JP3496418B2 - ３次元ｃｇ地図表示装置及び車載ナビゲーション装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、少なくともリンク
又はノードで表された道路を含む道路地図データ及び標
高データを用いて立体的な地図を任意の視点から表示さ
せるための３次元ＣＧ地図表示装置、経路に沿って車両
を模擬走行させるときに道路の動画像を作成し表示する
ための３次元ＣＧ地図表示装置、走行する車両と関連付
けた視点から道路地図を眺めた３次元ＣＧ地図を作成し
表示する車載ナビゲーション装置、及び最短経路に沿っ
て車両を確認のため模擬走行させるときに道路の動画像
を作成し表示する車載ナビゲーション装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、不案内な土地での車両による走行を支援するため
に、車載ナビゲーション装置が用いられている。車載ナ
ビゲーション装置は、方位センサ、距離センサ、ＧＰＳ
受信機、少なくともリンク又はノードで表された道路を
含む道路地図メモリ、表示装置及びコンピュータ等を有
しており、方位センサから入力される方位データ、距離
センサから入力される走行距離データ及びＧＰＳ受信機
から入力される位置データに基づいて車両位置を検出す
る機能を持っている。

【０００３】また、このようなナビゲーション装置に
は、搭乗者による目的地の設定入力に応じて車両の現在
位置から目的地までの経路をコンピュータにより自動的
に計算する経路計算機能を備える場合がある。この機能
を用いれば、目的地までの道を知らなくても、計算され
た経路に沿って走行していけば、確実に目的地に到達す
ることができる。

【０００４】また、パーソナルコンピュータ用の道路地
図ソフトも知られている。この道路地図ソフトを使え
ば、地名、駅名、施設名を用いて地図の検索をしたり、
２地点間の最短経路を自動的に探索したりすることがで
きる。ところが、前述した車載ナビゲーション装置の画
面やパーソナルコンピュータの画面で表示される地図
は、真上から見た道路地図データそのものであり、これ
を画面で見るだけでは車窓内から見ることのできる前方
画面との整合性がつきにくい。

【０００５】そこで、道路地図のイメージを鳥瞰図とし
て疑似３次元的に表示する技術が開発されている（特開
平７−２２００５５号公報参照）。しかし、この技術
は、道路地図を、視点を変えて遠近法のみを考慮してそ
のまま表示する疑似３次元表示であり、もとの道路地図
を３次元データとして扱っている訳ではない。したがっ
て、ポリゴンという概念もなく、道路を含めて景観が立
体的に見えるということはない。

【０００６】一方、３次元ＣＧ（コンピュータグラフィ
ックス）技術を利用して、地図上に存在する建物、山等
の３次元形状を記憶した形状データに基づき、地図上の
所望の点から所望の方向を見たときの景観の画像を作成
し表示させる先行技術が提案されている（特開平５−２
０３４５７号公報参照）。この先行技術によれば、形状
データを基にして３次元形状を求め、３次元ＣＧ技術を
使って所定の位置から見た所定の方向の景観を、隠面処
理や陰影付け等の処理を行って作成することができる。

【０００７】しかし、前記特開平５−２０３４５７号公
報記載の先行技術によれば、地面、山、建物等の全ての
等高線座標や頂点座標を始めからデータベースに蓄積し
ておくため、正確なポリゴンが作成できる反面、膨大な
記憶容量が必要になる。また、道路が判別表示される訳
でもない。一方、道路地図データと３次元ＣＧ技術とを
利用した走行シミュレータが開発されている。この走行
シミュレータは、全国の任意の道路を指定すれば、車窓
内から見ることのできる道路と景観をアニメーション表
示する（特開平６−８３９３７号公報参照）。

【０００８】この走行シミュレータは、ナビゲーション
装置に使用されている道路データを利用し、その他の景
観のポリゴンは、パターン化と種別指定により自動的に
又は乱数を使って発生させる。したがってメモリの容量
は減るが、実際の景観とは異なった景観が表示されるの
で、運転者を誘導するという目的にはそぐわない。そこ
で、本発明は、細分された区域ごとに定義された標高デ
ータに基づいて、道路地図に含まれる道路、景観、建物
等を、それらのイメージを損なわずに、現実に即した景
観として表示させることのできる３次元ＣＧ地図表示装
置及び車載ナビゲーション装置を実現することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】(1) 本発明の３次元ＣＧ
地図表示装置は、少なくともリンク又はノードで表され
た道路を含む道路地図データ及び細分された区域ごとに
定義された標高データと、前記標高データに基づいて、
任意の視点から道路地図を眺めた３次元ＣＧ地図を作成
する３次元ＣＧ地図作成手段と、前記３次元ＣＧ地図作
成手段により作成された３次元ＣＧ地図を表示装置に表
示させる表示制御手段とを有し、前記３次元ＣＧ地図作
成手段により３次元ＣＧ地図を作成する作成領域は、視
点位置から俯瞰方向に扇形をなし、扇形の開き角θを微
小角ｄθに分割し、ｄθごと、単位区間ｄｒごとに標高
データを読み出し、それらの標高データが極大又は極小
をとる位置ｒ _p を頂点とするポリゴンを作成するもので
ある（請求項１）。

【００１０】ここで、「任意の視点から道路地図を眺
め」るときの「視点」は時間的に変化していってもよ
く、変化しなくてもよい。前者の場合は３次元ＣＧ地図
画像は動画像となり、後者の場合は静止画像となる。本
発明の３次元ＣＧ地図表示装置によれば、道路地図とは
別に、細分された区域ごとに定義された標高データを持
っているので、従来のように道路地図を構成するリンク
やノードごとに標高データを持つ場合と比べて、標高デ
ータの数を自由に設定することができる。すなわち、
「細分された区域」を比較的粗く設定すれば、標高デー
タ数は少なくて済むがこの場合３次元ＣＧ地図のきめは
粗くなる。「細分された区域」を比較的細かく設定すれ
ば、標高データ数は多くなるがきめの細かい３次元ＣＧ
地図ができる。そこで、両者の兼ね合いで、「細分され
た区域」を、道路地図を構成するリンクやノードの数と
は無関係に設定することができる。

【００１１】そして、この区域ごとに定義された標高デ
ータに基づいて、任意の視点から道路地図を眺めた３次
元ＣＧ地図を作成することができる。また、標高データ
が極大又は極小をとる位置の間をポリゴンの平面で近似
することになるので、全体のポリゴン数を削減し処理時
間の短縮化を図ることができる。このような３次元ＣＧ
地図表示装置は、経路に沿って車両を模擬走行させる走
行シミュレータ、車載ナビゲーション装置に応用するこ
とができる。 (2) ３次元ＣＧ地図の作成は、標高データを読み出して
地形情報ポリゴンを作成する段階と、道路地図データを
読み出して施設情報ポリゴンを作成し、地形情報ポリゴ
ンと合成する段階とに分けることができる（請求項
２）。

【００１２】道路地図データと、標高データとを別々に
記憶するので、このように２段階の処理に分けることが
合理的である。こうすれば、動画像としての３次元ＣＧ
地図を作成するときは、比較的広い作成領域において地
形情報ポリゴンを作成しておき、比較的狭い作成領域に
おいて道路地図データを頻繁に読み出しその都度施設情
報ポリゴンを作成することも可能となる。なおこの明細
書では、「施設情報ポリゴン」とは、建物情報ポリゴン
や道路情報ポリゴンのことを総称した名称とする。

【００１３】(3) 地形情報ポリゴンを作成する単位区間
は、視点位置から離れるにつれて、粗くなっていること
が望ましい（請求項３）。３次元ＣＧ画面では、遠方に
なるほど見分けにくくなるので、きめの細かな画面は必
要でなくなる。そこで、地形情報ポリゴンを作成する単
位区間を遠方になるほど粗くすることにより、全体のポ
リゴン数を削減し、処理時間の短縮化を図ることができ
る。

【００１４】

【００１５】(4) 標高データに関連付けて地形の属性デ
ータを記憶し、属性データが変化する位置でポリゴンを
分割し、分割された地形情報ポリゴンごとに表示の態様
を変えることが好ましい（請求項４）。属性データが変
化するところは、例えば、表示する場合の色分けの境界
になるので、ここでポリゴンを分割して表示の態様を変
えれば識別が容易にできる。

【００１６】(5) 本発明の３次元ＣＧ地図表示装置は、
経路に沿って車両を模擬走行させるときに道路の動画像
を作成し表示するために使用され、少なくともリンク又
はノードで表された道路を含む道路地図データ及び細分
された区域ごとに定義された標高データと、経路に沿っ
て模擬走行させる場合に、前記地図メモリに記憶された
標高データに基づいて、模擬走行する車両と関連付けた
視点から道路地図を眺めた一連の３次元ＣＧ地図を作成
する３次元ＣＧ地図作成手段と、前記３次元ＣＧ地図作
成手段により作成された３次元ＣＧ地図を表示装置に表
示させる表示制御手段とを有し、前記３次元ＣＧ地図作
成手段により３次元ＣＧ地図を作成する作成領域は、視
点位置から俯瞰方向に扇形をなし、扇形の開き角θを微
小角ｄθに分割し、ｄθごと、単位区間ｄｒごとに標高
データを読み出し、それらの標高データが極大又は極小
をとる位置ｒ _p を頂点とするポリゴンを作成するもので
ある（請求項５）。

【００１７】この３次元ＣＧ地図表示装置は、請求項１
記載の３次元ＣＧ地図表示を走行シミュレーション装置
に応用したものである。(6) 前記３次元ＣＧ地図表示装置は、ノード又はリンク
を基礎とした経路ネットワークデータベースを使用し
て、現在位置又は手動で設定された出発地と、手動で設
定された目的地とから最短経路を計算する経路計算手段
をさらに記録し、車両が模擬走行する前記経路は、前記
経路計算手段により計算された最短経路であってもよい
（請求項６）。

【００１８】この構成であれば、最短経路に沿った走行
シミュレーションをするときに、３次元ＣＧ地図表示を
させることができる。(7) 本発明の車載ナビゲーション装置は、少なくともリ
ンク又はノードで表された道路を含む道路地図データ及
び細分された区域ごとに定義された標高データを記憶し
た地図メモリと、前記地図メモリに記憶された標高デー
タに基づいて、走行する車両と関連付けた視点から道路
地図を眺めた３次元ＣＧ地図を作成する３次元ＣＧ地図
作成手段と、前記３次元ＣＧ地図作成手段により作成さ
れた３次元ＣＧ地図を表示装置に表示させる表示制御手
段とを備え、前記３次元ＣＧ地図作成手段により３次元
ＣＧ地図を作成する作成領域は、視点位置から俯瞰方向
に扇形をなし、扇形の開き角θを微小角ｄθに分割し、
ｄθごと、単位区間ｄｒごとに標高データを読み出し、
それらの標高データが極大又は極小をとる位置ｒ _p を頂
点とするポリゴンを作成するものである（請求項８）。

【００１９】請求項１記載の３次元ＣＧ地図表示を、車
載ナビゲーション装置で、走行しながら実現できるよう
にしたものである。(8) 本発明の車載ナビゲーション装置は、少なくともリ
ンク又はノードで表された道路を含む道路地図データ及
び細分された区域ごとに定義された標高データを記憶し
た地図メモリと、前記地図メモリに記憶された標高デー
タに基づいて、走行する車両と関連付けた視点から道路
地図を眺めた３次元ＣＧ地図を作成する３次元ＣＧ地図
作成手段と、ノード又はリンクを基礎とした経路ネット
ワークデータベースを使用して、現在位置又は手動で設
定された出発地と、手動で設定された目的地とから最短
経路を計算する経路計算手段と、前記計算された最短経
路に沿って車両を確認のため模擬走行させるモードにお
いて、前記地図メモリに記憶された標高データに基づい
て、模擬走行する車両と関連付けた視点から道路地図を
眺めた一連の３次元ＣＧ地図を作成する３次元ＣＧ地図
作成手段と、前記３次元ＣＧ地図作成手段により作成さ
れた３次元ＣＧ地図を表示装置に表示させる表示制御手
段とを備え、前記３次元ＣＧ地図作成手段により３次元
ＣＧ地図を作成する作成領域は、視点位置から俯瞰方向
に扇形をなし、扇形の開き角θを微小角ｄθに分割し、
ｄθごと、単位区間ｄｒごとに標高データを読み出し、
それらの標高データが極大又は極小をとる位置ｒ _p を頂
点とするポリゴンを作成するものである（請求項９）。(9) また請求項１０〜請求項１７記載の発明によれば、
３次元ＣＧ地図作成手段により３次元ＣＧ地図を作成す
る作成領域は、視点位置から俯瞰方向に扇形をなし、扇
形の開き角θを微小角ｄθに分割し、ｄθごと、単位区
間ｄｒごとに属性データを読み出し、それらの属性が変
化する位置ｒ _p を頂点とする地形情報ポリゴンを作成
し、作成された地形情報ポリゴンごとに表示の態様を変
えることを特徴とする。属性データが変化するところ
は、例えば、表示する場合の色分けの境界になるので、
ここでポリゴンを分割して表示の態様を変えれば識別が
容易にできる。

【００２０】車載ナビゲーション装置で、最短経路に沿
った走行シミュレーションをするときに、３次元ＣＧ地
図表示をさせることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面を参照しながら詳細に説明する。 ＜実施形態１＞この実施形態は、車載ナビゲーション装
置において、メモリに格納された少なくともリンク又は
ノードで表された道路を含む道路地図データ及び標高地
図データに基づいて立体的画像を作成し、車載ナビゲー
ション装置の表示装置にその画像を表示できるようにす
る装置に関する。

【００２２】図１は、車載ナビゲーション装置のブロッ
ク図であり、この装置には、センサとして、車両の走行
距離を検出するための距離センサ１１及び車両が前進し
ているか後退しているかを検出するためのシフトセンサ
１３が備えられている。これら２つのセンサ１１，１３
の検出出力は、ロケータ１５へ与えられる。また、車両
の旋回角度を検出するためのジャイロセンサ１６が設け
られており、ジャイロセンサ１６の検出出力もロケータ
１５へ与えられる。

【００２３】ロケータ１５には、さらに、外部情報取得
手段としての受信機２７が接続されている。受信機２７
は、情報提供手段から放射される位置情報や道路情報
（渋滞情報，事故情報，交差点名称，行き先案内）等の
データを受信するためのものである。情報提供手段が、
道路の路側等に設置されたビーコンアンテナである場合
は、ビーコンアンテナの設置間隔は、短いほど、きめ細
かな道路情報が入手できるので好ましい。ビーコンアン
テナのサービス範囲が互いに重複する程度に密に設置さ
れていること（連続ビーコン）が理想的である。また、
情報提供手段は、ビーコンアンテナ以外に、道路に平行
に布設された漏洩同軸ケーブルであってもよい。この場
合は、受信機２７は、漏洩同軸ケーブルからの電波を受
信する受信機となる。さらに、情報提供手段は、ＦＭ多
重放送機、通信衛星、放送衛星であってもよい。この場
合は、受信機２７は、ＦＭ多重受信機、通信衛星電波受
信機、又は放送衛星電波受信機となる。

【００２４】受信機２７で受信されたデータは、コント
ローラ１７へ与えられ、最終的に表示装置２２に表示さ
れて、運転者に情報を伝える。また、オプション装置と
して、ロケータ１５にＧＰＳ受信機２９が接続されてい
る。ＧＰＳ受信機２９を備えると、ＧＰＳ衛星からの信
号を受信して、絶対位置や方位を正確に検出したり、あ
るいは、移動体の現在位置が直接検出できる。

【００２５】ロケータ１５は、車両の現在位置を算出す
るためのもので、ジャイロセンサ１６で検出された車両
の旋回角度に基づいて車両の方位変化量を求め、また、
距離センサ１１で検出された距離に、シフトセンサ１３
から与えられる車両の前進又は後退を加味して、車両の
移動距離を求める。したがって、例えば車両が発進する
前に、車両の正確な初期位置データをロケータ１５に与
えておけば、ロケータ１５によってその後の車両の現在
位置が算出される。

【００２６】また、ロケータ１５は、この走行軌跡デー
タと、ディスクＤ１に格納されている道路のパターンと
の比較（いわゆる地図マッチング法；例えば特開昭６１
−５６９１０号公報参照）に基いて、車両の存在確率を
加味した道路及び道路上の車両位置を検出する機能を有
している。地図マッチング法によって算出された車両の
現在位置を表わすデータは、この車載ナビゲーション装
置の制御中枢であるコントローラ１７へ与えられる。コ
ントローラ１７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含み、
上述のロケータ１５及びメモリドライブ１８に接続され
ているとともに、グラフィックジェネレータ２４、ＴＦ
Ｔ液晶やＳＴＮ液晶等を利用した表示装置２２、リモコ
ンスイッチ２３及び音声誘導装置２５に接続されてい
る。

【００２７】リモコンスイッチ２３は、本発明との関係
に限れば、３次元ＣＧ表示をするか通常の２次元の地図
表示をするかを指定し、各種定数の指定（地形情報の対
象属性の指定、空中浮揚位置の指定、空中浮揚俯瞰姿勢
の指定、ランドマークの指定、地形情報表示範囲の指
定、ポリゴン作成定数の指定）を行うスイッチである。
コントローラ１７は、ロケータ１５で算出された車両の
現在位置データに基づいて、メモリドライブ１８を制御
する。メモリドライブ１８は、コントローラ１７から与
えられる制御信号に応答して、装填されているディスク
Ｄ１から経路計算のための経路計算用リンクデータを読
み出し、コントローラ１７へ出力する。コントローラ１
７は、現在位置から目的地までの最短経路の計算を行
い、得られた最短経路を表示させる（経路計算法につい
ては、例えば特開昭５８−２２３０１７号公報参照）。

【００２８】ディスクＤ１は、ＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ
（Digital Versatile Disk) −ＲＯＭ、ハードディス
ク、フロッピーディスク、ＩＣカード等の大容量記憶媒
体で構成されている。また、メモリドライブ１８は、コ
ントローラ１７から与えられる制御信号に応答して、事
前にディスクＤ１から車両現在位置を含む所定範囲の道
路地図データ及び標高地図データを読み出し、コントロ
ーラ１７へ出力する。

【００２９】コントローラ１７は、前記所定範囲の道路
地図データ及び標高地図データを主メモリ３４（図５参
照）に記憶させ、リモコンスイッチ２３で指定されてい
るのが３次元ＣＧ表示か通常の２次元地図表示かに応じ
て、異なった処理をする。通常の２次元地図表示の場合
は、ロケータ１５で算出された現在位置データと、主メ
モリ３４に記憶された道路地図データに基づいて所定の
画像データを作成し、車両の現在位置を道路地図ととも
に、通常行われる方法で表示装置２２に表示させる。

【００３０】３次元ＣＧ表示の場合は、標高地図データ
に基づいて地形情報ポリゴンを作成し、さらに地形に合
わせた施設情報ポリゴンを作成して、グラフィックジェ
ネレータ２４に与える。グラフィックジェネレータ２４
は、３次元コンピュータグラフィックス処理を行って立
体的画像を作成し、表示装置２２へ与え、表示させる
（３次元コンピュータグラフィックス技術自体は公知技
術であり、例えば特開平６−８３９３７号公報、特開平
５−２０３４５７号公報参照）。

【００３１】前記道路地図データは、全国地図データベ
ースから作成され、道路地図（高速自動車国道、自動車
専用道路、国道、都道府県道、指定都市の市道、その他
の生活道路を含む。）をメッシュ状に分割し、各メッシ
ュ（以下「地図メッシュ」という）単位でノードとリン
クとの組み合わせからなるデータを記憶している。ここ
に、ノードとは、一般に、道路の交差点、道路の折曲点
（補間点という）、地図メッシュの境界点、行き止まり
点などを特定するための座標点のことである。リンク
は、各ノードをつないだ方向付の線分のことである。

【００３２】また、道路地図データは、地図表示のため
の鉄道、駅、有名建物の名称、通りの名称、駐車場、公
園、川等の表示のためのデータも記憶している。図２
は、道路地図の具体例を示した図である。さらに、道路
地図データは、リンクに沿った建物の番号、建物位置を
記憶している。建物の番号とは、建物情報ポリゴン作成
処理をされることにより立体的に表示される建物を検索
する番号のことである。この番号は、建物の種類ごとに
与えられている。

【００３３】ここで「建物の種類」とは、この実施形態
では、比較的上位の概念で分類している。例えば銀行な
らどんな銀行でも１種類の銀行として扱っている。した
がって、建物の種類は、０：交番、１：ガソリンスタン
ド、２：病院、３：レストラン、４：銀行、５：郵便
局、−１：なし、という具合に記憶される。しかし、も
っと下位の概念で分類することも可能である。例えば銀
行なら、「東京三菱銀行」「さくら銀行」といった固有
の名称ごとの分類をしてもよい。固有の名称ごとの分類
をすれば、ポリゴンに付す模様や色も多様になり、ドラ
イバに提供する情報量を増やすことができる。なお、こ
の実施形態では、建物は道路の左側に存在する建物に限
っている。しかし、道路の両側に存在する建物を対象に
してもよい。

【００３４】この建物番号を用いて、当該建物の壁面に
表示する色や模様、当該建物を形成する多面体（ポリゴ
ン）の頂点座標を記憶する建物管理ファイルを検索し
て、建物の形状や模様、色彩を特定することができる。
建物位置は、建物の存在する位置をリンクの始端からの
距離で表す。前記建物番号や建物位置は、１本のリンク
に対して１つの建物に対応するもののみ格納してもよい
が、実際には、複数（最大Ｎまで）格納できるようにす
ることが好ましい。こうすれば、１本のリンクに関連し
て複数の建物を表示することができ、より情報量の多い
リアルな画面を作ることができる。最大数Ｎは、地図専
用ディスクＤ１の容量との兼ね合いで決められる数であ
る。

【００３５】標高地図データは、地図メッシュを区域に
分割し、区域ごとに標高データと属性データ（水域、住
宅地、空地、森林、山等を番号で表したもの）を記憶し
たものである。この記憶構造の例を表１に示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】表１では、地図メッシュを縦（南北）ｍに
分割し、横（東西）ｎに分割し、分割された区域ごとに
標高データと属性データを記憶している。区域の大きさ
は、５０ｍ四方、２５０ｍ四方、１ｋｍ四方等とする。
なお、地図専用ディスクＤ１の中であれば、標高地図デ
ータの記憶場所に限定はなく、道路地図データと切り離
して記憶されていてもよく、地図メッシュを共通にする
同一の領域に記憶されていてもよい。

【００３８】この標高地図データを、具体的に図に書い
たものが図３である。図３では、地図メッシュを縦５、
横１０に分割し、各区域の標高（単位ｍ）と属性（空
地、山）を記している。この標高地図データに基づいて
立体的に表示した図が図４である。図４では、「空地」
を右上がりの斜線で示し、「山」を左上がりの斜線で示
している。

【００３９】図５は、コントローラ１７内部の機能ブロ
ック図であり、コントローラ１７は、メモリドライブ１
８を通して所定範囲の道路地図データ及び標高地図デー
タを読み出す地図データ管理部３１と、リモコンスイッ
チ２３の操作を信号に変換する入力処理部３２と、リモ
コンスイッチ２３から入力される目的地情報と経路計算
用リンクデータとを用いて目的地に達する最短経路を計
算する経路計算処理部３３と、主メモリ３４と、３次元
ＣＧ作成処理部３５と、経路誘導処理部３６とを有す
る。

【００４０】前記３次元ＣＧ作成処理部３５は、画像作
成処理をする部分であって、読み出された道路地図デー
タと標高地図データに基づいて、走行する車両の中又は
外から見た立体的画像データを作成する。この画像デー
タに基づいて、３次元コンピュータグラフィックス処理
を施して作成された立体的画像を「３Ｄ表示画面」とい
う。

【００４１】さらにフローチャート（図６）に沿って、
３次元ＣＧ作成処理部３５の機能を詳しく説明する。ユ
ーザはリモコンスイッチ２３により３次元ＣＧ表示か通
常の２次元地図表示かの指定と、各種定数の入力、例え
ば地形情報の対象とする属性の指定、俯瞰位置と姿勢の
指定、俯瞰位置の指定、俯瞰姿勢の指定、地形情報表示
範囲の指定、ポリゴン作成定数の指定を行う（ステップ
Ｓ１）。

【００４２】３次元ＣＧ作成処理部３５は、車両の移動
距離と方位を参照し（ステップＳ２）、車両が一定距離
移動するごとに（ステップＳ３）、地形情報ポリゴンの
作成（ステップＳ４）、道路情報ポリゴンの作成（ステ
ップＳ５）及び建物情報ポリゴンの作成（ステップＳ
６）を行う。なお、各情報ポリゴンを新たに作成するご
とに、車両が通過した後の後方に残された古い情報ポリ
ゴンは主メモリ３４から削除していく。

【００４３】フローチャートでは、各情報ポリゴンの作
成を引き続いて行っているが、まず地形情報表示範囲に
わたる地形情報ポリゴンを比較的長い周期ごとに行い、
より小さな範囲における道路情報ポリゴン及び建物情報
ポリゴンの作成を比較的短い周期ごとに頻繁に行うこと
も考えられる。これは、通常道路情報ポリゴンや建物情
報ポリゴンのほうが情報処理量が多いからである。

【００４４】また、フローチャートでは、各情報ポリゴ
ンの作成を車両が一定距離を移動するごとに行っている
が、これ以外に、例えば信号待ち等の停車時に行っても
よく、最短経路上で各情報ポリゴンを作成する位置を予
め決めておきその位置に来たときに行ってもよい。その
後、リモコンスイッチ２３に３次元ＣＧ表示と通常の２
次元地図表示のいずれが指定されているか判定し（ステ
ップＳ７）。３次元ＣＧ表示が指定されていれば、地形
情報ポリゴンデータと、道路情報ポリゴンデータを参照
して（ステップＳ１１）、俯瞰位置から見た３次元ＣＧ
処理を施して３Ｄ表示画面を作成する（ステップＳ１
２）。

【００４５】なお、３Ｄ表示処理をするとき、道路情報
ポリゴンデータは、作成したもの全てを処理の対象にし
てもよいが、車両のごく前方の一定の範囲を処理の対象
にしてもよい。一定の範囲を対象とするのは、全ての
表示範囲に対して道路や建物の３次元画像情報を付与す
ると時間がかかるので対象を限定する必要があること、
遠くに映る小さな道路や建物まで３次元化してもドラ
イバには殆ど見えないこと、等の理由による。

【００４６】２次元地図表示が指定されていれば、道路
地図データを参照し、車両の現在位置を中心とした道路
地図を作成する（ステップＳ８）。そして、当該車両の
現在位置又は走行リンクが３ＣＧ自動表示の対象である
かどうかを判定し（ステップＳ９）、対象になっていれ
ば、前記ステップＳ１１に進む。

【００４７】ここで、３ＣＧ自動表示の対象であるか否
かは、ドライバの安全性を考慮したシステムの場合は、
例えば(a) 道路の種別や物理的形状が変化する道路であ
るか、(b) 道路の交通規制の内容が変化する道路である
か、を判断基準としてもよい。ドライバの操作性を考慮
したシステムの場合は、ドライバの指定に従う他、例え
ば高速道路を長時間走行するときに飽きないように時々
表示するようにしてもよい。

【００４８】ドライバの安全性を考慮したシステムの場
合は、車両がその道路を走行しているときに、道路の種
別（高速自動車国道、自動車専用道路、国道などの区
別）や物理的形状（道幅や坂、先の見通しなど）が変化
したり、道路の交通規制の内容が変化したりすることに
よってドライバが特に注目する道路のことをいう。例え
ば、坂道（峠）を登り切った道路、道路幅が狭くなって
いる道路、トンネルの入り口がある道路、急カーブの道
路、５本以上の道路が交わる交差点につながる道路、踏
切のある道路、規制速度の変わる道路、統計的に見て事
故の多い道路、観光道路があげられる。

【００４９】これらの道路が前方にあるとドライバから
よく見えないため、下り勾配の程度、車線変更の必要
性、カーブの深さ等が把握できないので、３ＣＧ自動表
示を行い前もって注意を喚起する必要があるからであ
る。これらの道路は、道路地図データの作成者が予め実
地調査して道路地図データにその情報をエントリすれば
よい。また、ユーザが主観的に決定して手動で入力する
ようにしてもよい。

【００５０】対象になっていなければ、道路地図を車両
のマークとともに表示する（ステップＳ１０）。次に、
地形情報ポリゴンの作成処理（ステップＳ４）を説明す
る。図７は、水平面にＸ軸Ｙ軸をとり、垂直にＺ軸をと
った座標系を示す。俯瞰位置をＺ軸上高さｈ₀ の点にと
る。俯瞰位置は、どのような視点から見た表示用データ
を作成するかを決めるためのもので、車両の座席に座っ
たドライバの目の高さや、車両の上空の一定の高さ等任
意に設定することができる。上空に設定すれば前方の道
路状況が感覚的に把握できる。

【００５１】そして俯瞰方向に向かって扇形の地形情報
表示範囲を水平面上に設定する。地形情報表示範囲の方
位範囲をθ_min からθ_max までとし、最大距離をｒ_max
とする。さらに方位の単位区間をｄθとし、距離の単位
区間をｄｒとする。図８は、この方位θから方位θ＋ｄ
θまでの地形情報表示範囲を標高地図の上に描いた図で
ある。距離の単位区間ｄｒが分割区域の大きさになるよ
うにとっている。

【００５２】なお、以上の説明では、単位区間ｄｒは常
に一定としていたが（図９(a) 参照）、ｄｒを原点から
の距離ｒが長くなるほど大きく変化させてもよい。図９
(b)から図９(c) は、ｄｒを変化させる例を示す図であ
る。図９(b) はｄｒを分割区域の大きさの１倍，２倍，
３倍，‥‥にとった例を示し、図９(c) は１倍，２倍，
４倍，‥‥にとった例を示す。このように、遠方になる
ほどｄｒを大きくしていけば、全体のポリゴン数を削減
し、処理時間の短縮を図ることができる。

【００５３】また、以上の説明では、方位の単位区間ｄ
θは常に一定としていたが、ｄθを原点からの距離ｒが
長くなるほど大きくしてもよい。図９(d) は、ｄｒを分
割区域の大きさの１倍，２倍，３倍，‥‥にとるととも
に、ｄｒ＝３からｄｒ＝４に変わる点でｄθを２倍にす
る例を示す。３次元ＣＧ作成処理部３５は、距離ｒを０
からｒ_max まで変動させて標高データ列ｈ_i (i=1,2,3,
‥‥) を取得する。この標高データ列を棒グラフ状に表
したものが図１０及び図１１である。

【００５４】図１０のグラフは、標高データ列ｈ_i の極
小値、極大値を斜線で表示したものであり、図１１のグ
ラフは、標高データ列ｈ_i の属性の変化点（空地から山
に変化する点）を斜線で表示したものである。図１２
は、視点から標高データ列ｈ_i の極小値、極大値及び属
性の変化点を見た場合の視線を二点鎖線で表し、極小
値、極大値（以下まとめて「極値」という）及び属性の
変化点を結ぶ線分のうち視線から見えるものを太線で表
し、視線から見えないものを破線で表した図である。

【００５５】これらの極値及び属性の変化点の原点から
の距離をｒ_p (p=1,2, ‥‥ )とすると、点(r_1,θ，
h₁），点(r_1,θ＋ｄθ，h₁）と俯瞰位置 (０，０，h₀）
とを三角形の頂点として、三角形のポリゴンを作成する
とともに、点(r_p,θ，h _p ），点(r_p,θ＋ｄθ，h
_p ），点(r_p+1,θ，h _p+1 ），点(r_p+1,θ＋ｄθ，h
_p+1 ）を四角形の頂点として、四角形のポリゴンを作成
する。

【００５６】図１３は、作成されたポリゴンを示す斜視
図である。ハッチングのポリゴンは空地を示し、塗りつ
ぶしのポリゴンは山を示す。前記の例では極値や属性の
変化点を求めていたが、極値や属性の変化点を考慮する
ことなく、ｄｒごとにポリゴンを作成してもよい。こう
すれば、よりきめの細かな地形情報ポリゴンを作成する
ことができる。

【００５７】以上のように、方位θからθ＋ｄθまでの
地形情報のポリゴンを作成すると、範囲をθ＋ｄθから
θ＋２ｄθまで移して同様の処理をする。図１４は、方
位θ＋ｄθから方位θ＋２ｄθまでの地形情報表示範囲
を標高地図の上に描いた図である。距離ｒを０からｒ
_max まで変動させて標高データ列ｈ_i (i=1,2,3, ‥‥)
を、θ＋ｄθ方向に沿って棒グラフ状に表したものが図
１５である。標高データ列ｈ _i の極値を斜線で表示して
いる。

【００５８】図１６は、視点からθ＋２ｄθ方向の標高
データ列ｈ_i の極小値、極大値及び属性の変化点を見た
場合の視線を二点鎖線で表し、極小値、極大値及び属性
の変化点を結ぶ線分のうち視線から見えるものを太線で
表し、視線から見えないものを破線で表した図である。
図１７は、方位θ＋ｄθからθ＋２ｄθまでの範囲で作
成したポリゴンを示す図である。これらのポリゴンを作
成するにあたっては、図１２に示したθ＋ｄθ方向の標
高データ列ｈ_i の極小値、極大値及び属性の変化点であ
る「空地５０，空地７０，空地５０，山７０，山８０」
（数字は標高を表す）と、図１６に示したθ＋２ｄθ方
向の標高データ列ｈ_i の極小値、極大値及び属性の変化
点である「空地５０，空地７０，空地５０，山８０，山
９０」をそれぞれ頂点として四角形のポリゴンを作成
し、さらに同じ距離ｒ_p で高さが違う場合は三角形に分
割する。

【００５９】このようにして、作成したポリゴンを標高
とともに示す斜視図が図１８であり、ポリゴンのみを示
す斜視図が図１９である。図１８、図１９では、方位θ
からθ＋ｄθまでの範囲で作成したポリゴン（図１３と
同じもの）と方位θ＋ｄθからθ＋２ｄθまでの範囲で
作成したポリゴンとを、合わせて示している。なお、こ
れらの図１８、図１９では、属性ごとの表示の区別は省
略している。

【００６０】なお、ポリゴンを作成するとき、視点から
見てすべての頂点が死角になるようなポリゴン（図１
８、図１９で、破線で示した部分）は、作成しない又は
作成しても表示しないという方法も可能である。視点か
ら見えないのであえて表示する必要がなく、処理速度も
短縮化されるからである。このようにして、θ_min から
θ_max までの方位範囲について処理を終えると、地形情
報表示範囲の全体についての地形情報のポリゴンが完成
する。

【００６１】次に、道路情報ポリゴンの作成処理（ステ
ップＳ５）を説明する。まず、地形情報表示範囲にある
道路地図データを参照し、その中にあるリンクを順次取
り出す。そして、大きく分けて道路の作成処理、道
路の３次元化の２つの処理を行う。

【００６２】道路の作成処理自体は公知である（特開平
６−８３９３７号公報参照）。道路地図データを参照し
て各リンクのリンク幅Ｗを求め、それらの道路幅Ｗに基
づいて、平面上に道路幅Ｗを有する道路形状を作る。図
２０は、平面上に作成した道路幅Ｗを有する交差点状の
道路を示す。道路地図データにリンク幅Ｗが格納されて
いない場合には、道路幅Ｗは一定の幅としてもよく、リ
モコンスイッチ２３で設定できる場合は設定された幅と
してもよく、道路の種別に応じた幅にしてもよい。さら
に、一定の幅を有する歩道を付けたり、センターライン
と横断歩道を付けたりしてもよい。

【００６３】なお、道路幅の設定にあたっては、リンク
どうしが補間点において折れ曲がってつながっている場
合があるが、このときは、滑らかに連続させる処理を行
ってもよい。また、道路幅の違うリンクどうしが接続し
ているときは、道路幅をテーパー状に変化させてもよ
い。交差点におけるコーナーの処理については、コーナ
ーの角を落として円曲線で表現し、歩道の角も鈍角で処
理をしてもよい。

【００６４】図２１から図２３は、道路の３次元化処理
を説明する図である。図２１において、道路や交差点の
各コーナーから垂線を立てて、地形情報ポリゴンとの交
点（黒丸で示す）を求める。さらに図２２において、地
形情報ポリゴン同士が交わる線上の交点（白丸で示す）
を求める。

【００６５】そして、図２３に示すように、求めた交点
をつないで地形に合った道路情報ポリゴンを作成する。
最後に、建物情報ポリゴンの作成処理（ステップＳ６）
を説明する。この建物情報ポリゴンは、道路情報ポリゴ
ンと同様、地形情報ポリゴンの上に作成するものであ
り、建物情報ポリゴン、道路情報ポリゴンを作成する順
番は問わない。建物情報ポリゴン、道路情報ポリゴンを
総称して「施設情報ポリゴン」という。

【００６６】図２４から図２７は建物情報ポリゴン作成
処理を説明する図である。図２４は、建物管理ファイル
を検索して、建物の設置位置、形状等を特定し、それを
水平面に置いた状態を示す図である。次に図２５に示す
ように、底面の各頂点から垂線を立て、地形情報ポリゴ
ンとぶつかる点を求める。そして図２６に示すように、
ぶつかった点のうち、高さの一番低い点（右奥の点）の
高さ分だけ建物を上方にスライドさせる。

【００６７】そして、図２７に示すように、地形情報ポ
リゴンの下に隠れる部分を消去して、建物情報ポリゴン
が完成する。このようにそれぞれの建物を、その高さの
分だけ地形情報ポリゴンの上に出して、立体的なリアル
な画像を作成することができる。そして、施設情報ポリ
ゴンを３次元ＣＧ処理し、画面に表示させる。このと
き、地形情報は、属性データの内容に応じて色分けして
表示することが好ましい（例えば水域：水色、住宅地：
灰色、空地：黄緑色、森林：緑色、山：茶色等）。施設
情報も適宜色分けして表示することが好ましい。また、
遠くになるほど、色の濃度を淡くしていってもよく、白
っぽくしていってもよい。こうすると、遠くなるにした
がって白くぼけていくような感じになり、より現実感が
出せる。また、図９(b) (c) (d) で説明したように、距
離ｒが遠くなるほど分割区域の大きさを増やしていった
場合、ぼかすことによって、ポリゴン同士のつながりが
不自然になるのを目立たなくすることができる。

【００６８】以上のようにすれば、車両の走行の度に俯
瞰位置が変化していき、その度に新しい視点位置に応じ
た３Ｄ表示画面が表示されていくので、３Ｄ表示画面
は、丁度俯瞰位置から見た動画像のように見える。な
お、３Ｄ表示画面の表示方法として、いろいろな方法が
考えられる。例えば道路地図データに基づいて、ロケー
タ１５により特定された車両の位置をこの道路地図画面
に重畳して表示した画面の中に、小さなウィンドウを設
けて、前記変化する道路の３Ｄ表示画面をこの中に表示
するしてもよい。また、３Ｄ表示画面を表示するとき
は、道路地図画面の表示を中止して、３Ｄ表示画面を大
きく表示させるようにしてもよい。さらに３Ｄ表示画面
を表示するときは、３Ｄ表示画面を大きく表示させると
ともに、道路地図画面をウィンドウの中に表示してもよ
い。

【００６９】また、表示装置２２とともに、又は表示装
置２２に代えて、ダッシュボードに投影器を置いて、３
Ｄ表示画面をフロントウィンドウに投影するようにして
もよい。こうすればドライバは、フロントウィンドウか
ら反射する映像を見ることができるので、正面から目を
そらすことがなくなり、安全上有利である。前記フロン
トウィンドウに投影する場合は、フロントウィンドウの
反射率が通常低いので、瞬間的に強い光を出すフラッシ
ュ表示を繰り返し行うことが好ましい。

【００７０】このように、変化する道路が前方にある場
合に、それを立体的に表示させることにより、ドライバ
の注意喚起と誘導に一層役立てることができる。なお、
３Ｄ表示画面によってドライバに注意喚起するときに、
画像を表示するとともに、音声誘導装置２５により音声
を同時に出すようにすれば、より確実で安全な誘導が行
える。

【００７１】以上のように、地形情報のポリゴンの作成
と地形に合った施設情報ポリゴンの作成をする場合に必
要とされるデータ容量と、先行技術のように地図上に存
在する建物、山等の３次元形状を記憶した場合に必要と
されるデータ容量との比較をする。道路地図の１地図メ
ッシュの大きさを１０ｋｍ×１０ｋｍとし、その中に存
在するリンク本数を14,000本とする。

【００７２】本発明における分割区域の大きさが５０ｍ
×５０ｍ、２５０ｍ×２５０ｍ、１ｋｍ×１ｋｍの場合
についてそれぞれ試算する。 (1) 先行技術の場合 建物、地面の存在は無視し、１地図メッシュの中にある
14,000本の道路の４頂点についてそれぞれ３次元座標値
を記憶しているものとする。

【００７３】１つの座標値は直交座標Ｘ，Ｙ，Ｚの３つ
の数値で構成される。それぞれ２バイトの記憶容量が必
要だとすれば、１つの座標について２×３＝６バイト、
道路１本につは６×４＝２４バイト、道路が14,000本あ
るから合計２４×14,000＝336,000 バイトの記憶容量が
必要になる。 (2) ５０ｍ×５０ｍ区域の場合 １地図メッシュの中にある14,000本の道路の２ノードに
ついてそれぞれ２次元座標値を記憶し、区域ごとに標高
データ２バイトを記憶しているものとする。

【００７４】ノード座標はＸ，Ｙの２つの数値で構成さ
れる。それぞれ２バイトの記憶容量が必要だとすれば、
１つのノード座標について２×２＝４バイト、１リンク
は始終端ノードで構成されるので４×２＝８バイト、こ
れが14,000本あるから合計８×14,000＝112,000 バイト
となる。さらに標高データは、区域数が（１０ｋｍ÷５
０ｍ）² ＝40,000個あるので、２バイト×40,000＝80,0
00バイトとなる。

【００７５】合計192,000 バイトの記憶容量が必要にな
る。 (3) ２５０ｍ×２５０ｍ区域の場合 標高データは、区域数が（１０ｋｍ÷２５０ｍ）² ＝1,
600 個あるので、２バイト×1,600 ＝3,200 バイトとな
る。合計115,200 バイトの記憶容量が必要になる。

【００７６】(4) １ｋｍ×１ｋｍ区域の場合 標高データは、区域数が（１０ｋｍ÷１ｋｍ）² ＝１０
０個あるので、２バイト×１００＝２００バイトとな
る。合計112,000 バイトの記憶容量が必要になる。以上
のことから、分割区域の大きさが５０ｍ×５０ｍ、２５
０ｍ×２５０ｍ、１ｋｍ×１ｋｍのいずれの場合でも、
ディスクＤ１の記憶容量は小さくなる。これは、本発明
では道路地図データを３次元でなく２次元のデータとし
て記憶するので、座標の数が１つ減るからである。本発
明では、その代わり標高データを記憶する必要がある
が、１地図メッシュの中を区域に分割して区域ごとに１
つの標高データの代表して記憶するので、データ数が少
なくて済み、結局先行技術の場合と比較して、記憶容量
が全体として少なくなる。

【００７７】前記の例では、２５０ｍ×２５０ｍの分割
区域をとれば、ディスクＤ１の記憶容量は、115,200 ÷
336,000 と、３分の１で済むことになる。実際上、幹線
の場合は５０ｍ×５０ｍの区域では細かすぎるので、２
５０ｍ×２５０ｍの区域を採用する可能性が大きい。以
上の比較において、先行技術では地面の存在を無視して
いた。したがって道路だけが浮き上がって不自然なの
で、本発明のように道路と地面との面を合わせようとす
ると、先行技術では地面のポリゴンも必要になる。つま
り、先行技術では前記の比較例よりもさらに何倍も記憶
容量が増えることになる。

【００７８】なお、先行技術でも本発明でも建物の存在
を無視していたが、建物をポリゴンで表そうとすれば底
面と高さの情報が必要になることは本発明でも先行技術
でも同じなので、情報量が同じになるから比較の対象か
らあえて外したのである。 ＜実施形態２＞この実施形態は、汎用パーソナルコンピ
ュータ、コンピュータゲームマシン等にロードして使用
され、ノード又はリンクを基礎とした経路ネットワーク
データベースを使用して、現在位置又は手動で設定され
た出発地と、手動で設定された目的地とから最短時間経
路又は最短距離経路（以下「最短経路」という）を計算
し、この最短経路に沿って車両を模擬走行させる３次元
ＣＧ地図表示装置に関するものである。

【００７９】３次元ＣＧ地図表示装置は、どんな種類の
媒体で構成してもよく、例えばＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ
（Digital Versatile Disk) −ＲＯＭ、磁気テープ等の
大容量記憶媒体を使用することができる。これらの記憶
媒体は、実施形態１と同じ内容の道路地図データ及び標
高地図データを記憶している。

【００８０】次に、記憶媒体としてＣＤ−ＲＯＭを使用
することを前提に、フローチャート（図２８、図２９）
に沿って、３次元ＣＧ地図表示手段の内容を説明する。
ユーザは、ＣＤ−ＲＯＭをパーソナルコンピュータにマ
ウントすれば、画面で各種定数の設定と、３ＣＧ表示す
るかどうかの指定を行う（ステップＴ１）。ユーザは、
道路地図画面を出して、出発地又は現在地の設定と、目
的地の設定を行う（ステップＴ２）。このとき、１又は
複数の経由地を設定してもよいことは勿論である。

【００８１】そして、最短経路を探索し（ステップＴ
３）、探索が終わると最短経路を含む道路地図を表示す
る。最短経路は目立つような形態で表示される（ステッ
プＴ４）。ここで、３ＣＧ表示するかどうかの判定が行
われ（ステップＴ５）、ＮＯの場合であれば、道路地図
の上で最短経路に沿って車両のマークを動かす２次元走
行シミュレーションを行う（ステップＴ６）。ＹＥＳの
場合であれば、最短経路から３次元走行ルートを決定す
る（ステップＴ７）。「３次元走行ルート」とは、最短
経路を３次元化した山あり谷ありのコースをシミュレー
ションしたルートのことである。

【００８２】そしてこの走行ルートに沿った俯瞰位置Ｅ
_i (i=1,2,3, ‥‥) を予め決定しておく（ステップＴ
８）。俯瞰位置Ｅ_i は、車両の座席に座ったドライバの
目の高さや車両の上空の一定の高さにとればよい。車両
の走行位置が俯瞰位置Ｅ_i またはその俯瞰位置Ｅ_i に関
係する一定の位置に来れば、俯瞰位置Ｅ_i から見た扇形
の地形情報表示範囲を設定して地形情報ポリゴンを作成
し記憶する（ステップＴ１０）。

【００８３】この地形情報ポリゴンの作成方法は、実施
形態１で説明したのと同様である。しかし、本実施形態
では走行前に地形情報ポリゴンを一括して作成するとこ
ろが、実施形態１と異なっている。しかし、実施形態１
と同様に、走行しながら作成してもよい。すべての俯瞰
位置Ｅ_i について地形情報ポリゴンを作成すれば（ステ
ップＴ９）、走行ルートに沿って模擬走行を始める（ス
テップＴ１２）。そして道路地図を参照し（ステップＴ
１３）、現在位置からの３ＣＧ表示の対象範囲を決定し
（ステップＴ１４）、道路情報ポリゴンを作成する（ス
テップＴ１５）。

【００８４】この道路情報ポリゴンの作成方法も実施形
態１で説明したのと同様である。本実施形態では、道路
情報ポリゴンを走行しながら作成しているが、地形情報
ポリゴンと同様、走行前に一括して作成してもよい。そ
して、地形情報ポリゴンと道路情報ポリゴンとを３次元
ＣＧ処理し、画面に表示させる（ステップＴ１６）。こ
のとき３次元ＣＧ処理の対象とするポリゴンを限定して
もよいのは勿論である。すると、車両の走行の度に俯瞰
位置が変化していき、その度に新しい視点位置に応じた
３Ｄ表示画面が作成され表示されていくので、３Ｄ表示
画面は、丁度俯瞰位置から見た動画像のように見える。
なお、以上では予め計算された最短経路に沿って自動的
に視点が移動する場合を述べたが、マウス、ジョイステ
ィック、キーボード等の入力装置によってユーザが手動
で任意の位置に視点を移動させるようにしてもよい。

【００８５】以上の実施形態２は、パーソナルコンピュ
ータ等にロードして走行シミュレーションを行う３次元
ＣＧ地図表示装置に関するものであったが、この３次元
ＣＧ地図表示装置を車載ナビゲーション装置に適用し
て、車載ナビゲーション装置の表示画面で走行シミュレ
ーションをさせることも可能である。この場合は、車載
ナビゲーション装置に、実走行モード（車両を実際に走
行させた状態で走行経路に沿った３Ｄ表示画面を作成す
るモード）かシミュレーションモード（車両を所定速度
で仮想的に走行させた状態で走行経路に沿った３Ｄ表示
画面を作成するモード）のいずれかを選択する選択手段
を設ける必要がある。

【００８６】車載ナビゲーション装置で、シミュレーシ
ョン走行をさせる実益は、次のようなものである。すな
わち、最短経路は、目的地をリモコンスイッチ２３で設
定すれば車両走行前でも計算できるので、表示画面もこ
の最短経路に基づいて車両走行前に作成しておき、走行
開始前に画像を早送りで画面に表示する。このようにす
れば、ドライバは、走行に先立って最短経路に道路の走
り方を予め頭に入れておくことができる。

【００８７】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の発明によれ
ば、少なくともリンク又はノードで表された道路を含む
道路地図とは別に、細分された区域ごとに定義された標
高データを持つので、道路地図を構成するリンクやノー
ドごとに標高データを持つ場合と比較して、「細分され
た区域」を、道路地図を構成するリンクやノードの数と
は無関係に設定することができる。

【００８８】したがって、「細分された区域」の設定の
仕方を細かくすれば、きめの細かい３次元ＣＧ地図表示
をさせることができ、粗くすれば、メモリを節約するこ
とができる。また、標高データが極大又は極小をとる位
置の間を１つのポリゴンの平面で近似することになるの
で、全体のポリゴン数を削減し処理時間の短縮化を図る
ことができる。請求項２記載の発明によれば、３次元Ｃ
Ｇ地図の作成を、標高データを読み出して地形情報ポリ
ゴンを作成する段階と、道路地図データを読み出して施
設情報ポリゴンを作成し地形情報ポリゴンと合成する段
階とに分けて行うので、動画像としての３次元ＣＧ地図
を作成する場合に、比較的広い作成領域において地形情
報ポリゴンを作成しておき、比較的狭い作成領域におい
て道路地図データを頻繁に読み出しその都度施設情報ポ
リゴンを作成することが可能となり、効率的となる。

【００８９】請求項３記載の発明によれば、地形情報ポ
リゴンを作成する単位区間を遠方になるほど粗くするこ
とにより、全体のポリゴン数を削減し、処理時間の短縮
化を図ることができる。

【００９０】請求項４記載の発明によれば、属性データ
が変化するところは表示する場合も色分けの境界になる
ので、ここでポリゴンを分割しておけば、色分け処理が
容易にできる。請求項５記載の発明によれば、走行シミ
ュレーション時に、請求項１記載の３次元ＣＧ地図表示
を行うことができる。

【００９１】請求項６記載の発明によれば、最短経路に
沿った走行シミュレーションをするときに、３次元ＣＧ
地図表示をさせることができる。請求項８記載の発明に
よれば、請求項１記載の３次元ＣＧ地図表示を、車載ナ
ビゲーション装置で、走行しながら実現できる。請求項
９記載の発明によれば、車載ナビゲーション装置で、最
短経路に沿った走行シミュレーションをするときに、請
求項１記載の３次元ＣＧ地図表示をさせることができ
る。請求項１０〜請求項１７記載の発明によれば、属性
データが変化するところは、例えば、表示する場合の色
分けの境界になるので、ここでポリゴンを分割して表示
の態様を変えれば識別が容易にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】車載ナビゲーション装置のブロック図である。

【図２】リンク又はノードで表された道路地図を示す図
である。

【図３】地図メッシュを縦５、横１０に分割し、各区域
の標高（単位ｍ）と属性（空地、山）を記した標高地図
データの具体例である。

【図４】標高地図データに基づいて地形を立体的に表示
した図である。「空地」を右上がりの斜線で示し、
「山」を左上がりの斜線で示している。

【図５】コントローラ１７の機能ブロック図である。

【図６】３次元ＣＧ作成処理の流れを示すフローチャー
トである。

【図７】水平面にＸ軸Ｙ軸をとり、垂直にＺ軸をとった
地形情報ポリゴンの作成処理を説明するための座標系で
ある。

【図８】方位θからθ＋ｄθに係る地形情報表示範囲を
標高地図の上に描いた図である。

【図９】標高データを読み出す単位区間を、視点位置か
ら離れるにつれて粗くする例を示す図であり、(a) は単
位区間ｄｒが原点からの距離ｒに無関係に一定の場合、
(b) はｄｒを分割区域の大きさの１倍，２倍，３倍，‥
‥にとった場合、(c) は１倍，２倍，４倍，‥‥にとっ
た場合、(d) はｄｒを分割区域の大きさの１倍，２倍，
３倍，‥‥にとるとともに、ｄｒ＝３からｄｒ＝４に変
わる点でｄθを２倍にする例を示す。

【図１０】標高データ列ｈ_i の極小値、極大値を斜線で
表示したグラフである。

【図１１】標高データ列ｈ_i の属性の変化点（空地から
山に変化する点）を斜線で表示したグラフである。

【図１２】視点から標高データ列の極小値、極大値及び
属性の変化点を見た場合の視線を二点鎖線で表し、極値
及び属性の変化点を結ぶ線分のうち視線から見えるもの
を太線で表し、視線から見えないものを破線で表した図
である。

【図１３】方位θからθ＋ｄθの間で作成された地形情
報ポリゴンを示す斜視図である。

【図１４】方位θ＋ｄθから方位θ＋２ｄθまでの地形
情報表示範囲を標高地図の上に描いた図である。

【図１５】標高データ列ｈ_i の極小値、極大値を斜線で
表示したグラフである。

【図１６】視点からθ＋２ｄθ方向の標高データ列ｈ_i
の極小値、極大値及び属性の変化点を見た場合の視線を
二点鎖線で表し、極小値、極大値及び属性の変化点を結
ぶ線分のうち視線から見えるものを太線で表し、視線か
ら見えないものを破線で表した図である。

【図１７】方位θ＋ｄθからθ＋２ｄθまでの範囲で作
成したポリゴンを示す図である。

【図１８】方位θからθ＋ｄθまでの範囲で作成したポ
リゴン、及び方位θ＋ｄθからθ＋２ｄθまでの範囲で
作成したポリゴンを標高とともに示す斜視図である。

【図１９】作成したポリゴンのみを示す斜視図である。

【図２０】道路地図データに基づいて平面上に作成した
道路幅Ｗを有する交差点状の道路を示す斜視図である。

【図２１】道路や交差点の各コーナーから垂線を立て
て、地形情報ポリゴンとの交点（黒丸で示す）を求め
る、道路の３次元化処理の一部を説明する図である。

【図２２】さらに地形情報ポリゴン同士が交わる線上の
交点（白丸で示す）を求める、道路の３次元化処理の一
部を説明する図である。

【図２３】求めた交点をつないで地形に合った道路情報
ポリゴンを作成した完成図である。

【図２４】建物管理ファイルを検索して、建物の設置位
置、形状等を特定し、それを水平面に置いた状態を示す
図である。

【図２５】底面の各頂点から垂線を立て、地形情報ポリ
ゴンとぶつかる点を求める図である。

【図２６】ぶつかった点のうち、高さの一番低い点（右
奥の点）の高さ分だけ建物を上方にスライドさせた図で
ある。

【図２７】地形情報ポリゴンの下に隠れる部分を消去し
て、建物情報ポリゴンを完成させた図である。

【図２８】最短経路に沿って車両を模擬走行させる場合
の、３次元ＣＧ地図表示手段の内容を説明するフローチ
ャートである。

【図２９】最短経路に沿って車両を模擬走行させる場合
の、３次元ＣＧ地図表示手段の内容を説明するフローチ
ャートである（図２８の続き）。

【符号の説明】

１５ ロケータ １７ コントローラ １８ メモリドライブ ２２ 表示装置 ２３ リモコンスイッチ ２４ グラフィックジェネレータ ３１ 地図データ管理部 ３２ 入力処理部 ３３ 経路計算処理部 ３４ 主メモリ ３５ ３次元ＣＧ作成処理部 ３６ 経路誘導処理部 Ｄ１ ディスク

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−138136（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−143066（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−195436（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−36013（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−83937（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−46080（ＪＰ，Ａ) ＣＧによる３次元地図モデルおよび表 現手法の検討，画像情報工学と放送技術 1995年10月，日本，社団法人テレビジョ ン学会，1995年10月20日，Ｖｏｌ．49 Ｎｏ．10，ｐ1259〜1265 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G09B 29/00 - 29/14 G01C 21/00 G06T 17/50 G08G 1/0969

Claims (17)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくともリンク又はノードで表された道
   路を含む道路地図データ及び細分された区域ごとに定義
   された標高データと、前記標高データに基づいて、任意
   の視点から道路地図を眺めた３次元ＣＧ地図を作成する
   ３次元ＣＧ地図作成手段と、前記３次元ＣＧ地図作成手
   段により作成された３次元ＣＧ地図を表示装置に表示さ
   せる表示制御手段とを有し、 前記３次元ＣＧ地図作成手段により３次元ＣＧ地図を作
   成する作成領域は、視点位置から俯瞰方向に扇形をな
   し、扇形の開き角θを微小角ｄθに分割し、ｄθごと、
   単位区間ｄｒごとに標高データを読み出し、それらの標
   高データが極大又は極小をとる位置ｒ _p を頂点とするポ
   リゴンを作成する ことを特徴とする３次元ＣＧ地図表示
   装置。
2. 【請求項２】前記３次元ＣＧ地図作成手段は、標高デー
   タを読み出して地形情報ポリゴンを作成する手段に加え
   て、道路地図データを読み出して施設情報ポリゴンを作
   成し、施設情報ポリゴンを地形情報ポリゴンと合成する
   手段を含む請求項１記載の３次元ＣＧ地図表示装置。
3. 【請求項３】地形情報ポリゴンを作成する単位区間は、
   視点位置から離れるにつれて、粗くなっていることを特
   徴とする請求項１記載の３次元ＣＧ地図表示装置。
4. 【請求項４】標高データに関連付けて地形の属性データ
   を記憶し、属性データが変化する位置で地形情報ポリゴ
   ンを分割し、分割された地形情報ポリゴンごとに表示の
   態様を変えることを特徴とする請求項１記載の３次元Ｃ
   Ｇ地図表示装置。
5. 【請求項５】経路に沿って車両を模擬走行させるときに
   道路の動画像を作成し表示するために使用され、 少なくともリンク又はノードで表された道路を含む道路
   地図データ及び細分された区域ごとに定義された標高デ
   ータと、経路に沿って模擬走行させる場合に、前記地図
   メモリに記憶された標高データに基づいて、模擬走行す
   る車両と関連付けた視点から道路地図を眺めた一連の３
   次元ＣＧ地図を作成する３次元ＣＧ地図作成手段と、 前記３次元ＣＧ地図作成手段により作成された３次元Ｃ
   Ｇ地図を表示装置に表示させる表示制御手段とを有し、 前記３次元ＣＧ地図作成手段により３次元ＣＧ地図を作
   成する作成領域は、視点位置から俯瞰方向に扇形をな
   し、扇形の開き角θを微小角ｄθに分割し、ｄθごと、
   単位区間ｄｒごとに標高データを読み出し、それらの標
   高データが極大又は極小をとる位置ｒ _p を頂点とするポ
   リゴンを作成することを特徴とする ３次元ＣＧ地図表示
   装置。
6. 【請求項６】ノード又はリンクを基礎とした経路ネット
   ワークデータベースを使用して、現在位置又は手動で設
   定された出発地と、手動で設定された目的地とから最短
   経路を計算する経路計算手段をさらに記録し、 車両が模擬走行する前記経路は、前記経路計算手段によ
   り計算された最短経路であることを特徴とする請求項５
   記載の３次元ＣＧ地図表示装置。
7. 【請求項７】視点から見てすべての頂点が死角になるポ
   リゴンは表示しないことを特徴とする請求項１〜請求項
   ６のいずれかに記載の３次元ＣＧ地図表示装置。
8. 【請求項８】車両の位置・方位を検出して道路地図とと
   もに表示する車載ナビゲーション装置であって、 少なくともリンク又はノードで表された道路を含む道路
   地図データ及び細分された区域ごとに定義された標高デ
   ータを記憶した地図メモリと、 前記地図メモリに記憶された標高データに基づいて、走
   行する車両と関連付けた視点から道路地図を眺めた３次
   元ＣＧ地図を作成する３次元ＣＧ地図作成手段と、 前記３次元ＣＧ地図作成手段により作成された３次元Ｃ
   Ｇ地図を表示装置に表示させる表示制御手段とを備え、 前記３次元ＣＧ地図作成手段により３次元ＣＧ地図を作
   成する作成領域は、視点位置から俯瞰方向に扇形をな
   し、扇形の開き角θを微小角ｄθに分割し、ｄθごと、
   単位区間ｄｒごとに標高データを読み出し、それらの標
   高データが極大又は極小をとる位置ｒ _p を頂点とするポ
   リゴンを作成する ことを特徴とする車載ナビゲーション
   装置。
9. 【請求項９】車両の位置・方位を検出して道路地図とと
   もに表示する車載ナビゲーション装置であって、 少なくともリンク又はノードで表された道路を含む道路
   地図データ及び細分された区域ごとに定義された標高デ
   ータを記憶した地図メモリと、 前記地図メモリに記憶された標高データに基づいて、走
   行する車両と関連付けた視点から道路地図を眺めた３次
   元ＣＧ地図を作成する３次元ＣＧ地図作成手段と、 ノード又はリンクを基礎とした経路ネットワークデータ
   ベースを使用して、現在位置又は手動で設定された出発
   地と、手動で設定された目的地とから最短経路を計算す
   る経路計算手段と、 前記計算された最短経路に沿って車両を確認のため模擬
   走行させるモードにおいて、前記地図メモリに記憶され
   た標高データに基づいて、模擬走行する車両と関連付け
   た視点から道路地図を眺めた一連の３次元ＣＧ地図を作
   成する３次元ＣＧ地図作成手段と、 前記３次元ＣＧ地図作成手段により作成された３次元Ｃ
   Ｇ地図を表示装置に表示させる表示制御手段とを備え、 前記３次元ＣＧ地図作成手段により３次元ＣＧ地図を作
   成する作成領域は、視点位置から俯瞰方向に扇形をな
   し、扇形の開き角θを微小角ｄθに分割し、ｄθごと、
   単位区間ｄｒごとに標高データを読み出し、それらの標
   高データが極大又は極小をとる位置ｒ _p を頂点とするポ
   リゴンを作成する ことを特徴とする車載ナビゲーション
   装置。
10. 【請求項１０】少なくともリンク又はノードで表された
    道路を含む道路地図データ及び細分さ れた区域ごとに定
    義された属性データと、前記属性データに基づいて、任
    意の視点から道路地図を眺めた３次元ＣＧ地図を作成す
    る３次元ＣＧ地図作成手段と、前記３次元ＣＧ地図作成
    手段により作成された３次元ＣＧ地図を表示装置に表示
    させる表示制御手段とを有し、 前記３次元ＣＧ地図作成手段により３次元ＣＧ地図を作
    成する作成領域は、視点位置から俯瞰方向に扇形をな
    し、扇形の開き角θを微小角ｄθに分割し、ｄθごと、
    単位区間ｄｒごとに属性データを読み出し、それらの属
    性が変化する位置ｒ _p を頂点とする地形情報ポリゴンを
    作成し、作成された地形情報ポリゴンごとに表示の態様
    を変えることを特徴とする３次元ＣＧ地図表示装置。
11. 【請求項１１】前記３次元ＣＧ地図作成手段は、属性デ
    ータを読み出して地形情報ポリゴンを作成する手段に加
    えて、道路地図データを読み出して施設情報ポリゴンを
    作成し、施設情報ポリゴンを地形情報ポリゴンと合成す
    る手段を含む請求項１０記載の３次元ＣＧ地図表示装
    置。
12. 【請求項１２】地形情報ポリゴンを作成する単位区間
    は、視点位置から離れるにつれて、粗くなっていること
    を特徴とする請求項１０記載の３次元ＣＧ地図表示装
    置。
13. 【請求項１３】経路に沿って車両を模擬走行させるとき
    に道路の動画像を作成し表示するために使用され、 少なくともリンク又はノードで表された道路を含む道路
    地図データ及び細分された区域ごとに定義された属性デ
    ータと、経路に沿って模擬走行させる場合に、前記地図
    メモリに記憶された属性データに基づいて、模擬走行す
    る車両と関連付けた視点から道路地図を眺めた一連の３
    次元ＣＧ地図を作成する３次元ＣＧ地図作成手段と、 前記３次元ＣＧ地図作成手段により作成された３次元Ｃ
    Ｇ地図を表示装置に表示させる表示制御手段とを有し、 前記３次元ＣＧ地図作成手段により３次元ＣＧ地図を作
    成する作成領域は、視点位置から俯瞰方向に扇形をな
    し、扇形の開き角θを微小角ｄθに分割し、ｄθ ごと、
    単位区間ｄｒごとに属性データを読み出し、それらの属
    性が変化する位置ｒ _p を頂点とする地形情報ポリゴンを
    作成し、作成された地形情報ポリゴンごとに表示の態様
    を変える前記表示制御手段は、地形の属性データを記憶
    し、属性データが変化する位置で地形情報ポリゴンを分
    割し、分割された地形情報ポリゴンごとに表示の態様を
    変えることを特徴とする３次元ＣＧ地図表示装置。
14. 【請求項１４】ノード又はリンクを基礎とした経路ネッ
    トワークデータベースを使用して、現在位置又は手動で
    設定された出発地と、手動で設定された目的地とから最
    短経路を計算する経路計算手段をさらに記録し、 車両が模擬走行する前記経路は、前記経路計算手段によ
    り計算された最短経路であることを特徴とする請求項１
    ３記載の３次元ＣＧ地図表示装置。
15. 【請求項１５】視点から見てすべての頂点が死角になる
    ポリゴンは表示しないことを特徴とする請求項１０〜請
    求項１４のいずれかに記載の３次元ＣＧ地図表示装置。
16. 【請求項１６】車両の位置・方位を検出して道路地図と
    ともに表示する車載ナビゲーション装置であって、 少なくともリンク又はノードで表された道路を含む道路
    地図データ及び細分された区域ごとに定義された 属性デ
    ータを記憶した地図メモリと、 前記地図メモリに記憶された 属性データに基づいて、走
    行する車両と関連付けた視点から道路地図を眺めた３次
    元ＣＧ地図を作成する３次元ＣＧ地図作成手段と、 前記３次元ＣＧ地図作成手段により作成された３次元Ｃ
    Ｇ地図を表示装置に表示させる表示制御手段とを備え、 前記３次元ＣＧ地図作成手段により３次元ＣＧ地図を作
    成する作成領域は、視点位置から俯瞰方向に扇形をな
    し、扇形の開き角θを微小角ｄθに分割し、ｄθごと、
    単位区間ｄｒごとに属性データを読み出し、それらの属
    性が変化する位置ｒ _p を頂点とする地形情報ポリゴンを
    作成し、作成された地形情報ポリゴンごとに表示の態様
    を変える前記表示制御手段は、地形の属性データを記憶
    し、属性デ ータが変化する位置で地形情報ポリゴンを分
    割し、分割された地形情報ポリゴンごとに表示の態様を
    変えることを特徴とする車載ナビゲーション装置。
17. 【請求項１７】車両の位置・方位を検出して道路地図と
    ともに表示する車載ナビゲーション装置であって、 少なくともリンク又はノードで表された道路を含む道路
    地図データ及び細分された区域ごとに定義された 属性デ
    ータを記憶した地図メモリと、 前記地図メモリに記憶された 属性データに基づいて、走
    行する車両と関連付けた視点から道路地図を眺めた３次
    元ＣＧ地図を作成する３次元ＣＧ地図作成手段と、 ノード又はリンクを基礎とした経路ネットワークデータ
    ベースを使用して、現在位置又は手動で設定された出発
    地と、手動で設定された目的地とから最短経路を計算す
    る経路計算手段と、 前記計算された最短経路に沿って車両を確認のため模擬
    走行させるモードにおいて、前記地図メモリに記憶され
    た属性データに基づいて、模擬走行する車両と関連付け
    た視点から道路地図を眺めた一連の３次元ＣＧ地図を作
    成する３次元ＣＧ地図作成手段と、 前記３次元ＣＧ地図作成手段により作成された３次元Ｃ
    Ｇ地図を表示装置に表示させる表示制御手段とを備え、 前記３次元ＣＧ地図作成手段により３次元ＣＧ地図を作
    成する作成領域は、視点位置から俯瞰方向に扇形をな
    し、扇形の開き角θを微小角ｄθに分割し、ｄθごと、
    単位区間ｄｒごとに属性データを読み出し、それらの属
    性が変化する位置ｒ _p を頂点とする地形情報ポリゴンを
    作成し、作成された地形情報ポリゴンごとに表示の態様
    を変える前記表示制御手段は、地形の属性データを記憶
    し、属性データが変化する位置で地形情報ポリゴンを分
    割し、分割された地形情報ポリゴンごとに表示の態様を
    変えることを特徴とする車載ナビゲーション装置。