JP2011253481A - 表示画像生成装置、表示画像生成方法および表示画像生成プログラム - Google Patents

表示画像生成装置、表示画像生成方法および表示画像生成プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】目印となる地物を示す地物の像を認識しやすいように表示させる表示画像を生成する。
【解決手段】地物の三次元形状および位置を示す地物情報を取得する地物情報取得手段と、前記地物情報に基づいて描画した前記地物の像を含む表示画像を生成する際に、隠蔽部分を除く前記地物の像の面積である表示面積の、前記隠蔽部分を含む前記地物の像の面積である仮想面積に対する割合に基づいて、前記地物の像を強調して描画する前記地物を選択する表示画像生成手段と、を備える
【選択図】図2

Description

本発明は、表示画像生成装置、表示画像生成方法および表示画像生成プログラムに関する。
従来、案内経路とともに目印となる地物のマークや像を表示することにより、案内経路を案内する技術が知られている。また、特許文献1〜4には、地図情報において多数登録された地物のなかから目印として好適な地物を選択する技術が開示されている。特許文献1(段落0074〜0076)においては、幅寸法や高さ寸法が大きい地物を目印として選択することが開示されている。特許文献2(段落0022)においては、建築日時が新しい地物を目印として選択することが開示されている。特許文献3(段落0031)においては、案内交差点への進入道路と案内交差点からの退出道路および直進道路に面する地物を目印として選択することが開示されている。さらに、特許文献4(段落0028〜0029)には、車両前方に位置する他の車両のなかから停車している車両を目印として選択することが開示されている。
特開2007−240193号公報 特開2006−189387号公報 特開2004−29034号公報 特開2009−186372号公報
しかしながら、表示画像に含まれる地物の像が、他の地物等によって隠蔽された状態の地物を示す場合には、特許文献1〜引用文献4のように幅寸法や高さ寸法等に基づいて選択された地物の像であっても当該地物の像がどのような地物を示しているのかを認識することが困難となる。従って、特許文献1〜引用文献4のように幅寸法や高さ寸法等に基づいて選択した地物を目印として選択しても、当該地物の像がどのような地物を示しているかを運転者が認識することができず、当該地物を目印として車両を走行させることができなくなる。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、目印となる地物を示す地物の像を認識しやすいように表示させる表示画像を生成することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明において、表示画像生成手段は、隠蔽部分を除く表示画像における地物の像の面積である表示面積の、隠蔽部分を含む表示画像における地物の像の面積である仮想面積に対する割合に基づいて選択した地物の像を強調して描画する。表示面積の仮想面積に対する割合が大きいほど地物全体に近い形状等を認識することができるため、当該割合が大きい地物の像がどのような地物を示しているかを運転者は認識することができる。従って、運転者は、当該地物の像が示す地物を現実の視野において明確に認識し、当該地物を目印として車両を走行させることができる。
ここで、本発明の表示画像生成装置は表示画像を生成すればよく、表示画像に対応する画像データを表示部に出力することにより当該表示部に表示画像を表示させてもよいし、表示画像に対応する画像データを記録手段に記録させることにより表示画像を蓄積したデータベースを作成してもよい。また、表示画像生成手段は、表示画像における他の表示要素の強調度を低下させることにより、相対的に選択した地物の像を強調してもよい。さらに、表示画像生成手段は、選択した地物の像の色を強調色にしたり、選択した地物の像に強調マークを付したり、選択した地物の像を点滅させたり、選択した地物の像を拡大したりすることにより、選択した地物の像を強調することができる。
また、表示画像における面積が大きい地物の像は、運転者が表示画像を視認した場合に認識しやすい。従って、表示面積の仮想面積に対する割合が小さくても、表示面積自体が大きければ、当該地物の像は認識しやすい。従って、表示面積の仮想面積に対する割合と表示面積とに基づいて強調して描画する地物を選択するのが望ましい。なお、仮想面積が大きければ表示面積も大きくなる可能性が高いため、表示面積の仮想面積に対する割合と、仮想面積とに基づいて強調して描画する地物を選択するようにしてもよい。
なお、本発明のように、表示面積の仮想面積に対する割合に基づいて地物の像を強調して描画する地物を選択する手法は、この処理を行う方法やプログラムとしても適用可能である。また、以上のような表示画像生成装置、方法、プログラムは、単独の装置として実現される場合もあれば、複数の装置として実現される場合もある。また、車両に備えられる各部と共有の部品を利用して実現される場合もあれば、車両に搭載されない各部と連携して実現される場合もあり、各種の態様を含むものである。また、一部がソフトウェアであり一部がハードウェアであったりするなど、適宜、変更可能である。さらに、表示画像生成装置を制御するプログラムの記録媒体としても発明は成立する。むろん、そのソフトウェアの記録媒体は、磁気記録媒体であってもよいし光磁気記録媒体であってもよいし、今後開発されるいかなる記録媒体においても全く同様に考えることができる。
表示画像生成装置を含むナビゲーション装置を示すブロック図である。 (2A)〜(2E)は各評価値を説明する模式図である。 交差点案内処理を示すフローチャートである。 表示画像生成処理を示すフローチャートである。 評価値算出処理を示すフローチャートである。
ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
(1)ナビゲーション装置の構成:
(2)交差点案内処理:
(3)表示画像生成処理:
(4)評価値算出処理:
(5)他の実施形態:
(1)ナビゲーション装置の構成:
図1は、車両に搭載された表示画像生成装置の構成を示すブロック図である。本実施形態において表示画像生成装置は、ナビゲーション装置10によって実現される。ナビゲーション装置10は、CPU、RAM、ROM等を備える制御部20を備えており、ROMに記憶されたプログラムを制御部20で実行することができる。本実施形態においては、このプログラムの一つとしてナビゲーションプログラム21を実行可能である。車両は、GPS受信部40と車速センサ41とジャイロセンサ42とECU43と通信部44とユーザI/F部45とを備えている。
GPS受信部40は、GPS衛星からの電波を受信し、図示しないインタフェースを介して車両の現在位置を算出するための信号を示す信号を出力する。制御部20は、この信号を取得して車両の現在位置を取得する。車速センサ41は、車両が備える車輪の回転速度に対応した信号を出力する。制御部20は、図示しないインタフェースを介してこの信号を取得し、車速を取得する。ジャイロセンサ42は、車両の水平面内の旋回についての角加速度を検出し、車両の向きに対応した信号を出力する。制御部20は図示しないインタフェースを介してこの信号を取得し、車両の走行方向を取得する。ユーザI/F部45は、運転者の指示を入力し、また運転者に各種の情報を提供するためのインタフェース部であり、図示しないタッチパネルディスプレイやスイッチ、スピーカ等を備えている。ユーザI/F部45は信号を制御部20から受信し、各種案内を行うための画像をタッチパネルディスプレイに表示する。ECU43は、図示しない車間センサからの出力信号を取得し、当該出力信号に基づいて車両の前方を走行する他の車両との車間距離を取得する。また、ECU43は、図示しない前照灯が点灯しているか否かを示す信号を取得する。通信部44は、車両の外部の図示しないサーバと通信を行い、現在の天候を示す天候情報を取得する。
記憶媒体30には地図情報30aと経路情報30bと地物データベース30cとが記録されている。地図情報30aは、車両が走行する道路の端点に対応するノードを示すノードデータ、ノード間の道路の形状を特定するための形状補間点データ、ノード同士の連結を示すリンクデータ等を含む。経路情報30bは、ナビゲーションプログラム21が経路案内を行う案内経路を特定するためのデータであり、ナビゲーションプログラム21の機能により制御部20が経路探索を行うことにより作成されるデータである。地物データベース30cは、地物ごとに地物情報が登録されたデータベースである。この地物情報には、地物の属性を示す属性情報と、地物の三次元形状を特定する三次元座標情報と、地物の色を特定するテクスチャ情報等が含まれる。属性情報は各地物の属性(道路,街路樹等の自然地物,看板等の表示地物、ビルや家屋の一般地物,交通標識や歩道橋や踏切など特に道路に併設される併設地物等)を示す。なお、本実施形態の併設地物は、道路上もしくは道路から所定距離(例えば、5m。)以内に設置される地物である。三次元座標情報は地物表面を近似する各ポリゴン(多角形平面)の頂点の位置を示す。テクスチャ情報は、各ポリゴンに照明光を照射した場合における各ポリゴンの面内の各位置の色を特定する情報である。また、制御部20は、テクスチャ情報に基づいて、各ポリゴンの面内の各位置の色をRGB色空間の座標で特定する。
制御部20は、ナビゲーションプログラム21を実行することにより、ユーザI/F部45に表示させる表示画像を生成する処理を実行する。表示画像は、案内交差点に進入しようとする車両を運転する運転者によって視認される車両前方の風景を示す画像であり、地物データベース30cに基づいて描画された地物の像が含まれる画像である。案内交差点とは、経路情報30bに示される案内経路上の交差点である。ナビゲーションプログラム21は、経路案内部21aと描画部21bと地物情報取得部21cと個別評価値算出部21dと認識性評価値算出部21eと地物選択部21fとを備えている。なお、経路案内部21aと描画部21bと個別評価値算出部21dと認識性評価値算出部21eと地物選択部21fとを実行する制御部20は、表示画像生成手段に相当する。
経路案内部21aは、運転者のユーザI/F部45に対する操作等に応じて案内経路を特定する経路情報30bを作成し、経路情報30bに基づいて案内経路の案内を行うための機能を制御部20に実行させるモジュールである。また、経路案内部21aの機能により制御部20は、表示画像をユーザI/F部45に表示させる。
描画部21bは、表示画像を生成する機能を制御部20に実行させるモジュールである。図2Aは、案内経路に沿って車両が走行した場合に経由される案内交差点を模式的に示す平面図である。描画部21bの機能により制御部20は、案内経路GR(実線矢印)が案内交差点CPを経由する場合に、案内交差点CPから案内経路GRの上流側(案内交差点CPに進入する前に走行する側)に所定距離(例えば、50m。)だけ離れた位置に視点VPを設定する。描画部21bの機能により制御部20は、視点VPと案内交差点CPとを結ぶ中央光軸LAによって二等分される視点VPまわりの所定角度(例えば、45度。)を水平視野角HAとして設定する。例えば、水平視野角HAの大きさは、車両を運転する運転者の水平視野角に準ずる。描画部21bの機能により制御部20は、視点VPと案内交差点CPとの間の所定位置(例えば、視点VPから2.5m。)において中央光軸LAに直交する平面のうち水平視野角HAよりも内側の領域を視野面FSと設定する。また、描画部21bの機能により制御部20は、視点VPに対して案内交差点CPよりも遠い所定位置(例えば、視点VPから500m。)にて中央光軸LAに直交する平面のうち水平視野角HAよりも内側の領域を後方面BSとする。また、図示しないが、描画部21bの機能により制御部20は、鉛直方向の垂直視野角を設定し、鉛直方向において当該垂直視野角よりも内側の領域を視野面FSと後方面BSとする。なお、視点VPは車両の走行経路上に設定されればよく、車両の現在位置に追従するように動的な視点VPを設定してもよい。
描画部21bの機能により制御部20は、後方面BSの各位置から視点VPに対して集光する投影光を視野面FSに投影した場合の投影像を示す画像を表示画像として生成する。このとき、水平視野角HAおよび垂直視野角の内側であって後方面BSと視野面FSとの間の空間(図2Aにてハッチングで示す。以下、有効視界VBと表記する。)に存在する地物の投影像が視野面FSに投影されることとなる。描画部21bの機能により制御部20は、三次元座標情報に基づいて、有効視界VBに中心位置OPが属する地物を構成する各ポリゴンのうち視野面FS側の表面を近似するポリゴンの各頂点の投影位置を視野面FSにて特定する。そして、描画部21bの機能により制御部20は、前記各頂点の投影位置を結ぶ線分によって区画された各ポリゴンの2次元投影像に対してテクスチャ情報に基づく色を付すことにより、地物の像を生成する。このとき、描画部21bの機能により制御部20は、色を付す対象の地物が強調地物であるか否かを判定し、色を付す対象の地物が強調地物である場合には、強調地物でない場合よりも、照明光の照度を大きく設定する。これにより、強調地物の像については、強調地物でない地物よりも明るく描画される。なお、強調地物とは、運転者が車両前方を視認した場合に認識しやすい地物であり、地物の像として表示画像に含まれる場合にも当該地物の像が認識しやすい地物である。本実施形態では、有効視界VBに中心位置OPが属する地物を描画対象とするが、有効視界VBに少なくとも1つのポリゴンが属する地物を描画対象としてもよい。
描画部21bの機能により制御部20は、有効視界VBに中心位置OPが属する各地物の像を生成し、視野面FSに対応する所定の背景画像(例えば、空を示す画像等。)に対して、中心位置OPが視点VPから遠い地物の像から順に重畳していくことにより、表示画像を生成する。このとき、異なる地物の像同士が視野面FSにおいて重なる重複領域が生じる場合には、後から重畳する(相対的に中心位置OPが視点VPから近い)地物の像によって当該重複領域の画像が上書きされることとする。すなわち、視点VPから中心位置OPが遠い地物は、当該地物よりも視点VPから中心位置OPが近い地物によって重複領域に対応する部分(隠蔽部分)が隠蔽された状態で地物の像が生成されることとなる。また、描画部21bの機能により制御部20は、以上のように生成した表示画像に対して、さらに案内画像(案内経路を説明等する文字や記号や、道路標識等を示す画像)を上書きするように重畳する。なお、重複領域の画像が上書きされるとは、重複領域に属する画素についての色を示す階調値が、後から重畳する地物の像や案内画像を構成する画素についての階調値によって置き換えられることを意味する。
地物情報取得部21cは、地物情報を取得するための機能を制御部20に実行させるモジュールである。すなわち、地物情報取得部21cの機能により制御部20は、有効視界VBに中心位置OPが属する地物に関する地物情報(属性情報,三次元座標情報,テクスチャ情報等)を地物データベース30cから取得する。
個別評価値算出部21dは、表示画像における地物の像の認識しやすさ、および、運転者による地物の認識しやすさの指標となる評価値を算出する機能を制御部20に実行させるモジュールである。具体的に個別評価値算出部21dの機能により制御部20は、(a)属性評価値と(b)視点距離評価値と(c)視点角度評価値と(d)色相評価値と(e)非隠蔽率評価値と(f)表示面積評価値と(g)退出角度評価値と、を算出する。これらの評価値は、それぞれ別の観点により、有効視界VBに中心位置OPが属する各地物の認識しやすさを0〜100の範囲で規格化された評価値によって指標化した値である。
(a)属性評価値について
個別評価値算出部21dの機能により制御部20は、地物情報に含まれる属性情報に基づいて有効視界VBに中心位置OPが属する各地物について属性評価値を算出する。各属性について算出される属性評価値は以下のとおりである。
道路:評価対象外
自然地物:評価対象外
表示地物:100
併設地物:100
一般地物:0
表示地物は一般に認識しやすい態様で設置されるため、運転者が表示地物を認識しやすいとともに、表示画像に含まれる表示地物の像も認識しやすい。併設地物は道路に併設される地物であるため、併設地物は道路上を走行する車両の運転者から認識しやすいとともに、走行経路上に設定される視点VPの位置から見た場合の併設地物の像も認識しやすい。これに対して、一般地物については車両から認識しやすいように設置されていない場合も考えられるため、表示地物と併設地物よりも小さい属性評価値が算出される。なお、道路については評価値に基づいて強調するか否かを判定するまでもなく、強調するべきであるため、評価対象外とされる。一方、自然地物については運転者の注意を惹きにくく、定形性に乏しいため、評価対象外かつ強調対象外とされる。制御部20は、評価対象外とした地物について(a)〜(g)の評価値のいずれも算出しない。これにより、評価値の算出負荷を軽減できる。
(b)視点距離評価値について
個別評価値算出部21dの機能により制御部20は、有効視界VBに中心位置OPが属する各地物の中心位置OPと視点VPとを結ぶ直線と後方面BSとの交点BPを算出し、交点BPと中心位置OPとの距離を、視点VPと交点BPとの距離で除算して100を乗じることにより、視点距離評価値を算出する。この視点距離評価値は、交点BPと中心位置OPとの距離が大きいほど、すなわち視点VPと中心位置OPとが近いほど大きい値となる。案内交差点CPに進入しようとする車両に迫った地物ほど運転者の注意を惹くため、視点距離評価値が大きい地物ほど認識しやすい。また、基本的に視点VPと中心位置OPとが近いほど表示画像に占める地物の像の面積は大きくなるため、視点距離評価値が大きい地物ほど表示画像における地物の像を認識しやすい。なお、地物の中心位置OPは、例えば地物を構成する各ポリゴンの頂点の全座標を平均することにより得られる。
(c)視点角度評価値について
個別評価値算出部21dの機能により制御部20は、有効視界VBに属する各地物の中心位置OPと視点VPとを結ぶ直線と中央光軸LAとがなす角を、水平視野角HAの半分(HA/2)から除算した角OAを算出し、当該角OAを水平視野角HAの半分(HA/2)で除算して100を乗じた値を視点角度評価値として算出する。視点角度評価値は、視点VPから案内交差点CPを見た場合の視認される位置が正面に近い地物であるほど、大きい値となる。案内交差点CPに進入しようとする車両の正面の近い位置ほど運転者の視線が向くため、視点角度評価値が大きい地物ほど認識しやすい。また、中心位置OPが中央光軸LAに近い地物の像ほど表示画像の中央の近くに位置することとなるため、視点角度評価値が大きい地物ほど表示画像における地物の像を認識しやすい。なお、水平方向だけでなく鉛直方向に関しても視点角度評価値を算出してもよい。
(d)色相評価値について
個別評価値算出部21dの機能により制御部20は、表示画像における地物の像の色と、当該地物の像とともに視認される表示画像の所定表示要素の色との相違の大きさを示す色相評価値を算出する。個別評価値算出部21dの機能により制御部20は、各ポリゴンの面内の各位置の色を示すRGB色空間の座標をポリゴンの面内において平均することによりポリゴン代表色を算出し、さらに地物を構成するすべてのポリゴンについてのポリゴン代表色を示す座標を平均することにより、地物代表色を算出する。本実施形態では、晴天の昼間の太陽光の照度等に相当する基準照度の照明光が照射された場合を想定して、テクスチャ情報に基づいて各ポリゴンの面内の各位置の色を特定する。個別評価値算出部21dの機能により制御部20は、RGB色空間で表される地物代表色の座標をHSV色空間の座標に変換する。なお、HSV色空間の座標はH値とS値とV値とから構成され、H値は色相 (hue)を表し、S値は彩度(saturation value)を表し、V値は明度(value)を表す。
個別評価値算出部21dの機能により制御部20は、有効視界VBに中心位置OPが属するすべての地物についての地物代表色の座標を平均することにより、比較色を算出する。さらに、図2Bに示すように、個別評価値算出部21dの機能により制御部20は、色相評価値の算出対象の地物についての地物代表色を示すH値(AC)と、比較色を示すH値(OC)との差である色相差HDの絶対値を、180度で除算した値に100を乗じて色相評価値を算出する。色相差HDの絶対値が180度よりも大きい場合には、360度から色相差HDの絶対値を減算した値に100を乗じて色相評価値を算出することとする。色相評価値は、地物の像の色の色相と比較色の色相とが大きく相違するほど大きくなり、地物の像の色と比較色とが補色の関係になるとき最大の100となる。有効視界VBに中心位置OPが属する地物の像の平均の色である比較色と大きく相違する色の地物の像ほど、表示画像における色のコントラストにより運転者の注意を惹きやすく、色相評価値が大きい地物ほど表示画像における地物の像を認識しやすい。また、色相評価値が大きければ、案内交差点CPに進入しようとする車両から見た地物の色が他の地物の色と大きく相違することとなるため、色相評価値が大きい地物ほど現実の視野においても認識しやすい。
なお、各ポリゴン代表色について、各ポリゴンの面積や視野面FSにおける各ポリゴンの投影面積に対応する重みづけを行って地物代表色を算出してもよい。さらに、地物を構成するポリゴンのうち視野面FS側のポリゴンについてのポリゴン代表色のみを平均することにより地物代表色を算出してもよい。また、各地物代表色について、各地物の体積や表面積や視野面FSにおける投影面積に対応する重みづけを行って比較色を算出してもよい。このようにすることにより、表示画像において地物の像が占める面積に忠実な色相評価値を得ることができる。なお、本実施形態のように、各地物の体積や表面積や視野面FSにおける投影面積を考慮することなく比較色を算出することにより、色相評価値を算出するための処理負荷を軽減することができる。
ここで、色相評価値は、表示画像における地物の像の色と、当該地物の像とともに視認される表示画像の所定表示要素の色との相違の大きさを示すものであればよく、本実施形態のように所定表示要素を有効視界VBに中心位置OPが属するすべての地物の像としてもよい。さらに、所定表示要素を、表示画像に含まれる地物の像のうち、色相評価値の算出対象の地物の像に隣接する地物の像に限定してもよい。このようにすることにより、地物の像の色が隣接する地物の像の色に対して大きく相違し、輪郭がはっきりと捉えられる地物の像について色相評価値を大きくすることができる。また、所定表示要素は、評価対象の地物の像に隣接する地物の像だけでなく、評価対象の地物の像から所定距離以内に存在する地物の像であってもよい。さらに、所定表示要素は、背景画像を含んでもよいし、背景画像のみであってもよい。例えば、表示画像に含まれる地物の像の数が少ない場合には、背景画像が表示画像に表れる面積が大きくなるため背景画像も所定表示要素に含めるのが望ましい。また、ユーザI/F部45に表示させた場合の表示画像の大きさが、同時に全体を視認できる程度の大きさであれば、表示画像に含まれるすべての表示要素の色を平均することにより比較色を算出してもよい。なお、色相評価値の代わりに、例えばCIELAB色空間(JIS Z 8729)におけるユークリッド距離である色差(CIE1976の色差)に基づく評価値を採用してもよい。なお、本実施形態のように色相に基づく評価値を採用することにより、地物代表色と比較色との明度差を無視することができる。従って、地物に対する照明光の照度の変動の影響を受けにくい色の相違を評価することができる。
(e)非隠蔽率評価値について
個別評価値算出部21dの機能により制御部20は、隠蔽部分を除く表示画像における地物の像の面積である表示面積の、隠蔽部分を含む表示画像における地物の像の面積である仮想面積に対する割合を示す非隠蔽率評価値を算出する。図2C〜2Eは、非隠蔽率評価値を算出する様子を模式的に説明する図である。個別評価値算出部21dの機能により制御部20は、有効視界VBに中心位置OPが属する各地物の視野面FSにおける投影像の面積である投影面積PA(図2Dにてハッチングで示す。)を算出する。次に個別評価値算出部21dの機能により制御部20は、以下の手順で各地物について表示面積VAを算出する。まず、表示面積VAの算出対象の地物の投影像と、表示面積VAの算出対象の地物よりも中心位置OPが視点VPに近い他の地物の投影像とが視野面FSにおいて重複する隠蔽部分(図2E上にて黒で塗りつぶして示す。)が生じるか否かを判定する。隠蔽部分が生じる場合、表示面積VAの算出対象の地物の投影面積PAから前記隠蔽部分の面積を除いた面積を表示面積VAとして算出する。地物の投影面積PAは、他の地物によって隠蔽されることなく当該地物全体が視認できたと仮定した場合の地物の像の面積であり、隠蔽部分を含む地物の像の面積を意味する仮想面積に相当する。個別評価値算出部21dの機能により制御部20は、有効視界VBに中心位置OPが属する各地物について表示面積VAを投影面積PAで除算して100を乗じることにより、非隠蔽率評価値を算出する。
非隠蔽率評価値は、視点VPから地物を視認した場合に、当該地物よりも視点VPに近い位置に存在する他の地物によって隠蔽される部分が小さく、表示画像に含まれる地物の像が地物の全体を表す程度が大きいほど、大きい値となる。案内交差点CPに進入しようとする車両から全体的に視認できる地物ほど認識しやすいため、非隠蔽率評価値が大きい地物ほど認識しやすい。また、表示画像における地物の像が地物を全体的に示しているほど当該地物の像を認識しやすいため、非隠蔽率評価値が大きい地物ほど表示画像における地物の像を認識しやすい。なお、ポリゴンによって再現した形状の地物の投影像ではなく地物の形状をさらに簡易な形状(例えば、直方体や球等。)に近似した立体の投影像の投影面積PAを算出することにより、処理負荷を軽減してもよい。さらに、表示面積VAの算出対象の地物の投影像に対して、案内画像が重複する隠蔽部分についても注目した非隠蔽率評価値を算出してもよい。
(f)表示面積評価値について
個別評価値算出部21dの機能により制御部20は、表示画像における地物の像の面積である表示面積VAを示す表示面積評価値を算出する。個別評価値算出部21dの機能により制御部20は、有効視界VBに中心位置OPが属する各地物についての表示面積VAを視野面FSの面積で除算して100を乗じることにより表示面積評価値を算出する。表示面積評価値は、表示画像における地物の像の面積が大きいほど、大きい値となる。案内交差点CPに進入しようとする車両から大きく視認できる地物ほど認識しやすいため、表示面積評価値が大きい地物ほど認識しやすい。また、表示画像における地物の像の面積が大きいほど当該地物の像を認識しやすいため、表示面積評価値が大きい地物ほど表示画像における地物の像を認識しやすい。なお、表示面積評価値は、表示画像において地物の像が表示される面積に厳密に対応する必要はなく、例えば投影面積PAを視野面FSの面積で除算して100を乗じることにより表示面積評価値を算出してもよい。なお、表示面積は視点位置に応じて異なるが、視点VPの位置を考慮して表示面積を取得することにより、視点VPの位置から見た場合の表示面積を正確に取得できる。
(g)退出角度評価値について
個別評価値算出部21dの機能により制御部20は、案内交差点CPから車両が退出すべき退出方向を経路情報30bに基づいて特定し、水平方向において中央光軸LAよりも退出方向側に地物が位置するか否かを示す退出角度評価値を算出する。図2Aに示すように、個別評価値算出部21dの機能により制御部20は、案内交差点CPから車両が退出すべき退出方向側(矢印)が中央光軸LAの右側であるか左側であるかを特定するとともに、中心位置OPが中央光軸LAよりも退出方向側に存在する地物については退出角度評価値を100とする。一方、中心位置OPが中央光軸LAよりも退出方向側に存在しない地物については退出角度評価値を0とする。退出角度評価値は、表示画像において案内される案内交差点CPの退出方向側に存在する地物に関して大きい値となる。案内交差点CPにおいて旋回しようとする方向に運転者の注意が惹かれるため、退出角度評価値が100である地物は認識しやすい。なお、本実施形態では中心位置OPが中央光軸LAを基準として退出方向側に存在するか否かを二値判定することとしたが、退出方向と、案内交差点CPと地物の中心位置OPとを結ぶ直線とが平行に近づくほど大きくなる連続的な退出角度評価値を算出するようにしてもよい。
次に、認識性評価値算出部21eの機能について説明する。認識性評価値算出部21eは、(a)〜(g)の各評価値に基づいて、地物の認識しやすさを総合的に評価する認識性評価値を算出する機能を制御部20に実行させるモジュールである。具体的には、認識性評価値算出部21eの機能により制御部20は、(a)〜(g)の各評価値について重み係数を設定し、当該重み係数によって重み付けを行いつつ各評価値を線形結合する。認識性評価値算出部21eの機能により制御部20は、基本的にはすべての評価値について重み係数を1とするが、以下に列挙する車両状況に応じて評価値が地物の認識しやすさを示すことの信憑性の変化する場合には、当該信憑性の変化に対応して重み係数を1から増減させる。
(h)現在時刻について
認識性評価値算出部21eの機能により制御部20は、当該制御部20が備えるタイマ回路により現在時刻を取得し、現在時刻が夜間であるか否かを判定する。夜間とは、始期および終期が所定の時刻によって定められる期間であり、例えば季節に応じて始期および終期を変化させてもよい。そして、現在時刻が夜間である場合には、属性評価値に関する重み係数を1よりも大きい値(例えば、1.5。)に増加させる。夜間において表示地物は照明される可能性が高く、併設地物についても車両の前照灯や道路灯によって照明される可能性が高いが、ビルや家屋の一般地物については照明される可能性は表示地物や併設地物ほど高くない。属性評価値は、表示地物と併設地物については100とされ、併設地物については0とされるが、夜間の方が昼間よりも属性評価値の信憑性が増すと言うことができる。また、属性評価値に関する重み係数を1よりも大きくしつつ、他の評価値については1のままとするため、他の評価値についての重みは相対的に小さくなる。さらに、認識性評価値算出部21eの機能により制御部20は、現在時刻が夜間である場合には、色相評価値に関する重み係数を1よりも小さい値(例えば、0.5。)に減少させる。晴天の昼間の太陽光に相当する基準照度よりも明らかに小さい照度でしか地物が照明されない夜間においては、色相評価値が地物の認識しやすさを示すことの信憑性は低下すると言うことができる。なお、地物に対する照明光の照度を計測する照度センサを車両に備えさせ、当該照度センサの出力信号に基づいて制御部20が色相評価値に関する重み係数を設定してもよい。なお、本実施形態において現在時刻は照明光の照度に対応しており、現在時刻を取得する制御部20は照度情報取得手段に相当する。
(i)車速について
認識性評価値算出部21eの機能により制御部20は、車速センサ41の出力信号に基づく車速が所定閾値(例えば、50km/時)以上である場合には、視点角度評価値に関する重み係数を1よりも大きい値(例えば、1.5。)に増加させる。前記閾値以上の車速で車両が走行する場合、運転者の視野は狭くなると考えられ、視点VPから案内交差点CPを見た場合の正面から遠い地物は、前記閾値よりも小さい車速で走行する場合よりも認識しづらくなる。従って、車速が前記閾値以上である場合には、視点角度評価値が地物の認識しやすさを示すことの信憑性は高くなると言うことができる。
(j)天候について
認識性評価値算出部21eの機能により制御部20は、通信部44から天候情報を取得し、現在の天候が雨または雪であるかを判定する。認識性評価値算出部21eの機能により制御部20は、現在の天候が雨または雪である場合には、視点角度差に関する重み係数を1よりも大きい値(例えば、1.5。)に増加させる。現在の天候が雨または雪である場合、車両前方のフロントガラスに付いた水滴や雪はワイパーで除去できるが、サイドガラスに付いた水滴や雪は除去することができず、車両前方以外の地物は認識しづらくなる。従って、現在の天候が雨または雪である場合には、視点角度評価値が地物の認識しやすさを示すことの信憑性は高くなると言うことができる。
(k)車間距離について
認識性評価値算出部21eの機能により制御部20は、ECU43から車間距離を取得し、当該車間距離が所定閾値(例えば、20m。)よりも短い場合には、視点距離評価値に関する重み係数を1よりも小さい値(例えば、0.5。)に減少させる。車間距離が閾値よりも小さい場合、前方の車両に対する運転者の注視によって車両の近くに存在する地物が視認しづらくなる。従って、車間距離が前記閾値よりも短い場合には、視点距離評価値が地物の認識しやすさを示すことの信憑性は低くなると言うことができる。
(l)前照灯の点灯について
認識性評価値算出部21eの機能により制御部20は、ECU43から前照灯が点灯しているか否かを示す信号を取得し、前照灯が点灯している場合には、視点角度評価値に関する重み係数を1よりも大きい値(例えば、1.5。)に増加させる。前照灯が点灯している場合には、視点VPから案内交差点CPを見た場合の正面に近い位置の地物が前照灯によって照明される可能性が高いため、前照灯が点灯している場合には、視点角度評価値が地物の認識しやすさを示すことの信憑性は高くなると言うことができる。
認識性評価値算出部21eの機能により制御部20は、(a)〜(g)の各評価値について、(h)〜(l)の車両状況に応じて重み係数を設定するとともに、有効視界VBに中心位置OPが属する各地物について各評価値を線形結合させた視認性評価値を算出する。
地物選択部21fの機能により制御部20は、有効視界VBに中心位置OPが属する各地物についての視認性評価値を取得し、視認性評価値が最も大きい地物を強調地物として選択する。すなわち、各評価値に基づいて総合的に最も認識しやすいと評価できる地物を強調地物として選択する。なお、上述のように強調地物については、描画部21bの機能により他の地物よりも照度の大きい照明光を照らした場合を想定して、地物の像の色が付されることとなるため、表示画像において他の地物の像よりも明るく表示されることとなる。すなわち、強調地物の像は、表示画像において他の地物の像よりも目立ちやすく表示される。
以上の説明したように本実施形態では、運転者の視野において認識しやすい地物であって、表示画像に含まれる地物の像も認識しやすくなる地物を強調地物として選択し、当該強調地物の像を他の地物よりも強調されるように描画して表示画像を生成することとしている。従って、表示画像において強調地物の像と案内交差点CPとの位置関係を明確に把握した上で、現実の視野において明確に強調地物の位置を把握し、当該強調地物を目印として案内交差点CPの位置や退出方向を明確に認識することができる。
また、色相評価値に基づいて強調地物を選択することにより、表示画像において認識しやすい地物の像をさらに強調して描画することができる。さらに、非隠蔽率評価値に基づいて強調地物を選択することにより、地物の像がどのような地物を示しているかを認識しやすい像を強調して描画することができる。また、表示面積評価値に基づいて強調地物を選択することにより、表示画像において認識しやすい地物の像をさらに強調して描画することができる。なお、同一の地物を表す地物の像であっても表示画像における地物の像の表示面積VAは視点VPの位置に応じて異なるが、視点VPの位置に基づいて地物の像の表示面積VAを取得することにより、視点VPの位置から見た場合の地物の像の表示面積VAを正確に取得できる。以上により、運転者は、表示画像を視認することにより、当該強調して描画された地物の像を明確に認識することができる。従って、運転者は、当該地物の像が示す地物を現実の視野においても明確に認識し、当該地物を目印として車両を走行させることができる。
さらに、種々の観点に基づいて地物および地物の像の認識しやすさを示す各評価値を線形結合した視認性評価値に基づいて強調地物を選択することにより、各観点に基づく地物および地物の像の認識しやすさを総合的に考慮して強調地物を選択することができる。例えば、表示画像にて広い面積を占める地物の像であっても、地物の像が示す地物全体が視認できない場合には、どのような地物であるかを認識しづらくなる。反対に、地物全体が視認できても、表示画像にてわずかな面積しか占めない地物の像であれば、認識しづらくなる。従って、本実施形態のように非隠蔽率評価値と表示面積評価値とを組み合わせて評価するのが望ましい。なお、少なくとも非隠蔽率評価値と表示面積評価値とを組み合わせて評価すればよく、本実施形態のように必ずしも(a)〜(g)の評価値をすべて組み合わせて評価しなくてもよい。
また、表示画像にて広い面積を占める地物の像であっても、色が表示画像の他の領域と似ている場合には他の領域に地物の像が紛れてしまい、認識しづらくなる。反対に、色が表示画像の他の領域と相違している場合でも、表示画像にてわずかな面積しか占めない地物の像であれば、認識しづらくなる。従って、本実施形態のよう色相評価値と表示面積評価値とを組み合わせて評価するのが望ましい。なお、少なくとも色相評価値と表示面積評価値とを組み合わせて評価すればよく、本実施形態のように必ずしも(a)〜(g)の評価値をすべて組み合わせて評価しなくてもよい。さらに、表示画像にて広い面積を占める地物の像であっても、道路に併設されない地物の像については運転者の注意が惹かれず、認識しづらくなる。反対に、道路に併設される地物の像であっても、表示画像にてわずかな面積しか占めない地物の像であれば、認識しづらくなる。従って、本実施形態のように表示面積評価値と属性評価値とを組み合わせて評価するのが望ましい。特に、本実施形態では、案内経路上に設定される視点VPから見た場合の地物の像を表示するため、案内経路となり得る道路に併設されている併設地物の像は表示画像において認識しやすいと言うことができる。なお、少なくとも表示面積評価値と属性評価値とを組み合わせて評価すればよく、本実施形態のように必ずしも(a)〜(g)の評価値をすべて組み合わせて評価しなくてもよい。
また、基本的に、地物の像が表示画像にて広い面積を占める場合、当該地物の中心位置OPと視点VPとの距離が短くなるが、極めて大きい地物が視点から遠くに存在する場合にも当該地物の像が表示画像にて広い面積を占めることとなる。一般的に運転者の注意は表示画像に含まれる遠景の像には惹かれないため、表示画像にて広い面積を占める地物の像であっても、中心位置OPが視点VPから遠くに存在する地物の像は認識しづらくなる。反対に、中心位置OPが視点VPに近くても、表示画像にてわずかな面積しか占めない地物の像であれば、認識しづらくなる。従って、本実施形態のように表示面積評価値と視点距離評価値を組み合わせて評価するのが望ましい。なお、少なくとも表示面積評価値と視点距離評価値とを組み合わせて評価すればよく、本実施形態のように必ずしも(a)〜(g)の評価値をすべて組み合わせて評価しなくてもよい。
さらに、表示画像にて広い面積を占める地物の像であっても、表示画像の端に位置する地物の像は認識しづらくなる。反対に、表示画像の中央に位置する地物の像であっても、表示画像にてわずかな面積しか占めない地物の像であれば、認識しづらくなる。従って、本実施形態のように視点角度評価値と表示面積評価値とを組み合わせて評価するのが望ましい。なお、視点角度評価値は、表示画像における地物の像の位置に応じた認識しやすさを示す評価値であると言うことができる。また、少なくとも視点角度評価値と表示面積評価値とを組み合わせて評価すればよく、本実施形態のように必ずしも(a)〜(g)の評価値をすべて組み合わせて評価しなくてもよい。以上においては、表示画像における地物の像の認識しやすさに注目して各評価値の組み合わせの効果を説明することとしたが、基本的に表示画像は運転者の視野の像を再現するものであるため、運転者による地物の認識しやすさに注目した場合でも同様の効果が説明できる。
さらに、本実施形態では、各評価値を線形結合するにあたり、各車両状況に応じて重み係数を設定している。より具体的には、地物および地物の像の認識しやすさを示すことの信憑性が高くなる評価値については重み係数を増加させ、前記信憑性が低くなる評価値については重み係数を減少させるため、車両状況が変化しても地物および地物の像の認識しやすさを正確に評価することが可能な認識性評価値を得ることができる。なお、地物および地物の像の認識しやすさを示すことの信憑性が車両状況に応じて変化しないように各評価値を算出するようにしてもよい。例えば、色相評価値を得るために地物代表色を算出する場合に、現在時刻に応じた照度の照明光を照射した場合の地物代表色を算出することにより、現在時刻に拘わらず色相評価値の信憑性を高くすることができる。また、各評価値を総合的に反映させた認識性評価値が算出できればよく、必ずしも各評価値を線形結合しなくてもよい。例えば、各評価値を掛け合わせることにより、認識性評価値を算出してもよい。
(2)交差点案内処理:
図3は、交差点案内処理のフローチャートである。ステップS100において、経路案内部21aの機能により制御部20は、車両の進行方向前方に存在する案内交差点CPと車両の現在位置との距離が所定距離(例えば、200m。)以内であるか否かを判定する。案内交差点CPと車両の現在位置との距離が所定距離以内である場合には、ステップS110において、描画部21bの機能により制御部20は、表示画像を生成するための表示画像生成処理を実行する。表示画像生成処理の詳細については後述する。表示画像生成処理において表示画像が生成できると、ステップS120において、車両の進行方向前方に存在する案内交差点CPと車両の現在位置との距離が所定距離(例えば、100m。)以内であるか否かを判定する。案内交差点CPと車両の現在位置との距離が所定距離以内である場合には、ステップS130において、経路案内部21aの機能により制御部20は、表示画像生成処理において生成した表示画像をユーザI/F部45に表示させる。ステップS140において、経路案内部21aの機能により制御部20は、車両が案内交差点CPから退出し、かつ、退出後の案内交差点CPと車両の現在位置との距離が所定距離(例えば、20m。)以上であるか否かを判定する。退出後の案内交差点CPと車両の現在位置との距離が所定距離以上である場合、ステップS150において、経路案内部21aの機能により制御部20は、ユーザI/F部45における表示画像の表示を終了させる。ステップS160において、経路案内部21aの機能により制御部20は、例えば運転者がユーザI/F部45に対して所定のキャンセル操作を行ったり、車両が案内経路の終点に到達することにより、経路案内が終了したか否かを判定する。経路案内が終了していない場合には、ステップS100に戻り、次に進入する案内交差点CPについての処理を同様に行う。経路案内が終了した場合には、そのまま処理を終了させる。
(3)表示画像生成処理:
図4は、上述の交差点案内処理のステップS110にて実行される表示画像生成処理の詳細なフローチャートである。ステップS200において、描画部21bの機能により制御部20は、表示画像を生成するために必要な地物データベース30cの読み込み範囲を設定する。具体的には、地物情報取得部21cの機能により制御部20は、図2Aに示すように視点VP等を設定することにより有効視界VBを特定し、地物データベース30cに含まれる情報のなかから有効視界VBに中心位置OPが属する地物についての情報を読み込むよう設定する。ステップS210において、描画部21bの機能により制御部20は、ステップS200にて設定した読み込み範囲の地物についての情報を記録媒体30から読み込む。ステップS220において、個別評価値算出部21dおよび認識性評価値算出部21eの機能により制御部20は、評価値算出処理を実行する。なお、評価値算出処理の詳細については後述する。ステップS220の評価値算出処理において認識性評価値が算出できると、ステップS230において地物選択部21fの機能により制御部20は、有効視界VBに中心位置OPが属する地物のうち認識性評価値が最も大きい地物を強調地物として選択する。さらに、ステップS230において、描画部21bの機能により制御部20は、強調地物に所定の照明光を照射した場合の地物の像を生成するとともに、強調地物でない地物に強調地物の照明光よりも照度の小さい照明光を照射した場合の地物の像を生成する。ただし、道路については強調地物と同様の照明光を照射した場合の地物の像を生成する。そして、描画部21bの機能により制御部20は、背景画像に対して各地物の像と案内画像を重畳することにより、表示画像を生成する。
(4)評価値算出処理:
図5は、上述の表示画像生成処理のステップS220にて実行される評価値算出処理の詳細なフローチャートである。ステップS300において、個別評価値算出部21dの機能により制御部20は、有効視界VBに中心位置OPが属する地物を1つ選択する。個別評価値算出部21dの機能により制御部20は、選択した地物の属性が評価対象の属性であるか否かを判定する。すなわち、個別評価値算出部21dの機能により制御部20は、選択した地物の属性が表示地物と併設地物と一般地物のいずれかであるか否かを判定する。選択した地物の属性が評価対象の属性でないと判定された場合、個別評価値算出部21dの機能により制御部20は、ステップS300に戻り、次の地物を選択する。
選択した地物の属性が評価対象の属性であると判定された場合、個別評価値算出部21dの機能により制御部20は、ステップS320において、選択した地物について属性評価値を算出する。次に、個別評価値算出部21dの機能により制御部20は、ステップS330において、選択した地物について視点距離評価値を算出する。次に、個別評価値算出部21dの機能により制御部20は、ステップS340において、選択した地物について視点角度評価値を算出する。次に、個別評価値算出部21dの機能により制御部20は、ステップS350において、選択した地物について色相評価値を算出する。次に、個別評価値算出部21dの機能により制御部20は、ステップS360において、選択した地物について非隠蔽率評価値を算出する。次に、個別評価値算出部21dの機能により制御部20は、ステップS370において、選択した地物について表示面積評価値を算出する。最後に、個別評価値算出部21dの機能により制御部20は、ステップS380において、選択した地物について退出角度評価値を算出する。
認識性評価値算出部21eの機能により制御部20は、ステップS320〜S380において順次算出された各評価値に関する重み係数を上述の(h)〜(l)の車両状況に応じて設定し、各評価値を線形結合することにより認識性評価値を算出する。ステップS400において、認識性評価値算出部21eの機能により制御部20は、有効視界VBに中心位置OPが属するすべての地物についてステップS300にて選択したか否かを判定し、すべての地物について選択していない場合にはステップS300に戻り、次の地物を選択する。すべての地物について選択した場合には、図4のステップS230を実行する。すなわち、評価値算出処理によって各地物について算出された認識性評価値に基づいて強調地物が選択されることとなる。
(5)他の実施形態:
前記実施形態では、認識しやすい地物を強調地物として選択するようにしたが、反対に認識しづらい地物を強調地物として選択するようにしてもよい。例えば、もともと認識しやすい地物については強調することなく描画し、認識しづらいが案内交差点CPの位置や退出方向等を運転者に正確に認識させるために好適な地物を強調地物として選択するようにしてもよい。このようにすれば、本来、運転者が見過ごすような強調地物であっても、表示画像において運転者に当該強調地物の像を認識させることができる。そして、表示画像において運転者に当該強調地物の像を認識させることができれば、現実の視野においても運転者の注意が強調地物に惹かれることとなるため、運転者は強調地物の位置を現実の視野において認識することができ、当該強調地物の位置を目印に案内交差点CPの位置等を認識することができる。もともと認識しづらいが案内交差点CPの位置と退出方向とを運転者に正確に認識させるために好適な地物として、例えば案内交差点CPに対して近い位置に存在する小さい地物が挙げられる。小さい地物が案内交差点CPに近い位置に存在する状況において、小さい地物を認識することができれば案内交差点CPの位置を正確に認識することができる。例えば、案内交差点CPに近いほど値が小さくなる評価値を前記実施形態の認識性評価値に加算した値が最も小さい地物を強調地物として選択することにより、本来は認識しづらいが案内交差点CPの位置を認識しやすい地物を強調地物として選択することができる。
制御部20は、選択した地物の像の色を強調色にしたり、選択した地物の像に強調マークを付したり、選択した地物の像を点滅させたり、選択した地物の像を拡大したりすることにより、選択した地物の像を強調することができる。ここで、本発明の表示画像生成装置は表示画像を生成すればよく、表示画像に対応する画像データを記録手段に記録させることにより表示画像を蓄積したデータベースを作成してもよい。
前記実施形態では(a)〜(g)の評価値をすべて組み合わせて評価したが、これらのうちいずれか一つまたは二つ以上の組み合わせを評価して強調地物を選択してもよい。例えば、少なくとも評価対象に色相評価値を含んでいれば、色のコントラストにより運転者の注意を惹きやすい地物の像を強調することができる。また、少なくとも評価対象に非隠蔽率評価値を含んでいれば、全体的に視認でき認識しやすい地物の像を強調することができる。さらに、少なくとも評価対象に表示面積評価値を含んでいれば、地物の像の面積が大きく認識しやすい地物の像を強調することができる。さらに、前記実施形態では(h)〜(l)の車両状況に応じて重み係数を設定することとしたが、これらのうちいずれか一つまたは二つ以上の組み合わせに基づいて重み係数を設定してもよい。例えば、少なくとも現在時刻が夜間であるか否かに応じて色相評価値に関する重み係数を設定すれば、色相評価値が地物の像の認識しやすさを示す信憑性に応じた認識性評価値を得ることができる。
10…ナビゲーション装置、20…制御部、21…ナビゲーションプログラム、21a…経路案内部、21b…描画部、20c…地物情報取得部、21d…個別評価値算出部、21e…認識性評価値算出部、21f…地物選択部、30…記録媒体、30a…地図情報、30b…経路情報、30c…地物データベース、40…GPS受信部、41…車速センサ、42…ジャイロセンサ、43…ECU、44…通信部、45…ユーザI/F部。

Claims (4)

  1. 地物の三次元形状および位置を示す地物情報を取得する地物情報取得手段と、
    前記地物情報に基づいて描画した前記地物の像を含む表示画像を生成する際に、
    隠蔽部分を除く前記地物の像の面積である表示面積の、前記隠蔽部分を含む前記地物の像の面積である仮想面積に対する割合に基づいて、前記地物の像を強調して描画する前記地物を選択する表示画像生成手段と、
    を備える表示画像生成装置。
  2. 前記表示画像生成手段は、
    前記割合と、前記仮想面積または前記表示面積とに基づいて前記地物の像を強調して描画する前記地物を選択する、
    請求項1に記載の表示画像生成装置。
  3. 地物の三次元形状および位置を示す地物情報を取得する地物情報取得工程と、
    前記地物情報に基づいて描画した前記地物の像を含む表示画像を生成する際に、
    隠蔽部分を除く前記地物の像の面積である表示面積の、前記隠蔽部分を含む前記地物の像の面積である仮想面積に対する割合に基づいて、前記地物の像を強調して描画する前記地物を選択する表示画像生成工程と、
    を含む表示画像生成方法。
  4. 地物の三次元形状および位置を示す地物情報を取得する地物情報取得機能と、
    前記地物情報に基づいて描画した前記地物の像を含む表示画像を生成する際に、
    隠蔽部分を除く前記地物の像の面積である表示面積の、前記隠蔽部分を含む前記地物の像の面積である仮想面積に対する割合に基づいて、前記地物の像を強調して描画する前記地物を選択する表示画像生成機能と、
    をコンピュータに実行させる表示画像生成プログラム。
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