CN1761982A - 形状信息编码方法和装置、形状信息解码方法和装置以及程序 - Google Patents

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Abstract

本发明要解决的问题是即使信息是关于表示短间隔道路之类的形状的，也可能执行高效压缩，从而进一步减少数据量。关于连接到诸如道路之类的干路的支路的形状数据(11)在干路形状数据(12)上具有一个起始位置(起始节点P1)，相应地，利用干路形状数据、通过相对位置表示支路起始位置信息。例如，将起始位置表示为[要参考的干路形状数据号]+[离干路起始端的节点数]+[与干路形状的方向的偏差]。

Description

形状信息编码方法和装置、形状信息解码方法和装置以及程序
技术领域
本发明涉及形状信息编码方法和装置以及形状信息解码方法和装置，当将表示地图信息的道路等的形状信息和与形状信息相关的事件(例如交通堵塞和事故)的相关信息及其位置的信息发送到移动终端等时，所述方法和装置用于例如交通信息提供系统、地图信息分发系统等。
背景技术
安装在车内用于显示当前位置或其附近地区的地图、交通信息等的车内导航装置正在变得日益普及，例如，使用数字地图信息的系统。车内导航装置保存数字地图数据库，使得其可以根据由GPS接收机接收的纬度和经度数据，在屏幕上显示车辆自身位置的附近地区的地图，并且在地图上显示行进轨迹和对添加的目的地位置的路径搜索的结果。此外，近来的车内导航装置被配置成接收由交通信息提供系统所提供的、诸如交通堵塞信息和事故信息之类的交通信息，以便可以在地图上显示交通堵塞和事故的位置，从而可以使用添加为条件的这些信息来执行路径搜索。
在当前实现的交通信息提供系统中，从用来控制地区的交通信息收集中心提供交通信息给信息分发中心，并且通过各自的通信介质发送为各种通信介质(FM广播、道路信标和移动电话)编辑的交通信息。
如专利参考文件1、专利参考文件2等中所公开的那样，存在利用一种系统来发送数字地图的位置信息的方法和装置，在该系统中，使用表示路段的道路形状的道路形状数据和表示路段中的道路位置的相对位置数据的形状，发送道路位置信息，在接收方通过执行道路形状数据的形状匹配来标识数字地图上的路段，并且使用相对位置数据标识路段中的道路位置(下面将该系统称为“地图匹配系统”)。这些用于发送地图匹配系统的位置信息的方法和装置具有的优点在于，在提供交通信息等的情况下，即使当发送方和接收方保存不同生产者的数字地图时，它们也可以准确地发送数字地图的位置，并且可以容易地执行诸如更新与新建筑或道路改变相关联的信息之类的维护。
在这种用于发送如上所述的位置信息的地图匹配型方法和装置中，将诸如交通信息之类的相关信息作为可以由道路形状数据和相对位置数据表示的数据来发送，因此，引出道路形状数据的数据的量和传输数据的量倾向于比通常使用的位置信息标识系统的系统大。
(专利参考文件1)国际公开WO01/18769
(专利参考文件2)国际公开WO01/50089
如上所述，还希望利用地图匹配型位置信息发送方法和装置减少道路形状数据等的数据量，以便提高在发送信息时传输速率和传输效率。
特别地，关于例如支路等(例如，互通式立交区域(interchange area)中连接高速公路、普通道路的干路的入口和出口道路和将高速公路的干路连接在一起的进出路、连接路)的道路形状数据具有少量表示道路形状的节点，在很多情况下导致小道路形状数据。这种短道路形状数据引起的问题在于，表示道路形状数据的起始端的信息的比例变高，而这些信息不能压缩，从而要发送的信息的整体压缩效率变低。
完成本发明来解决前述问题，其目标是提供形状信息编码方法和装置以及形状信息解码方法和装置，使得使用表示短段道路等的形状信息，也可以高效地执行压缩，并且可以进一步减少数据量。
发明内容
根据本发明的形状信息编码方法用于编码标识数字地图上的位置的形状信息，该方法包括以下步骤：使用作为第一节点的起始端位置的位置信息或另一节点的位置信息，借助对应于形状信息、包括多个节点的坐标串，以第二节点或随其之后的节点与起始端位置的相对位置，表示第二节点或随其之后的节点的位置信息；以及使用另一形状信息，以一相对位置表示起始端位置的位置信息。
根据如上所述的过程，相比于由绝对位置表示法表示形状信息中的起始端位置的位置信息的情况，可以减少起始端位置的位置信息的数据量。因此，即使对那些节点数少并且起始端位置信息的比例大的形状信息，如表示短段道路等的形状信息，也可以进行高效数据压缩，并且可以进一步减少数据量。
在本发明中，起始端位置的相对位置也可以由其他形状信息离参考点的节点数来表示。这使得使用其他形状信息离参考点的节点数以小数据量表示起始端位置的相对位置成为可能。
在本发明中，起始端位置的相对位置可以由其他形状信息离参考点的距离来表示。这使得使用其他形状信息离参考点的距离以小数据量表示起始端位置的相对位置成为可能。
在本发明中，起始端位置的相对位置可以由其他形状信息的参考点来表示。这使得使用其他形状信息的参考点以小数据量表示起始端位置的相对位置成为可能。
在本发明中，起始端位置的相对位置可以由其他形状信息离参考点的相对坐标来表示。这使得使用其他形状信息离参考点的相对坐标以小数据量表示起始端位置的相对位置成为可能。
在本发明中，起始端位置的位置信息可以包括：将要参考的另一形状信息的标识信息、其他形状信息离参考点的节点数以及与其他形状信息中的方向的偏角。相比于由绝对位置表示法表示起始端位置的情况，这使得减少起始端位置的位置信息的数据量成为可能。
在本发明中，可以布置由相对位置表示的形状信息，以便跟随将要参考的另一形状信息，并且起始端位置的位置信息可以包括其他形状信息离参考点的节点数和与其他形状信息中的方向的偏角。相比于由绝对位置表示法表示起始端位置的情况，在这种情况下，可以略去要参考的其他形状信息的标识信息，并且进一步减少起始端位置的位置信息的数据量。
在本发明中，当从起始端位置的节点向下一节点的方向与其他形状信息中的方向匹配时，起始端位置的位置信息可以略去与其他形状信息中的方向的偏角，并且可以包括至少其他形状信息离参考点的节点数。相比于由绝对位置表示法表示起始端位置的情况，在这种情况下，可以略去要参考的其他形状信息的方向的偏角，并且进一步减少起始端位置的位置信息的数据量。
在本发明中，起始端位置的位置信息可以包括：参考的另一形状信息的标识信息、指示其他形状信息的起始端位置或终止端位置的标识信息和起始端位置的绝对方向。相比于由绝对位置表示法表示起始端位置的情况，这使得减少起始端位置的位置信息的数据量成为可能。
在本发明中，起始端位置的位置信息可以包括：参考的另一形状信息的标识信息、指示其他形状信息的起始端位置或终止端位置的标识信息、对于起始端位置或终止端位置的相对位置信息和起始端位置的绝对方向。相比于由绝对位置表示法表示起始端位置的情况，这使得减少起始端位置的位置信息的数据量成为可能。
在本发明中，可以包括：在相等的间隔上重新采样其他形状信息的节点，以及校正起始端位置以便起始端位置与重新采样节点之一相对应。使用上述过程，通过在相等的间隔上重新采样其他形状信息的节点，可以使得每个节点的距离信息变得不必要，并且可以减少形状信息的数据量。
本发明还提供一种使得计算机执行前述中任一个所述的、形状信息编码方法的步骤的程序。通过执行该程序，可以以一种大大减少数据量的形式编码形状信息。
根据本发明的形状信息编码装置是一种用于发送方设备编码并发送在数字地图上标识位置的形状信息的形状信息编码装置，该装置包括：编码部分，包括：用于使用起始端位置的位置信息或另一节点的位置信息，借助对应于形状信息、包括多个节点的坐标串，利用与作为第一节点的起始端位置的相对位置，来表示第二节点或随其后节点的位置信息的器件；和使用另一形状信息利用相对位置来表示起始端位置的位置信息的器件。
根据上述配置，相比于由绝对位置表示法表示形状信息中的起始端位置的位置信息的情况，可以减少起始端位置的位置信息的数据量。因此，即使对那些节点数少并且起始端位置信息的比例大的形状信息，如表示短段道路等的形状信息，也可以进行高效数据压缩，并且可以进一步减少数据量。
根据本发明的形状信息解码方法是一种用于解码在数字地图上标识位置的形状信息的形状信息解码方法，该形状信息通过使用另一形状信息、利用相对位置表示起始端位置的位置信息来编码，该形状信息解码方法包括：解码其他形状信息；使用经解码的其他形状信息，标识由相对位置表示的起始端位置；以及根据起始端位置的位置信息，解码由相对位置表示的形状信息。
使用上述过程，可以标识关于编码的形状信息的起始端位置，其中通过使用另一形状信息、利用相对位置表示来减少该编码的形状信息的数据量，并且可以解码原始形状信息。
在本发明中，可以通过其他形状信息离参考点的节点数来标识由相对位置表示的起始端位置。这使得可以通过其他形状信息离参考点的节点数来标识和恢复形状信息的起始端位置。
在本发明中，可以通过其他形状信息离参考点的距离来标识由相对位置表示的起始端位置。这使得可以通过其他形状信息离参考点的距离来标识和恢复形状信息的起始端位置。
在本发明中，可以通过其他形状信息的参考点来标识由相对位置表示的起始端位置。这使得可以通过其他形状信息的参考点来标识和恢复形状信息的起始端位置。
在本发明中，可以通过其他形状信息离参考点的相对坐标来标识由相对位置表示的起始端位置。这使得可以通过其他形状信息离参考点的相对坐标来标识和恢复形状信息的起始端位置。
本发明还提供一种使得计算机执行前述中任一个所述的、形状信息解码方法的步骤的程序。通过执行该程序，可以解码以相对位置标识和编码的形状信息，并且可以标识位置。
根据本发明的形状信息解码装置是一种用于接收方设备编码并发送在数字地图上标识位置的形状信息的形状信息解码装置，该形状信息通过使用另一形状信息、利用相对位置表示起始端位置的位置信息来编码，该形状信息解码装置包括：解码部分，包括：用于解码其他形状信息的器件；用于使用经解码后的其他形状信息、标识由相对位置表示的起始端位置的器件；和根据起始端位置的位置信息、解码由相对位置表示的形状信息的器件。
使用上述配置，可以标识关于编码的形状信息的起始端位置，其中通过使用另一形状信息、利用相对位置表示来减少该编码的形状信息的数据量，并且可以解码原始形状信息。
附图说明
图1是说明关于用来在形状数据中标识坐标点的距离和角度的视图；
图2是示出形状数据的表示法的例子的视图，其中(a)和(d)示出形状数据的全曲率函数，(b)和(e)示出形状数据的偏角表示法，而(c)和(f)示出形状数据的偏角的预测值差表示法；
图3是示出当形状数据经历等间隔重新采样时的坐标点(节点)的视图；
图4是示出形状数据的配置实例的视图；
图5是示出根据本发明的一个实施例的形状数据编码方法的、包含对应于支路部分的短形状数据的形状数据的一个例子的视图；
图6是示出以相等的距离重新采样图5所示的干路和支路的形状数据的情况的视图；
图7是示出由绝对坐标表示法(纬度和经度表示法)表示起始端位置信息的情况的形状数据串的视图；
图8是示出由根据本实施例的编码方法的第一表示形式表示起始端位置信息的情况的形状数据串的视图；
图9是示出本实施例的车内导航装置的功能配置的方框图；
图10是示出本实施例的发送方设备的形状数据编码部分中的编码处理过程的流程图；
图11是示出本实施例的接收方设备的形状数据解码部分中的解码处理过程的流程图；
图12是示出应用根据本实施例的第二表示形式的编码方法的形状数据的一个例子的视图；
图13是示出由根据本实施例的编码方法的第二表示形式表示起始端位置信息的情况的形状数据串的视图；
图14是示出应用根据本实施例的第三表示形式的编码方法的形状数据的一个例子的视图；
图15是说明在路径搜索中使用的左/右转代价(cost)的视图；
图16是示出由根据本实施例的编码方法的第三表示形式表示起始端位置信息的情况的形状数据串的视图；
图17是示出应用根据本实施例的第四表示形式的编码方法的形状数据的一个例子的视图；
图18是示出由根据本实施例的编码方法的第四表示形式表示起始端位置信息的情况的形状数据串的视图；
图19是示出应用根据本实施例的第五表示形式的编码方法的形状数据的一个例子的视图；
图20是示出由根据本实施例的编码方法的第五表示形式表示起始端位置信息的情况的形状数据串的视图；
图21是示出可应用本实施例的第一到第六表示形式的发送方设备的形状数据编码部分中的编码处理过程的流程图；和
图22是示出可应用本实施例的第一到第六表示形式的接收方设备的形状数据解码部分中的解码处理过程的流程图。
在附图中，附图标记11、11a和15a到15c表示支路的形状数据；12、12a、14a和17表示干路的形状数据；16表示其他干路的形状数据，18a和18b表示右转代价；18c表示左转代价；21和22表示十字路口；30表示发送方设备；31表示时间信息输入部分；32表示数字地图数据库；33表示形状数据提取部分；34表示代码表数据库；35表示形状数据编码部分；36表示信息发送部分；40表示接收方设备；41表示信息接收部分；42表示代码表数据库；43表示形状数据解码部分；44表示数字地图数据库；45表示地图匹配部分；46表示数字地图显示部分；50表示代码表数据生成设备；53表示代码表计算部分；54表示代码表数据；100表示根据绝对坐标表示法的形状数据串；101表示根据第一表示形式的形状数据串；102表示根据第二表示形式的形状数据串；103表示根据第三表示形式的形状数据串；104表示左/右转等待时间信息；105表示根据第四表示形式的形状数据串；而106表示根据第五表示形式的形状数据串。
具体实施方式
下面将参照附图描述本发明的优选实施例。
下面描述根据本发明的形状信息编码方法和装置以及形状信息解码方法和装置的实施例应用于这样的车内导航装置的配置和操作，该车内导航装置显示从交通信息提供系统发送到车内装置的交通信息。
首先，说明对道路等的形状信息的编码压缩方法。
在本实施例中，首先，道路等的形状由具有统计偏差的形状数据来表示。这是因为当对形状数据编码和压缩时，压缩率变高。
例如，如图1所示，当要用排列在道路上的坐标点(又成为“节点”)表示道路形状时，每个坐标点(PJ)的位置可以用离相邻坐标点(PJ)的距离和角度这两维来唯一地标识。在图1中，用由“绝对方向”定义的角度ΘJ来表示这个角度，其中大小在从0到360度范围内顺时针方向指定，正北(图中的向上)定义为0度。这种使用距离和绝对方向的坐标点的表示法被称为全曲率函数表示法。
当坐标点PJ-1、PJ和PJ+1的x-y坐标被分别指定为(xj-1，yj-1)、(xj，yj)和(xj+1，yj+1)时，可以通过下面的等式计算距离Lj(坐标点PJ和PJ+1之间的距离)和绝对角度ΘJ(从坐标点PJ到坐标点PJ+1的直线的绝对方向)。
Lj＝√{(xj+1-xj)2+(yj+1-yj)2}
ΘJ＝tan-1{(xj+1-xj)/(yj+1-yj)}
这里，√{α}表示α的平方根。
现在，当在道路形状上再次设置(重新采样)新的坐标点以便离相邻坐标点的距离成为常数(＝L)时，除了关于通用L的信息外，接收方可以通过仅仅获悉关于每个坐标点的角度ΘJ的信息(即一维信息)来标识坐标点的位置，因此，可以减少发送数据量。
图2(a)示出当在离道路上的相邻坐标点的距离成为常数(＝L)的位置重新采样坐标点时，在每个坐标点(PJ)上的绝对方向ΘJ。如图2(d)所示，当由绝对方向ΘJ表示每个坐标点时，在表示每个坐标点的角度信息ΘJ的发生频率中不出现统计偏差。
然而，每个坐标点的角度也可以由差取代绝对方向来表示，即，如图2(b)所示的“偏差θj”。该偏差如下计算：
θj＝ΘJ-ΘJ-1
当每个坐标点由偏差θj表示时，如图2(e)所示，表示每个坐标点的角度信息ΘJ的发生频率在θ＝0°处显示最大值，在这个区域有许多直线的道路。
此外，如图2(c)所示，每个坐标点的角度也可以由偏差θj和偏差统计预测值Sj(由偏差表示的预测值)之间差Δθj(偏差差值)来表示。偏差统计预测值Sj是通过使用前面的坐标点PJ-1的偏角估计目标坐标点PJ的偏角θj而得到的值。例如，可以将偏差统计预测值Sj定义为：
Sj＝θj-1，
或者可以定义为：
Sj＝(θj-1+θj-2)/2。
或者，Sj可以定义为n个之前坐标点的偏角的加权均值。如下计算偏差的预测值差Δθj：
Δθj＝θj-Sj
如果坐标点之间的距离L被设置为常数，则偏差的预测值差Δθj集中在0°附近，并且如图2(f)所示，表示每个坐标点的角度信息Δθj的发生频率表现出强的偏角，其中心点在θ＝0°，因为在大多数情况下，道路的形状是直线或逐渐弯曲的曲线。
考虑到这点，为了获得具有统计偏差的形状数据，如图3所示，最好应当在相等的间隔以常数距离的重新采样段长度L来采样道路形状(原始形状)，并且采样点(节点)PJ的位置数据应当由偏差θj或者偏差θj的预测值差Δθj(＝θj-Sj)来表示。应当注意的是，这里使用的距离可以是应用于现实世界的实际距离，或者可以是由预定的标准化的坐标中的单位表示的长度。
现在，假设偏差统计预测值Sj定义为：
Sj＝(θj-1+θj-2)/2。
由于在多数情况下道路形状逐渐弯曲，所以
θj＝(θj-1+θj-2)/2＝Sj，
并且认为Δθj分布在以0为中心的很小的范围内。
尽管理论上该Δθj可以是从-360°到+360°的值，但可以用从-180°到+180°或从0°到360°的值唯一地表示。这样，为了以1°的分辨率表示Δθj，需要9比特，其表示360个数字值。这里，通过使用霍夫曼编码或者例如通过分配小于9比特的值给±0°附近的角度以及分配大于9比特的值给远离±0°的角度执行编码的可变长度编码，可以使用于Δθj的编码的平均比特数少于9比特，从而总体上可以用小数据量来表示形状信息。
接下来说明可进一步减少形状数据的数据量的本实施例的编码方法。
如上所述，形状数据使用数字地图中包含的、用作道路上的多个位置的节点和内插点(interpolated point)，通过指示多个节点的位置的坐标数据串来表示路段的道路形状等。各个节点的坐标数据，对于作为起始点的起始端节点，由绝对坐标(纬度和经度)表示，而对其他节点，由离起始端或相邻节点的相对坐标表示。
作为本发明的发明者执行的道路形状数据的试验计算的结果，已经发现起始端之外的坐标点可以被压缩到每节点3至6比特，尽管当使用上述具有相等间隔重新采样和偏差角度差值的编码方法时，这可能取决于形状。当要以几米的分辨率表示坐标点的纬度和精度时，纬度和经度各需要32比特，总共64比特，但根据上述编码方法，这可以被压缩到1/10至1/20。应当注意的是，起始端位置信息需要总共73比特，纬度32比特，经度32比特，绝对方向9比特(角度信息的360°表示)。
这样，形状数据导致这样的配置：不能压缩的起始端Pa1的起始端位置信息和具有高压缩效率的其他坐标点Pa2到Pan(图4例子中的Pa2到Pa8)的位置信息被组合起来，如图4所示。然而，在实际道路形状数据中，存在生成大量具有少量节点(即除了起始端外的坐标点数量少)的短形状数据的情况。在这种短形状数据中，显示出高压缩效率的、起始端之外的节点的形状信息(位置信息)的比例较小，而起始端位置信息的比例较大，从而当存在许多短形状数据时，形状数据的整体压缩效率降低。
大多数这样的短形状数据对应于支路，例如连接高速公路和非高速公路的互通式立交的入口和出口道路部分，和相互连接高速公路的干路和主道路的进出路和连接路。本实施例提供一种在对应于这些支路的短形状数据中减少起始端位置信息的数据量的方法。
图5是示出对应于支路部分(例如互通式立交的入口/出口道路部分、进出路和连接路)的短形状数据的一个例子的视图。这种连接到干路的支路的形状数据11具有如下的特性：
(1)由于在干路和支路之间，干路更重要，因此在大多数情况下，当提供关于支路的信息时，也提供关于连接到支路的干路的信息。
(2)支路的形状数据(支路部分形状数据α)的起始端位置(起始端节点P1)在构成所连接到的干路形状数据12(干路形状数据β)上。
(3)参照所连接到的干路形状数据上的方向信息(偏差或偏差统计预测值差)，可以获得起始端节点P1→下一节点P2之间的绝对方向。因此，它可以由与干路的连接部分的方向的偏角θ1来表示。
由于支路形状数据的上述特性，因此在很多情况下，可以使用干路形状数据，以第一表示形式如下表示支路的起始端位置信息。
起始端位置＝[要参考的干路形状数据号]+[离起始端的节点数]+[与干路形状的方向的偏角]                           ...(第一表示形式)
因此，即使对短形状数据，本实施例也可以通过以上述方式表示支路的形状数据的起始端位置来减少数据量。
当以形状数据表示数字地图中的道路形状时，即使按最多估计，形状数据的数目实际上也在2000的范围内，并且它们可以用最多11比特表示。此外，按最多估计，形状数据的节点数在200的范围内，并且它们可以以最多8比特表示。此外，如上所述可以使用由具有代码表的可变长度编码(如霍夫曼编码)编码的数据，表示与干路形状的方向的偏角，从而其可以以3到6比特表示。总共需要19+α比特(α是3到6比特的平均值，尽管它是可变长度)，并且可以大大减少当用绝对纬度和经度表示时本来需要73比特的起始端位置信息的数据量(比特数)。
图6是示出以相等距离重新采样图5所示的干路的和支路的形状数据的情况的视图。当实际编码形状数据时，通过以相等距离对干路和支路各自的形状数据重新采样节点，使得起始端之外的节点可以仅仅由角度信息表示，从而减少了数据量。
此时，至于支路的形状数据11a，干路形状数据12a上的、靠近原始形状的上游(靠近干路起始端)并且离干路起始端位置最近的节点，被重新定义为支路的形状数据11a的起始端P1。在这种情况下，通过等距离重新采样来编码和压缩图5所示的干路的原始形状数据12，并且节点位置轻微偏离，因此，从干路形状数据12a上的靠近干路起始端的节点中选择支路的形状数据11a的起台端P1。
这里，图7和图8中示出形状数据的配置实例。图7是示出由绝对坐标表示法(纬度和经度表示法)表示起始端位置信息的情况的形状数据串的视图，而图8是示出由根据本实施例的编码方法的第一表示形式表示起始端位置信息的情况的形状数据串的视图。
如图7所示的根据绝对坐标表示法的形状数据串100是一组多个形状数据，每个形状数据表示道路形状，并且具有矢量数据类型(道路等)、形状数据号、用于编码的编码表号、采样段长度、总共节点数等。至于作为起始端的第一节点(节点P1)的位置信息，数据串包含起始端位置的表示形式标识符(这种情况下是绝对纬度和经度)、沿X-Y方向的节点P1的绝对坐标(纬度和经度)以及节点P1→P2之间的绝对方向。此外，数据串还包含作为表示第二节点和随其之后的节点(节点P2、P3、...)的位置的形状的编码数据的位串，其中偏差θj或偏差统计预测值差Δθj经历可变长度编码。
与这不同，如图8所示的根据本实施例的第一表示形式的形状数据串101与图7的实例不同之处在于，作为起始端的第一节点(节点P1)的位置信息表示法，如上所述，其使用通过参考干路形状数据标识位置的表示形式。数据串包含作为节点P1的位置信息的起始端位置的表示形式标识符(在这种情况下是第一表示形式)、要参考的形状数据号、离要参考的形状数据的起始端的节点数和与干路形状的方向的偏角。此外，第二节点和随其之后的节点(节点P2、P3、...)包含作为指示每个节点位置的形状的编码数据的位串，其中偏差θj或偏差统计预测值差Δθj以与图7相同的方式经历可变长度编码。
关于支路等的短形状数据，可以以相对表示法来表示其起始端节点的位置，该相对表示法通过使用第一表示形式参考干路的对应的形状数据，从而可以大大减少起始端位置信息的数据量。
接下来，将详细描述关于如上所述的形状数据的生成(编码)、发送/接收、恢复(解码)和显示的装置配置和操作的一个例子。图9是示出本实施例的车内导航装置的功能配置的方框图。
支持交通信息提供系统的车内导航装置配置如下：将诸如交通堵塞和事故之类的交通信息作为事件信息从交通信息提供系统的中心设备发送，车内装置接收事件信息并且将其与车内装置保存的地图信息相关联，并且将交通信息连同车辆的自身位置的附近地区的地图一起显示在显示设备上。
如图9所示，车内导航装置的系统包括：发送方设备30，其相当于用于将诸如交通信息之类的事件信息连同道路等的形状数据一起发送的中心设备；接收方设备40，其相当于用于接收从发送方设备30发送的形状数据并将其连同数字地图信息一起显示的车内装置；和代码表数据生成设备50，用于产生在编码和压缩形状数据中使用的代码表数据。
发送方设备30包括：事件信息输入部分31，用于输入诸如报告交通堵塞等的交通信息的事件信息；数字地图数据库32，用于存储发送方数字地图数据；和形状数据提取部分33，用于根据事件信息和数字地图数据提取要发送的形状数据。它还包括：代码表数据库34，用于存储由代码表数据生成设备50生成的代码表数据；形状数据编码部分35，用于使用代码表数据编码和压缩所提取的形状数据；和信息发送部分36，用于发送经编码的形状数据、代码表信息等。
接收方设备40包括：信息接收部分41，用于接收从发送方设备30发送的形状数据、代码表信息等；代码表数据库42，用于存储用来解码的代码表数据；和形状数据解码部分43，用于使用代码表数据解码接收到的形状数据。它还包括：数字地图数据库44，用于存储接收方数字地图数据；和地图匹配部分45，用于使用数字地图数据执行解码后的形状数据和设备自己的数字地图数据之间的形状匹配。它还包括数字地图显示部分46，用于根据地图匹配的结果，在设备自己的数字地图上以液晶监视器等显示关于形状数据的事件信息等的位置。
代码表数据生成设备50包括代码表计算部分53，用于根据过去的交通信息51和数字地图数据库52，在编码时以高数据压缩效率生成代码表数据，并且代码表数据生成设备50具有将所生成的代码表数据54发送到发送方设备30的功能。
发送方设备30使用形状数据提取部分33，根据诸如从事件信息输入部分31输入的交通信息之类的事件信息和数字地图数据库32中的数字图像数据，提取道路等的形状数据以便发送事件信息。然后，其使用形状数据编码部分35执行形状数据编码和压缩。此时，使用代码表数据库34中的代码表数据(霍夫曼编码等)，形状数据的偏角统计预测值差等经历可变长度编码。其后，从信息发送部分36发送编码的形状数据。
另一方面，接收方设备40在形状数据解码部分43解码由信息接收部分41接收的形状数据。此时，根据与形状信息一同发送的代码表信息，其参考代码表数据库42，并且使用可应用的代码表数据解码经可变长度编码的偏角统计预测值差等。然后，在地图匹配部分45，其使用数字地图数据库44中的数字地图数据执行解码后的形状数据的地图匹配，并且在关于连同形状数据一起发送的事件信息等的数字地图数据上，标识设备自己的位置。然后，在数字地图显示部分46，其将事件信息等连同数字地图一起显示。
这里，详细描述发送方设备30中的形状数据编码部分35的操作。图10是示出本实施例的发送方设备的形状数据编码部分35中的编码处理过程的流程图。应当注意的是，如图5和6所示，这里对应于支路部分的形状数据被称为“支路部分形状数据α”，而对应于干路形状数据被称为“干路形状数据β”。
当形状数据编码部分35接收到形状数据时(步骤S11)，其提取支路部分形状数据α，以使得其起始端存在于干路形状数据β中(步骤S12)。这里，如果存在多个具有位于干路形状数据β上的起始端的支路部分形状数据α，则提取多个支路部分形状数据α。接下来，计算从干路形状数据β的起始端到每个支路部分形状数据αn的起始端的干路形状数据β上的每条路径距离Ln(步骤S13)。然后，等距离重新采样干路形状数据β以便从图5所示的状态改变到图6所示的状态，并且执行可变长度编码压缩(步骤S14)。
接下来，对被重新采样的干路形状数据β，搜索离干路形状数据β上的起始端的路径距离比上述Ln短的适当重新采样点(节点)(步骤S15)。然后，使用离干路形状数据β上的起始端的节点数，由所搜索到的节点表示每个支路部分形状数据αn的起始端(步骤S16)。随后，将每个支路部分形状数据αn的起始端P1改变到干路形状数据β上的节点，并且使用节点数重新定义起始端P1以校正支路部分形状数据αn(步骤S17)。然后，等距离重新采样每个支路部分形状数据αn，并且执行可变长度编码压缩(步骤S18)。
然后，确定是否对所有接收到的形状数据都已经完成处理(步骤S19)，如果还没有完成，则处理返回步骤S12并重复与上述相同的处理。如果对所有形状数据完成处理，则将编码和压缩后的形状数据发送到信息发送部分36(步骤S20)。
此外，详细描述接收方设备40中的形状数据解码部分43的操作。图11是示出接收方设备的形状数据解码部分中的解码处理过程的流程图。
当形状数据解码部分43接收到形状数据时(步骤S21)，其解码干路形状数据β(步骤S22)。随后，从解码后的干路形状数据β和离其起始端的节点数中标识支路部分形状数据αn的起始端P1(步骤S23)。然后，参照对应的干路形状数据β，解码支路部分形状数据αn(步骤S24)。
然后，确定是否对所有接收到的形状数据完成处理(步骤S25)，如果还没有完成，则处理返回步骤S22并重复与上述相同的处理。如果对所有形状数据完成处理，则将解码后的形状数据发送到地图匹配部分45(步骤S26)。
通过以这种方式执行形状数据的编码和解码，可以根据本实施例的表示形式生成和恢复形状数据，并且可以大大减少要发送/接收的形状数据的数据量。应当注意的是，可以通过使用发送方设备30和接收方设备40中配备的处理器执行软件程序，来使得形状数据编码部分35和形状数据解码部分43工作，从而实现如上所述的处理。
接下来，提出一些其他表示形式作为根据本实施例的形状数据的编码的修改。首先，参照图12和图13说明第二表示形式。
如图2所示，该第二表示形式适用于单一干路形状数据14上存在多个形状数据15a到15c的起始端的情况。当编码支路形状数据15a到15c时，如果制定规则使得具有前述第一表示形式的形状数据排列成跟随要参考的形状数据(作为父方的形状数据14)，则可以略去如图8所示的要参考的形状数据号。在这种情况下，支路形状数据15a到15c的起始端位置信息可以由如下的第二表示形式表示：
起始端位置＝[离干路起始端的节点数]+[与干路形状的方向的偏角]
                                                 ...(第二表示形式)
图13是示出以根据本实施例的编码方法的第二表示形式表示起始端位置信息的情况的形状数据串的视图。根据第二表示形式的形状数据串102使得支路形状数据102b被排列成跟随要参考、并且具有图7所示的绝对坐标表示法的干路形状数据102a。支路形状数据102b包含：作为起始端节点的位置信息的起始端位置的表示形式标识符(在这种情况下是第二表示形式)；离要参考的、按照绝对坐标表示法的紧接前面的形状数据的起始端的节点数；和与干路形状的方向的偏角。此外，第二节点和随其之后的节点具有作为指示每个节点位置的形状的编码数据的位串，其中偏差θj或偏差统计预测值差Δθj以与参考的形状数据102a相同的方式经历可变长度编码。
相比于前述的第一表示形式，第二表示形式的形状数据能够略去11比特的要参考的形状数据号，从而可以进一步减少数据量。应当注意的是，当存在多个支路形状数据102b时，多个支路形状数据102b可以排列成跟随干路形状数据102a，从而可以仅仅由离干路形状数据102a的起始端的节点数来表示起始端位置。
此外，可以以类似支路形状数据15a到15c的方式表示穿过或连接干路形状数据14的另一干路形状数据16，如果其起始端存在于图12的例子中的特定干路形状数据14上的话。即，根据本实施例的形状数据的表示形式不仅可以应用于诸如互通式立交的入口/出口道路部分、进出路和连接路，也可以应用于其起始端存在于特定形状数据中的其他干路形状数据。
接下来，参照图14到16描述第三表示形式。如图14所示，该第三表示形式适用于表示在进行右转或左转时的等待时间(右转代价或左转代价)。
当在车内导航装置中执行路径搜索等时，提出了考虑进行右转或左转所花费的等待时间以提取最佳路径。对于这种路径搜索，考虑一种连同干路形状数据一起提供关于右转代价18a、18b和左转代价18c的情况。
这里，说明左/右转代价(左/右转等待时间)。如图15(a)所示，作为车内导航系统的车内设备保存的道路信息的道路网包括：对应于十字路口等并由黑点指示的节点201；和对应于道路等、连接节点201的线路202。在考虑诸如交通堵塞之类的交通信息的动态路径搜索中，如图15(b)所示，交通信息(这里是交通堵塞信息)203被添加到车内设备保存的道路网的线路202上，并且计算从出发位置205到目的位置206的线路代价。线路代价是指当计算路径时每个线路使用的加权以及行驶每条线路202所需要使用的时间。然而，对线路代价，可以添加除了所需时间之外的加权，例如道路类型的优先级次序(主干道、高速公路等)。
例如，在堵塞区域中行驶速度变慢。为此，将堵塞区域中的行驶速度设置得低于其他线路，并且将可用的线路所需的行驶时间(线路代价)设置得更大。这样，堵塞区域不容易被选为最短路径。当使用这样的线路代价执行路径搜索时，例如图15(c)所示，可以获得从出发位置205到目的位置206的最短路径207，避开包含交通堵塞信息203的堵塞区域。
然而，当实际行驶道路时，除了通过每条线路所需的行驶时间外，还有在十字路口进行左/右转所需的时间。这被称为左/右转代价或者左/右转等待时间。最近，随着诸如探测车(probe car)和图像传感器之类的传感器的发展，测量实际左/右转等待时间已经成为可能。通过考虑这种动态变化的左/右转等待时间并且将其作为左/右转代价添加到线路代价上，可以更精确地计算最短路径。例如，如图15(d)所示，当存在右转等待引起的堵塞时，将左/右转代价204设置为大值。这样，如图15(e)所示，可以获得从出发位置205到目的位置206的最短路径207a，其避开了右转等待引起的堵塞。
可以通过以从紧接十字路口的分支前部到紧接分支后部的很短的段的形状数据表示十字路口位置和进行转弯的方向，来表示图14所示的右转代价18a和18b以及左转代价18c发生的位置。形状数据必定位于从其起始端节点到下一节点的干路上，所以偏差统计预测值差(与干路形状的方向的偏角)是不必要的。因此，右转代价和左转代价的形状数据的起始端位置信息可以由如下的第三表示形式表示：
起始端位置＝[离干路起始端的节点数]
                                           ...(第三表示形式)
图16是示出由根据本实施例的编码方法的第三表示形式表示起始端位置信息的情况的形状数据串的视图。如图16(a)所示，根据第三表示形式的形状数据串103使得用于表示左/右转代价的形状数据103b被排列成跟随要参考、并且按照图7所示的绝对坐标表示法的干路形状数据103a。左/右转代价的形状数据103b包含：起始端位置的表示形式标识符(在这种情况下是第三表示形式)；和离要参考的、按照绝对坐标表示法的紧接前面的形状数据的起始端的节点数。此外，第二节点和随其之后的节点具有作为指示每个节点位置的形状的编码数据的位串，其中偏差θj或偏差统计预测值差Δθj以与参考的形状数据103a相同的方式经历可变长度编码。
此外，如图16(b)所示，参考的左/右转代价的形状数据号和左/右转等待时间作为左/右转等待时间信息104提供，这是一种类型的交通信息。这些形状数据串103和左/右转等待时间信息104作为用于路径搜索的信息，从交通信息提供系统中的中心设备等发送。
第三表示形式的形状数据可以仅以8比特表示，其用于离起始端的节点数。因此，相比于前述的第一表示形式和第二表示形式，进一步减少了表示左/右转代价等的形状数据的数据量。
应当注意的是，可以通过应用图10所示的编码过程和图11所示的解码过程来实现使用第一到第三表示形式的形状数据的表示法和编码。
接下来，参照图17到18说明第四表示形式。该第四表示形式适用于表示如图17所示的十字路口的进路和出路道路形状。
当假设道路的十字路口21为中心时，该十字路口21成为形状数据A的终止端＝形状数据B的起始端＝形状数据C、F和G的起始端＝形状数据D、E和H的终止端。因此，当假设形状数据A为要参考的参考形状数据时，形状数据B到H可以由如下的第四表示形式表示：
起始端位置＝[参考的形状数据号]+([起始端]或[终止端])+[绝对方向]
                                                 ...(第四表示形式)
图18是示出由根据本实施例的编码方法的第四表示形式表示起始端位置信息的情况的形状数据串的视图。根据第四表示形式的形状数据串105包含：作为起始端节点的位置信息的起始端位置的表示形式标识符(在这种情况下是第四表示形式)；要参考的形状数据号；要参考的形状数据的起始端/终止端的标识；和起始端节点→下一节点之间的绝对方向。此外，第二节点和随其之后的节点具有作为指示每个节点的位置的形状的编码数据的位串，其中偏差θj或偏差统计预测值差Δθj以类似于第一表示形式等的方式经历可变长度编码。
该第四表示形式的形状数据使用：参考的形状数据号(11比特)+起始端或终止端(1比特)+绝对方向(9比特)，总共21比特表示，因此，相比于由绝对纬度和经度表示的情况，可以大大减少起始端位置信息的数据量。
现在参照图19到20说明第五表示形式。该第五表示形式适用于表示如图19所示的具有双道的十字路口上的进路和出路道路形状。
假设具有双道的十字路口22为中心的情况也可以通过修改上述第四表示形式来表示。在这种情况下，通过使用具有双道的一个十字路口22a到另一十字路口22b的偏移经度ΔX和偏移纬度ΔY，形状数据A的终止端+(ΔX，ΔY)＝形状数据B和G的起始端＝形状数据D和H的终止端。因此，例如如果将形状数据A设置为要参考的参考形状数据，则形状数据B、D、G和H可以由如下的第五表示形式表示。应当注意的是，经度偏移ΔX和偏移纬度ΔY最多大约100米，所以即使当以1米的分辨率表示它们时，也可以以包括标识正或负的1比特的8比特来表示它们。
起始端位置＝[参考的形状数据号]+([起始端]或[终止端])+[偏移经度]+[偏移纬度]+[绝对方向]
                                                 ...(第五表示形式)
图20是示出由根据本实施例的编码方法的第五表示形式表示起始端位置信息的情况的形状数据串的视图。根据第五表示形式的形状数据串106包含：作为起始端节点的位置信息的起始端位置的表示形式标识符(在这种情况下是第五表示形式)；参考的形状数据号；参考的形状数据的起始端/终止端的标识；经度方向上的偏移；纬度方向上的偏移；和起始端节点→下一节点之间的绝对方向。此外，第二节点和随其之后的节点具有作为指示每个节点的位置的形状的编码数据的位串，其中偏差θj或偏差统计预测值差Δθj以类似于第一表示形式等的方式经历可变长度编码。
该第五表示形式的形状数据可以以：参考的形状数据号(11比特)+起始端或终止端(1比特)+偏移经度(8比特)+偏移纬度(8比特)+绝对方向(9比特)，总共37比特表示，因此，相比于以绝对纬度和经度表示的情况，可以减少起始端位置信息的数据量。
或者，可以修改前述的第一表示形式作为第六表示形式，并且如下表示起始端位置：
起始端位置＝[参考的形状数据号]+[离起始端的路径距离]+[与干路形状的方向的偏角]
                                             ...(第六表示形式)
当以路径距离代替离参考的形状数据的起始端的节点数来表示起始端位置时，同样也可以减少形状数据的起始端位置信息的数据量。
应当注意的是，用于起始端的相对表示的参考并不限于节点数或者离参考的形状数据的起始端的距离。以上述的表示形式示出了例子，在这些例子中，参考的形状数据的起始端位置被设置为参考点，并且起始端位置由离参考点的节点数或距离表示，或者由参考点本身或离参考点的相对坐标来表示。参考点可以不同于参考的形状数据的起始端位置，并且可以使用终止端位置、任意特性的点(表示十字路口或分叉点的点)等。例如，当在形状数据的中间的十字路口或分叉点位置上提供参考点时，可以以离该参考点的节点数或距离表示起始端位置。
接下来，描述支持所有上述的第一到第六表示形式的、对形状数据的编码和解码处理过程。图21是示出可应用本实施例的第一到第六表示形式的发送方设备的形状数据编码部分中的编码处理过程的流程图。应当注意的是，以相对表示法表示支路的起始端位置等的经历压缩的形状数据被称为“对象形状数据α”，而用作参考的、干路等的参考形状数据被称为“参考形状数据β”。
当形状数据编码部分接收到形状数据(步骤S31)时，将形状数据提取为对象形状数据α，其中形状数据的起始端可以由对于参考形状数据β的相对位置表示(步骤S32)。这里，如果存在多个对象形状数据α，则提取多个对象形状数据αn。接下来，由参考形状数据β上的相对位置表示对象形状数据αn的起始端P1(步骤S33)。然后，以等距离重新采样参考形状数据β，并且执行可变长度编码压缩(步骤S34)。
接下来，使用重新采样的参考形状数据β，利用参考形状数据β上的重新采样的节点等校正每个对象形状数据αn的起始端P1的相对位置表示(步骤S35)。随后，使用校正的起始端P1，校正每个对象形状数据αn(步骤S36)。然后，以等距离重新采样每个对象形状数据αn，并且执行可变长度编码压缩(步骤S37)。
然后，确定是否对所有接收到的形状数据完成处理(步骤S38)，如果还没有完成，则处理返回步骤S22并重复与上述相同的处理。如果对所有形状数据完成处理，则将编码和压缩后的形状数据发送到信息发送部分(步骤S39)。
图22是示出可应用本实施例的第一到第六表示形式的接收方设备的形状数据解码部分中的解码处理过程的流程图。
当形状数据解码部分接收到形状数据时(步骤S41)，其解码参考形状数据β(步骤S42)。随后，从解码后的参考形状数据β和相对位置中标识对象形状数据αn的起始端P1(步骤S43)。然后，参照对应的参考形状数据β，解码对象形状数据αn(步骤S44)。
然后，确定是否对所有接收到的形状数据完成处理(步骤S45)，如果还没有完成，则处理返回步骤S42并重复与上述相同的处理。如果对所有形状数据完成处理，则将解码后的形状数据发送到地图匹配部分(步骤S46)。
通过以这种方式执行编码和解码形状数据，可以根据本实施例的第一到第六表示形式生成和恢复形状数据，并且可以大大减少要发送/接收的形状数据的数据量。
如上所述，根据本实施例，当编码和压缩道路等的形状数据时，通过以参照另一形状数据的相对表示法表示起始端位置信息，因为即使节点数少且起始端位置信息比例大的支路部分等的短形状数据也可以使用干路等的形状数据表示，所以可以大大减少起始端位置信息的数据量。
尽管结合其特定优选实施例详细描述了本发明，但本领域技术人员应当明白，可以在不背离本发明的范围和宗旨的前提下进行各种改变和修改。
本发明是基于2003年1月22日提交的日本专利申请No.2003-013826的，其内容援引于此以供参考。
工业适用性
如上所述，本发明可以提供一种形状信息编码方法和装置以及形状信息解码方法和这种，它们可以高效地压缩甚至表示短路段等的形状信息，并且可以进一步减少数据量。

Claims (22)

1.一种编码形状信息的形状信息编码方法，用于在数字地图上标识位置，该方法包括以下步骤：
使用起始端位置的位置信息或另一节点的位置信息，借助对应于形状信息、包括多个节点的坐标串，以与起始端位置的相对位置表示第二节点或随其之后的节点的位置信息；以及
使用另一形状信息，以相对位置表示起始端位置的位置信息。
2.如权利要求1所述的形状信息编码方法，其中，起始端位置的相对位置由其他形状信息离参考点的节点数表示。
3.如权利要求1所述的形状信息编码方法，其中，起始端位置的相对位置由其他形状信息离参考点的距离表示。
4.如权利要求1所述的形状信息编码方法，其中，起始端位置的相对位置由其他形状信息的参考点表示。
5.如权利要求1所述的形状信息编码方法，其中，起始端位置的相对位置由其他形状信息离参考点的相对坐标表示。
6.如权利要求1所述的形状信息编码方法，其中，起始端位置的位置信息包括：将要参考的另一形状信息的标识信息、其他形状信息离参考点的节点数和与其他形状信息中的方向的偏差。
7.如权利要求1所述的形状信息编码方法，其中，布置由相对位置表示的形状信息，以便跟随将要参考的另一形状信息，并且起始端位置的位置信息包括其他形状信息离参考点的节点数和与其他形状信息中的方向的偏差。
8.如权利要求6或7所述的形状信息编码方法，其中，当从起始端位置的节点向下一节点的方向与其他形状信息中的方向匹配时，起始端位置的位置信息略去与其他形状信息中的方向的偏差，并且包括至少其他形状信息离参考点的节点数。
9.如权利要求1所述的形状信息编码方法，其中，起始端位置的位置信息包括：参考的另一形状信息的标识信息、指示其他形状信息的起始端位置或终止端位置的标识信息和起始端位置的绝对方向。
10.如权利要求1所述的形状信息编码方法，其中，起始端位置的位置信息包括：参考的另一形状信息的标识信息、指示其他形状信息的起始端位置或终止端位置的标识信息、对于起始端位置或终止端位置的相对位置信息和起始端位置的绝对方向。
11.如权利要求1所述的形状信息编码方法，包括步骤：在相等的间隔上重新采样其他形状信息的节点，以及校正起始端位置以便起始端位置与重新采样节点之一相对应。
12.一种使得计算机执行根据权利要求1到11中任一项所述的、形状信息编码方法的步骤的程序。
13.一种形状信息编码装置，用于发送方设备编码并发送在数字地图上标识位置的形状信息，该装置包括：
编码部分，包括：
用于使用起始端位置的位置信息或另一节点的位置信息，借助对应于形状信息、包括多个节点的坐标串，利用与作为第一节点的起始端位置的相对位置，来表示第二节点或随其后节点的位置信息的器件；和
使用另一形状信息利用相对位置来表示起始端位置的位置信息的器件。
14.一种发送方设备，用于编码并发送在数字地图上标识位置的形状信息，该装置包括：
编码部分，包括：
用于使用起始端位置的位置信息或另一节点的位置信息，借助对应于形状信息、包括多个节点的坐标串，利用与作为第一节点的起始端位置的相对位置，来表示第二节点或随其后节点的位置信息的器件；和
使用另一形状信息利用相对位置来表示起始端位置的位置信息的器件。
15.一种形状信息解码方法，用于解码在数字地图上标识位置的形状信息，该形状信息通过使用另一形状信息、利用相对位置表示起始端位置的位置信息来编码，该形状信息解码方法包括步骤：
解码其他形状信息；
使用经解码的其他形状信息，标识由相对位置表示的起始端位置；以及
根据起始端位置的位置信息，解码由相对位置表示的形状信息。
16.如权利要求15所述的形状信息解码方法，其中，通过其他形状信息离参考点的节点数来标识由相对位置表示的起始端位置。
17.如权利要求15所述的形状信息解码方法，其中，通过其他形状信息离参考点的距离来标识由相对位置表示的起始端位置。
18.如权利要求15所述的形状信息解码方法，其中，通过其他形状信息的参考点来标识由相对位置表示的起始端位置。
19.如权利要求15所述的形状信息解码方法，其中，通过其他形状信息离参考点的相对坐标来标识由相对位置表示的起始端位置。
20.一种使得计算机执行根据权利要求15到19中任一项所述的、形状信息解码方法的步骤的程序。
21.一种形状信息解码装置，用于接收方设备编码并发送在数字地图上标识位置的形状信息，该形状信息通过使用另一形状信息、利用相对位置表示起始端位置的位置信息来编码，该形状信息解码装置包括：
解码部分，包括：
用于解码其他形状信息的器件；
用于使用经解码后的其他形状信息、标识由相对位置表示的起始端位置的器件；和
根据起始端位置的位置信息、解码由相对位置表示的形状信息的器件。
22.一种接收方设备，用于解码在数字地图上标识位置的形状信息，该形状信息通过使用另一形状信息、利用相对位置表示起始端位置的位置信息来编码，该形状信息解码装置包括：
解码部分，其含有
用于解码其他形状信息的器件；
用于使用经解码后的其他形状信息、标识由相对位置表示的起始端位置的器件；和
根据起始端位置的位置信息、解码由相对位置表示的形状信息的器件。
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