JP2007139425A - ランドマーク視認地図及びそれを用いた歩行者ナビゲーション - Google Patents

Abstract

【目的】歩行者が地図を見ないで現在地を直感的に確認でき，地図を目で追いかけて誘導方向を確かめる必要がないナビゲーションシステムを提供することを目的としている．
【構成】ランドマーク視認マトリックス、ランドマーク定義表及びセグメント定義表を備えるランドマーク視認地図並びにランドマーク視認地図のデータを用いた位置確認システム及び誘導指示システムを備えることを特徴とする歩行者ナビゲーション。

【選択図】 図２

Description

本発明は、ランドマーク視認地図及びそれを用いた歩行者ナビゲーションに関するものである。

近年，GPS内蔵の携帯電話など携帯端末を利用した歩行者ナビゲーションが普及しつつある．

しかし，従来の歩行者ナビゲーションでは，地図上に歩行者の位置が表示され，歩行者は地図とGPSなどが示す位置，周りの風景との３つを頭の中で対応付けすることで現在地を確認し，地図上の誘導方向に進む必要がある．このため，歩行者は携帯端末の画面上に表示された地図情報を逐一見ながら歩行することを強いられるという問題点を有していた．
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、歩行者が地図を見ないで現在地を直感的に確認でき，地図を目で追いかけて誘導方向を確かめる必要がないナビゲーションシステムを提供することを解決すべき課題としている．

第１の発明のランドマーク視認地図（マップ）は、道路上の各区画（以下、「セグメント」という。）からランドマークがどの方向に見えるのかを示したランドマーク視認マトリックス（LandmarkVisivilityMatrix）、ランドマークの特徴を表すランドマーク定義表（例えば、ランドマークの位置，名前，画像，色，高さ，形状等）及びセグメントの特徴を表すセグメント定義表（例えば、セグメントの位置，幅，名前等）を備えることを特徴とする。

第１の発明のランドマーク視認地図 (LamdmarkVisibilityMap、以下、「LVMap」という。)は、表１から表３に示すように3つから構成される。

1つ目は，表１に示すランドマーク視認マトリクス（以下、「LVM」という。）であり，ランドマークがどこ（以降，セグメントと呼ぶ）からどの方向に見えるのかを表す．これは，後ほど、第2の発明のランドマーク視認地図の説明において詳しく述べる．

2つ目は，表２に示すランドマーク定義表であり，ランドマークの特徴を表す．例えば，ランドマークの位置，名前，画像，色，高さ，形状といったものである．

3つ目は，表３に示すセグメント定義表であり，セグメントの特徴を表す．例えば，セグメントの位置，幅，名前といったものである．

上記の3つから構成されるLVMapデータによって，歩行者から見えるランドマークの特徴から位置を特定し，目的地に誘導することが可能である．
そして、第２の発明のランドマーク視認地図は、第１の発明のランドマーク視認マトリックスを次の３つの条件によって道路を区切ってセグメントを作成し、セグメントごとに見えるランドマークの方向を8方向（N，NE，E，，，NW）に量子化して表すことを特長とする。一つの道路上で道路を区切る条件は、（１）新たなランドマークが見えるとき、（２）見えていたランドマークが見えなくなるとき、（３）見えているランドマークの方向が変わるときである。

第２の発明に記載のランドマーク視認マトリクス(LVM)について図１により詳細を述べる．図１は、道路上の各セグメントからランドマークがどの方向に見えるのかを示した図である．図１のLVMにおける左上の「N」は，歩行者がセグメントS１にいるときにランドマーク１がN，つまり北の方向に見えることを意味する．また，セグメントとは，ある条件によって道路を区切ったものであり，その条件とは3つある．その３つとは，「新たなランドマークが見えるとき」，「見えていたランドマークが見えなくなるとき」，「見えていたランドマークの方向が変わるとき」である．この3つの条件により，セグメントを区切り，セグメントごとに見えるランドマークの方向を8方向（N，NE，E，，，NW）に量子化してLVMを生成する．
また，LVMを生成する場合に，各セグメントから見たときのランドマークが視認可能かどうかの判定法を図２に示す．
第３の発明の歩行者ナビゲーションは、第１又は２の発明のランドマーク視認地図のデータを用い、位置取得センサから現在地P(x,y)を得るステップ、現在地P(x,y)からセグメントSを求めるステップ、歩行者が現在いるセグメントSから視認可能なランドマーク集合{L1}を求めるステップ及び，ランドマーク集合{L1}の全要素に対する画像，名前，住所の集合{L1image}，{L1name}，{L1address}を求めて，端末の画面に表示するステップからなる位置確認システム並びにナビシステムが歩行者の次に進むべき方向Dを決めるステップ、歩行者が現在いるセグメントSと方向Dから視認可能なランドマーク集合{L2}を求めるステップ及び，ランドマーク集合{L2}の全要素に対する画像集合{L2image}を求めて，端末の画面に表示する誘導指示システムを備えることを特徴とする。

また、第4の発明の歩行者ナビゲーションは、第３の発明の位置確認が、歩行者の移動によりセグメントが変わるときに，音で視認可能なランドマークが切り替わったことを歩行者に知らせ、歩行者はこの音を聞いたとき，あるいは現在地を確かめたいときに，端末画面の画像と風景を照らし合わせることにより行うことを特徴とする。

さらに、第５の発明の歩行者ナビゲーションは、第３の発明の誘導指示が、音で歩行者に知らせることにより行うことを特徴とする第３又は４の発明の歩行者ナビゲーションである。

上記本発明の歩行者ナビゲーションは、3次元地図を用いて，人と視認可能なランドマークとの位置関係を示したLVMapのデータ構造と基本機能により，歩行者からランドマークが見える風景画像を提示し，歩行者はその画像と実際の風景とを照らし合わせることにより現在地の位置確認ができる．また，歩行者ナビゲーションが歩行者に出す次の誘導指示にも，歩行者から見えるランドマークを利用する．これにより，歩行者が地図を見ないで現在地を直感的に確認でき，地図を目で追いかけて誘導方向を確かめる必要がなくなる．

以下、本発明を具体化した実施例について図面を参照しつつ説明する。

本発明のLVMapは，道路上の各区画(セグメント:S)からランドマーク(L)がどの方向に見えるのかを示したランドマーク視認マトリックス（LVM）とランドマーク定義表(Ld)，セグメント定義表(Sd)の3つから成る．表4は、LVMであり，各区画(セグメント:S)ごとにランドマーク(L)の視認情報を持ち，セグメント1（S1）からランドマーク１（L1）がN(北)方向に見えることを示す．一本の道路(セグメント1からセグメント5)上でセグメントを区切る条件は，新たなランドマークが見えるとき(S1→S2)や，見えていたランドマークが見えなくなるとき(S2→S3)，そして見えているランドマークの方向が変わるとき(S4→S5)である．視認の判定は，視点とランドマーク（L）との間に建造物が存在した場合，図２のように行う．なお，ランドマーク定義表のLdは各Lの特徴を表すデータ(位置,名前,画像等)を持ち，セグメント定義表のSdは各Sの特徴を表すデータ(位置,属性等)を持つ．また，LVMapに対する基本機能の一部を表５に示す．

上記表において、Si，Liはそれぞれセグメント(S)，ランドマーク(L)のIDを示す．

上記表において、Sはセグメント，Lはランドマーク，Dは方向を示す.また，LVMi，Si，Liはそれぞれ，LandmarkVisivilityMatrix，セグメント定義表，ランドマーク定義表のIDを示す．attribは定義表のデータ項目であり，attribValueはそれに対する返り値である．なお，[ ]はそれぞれの表に対する機能であることを示す．

次に，歩行者の視認可能なランドマークを使った位置確認(C-step)と誘導指示(G-step)の手順を表５の基本機能を用いて示す．
C-1 GPS などの位置取得センサから現在地P(x,y) を得る．
C-2 Fs により，現在地P(x,y) からセグメントS を求める．
C-3 S2L により，歩行者が現在いるセグメントS から視認可能なランドマーク集合{L1}を求める．
C-4 Fl により，ランドマーク集合{L1}の全要素に対する画像，名前，住所の集合{L1image}， {L1name}， {L1address} を求めて，端末の画面に表示する．
ナビシステムは，歩行者の移動によりセグメントが変わるときに，音で視認可能なランドマークが切り替わったことを歩行者に知らせる．一方，歩行者はこの音を聞いたとき，あるいは現在地を確かめたいときに，端末画面の画像と風景を照らし合わせる．これにより歩行者は，システムが自分の現在位置を正しく把握していることがわかり，ランドマークの名前や住所から自分のおおよその位置も知ることができるため，その後のシステムの出す指示に安心して従うことができる．
G-1 ナビシステムが歩行者の次に進むべき方向D を決める．
G-2 SD2L により，歩行者が現在いるセグメントS と方向Dから視認可能なランドマーク集合{L2}を求める．
G-3 Fl により，ランドマーク集合{L2}の全要素に対する画像集合{L2image}を求めて，端末の画面に表示する．
ナビシステムは，歩行者に「右手前方にこれらのランドマーク(画像集合{L2image}) を
見ながら進んでください」といった指示をする. 一方，歩行者は端末画面の画像を見ることでナビシステムの示すランドマークを理解し，進むことができる．
次に、図3及び図４を用いて上記位置確認(C-step)と誘導指示(G-step)の手順をより詳しく説明する。

本発明のナビシステムは、図3のような構造であり，「ランドマーク視認マップデータ」と「歩行者状況」を介して選択・合成の機能により，歩行者から見える建物を用いたLVMapを生成する．
「ランドマーク視認マップデータ」（LVMapデータ）とは，どこから何がどの方向に見えるかを示す演算用データであり，歩行者が道路を歩いているときにどのランドマークがどの方向に見えるかがわかる．一方，「歩行者状況」は，歩行者が歩いている状況を示すデータであり，逐一変化する歩行者の位置や進行方向などをから，歩行者の位置を推測する．この二つのデータを元に，３Dイラストを選択・合成し，案内データを作成する．なお，案内データとは，現在地の説明や，道路の属性，歩行者の進行方向，建物の画像等であり，音声や画像を歩行者の持つメディアに出力する．
図3の利用者状況（コンテキスト）は，GPSセンサからの位置座標や，歩行者の先程までいた場所，位置がわかった先程の場所からの経過時間，歩行者の歩いている方向等から歩行者の現在位置の領域を予測して導出するデータを格納するデータベースである．これにより，歩行者がコースを外れた場合や，位置取得センサの誤差が大きい場合，歩行者が使用不能領域に入った場合にナビゲーションシステムが存続できる．
具体的には，誤差を含む現在地や経過時間などの情報からそれぞれ推測できる歩行者位置の領域を導出し，それらの領域のANDをとることで位置を絞り込む．またLVMapデータを用いて，見えるランドマークから歩行者位置の領域を絞り込むことも可能である．
次に図４によりLVMapデータと利用者状況に対する基本ツールセット（選択・合成機能）を説明する．LVMapデータを利用するために図４のようにいくつかの機能を実現する．
まず，図４のようにLVMに対する機能として，S2L，L2S，SL2Dがある．Sは，セグメントIDからランドマークIDを求めるもので，ある位置から見えるランドマークを求める．L2SはランドマークIDからセグメントIDを求めるもので，見えるランドマークから位置を求める．SL2Dは，セグメントIDとランドマークIDから，そのランドマークの方向を求めるもので，ある位置から見えるあるランドマークの方向を求める．
次にFｌとFｓがあり，この機能はそれぞれランドマーク定義表からランドマークの特徴を，セグメント定義表からセグメントの特徴を求めるものである．
これらのツールセットを組み合わせてアプリケーションを構築することで，きめ細かなアクションを実行可能にする．

このようなナビシステムは、行先案内、観光案内、買物案内、展示案内などにおおいに役立つ。

ランドマーク視認マトリックス（ＬＶＭ）の説明図である。 ランドマークの視認判定法を示した図である。 本発明のナビシステムの構造を示した図である。 LVMapデータと利用者状況に対する基本ツールセット（選択・合成機能）を説明する図である。

Claims (5)

1. 道路上の各区画（以下、「セグメント」という。）からランドマークがどの方向に見えるのかを示したランドマーク視認マトリックス、ランドマークの特徴を表すランドマーク定義表（例えば、ランドマークの位置，名前，画像，色，高さ，形状等）及びセグメントの特徴を表すセグメント定義表（例えば、セグメントの位置，幅，名前等）を備えることを特徴とするランドマーク視認地図。
2. 請求項１記載のランドマーク視認マトリックスを次の３つの条件によって道路を区切ってセグメントを作成し、セグメントごとに見えるランドマークの方向を8方向（N，NE，E，，，NW）に量子化して表すことを特長とする請求項１記載のランドマーク視認地図。一つの道路上で道路を区切る条件は、（１）新たなランドマークが見えるとき、（２）見えていたランドマークが見えなくなるとき、（３）見えているランドマークの方向が変わるときである。
3. 請求項１又は２記載のランドマーク視認地図のデータを用い、位置取得センサから現在地P(x,y)を得るステップ、現在地P(x,y)からセグメントSを求めるステップ，歩行者が現在いるセグメントSから視認可能なランドマーク集合{L1}を求めるステップ及び，ランドマーク集合{L1}の全要素に対する画像，名前，住所の集合{L1image}，{L1name}，{L1address}を求めて，端末の画面に表示するステップからなる位置確認システム並びにナビシステムが歩行者の次に進むべき方向Dを決めるステップ、歩行者が現在いるセグメントSと方向Dから視認可能なランドマーク集合{L2}を求めるステップ及び，ランドマーク集合{L2}の全要素に対する画像集合{L2image}を求めて，端末の画面に表示する誘導指示システムを備えることを特徴とする歩行者ナビゲーション。
4. 請求項３の位置確認が、歩行者の移動によりセグメントが変わるときに，音で視認可能なランドマークが切り替わったことを歩行者に知らせ、歩行者はこの音を聞いたとき，あるいは現在地を確かめたいときに，端末画面の画像と風景を照らし合わせることにより行うことを特徴とする請求項3記載の歩行者ナビゲーション。
5. 請求項３の誘導指示が、音で歩行者に知らせることにより行うことを特徴とする請求項3又は4記載の歩行者ナビゲーション。