JP2007026201A - 画像処理装置、道路画像描画方法および道路画像描画プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 道の一部もしくは全部が建造物によって隠れてしまうことがなく、建造物と道の重なりを認識させることができるとともに、描画処理の負荷を軽減する。
【解決手段】 道および立体的な建造物の表示を含む３次元地図を表示手段に表示する画像処理装置であって、描画対象の道と建造物との奥行き情報に基づいて建造物の陰になる道の部分を抽出する手段と、抽出された道の部分を通常の道および建造物と区別可能な色もしくは模様で上書きする手段とを備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、カーナビゲーション装置等に適用可能な画像処理装置、道路画像描画方法および道路画像描画プログラムに関する。

自動車内において自車の位置や進行方向等をディスプレイ画面の地図上に表示するカーナビゲーション装置が普及してきているが、昨今の描画技術の目覚しい発展により、カーナビゲーション用の地図も３Ｄ（３次元：３-Dimension）による立体化を迫られてきている。ここで、カーナビゲーションにおける地図の３Ｄ化とは、主役である「道」を表示しつつ、３Ｄ化された建造物も同時に描画するものである。

ところで、本来カーナビゲーション用の地図では、カーナビゲーションゆえに「道」を表示することが最も重要であり必須の表示物であるが、３Ｄ化された地図において主役である「道」を表示しつつ、３Ｄ化された建造物も同時に描画するということは、カーナビゲーションとして最もドライバーに情報として伝達しなければならないはずの「道」が見難くなってしまうという基本的な問題を発生させてしまう。これは３Ｄ化された建造物によってその裏側にある道が隠されてしまうことによる。

このように道と建造物の配置関係をそのまま描画したのでは道の一部もしくは全部が建造物によって隠れてしまい、カーナビゲーション用の地図として機能しなくなってしまうため、従来のカーナビゲーションでは以下のような手法が採用されていた。
（１）手前の建造物を半透明化して建造物の裏側が見えるようにする（その結果、建造物の裏の道が見えるようになる）（例えば、特許文献１を参照。）
（２）道を全て半透明にして建造物に上書き描画する（その結果、半透明化した道と建造物が重なることで道が透過しているような表現になる）（例えば、特許文献２を参照。）
図１は従来における道と建造物の重なりを考慮した描画手法の概要を示す図であり、道Ｒの一部が建造物Ｂと重なっているが、建造物Ｂもしくは道Ｒを半透明の状態で描画することにより、道Ｒの一部が建造物Ｂによって隠れてしまうのを防止している。
特開平９−３１８３８１号公報 特開２０００−２９３６６８号公報

上述したように、従来は建造物もしくは道を半透明の状態で描画することで対応していたが、次のような問題点が指摘されていた。

すなわち、従来手法（１）にあっては、建造物と道が１対１で単純に重なるだけなら効果があるが、建造物が何重にも重なると半透明の多重化で透明度が落ちて見難くなる上に、その裏の道は結局見えなくなってしまう。

また、従来手法（２）にあっては、表現としては建造物と道の重なりを認識させることに成功しているが、道全体を半透明化するため、描画にかかる画像処理が極端に重くなってしまう。

本発明は上記の従来の問題点に鑑み提案されたものであり、その目的とするところは、道の一部もしくは全部が建造物によって隠れてしまうことがなく、建造物と道の重なりを認識させることができるとともに、描画処理の負荷を軽減することのできる画像処理装置、道路画像描画方法および道路画像描画プログラムを提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明にあっては、請求項１に記載されるように、道および立体的な建造物の表示を含む３次元地図を表示手段に表示する画像処理装置であって、描画対象の道と建造物との奥行き情報に基づいて建造物の陰になる道の部分を抽出する手段と、抽出された道の部分を通常の道および建造物と区別可能な色もしくは模様で上書きする手段とを備えるカーナビゲーション装置を要旨としている。

また、請求項２に記載されるように、請求項１に記載の画像処理装置において、上記奥行き情報は、描画対象の視点からの距離情報を保持するＺバッファから取得するようにすることができる。

また、請求項３に記載されるように、請求項１に記載の画像処理装置において、上記建造物の陰になる道の部分をステンシルバッファに書き込み、当該ステンシルバッファに基づいてフレームバッファへの上記色もしくは模様の上書きを行うようにすることができる。

また、請求項４に記載されるように、道および立体的な建造物の表示を含む３次元地図を表示手段に表示する画像処理装置における道路画像描画方法であって、描画対象の道と建造物との奥行き情報に基づいて建造物の陰になる道の部分を抽出し、抽出された道の部分を通常の道および建造物と区別可能な色もしくは模様で上書きする道路画像描画方法として構成することができる。

また、請求項５に記載されるように、道および立体的な建造物の表示を含む３次元地図を表示手段に表示する画像処理装置における道路画像描画プログラムであって、描画対象の道と建造物との奥行き情報に基づいて建造物の陰になる道の部分を抽出する手段と、抽出された道の部分を通常の道および建造物と区別可能な色もしくは模様で上書きする手段として、コンピュータを機能させる道路画像描画プログラムとして構成することができる。

本発明の画像処理装置、道路画像描画方法および道路画像描画プログラムにあっては、道の一部もしくは全部が建造物によって隠れてしまうことがなく、建造物と道の重なりを認識させることができるとともに、描画処理の負荷を軽減することができる。

以下、本発明の好適な実施形態につき図面を参照して説明する。なお、本発明をカーナビゲーション装置に適用した場合について説明する。

図２は本発明の一実施形態にかかるカーナビゲーション装置の構成例を示す図である。図２において、カーナビゲーション装置１００は、３Ｄ地図情報（アイコン等の表示物の情報を含む）を格納するハードディスク装置１０１と、ハードディスク装置１０１から地図情報を読み出すディスク読取装置１０２と、読み出した地図情報をバッファリングするデータバッファ１０３と、ディスク読取装置１０２における地図情報の読み出しを制御する地図読出制御部１０４とを備えている。なお、ハードディスク装置１０１とともに、あるいはハードディスク装置１０１に代え、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）装置、ＣＤ（Compact Disk）装置等を用いることができる。また、カーナビゲーション装置１００は、当該装置の搭載される車輌の位置情報を取得するＧＰＳ受信機１０５と、車輌の進行方向、加速度、速度、走行距離等を検出する自律航法センサ１０６と、これらから車輌位置を算出する車輌位置計算部１０７とを備え、算出された車輌位置の情報は地図読出制御部１０４に与えられ、地図読出制御部１０４は車輌位置の属する範囲の地図情報を読み出すようディスク読取装置１０２を制御する。

一方、カーナビゲーション装置１００は、データバッファ１０３から取得した地図情報および車輌位置計算部１０７から取得した車輌位置情報に基づいて遠景をＶＲＡＭ（Video Random Access Memory）１１５内のフレームバッファＦＢに描画する遠景描画部１０８と、データバッファ１０３から取得した地図情報に基づいて道および立体的な建造物をＶＲＡＭ１１５内のフレームバッファＦＢに描画する地図描画部１０９と、データバッファ１０３から取得した地図情報に基づいてアイコン等の表示物をＶＲＡＭ１１５内のフレームバッファＦＢに描画するマーク画像描画部１１１と、データバッファ１０３から取得した地図情報に基づいて操作画面をＶＲＡＭ１１５内のフレームバッファＦＢに描画する操作画面描画部１１２と、データバッファ１０３から取得した地図情報および車輌位置計算部１０７から取得した車輌位置情報に基づいて、別途ユーザから指定された目的地までの最適な経路を検索する経路検索処理部１１３と、経路の検索結果に基づいて誘導経路をＶＲＡＭ１１５内のフレームバッファＦＢに描画する誘導経路描画部１１４とを備えている。また、ＶＲＡＭ１１５内のフレームバッファＦＢに描画された遠景画像、地図画像、表示物画像、操作画面画像、誘導経路画像を出力する画像出力部１１６と、画像合成された画像をユーザに向けて表示するディスプレイ装置１１７とを備えている。なお、ＶＲＡＭ１１５内にはフレームバッファＦＢのほかに、後述するＺバッファＺＢ、ステンシルバッファＳＢが設けられている。ＺバッファＺＢ、ステンシルバッファＳＢ、フレームバッファＦＢはＶＲＡＭ１１５内にそれぞれの領域を論理的に設定するのが好適であるが、物理的に別個のメモリを用意しても構わない。

図３は道路画像描画の処理例を示すフローチャートであり、図２における地図描画部１０９においてソフトウェア（コンピュータプログラム）により実現される処理を示している。図３において、先ず地図データの読み出しを行い（ステップＳ１）、地面系データの生成（ステップＳ２）、建物系データの生成（ステップＳ３）、道路系データの生成（ステップＳ４）を並行して行う。続いて、生成された建物系データと道路系データとから重なり判定を行う（ステップＳ５）。そして、重なり部分があるか否か判断し（ステップＳ６）、重なり部分がある場合には重なり部分の形状を生成する（ステップＳ７）。重なり部分がない場合には特に処理を行わない。

次いで、地面系データ、建物系データ、道路系データ、重なり部分のデータとを合成し（ステップＳ８）、地面系データの描画（ステップＳ９）、建物系データの描画（ステップＳ１０）、道路系データの描画（ステップＳ１１）、重なり部分の描画（ステップＳ１２）を行い、地図データの読み出し（ステップＳ１）に戻る。

図４は道と建造物の重なりの判定および重なり部分の描画の概要を示す図であり、道路系データである道Ｒおよび建物系データである建造物Ｂのそれぞれにつき、描画対象の各画素部分の視点（カメラ位置）からの距離情報を保持するＺバッファＺＢから奥行き情報を取得し、その大小を判断することで道Ｒと建造物Ｂの重なりを判定する。すなわち、同じ描画位置に道路系データと建物系データが存在する場合、道路系データの奥行き情報の値が建物系データの奥行き情報の値よりも大きい場合は道Ｒと建造物Ｂが重なっていると判断する。そして、重なり部分Ｏにつき、ステンシルバッファＳＢに重なりを示す情報（例えば、ビット「１」）を書き込み、道Ｒと建造物Ｂを描画した後に、重なり部分Ｏに道Ｒおよび建造物Ｂと区別可能な色もしくは模様で上書きすることで、道Ｒと建造物Ｂの重なりを認識させる表示とすることができる。ただし、道路系データの奥行き情報の値が所定値以上の場合、すなわち視点から所定距離以上離れている場合は、ステンシルバッファＳＢへの重なりを示す情報（例えば、ビット「１」）の書き込みを行わないようにしてもよい。こうすることにより、遠方の細微な道が描画されることにより建造物が視認しにくくなることを回避することができる。更に、重要な道、例えば経路案内中のルート表示を伴う道については、通常の道の建造物との重なり部分とは異なる色もしくは模様とすることができる。

このような手法により、建造物Ｂの裏に隠れる道Ｒの部分Ｏの存在をシルエットのように感じさせることが可能である。また、道全体を半透明化する処理に比べると負荷が軽くて済む。また、道Ｒに含まれる歩道や中央分離帯は特に判別せずに一体化したシルエットのように生成されるが、全て透過されてしまう従来手法（２）に比べ、より見やすい表示となる。

このように、カーナビゲーションの３Ｄ地図において、本来最も重要な表示物とされる「道」と「立体化された建造物」とを同時に描画しつつ、建造物によって隠されてしまうはずの道の存在がわかるため、ドライバーにとって重要な「道」を認識させつつその周辺の建造物の存在を同時に分からせることが可能となる。すなわち、カーナビゲーションとしての機能を満たしながら、周辺建造物の印象が現実の背景に近い地図描画を実現することができる。

なお、上記の実施形態では本発明をカーナビゲーション装置に適用した場合について説明したが、車輌以外の手持ちのナビゲーション装置のほか、シミュレータ、ゲーム等にも本発明を適用することが可能である。

以上、本発明の好適な実施の形態により本発明を説明した。ここでは特定の具体例を示して本発明を説明したが、特許請求の範囲に定義された本発明の広範な趣旨および範囲から逸脱することなく、これら具体例に様々な修正および変更を加えることができることは明らかである。すなわち、具体例の詳細および添付の図面により本発明が限定されるものと解釈してはならない。

従来における道と建造物の重なりを考慮した描画手法の概要を示す図である。 本発明の一実施形態にかかるカーナビゲーション装置の構成例を示す図である。 道路画像描画の処理例を示すフローチャートである。 道と建造物の重なりの判定および重なり部分の描画の概要を示す図である。

符号の説明

１００ カーナビゲーション装置
１０１ ハードディスク装置
１０２ ディスク読取装置
１０３ データバッファ
１０４ 地図読出制御部
１０５ ＧＰＳ受信機
１０６ 自律航法センサ
１０７ 車輌位置計算部
１０８ 遠景描画部
１０９ 地図描画部
１１１ マーク画像描画部
１１２ 操作画面描画部
１１３ 経路検索処理部
１１４ 誘導経路描画部
１１５ ＶＲＡＭ
１１６ 画像出力部
１１７ ディスプレイ装置
ＺＢ Ｚバッファ
ＳＢ ステンシルバッファ
ＦＢ フレームバッファ

Claims (5)

1. 道および立体的な建造物の表示を含む３次元地図を表示手段に表示する画像処理装置であって、
   描画対象の道と建造物との奥行き情報に基づいて建造物の陰になる道の部分を抽出する手段と、
   抽出された道の部分を通常の道および建造物と区別可能な色もしくは模様で上書きする手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
2. 請求項１に記載の画像処理装置において、
   上記奥行き情報は、描画対象の視点からの距離情報を保持するＺバッファから取得することを特徴とする画像処理装置。
3. 請求項１に記載の画像処理装置において、
   上記建造物の陰になる道の部分をステンシルバッファに書き込み、当該ステンシルバッファに基づいてフレームバッファへの上記色もしくは模様の上書きを行うことを特徴とする画像処理装置。
4. 道および立体的な建造物の表示を含む３次元地図を表示手段に表示する画像処理装置における道路画像描画方法であって、
   描画対象の道と建造物との奥行き情報に基づいて建造物の陰になる道の部分を抽出し、
   抽出された道の部分を通常の道および建造物と区別可能な色もしくは模様で上書きすることを特徴とする道路画像描画方法。
5. 道および立体的な建造物の表示を含む３次元地図を表示手段に表示する画像処理装置における道路画像描画プログラムであって、
   描画対象の道と建造物との奥行き情報に基づいて建造物の陰になる道の部分を抽出する手段と、
   抽出された道の部分を通常の道および建造物と区別可能な色もしくは模様で上書きする手段として、コンピュータを機能させることを特徴とする道路画像描画プログラム。