JP3687731B2 - Map display device and recording medium - Google Patents

Description

となる。
【０００７】
上記座標変換を行って現在位置中心の地図を表示した場合の画面のレイアウトの例を示したのが図１１の現在位置マークより上方である。図１１に示す画面では、現在位置マークの位置を表示画面の中央より下方とし、現在位置マークより下側の地図の座標はＸ座標（図１０の左右方向）のみに曲面としての座標変換を行った例を示している。すなわち、現在位置マークより下側の地図の座標では、地図データの座標が円筒上にあるものとして、それを平面投影しているので、画面の上下方向には座標が圧縮されない。また、現在位置の座標を球面の中心座標として座標変換を行った場合の変換座標の関係を半球のイメージで示したのが図１２であり、地図データの座標による座標系を絶対座標系、これを上記変換パラメータを用いた平面投影した座標系を変換後座標系として示している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のように地図を球面の座標から平面投影した座標に変換して表示する装置では、２次元座標のノード列で道路に関するデータが構成されノード間を直線で結んで、即ち、直線補間して道路を描画する場合に不具合が生じる。図１３は地図データの座標変換前と座標変換後の空間の対応例を示す図、図１４は２次元座標をそのまま直線補間した道路の描画例を示す図、図１５は２次元座標を球面の座標から平面投影した座標に変換して直線補間した道路の描画例を示す図である。２次元座標の地図データをそのまま描画する通常の地図では、図１３（Ａ）に示す座標変換前の２次元地図に対し、座標変換後の地図は図１３（Ｂ）に示すようにゆがむ。図１３（Ａ）に示すメッシュ部分がそれぞれ図１３（Ｂ）に示すメッシュ部分に対応するとした場合、図１４に示すように始点のノードＰ₁ と終点のノードＰ₂ 、始点のノードＰ₃ と終点のノードＰ₄ との間を直線補間して描画するだけで不具合なく道路を表示することができる。しかし、この地図を球面の座標から平面投影した座標に変換して始点のノードＰ₁ と終点のノードＰ₂ 、始点のノードＰ₃ と終点のノードＰ₄ との間を直線補間して道路を描画し地図を表示しようとすると、図１５に示す道路の描画例から明らかなように、始点のノードＰ₁ と終点のノードＰ₂ を直線補間してできる道路と、始点のノードＰ₃ と終点のノードＰ₄ を直線補間してできる道路の位置が逆転してしまい、道路の位置が正確に表示されなくなってしまう。特に、ノード間が長い場合にこのような不具合が生じる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するものであって、球面の座標から平面投影した座標に変換して座標間の直線補間により道路を描画する場合の不具合を解消するものである。
【００１０】
そのために本発明の地図表示装置は、２次元座標により構成される地図データを格納する情報記憶手段と、前記地図データの座標を曲面の座標に対応させて該曲面の座標から投影平面の座標に座標変換する座標変換手段を有し前記情報記憶手段より地図データを読み出して地図を描画する表示制御手段と、該表示制御手段により描画された地図を表示する表示手段とを備え、前記表示制御手段は、平面地図を表示すると判断された場合には、前記情報記憶手段より地図データを読み出して前記読み出した地図データの座標間を直線補間して描画し、曲面の投影地図を表示すると判断された場合には、前記情報記憶手段より地図データを読み出し前記地図データの座標間に補間点を設定して前記座標と補間点を前記座標変換手段により前記曲面の座標から投影平面の座標に座標変換し変換した座標と補間点の間を直線補間して描画することを特徴とし、前記表示制御手段は、前記曲面の曲率に応じて補間点を設定するものである。
【００１１】
さらに、前記表示制御手段は、前記補間点を設定する際、２次元座標面で格子を設定して前記地図データの座標間を結ぶ線と前記格子との交点を求め、該交点に補間点を設定し、また、前記曲面の曲率に対応して前記格子の幅を調整し、前記補間点を含む座標間の前記直線補間する長さが所定の長さ以下になるまで前記補間点を含む座標間の中間に順次補間点を設定し、前記曲面の曲率に対応して前記所定の長さを調整し、前記曲面の曲率は、現在位置からの距離に応じて範囲を分割しそれぞれの範囲で設定し、前記座標変換手段は、曲面の座標に対応させて該曲面の座標を投影平面の座標に座標変換する変換パラメータを用いて前記地図データの座標を座標変換することを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る地図表示装置の実施の形態を示す図であり、２次元座標により構成される地図データから地図を展開して表示する場合の座標変換パラメータや経路案内に関する情報を入力する入力装置１、自車両の現在位置に関する情報を検出する現在位置検出装置２、２次元座標により構成される地図データ、経路の算出に必要なナビゲーション用データ、経路案内に必要な表示／音声の案内データ、さらに地図を表示、経路算出、案内を行うためのプログラム（アプリケーション及び／又はＯＳ）等が記録されている情報記憶装置３、ナビデータ処理手段として地図の表示処理、経路探索処理、経路案内に必要な表示／音声案内処理、さらにシステム全体の制御を行う中央処理装置４、車両の走行に関する情報である、例えば道路情報、交通情報を送受信したり、車両の現在位置に関する情報を検出したり、さらに現在位置に関する情報を送受信したりする情報送受信装置５、経路案内に関する情報を出力するディスプレイやスピーカその他の出力装置６から構成されている。つまり、本発明に係る地図表示装置をナビゲーション装置に適用した例を示している。
【００１３】
入力装置１は、地図を選択して目的地を入力したり、運転者の意志によりナビゲーション処理を中央処理装置４に指示する機能を備えている。その機能を実現するための手段として、目的地を電話番号や地図上の座標などにて入力したり、経路案内をリクエストしたりするタッチスイッチやジョグダイアル等のリモートコントローラ等を用いることができる。また、本発明では音声入力による対話を行うための装置を備えており、音声入力装置として機能する。また、ＩＣカードや磁気カードに記録されたデータを読み取るための記録カード読み取り装置を付加することもできる。また、ナビゲーションに必要なデータを蓄積し、運転者の要求により通信回線を介して情報提供する情報センターや、地図データや目的地データ、簡易地図、建造物形状地図などのデータを有する携帯型の電子装置等の情報源との間でデータのやりとりを行うためのデータ通信装置を付加することもできる。
【００１４】
現在位置検出装置２は、衛星航法システム（ＧＰＳ）を利用して車両の現在位置情報を入手するもの、車両の進行方位を、例えば地磁気を利用することにより絶対方位で検出する絶対方位センサ、車両の進行方位を、例えばステアリングセンサ、ジャイロセンサを利用することにより相対方位で検出する相対方位センサ、例えば車輪の回転数から車両の走行距離を検出する距離センサ等から構成される。
【００１５】
情報記憶装置３は、ナビゲーション用のプログラム及びデータを記憶した外部記憶装置で、例えばＣＤ−ＲＯＭ等からなっている。プログラムは、経路探索などの処理を行うためのプログラム、本実施例記載のフローチャートに示される処理プログラムや経路案内に必要な表示出力制御、音声入力により対話的に案内を行うためのプログラム及びそれに必要なデータ、音声案内に必要な音声出力制御を行うためのプログラム及びそれに必要なデータが格納されている。記憶されるデータとしては、地図データ、探索データ、案内データ、マップマッチングデータ、目的地データ、登録地点データ、道路データ、交差点等分岐点の画像データ、ジャンル別データ、ランドマークデータ等のファイルからなり、ナビゲーション装置に必要なすべてのデータが記憶されている。地図データは、所定単位毎のブロックに区分けされて矩形の形で記憶されている。なお、本発明は、ＣＤ−ＲＯＭにはデータのみ格納し、プログラムは中央処理装置に格納するタイプのものにも適用可能である。ここでは、情報記憶装置として、ＣＤ−ＲＯＭを例に挙げたが、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の光ディスク、フロッピィディスク等の磁気ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスクでもよい。
【００１６】
中央処理装置４は、種々の演算処理を実行するＣＰＵ、情報記憶装置３のＣＤ−ＲＯＭからプログラムを読み込んで格納するフラッシュメモリ、フラッシュメモリのプログラムチェック、更新処理を行うプログラム（プログラム読み込み手段）を格納したＲＯＭ、設定された目的地の地点座標、道路名コードＮｏ．等の探索された経路案内情報や演算処理中のデータを一時的に格納するＲＡＭからなっている。また、この他にも図示は省略するが、ディスプレイ等の出力装置に表示するためのデータを格納するＶＲＡＭ（フレームメモリ）、入力装置１からの音声入力による対話処理を行ったり、ＣＰＵからの音声出力制御信号に基づいて情報記憶装置３から読み出した音声、フレーズ、１つにまとまった文章、音等を合成してアナログ信号に変換してスピーカに出力する音声プロセッサ、通信による入出力データのやり取りを行う通信インタフェースおよび現在位置検出装置２のセンサ信号を取り込むためのセンサ入力インタフェース、内部ダイアグ情報に日付や時間を記入するための時計などを備えている。なお、前記した更新処理を行うプログラムを外部記憶装置に格納しておいてもよい。
【００１７】
プログラム、その他ナビゲーションを実行するためのプログラムは全て外部記憶媒体であるＣＤ−ＲＯＭに格納されてもよいし、それらプログラムの一部または全てが本体側のＲＯＭ４２に格納されていてもよい。この外部記憶媒体に記憶されたデータやプログラムが外部信号としてナビゲーション装置本体の中央処理装置に入力されて演算処理されることにより、種々のナビゲーション機能が実現される。
【００１８】
ナビゲーション装置は、上記のように外部記憶装置のＣＤ−ＲＯＭからプログラムを読み込むための比較的大容量のフラッシュメモリ、ＣＤの立ち上げ処理を行うプログラム（プログラム読み込み手段）を格納した小容量のＲＯＭを内蔵する。フラッシュメモリは、電源が切断しても記憶情報が保持される、つまり不揮発性の記憶手段である。そして、ＣＤの立ち上げ処理として、プログラム読み込み手段であるＲＯＭのプログラムを起動してフラッシュメモリに格納したプログラムチェックを行い、情報記憶装置３のＣＤ−ＲＯＭのディスク管理情報等を読み込む。プログラムのローディング処理（更新処理）は、この情報とフラッシュメモリの状態から判断して行われる。
【００１９】
情報送受信装置５は、衛星航法システム（ＧＰＳ）を利用して情報を入手するＧＰＳ受信装置、ＦＭ多重放送、電波ビーコン、光ビーコン等を利用して情報を入手するためのＶＩＣＳ情報受信装置、携帯電話、パソコン等を利用することにより、情報センター（例えばＡＴＩＳ）や他車両と情報を双方向に通信するためのデータ送受信装置等から構成される。
【００２０】
出力装置６は、運転者が必要な時に案内情報を音声および／または画面により出力したり、中央処理装置４でナビゲーション処理されたデータなどをプリント出力する機能を備えている。そのための手段として、中央処理装置４で処理したデータや情報記憶装置３に格納されたデータを画面表示するために展開、描画するメモリ、メモリに描画したイメージデータを表示するディスプレイ、中央処理装置４で処理したデータや情報記憶装置３に格納されたデータをプリント出力するプリンタ、経路案内を音声で出力するスピーカなどを備えている。
【００２１】
ディスプレイは、簡易型の液晶表示器等により構成されており、中央処理装置４が処理する地図の表示データや案内データに基づき展開、描画された交差点拡大図画面、目的地名、時刻、距離、進行方向矢印等を表示する。ディスプレイに表示する画像データは、２値画像データ（ビットマップデータ）であり、中央処理装置４が処理する地図の表示データや案内データをシリアル通信等で使用する通信線を使用し、また、他の通信線を兼用して受信し、出力装置６内でメモリに展開、描画した後、指示された表示範囲をディスプレイの画面に表示する。
【００２２】
このディスプレイは、運転席近傍のインストルメントパネル内に設けられており、運転者はこれを見ることにより自車両の現在地を確認したり、またこれからの経路についての情報を得ることができる。また、図示は省略するが、ディスプレイの表示画面にタッチパネル、タッチスクリーン等を含むタブレットを使用し、画面に触れる、或いは画面をなぞることにより、地点入力、道路入力等を行えるように構成してもよい。
【００２３】
図２は情報記憶装置に格納された主要なデータファイルの構成例を示し、案内道路データファイルは、図２（Ａ）に示すように、道路数ｎのそれぞれに対して、道路番号、長さ、道路属性データ、形状データのアドレス、サイズおよび案内データのアドレス、サイズの各データからなり、経路探索部により経路を算出し経路案内を行うために必要なデータとして格納される。
【００２４】
道路番号は、分岐点間の道路毎に方向（往路、復路）別に設定されている。道路属性データは、道路案内補助情報データであり、その道路が高架か、高架の横か、地下道か、地下道の横かなどからなる高架・地下道の情報、車線数の情報、市街、郊外の情報を示すデータである。形状データは、図２（Ｂ）に示すように、各道路の複数のノード（節）で分割したとき、ノード数ｍのそれぞれに対して東経、北緯からなる座標データを有している。案内データは、図２（Ｃ）に示すように、交差点（または分岐点）名称、信号機データ、ランドマークデータ、注意点データ、道路名称データ、道路名称音声データ、行き先データのアドレス、サイズの各データからなる。
【００２５】
車両用ナビゲーション装置では、中央処理装置４により例えば次のような処理を行う。まずイニシャライズ処理を行ってＣＤ−ＲＯＭからナビゲーションプログラムを読み出し、フラッシュメモリに格納して起動すると、現在位置検出装置２により現在位置を検出する処理を行い、現在位置を中心としてその周辺地図を表示すると共に、現在位置の名称等を表示する。次に、電話番号や住所、施設名称、登録地点等を用いて目的地を設定する処理を行い、現在位置から目的地までの経路探索処理を行う。この経路探索の結果、目的地に到着するまでの経路は、案内する道路番号を並べた案内道路番号データとして設定される。経路が決まると、現在位置検出装置２による現在位置追跡を行いながら、目的地に到着するまで経路案内の表示出力・音声出力の処理を行う。
【００２６】
本発明は、例えば上記現在位置検出処理や目的地設定処理、経路案内表示処理において、ディスプレイに地図を表示する場合、その地図を先に図１０〜図１４で説明したように曲面の座標に対応させ、その曲面の座標から平面の座標に変換して現在位置から遠くなるほど広域に表示するものであり、その座標変換をする場合に、曲面の曲率に対応して座標間を直線補間して描画するときには、曲面の曲率に応じて補間点を設定して座標と補間点を座標変換し直線補間する。図３は本発明に係る現在位置中心の地図の表示処理の例を説明するための図、図４は座標間に補間点を設定して座標変換する例を説明するための図、図５は補間点の設定方法の例を説明するための図、図６は格子を利用して補間点を設定する処理の例を説明するための図、図７は中点により補間点を設定する処理の例を説明するための図である。図３、図６、図７における処理が本発明における座標変換部１１による座標変換処理の１例である。
【００２７】
本発明に係る地図表示装置では、現在位置中心の地図を表示する場合、図３に示すようにまず現在位置を取得し（ステップＳ１１）、現在位置を中心とし縮尺に応じて表示範囲の地図データを読み込んで（ステップＳ１２）、その地図データの座標を現在位置中心の座標に変換する（ステップＳ１３）。ここで、表示範囲の地図データをＣＤ−ＲＯＭから読み込み、一旦ＲＡＭに格納して座標変換を行い描画処理を行うが、表示範囲より広い範囲の地図データを予めＲＡＭに格納しておき、表示に必要な分のデータを取り出して描画処理を行うようにしてもよい。次に、通常の平面地図ではなく、曲面の投影地図を表示するための地図の座標の変換設定があるか否かを調べ（ステップＳ１４）、その設定があれば、現在位置中心の座標に対応する変換パラメータ１２を取得し（ステップＳ１５）、取得した変換パラメータ１２に基づき曲面の曲率に応じて座標間が長い場合には補間点を設定して設定したそれぞれの補間点も含めて座標変換部１１により座標変換を行う（ステップＳ１６）。しかる後、設定された座標系の地図をＶＲＡＭに描画することによりディスプレイ１２の画面に表示する（ステップＳ１７）。他画面表示モードへの切り換え指示がなければ、ステップＳ１１に戻り、現在位置を追跡しながら同様の処理を繰り返し実行する。
【００２８】
ステップＳ１６の座標変換においては、道路データの座標間の長さを求めて図４に示す座標Ｐ₃ −Ｐ₄ 間のように座標間が短い道路であれば、それぞれ両端の座標を座標変換して直線補間するが、座標Ｐ₁ −Ｐ₂ 間のように座標間が長い場合には、その間に補間点Ｐ_a 、Ｐ_b 、Ｐ_c 、Ｐ_d 、Ｐ_e を設定してそれぞれの補間点を座標変換し、Ｐ₁ −Ｐ_a −Ｐ_b −Ｐ_c −Ｐ_d −Ｐ_e −Ｐ₂ を直線補間する。ここで、補間点の設定方法としては、図５（Ａ）に示すように所定の幅の格子を設定して道路と格子との交点に補間点を設定してもよいし、図５（Ｂ）に示すように所定の長さ以下になるまで座標間の中間に順次補間点を設定してもよい。ここで、格子の幅や所定の長さは、曲面の曲率、つまり球の半径に応じて調整し、具体的には、各半径に対応して格子の幅や補間点の数をテーブルとして登録しておくようにしてもよい。上記曲面の曲率は、運転者が球の半径をマニュアル入力にて変えることにより変更可能である。また、車両の現在位置と目的地等の地点との距離に応じて自動的に変更されるものでもよい。次に、その処理の例を説明する。
【００２９】
まず、道路と格子との交点を計算して補間点を設定する場合には、図６に示すように記録媒体から２次元座標の地図データを読み出すと（ステップＳ２１）、道路の始点及び終点を取得し（ステップＳ２２）、格子との交点を計算して（ステップＳ２３）、ＲＡＭ中の描画リストに設定（記憶）する（ステップＳ２４）。そして、描画リストに設定されたデータについて、描画リストから座標を１つ取得し（ステップＳ２６）、ＶＲＡＭに描画する（ステップＳ２７）。このステップＳ２６、Ｓ２７の処理を描画リストに設定されたデータがなくなるまで繰り返し実行する（ステップＳ２５）。
【００３０】
また、所定距離以下になるまで中点を計算して補間点を設定する場合には、図７に示すように記録媒体から２次元座標の地図データを読み出すと（ステップＳ３１）、道路の始点及び終点を取得し（ステップＳ３２）、描画リストに設定する（ステップＳ３３）。次に、描画リストから道路の始点及び終点を１つ取得し（ステップＳ３５）、始点、終点間の長さを計算してその長さが所定距離Ｒより長いか否かを判定する（ステップＳ３６）。始点、終点間の長さが所定距離Ｒより短い場合には始点、終点をＶＲＡＭに描画し（ステップＳ３７）、始点、終点間の長さが所定距離Ｒより長い場合には、その中点を計算して（ステップＳ３８）、始点及び中点を描画リストに登録するとともに（ステップＳ３９）、中点及び終点を描画リストに登録する（ステップＳ４０）。そして、これら始点及び中点、中点及び終点をそれぞれ始点及び終点としてステップＳ３５からＳ４０の処理を描画リストに設定されたデータがなくなるまで繰り返し実行する（ステップＳ３４）。
【００３１】
上記実施の形態では、地図データの座標が球面にあるものとして、それを平面投影する座標変換を変換パラメータｆ（ｄ）を使って一度に行ったが、変換パラメータを使わずに実際に座標変換してもよい。つまり、地図データの座標を球面上の座標に変換する座標変換と、その変換された座標をさらに平面投影する座標変換を別々に行ってもよい。
【００３２】
さらに、２次元の地図データを２次元座標系上において奥行きのある遠近図となるように座標変換する台形変換を組み合わせてもよい。つまり、地図データの座標から球面上の座標への座標変換を第１の座標変換、その変換された座標をさらに平面投影する座標変換を第２の座標変換、台形変換を第３の座標変換とすると、地図データの座標をまず第３の座標変換で奥行きのある遠近図に変換し、その変換された遠近図を第１の座標変換、第２の座標変換を使って変換するものである。このように、台形変換による座標変換を組み合わせることにより、近くのものがより大きく、遠くのものがより小さく表示される。また、これらの座標変換の順序は入れ替えることができる。つまり、地図データをまず第１の座標変換により球面上の座標に変換し、変換された球面上の座標を第３の座標変換により台形変換し、最後に第の２座標変換により平面投影するといった変換順序や、地図データをまず第１の座標変換により球面上の座標に変換し、変換された座標を第２の座標変換により平面投影し、最後に平面投影された座標を台形変換する変換順序をとることができる。
【００３３】
以下に台形変換による座標変換について説明する。図８は本発明に係る地図表示装置による台形座標変換アルゴリズムを説明するための図、図９は建造物の高さデータの座標変換アルゴリズムを説明するための図である。中央処理装置４の変換パラメータ１２は、地図の矩形座標を台形座標に変換する台形変換パラメータや曲面の座標を投影平面の座標に座標変換する曲面変換パラメータなどの座標変換パラメータを保持するものである。座標変換部１１は、２次元座標により構成される地図データを変換パラメータ１２に保持された座標変換パラメータに基づき座標変換を行うものであり、この座標変換した地図データを描画して出力装置６の画面に台形変換した地図（遠近図）が表示される。
【００３４】
まず、図８（Ａ）に示すような２次元地図データの座標空間を対象として、図８（Ｂ）に示すような台形への座標変換を行う場合の台形変換パラメータについて説明する。まず、２次元地図データの矩形に関しては、図８（Ａ）に示すように幅（Ｘ方向の長さの２分の１）ｇが設定され、台形に関しては、図８（Ｂ）に示すように上辺の長さ（Ｘ方向の長さの２分の１）ａ、及び下辺の長さ（Ｘ方向の長さの２分の１）ｂが設定され、そして、矩形及び台形に共通の縦の長さ（Ｙ方向の長さ）Ｌが設定される。
【００３５】
これらのパラメータに基づき地図データのＰ（Ｘ，Ｙ）から座標変換部３により変換される新たな座標がＰ１（ｓｘ，ｓｙ）であるとすると、まず、Ｙ座標値ｓｙは、台形の上辺の長さａと縦の長さＬの積及び台形の上下辺の長さの差（ｂ−ａ）とＹ座標値との積の和｛ａＬ＋（ｂ−ａ）Ｙ｝に対する台形の下辺の長さｂと縦の長さＬとＹ座標値との積ｂ・Ｌ・Ｙの比、つまり、
〔数１〕

ただし、ｋ₁ ＝ｂ・Ｌ ｋ₂ ＝ａ・Ｌ ｋ₃ ＝（ｂ−ａ）
により求められる。また、Ｘ座標値ｓｘは、台形の下辺の長さｂから台形の上下辺の長さの差（ｂ−ａ）にＹ座標値を乗じて台形の縦の長さＬで除した値（ｂ−ａ）ｓｙ／Ｌを減じ、矩形のＸ方向の長さｇに対するＸ座標値の比を乗じて、つまり、
〔数２〕

ただし、ｋ₄ ＝ｇ ｋ₅ ＝ｂ ｋ₆ ＝（ｂ−ａ）／Ｌ
により求められる。
【００３６】
以下に、まずＹ座標の変換について説明する。図８（Ａ）において斜めの直線の式は、
〔数３〕

で表される。そこで、この斜めの直線が変換後も直線として保たれるように、且つＸ座標が等分割となるように変換後の地図を仮定し、この直線ともう１つの２次元地図データにおけるＸ座標値が一定の直線により図８（Ｂ）に示すメッシュの三角形を考える。これらは相似となるので、それぞれの三角形の辺の長さの比率を考える。まず、三角形の縦の長さの比が（Ｌ−ｓｙ）：ｓｙとなる。これに対し、三角形の底辺の長さは、上辺がａ−Ｘａ／ｇ、下辺がｂ＋Ｘｂ／ｇとなる。したがって、相似三角形の辺の長さの比が等しいことから、
〔数４〕
（Ｌ−ｓｙ）：ｓｙ＝（ａ−Ｘａ／ｇ）：（ｂ＋Ｘｂ／ｇ）
となる。この〔数４〕と上記〔数３〕からＸを消去すると、〔数１〕が求められる。また、上辺ａ、下辺ｂに変換される固定値ｇのＸ座標値を縦の長さｓｙに対応させると、（ｂ−ａ）ｓｙ／Ｌとなるから、任意のＸ座標値では、ｇとＸとの比を乗じることにより〔数２〕が求められる。
【００３７】
次に、ビル等の立体的な建造物について同様に台形変換を用いた２次元的な座標変換により立体的に表示する場合について説明する。例えばビルは、階数ｎのデータを有するときには、平均的な階高ｈを階数ｎに乗じてｎ×ｈ＝Ｈとして高さを求め、また、階数ｎではなく、タワーのように全体としての高さＨのデータを有するときにはその高さＨに基づき座標変換を行う。Ｙ座標値ｓｙにおける高さＨのＹ座標値ｓｙ′への座標変換は、２次元平面上で変換されたＸ座標値ｓｘとＹ座標値ｓｙの上に例えば〔数５〕を用いてＹ座標値の加算値ΔＹを求めることにより行うことができる。
【００３８】
〔数５〕

ただし、ｋ₇ ＝（ｂ−ａ）／ｂ・Ｌ＝ｋ₃ ／ｋ₁
したがって、図９（Ａ）に示すように（ｓｘ１，ｓｙ１）の地点で高さＨの建物の頂点座標値は、
〔数６〕
（ｓｘ１，ｓｙ１＋ΔＹ）
＝｛ｓｘ１，ｓｙ１＋（１−ｋ₇ ｓｙ）Ｈ｝
となり、このようにして変換した各座標を線で結び、枠内を所定の色で塗りつぶし、奥の方から順にこの処理を行って重ね書きすることにより、図９（Ｂ）に示すような表示を行うことができる。
【００３９】
上記のように台形変換パラメータとして、ａ，ｂ，ｇ，Ｌから、或いはこれらからｋ₁ 〜ｋ₇ を算出して、これらと座標値（Ｘ、Ｙ）、高さｈから立体的な建造物についての台形変換を簡単な加減乗除の計算により実行することができる。したがって、ビルに限らず、家屋や橋等立体的な建造物についても全て同様にして立体的に描画でき、例えば建造物のデータとして、建造物の形状を表す座標列（ポリゴンデータ）と、建造物の階数情報（又は建造物の高さ）からなる場合、３次元座標からなる各点を上記のように座標変換して、現在位置から所定距離以内の建造物だけ描画することにより更に描画レスポンスの向上を図ることができ、現在位置が移動するに伴って、その現在位置から所定距離内の建造物のみを立体表示することも簡単に行うことができる。
【００４０】
具体的には、現在位置検出装置により検出された現在位置と各建造物との距離を算出し、その距離が所定距離以内か否かを判断する。その判断結果が所定距離以内であれば上記座標変換を行って立体表示する。ここで、距離を算出する際、現在位置と建造物の中心点との距離でもよいし、現在位置と建造物の献上を表す座標列のうち１つの座標との距離でもよい。目的地までの案内において、ユーザが建造物の形状を参考にしながら運転できるようにするには、目的地までの経路沿いにのみ建造物を建てるようにしたり、現在位置から所定距離以内でかつ経路沿い、その他上記の表示態様を組み合わせてもよい。また、現在位置から所定距離以内で現在位置からの距離に応じて建造物の高さＨを増減させてもよい。つまり、現在位置近傍では建造物の高さＨをそのまま用い、現在位置から遠ざかるに従い、高さＨの値を小さくする。また、建造物の表示を行う場合、所定の高さ以上の建造物や車両の現在位置より前方に位置する建造物のみ立体表示し、所定の高さに達しない建造物や車両の現在位置より後方に位置する建造物は同一の高さで立体表示もしくは立体表示ではなく平面表示したり、立体交差等においては正確な表示を行えるようにするために、高さの低いものから描画するなど、描画する建造物の順序や選択は自由に組み合わせ可能であることはいうまでもない。
【００４１】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、曲面の曲率に応じて補間点を設定する数を基準となる格子幅や所定の長さで調整したが、曲率に対応した基準値を予め設定してテーブルに登録しておくようにしてもよい。また、曲面は、真円の球面だけでなく、ラグビーボールのような楕円の球面でもよいし、それらを現在位置からの距離に応じて切り換えて組み合わせるようにした球面でもよい。さらに、上記実施の形態では、曲面の曲率に応じて補間点の設定数を調整したが、車両の現在位置または所定の地点から遠ざかるに従って補間点の数を調整してもよい。例えば車両の現在位置から遠方の領域では地図のゆがみが大きいため補間点の数を多くし、現在位置近辺ではゆがみが少ないため補間点を少なくする。
【００４２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、２次元座標により構成される地図データを格納する情報記憶手段と、地図データの座標を曲面の座標に対応させて該曲面の座標から投影平面の座標に座標変換する座標変換手段を有し情報記憶手段より地図データを読み出して地図を描画する表示制御手段と、該表示制御手段により描画された地図を表示する表示手段とを備え、表示制御手段は、平面地図を表示すると判断された場合には、情報記憶手段より地図データを読み出して読み出した地図データの座標間を直線補間して描画し、曲面の投影地図を表示すると判断された場合には、情報記憶手段より地図データを読み出し地図データの座標間に補間点を設定して座標と補間点を座標変換手段により曲面の座標から投影平面の座標に座標変換し変換した座標と補間点の間を直線補間して描画するので、座標間が長い場合にも、道路位置が逆転することなく正確な地図表示を行うことができ、また、曲面の曲率に応じて補間点を設定することにより、曲率が変わっても正確な地図表示を行うことができる。
【００４３】
さらに、表示制御手段は、補間点を設定する際、２次元座標面で格子を設定して地図データの座標間を結ぶ線と格子との交点を求め、該交点に補間点を設定し、また、曲面の曲率に対応して格子の幅を調整し、補間点を含む座標間の直線補間する長さが所定の長さ以下になるまで補間点を含む座標間の中間に順次補間点を設定し、曲面の曲率に対応して所定の長さを調整し、曲面の曲率は、現在位置からの距離に応じて範囲を分割しそれぞれの範囲で設定し、座標変換手段は、曲面の座標に対応させて該曲面の座標を投影平面の座標に座標変換する変換パラメータを用いて地図データの座標を座標変換するので、球面の半径を小さくして曲率を大きくした場合でもそれに応じて補間点を増やすことができ、さらに正確な地図表示を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る地図表示装置の実施の形態を示す図である。
【図２】 情報記憶装置に格納された主要なデータファイルの構成例を示す図である。
【図３】 本発明に係る現在位置中心の地図の表示処理の例を説明するための図である。
【図４】 座標間に補間点を設定して座標変換する例を説明するための図である。
【図５】 補間点の設定方法の例を説明するための図である。
【図６】 格子を利用して補間点を設定する処理の例を説明するための図である。
【図７】 中点により補間点を設定する処理の例を説明するための図である。
【図８】 本発明に係る地図表示装置による台形座標変換アルゴリズムを説明するための図である。
【図９】 建造物の高さデータの座標変換アルゴリズムを説明するための図である。
【図１０】 曲面を球とした場合の変換パラメータの設定を説明するための図である。
【図１１】 変換後の地図の表示レイアウトの例を示す図である。
【図１２】 半球のイメージで変換座標の関係を説明するための図である。
【図１３】 地図データの座標変換前と座標変換後の空間の対応例を示す図である。
【図１４】 ２次元座標をそのまま直線補間した道路の描画例を示す図である。
【図１５】 ２次元座標を球面の座標から平面投影した座標に変換して直線補間した道路の描画例を示す図である。
【符号の説明】
１…入力装置、２…現在位置検出装置、３…情報記憶装置、４…中央処理装置、５…情報送受信装置、６…出力装置、１１…座標変換部、１２…変換パラメータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a map display device and a recording medium that display a map by converting coordinates of map data.
[0002]
[Prior art]
Vehicle navigation devices that have route search and route guidance functions expand the road map around the current position of the vehicle and the device that displays the driving image in three dimensions so that the information on the direction of travel can be provided in an easy-to-understand manner. For example, an apparatus for displaying a road map by a so-called bird's-eye view display method has been proposed (see JP-A-8-160853, JP-A-8-166249, JP-A-9-127861, etc.).
[0003]
Some devices that have been proposed in the past, for example, provide a window display area on a part of the bird's-eye view to display a wide area map, and further display the range of the bird's-eye view with a frame, which is a disadvantage of the bird's-eye view. Is no longer difficult to grasp, and the wide area of the road map is not clear. In addition, in some cases, by displaying a flat map or a bird's-eye view close to the flat map within a predetermined range on the upper side of the display area, it is possible to eliminate the difficulty of understanding the road conditions in the distance and accurately grasp the road information in the distance I can do it.
[0004]
However, the conventional device for displaying a bird's-eye view has a problem in that it is difficult to grasp a sense of distance during traveling because the compression ratio changes depending on the direction. In view of this, the present applicant has proposed a device that can obtain the same sense of distance regardless of the direction and display a forward map over a wide area (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-52845). In this apparatus, the coordinates of the map are made to correspond to the coordinates of the spherical surface, and the coordinates of the spherical surface are converted into the coordinates projected onto the plane, so that the map of a wider area can be displayed as the distance increases. The coordinate conversion parameters and the coordinate conversion method will be described below. FIG. 10 is a diagram for explaining the setting of conversion parameters when the curved surface is a sphere, FIG. 11 is a diagram showing an example of the display layout of a map after conversion, and FIG. 12 is a hemispherical image for explaining the relationship of conversion coordinates. It is a figure for doing.
[0005]
First, the function f1 (d) of the distance d according to the distance around the current position where the distance d is shorter than D1, the distance d outside the distance D is longer than D1 and shorter than D2, etc. according to the distance d from the current position. , F2 (d),... Are set. For example, f1 (d) = 1 when the area around the current position where the distance d is shorter than D1 is to be displayed on the conventional planar map, and fn when the area where the distance d is longer than Dn is not displayed. (D) = ignore or infinite.
[0006]
For example, when the curved surface is a sphere, it is assumed that there is a coordinate of map data on the spherical surface as shown in FIG. 10, and it is converted into a coordinate (display coordinate system) obtained by planar projection. Therefore, since the distance d from the current position is converted to d ′, the conversion parameter f (d) is set so that the radius of the sphere is r and the solid angle is θ (rad).
f (d) = (r sin θ) / d
θ = d / r where θ ≦ π / 2
And d ≦ πr / 2 is used as a range. According to the conversion parameter f (d), since sinθ is approximately d / r around the current position where θ is close to 0, f (d) is approximately 1, and when θ becomes π / 2, f (d ) Is r / d. The coordinates (X ′, Y ′) of the point P ′ of the plane projection obtained from the coordinates (X, Y) of the point P of the distance d using this conversion parameter f (d) are

It becomes.
[0007]
An example of the layout of the screen when the coordinate conversion is performed to display a map at the center of the current position is above the current position mark in FIG. In the screen shown in FIG. 11, the position of the current position mark is set below the center of the display screen, and the coordinates of the map below the current position mark are converted into a curved surface only on the X coordinate (left and right direction in FIG. 10). An example is shown. That is, in the map coordinates below the current position mark, the coordinates of the map data are assumed to be on the cylinder and are projected on a plane, so the coordinates are not compressed in the vertical direction of the screen. Further, FIG. 12 shows the relationship of the converted coordinates when coordinate conversion is performed with the coordinates of the current position as the center coordinates of the spherical surface, and the coordinate system based on the coordinates of the map data is an absolute coordinate system. A coordinate system obtained by plane projection using the above conversion parameters is shown as a post-conversion coordinate system.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, as described above, in a device that converts a map from a spherical coordinate to a plane-projected coordinate and displays it, road-related data is composed of a two-dimensional coordinate node sequence, and the nodes are connected by straight lines, that is, linear interpolation is performed. This causes problems when drawing roads. FIG. 13 is a diagram showing an example of correspondence between map data before and after coordinate transformation, FIG. 14 is a diagram showing a drawing example of a road in which two-dimensional coordinates are linearly interpolated, and FIG. It is a figure which shows the example of drawing of the road which converted from the coordinate to the coordinate projected on the plane, and carried out the linear interpolation. In a normal map in which map data of two-dimensional coordinates is drawn as it is, the map after coordinate conversion is distorted as shown in FIG. 13B, compared to the two-dimensional map before coordinate conversion shown in FIG. If the mesh portions shown in FIG. 13A correspond to the mesh portions shown in FIG. 13B, the starting point node P is shown in FIG.₁And end node P₂, Starting node P_ThreeAnd end node P_FourA road can be displayed without any trouble simply by linearly interpolating between and. However, this map is transformed from the coordinates of the sphere to the coordinates projected on the plane, and the starting point P₁And end node P₂, Starting node P_ThreeAnd end node P_FourIf a road is drawn by linear interpolation between the two and a map is to be displayed, as is clear from the road drawing example shown in FIG.₁And end node P₂And the node P that is the starting point_ThreeAnd end node P_FourThe position of the road formed by linear interpolation is reversed, and the position of the road is not displayed correctly. In particular, such a problem occurs when the distance between nodes is long.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention solves the above-described problems, and solves the problem in the case where a road is drawn by linear interpolation between coordinates after converting the coordinates of a spherical surface to a coordinate projected onto a plane.
[0010]
  For this purpose, the map display device of the present invention has information storage means for storing map data composed of two-dimensional coordinates, and coordinates of the map data are changed from coordinates of the curved surface to coordinates of the projection plane. A display control unit that has a coordinate conversion unit that performs coordinate conversion, reads map data from the information storage unit, and draws a map; and a display unit that displays a map drawn by the display control unit, the display control unit If it is determined to display a planar map, it is determined to read out map data from the information storage means, draw by linear interpolation between the coordinates of the read map data, and display a curved projection map In this case, the map data is read from the information storage means, interpolation points are set between the coordinates of the map data, and the coordinates and the interpolation points are converted into the curved surface by the coordinate conversion means. The display control means sets the interpolation point according to the curvature of the curved surface. is there.
[0011]
  Further, the display control means includesWhen setting the interpolation point,Set the grid in the two-dimensional coordinate planeOf map dataFind the intersection of the line connecting the coordinates and the grid, set an interpolation point at the intersection, adjust the width of the grid corresponding to the curvature of the curved surface, and between the coordinates including the interpolation pointInterpolate the lineThe interpolation point is sequentially set in the middle between the coordinates including the interpolation point until the length becomes a predetermined length or less, and the predetermined length is adjusted according to the curvature of the curved surface,CurvedThe curvature is divided into ranges according to the distance from the current position and set in each range, and the coordinate conversion means converts the coordinates of the curved surface into the coordinates of the projection plane in correspondence with the coordinates of the curved surface. The coordinates of the map data are subjected to coordinate transformation by using.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a map display device according to the present invention, and inputs information relating to coordinate conversion parameters and route guidance when a map is developed and displayed from map data composed of two-dimensional coordinates. Input device 1, current position detection device 2 for detecting information related to the current position of the host vehicle, map data composed of two-dimensional coordinates, navigation data necessary for route calculation, display / audio guidance necessary for route guidance Information storage device 3 in which programs (application and / or OS) for displaying data, map display, route calculation, and guidance are recorded, map display processing, route search processing, route guidance as navigation data processing means Display / voice guidance processing necessary for the vehicle, and the central processing unit 4 that controls the entire system, for example, information on the traveling of the vehicle, such as road information From an information transmission / reception device 5 that transmits / receives traffic information, detects information related to the current position of the vehicle, and further transmits / receives information related to the current location, a display that outputs information related to route guidance, a speaker, and other output devices 6 It is configured. That is, an example in which the map display device according to the present invention is applied to a navigation device is shown.
[0013]
The input device 1 has a function of selecting a map and inputting a destination, or instructing the central processing device 4 to perform navigation processing at the driver's will. As means for realizing the function, a remote controller such as a touch switch or a jog dial for inputting a destination by a telephone number or coordinates on a map or requesting route guidance can be used. Further, the present invention includes a device for performing dialogue by voice input, and functions as a voice input device. A recording card reader for reading data recorded on an IC card or a magnetic card can also be added. In addition, an information center that stores data necessary for navigation and provides information via a communication line at the request of the driver, and a portable type having data such as map data, destination data, simple maps, and building shape maps A data communication device for exchanging data with an information source such as an electronic device can be added.
[0014]
The current position detection device 2 obtains the current position information of the vehicle using a satellite navigation system (GPS), an absolute direction sensor that detects the traveling direction of the vehicle in an absolute direction by using, for example, geomagnetism, a vehicle For example, a steering sensor, a relative azimuth sensor that detects the relative azimuth by using a gyro sensor, for example, a distance sensor that detects the travel distance of the vehicle from the rotational speed of the wheel.
[0015]
The information storage device 3 is an external storage device that stores a navigation program and data, and includes, for example, a CD-ROM. The program includes a program for performing processing such as route search, a processing program shown in the flowchart described in the present embodiment, a display output control necessary for route guidance, a program for performing interactive guidance by voice input, and necessary for it A program for performing voice output control necessary for voice guidance and necessary data for voice guidance are stored. Stored data includes map data, search data, guidance data, map matching data, destination data, registration point data, road data, intersection image data such as intersections, genre-specific data, landmark data, and other files. Thus, all the data necessary for the navigation device is stored. The map data is divided into blocks for each predetermined unit and stored in a rectangular shape. The present invention can also be applied to a type in which only data is stored in a CD-ROM and the program is stored in a central processing unit. Here, the CD-ROM is taken as an example of the information storage device, but an optical disk such as a DVD-ROM, a magnetic disk such as a floppy disk, and a magneto-optical disk such as MO may be used.
[0016]
The central processing unit 4 includes a CPU that executes various arithmetic processes, a flash memory that reads and stores a program from a CD-ROM of the information storage device 3, and a program (program reading means) that performs a program check and update process for the flash memory. Stored ROM, set point coordinates of destination, road name code No. The RAM is a RAM that temporarily stores searched route guidance information and the like and data being processed. In addition, although not shown in the drawings, a VRAM (frame memory) for storing data to be displayed on an output device such as a display, interactive processing by voice input from the input device 1, or voice from the CPU A speech processor that synthesizes speech, phrases, single sentences, sounds, etc. read from the information storage device 3 based on the output control signal, converts them into analog signals, and outputs them to the speaker. A communication interface for performing the above, a sensor input interface for taking in the sensor signal of the current position detection device 2, a clock for entering the date and time in the internal diagnosis information, and the like. Note that a program for performing the above-described update processing may be stored in an external storage device.
[0017]
All programs and other programs for executing navigation may be stored in a CD-ROM which is an external storage medium, or a part or all of these programs may be stored in the ROM 42 on the main body side. Various navigation functions are realized by inputting data and programs stored in the external storage medium as external signals to the central processing unit of the navigation apparatus main body and performing arithmetic processing.
[0018]
As described above, the navigation device has a relatively large capacity flash memory for reading a program from a CD-ROM of an external storage device, and a small capacity ROM for storing a program (program reading means) for starting a CD. Built in. The flash memory is a non-volatile storage means that retains stored information even when the power is turned off. Then, as a CD start-up process, a program of ROM that is a program reading means is activated and the program stored in the flash memory is checked, and the CD management information of the CD-ROM of the information storage device 3 is read. The program loading process (update process) is performed based on this information and the state of the flash memory.
[0019]
The information transmitter / receiver 5 is a GPS receiver that acquires information using a satellite navigation system (GPS), a VICS information receiver that acquires information using FM multiplex broadcasting, radio wave beacons, optical beacons, etc. By using a telephone, a personal computer, etc., it is composed of an information center (for example, ATIS) and a data transmitting / receiving device for bidirectionally communicating information with other vehicles.
[0020]
The output device 6 has a function of outputting guidance information by voice and / or a screen when the driver needs it, and printing out data subjected to navigation processing by the central processing unit 4. As means for this, a memory for expanding and rendering data processed by the central processing unit 4 and data stored in the information storage unit 3 on a screen, a display for displaying image data rendered in the memory, and the central processing unit 4 A printer that prints out the data processed in step 1 and data stored in the information storage device 3, a speaker that outputs route guidance by voice, and the like.
[0021]
The display is composed of a simple liquid crystal display or the like, and is expanded and drawn based on map display data and guide data processed by the central processing unit 4 and drawn intersection enlarged view screen, destination name, time, distance, progress Display directional arrows, etc. The image data to be displayed on the display is binary image data (bitmap data), using a communication line that uses map display data and guide data processed by the central processing unit 4 in serial communication, etc. The communication line is also received, developed in the memory in the output device 6 and rendered, and then the designated display range is displayed on the display screen.
[0022]
This display is provided in an instrument panel in the vicinity of the driver's seat, and the driver can check the current location of the host vehicle and obtain information on the route from now on by looking at the display. Although not shown in the figure, a tablet including a touch panel, a touch screen, etc. may be used on the display screen, and the point input, road input, etc. can be performed by touching the screen or tracing the screen. Good.
[0023]
FIG. 2 shows an example of the configuration of the main data file stored in the information storage device. The guide road data file has a road number and a length for each of the number of roads n as shown in FIG. , Road attribute data, shape data address, size and guidance data address, and size data, which are stored as necessary data for calculating a route and performing route guidance by the route search unit.
[0024]
The road number is set for each direction (outbound path, return path) for each road between the branch points. The road attribute data is road guidance auxiliary information data. Information on elevated / underpass roads, such as whether the road is elevated, next to the overpass, underpass, or next to the underpass, lane number information, city, suburb information It is data which shows. As shown in FIG. 2B, the shape data has coordinate data including east longitude and north latitude for each of the number m of nodes when divided by a plurality of nodes (nodes) on each road. As shown in FIG. 2C, the guide data includes intersection (or branch point) names, traffic signal data, landmark data, caution point data, road name data, road name voice data, destination data addresses, and sizes. Consists of data.
[0025]
In the vehicle navigation device, for example, the following processing is performed by the central processing unit 4. First, the initialization process is performed, the navigation program is read from the CD-ROM, stored in the flash memory, activated, and the current position is detected by the current position detection device 2, and the surrounding map is displayed centering on the current position. At the same time, the name of the current position is displayed. Next, a process for setting a destination is performed using a telephone number, an address, a facility name, a registered point, etc., and a route search process from the current position to the destination is performed. As a result of this route search, the route to the destination is set as guide road number data in which the road numbers to be guided are arranged. When the route is determined, while displaying the current position by the current position detection device 2, the route guidance display output / voice output processing is performed until the destination is reached.
[0026]
In the present invention, for example, when a map is displayed on the display in the current position detection process, the destination setting process, and the route guidance display process, the map corresponds to the coordinates of the curved surface as described above with reference to FIGS. The coordinates of the curved surface are converted to the coordinates of the plane and displayed in a wider area as it is farther from the current position. When the coordinates are converted, drawing is performed by linear interpolation between the coordinates corresponding to the curvature of the curved surface. When interpolating, the interpolation point is set according to the curvature of the curved surface, the coordinate and the interpolation point are coordinate-converted, and linear interpolation is performed. FIG. 3 is a diagram for explaining an example of display processing of a map centered on the current position according to the present invention, FIG. 4 is a diagram for explaining an example of performing coordinate conversion by setting an interpolation point between coordinates, and FIG. FIG. 6 is a diagram for explaining an example of an interpolation point setting method, FIG. 6 is a diagram for explaining an example of processing for setting an interpolation point using a grid, and FIG. 7 is a diagram of processing for setting an interpolation point by a middle point. It is a figure for demonstrating an example. The processing in FIGS. 3, 6, and 7 is an example of the coordinate conversion processing by the coordinate conversion unit 11 in the present invention.
[0027]
In the map display device according to the present invention, when displaying a map at the center of the current position, the current position is first acquired as shown in FIG. 3 (step S11), and the map data in the display range according to the scale centered on the current position. Is read (step S12), and the coordinates of the map data are converted into the coordinates of the center of the current position (step S13). Here, the map data of the display range is read from the CD-ROM, temporarily stored in the RAM, coordinate conversion is performed, and the drawing process is performed. The map data in a range wider than the display range is stored in the RAM in advance and displayed. A necessary amount of data may be extracted and the drawing process may be performed. Next, it is checked whether or not there is a map coordinate conversion setting for displaying a curved projection map instead of a normal plane map (step S14). If there is such a setting, it corresponds to the coordinates of the current position center. The conversion parameter 12 to be acquired (step S15), and if the distance between the coordinates is long according to the curvature of the curved surface based on the acquired conversion parameter 12, the coordinate conversion unit including each interpolation point set and set by the interpolation point 11 performs coordinate conversion (step S16). Thereafter, a map of the set coordinate system is drawn on the VRAM and displayed on the screen of the display 12 (step S17). If there is no instruction to switch to the other screen display mode, the process returns to step S11, and the same processing is repeatedly executed while tracking the current position.
[0028]
In the coordinate conversion in step S16, the length between the coordinates of the road data is obtained to obtain the coordinates P shown in FIG._Three-P_FourIf the road has a short distance between the coordinates, the coordinates at both ends are transformed and linear interpolation is performed.₁-P₂When the distance between the coordinates is long, such as between the interpolation points P_a, P_b, P_c, P_d, P_eTo convert the coordinates of each interpolation point, P₁-P_a-P_b-P_c-P_d-P_e-P₂Is linearly interpolated. Here, as a method of setting the interpolation point, as shown in FIG. 5A, a grid having a predetermined width may be set, and the interpolation point may be set at the intersection of the road and the grid. ), Interpolation points may be sequentially set in the middle between coordinates until a predetermined length or less is reached. Here, the grid width and the predetermined length are adjusted according to the curvature of the curved surface, that is, the radius of the sphere, and specifically, the grid width and the number of interpolation points are registered in a table corresponding to each radius. You may make it keep. The curvature of the curved surface can be changed by the driver by manually changing the radius of the sphere. Further, it may be automatically changed according to the distance between the current position of the vehicle and a point such as a destination. Next, an example of the processing will be described.
[0029]
First, when calculating the intersection of a road and a grid and setting an interpolation point, as shown in FIG. 6, when map data of two-dimensional coordinates is read from the recording medium (step S21), the start point and end point of the road are determined. Obtain (step S22), calculate the intersection with the grid (step S23), and set (store) it in the drawing list in the RAM (step S24). Then, for the data set in the drawing list, one coordinate is acquired from the drawing list (step S26) and drawn in the VRAM (step S27). The processes in steps S26 and S27 are repeatedly executed until there is no data set in the drawing list (step S25).
[0030]
Further, when calculating the midpoint until the distance is equal to or less than the predetermined distance and setting the interpolation point, when the map data of the two-dimensional coordinates is read from the recording medium as shown in FIG. 7 (step S31), the starting point of the road and The end point is acquired (step S32) and set in the drawing list (step S33). Next, one start point and end point of the road are obtained from the drawing list (step S35), and the length between the start point and end point is calculated to determine whether the length is longer than the predetermined distance R (step S36). ). When the length between the start point and the end point is shorter than the predetermined distance R, the start point and the end point are drawn in the VRAM (step S37). When the length between the start point and the end point is longer than the predetermined distance R, the midpoint is set. After calculating (step S38), the start point and the midpoint are registered in the drawing list (step S39), and the midpoint and end point are registered in the drawing list (step S40). Then, with the start point, the midpoint, the midpoint, and the end point as the start point and the end point, respectively, the processes of steps S35 to S40 are repeatedly executed until there is no data set in the drawing list (step S34).
[0031]
In the above embodiment, it is assumed that the coordinates of the map data are on the spherical surface, and the coordinate transformation for planar projection of the map data is performed at once using the transformation parameter f (d). However, the coordinate transformation is actually performed without using the transformation parameter. May be. That is, coordinate conversion for converting the coordinates of the map data into coordinates on the spherical surface and coordinate conversion for further planar projection of the converted coordinates may be performed separately.
[0032]
Furthermore, trapezoidal transformation that coordinates the two-dimensional map data so that it becomes a perspective view with a depth on the two-dimensional coordinate system may be combined. That is, the coordinate transformation from the coordinates of the map data to the coordinates on the spherical surface is the first coordinate transformation, the coordinate transformation for further projecting the transformed coordinates on the plane is the second coordinate transformation, and the trapezoid transformation is the third coordinate transformation. Then, the coordinates of the map data are first converted into a perspective view having a depth by the third coordinate conversion, and the converted perspective view is converted using the first coordinate conversion and the second coordinate conversion. In this way, by combining coordinate transformation by trapezoidal transformation, the near one is displayed larger and the far one is displayed smaller. Moreover, the order of these coordinate transformations can be changed. That is, the map data is first converted into coordinates on the sphere by the first coordinate conversion, the converted coordinates on the sphere are converted into a trapezoid by the third coordinate conversion, and finally the plane is projected by the second coordinate conversion. Conversion order or conversion order in which map data is first converted to coordinates on the sphere by first coordinate conversion, the converted coordinates are planarly projected by the second coordinate conversion, and finally the coordinates projected on the plane are trapezoidally converted. Can be taken.
[0033]
The coordinate conversion by trapezoid conversion will be described below. FIG. 8 is a diagram for explaining a trapezoidal coordinate conversion algorithm by the map display device according to the present invention, and FIG. 9 is a diagram for explaining a coordinate conversion algorithm of building height data. The conversion parameter 12 of the central processing unit 4 holds coordinate conversion parameters such as a trapezoid conversion parameter for converting the rectangular coordinates of the map into trapezoid coordinates and a curved surface conversion parameter for converting the coordinates of the curved surface into coordinates on the projection plane. . The coordinate conversion unit 11 performs coordinate conversion on the map data composed of the two-dimensional coordinates based on the coordinate conversion parameter held in the conversion parameter 12, and draws the coordinate-converted map data to output the map data of the output device 6. A trapezoid converted map (perspective view) is displayed on the screen.
[0034]
First, a trapezoid conversion parameter in the case of performing coordinate conversion to a trapezoid as shown in FIG. 8B will be described for the coordinate space of the two-dimensional map data as shown in FIG. 8A. First, for the rectangle of the two-dimensional map data, the width (1/2 of the length in the X direction) g is set as shown in FIG. 8A, and for the trapezoid, as shown in FIG. 8B. Is set with the length of the upper side (1/2 of the length in the X direction) a and the length of the lower side (1/2 of the length in the X direction) b, and the vertical length common to the rectangle and trapezoid (Length in the Y direction) L is set.
[0035]
If the new coordinate converted by the coordinate conversion unit 3 from P (X, Y) of the map data based on these parameters is P1 (sx, sy), first, the Y coordinate value sy is the upper side of the trapezoid. The length of the lower side of the trapezoid with respect to the product {aL + (b−a) Y} of the product of the length a and the vertical length L and the difference between the lengths of the upper and lower sides of the trapezoid (b−a) and the Y coordinate value The ratio of the product b · L · Y of the length b, the vertical length L and the Y coordinate value, that is,
[Equation 1]

Where k₁= B · L k₂= A ・ L k_Three= (Ba)
It is calculated by. Further, the X coordinate value sx is a value obtained by multiplying the difference (ba) between the length b of the lower side of the trapezoid and the length of the upper and lower sides of the trapezoid by the Y coordinate value and dividing it by the vertical length L of the trapezoid (b -A) Subtract sy / L and multiply by the ratio of the X coordinate value to the length g of the rectangle in the X direction, i.e.
[Equation 2]

Where k_Four= G k_Five= B k₆= (Ba) / L
It is calculated by.
[0036]
Hereinafter, the conversion of the Y coordinate will be described first. In FIG. 8A, the equation of the oblique line is
[Equation 3]

It is represented by Therefore, the converted map is assumed so that the oblique straight line is kept as a straight line after the conversion and the X coordinate is equally divided, and the X coordinate value in the straight line and another two-dimensional map data is assumed. Consider a mesh triangle shown in FIG. 8B by a straight line. Since these are similar, consider the ratio of the lengths of the sides of each triangle. First, the ratio of the vertical lengths of the triangles is (L-sy): sy. On the other hand, the length of the base of the triangle is a−Xa / g on the upper side and b + Xb / g on the lower side. Therefore, since the ratio of side lengths of similar triangles is equal,
[Equation 4]
(L-sy): sy = (a-Xa / g): (b + Xb / g)
It becomes. If X is deleted from this [Equation 4] and the above [Equation 3], [Equation 1] is obtained. Further, if the X coordinate value of the fixed value g converted to the upper side a and the lower side b is associated with the vertical length sy, (b−a) sy / L is obtained. [Equation 2] is obtained by multiplying the ratio with X.
[0037]
Next, a case where a three-dimensional building such as a building is displayed in a three-dimensional manner by two-dimensional coordinate transformation using trapezoid transformation will be described. For example, when a building has data of a floor number n, the average floor height h is multiplied by the floor number n to obtain the height as n × h = H, and the height as a whole is not a floor n but a tower. When there is data of height H, coordinate conversion is performed based on the height H. The coordinate conversion of the height H to the Y coordinate value sy ′ in the Y coordinate value sy is performed by using, for example, [Equation 5] on the X coordinate value sx and the Y coordinate value sy converted on the two-dimensional plane. This can be done by obtaining the added value ΔY of the values.
[0038]
[Equation 5]

Where k₇= (B−a) / b · L = k_Three/ K₁
Therefore, as shown in FIG. 9A, the vertex coordinate value of the building of height H at the point (sx1, sy1) is
[Equation 6]
(Sx1, sy1 + ΔY)
= {Sx1, sy1 + (1-k₇sy) H}
The coordinates thus converted are connected with lines, the inside of the frame is filled with a predetermined color, and this processing is performed in order from the back to overwrite the display, as shown in FIG. 9B. It can be performed.
[0039]
As described above, the trapezoid conversion parameters are a, b, g, L, or k₁~ K₇And the trapezoidal transformation of the three-dimensional building from these, the coordinate values (X, Y), and the height h can be executed by simple addition / subtraction / division / calculation. Therefore, not only buildings but also three-dimensional buildings such as houses and bridges can be drawn in three dimensions in the same way. For example, as a building data, a coordinate sequence (polygon data) representing the shape of the building and a building When it is composed of floor information (or building height) of an object, the coordinates of each point consisting of three-dimensional coordinates are converted as described above, and only the building within a predetermined distance from the current position is drawn to further draw a response. As the current position moves, it is possible to easily display only a building within a predetermined distance from the current position.
[0040]
Specifically, the distance between the current position detected by the current position detection device and each building is calculated, and it is determined whether or not the distance is within a predetermined distance. If the determination result is within a predetermined distance, the coordinate conversion is performed and a stereoscopic display is performed. Here, when calculating the distance, the distance between the current position and the center point of the building may be used, or the distance between the current position and one coordinate in the coordinate string representing the contribution of the building may be used. In order to guide the user to the destination with reference to the shape of the building, the user can build the building only along the route to the destination, or within a predetermined distance from the current position and the route. In addition, the above display modes may be combined. Further, the height H of the building may be increased or decreased according to the distance from the current position within a predetermined distance from the current position. That is, the height H of the building is used as it is near the current position, and the value of the height H is reduced as the distance from the current position is increased. In addition, when displaying a building, only a building higher than a predetermined height or a building located ahead of the current position of the vehicle is displayed in three dimensions, and from a current position of the building or vehicle that does not reach the predetermined height. The building located at the back is displayed at the same height as a 3D display or a 3D display instead of a 3D display, or in order to be able to display accurately at a 3D intersection, etc. It goes without saying that the order and selection of buildings to be drawn can be freely combined.
[0041]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible. For example, in the above embodiment, the number of interpolation points set according to the curvature of the curved surface is adjusted with a reference grid width or a predetermined length, but a reference value corresponding to the curvature is preset and registered in the table. You may make it leave. The curved surface is not limited to a perfect spherical surface, but may be an elliptical spherical surface such as a rugby ball, or a spherical surface that is switched and combined according to the distance from the current position. Furthermore, in the above-described embodiment, the set number of interpolation points is adjusted according to the curvature of the curved surface. However, the number of interpolation points may be adjusted as the vehicle moves away from the current position or a predetermined point. For example, the number of interpolation points is increased in a region far from the current position of the vehicle because the distortion of the map is large, and the number of interpolation points is decreased because there is little distortion near the current position.
[0042]
【The invention's effect】
  As is apparent from the above description, according to the present invention, information storage means for storing map data composed of two-dimensional coordinates, and projection from the coordinates of the curved surface in correspondence with the coordinates of the curved surface data. A display control unit that has a coordinate conversion unit that converts coordinates into a plane coordinate, reads map data from the information storage unit, and draws a map; and a display unit that displays a map drawn by the display control unit, When it is determined that the planar map is displayed, the control unit reads the map data from the information storage unit, draws the coordinates of the read map data by linear interpolation, and determines to display the curved projection map. In this case, the map data is read from the information storage means, interpolation points are set between the coordinates of the map data, and the coordinates and the interpolation points are converted from the coordinates of the curved surface to the coordinates of the projection plane by the coordinate conversion means. Since it is drawn by linear interpolation between the converted coordinates and the interpolation point, even if the distance between the coordinates is long, accurate map display can be performed without reversing the road position, and the curvature of the curved surface By setting interpolation points accordingly, accurate map display can be performed even if the curvature changes.
[0043]
  Furthermore, the display control meansWhen setting the interpolation point,Set the grid in the 2D coordinate planeOf map dataFind the intersection of the line connecting the coordinates and the grid, set the interpolation point at the intersection, adjust the grid width according to the curvature of the curved surface, and between the coordinates including the interpolation pointPerform linear interpolationSet the interpolation point sequentially in the middle between the coordinates including the interpolation point until the length is less than the predetermined length, adjust the predetermined length according to the curvature of the curved surface,CurvedThe curvature is divided into ranges according to the distance from the current position and set in each range, and the coordinate conversion means converts conversion parameters for converting the coordinates of the curved surface into the coordinates of the projection plane in correspondence with the coordinates of the curved surface. Since the coordinates of the map data are used for coordinate conversion, even when the radius of the spherical surface is reduced and the curvature is increased, the number of interpolation points can be increased accordingly, and more accurate map display can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a map display device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of main data files stored in an information storage device.
FIG. 3 is a diagram for explaining an example of display processing of a map centered on a current position according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining an example of performing coordinate conversion by setting an interpolation point between coordinates.
FIG. 5 is a diagram for explaining an example of an interpolation point setting method;
FIG. 6 is a diagram for explaining an example of processing for setting an interpolation point using a grid;
FIG. 7 is a diagram for explaining an example of processing for setting an interpolation point by a middle point.
FIG. 8 is a diagram for explaining a trapezoidal coordinate conversion algorithm by the map display device according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram for explaining a coordinate conversion algorithm for building height data;
FIG. 10 is a diagram for explaining the setting of conversion parameters when the curved surface is a sphere.
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a display layout of a map after conversion.
FIG. 12 is a diagram for explaining the relationship of converted coordinates in a hemispherical image.
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of correspondence between space before and after coordinate conversion of map data;
FIG. 14 is a diagram illustrating a road drawing example in which two-dimensional coordinates are linearly interpolated as they are.
FIG. 15 is a diagram illustrating a road drawing example in which two-dimensional coordinates are converted from spherical coordinates to plane-projected coordinates and linearly interpolated.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Input device, 2 ... Current position detection device, 3 ... Information storage device, 4 ... Central processing unit, 5 ... Information transmission / reception device, 6 ... Output device, 11 ... Coordinate conversion part, 12 ... Conversion parameter

Claims (9)

Information storage means for storing map data composed of two-dimensional coordinates, and coordinate conversion means for converting the coordinates of the map data from the coordinates of the curved surface to the coordinates of the projection plane, corresponding to the coordinates of the curved surface, Display control means for reading map data from the information storage means and drawing a map;
Display means for displaying a map drawn by the display control means, and when the display control means determines to display a planar map, it reads out map data from the information storage means and reads out the map When it is determined to display a curved projection map by linearly interpolating between the coordinates of the data, the map data is read from the information storage means, and an interpolation point is set between the coordinates of the map data. And a map display device, wherein the interpolation point is converted from the coordinates of the curved surface to the coordinates of the projection plane by the coordinate conversion means, and is drawn by linear interpolation between the converted coordinate and the interpolation point.   The map display device according to claim 1, wherein the display control unit sets an interpolation point according to a curvature of the curved surface. When setting the interpolation point , the display control means sets a grid on a two-dimensional coordinate plane, finds an intersection between a line connecting the coordinates of the map data and the grid, and sets an interpolation point at the intersection The map display device according to claim 1 or 2, characterized by the above.   4. The map display device according to claim 3, wherein the display control means adjusts the width of the lattice corresponding to the curvature of the curved surface. The display control means sequentially sets the interpolation points in the middle between the coordinates including the interpolation points until the length of the linear interpolation between the coordinates including the interpolation points becomes a predetermined length or less. The map display device according to claim 1 or 2.   The map display device according to claim 5, wherein the display control unit adjusts the predetermined length in accordance with a curvature of the curved surface. The map display device according to claim 1, wherein the curvature of the curved surface is set in each range by dividing the range according to the distance from the current position.   2. The coordinate conversion unit according to claim 1, wherein the coordinate conversion unit converts the coordinates of the map data using a conversion parameter for converting the coordinates of the curved surface into the coordinates of the projection plane in correspondence with the coordinates of the curved surface. Map display device. A map data composed of two-dimensional coordinates, if it is determined that displaying the coordinate conversion program for realizing the function of coordinate conversion from the curved coordinates to the computer to the coordinates of the projection plane, the plane map computer, When it is determined to display a curved projection map by linearly interpolating between the coordinates of the map data, an interpolation point is set between the coordinates of the map data according to the curvature of the curved surface. And a program for realizing the function of performing linear interpolation between the coordinate and the interpolated point between the coordinate obtained by converting the coordinate of the curved surface from the coordinate of the curved surface to the coordinate of the projection plane by the coordinate conversion program A computer-readable recording medium for map display.

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