JP2869472B2 - 地図表示方法及び装置 - Google Patents

地図表示方法及び装置

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JP2869472B2
JP2869472B2 JP2003274A JP327490A JP2869472B2 JP 2869472 B2 JP2869472 B2 JP 2869472B2 JP 2003274 A JP2003274 A JP 2003274A JP 327490 A JP327490 A JP 327490A JP 2869472 B2 JP2869472 B2 JP 2869472B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 地球表面を走行する乗物（例えば自動車又は船）のユ
ーザにとって周囲の環境に関する地形情報が視覚的に与
えられることは極めて魅力的である。
本発明は乗物の位置に依存してデータ構造から地形情
報を選択し座標変換を行なって地形図の一部分を地球表
面に対し鋭角を成す主視方向に見た透視図に表示する方
法に関するものである。
本発明は斯る方法を実施するのに好適な装置にも関す
るものである。
（従来の技術） この種の方法はフランス国特許第2610752号から既知
である。これにはデータ構造内にノードネットワークと
して記憶されている必ずしも平坦でない地形の表示を構
成ノードを通って延在する表面内に補間法によって移動
させ、この表面を補助平面上に投影する。色情報を含む
地形の地図又は写真を前記表面上に重畳し、補助平面上
に投影する。このようにして地図又は写真からの色情報
で“ドレスアップ”された透視画像が得られる。この画
像は例えばパイロットにその上空を飛行している地形に
ついての情報を与える。
（発明が解決しようとする課題） しかし、このような方法の欠点は、ユーザに供給され
る情報は理想的環境であればユーザ自身が視認し得るで
あろう像に制限される点にある。
本発明の目的はユーザがその上又は上方を移動してい
る地形についての情報をユーザが現在位置において自分
自身の視点から得られる情報よりもっと多くの情報をユ
ーザに与えることができ、ユーザフレンドリ（使いやす
い）である地図の一部分を透視表示する方法を提供する
ことにある。
（課題を解決するための手段） この目的を達成するために、本発明においては、地形
情報は乗物が走行し得る地球の略々２次元的に表わした
地表の一部分内の種々の点の座標を含み、地図の一部分
を座標変換によって乗物の外部にあって地表の該当部分
の上方に位置する見かけの視点から見た投影図に表示す
ることを特徴とする。
このようにすると、ユーザは周囲の状況の一層良好に
且つ容易に認識し得る印象的な画像、即ちあたかも鳥か
ん図の如き画像を得ることができる。換言すれば、ユー
ザは、自分自身の視点から認識し得る情報はさておき、
乗物内の位置からでは得られない追加の情報を得ること
ができる。これは、二次元状態を定める資料から出発
し、これに主感的見地から魅力的な見かけの第３の次元
を追加することが本質的に重要な点である。主方向は見
かけの視方向に一致する。
投影すべき図形の全ての点が１つの定点（投影中心）
に投影面と交叉する接続線により接続される中心投影法
は主感的観点から極めて忠実な像を発生する。この場合
には主方向は通常は像を垂直方向に直角に２等分する平
面内の１つの直線である。主方向に平行な平行投影法
（例えば機械製図法から既知）は僅かに忠実度が劣る。
後者の方法の利点は全ての計算が簡単であり、従って高
速に行ない得る点にある。他の投影法、特に中心投影法
と平行投影法の組合せも実行可能であり、例えば平行投
影を水平方向に、中心投影を垂直方向に実行することも
できる。原理的には空間効果を発生する任意の投影法を
用いることができる。
本発明方法の一例では、乗物の現在位置に対する見か
けの視点の位置を固定する。このようにすると視点がユ
ーザの移動につれて移動するので一層ユーザフレンドリ
になる。
本発明方法の他の例では、見かけの視点を乗物の後方
に位置させ、視方向及び乗物の走行方向が地表に垂直に
延在する仮想の面を構成するようにする。このようにす
ると、乗物が実際に存在する地図の部分が常に表示さ
れ、視点が乗物の後方にその走行方向の延長上に位置す
る。
本発明方法の更に他の例では、座標変換は画像内の所
定の方向を絶えず乗物の走行方向と少くとも略々一致さ
せるような角度ａ（ｔ）に亘る回転を含むものとする。
このようにすると、見かけの視点からの視方向が常に乗
物の走行方向の延長に略々一致するためユーザに最も関
係のある方向が常に表示される。
本発明方法の更に他の例では、地図上の乗物の位置を
表示する。このようにするとユーザは実際の位置を直ち
に認識することができる。
本発明方法の更に他の例では、順次の画像間の角度ａ
（ｔ）の変化を所定の値に制限する。このようにする
と、乗物の走行方向が変るとき、視方向があまり急速に
変化しないのでユーザが方向を見失なうことは起り得な
くなる。
本発明方法の更に他の例では、選択された情報から追
加の選択処理により表示すべき項目を決定する。この追
加の選択処理は関係のない情報の省略によって一層ユー
ザフレンドリな表示を実現し得る利点をもたらす。更
に、順次の画像を一層高速に発生させることが可能にな
る。
本発明の更に他の例では、乗物の現在位置に対する見
かけの視点の相対位置を、現在位置から出発する所定の
ルート上に位置する現在位置から可変の地理学距離の点
に対し対応する相対位置にシフトし得るようにする。所
定のルートは例えばルートプラナにより計画された最適
ルートとする。この場合、ユーザは走行中のルートのか
なり離れた下流位置の周囲の状況の印象を得ることがで
きる。
本発明方法の更に他の例では、見かけの視点を現在位
置から所定のルートに沿って走行する乗物の仮想的に増
大させた走行速度に依存してシフトし得るようにする。
このようにすると、ユーザは仮想の高速度をシミュレー
トすることにより所定のルートに沿って走行する乗物の
現在位置を実際より速くすることによってこれから走行
するルート部分を“偵察”することができる。本発明方
法の更に他の例では、見かけの視点からの視方向を可変
にする。このようにすると、ユーザは“後方”を見るこ
ともできる。
本発明はこのような方法を実施するのに好適な装置に
も関するものであり、本発明の装置は地形情報を記憶す
るメモリと、乗物の位置をくり返し決定する検出手段
と、乗物の位置に基づいて地形情報から関連する部分を
少くとも第１選択処理によりくり返し選択する第１選択
手段と、選択した情報について座標変換をくり返し行な
う座標変換手段と、座標変換により発生された画像をく
り返し透視図表示する表示手段とを具えたことを特徴と
する。斯る装置は自動車等のドライバに利用可能な他の
補助装置、例えばルートプランニングナビゲーションシ
ステム内に簡単に組み込むことができる。
（実施例） 第１図は地形図の一部の透視図表示である。地形デー
タはメモリ、例えばCD−ROMに記憶されている。第１図
に示す画像は、車両の現在位置をセンサにより供給され
るデータに基づいて計算し、メモリから地形データの該
当する部分を選択し、座標変換を行なうマイクロプロセ
ッサによって発生される。ドライバは現在位置を手動的
に選択することもできる。透視図表示のための座標変換
自体は既知であり、斯る変換を実行する装置も既知であ
る。第１図はシリコングラフィックスIRISワークステー
ションを用いて発生させたものである。この点について
は“IRIS Series 2000:A Technical.Overview",シリコ
ングラフィックスコンピュータシステム、カリフォルニ
ア州94043,マウンテンビュー，クライドコート630、又
は“Fast foward engineering workstations:The IRIS
Series 2000"を参照されたい。
これに適用されている座標変換を第２図を参照して説
明する。
最初にＸ−Ｙ面内の地形図を車両の現在位置が原点に
位置するように移動させる。次に、車両の走行方向がＹ
軸と一致するようにＺ軸を中心に回転させる。これを達
成するのに必要な座標変換は公知である。こうして得ら
れた状態を第2A図に示す。Ｙ軸は左から右へ延在する。
Ｘ軸は図面に垂直に延在し、正方向は前方を示す。Ｚ軸
は明瞭のために僅かに左にずらせてあるが、実際には点
Ｃ（車両の現在位置）を通る。Ｙ軸上に位置する点Ｐの
上方に見かけの視点Ｋを選択する。Ｙ軸上には視点Ｋと
関連する視方向（主方向）の軸線を決定する点Ｖも選択
する。最後に、視覚ｇも選択する（視覚はＹ−Ｚ面内及
び点Ｋ及びＶを通りＸ軸に平行な面内の双方で選択され
るが、これら角度は必ず同一にする必要はない）。角度
ｇの大きさは使用する表示部材に適合させ、通常は等辺
又は不等辺のピラミッドの頂点を形成する。
次に、点Ｖを原点にシフトさせる移動を行なう。次
に、Ｘ軸を中心に適当な角度だけ回転させて点Ｋ及びＶ
を通る直線をＹ軸と一致させる。これを実現する座標変
換も公知である（第2B図）。最後に、透視図投影を行な
い、Ｘ軸及び点Ｃ及びＰを通る直線により決まる面をＹ
軸に垂直な平面、例えばＹ＝０平面上に投影する。この
目的のために、点Ｋから見た視角ｇ内に位置する投影す
べき面の各点に対し、各点と点Ｋを結ぶ線を投影面と交
差させる。当該座標変換も公知である。
この投影法はいわゆる中心投影法である。他の投影
法、特に平行線を平行のままにする平行投影法も実行し
得る。この投影法は座標変換が簡単であるため透視写像
表示を高速に実現することができる利点を有するが、情
報の径方向圧縮がないために各画像内に与えられる情報
量がかなり少ないという欠点を有する。これがため、平
行投影の場合には水平線は決して表示されず、画像が上
側で切除される。中心投影の場合には水平線が視角の上
側辺の状態に応じて現われる。更に、平行投影により得
られる表示は中心投影より明瞭でなく、従ってユーザフ
レンドリでないことが主感的に確かめられた。
第１図は市街地図であり、この地図に対して次の如き
パラメータを選択した。見かけの視点の高度KPは500メ
ートルである。更に視点は車両の現在位置Ｃから車両の
走行方向の略々延長線上の600メートル後方に位置する
地表上の点Ｐの上方に位置する。視方向は、車両の現在
位置Ｃから略々車両走行方向の延長線上の600メートル
前方に位置する点Ｖが表示の略々中心に現われるように
選択する。視角ｇは水平方向及び垂直方向とも50゜に選
択した。
車両の現在位置は矢印で明示されている。更に車両の
予定のルートと３種類の道路；画面の中心左から右上に
延びる幹線道路、中心左から右下へ延びる二級道路及び
前景内の街路網も示されている。
マイクロプロセッサはメモリからの選択された地域の
全ての地形情報に基づいて順次の透視画像を約１画像／
秒の周波数で発生する。これがため、車両の現在位置及
び方向に適合した新しい画像が１秒ごとにユーザの表示
スクリーン上に現われる。車両の急な方向変化の場合に
は順次の画像をユーザが方向を見失わない程度に順次変
えることができる。これがため、走行方向を視方向と一
致させるために行なう回転角度の変化を順次の２つの画
像間で、例えば最大15度の値に制限する。このようにす
ると、曲がりかどを曲がるときユーザは略々連続的に変
化する方向から見た順次の画像を観視することができる
（第３図）。この図は車両のルートセグメント（点線の
矢印状線分で示される）の正平面図である。種々の位置
におけるＶ字記号はその区域における透視表示に用いら
れる視角を示す。曲がりかどを曲がるとき、視方向は走
行方向に自動的に一致させられないで徐々に走行方向に
合される。この走行方向に対する視方向の遅れのために
表示の解釈が主観的観点から容易になる。
第4A図はメモリから選択された地域の全地形情報が表
示された地形図の一部分の透視図表示である。この情報
は街路、交差点、環状交差路、及び教会、記念碑等のよ
うな特徴地点を含んでいる。第4B図は車両が隙し前に前
景にある環状交差路を通過したときに対応する透視図表
示である。両画像の向きはルートの出発点（第１画像直
前）とルートの予定の終点（画像の中心上部）との間の
方向が垂直に維持されるように保たれる。第１及び第２
画像間の他の差は、第4B図は選択された情報から追加の
選択をした後に形成されている点にある。関係のない情
報の省略の結果として、ユーザに関係のある略々同一の
量の情報を含み一層迅速に解釈することができる画像が
得られる。この追加の選択の追加の利点は、マイクロプ
ロセッサが画像の発生周波数を６倍の約6Hzに増大する
ことが可能になる点にある。
この追加の選択の明白な基準は表示すべき項目（特徴
のある建造物等）と車両の現在位置との間の地理学距離
から成る。しかし、重要な交通ルートはそれが所定の選
択基準を越えて延在しても表示するのが望ましい。従っ
て、各項目に対し予め得た地形情報が交通重要度を表す
インデックスを含む場合には、斯るインデックスをもっ
て前記追加の選択に対する追加の基準を形成する。高い
交通重要度の項目は常に表示するが、低い交通重要度の
項目はそれらが車両の現在地のすぐ近くにあるときでも
省略する。
車両が所定の出発値と目的地とから最適なルートを決
定するナビゲーションシステムを具えているときは、表
示すべき項目とナビゲーションシステムにより決定され
た最適ルートとの間の距離を前記追加の選択に対する追
加の基準とする。ルートは例えば所定の対照的色に表示
し、走行すべきルートの近くに位置する項目も同様に表
示する。出発地と目的地も透視図表示内に含め、例えば
対照的色によって又は透視画像内に投影面から上向きに
投影したように見える記号によって表示することができ
る。
ナビゲーションシステムが最適ルートの計算に比較的
長い時間を必要とするようなタイプのものである場合
（即ち、ユーザが待される時間が長すぎ、ドライバーが
ナビゲーションシステムがまだ計算している間に出発し
てしまう場合）には、前記追加の選択に対する追加の基
準はナビゲーションシステムにより発生された考えられ
る最適副ルートを有するツリー構造の所定の部分内に表
示すべき項目が存在するか否かとする。マイクロプロセ
ッサが最適ルートを計算している間、暫定的な最適副ル
ートを表示し、更に他の副ルートを構成すると共にツリ
ー構造内に位置する例えば10以下の枝路である項目も表
示する。
見かけの視点の選択高度は車両の瞬時速度に依存させ
ることができる。高速度の場合には、大地域に亘る全体
観視が望ましい。これがため、視点の高度は速度が高く
なるにつれて高くする。
地形情報が各ルート又は副ルートに対する交通重要度
を表すインデックスを含む場合には見かけの視点の高度
をこのインデックスに依存して選択することができる。
車両が重要な交通ルートに沿って走行しているときは車
両が重要でない（例えば狭い又は曲がった）ルートに沿
って走行しているときよりも高度を高くする。
２つの順次の画像間の見かけの視点の高度の変化は所
定値、例えば最大で20メートルに制限することができ
る。このようにすると、ユーザは速度が変化したとき又
は走行ルートの交通重要度が変化したときに視点高度の
略々連続的な変化を受けることができる。
仮想の高車両速度を一時的に用いることによって、走
行中のルートに沿う車両の現在位置が実際より速く、例
えば３倍の速度で変化しているようにシミュレートする
ことができる。このようにするとユーザはこれから走行
すべきルートの一部分を予め偵察することができる。
第５図は車両の周囲環境の透視図を発生するのに好適
な装置を示す。センサ１及び２は測定データ（例えば瞬
時けん引車輪速度及び瞬時ステアリング角度）を、これ
らデータに基づいて車両の現在位置を決定する検出手段
３に供給する。しかし、この位置の決定は例えば衛星又
は他の測定データ送信機からの外部データを受信して実
現することもできる。
バス４は信号路として作用し、制御ユニット５を介し
て大容量メモリ６に選択信号を供給して、前景メモリ８
とマイクロプロセッサ９を具えるプロセッサ７が地形情
報の該当するサブセットを受信するようにする。マイク
ロプロセッサ９は座標変換を行って地図の一部分の透視
図像を発生し、これを制御ユニット10を介して画像メモ
リを具える表示ユニット11に供給する。
必要に応じ、マイクロプロセッサ９は仮想の高走行速
度によって得られる仮想の現在位置の変化をバス４を介
して検出手段３に一時的に供給することができる。
第６図は透視図像の決定を示すフローチャートであ
る。スタートはブロック21である。ブロック22において
現在位置が決定される。ブロック23において地図の該当
する部分が選択され前景メモリに供給される。必要に応
じ、ブロック24において選択された情報に対し追加の選
択が例えば車両の現在位置からの地理学距離及び表示す
べき項目の重要度に基づいて行なわれる。ブロック25に
おいて最終的に選択された情報に対し座標変換が行なわ
れる。このプロシージャは、必要があれば、視方向を車
両の走行方向と一致させるために行なう順次の画像間の
回転座標変換の角度の変化の最大値制限を考慮に入れ
る。ブロック26において座標変換の結果を画素ごとに表
示ユニット内の画像メモリに供給する。ブロック27にお
いて表示が終了し、新たなスタートを行なわせることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は地図の一部分の透視図表示を示す図、 第2A及び2B図は座標変換を説明する図、 第３図は視角の変化の制限を示す図、 第4A図は地図の一部分の他の透視図表示を示す図、 第4B図は地図の一部分の更に他の透視図表示を示す図、 第５図は地図の一部分を透視図表示する装置を示す図、 第６図は第５図の装置の動作を説明するフローチャート
である。 Ｃ……現在位置 Ｋ……視点 Ｎ……画像中心 Ｋ−Ｖ……視方向 ｇ……視角 1,2……センサ ３……検出手段 ４……バス ５……制御ユニット ６……大容量メモリ ７……プロセッサ ８……前景メモリ ９……マイクロプロセッサ 10……制御ユニット 11……表示ユニット
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−151713（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−261377（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−207177（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−38474（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−25577（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G09B 29/10 G01C 21/00 G08G 1/0969 G06T 1/00

Claims (20)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】乗物の位置に応じてデータ構造から地形情
    報を選択し地形図の一部分を表示する方法において、地
    形情報は乗物が走行し得る地球の略々２次元的に表わし
    た地表の一部分内の種々の点の座標を含み、地図の一部
    分を座標変換によって乗物の外部にあって地表の該当部
    分の上方に位置する見かけの視点から見た投影図で透視
    図的に表示することを特徴とする地図表示方法。
  2. 【請求項２】乗物の現在位置に対する見かけの視点の位
    置を固定にすることを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】見かけの視点を乗物の後方に位置させ、視
    方向及び乗物の走行方向が地表に垂直に延在する仮想の
    面を構成するようにすることを特徴とする請求項２記載
    の方法。
  4. 【請求項４】座標変換は画像内の所定の方向を絶えず乗
    物の走行方向と少くとも略々一致させるような角度ａ
    （ｔ）に亘る回転を含むことを特徴とする請求項１〜３
    の何れかに記載の方法。
  5. 【請求項５】地図上の乗物の位置を表示することを特徴
    とする請求項１〜４の何れかに記載の方法。
  6. 【請求項６】順次の画像間の角度ａ（ｔ）の変化を所定
    の値に制限することを特徴とする請求項３〜５の何れか
    に記載の方法。
  7. 【請求項７】選択された情報から追加の選択処理により
    表示すべき項目を決定することを特徴とする請求項１〜
    ６の何れかに記載の方法。
  8. 【請求項８】前記追加の選択は表示すべき項目と乗物の
    現在位置との間の距離に基づいて行なうことを特徴とす
    る請求項７記載の方法。
  9. 【請求項９】前記追加の選択は表示すべき項目の交通重
    要度を表すインデックスに基づいて行なうことを特徴と
    する請求項７又は８記載の方法。
  10. 【請求項１０】最適ルートがルートプラナにより決定さ
    れる場合、前記追加の選択を表示すべき項目と前記最適
    ルートとの間の距離に基づいて行なうことを特徴とする
    請求項７〜９の何れかに記載の方法。
  11. 【請求項１１】ルートプラナがいくつかの好適なルート
    を有するツリー構造を発生する場合、前記追加の選択を
    このツリー構造の所定の部分内に表示すべき項目が存在
    するか否かに基づいて行なうことを特徴とする請求項７
    〜10の何れかに記載の方法。
  12. 【請求項１２】見かけの視点の高度を乗物の速度に依存
    させることを特徴とする請求項１〜11の何れかに記載の
    方法。
  13. 【請求項１３】見かけの視点の高度を乗物が存在するル
    ートの種類を表わすインデックスに依存させることを特
    徴とする請求項１〜11の何れかに記載の方法。
  14. 【請求項１４】順次の画像間の見かけの視点の高度の変
    化を所定値に制限することを特徴とする請求項12又は13
    記載の方法。
  15. 【請求項１５】乗物の現在位置に対する見かけの視点の
    相対位置を、現在位置から出発する所定のルート上に位
    置する現在位置から可変の地理学距離の点に対し対応す
    る相対位置にシフトし得るようにすることを特徴とする
    請求項１〜14の何れかに記載の方法。
  16. 【請求項１６】見かけの視点を、現在位置から所定のル
    ートに沿って走行する乗物の仮想的に増大させた走行速
    度に依存してシフトし得るようにすることを特徴とする
    請求項15記載の方法。
  17. 【請求項１７】見かけの視点からの視方向を可変にする
    ことを特徴とする請求項１〜16の何れかに記載の方法。
  18. 【請求項１８】地形情報を記憶するメモリと、乗物の位
    置をくり返し決定する検出手段と、乗物の位置に基づい
    て地形情報から関連する部分を少くとも第１選択処理に
    よりくり返し選択する第１選択手段と、選択した情報に
    ついて座標変換をくり返し行なう座標変換手段と、座標
    変換により発生された画像をくり返し透視図的に表示す
    る表示手段とを具えたことを特徴とする請求項１〜16の
    何れかに記載の方法を実施する装置。
  19. 【請求項１９】当該装置は更に表示内の所定の方向を絶
    えず乗物の走行方向と略々一致させるために座標変換中
    に行なわれる順次の画像間の回転角度ａ（ｔ）の変化を
    制限する手段を具えていることを特徴とする請求項18記
    載の装置。
  20. 【請求項２０】当該装置は更に第１選択手段により選択
    されたサブ情報について追加の選択処理を行なう第２選
    択手段を具えていることを特徴とする請求項18又は19記
    載の装置。
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