储单元中的信息实例；

图7示出从图1所示一表面产生单元中输出的表面形状实例；

图8示出从图1所示一位置信息接收单元中输出的汽车位置信息实例；

图9是一用来根据汽车位置信息说明一地图的地图绘制范围的概念视图；

图10示出由图1所示一绘制地图单元所绘制的图像信息实例；

图11示出该绘制地图单元所绘制的图像信息实例；

图12A是用来说明图1所示一投影单元进行的透视投影的概念视图；

图12B是x＝0时图12A的剖视图；

图13A是用来说明该投影单元进行的透视投影的概念视图；

图13B是x＝0时图13A的剖视图；

图14示出图1所示一显示单元所显示的例图；

图15示出该显示单元所显示的例图；

图16是表示用于根据本发明地图显示的主处理过程的流程图；

图17是表示第一实施例中子处理过程的流程图；

图18是表示根据本发明第二实施例的地图显示设备的方框图；

图19示出图18所示一海拔高度存储单元中存储的海拔高度信息实例；

图20是用来说明图18所示一表面变形单元进行的变形的概念视图；

图21示出图18所示一绘制地图单元所绘制的图像信息实例；

图22示出图18所示一显示单元显示的例图；

图23是示出第二实施例中子处理过程的流程图；

图24是示出根据本发明第三实施例的地图显示设备的方框图；

图25示出图24所示一表面变形单元变形的曲面实例；

图26示出图24所示一绘制地图单元绘制的图像信息实例；

图27示出图24所示一显示单元显示的例图；

图28是示出第三实施例中子处理过程的流程图；

图29是示出根据本发明第四实施例的地图显示设备的方框图；

图30示出图29所示一表面存储单元中存储的曲面实例；

图31示出图29所示一表面产生单元中输出的表面形状实例；

图32示出位于一用于透视投影的虚拟空间内的图像信息实例；

图33A是用来说明图29中一投影单元进行的透视投影的概念视图；

图33B是x＝0时图33A的剖视图；

图34A是用来说明该投影单元进行的透视投影概念视图；

图34B是x＝0时图34A的剖视图；

图35是示出第四实施例中子处理过程的流程图；

图36是示出根据本发明第五实施例的地图显示设备的方框图；

图37是示出第五实施例中子处理过程的流程图；

图38是示出根据本发明第六实施例的地图显示设备的方框图；

图39是示出第六实施例中此处理过程的流程图。

                        具体实施方式

第一实施例

以下是对本发明第一实施例——一地图显示设备10的说明。该地图显示设备10通过将一表面的形状逐渐改变至与一地图上驾驶员所指定兴趣点位置相对应的预定形状，产生各表面。该地图显示设备10以纹理结构绘制地图的形式把表示地图的坐标信息绘制到每个所产生表面上，透视投影所绘制图像，并且显示所投影图像。这样，以包括兴趣点的一部分被放大或缩小的形式显示该地图，同时保持道路的连接。

(整体结构)

如图1所示，地图显示设备10包括地图存储单元110、表面存储单元140、表面产生单元150、位置信息接收单元155、绘制地图单元160、投影单元170和显示单元180。

该地图显示设备10通过软件和配备有一处理器、一存储程序的ROM(只读存储器)和一工作RAM(随机存取存储器)的硬件实现。通过处理器执行ROM中存储的程序来实现每个构成部件的功能。而且，通过硬件如RAM来进行构成部件之间的数据传送。

(地图存储单元110)

地图存储单元110存储图象信息、字符信息和第一坐标信息。图象信息以位图数据方式表示，而字符信息包括字符串。第一坐标信息表示图象信息的每个字符位置和每个象素位置。用覆盖整个地图的一个二维垂直坐标系中的坐标表示第一坐标信息。下文将这样一个坐标系称为“st坐标系”。

图2示出存储在地图存储单元110中的图象信息实例。该图象信息对应于0≤s≤1000和0≤t≤1000范围内的第一坐标信息。

图3示出存储在地图存储单元110中的字符信息实例。参考数字111是字符信息表，它列出各个字符串和表示各个字符串位置的第一坐标信息。

(表面存储单元140)

表面存储单元140存储定义多个不同表面的信息，这些表面存在于一个虚拟空间(下文简称“虚拟空间”)中，在该虚拟空间中进行透视投影，并且图象信息绘制于其上。这里，虚拟空间由一个三维垂直坐标系表示，下文将该坐标系称为“xyz坐标系”。

更具体地说，表面存储单元140存储定义一个曲面的信息，在该曲面中，一个要被放大的地图部分以纹理结构绘制地图的形式绘制到其上的该曲面一部分与透视投影中视线的夹角大于该曲面其他部分与透视投影中视线之间的任意夹角，这与表示与该地图部分对应显示屏的信息有关。表面存储单元140还存储定义另一个曲面的信息，在该曲面中，一个要被缩小的地图部分以纹理结构绘制地图的形式绘制到其上的该曲面一部分与透视投影中视线的夹角小于该曲面其他部分与透视投影中视线之间的任意夹角，这与表示与该地图部分对应显示屏的信息有关。以下在对投影单元170的说明中详细描述根据一曲面的形状放大/缩小一地图部分的作用。

表面存储单元140还存储定义一平面的信息，该平面没有放大/缩小任何地图部分的作用。在本说明书中，这些存储在表面存储部分中用来定义曲面和平面的信息称为“表面定义信息”。

表面定义信息以以下一种形式存储在表面存储单元140中。

①由x，y和z的关系式表示的表面。

②通过在一表面上插入多个样点得到该表面。

③通过用参数u和v表示一表面上一点的x，y和z坐标得到该表面。

图4A和4B每一个都示出一个曲面实例。图4A示出以下关系式表示的曲面141。

X²+(y-0.5)²+(z+1)²＝1.25

而图4B示出以下关系式表示的曲面142。

X²+(y-0.5)²+(z-1)²＝1.25

每个曲面示出的范围为-0.5≤x≤0.5，0≤y≤1。为了便于理解每个曲面的形状，对x和y坐标都以0.1的间隔设置测地线。曲面141用来放大一个较近的地图部分，而曲面142用来放大一个较远的地图部分。该较近的地图部分和较远的地图部分分别对应于显示屏的下部和上部。

图5示出用于曲面和平面而存储在表面存储单元140中的表面定义信息实例。在表面存储单元140中，表面定义信息存储在一个表面定义信息字段中，而表示显示要放大或缩小的地图部分的显示屏部分的信息存储在一个放大/缩小部分字段中。

应指出的是，表面存储单元140可以改为存储以上②或③形式下的表面定义信息(图中未示)。

(表面产生单元150)

表面产生单元150根据驾驶员的操作，通过将一个表面从一种形状逐渐改变为另一种形状产生曲面。这里，每个曲面假定为两个形状之间的一个中间形状。表面产生单元150把定义每个曲面的表面定义信息输出给绘制地图单元160。这将在以下详细描述。

表面产生单元150包括点接收单元151和点存储单元152。

作为一个实例，点接收单元151通过一个触摸板实现，该触摸板设置在装在显示单元180中显示屏的前面。当驾驶员触摸触摸板上一个兴趣点的位置并且指示放大或缩小时，点接收单元151估算显示屏上该兴趣点的位置，并且将显示屏上该兴趣点的位置和放大/缩小的指示通知表面产生单元150。

点存储单元152存储该位置和放大/缩小的指示。如图6所示，点存储单元152有前一个点字段和当前点字段，每个字段存储一兴趣点的位置和放大/缩小的指示。最初，表示没有指示兴趣点的信息存储在这两个字段中。

点接收单元151将显示屏上兴趣点的位置和放大/缩小的指示通知表面产生单元150。表面产生单元150将当前点字段的内容转移至前一个点字段，并且将所通知的信息写至当前点字段。在此之后，如果指示前一个兴趣点的位置，那么表面产生单元150从表面存储单元140中得到定义这样一个曲面的表面定义信息，即，该曲面包括要被放大或缩小部分内的前一个兴趣点。如果没有指示前一个兴趣点的位置，那么表面产生单元150从表面存储单元140中得到定义平面的表面定义信息。同样，表面产生单元150得到当前兴趣点的表面定义信息。表面产生单元150通过把针对前一个兴趣点得到的表面定义信息所定义的曲面或平面(下文称作“前一个表面”)的形状逐渐改变为针对当前兴趣点得到的表面定义信息所定义的曲面或平面(下文称作“当前表面”)的形状，依次产生各曲面。这里，所产生的各曲面每个都假定为前一个表面与当前表面的形状之间的中间形状。

作为用来产生这些曲面的技术实例，表面产生单元150把从前一个表面向当前表面的变换等分成十份，由此产生具有两个形状之间的中间形状的九个曲面。以下详细描述该技术。

(1)若用一个x，y和z的关系式定义一个曲面，则计算具有关于前一个表面和当前表面的公共x和y坐标的多个点。令

P1：(x1，y1，zp1)…Pn：(xn，yn，zpn)

为对前一个表面计算的n个点，而

C1：(x1，y1，zc1)…Cn：(xn，yn，zcn)

为对当前表面计算的n个点。表面产生单元150依次产生九个曲面，它们每一个都由n个样点定义，这n个样点为

S1i：(x1，y1，zp1+i(zc1-zp1)/10)

Sni：(xn，yn，zpn+i(zcn-zpn)/10)

其中I＝1，…，9。

(2)若用关于一个曲面的多个样点定义该曲面，则令

P1：(x1，y1，zp1)…Pm：(xm，ym，zpm)

为定义前一个表面的m个样点，而

C1：(x1，y1，zc1)…Cm：(xm，ym，zpm)

为定义当前表面的m个样点。表面产生单元150产生九个曲面，它们每一个都由m个样点定义，这m个样点为

S1i：(x1，y1，zp1+i(zc1-zp1)/10)

Smi：(xm，ym，zpm+i(zcm-zpm)/10)

其中I＝1，…，9。

以上实例示出这样一种情况，即，前一个表面和当前表面由具有公共x和y坐标的样点定义。假定用其x和y坐标在两个前一个表面和当前表面之间不同的样点定义这两个表面。这种情况下，每一个定义一个表面的样点的x和y坐标被双线性地插入，以找到具有与定义另一个表面的样点相同x和y坐标的点，该找到的点用作前一个表面的样点。

(3)若用参数u和v定义一个曲面上一点的x，y和z坐标，则令

P：(xp(u，v)，yp(u，v)，zp(u，v))

为前一个表面，而

C：(xc(u，v)，yc(u，v)，zc(u，v))

为当前表面。表面产生单元150依次产生九个曲面，它们每一个都由

Mi：(xp(u，v)+i(xc(u，v)-xp(u，v))/10，

     yp(u，v)+i(yc(u，v)-yp(u，v))/10，

     zp(u，v)+i(zc(u，v)-zp(u，v))/10)

定义，其中I＝1，…，9。

表面产生单元150将每个所产生曲面的表面定义信息依次输出给绘制地图单元160。表面产生单元150最后将当前表面的表面定义信息输出给绘制地图单元160。

图7是示出从表面产生单元150中输出的表面形状实例的概念视图，此时，已经把位于显示屏下部的一个兴趣点指定为放大目标的驾驶员重新将位于显示屏上部的一个兴趣点指定为放大目标。

在该实例中，表面产生单元150把用于放大显示屏下部的曲面141设定为前一个表面，而把用来放大显示屏上部的曲面142设定为当前表面。表面产生单元150继续产生曲面143，曲面143每一个都具有曲面141的形状与曲面142的形状之间的一个中间形状。表面产生单元150把每个所产生曲面的表面定义信息输出给绘制地图单元160，然后将曲面142的表面定义信息输出给绘制地图单元160。

(位置信息接收单元155)

位置信息接收单元155从一个外部GPS(全球定位系统)设备或惯导设备接收与其中装有地图显示设备10的汽车当前位置和前进方向有关的汽车位置信息。该位置信息接收单元155把该汽车位置信息输出给绘制地图单元160。

图8示出该汽车位置信息的一个实例。汽车位置信息156由关于汽车当前前位置和前进方向的信息组成。汽车位置由st坐标系中的坐标表示，而前进方向由从s轴起逆时针测量得到的一个角度表示。

(绘制地图单元160)

绘制地图单元160从位置信息接收单元155接收汽车位置信息，并且根据汽车位置信息计算受到地图显示的区域(下文称为“显示目标区域”)。绘制地图单元160把包括在所计算的显示目标区域内的图像信息绘制在每个从表面产生单元150中输出的表面上。下面描述其细节。

绘制地图单元160计算包括汽车当前位置的一个矩形区域，将其作为显示目标区域。作为一个实例，绘制地图单元160计算汽车前9公里、汽车后1公里和汽车左右5公里范围内的区域。

图9示出绘制地图单元160所计算的区域。图中，参考数字157是显示目标区域，158是汽车位置，159是前进方向。

绘制地图单元160然后找到一个坐标变换，该变换使得显示目标区域的st坐标与虚拟空间的xy坐标相对应。该变换由根据汽车位置和前进方向的平行移动和旋转以及缩小组成。绘制地图单元160基于根据汽车位置和前进方向的平行移动量和旋转量以及缩小的比率计算变换f。

接着，绘制地图单元160以以下方式对第一坐标信息(s0，t0)和第二坐标信息(f(s0，t0)，z0)进行计算，第一坐标信息对应于包括在显示目标区域中的图像信息的每个象素，第二坐标信息表示一个表面上作为将该象素以纹理结构绘制地图的形式绘制在该表面上的基础的一个位置。

(1)若用x，y和z的关系式定义该表面，则将f(s0，t0)赋予该关系式的x和y，找到z0。

(2)若用该表面上的多个样点定义该表面，则双线性插入关于x和y坐标的f(s0，t0)附近样点的坐标，得到z0。

(3)若用参数u和v定义该表面上一个点的x，y和z坐标，则将f(s0，t0)赋予x和y以找到u0和v0，从u0和v0得到z0。

绘制地图单元160基于所得到的该表面上的位置(f(s0，t0)，z0)以纹理结构绘制地图的形式绘制图像信息的每个象素。这种绘制利用传统的纹理结构绘制地图的形式完成。

这里，取决于区域分摊比率的以纹理结构绘制地图的方法或者用双线性插入等方法插入象素的以纹理结构绘制地图的方法可以用于用绘制地图单元160以纹理结构绘制地图的形式绘制的过程，这些方法按常规用于图形保真。

图10示出以纹理结构绘制地图的形式把包括在图9所示显示目标区域中的图像信息绘制在图4A所示曲面141上的结果。图11示出以纹理结构绘制地图的形式把同一图像信息绘制在图4B所示曲面142上的结果。为更好地理解这些形状，在两个图中都设置了测地线。

绘制地图单元160对从表面产生单元150中输出的每个表面进行以纹理结构的形式绘制。

(投影单元170)

投影单元170把由绘制地图单元160以纹理结构绘制地图的形式绘制在每个表面上的图像信息投射投影到一个平面虚拟屏幕上。下面给出其详细内容。

图12A是示出由投影单元170对图10以纹理结构绘制的结果进行透视投影的概念视图，其中示出曲面171、虚拟屏幕172、出射点173和视线174之间的位置关系。在与采用透视法的传统地图显示相同的方式下，投影单元170实际上将出射点173沿前进方向定位在曲面171之前的一个适当高度，并且定位虚拟屏幕172以便提供充分的影象。既然如此，把投影到虚拟屏幕172上的一个图像模拟成从空中看一实际地理区域时的视图。这为驾驶员提供了一幅逼真的地图，帮助他(或她)理解该透视图。

图12B是x＝0时图12A的剖视图。图中，Ls代表虚拟屏幕172的高度，而L1代表前进方向上曲面171近处一半投影到虚拟屏幕172上时的长度。而且，与没有放大的地图部分的情况相比，用L0表示具有与曲面171在x和y坐标上有相同范围的平面其近处一半投影到虚拟屏幕172上时的长度。

如图所示，曲面171在前进方向上的近处部分与视线相交一大夹角θ1，而曲面171在前进方向上的远处部分与视线相交一小夹角θ2。关于曲面171的相同大小部分，该曲面的该部分与视线之间的夹角越小，该曲面的该部分投影到虚拟屏幕上的区域越小。因此，在作为绘制在曲面171上的地图透视投影结果得到的图像中，附近的区域被放大，同时远处的区域被缩小。这也通过L0＜L1得到证明。

图13A是示出由投影单元170对图11以纹理结构绘制地图的形式绘制结果进行的透视投影的概念图。图中，参考数字176是一曲面，177是一虚拟屏幕，178是一出射点，179是视线。它们由其实现的定位和作用如上所述。

图13B是x＝0时图13A的剖视图。图中，Ls代表虚拟屏幕177的高度，L1代表曲面176在前进方向上远处一半投影到虚拟屏幕177上时的长度，L0代表具有与曲面176在x和y坐标上范围相同的平面远处一半投影到虚拟屏幕177上时的长度。

如图所示，曲面176在前进方向上的近处部分与视线相交由成一小夹角θ1，而曲面176在前进方向上的远处部分与视线相交成一大夹角θ2。因此，在通过透视投影绘制在曲面176上的地图得到的图像中，附近的区域缩小而远处的区域放大。这也可以由L0＜L1证明。

这样，设计一曲面以使以纹理结构绘制地图的方式将要放大的地图部分绘制于其上的曲面一部分与透视投影下视线之间的夹角大于曲面其他部分与视线之间的各夹角，或者以使以纹理结构绘制地图的方式将要缩小的地图部分绘制于其上的曲面一部分与透视投影下视线之间的夹角小于曲面其他部分与视线之间的各夹角。通过以纹理结构绘制地图的方式将图像信息绘制于这样一个曲面上并且透视投影它，可以显示具有一放大或缩小的期望部分的地图，同时保持各道路的连接。

对于每一个从表面产生单元150中输出的表面来说，投影单元170将以纹理结构绘制地图的方式绘制的图像信息透视投影到一平的虚拟屏幕上。根据驾驶员的操作，假定前一个表面是图12中所示的曲面171而当前表面是图13中所示的曲面176。在这样一种情况下，表面产生单元150依次输出具有曲面171的形状与曲面176的形状之间中间形状的表面，然后输出曲面176。绘制地图单元160以纹理结构绘制地图的方式将图像信息绘制到每个输出的表面上。投影单元170把以纹理结构绘制地图的方式绘制到每个表面上的图像信息透视投影到平的虚拟屏幕上。由此，从投影单元170中输出所投影的图像，这表示出从具有放大的近处地图部分的图像到具有放大的远处地图部分的图像的一个逐渐变化。

(显示单元180)

显示单元180配备有一显示屏，该显示屏通过一液晶板、一阴极射线管、一等离子体板、一EL(电致发光)板或类似物实现。显示单元180将字符信息和每个投影图像显示在显示屏上。下面说明详细内容。

显示单元180放大或缩小每个透视投影到虚拟屏幕上的图像，并且将其显示在整个显示屏上。

显示单元180还针对每个表面以与绘制地图单元160相同的方式计算与包括在显示目标区域中每个字符串的位置(s0，t0)相对应表面上的一个点(f(s0，t0)，z0)。显示单元180还计算虚拟屏幕上的一个点，表面上的点(f(s0，t0)，z0)透视投影到其上，并且显示单元180以与所计算的虚拟屏幕上的点相对应显示屏上的一个点为中心显示字符串的字体。

这样，地图显示设备10并不使字体受到以纹理结构绘制地图的方式绘制和透视投影。而是显示单元180直接将所计算位置上的字体显示在显示屏上，由此防止字体因以纹理结构绘制地图的方式绘制和投影二导致的变形。

图14示出显示单元180的一个显示实例，它是图12的透视投影结果。图15示出显示单元180的另一个显示实例，它是图13的透视投影结果。根据驾驶员的操作，假定前一个表面是图12中的曲面171而当前表面是图13中的曲面176。那么，显示单元180显示从图14逐渐变换到图15的地图。

(地图显示操作)

以下参照图16和17说明地图显示设备10的地图显示操作。

地图显示设备10执行主处理过程和子处理过程，以显示从一个形状逐渐变至另一个形状的地图。在主处理过程中，根据驾驶员的操作，通过将一个表面的形状逐渐变至另一个形状来产生各表面。子处理过程是为相应表面定义信息所定义的每个所产生表面而调用的。在子处理过程中，将一幅地图以纹理结构绘制地图的方式绘制在表面定义信息所定义的表面上，并且透视投影其结果。

(主处理过程)

点接收单元151得到表示驾驶员所指定的一个地图上兴趣点位置的信息(S010)。根据该信息，表面产生单元150更新前一个兴趣点和当前兴趣点(S011)。若指示前一个兴趣点的位置(S012)，则表面产生单元150从表面存储单元140得到用来放大包括所指定位置的地图部分的一个曲面的表面定义信息(S013)。另一方面，若没有指示位置，则表面产生单元150得到平面的表面定义信息(S014)。表面产生单元150以与上面相同的方式从表面存储单元140得到当前兴趣点的表面定义信息(S015-S017)。

从对前一个兴趣点得到的表面定义信息定义的前一个表面到对当前兴趣点得到的表面定义信息定义的当前表面(S020)，表面产生单元150产生一个具有前一个表面的形状与当前表面的形状之间中间形状的曲面。子处理过程的执行针对于该曲面(S022)。对每个具有前一个表面的形状与当前表面的形状之间中间形状的所产生曲面重复进行曲面产生和子处理过程执行操作(S023)。最后，对当前表面执行子处理过程(S024)。

(子处理过程)

在子处理过程中，地图显示设备10利用主处理过程中步骤S022和S024每一个中所定义的表面定义信息进行以下操作。

位置信息接收单元155把表示汽车位置和前进方向的汽车位置信息输出给绘制地图单元160(S101)。绘制地图单元160基于该汽车位置和前进方向计算一显示目标区域(S102)，并且计算从st坐标到xy坐标的变换f(S103)。

对于表示包括在显示目标区域中图像信息的每一个象素位置的第一坐标信息来说(S104)，绘制地图单元160利用变换f计算表示表面定义信息所定义表面上一个位置的第二坐标信息(S105)。绘制地图单元160基于所计算的位置绘制该象素(S106)。投影单元170把绘制地图单元160所绘制的图像信息透视投影到平的虚拟屏幕上(S108)。

显示单元180放大或缩小透视投影到虚拟屏幕上的图像，并且将其显示在装在其中的整个显示屏上(S109)。而且，对于包括在显示目标区域中的每个字符串来说(S110)，显示单元180计算显示屏上的一个显示位置(S111)，并且将该字符串的字体显示在该显示位置上(S112)。

(结论)

如上所述，地图显示设备10通过将一个表面的形状逐渐变至与驾驶员所指定一地图上兴趣点的位置相对应的形状，依次产生各表面。这里，所产生的表面由具有前一个形状与后一个形状之间中间形状的曲面和具有后一个形状的表面构成。地图显示设备10然后以纹理结构绘制地图的方式将图像信息绘制在每个所产生的表面上，透视投影这些以纹理结构绘制地图的方式绘制的图像，并且显示最终的图像。由此，该地图显示为具有逐渐放大或缩小的一个期望部分，同时保持各道路的连接。

这里，地图显示设备10通过将一个表面的一种形状变至另一种形状来产生各表面，该另一种形状中，形成于绘制有包括兴趣点的地图部分的该表面一部分与透视投影下视线之间的一个夹角大于形成于该表面其他部分与视线之间的任何夹角。采用这样所产生的表面，兴趣点及其附近地区可以逐渐地放大在显示屏上。

而且，地图显示设备10通过将一个表面的一种形状变至另一种形状来产生各表面，该另一种形状中，形成于绘制有包括兴趣点的地图部分的该表面一部分与透视投影下视线之间的一个夹角小于形成于该表面其他部分与视线之间的任何夹角。采用这样所产生的表面，兴趣点及其附近地区可以逐渐地缩小在显示屏上。

同时，地图显示设备10并不使得字符信息受到以纹理结构绘制地图的方式进行的绘制和透视投影，而是直接将相应位置处的字体显示在显示屏上。这样，字体的显示可以不受以纹理结构绘制地图的形式进行绘制和透视投影的毁坏。

第二实施例

以下是对本发明第二实施例——一地图显示设备20的说明。该地图显示设备20通过将一表面的形状逐渐改变至与一地图上驾驶员所指定兴趣点位置相对应的预定形状，产生各表面。该地图显示设备20提供与每一个所产生表面的海拔高度相对应的波状曲线，以纹理结构绘制地图的形式把表示地图的坐标信息绘制到每个设有波状曲线的表面上，并且透视投影以纹理结构绘制地图的坐标信息，之后显示最终的投影图像。这样，以包括兴趣点的一部分被逐渐放大或缩小的形式显示该地图，同时保持道路的连接，且其具有三维外观。与第一实施例中那些特征相同的特征略去不讲，以使以下的说明集中在与第一实施例不同的地方。

(整体结构)

如图18所示，地图显示设备20包括第一实施例地图显示设备10的构成部件，还包括海拔高度存储单元120。而且，绘制地图单元160包括表面变形单元161。

(海拔高度存储单元120)

海拔高度存储单元120存储由海拔高度点的位置与海拔高度点的海拔高度相结合构成的海拔高度信息。

图19示出存储在海拔高度存储单元120中的海拔高度信息实例。海拔高度表121列出了每个海拔高度点的位置和海拔高度。这里，以st坐标系表示该位置。

(绘制地图单元160)

绘制地图单元160从位置信息接收单元155接收汽车位置信息，并且根据汽车位置信息计算显示目标区域，并且以纹理结构绘制地图的方式将包括在显示目标区域中的图像信息绘制在表面变形单元161变形的每个表面上。下面描述其详细内容。

绘制地图单元160以与第一实施例中相同的方式计算显示目标区域和变换f。

绘制地图单元160将显示目标区域和变换f通知给表面变形单元161，命令表面变形单元161对从表面产生单元150中输出的每个表面进行变形，从表面变形单元161中得到每个变形的表面的表面定义信息。

然后，绘制地图单元160对第一坐标信息(s0，t0)和第二坐标信息进行计算，第一坐标信息对应于包括在显示目标区域中的图像信息的每个象素，第二坐标信息表示变形的表面上作为将该象素以纹理结构绘制地图的形式绘制在该变形的表面上的基础的一个位置(f(s0，t0)，z0)。通过利用从表面变形单元161中得到的表面定义信息，双线性插入f(s0，t0)附近以x和y坐标表示的样点的坐标来进行这种计算。之后，绘制地图单元160象在第一实施例中那样，基于所计算的点(f(s0，t0)，z0)绘制图像信息的每个象素。

(表面变形单元161)

表面变形单元161得到绘制地图单元160关于显示目标区域和变换f的通知，根据海拔高度信息对从表面产生单元150中输出的每个表面进行变形，把每个变形的表面输出给绘制地图单元160。下面说明其详细内容。

对于每一个包括在显示目标区域中的海拔高度点来说，表面变形单元161计算与一位置(s0，t0)上一海拔高度点相对应表面上的一个点(f(s0，t0)，z0)。然后，表面变形单元161通过把用常数a乘以海拔高度h的结果加至z0来计算点(f(s0，t0)，z0+ah)。表面变形单元161将所计算的点通知绘制地图单元160，它作为定义变形表面的一个样点。这里，常数a是xyz坐标系下海拔高度的比例，也代表波状曲线上的重点程度(degree of emphasis)。换句话说，a的值越大，越多的重点放在波状曲线上。

图20是表示表面变形单元161进行的变形的概念图。图中，参考数字165是从表面产生单元150中输出的表面定义信息所定义的一个表面，166是与一海拔高度点的位置相对应的该表面上一例点，167是点166根据海拔高度h沿z方向移动时的一点，168是变形表面。

这里，具有包括在显示目标区域中海拔高度值平均或最小值的差可以设为h。而且，当用来定义变形表面的一个样点需要设置在一个预定xy坐标位置而该位置处并没有海拔高度点时，可以通过用双线性插入等方法插入相邻海拔高度点的海拔高度来计算该样点。

图21示出用图20所示变形表面上绘制地图单元160的绘制结果实例。图22示出由显示单元180对用投影单元170通过透视投影图21的绘制结果得到的图像进行显示的实例。

(地图显示操作)

以下参照图23说明地图显示设备20的地图显示操作。

地图显示设备20执行主处理过程和子处理过程，以显示从一个形状逐渐变至另一个形状的地图。在主处理过程中，根据驾驶员的操作，通过将一个表面的形状逐渐变至另一个形状来产生各表面。子处理过程是为相应表面定义信息所定义的每个所产生表面而调用的。在子处理过程中，在根据海拔高度信息变形表面定义信息所定义的表面之后，将一幅地图以纹理结构绘制地图的方式绘制在该变形表面上，并且透视投影其结果。

主处理过程与第一实施例中的一样，因此这里省略对其的说明。

子处理过程利用主处理过程中步骤S022和S024每一个中所定义表面的表面定义信息以以下方式进行。

位置信息接收单元155把表示汽车位置和前进方向的汽车位置信息输出给绘制地图单元160(S201)。绘制地图单元160基于该汽车位置和前进方向计算显示目标区域(S202)，并且计算变换f(S203)。

根据与显示目标区域有关的海拔高度信息，表面变形单元161对表面定义信息所定义的表面变形(S204)。

对于表示包括在显示目标区域中图像信息的每一个象素位置的第一坐标信息来说(S205)，绘制地图单元160计算表示表面变形单元161所变形的表面上一个位置的第二坐标信息(S206)，并且基于所计算的位置绘制该象素(S207)。投影单元170把绘制地图单元160所绘制的图像信息透视投影到平的虚拟屏幕上(S209)。

显示单元180放大或缩小透视投影到虚拟屏幕上的图像，并且将其显示在装在其中的整个显示屏上(S210)。而且，对于包括在显示目标区域中的每个字符串来说(S211)，显示单元180计算显示屏上的一个显示位置(S212)，并且将该字符串的字体显示在该显示位置上(S213)。

(结论)

如上所述，如在第一实施例中那样，地图显示设备20通过将一个表面的形状逐渐变至与驾驶员所指定一地图上兴趣点的位置相对应的形状，依次产生各表面。这里，所产生的表面由具有前一个形状与后一个形状之间中间形状的曲面和具有后一个形状的表面构成。地图显示设备20然后为每个所产生表面设置与海拔高度相对应的波状曲线，以纹理结构绘制地图的方式将图像信息绘制在每个变形表面上，并且透视投影这些以纹理结构绘制地图的方式绘制的图像。由此，其中有一个期望部分逐渐放大或缩小同时保持各道路连接的地图可以显示为三维外观。

而且，如在第一实施例中那样，地图显示设备20防止字体的显示受到以纹理结构绘制地图的形式进行绘制和透视投影的毁坏。

第三实施例

以下是对本发明第三实施例——一地图显示设备30的说明。该地图显示设备30通过将一表面的形状逐渐改变至与一地图上驾驶员所指定兴趣点位置相对应的预定形状，产生各表面。该地图显示设备30提供与除一汽车位置及其附近地区之外的每一个所产生表面的海拔高度相对应的波状曲线，以纹理结构绘制地图的形式把表示地图的坐标信息绘制到每个设有波状曲线的表面上，并且透视投影以纹理结构绘制地图的坐标信息，之后显示最终的投影图像。这样，以令一期望部分逐渐放大或缩小的形式显示该地图，同时保持道路的连接，且其具有三维外观。该地图显示设备30还防止该汽车位置周围的显示被波状曲线所掩盖。与第二实施例中那些特征相同的特征略去不讲，以使以下的说明集中在与第二实施例不同的地方。

(整体结构)

如图24所示，在第三实施例的地图显示设备30中，表面变形单元161包括一海拔高度改变单元162。

(表面变形单元161)

表面变形单元161根据海拔高度改变单元162已经改变的海拔高度信息，对从表面产生单元150中输出的每个表面进行变形，把结果输出给绘制地图单元160。

(海拔高度改变单元162)

海拔高度改变单元162设定一个含汽车位置及其附近地区的平面区域，将该平面区域中各海拔高度点的海拔高度变至一个相同值，并且根据它们与平面区域的距离改变该平面区域周围各海拔高度点的海拔高度。以下说明其详细内容。

海拔高度改变单元162计算作为显示目标区域一部分并且包含汽车位置的一个矩形区域，将其作为平面区域。作为一个实例，海拔高度改变单元162计算汽车前5公里、左右1公里范围的一个区域。

海拔高度改变单元162把该平面区域中所有海拔高度点的海拔高度变至该平面区域中的最低海拔高度值hlow。

然后，海拔高度改变单元162用与该平面区域的距离d的函数

q(d)＝d(0＜d≤1)，1(1＜d)

把与该平面区域相距d0处的一个海拔高度点的海拔高度h变至

hlow+q(d0)×(h-hlow)

图25示出表面变形单元161利用改变的海拔高度信息所变形的一个表面实例。图中，对角线阴影区是该平面区域。由于该平面区域中各海拔高度点的海拔高度已经变至相同的值，所以在该区域中看不到波状曲线。根据与该平面区域的距离，这种对波状曲线的抑制在该平面区域周围逐渐去除。

图26示出绘制地图单元160在图25所示的变形表面上绘制地图的结果实例。图27示出显示单元180对由投影单元170通过透视投影图26的绘制地图结果所得到的图像进行显示的实例。

这样，地图显示设备30抑制该平面区域中波状曲线的设置，以使在汽车正前方的道路可以得到显示而不会受到山等的阻挡。若与第二实施例中所示显示实例相比，该结构所实现的效果很显著。

(地图显示操作)

以下参照图28说明地图显示设备30的地图显示操作。

地图显示设备30执行主处理过程和子处理过程，以显示从一个形状逐渐变至另一个形状的地图。在主处理过程中，根据驾驶员的操作，通过将一个表面的形状逐渐变至另一个形状来产生各表面。子处理过程是为相应表面定义信息所定义的每个所产生表面而调用的。在子处理过程中，在利用已经更改的海拔高度信息变形表面定义信息所定义的表面以便于补偿含汽车位置及其附近平面的区域之后，将一幅地图以纹理结构绘制地图的方式绘制在该变形表面上，并且透视投影其结果。

主处理过程与第一实施例中的一样，因此这里省略对其的说明。

在子处理过程中，位置信息接收单元155把表示汽车位置和前进方向的汽车位置信息输出给绘制地图单元160(S301)。绘制地图单元160基于该汽车位置和前进方向计算显示目标区域(S302)，并且计算变换f(S303)。

海拔高度改变单元162将平面区域内的海拔高度变至相同的值，并且根据与平面区域的距离改变该平面区域附近地区的海拔高度(S304)。

根据海拔高度改变单元162所改变的海拔高度信息，表面变形单元161对表面定义信息所定义的表面变形(S305)。

对于表示包括在显示目标区域中图像信息的每一个象素位置的第一坐标信息来说(S306)，绘制地图单元160计算表示表面变形单元161所变形的表面上一个位置的第二坐标信息(S307)，并且基于所计算的位置绘制该象素(S308)。投影单元170把绘制地图单元160所绘制的图像信息透视投影到虚拟屏幕上(S310)。

显示单元180放大或缩小透视投影的图像，并且将其显示在装在其中的整个显示屏上(S311)。而且，对于包括在显示目标区域中的每个字符串来说(S312)，显示单元180计算显示屏上的一个显示位置(S313)，并且将该字符串的字体显示在该显示位置上(S314)。

(结论)

如上所述，如在第一实施例中那样，地图显示设备30通过将一个表面的形状逐渐变至与驾驶员所指定一地图上兴趣点的位置相对应的形状，依次产生各表面。这里，所产生的表面由具有前一个形状与后一个形状之间中间形状的曲面和具有后一个形状的表面构成。地图显示设备30为除汽车位置及其附近地区之外的每个所产生表面设置与海拔高度相对应的波状曲线，以纹理结构绘制地图的方式将图像信息绘制在每个变形表面上，并且透视投影这些以纹理结构绘制地图的方式绘制的图像。由此，地图可以显示为有一个期望部分逐渐放大或缩小，同时保持各道路连接，且其具有三维外观。而且，由于抑制了汽车位置周围波状曲线的显示，所以汽车位置周围的地图显示不会受到这些波状曲线的影响。

另外，如在第一实施例中那样，地图显示设备30防止字体的显示受到以纹理结构绘制地图的形式进行绘制和透视投影的毁坏。

第四实施例

以下是对本发明第四实施例——一地图显示设备40的说明。该地图显示设备40通过将一表面的形状逐渐改变至与一地图上驾驶员所指定兴趣点位置相对应的预定形状，产生各表面。该地图显示设备40将表示地图的坐标信息透视投影到用所产生表面不同的一个所代表的每个虚拟平面上，将所透视投影的图像投影到一个显示屏上，并且显示它们。由此以包括兴趣点的一部分被放大或缩小的形式显示该地图，同时保持道路的连接。以下省略与第一实施例中那些特征相同的特征，以下的说明集中在与第一实施例的不同之处。

(整体结构)

如图29所示，地图显示设备40包括地图存储单元210、表面存储单元240、表面产生单元250、位置信息接收单元255、投影单元270和显示单元280。

(地图存储单元210)

地图存储单元210与第一实施例中的地图存储单元110一样，存储以位图数据方式表示的图象信息、包括字符串的字符信息和表示每个象素和字符串位置的第一坐标信息。

(表面存储单元240)

表面存储单元240存储定义多个不同表面的表面定义信息，这些表面存在于一个虚拟空间中，它们每一个都用作用来透视投影的虚拟屏幕。这里，如在第一实施例中那样，该虚拟空间由一个称为“xyz坐标系”的三维垂直坐标系表示。

更具体地说，表面存储单元240存储定义一个曲面的表面定义信息，在该曲面中，一个要被放大的地图部分透视投影到其上的该曲面一部分与透视投影中视线的夹角小于该曲面其他部分与透视投影中视线之间的任意夹角，这与表示与该地图部分对应的一部分显示屏的信息有关。表面存储单元240还存储定义另一个曲面的表面定义信息，在该曲面中，一个要被缩小的地图部分透视投影到其上的该曲面一部分与透视投影中视线的夹角大于该曲面其他部分与透视投影中视线之间的任意夹角，这与表示与该地图部分对应的一部分显示屏的信息有关。以下在对投影单元270的说明中详细描述根据一曲面的形状放大/缩小一地图部分的作用。

表面存储单元240还存储一平面的表面定义信息，该平面没有放大/缩小任何地图部分的作用。

如在第一实施例中那样，表面定义信息以以下一种形式存储在表面存储单元240中。

①由x，y和z的关系式表示的表面。

②通过在一表面上插入多个样点得到的该表面。

③通过用参数u和v表示一表面上一点的x，y和z坐标得到的该表面。

图30A和30B每一个都示出一个曲面实例，该曲面由存储在表面存储单元240中的表面定义信息定义。图30A示出以下关系式表示的曲面241。

X²+(y-1)²+(z-0.5)²＝1.25

而图30B示出以下关系式表示的曲面242。

X²+(y+1)²+(z-0.5)²＝1.25

每个曲面示出的范围均为-0.5≤x≤0.5，0≤z≤1。为了便于理解每个曲面的形状，对x和y坐标都以0.1的间隔设置测地线。曲面241放大一个较近的地图部分，而曲面242放大一个较远的地图部分。该较近的地图部分和较远的地图部分分别对应于显示屏的下部和上部。

在表面存储单元240中，如在图5所示表面存储单元140中那样，每一表面的表面定义信息存储在一个表面定义信息字段中，而表示与要放大/缩小的地图部分相对应的显示屏部分的信息存储在一个放大/缩小部分字段中。

应指出的是，表面存储单元240可以改为存储以上②或③形式下的表面定义信息(图中未示)。

(表面产生单元250)

表面产生单元250根据驾驶员的操作，通过将一个表面从一种形状逐渐改变为另一种形状产生曲面。这里，每个曲面具有两个形状之间的一个中间形状。然后，表面产生单元250把定义每个曲面的表面定义信息输出给投影单元270。

表面产生单元250包括点接收单元251和点存储单元252。

点接收单元251与第一实施例中的点接收单元151一样。点接收单元251将显示屏上驾驶员指定的兴趣点的位置和放大/缩小的指示通知表面产生单元250。

点存储单元252象图6所示的点存储单元152一样，有前一个点字段和当前点字段。最初，表示没有指示兴趣点的信息存储在这两个字段中。

点接收单元251将显示屏上兴趣点的位置和放大/缩小的指示通知表面产生单元250。表面产生单元250更新点存储单元252的内容，并且通过把前一个表面的形状逐渐变至当前表面的形状来产生曲面。

表面产生单元250将每个所产生曲面的表面定义信息依次输出给投影单元270。表面产生单元250最后将当前表面的表面定义信息输出给投影单元270。

由于表面产生单元250的这一操作与第一实施例中表面产生单元150的操作相同，所以这里省略对其的详细说明。

图31是示出从表面产生单元250中输出的表面实例的概念视图，此时，已经把位于显示屏下部的一个兴趣点指定为放大目标的驾驶员重新将位于显示屏上部的一个兴趣点指定为放大目标。

在该实例中，表面产生单元250把用于放大显示屏下部的曲面241设定为前一个表面，而把用来放大显示屏上部的曲面242设定为当前表面。表面产生单元250继续产生曲面243，曲面243每一个都假定具有曲面241的形状与曲面242的形状之间的一个中间形状，并且表面产生单元250把每个所产生曲面的表面定义信息输出给投影单元270。然后表面产生单元250将曲面242的表面定义信息输出给投影单元270。

(位置信息接收单元255)

位置信息接收单元255从一个外部设备如GPS或惯导设备接收与其中装有地图显示设备40的汽车当前位置和前进方向有关的汽车位置信息。然后，该位置信息接收单元255把该汽车位置信息输出给投影单元270。该汽车位置信息的结构与第一实施例中的一样。

(投影单元270)

投影单元270基于从位置信息接收单元255接收的汽车位置信息来计算一个显示目标区域，并且把包括在该显示目标区域中的图像信息透视投影到每一个从表面产生单元250中作为一个虚拟屏幕输出的表面上。

如在第一实施例中那样，投影单元270计算一个作为显示目标区域、包括汽车位置的矩形区域。图9示出该计算区域的一个实例。

然后，投影单元270借助该虚拟空间的xy坐标计算与第一坐标信息有关的坐标变换，第一坐标信息表示包括在该显示目标区域中图像信息的每个象素位置。该变换由根据汽车位置和前进方向的平行移动和旋转以及缩小组成。投影单元270基于根据汽车位置和前进方向的平行移动量和旋转量以及缩小的比率计算变换f。

图32示出通过用变换f对包括在图9的显示目标区域中的图像信息进行坐标变换，并且将变换的图像信息定位于该虚拟空间中。

例如，若第一坐标信息为(s0，t0)，则投影单元270用变换f计算虚拟空间中的位置(f(s0，t0)，0)，并且计算第二坐标信息，第二坐标信息表示指向所计算位置的视线与该虚拟屏幕相交的点。然后，投影单元270基于第二坐标信息所示的位置透视投影该图像信息。

图33A是示出投影单元270在图30A所示的虚拟屏幕上进行透视投影的概念图，其中示出了平面271、虚拟屏幕272、出射点273和视线274之间的位置关系。在与采用透视法的传统地图显示相同的方式下，投影单元270实际上将出射点273沿前进方向定位在曲面171之前的一个适当高度，并且定位虚拟屏幕272以便提供充分的影象。既然如此，把投影到虚拟屏幕272上的一个图像模拟成从空中看一实际地理区域时的视图。这为驾驶员提供了一幅逼真的地图，帮助他(或她)理解该透视图。

图33B是x＝0时图33A的剖视图。图中，Ls是虚拟屏幕272的高度，而L1是前进方向上平面271近处一半投影到虚拟屏幕272上时的长度。而且，与没有放大的地图部分的情况相比，用L0表示平面271在前进方向上近处一半投影到具有与虚拟屏幕272在x和z坐标上有相同范围的平面虚拟屏幕上时的长度。

如图所示，虚拟屏幕272与指向平面271在前进方向上的近处部分的视线相交一小夹角θ1，而与指向平面271在前进方向上的远处部分的视线相交一大夹角θ2。关于平面271的相同大小部分，虚拟屏幕与视线之间的夹角越小，透视投影到该虚拟屏幕上的区域越大。因此，在通过将地图透视投影到虚拟屏幕272上得到的图像中，附近的区域被放大，而远处的区域被缩小。这也通过L0＜L1得到证明。

图34A是示出透视投影到图30B上时的概念图，其中参考数字276是一平面，277是一虚拟屏幕，278是一出射点，279是视线。它们由其实现的定位和作用如上所述。

图34B是x＝0时图34A的剖视图。图中，Ls代表虚拟屏幕277的高度，L1代表平面276在前进方向上远处一半投影到虚拟屏幕277上时的长度，L0代表具有与虚拟屏幕277在x和z坐标上范围相同的平面远处一半投影到虚拟屏幕277上时的长度。

虚拟屏幕277与指向平面276在前进方向上近处部分的视线相交成一大夹角θ1，而与指向平面276在前进方向上的远处部分的视线相交成一小夹角θ2。因此，在通过将地图透视投影在虚拟屏幕277上得到的图像中，附近的区域缩小而远处的区域放大。这也可以由L0＜L1证明。

这样，设计一曲面，以使形成于要放大的地图部分投影于其上的曲面一部分与透视投影下视线之间的夹角小于形成于曲面其他部分与视线之间的各夹角，或者以使形成于要缩小的地图部分投影于其上的曲面一部分与透视投影下视线之间的夹角大于形成于曲面其他部分与视线之间的各夹角。通过将图像信息透视投影到这样一个曲面上，可以显示具有一放大或缩小的期望部分的地图，同时保持各道路的连接。

对于每一个从表面产生单元250中输出的表面来说，投影单元270将该图像信息透视投影到该表面所代表的一个虚拟屏幕上。根据驾驶员的操作，假定前一个表面是图33的虚拟屏幕272，而当前表面是图34的虚拟屏幕277。然后，表面产生单元250依次输出每一个都假定具有虚拟屏幕272的形状与虚拟屏幕277的形状之间的中间形状的曲面。投影单元270把包括在显示目标区域中的图像信息依次透视投影到各个曲面代表的虚拟屏幕上。这样，从投影单元270中输出所投影的图像，这表示出从具有放大的近处地图部分的图像到具有放大的远处地图部分的图像的一个逐渐变化。

(显示单元280)

显示单元280配备有一显示屏，该显示屏通过一液晶板、一阴极射线管、一等离子体板、一EL板或类似物实现，显示单元280将字符信息和每个透视投影图像显示在显示屏上。下面说明其详细内容。

显示单元280将透视投影到每个虚拟屏幕上的图像投影到显示屏上并且显示它。

显示单元280还针对包括在显示目标区域中的每个字符串计算虚拟屏幕上的一个点，通过在xyz坐标系中表示一字符位置(s0，t0)得到的一个点(f(s0，t0)，0)透视投影于其上。显示单元280还计算显示屏上的一个点，虚拟屏幕上的点投影到其上，并且显示单元280以显示屏上所计算的点为中心显示字符串的字体。

这样，如第一实施例中那样，地图显示设备40防止字体的显示受到透视投影的毁坏。

(地图显示操作)

以下参照图35说明地图显示设备40的地图显示操作。

地图显示设备40执行主处理过程和子处理过程，以显示从一个形状逐渐变至另一个形状的地图。在主处理过程中，根据驾驶员的操作，通过将一个表面的形状逐渐变至另一个形状来产生各表面。子处理过程是为相应表面定义信息所定义的每个所产生表面而调用的。在子处理过程中，将图像信息透视投影到表面定义信息定义的表面所表示的一个虚拟屏幕上。

主处理过程与第一实施例中的一样，因此这里省略对其的说明。

在子处理过程中，位置信息接收单元255把表示汽车位置和前进方向的汽车位置信息输出给投影单元270(S401)。投影单元270基于该汽车位置和前进方向计算显示目标区域(S402)，并且计算虚拟空间从st坐标到xy坐标的变换f(S403)。

对于表示包括在显示目标区域中图像信息的每一个象素位置的第一坐标信息来说，投影单元270利用变换f计算虚拟空间中的一个位置。然后，投影单元270计算第二坐标信息，第二坐标信息表示指向所计算位置的视线与表面定义信息定义的虚拟屏幕相交的一点，并且基于第二坐标信息所示的位置将该图像信息透视投影到虚拟屏幕上(S408)。

显示单元280把透视投影的图像投影到装在其中的显示屏上(S409)。而且，对于包括在显示目标区域中的每个字符串来说(S410)，显示单元280计算显示屏上的一个显示位置(S411)，并且将该字符串的字体显示在该显示位置上(S412)。

(结论)

如上所述，地图显示设备40通过将一个表面的形状逐渐变至与驾驶员所指定一地图上兴趣点的位置相对应的形状，依次产生各表面。这里，所产生的表面由具有前一个形状与后一个形状之间的中间形状的曲面和具有后一个形状的表面构成。地图显示设备40然后将图像信息投影在作为虚拟屏幕的每个所产生表面上，并且将所透视投影的图像投影到显示屏上。由此，可以显示其中一个期望部分逐渐放大或缩小的地图，同时保持各道路的连接。

这里，地图显示设备40通过将一个表面的一种形状变至另一种形状来产生各表面，在该另一种形状中，形成于透视投影有包括兴趣点的地图部分的该表面一部分与透视投影下视线之间的一个夹角小于形成于该表面其他部分与视线之间的任何夹角。采用这样所产生的表面，兴趣点及其附近地区可以逐渐地放大在显示屏上。

而且，地图显示设备40通过将一个表面的一种形状变至另一种形状来产生各表面，该另一种形状中，形成于透视投影有包括兴趣点的地图部分的该表面一部分与透视投影下视线之间的一个夹角大于形成于该表面其他部分与视线之间的任何夹角。采用这样所产生的表面，兴趣点及其附近地区可以逐渐地缩小在显示屏上。

其时，如在第一实施例中那样，地图显示设备40使得字体的显示不受透视投影的毁坏。

第五实施例

以下是对本发明第五实施例——一地图显示设备50的说明。该地图显示设备50通过将一表面的形状逐渐改变至与一地图上驾驶员所指定兴趣点位置相对应的预定形状，产生各表面。该地图显示设备50为表示该地图的坐标信息提供与海拔高度相对应的波状曲线，将设有波状曲线的坐标信息透视投影到用作一个虚拟屏幕的每个所产生表面上，并且将所透视投影的坐标信息投影到一显示屏上，之后显示最终的图像。这样，以令一个期望部分逐渐放大或缩小同时保持道路的连接的形式显示该地图，其具有三维外观。与第一、第二和第四实施例中那些特征相同的特征略去不讲，以使以下的说明集中在与这些实施例不同的地方。

(整体结构)

如图36所示，地图显示设备50包括第四实施例地图显示设备40的构成部件，还包括海拔高度存储单元220。而且，投影单元270包括地图变形单元261。

(海拔高度存储单元220)

海拔高度存储单元220与第二实施例中的海拔高度存储单元120相同。海拔高度存储单元220具有图19所示的海拔高度表121，并且存储每一个海拔高度点的位置和海拔高度。

(地图变形单元261)

地图变形单元261得到投影单元270关于显示目标区域的通知，通过根据海拔高度信息将各海拔高度加至第一坐标信息，改变表示包括在显示目标区域中图像信息每个象素的位置的第一坐标信息。然后地图变形单元261将该结果输出给投影单元270。下面说明其详细内容。

对于每一个包括在显示目标区域中的海拔高度点来说，地图变形单元261通过把用一常数a乘以海拔高度h的结果加至第一坐标信息，将海拔高度点的第一坐标信息(s0，t0)改变为((s0，t0)，ah)。地图变形单元261然后将所计算的点通知投影单元270。这里，常数a是xyz坐标系下海拔高度的比例，也代表波状曲线上的重点程度。换句话说，a的值越大，越多的重点放在波状曲线上。

这里，如在第二实施例中那样，具有包括在显示目标区域中海拔高度值平均值或最小值的差可以设为h。而且，当第一坐标信息(s0，t0)所示的位置处没有海拔高度点时，可以通过用双线性插入等方法插入相邻海拔高度点的海拔高度来计算海拔高度h。

(投影单元270)

投影单元270基于从位置信息接收单元255接收的汽车位置信息来计算显示目标区域。然后，投影单元270通过利用地图变形单元261所改变的坐标信息，把包括在该显示目标区域中的图像信息透视投影到从表面产生单元250中输出的不同一个表面所代表的每一个虚拟屏幕上。下面说明其详细内容。

如在第四实施例中那样，投影单元270计算一个显示目标区域和变换f。

投影单元270将显示目标区域通知地图变形单元261，并且命令地图变形单元261根据海拔高度信息把各海拔高度加至第一坐标信息，第一坐标信息表示包括在显示目标区域中图像信息每个象素的位置。然后，投影单元270从地图变形单元261中得到已经加有海拔高度的坐标信息((s0，t0)，ah)。

投影单元270用变换f对坐标信息((s0，t0)，ah)的第一和第二元素进行坐标变换，以计算虚拟空间中一个位置(f(s0，t0)，ah)。投影单元270还计算表示指向所计算位置的视线与虚拟屏幕相交点的第二坐标信息，并且基于第二坐标信息所示的位置透视投影该图像信息。

(地图显示操作)

以下参照图37说明地图显示设备50的地图显示操作。

地图显示设备50执行主处理过程和子处理过程，以显示从一个形状逐渐变至另一个形状的地图。在主处理过程中，根据驾驶员的操作，通过将一个表面的形状逐渐变至另一个形状来产生各表面。子处理过程是为相应表面定义信息所定义的每个所产生表面而调用的。在子处理过程中，在根据海拔高度信息变形地图之后，将一幅地图透视投影在表面定义信息所定义的表面上。

主处理过程与第一实施例中的一样，因此这里省略对其的说明。

在子处理过程中，位置信息接收单元255把表示汽车位置和前进方向的汽车位置信息输出给投影单元270(S501)。投影单元270基于该汽车位置和前进方向计算显示目标区域(S502)，并且从虚拟空间的st坐标到xy坐标计算变换f(S503)。

地图变形单元261把与海拔高度信息相对应的海拔高度值加至第一坐标信息中，第一坐标信息表示包括在显示目标区域中图像信息每个象素的位置(S504)。

对于已经加入海拔高度值的坐标信息来说，投影单元270计算表示由表面定义信息定义的虚拟屏幕上一个位置的第二坐标信息。投影单元270基于第二坐标信息所示的位置透视投影该图像。(S509)。

显示单元280将透视投影的图像投影和显示在装在其中的显示屏上(S510)。而且，对于包括在显示目标区域中的每个字符串来说(S511)，显示单元280计算显示屏上的一个显示位置(S512)，并且将该字符串的字体显示在该显示位置上(S513)。

(结论)

如上所述，地图显示设备50通过将一个表面的形状逐渐变至与驾驶员所指定一地图上兴趣点的位置相对应的形状，依次产生各表面。这里，所产生的表面由具有前一个形状与后一个形状之间中间形状的曲面和具有后一个形状的表面构成。地图显示设备50为图像信息设置与海拔高度相对应的波状曲线，将设有波状曲线的图像信息透视投影到不同的一个表面所表示的每个虚拟屏幕上，并且将所透视投影的图像投影到显示屏上。由此，其中有一个期望部分逐渐放大或缩小同时保持各道路连接的地图可以得到显示，其为三维外观。

而且，以与第一实施例中相同的方式，地图显示设备50防止字体的显示受到透视投影的毁坏。

第六实施例

以下是对本发明第六实施例——一地图显示设备60的说明。该地图显示设备60通过将一表面的形状逐渐改变至与一地图上驾驶员所指定兴趣点位置相对应的预定形状，产生各表面。该地图显示设备60为除汽车位置及其附近区域之外的表示地图的坐标信息设置与各海拔高度相应于的波状曲线。然后，地图显示设备60把最终的坐标信息透视投影到不同的一个所产生表面代表的每一个虚拟屏幕上，并且将该透视投影图像投影到显示屏上。这样，以令一期望部分逐渐放大或缩小同时保持道路连接的形式显示该地图，且其具有三维外观。该地图显示设备60还防止该汽车位置周围的显示被波状曲线所掩盖。与第一、第三和第五实施例中那些特征相同的特征略去不讲，以使以下的说明集中在与这些实施例不同的地方。

(整体结构)

如图38所示，在第六实施例的地图显示设备60中，地图表面变形单元261包括一海拔高度改变单元262。

(地图变形单元261)

地图变形单元261得到投影单元270关于显示目标区域的通知。地图变形单元26 1根据海拔高度改变单元262已经改变的海拔高度信息，把各海拔高度加至第一坐标信息中，第一坐标信息表示包括在显示目标区域中图像信息每个象素的位置。地图变形单元261将该结果输出给投影单元270。

(海拔高度改变单元262)

海拔高度改变单元262与第三实施例中的海拔高度改变单元161相同。海拔高度改变单元262设定一个含汽车位置及其附近地区的平面区域，将该平面区域中各海拔高度点的海拔高度变至一个相同值，并且根据它们与平面区域的距离改变该平面区域周围各海拔高度点的海拔高度。

(地图显示操作)

以下参照图39说明地图显示设备60的地图显示操作。

地图显示设备60执行主处理过程和子处理过程，以显示从一个形状逐渐变至另一个形状的地图。在主处理过程中，根据驾驶员的操作，通过将一个表面的形状逐渐变至另一个形状来产生各表面。子处理过程是为相应表面定义信息所定义的每个所产生表面而调用的。在子处理过程中，在根据已经更改的海拔高度信息变形地图以便于补偿含汽车位置及其附近平面的区域之后，将一幅地图透视投影到表面定义信息所定义的表面上。

主处理过程与第一实施例中的一样，因此这里省略对其的说明。

在子处理过程中，位置信息接收单元255把表示汽车位置和前进方向的汽车位置信息输出给投影单元270(S601)。投影单元270基于该汽车位置和前进方向计算显示目标区域(S602)，并且计算从虚拟空间的st坐标到xy坐标的变换f(S603)。

海拔高度改变单元262将平面区域内海拔高度点的海拔高度变至相同的值，并且根据与平面区域的距离改变该平面区域附近地区海拔高度点的海拔高度(S604)。

地图变形单元261把所改变的海拔高度值加至第一坐标信息中，第一坐标信息表示包括在显示目标区域中图像信息每个象素的位置(S605)。

对于已经加入所改变的海拔高度值的坐标信息来说，投影单元270计算表示表面定义信息定义的虚拟屏幕上一个位置的第二坐标信息，并且基于第二坐标信息所示的位置将该图像信息透视投影到虚拟屏幕上(S610)。

显示单元280将透视投影的图像投影和显示在装在其中的显示屏上(S611)。而且，对于包括在显示目标区域中的每个字符串来说(S612)，显示单元280计算显示屏上的一个显示位置(S613)，并且将该字符串的字体显示在该显示位置上(S614)。

(结论)

如上所述，地图显示设备60通过将一个表面的形状逐渐变至与驾驶员所指定一地图上兴趣点的位置相对应的形状，依次产生各表面。这里，所产生的表面由具有前一个形状与后一个形状之间中间形状的曲面和具有后一个形状的表面构成。地图显示设备60为除汽车位置及其附近地区之外的图像信息设置与海拔高度相对应的波状曲线，将设有波状曲线的图像信息透视投影到不同的一个表面所表示的每个虚拟屏幕上，并且将所透视投影的图像投影到显示屏上。由此，其中有一个期望部分逐渐放大或缩小同时保持各道路连接的地图得到显示，其为三维外观。而且，由于限制了汽车位置周围区域波状曲线的显示，所以使得汽车位置周围的地图显示不受这些波状曲线的妨碍。

而且，象在第一实施例中那样，地图显示设备60防止字体的显示受到透视投影的毁坏。

修改

虽然已经基于以上的实施例描述了本发明，但是本发明并不限于此。例如，可以有以下的修改。

(1)本发明可以适用于用在以上实施例的方法。这些方法可以通过计算机系统所执行的计算机程序实现。这些计算机程序可以作为数字信号发送。

本发明还可以由计算机可读记录介质实现，例如软盘、硬盘、CD-ROM、MO盘、DVD、DVD-ROM、DVD-RAM或半导体存储器，上述计算机程序和/或数字信号记录在其上。

实现本发明的计算机程序或数字信号还可以经一网络传输，例如电信网络、有线或无线网络或者互联网。

本发明还可以通过包括一微处理器或存储器的计算机系统实现。这种情况下，计算机程序可以存储在存储器中，微处理器根据该计算机程序操作。

可以通过分配其上记录有计算机程序和/或数字信号的一个记录介质，或者通过经一网络传输计算机程序和/或数字信号，将计算机程序和/或数字信号供给一个独立的计算机系统。

(2)存储在表面存储单元140和240中的表面并不限于这些实施例中所示的实例。通过采用以上的定义形式②和③，可以定义更多复杂形状的表面。

通过采用这些定义形式以定义期望形状的表面，实现了比那些具体表示的曲面所得效果更大的效果，可以更灵活地放大/缩小期望的地图部分。

(3)第一和第四实施例示出驾驶员重新指定位于显示屏上部的兴趣点作为放大目标时从表面产生单元150和250中输出的曲面实例，而驾驶员曾经指定位于显示屏下部的兴趣点作为放大目标。这里，如果重复指定相同的兴趣点，那么可以以较大的比例显示兴趣点及其附近区域。

这样，表面存储单元140和240存储以不同比例因子放大同一地图的两个曲面。当驾驶员重复指定同一兴趣点时，表面产生单元150和250通过将具有小比例因子的曲面形状变至具有大比例因子的曲面形状，依次产生各曲面。

(4)第一和第四实施例描述了这样一种情况，即，每个字符串的字体直接显示在显示屏上预定位置处，以防字体受到以纹理结构绘制地图的方式绘制和透视投影的变形。但是，这样一种显示方法并不限于字体。例如，当一个地图含有指示一目标的路标图形时，该图形可以直接显示在显示屏上预定位置而不必受到以纹理结构绘制的形式绘制或透视投影。这样，防止了图形变形，其可以改善观看品质。

虽然已经参照附图借助实例完全描述了本发明，但是应当指出的是，对于本领域的那些技术人员来说，各种变换和修改是显而易见的。

因此，那些不在本发明范围之外的变换和修改都应解释为包括在其中。

Claims (18)

1.一种地图显示设备，其特征在于：

(a)产生具有不同形状的表面，这些形状在随时间逐渐改变一表面曲率的过程中得到，

(b)把涉及一地图的第一坐标信息变换为关于每个所产生表面的第二坐标信息，

(c)根据关于每个所产生表面的第二坐标信息显示该地图，

其中所述地图显示设备包括：

地图存储装置，用来存储第一坐标信息，第一坐标信息示出该地图中各目标的位置；

表面产生装置，用来产生在将表面从第一形状逐渐变形至第二形状过程中得到的各表面，所产生表面包括(a)每一个都具有介于第一形状和第二形状之间的中间形状的中间表面和(b)具有第二形状的表面；

绘制地图装置，用来(a)将第一坐标信息变换为关于每个所产生表面的第二坐标信息，(b)参照第二坐标信息示出的位置，把代表目标的图形以纹理结构绘制地图的形式绘制到每个所产生表面上，从而得到与所产生表面相对应的绘制图像；

投影/显示装置，用来把绘制图像连续透视投影到一平面虚拟屏幕上以得到投影图像，并且依次显示投影图像。

2.权利要求1的地图显示设备，

其中第一形状和第二形状是(a)一平面和一曲面，(b)一曲面和一平面；或(c)两个曲面。

3.权利要求1的地图显示设备，

其中包括兴趣点的一部分地图应当随时间逐渐放大或缩小，并且表面产生装置

(a)当该部分地图应当放大时，产生定义第二形状的表面，以便：

具有第二形状的表面一部分与透视投影中指向该表面该部分的视线之间形成的夹角大于该表面其他部分与透视投影中指向该表面其他部分的视线之间形成的任何夹角，代表包括在具有第二形状的表面一部分中目标的图形以纹理结构绘制地图的形式绘制到该表面一部分上，

(b)当该部分地图应当缩小时，产生定义第二形状的表面，以便：具有第二形状的表面一部分与透视投影中指向该表面该部分的视线之间形成的夹角小于该表面其他部分与透视投影中指向该表面其他部分的视线之间形成的任何夹角，代表包括在具有第二形状的表面一部分中目标的图形以纹理结构绘制地图的形式绘制到该表面一部分上。

4.权利要求3的地图显示设备，

其中表面产生装置包括：

点接收单元，用来接收来自用户的兴趣点位置的指示和关于包括该兴趣点的部分是否应放大或缩小的指示，

该表面产生装置根据接收的指示产生各表面。

5.权利要求4的地图显示设备，还包括：

海拔高度存储装置，用来存储表示地图中各点位置与各点海拔高度之间对应关系的海拔高度信息，

其中绘制地图装置包括：

表面变形单元，用来(a)把海拔高度信息表示的位置变换为每个所产生表面的位置，并且(b)为所变换位置处每一个所产生表面设置对应于海拔高度信息表示的海拔高度的波状曲线，从而产生变形表面，

绘制地图装置，用来将第一坐标信息变换为关于每个所变形表面的第二坐标信息。

6.权利要求5的地图显示设备，

其中表面变形单元包括：

海拔高度改变单元，用来改变与属于该地图中第一区域的位置对应的海拔高度信息中的海拔高度，第一区域由该地图显示设备的当前位置及其相邻位置组成，

表面变形单元利用改变的海拔高度信息产生变形表面。

7.权利要求6的地图显示设备，

海拔高度改变单元还根据各位置与第一区域之间的距离，改变与属于地图中第一区域周围一区域的位置对应的海拔高度信息中的海拔高度。

8.权利要求1的地图显示设备，

其中当连续显示投影图像时，投影/显示装置还参考代表目标的图形显示位置来显示表示目标的字符串。

9.权利要求1的地图显示设备，还包括：

地图存储装置，用来存储第一坐标信息，第一坐标信息表示地图中目标的位置；

表面产生装置，用来产生在将表面从第一形状逐渐变形至第二形状过程中得到的表面，所产生表面包括(a)每一个都具有介于第一形状和第二形状之间中间形状的中间表面和(b)具有第二形状的表面；和

投影/显示装置，用来(a)将第一坐标信息变换为关于每个所产生表面的第二坐标信息，(b)参照第二坐标信息示出的位置，把代表目标的图形透视投影到每个用作虚拟屏幕的所产生表面上，从而得到与所产生表面相对应的投影图像；以及(c)依次显示投影图像。

1O.权利要求9的地图显示设备，

其中第一形状和第二形状是(a)一平面和一曲面，(b)一曲面和一平面，或者(c)两个曲面。

11.权利要求9的地图显示设备，

其中包括兴趣点的一部分地图应当随时间逐渐放大或缩小，

表面产生装置

(a)当该部分地图应当放大时，产生定义第二形状的表面，以便：

具有第二形状的表面一部分与透视投影中指向该表面该部分的视线之间形成的夹角小于该表面其他部分与透视投影中指向该表面其他部分的视线之间形成的任何夹角，代表包括在具有第二形状的表面一部分中目标的图形透视投影到该表面一部分上，

(b)当该部分地图应当缩小时，产生定义第二形状的表面，以便：具有第二形状的表面一部分与透视投影中指向该表面该部分的视线之间形成的夹角大于该表面其他部分与透视投影中指向该表面其他部分的视线之间形成的任何夹角，代表包括在具有第二形状的表面一部分中目标的图形透视投影到该表面一部分上。

12.权利要求11的地图显示设备，

其中表面产生装置包括：

点接收单元，用来接收来自用户的兴趣点位置的指示和关于包括该兴趣点的部分是否应放大或缩小的指示，

该表面产生装置根据接收的指示产生表面。

13.权利要求12的地图显示设备，还包括：

海拔高度存储装置，用来存储表示地图中各点位置与各点海拔高度之间对应关系的海拔高度信息，

其中投影/显示装置包括：

地图变形单元，用来(a)根据海拔高度信息计算第一坐标信息表示位置的海拔高度，并且(b)根据计算的海拔高度改变第一坐标信息，而且

投影/显示单元把所改变的第一坐标信息变换为关于每个所产生表面的第二坐标信息。

14.权利要求13的地图显示设备，

其中地图变形单元包括：

海拔高度改变单元，用来把与属于地图中第一区域的位置对应的海拔高度信息表示的海拔高度改为一定值，第一区域由地图显示设备的当前位置及其相邻位置组成，

地图变形单元根据改变的海拔高度信息改变第一坐标信息。

15.权利要求14的地图显示设备，

其中海拔高度改变单元还根据各位置与第一区域之间的距离，改变与属于地图中第一区域周围一区域的位置对应的海拔高度信息所示的海拔高度。

16.权利要求9的地图显示设备，

其中当连续显示投影图像时，投影/显示装置还参考代表目标的图形显示位置来显示表示目标的字符串。

17.一种地图显示方法，包括：

一表面产生步骤，用来产生在将一表面从第一形状逐渐变形至第二形状的过程中得到的表面，所产生表面包括(a)每一个都具有介于第一形状和第二形状之间的中间形状的中间表面和(b)具有第二形状的表面；

绘制地图步骤，用来(a)将第一坐标信息变换为关于每个所产生表面的第二坐标信息，第一坐标信息表示地图中各目标的位置和(b)参照第二坐标信息示出的位置，把代表目标的图形以纹理结构绘制地图的形式绘制到每个所产生表面上，从而得到与所产生表面相对应的绘制图像；以及

一投影/显示步骤，用来把绘制图像连续透视投影到一平面虚拟屏幕上以得到投影图像，并且依次显示投影图像。

18.一种地图显示方法，包括：

一表面产生步骤，用来产生在将一表面从第一形状逐渐变形至第二形状的过程中得到的表面，所产生表面包括(a)每一个都具有介于第一形状和第二形状之间的中间形状的中间表面和(b)具有第二形状的表面；以及

一投影/显示步骤，用来(a)将第一坐标信息变换为关于每个所产生表面的第二坐标信息，第一坐标信息表示一地图中各目标的位置，(b)参照第二坐标信息示出的位置，把代表目标的图形透视投影到每个所产生表面上，从而得到与所产生表面相对应的投影图像；以及(c)依次显示投影图像。

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