JP2009171221A

JP2009171221A - 地理的座標情報可逆圧縮方法、装置、ならびにプログラム

Info

Publication number: JP2009171221A
Application number: JP2008006947A
Authority: JP
Inventors: Tadao Ueda; 直生上田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-01-16
Filing date: 2008-01-16
Publication date: 2009-07-30

Abstract

【課題】
複数の位置情報を、簡易なアルゴリズムで実用上十分に短い文字列に符号化する符号化方法を得る。また、圧縮途中に精度を可変にできる符号化方法を得る
【解決手段】
複数の地理的情報を固定長のデータに変換し、二点目以降の情報に対し、直前の点の情報と、圧縮の基準となる固定長桁の最上位桁から下位桁へ向かう順序で順に比較し、同じ値の時は省略し、異なる値が発生する桁以下の部分のみの表現とする圧縮化規則を用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の地点、経路、領域等を現す、複数の地理的座標の表現方法、符号化および復号化方法、符号化および復号化のためのコンピュータ・プログラム、変換装置に関し、地理的情報表示（処理）装置、地理的座標入力（処理）装置、地図表示（処理）装置、地理的座標情報伝達装置、経路案内装置、ナビゲーション装置、地理的情報を利用したサービス等に適用される。

ナビゲーション装置や地理情報システムにおいて、任意の複数の地理上の座標や、それらを結合した経路、またはそれらに囲まれた領域を指定しようとするとき、緯度と経度、もしくは緯度と経度と高度の組合せを列記する必要がある。緯度および経度の情報の羅列には、非常に多くの文字数が必要である。

しかし、二次元バーコードやＲＦ−ＩＣタグ、さらに文字数制限のある携帯電話等のブラウザのＵＲＬなどに、経路情報などを格納する場合、テキスト情報として複数の座標情報を表現する必要があるため、これらの媒体への多数地点の情報の直接的な格納は不可能であり、キー情報などを格納しておき、実際の情報は外部媒体に保存する必要がある。しかし、外部媒体が遠隔端末に存在する場合や、データへアクセスする通信回線が確保できない場合、複数の位置情報を直接扱うのは容易ではない。したがって、複数の緯度経度情報に対して情報圧縮を行い、そのデータをテキストデータなどにすれば便利である。現在、これに対して、いくつかの対策が提案されている

たとえば、特許文献１では、経路の表現を角度の変化と距離で表現し、直線経路と、一定曲率の経路では角度の変化が一定の角度付近に集中することでデータの偏りを作りだすことで、固定数値圧縮法（０圧縮等）、シャノン・ファノ符号法、ハフマン符号法、算術符号法、辞書法などの可変長符号化情報圧縮の適用効果を高めている。
また特許文献２では、各地点の重心を基点に相対位置を取ることで、各データの値を小さくし、情報の圧縮を試みている。
また、一般的に、連続するデータで隣接するデータ間の値の変化が平均的に小さい場合は、データ間の差分値を記録することにより、データを圧縮する方法がよく用いられている。さらに、可変長符号化情報圧縮を適用する前に、元のデータそのものを圧縮することで、より高い圧縮効果を期待できる。

特開２００７−１０４５４３号公報特開２００５−３３８１９３号公報

しかしながら、可変長符号化情報圧縮を適用する前に、元のデータそのものを圧縮することで、より高い圧縮効果を期待できる。

しかしながら、一般的に情報圧縮のアルゴリズムは概してコストの高い処理であり、携帯端末等に掲載される処理能力の低い演算装置で計算させるには、処理時間や電池の消耗の観点から望ましくない場合がある。また、位置情報の精度を高くすれば詳細な地点まで表現できるが、情報量が多くなり、精度を低くすれば情報量は少なくなるが詳細な地点は表現できない。実際の経路での使用を想定すれば、途中経路の精度は低くてもよいが、目的地や経由地の精度は高くしたいというような需要がある。現在の一般的な情報圧縮を複数の位置情報に適用する場合、精度を固定する必要があるので、精度と圧縮効率のバランスをとる必要があった。

そこで、本発明は、処理コストと圧縮効率のバランスを重視し、簡易なアルゴリズムを用いて実用上十分に短い文字列に符号化し、容量の限界が小さい媒体に複数の位置情報を直接掲載することを課題とする。さらに、情報圧縮に際して精度情報を持たせ、一つの位置情報の中で精度を可変にできる圧縮方法を得ることを課題とする。

請求項１に記載の発明は、
演算装置を用いて、
経度および緯度の要素の組合せ、または、経度および緯度および高度の要素の組合せ、からなる地理的座標情報を二つ以上用いて、地点、または経路、または領域、または地点および経路および領域の任意の組合せ、を表現する地理的座標情報の集合を、
一つの文字列に変換する地理的座標情報可逆圧縮方法であって、
前記演算装置において、
複数の地理的座標の情報を受け付ける受付工程と、
前記受付けた複数の地理的座標の各要素を、それぞれ任意の符号化規則により固定長の文字列に変換する固定長文字列化工程と、
前記複数の固定長文字列を、所定の圧縮化規則により、冗長性を取り除き情報圧縮する圧縮行程と、
前記圧縮された文字列を、連結する連結行程と、
前期連結された文字列を、出力する手段に出力する出力工程と、
を有し、
前記圧縮化工程は、
複数の地理的地点の二点目以降の情報に対し、符号化後の緯度情報および経度情報および高度情報のそれぞれの要素情報を、直前の点の各要素情報と、圧縮の基準となる固定長桁の最上位桁から下位桁へ向かう順序で順に比較し、同じ値の時は省略し、異なる値が発生する桁以下の部分のみの表現とする圧縮化規則によるものであって、
前記連結行程は、それぞれの地理的座標地点の緯度情報および経度情報および高度情報を任意の組合せ順序に並べたものを、各要素の境界が明確であるように連結する連結行程である、
地理的座標情報可逆圧縮方法。
である。

以下に請求項１記載の各工程について説明する。

複数の地理的座標の情報を受け付ける受付工程では、キーボード、他のコンピュータ・プログラムの出力部、または地図画面上で地点を指定することにより緯度および経度情報を出力する地図情報処理装置やナビゲーション装置、等から、緯度および経度の情報を受付ける。

前記受付けた複数の地理的座標の各要素を、それぞれ任意の符号化規則により固定長の文字列に変換する固定長文字列化工程では、地理的座標の各要素をそれぞれ固定長の文字列に符号化する。この際、地理的座標の各要素の値を固定長文字列に符号化する符号化規則は何でもよい。

前記複数の固定長文字列を、所定の圧縮化規則により、冗長性を取り除き情報圧縮する圧縮行程では、地理的地点の二点目以降の情報に対し、符号化後の緯度情報および経度情報および高度情報のそれぞれの要素情報を、直前の点の各要素情報と、圧縮の基準となる固定長桁の最上位桁から下位桁へ向かう順序で順に比較し、同じ値の時は省略し、異なる値が発生する桁以下の部分のみの表現とする圧縮化規則によるものであって、
前記連結行程は、それぞれの地理的座標地点の緯度情報および経度情報および高度情報を任意の組合せ順序に並べたものを、各要素の境界が明確であるように連結する連結行程である。

例えば、図１では、符号の長さが７桁の固定長とすると、先頭の値が「１７４５５３０」、次の値が「１７４５５２３」の場合、前方から「１７３５５」までは同じ値になるので省略し、異なる桁以降のみの「２３」が２つ目の値の圧縮された値となる。この場合は、先頭の４文字分のデータが圧縮されたことになる。また、３つ目のデータは「１７４５５２０」であるが、これは直前のデータの圧縮前のデータ「１７４５５２３」と「１７４５５２」までの上位６桁が同じで、下位の「０」だけが異なっているので、「０」が圧縮されたデータとなる。

複数の位置情報が表すものとして、複数の地点、経路、領域等が挙げられるが、このうち経路および領域を現すデータについては、各座標データ間の変化は比較的小さく、連続していることが予想される。

通常このような場合によく用いられるデータ圧縮手法は、図２のように、データ間の差分を記録するものがある。

本発明では差分ではなく、固定長データの表現文字列そのものの相違箇所部分以下を取る。この方式は以下の二つの点において差分方式と比べ利点がある。

一つは差分方式と比較して、マイナス値を扱う必要がないことである。差分データでは常にデータの符号情報が必要であり、データごとに１ビットの情報量が必要となる。本発明の方式ではデータごとに符号１ビット分の情報量を節約することが可能となる。

もう一つの利点は、圧縮データの任意の箇所に実際のデータを混在させることができる点である。差分方式、本発明の方式共に、途中に誤ったデータが混入した場合、その誤差の影響が以降のデータに影響する。この影響を最小限に留めるには、一定間隔おきに実際のデータを用いて、誤りの影響をその実際のデータまでに留める方法がある。
差分データの場合は、実際のデータなのか差分値なのか、なんらかの識別する情報がないと区別がつかない。従って何個おきに実際のデータを用いる、など決めておくか、実際のデータを識別する追加情報が必要となる。

本発明の場合、データ長が元の固定長と同じ長さのデータは実際のデータであり、元の固定長よりも短い場合は圧縮データであると判別することができる。図３のように、圧縮データと圧縮データの違いは、データの長さだけであるので、圧縮データ中の任意の箇所に容易に元データ混在させることが可能である。図３は図１のデータの圧縮データのみの場合と、３つ目データに元データを混在させた場合である。共に復号すれば、一意に同じ元データに再現できる。

差分方式と比べて不利な点は、桁の繰り上がり近辺では大きな値が発生してしまうことである。たとえば、「１０９９９９」と「１１００００」では、差分方式だと「＋１」であるが、本発明の相違文字列方式では「１００００」と圧縮の効果が悪くなる場合がある。

前記圧縮された文字列を、連結する連結行程では、それぞれの地理的座標地点の緯度情報および経度情報および高度情報を任意の組合せ順序に並べたものを、各要素の境界が明確であるように連結する。
例えばハイフンを区切り文字とし、緯度要素、経度要素、高度要素の順に、地点１、地点２、という順にデータを並べていけば「０１２３４５−０１２３４５−０１２３−５５−５５５−５−・・・・」のような連結された文字列が生成される。

また、圧縮工程のバリエーションとして、直前のデータと全く同じ値の際は、空の文字列とせず、１桁目だけを残す方法も可能であり、この方法でも処理は破綻しない。これは、例えば緯度が同じ値で、経度のみ変化する際などの発生する場合で、緯度、経度、高度のいずれのデータにも１文字以上残したい場合に使用する。

請求項２に記載の発明は、
前記圧縮化規則において、
前記圧縮の基準となる固定長桁の長さの増減を示す記号を、圧縮済みデータに挿入することにより、圧縮工程の途中で扱うデータの精度を変更することが可能である、
ことを特徴とする、
請求項１記載の地理的座標情報可逆圧縮方法、
である。

図４は請求項２の発明による、途中でデータ精度が変化する場合の例である。図４ではデータ２までが７桁の精度で、単位は１である。３つ目のデータ以降、１０００の単位でよいとする。つまり精度は１／１０００である。この場合、下３桁を不要にして、上位４桁を新たな圧縮のベースとなる固定長桁数とする。この目印に次から扱わない桁に「＊」を表示し、３桁減少する記号とする。

図４の８つ目のデータからは、１０ｍの精度に戻すとする。７つ目のデータの時点で、基準となる固定長の桁数は４である。従って、通常であれば４桁が最大長であり、４桁以下であれば圧縮されていると判断できる。ここで４桁以上のデータ、ここでは６桁のデータを挿入することにより、このデータ以降の固定長桁数を６とし、精度の単位を１０として以後、その精度を継続する。

図５では、精度を下げる記述方法は同じであるが、精度を上げる箇所の記述が異なるバリエーションである。図５の例の場合、最大長桁数のデータを入れるのではなく、圧縮形式のデータと、精度を増加させる記号を付加した上、下位桁を追加する方式をとっている。

請求項３に記載の発明は、
演算装置を用いて、
一つの文字列圧縮された地理的座標情報を、
経度および緯度、の要素の組合せ、または経度および緯度および高度、の要素の組合せ、からなる地理的座標情報を二つ以上用い、
地点、または経路、または領域、または地点および経路および領域の任意の組合せ、を表現する地理的座標情報の集合に復元する、
地理的座標情報可逆伸張方法であって、
前記演算装置において、
一つの文字列圧縮された地理的座標情報を受け付ける受付工程と、
前記受付けた圧縮された地理的座標情報を、複数の可変長文字列郡に分離する文字列分離工程と、
前記複数の可変長文字列群を、所定の文字列固定長復元化規則により、基準となる固定長桁と同じ長さの固定長文字列に復号する文字列固定長復元化行程と、
前記復号された固定長文字列を任意の複合化規則により緯度、経度、および高度の情報に複合化する複合化行程と、
前記復号化された複数の地理的座標情報を、出力する手段に出力する出力工程と、
を有する、地理的座標情報圧縮方法であって、
前記文字列固定長復元化行程化は、
複数の地理的地点の二点目以降の情報に対し、符号化後の緯度情報および経度情報および高度情報のそれぞれの要素情報を、直前の点の各要素情報と、基準となる固定長桁の最下位桁から上位桁に向かう順序で順に比較し、桁の値が存在しない桁については、直前の値の同じ桁の値をもって補完する復号化規則であって、
前記文字列分離行程は、それぞれの地理的座標地点の緯度情報および経度情報および高度情報を符号化の際と同じ順序で取り出す分離行程である、
地理的座標情報可逆伸張方法、
である。

請求項３に記載の発明は、請求項１の発明の逆変換であり、圧縮された文字列の配列から、各圧縮済みデータを分離し、元の固定長データを復元する。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の可変精度の方法に応じた、可変精度の圧縮済みデータを伸張し、精度情報と元のデータを復元する伸張方法である。

請求項５に記載の発明は、請求項１または２の地理的座標情報可逆圧縮処理を行う演算装置、である。

請求項６に記載の発明は、請求項３または４の地理的座標情報可逆伸張処理を行う演算装置、である。

請求項７に記載の発明は、コンピュータにより請求項１から４のいずれかに記載の演算を実現するためのプログラム、である。

請求項８に記載の発明は、請求項５に記載のプログラムを記録した記録媒体、である。

請求項８に記載の発明は、請求項５に記載のプログラムを含む、搬送波に重畳されたコンピュータデータ信号、である。

緯度、および経度を以下の式に従って整数に変換する。

緯度整数値＝（緯度−９０°）＊２００００
経度整数値＝（経度−１８０°）＊４００００

この符号化により緯度、経度は赤道上で約１ｍの精度の整数値となる。
図６の一番左の表を元となる緯度経度とすると、左から２番目の表は、上記符号化規則で符号化した整数である。

図６左から３番目の表では、それぞれのデータの直前の値を上位桁から比較して、変更のある箇所以下のみを圧縮後データとして残す方法を例示している。

右から２番目の表では、実際に圧縮後のデータを表す。一番右の表では、圧縮した各データを、最初のデータの緯度、経度、次のデータの緯度、経度、の順にカンマ区切りで接続した文字列であり、これが圧縮後の文字列となる。

図７は、図６と同じデータに対して、データ行３から、５行の位置情報を１ｍ精度から約１ｋｍ精度に落とす場合の圧縮である。

図６または図７を右から順に左へ変換していくと、請求項３または４に記載の復号方法の実施例となる。

本発明による圧縮と復元の方法差分値をとる場合の例圧縮データ中に元データが混在している例データ途中で精度が増減する例１データ途中で精度が増減する例２実施例のデータ変換遷移図実施例のデータ変換遷移図２

Claims

演算装置を用いて、
経度および緯度の要素の組合せ、または、経度および緯度および高度の要素の組合せ、からなる地理的座標情報を二つ以上用いて、地点、または経路、または領域、または地点および経路および領域の任意の組合せ、を表現する地理的座標情報の集合を、
一つの文字列に変換する地理的座標情報可逆圧縮方法であって、

前記演算装置において、
複数の地理的座標の情報を受け付ける受付工程と、
前記受付けた複数の地理的座標の各要素を、それぞれ任意の符号化規則により固定長の文字列に変換する固定長文字列化工程と、
前記複数の固定長文字列を、所定の圧縮化規則により、冗長性を取り除き情報圧縮する圧縮行程と、
前記圧縮された文字列を、連結する連結行程と、
前期連結された文字列を、出力する手段に出力する出力工程と、
を有し、

前記圧縮化工程は、
複数の地理的地点の二点目以降の情報に対し、符号化後の緯度情報および経度情報および高度情報のそれぞれの要素情報を、直前の点の各要素情報と、圧縮の基準となる固定長桁の最上位桁から下位桁へ向かう順序で順に比較し、同じ値の時は省略し、異なる値が発生する桁以下の部分のみの表現とする圧縮化規則によるものであって、

前記連結行程は、それぞれの地理的座標地点の緯度情報および経度情報および高度情報を任意の組合せ順序に並べたものを、各要素の境界が明確であるように連結する連結行程である、
地理的座標情報可逆圧縮方法。
前記圧縮化規則において、
前記圧縮の基準となる固定長桁の長さの増減を示す記号を、圧縮済みデータに挿入することにより、圧縮工程の途中で扱うデータの精度を変更することが可能である、
ことを特徴とする、
請求項１記載の地理的座標情報可逆圧縮方法。
演算装置を用いて、
一つの文字列圧縮された地理的座標情報を、
経度および緯度、の要素の組合せ、または経度および緯度および高度、の要素の組合せ、からなる地理的座標情報を二つ以上用い、
地点、または経路、または領域、または地点および経路および領域の任意の組合せ、を表現する地理的座標情報の集合に復元する、
地理的座標情報可逆伸張方法であって、

前記演算装置において、
一つの文字列圧縮された地理的座標情報を受け付ける受付工程と、
前記受付けた圧縮された地理的座標情報を、複数の可変長文字列郡に分離する文字列分離工程と、
前記複数の可変長文字列群を、所定の文字列固定長復元化規則により、基準となる固定長桁と同じ長さの固定長文字列に復号する文字列固定長復元化行程と、
前記復号された固定長文字列を任意の複合化規則により緯度、経度、および高度の情報に複合化する複合化行程と、
前記復号化された複数の地理的座標情報を、出力する手段に出力する出力工程と、
を有する、地理的座標情報圧縮方法であって、

前記文字列固定長復元化行程化は、
複数の地理的地点の二点目以降の情報に対し、符号化後の緯度情報および経度情報および高度情報のそれぞれの要素情報を、直前の点の各要素情報と、基準となる固定長桁の最下位桁から上位桁に向かう順序で順に比較し、桁の値が存在しない桁については、直前の値の同じ桁の値をもって補完する復号化規則であって、

前記文字列分離行程は、それぞれの地理的座標地点の緯度情報および経度情報および高度情報を符号化の際と同じ順序で取り出す分離行程である、

地理的座標情報可逆伸張方法。
前記復号化規則において、
前記圧縮の基準となる固定長桁の長さの増減を示す記号を、復号対象データの中から読み取り、復号の基準となる固定長桁を変更することにより、復号工程の途中で、符号化された際のデータ精度情報を、データと共に取得することが可能である、
ことを特徴とする、
請求項２記載の地理的座標情報可逆伸張方法。
請求項１または２の地理的座標情報可逆圧縮処理を行う演算装置。
請求項３または４の地理的座標情報可逆伸張処理を行う演算装置。
コンピュータにより請求項１から４のいずれかに記載の演算を実現するためのプログラム。
請求項５に記載のプログラムを記録した記録媒体。
請求項５に記載のプログラムを含む、搬送波に重畳されたコンピュータデータ信号。