JP3775459B2 - 地図表示装置及び記憶媒体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鳥瞰図表示方式により道路地図表示を行う地図表示装置及び記憶媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の走行経路に沿って運転者に案内情報を提供する車両用ナビゲーション装置として、目的地まで経路探索を行い、探索した目的地までの経路を、地図や経路の特徴的な情報の表示や音声によって案内する装置、単に現在地を中心とする地図を表示して現在位置周辺の情報を提供する装置等様々な方式のものがある。例えば、経路探索や経路案内機能を有するナビゲーション装置では、進行方向の状況を分かりやすく提供できるように、走行イメージを立体的に表示する装置や車両の現在位置周辺の道路地図を遠方よりも拡大して表示するいわゆる鳥瞰図方式により道路地図を表示する装置等が提案されている。
【０００３】
鳥瞰図表示方式により道路地図を表示した場合、表示装置に表示される地図縮尺が連続的に変化するため、例えば現在地周辺が拡大表示されるように鳥瞰図表示すると、縮尺率の大きい現在地周辺から縮尺率の小さい遠方に向けて次第に地図情報が密に表示され、遠方の地図情報の判読が難しくなってしまう。この問題を解決するため、表示画面を上下に複数に分割し、表示画面上方（遠方）では高速道路、有料道路、国道及び都道府県道のみ表示し、表示画面下方（現在地周辺）では、上記の道路に加えて一般地方道まで表示することにより、画面遠方でも道路地図を判読し易くする装置が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来提案されている装置では、道路地図データ各々について鳥瞰図表示方式への座標変換を行い、座標変換された道路地図データが、複数に分割された表示画面のどの領域に属するかを判定した上で、表示画面に表示するか否かを決定していた。従って、全ての道路地図データについて鳥瞰図表示方式への座標変換を行うため、鳥瞰図を描画するのに時間がかかってしまうという問題があった。
本発明の目的は、鳥瞰図表示方式による道路地図表示の描画速度を速くすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、道路地図情報を表示する表示画面を有する表示手段と、道路地図に関する情報を地図ブロック毎に格納した情報記憶手段と、前記情報記憶手段から道路地図に関する情報を読み出し、表示する地図範囲の道路データについて鳥瞰図表示方式への座標変換を行うとともに、前記表示画面を複数のエリアに分割し、分割したエリアに応じて道路地図を描画して前記表示画面に出力する制御手段とを備え、前記制御手段は、表示する地図範囲に懸かる地図ブロックの代表点を地図データの管理情報を用いて算出し、算出した代表点を座標変換し、代表点の変換座標が属する表示画面のエリアに応じて地図ブロック内の表示する道路種別のレベルを異ならせたことを特徴とする。
また、本発明は、地図ブロック毎に格納された道路地図に関する情報を情報記憶手段から読み出し、表示する地図範囲の道路データについて鳥瞰図表示方式への座標変換を行い、表示画面を複数のエリアに分割して分割したエリアに応じて道路地図を描画し、表示画面に出力する地図表示装置を制御するプログラムを記憶した記憶媒体において、設定された視点位置、視線方向、視線角度に基づいて表示する地図範囲を決定するステップ、表示する地図範囲に懸かる地図ブロックを決定するステップ、地図データ管理情報に基づいて地図ブロックの代表点を算出するステップ、算出した代表点を鳥瞰図座標に変換し、代表点の変換座標が属する表示画面のエリアを判定するステップ、判定結果に応じて地図ブロック内の表示する道路種別のレベルを異ならせ、鳥瞰図座標に変換して描画するステップを有するプログラムを記憶したことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の地図表示装置が搭載される車両用ナビゲーション装置の構成例を示す図である。
本発明の地図表示装置が搭載される車両用ナビゲーション装置は、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、経路の算出に必要なナビゲーション用データや経路案内に必要な表示／音声の案内データとプログラム（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、経路探索処理や経路案内に必要な表示／音声案内処理を行うと共に、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出力装置６から構成されている。
【０００７】
入力装置１は、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リモートコントローラ等を用いることができる。また、音声入力を可能にするための音声認識装置や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。
【０００８】
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。
【０００９】
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地図描画等の表示出力制御、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、さらには経路案内及び地図表示に必要な表示情報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、幅情報を含む道路データ、道路地図データ管理情報、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。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。
【００１０】
中央処理装置４は、種々の演算処理を実行するＣＰＵ４０、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４１、フラッシュメモリ４１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ＲＯＭ４２、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ＲＡＭ４３からなっている。また、この他にも図示は省略するが、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。
本発明に係るプログラム、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。
【００１１】
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。
【００１２】
本発明の地図表示装置が搭載される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４１、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ＲＯＭ４２を内蔵する。フラッシュメモリ４１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ＲＯＭ４２のプログラムを起動してフラッシュメモリ４１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４１の状態から判断して行われる。
【００１３】
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。
【００１４】
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、入力データを画面表示したり、経路案内画面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。
【００１５】
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が処理する地図データや案内データに基づく交差点拡大図画面、目的地名、時刻、距離、進行方向矢印等を表示する。ディスプレイへ送られてくる画像データは、２値画像データ（ビットマップデータ）であるので、専用の画像信号線を介してではなく、シリアル通信等で使用する通信線を使用し、また、他の通信線を兼用することもできる。なお、ディスプレイにはビットマップデータを一時的に保持するメモリが備えられている。
【００１６】
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。
【００１７】
図２は本発明の地図表示装置が搭載される車両用ナビゲーション装置のシステム全体の流れを説明するための図である。
中央処理装置４のＣＰＵ４０に情報記憶装置３からプログラムが読み込まれて経路案内のプログラムが起動されると、現在位置検出装置２により現在位置を検出して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（ステップＳ０１）。次に、地名や施設名称等の目標名、電話番号や住所、登録地点、道路名等を用いて目的地を設定し（ステップＳ０２）、現在位置から目的地までの経路探索を行う（ステップＳ０３）。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・表示を繰り返し行う（ステップＳ０４）。目的地に到着する前に寄り道設定の入力があった場合には、探索エリアを設定してその探索エリアでの再探索を行い、同様に目的地に到着するまで経路案内を繰り返し行う。
【００１８】
図３は本発明に係る情報記憶装置３に格納された主要なデータファイルの構成例を示している。図３（Ａ）は経路算出手段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が格納された案内道路データファイルを示し、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る。前記道路番号は、分岐点間の道路毎に方向（往路、復路）別に設定されている。道路案内補助情報データとしての前記道路属性データは、その道路が国道、県道、一般道または細街路道かの道路種別、また、高架か、高架の横か、地下道か、地下道の横か、車線数の情報等を示すデータである。前記形状データは、図３（Ｂ）に示すように、各道路を複数のノード（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と、各ノード間における道路幅データを有している。なお、道路幅データとしては、実際の道路形状に即したデータを記憶する他に、車線数や道路種別により道路幅を規定してもよい。
【００１９】
次に、本発明で使用する鳥瞰図表示の基本的方法について、図４を参照して説明する。
図４において、車両の後方で所定の高さにある点（視点Ｖ）から地表を見下ろす場合を想定する。図示の長方形ａｂｃｄは表示装置における表示画面を示し、台形で表されるＡＢＣＤは表示画面に表示される道路地図データの範囲を示すものとする。なお、地図範囲ＡＢＣＤは、ジョイステック等の入力装置により、視点Ｖ、３６０°のどの範囲とするかの視線方向、及び視点Ｖから地表を見下ろす視線角度を設定することにより、ＣＰＵで決定される。そして、視点Ｖから枠ＡＢＣＤの範囲内の地図を見て、表示画面のａｂｃｄに投影されたものを表示する。表示画面の下辺ａｂ側は道路地図データＡＢ側に対応する狭い範囲の道路地図データを表示するため、上辺側に対して相対的に拡大して表示し、表示画面の上辺ｃｄ側は道路地図データＣＤ側に対応する広い範囲の道路地図データを表示するため、下辺側に対して相対的に縮小して表示する。
【００２０】
次に図５のフローチャートを参照しながら、本発明の特徴を説明する。
まず、ステップＳ１において、視点の位置、視線方向、視線角度により枠ＡＢＣＤが決定されると、ステップＳ２に進み、予めＣＤ─ＲＯＭから読み出されてＲＡＭに格納されている道路地図データ管理情報から枠ＡＢＣＤに懸かる道路地図データのブロックを決定する。道路地図データ管理情報は、道路地図データを縦横の線で矩形のブロックに分割し、各地図ブロックの左隅座標と縦横の長さ等からなっている。すなわち、図６に示すように、枠ＡＢＣＤに懸かる網かけになっている地図ブロックが決定される。
【００２１】
次に、決定された地図ブロックを順々にステップＳ３からステップＳ１５のように処理していく。処理の順番は本発明では特に重要ではないが、現在位置の周辺の地図ブロックから行う。これは、現在位置周辺の情報をいち早く知りたい使用者の要求に応えるためである。
ステップＳ３では、全ての地図ブロックについて処理したか否かを判断する。ここでは、まだ全ての地図ブロックについての処理が終了していないので、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、決定された枠ＡＢＣＤに懸かる地図ブロックの代表点の位置を地図データの管理情報を用いて計算する。この代表点はブロックの中心点でもよいし、現在位置マーク等の表示画面基準点に最も近い点でも良い。
【００２２】
次に、ステップＳ５ではステップＳ４で計算された代表点を、前述した図４の方法により鳥瞰図座標に変換し、変換した座標が分割された表示画面ａｂｃｄのとのエリアに属するかを判定する。ここで、表示画面は、図７に示すように、画面上方から画面下方に向かって第１エリア、第２エリア、第３エリア、第４エリア、第５エリアと分割されている。
次に、ステップＳ６に進み、ステップＳ５の判定の結果、第１エリアに属すると判定された場合、即ち画面の最も上方に属すると判定された場合には、図８の表示画面のように、全ての道路を表示しないため、ステップＳ３に戻って、次の地図ブロックの処理へと進む。ステップＳ５の判定の結果、第１エリアに属さないと判定された場合、即ち、第２〜第５エリアに属すると判定された場合には、ステップＳ７に進み、ＣＤ─ＲＯＭからノード等からなる道路地図データを読み込む。ここでは簡単のため道路データのみについて説明する。道路データは道路種別毎に表示する優先順位が付されており、優先順位は、例えば高速道路、有料道路、国道、県道、細街路の順に付されている。
【００２３】
ステップＳ５の判定の結果、第２エリアに属すると判定された場合には、ステップＳ８，ステップＳ９と進み、道路地図データ中の高速道路、有料道路のノードデータのみ鳥瞰図座標に変換し、変換された座標を画像メモリに記憶させた後、表示画面に表示する。その後、次の地図ブロックを処理するため、ステップＳ３に戻る。
同様に、ステップＳ５の判定の結果、第３エリアの属すると判定された場合は、ステップＳ１０，ステップＳ１１と進み、道路地図データ中の高速道路、有料道路、国道のノードデータの鳥瞰図座標に変換する。
ステップＳ５の判定の結果、第４エリアに属すると判定された場合には、ステップＳ１２，ステップＳ１３と進み、道路地図データ中の高速道路、有料道路、国道、県道のノードデータのみ鳥瞰図座標に変換する。
ステップＳ５の判定の結果、第５エリアに属すると判定された場合には、ステップＳ１４，ステップＳ１５と進み、道路地図データ中の全ての道路のノードデータを鳥瞰図座標に変換する。
ステップＳ３にて、全ての地図ブロックについての処理が終了すると、ＹＥＳとなり、鳥瞰図描画処理フローが終了する。
【００２４】
このように、本願発明は先に地図ブロックの代表点のみを鳥瞰図座標に変換し、その座標が分割された画面の上方にあるときは所定レベル以上の道路地図データのみを座標変換するだけで良いため、全ての道路について変換する必要がなく、描画速度を速くすることができる。
【００２５】
なお、上記実施例では、画面の最も上方にある第１エリアには何も描画しないようにしたが、第２エリアから第５エリアのように、道路を描画するようにしても勿論よい。また、第１エリアに道路を表示せず、空やその他の案内情報を描画してもよい。
また、上記実施例では、画面を上下に分割したが、さらに左右にも分割して、画面の左端、右端の方向においても所定レベル以上のみの表示としてもよく、さらに描画速度を向上させることができる。
また、上記実施例では道路について変換したが、文字、記号や建造物について鳥瞰図表示方式に変換する際も同様の制御を行ってもよい。
また、探索された最適経路については、たとえ所定レベル以下であっても遠方を消去しないようにしてもよい。また渋滞情報がある道路についても遠方を消去しないようにしてもよい。
また、縮尺に応じて消去するレベルを変更してもよい。例えば、広域地図では画面上方においては高速道路以上のみの表示、中間の縮尺地図では画面上方において有料道路以上の表示、詳細地図では、画面上方において、国道以上の表示にする。
【００２６】
また、道路データには幅情報として車線データが付され、車線が片側２車線計４車線のときは４ドット幅、車線が片側１車線計２車線のときは２ドット幅、車線が計１車線のときは１ドット幅にして表示する。
そして鳥瞰図表示するときは、現在位置マークが第５エリアに表示されているときは第５エリアの線の太さを基準とし、第４エリアを第５エリアの３／４の太さ、第３エリアを第５エリアの１／２の太さ……というように表示する。また、現在位置マークが第４エリアにある場合には、第４エリアの線の太さを基準として第５エリアを第４エリアの２倍の太さ、第３エリアを第４エリアの３／４の太さ……というように表示する。つまり、現在位置マークが属するエリアを基準としてその上下のエリアの線の太さを決定する。また、道路の幅情報としては、道路種別でも良く、具体的な数値でも良い。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように本発明は、従来装置のように全ての道路地図データについて座標変換してから表示するか否かを決定するのではなく、まず道路地図データのブロックの代表点のみ鳥瞰図表示方式への座標変換を行い、その座標が分割された表示画面のどのエリアに属するかを判断し、画面下方に属する場合はそのブロック内の全ての道路のノードについて座標変換し、画面上方に属する場合には、あるレベル以上、例えば国道、有料道路、高速道路のノードのみ座標変換するようにしので、全ての道路について座標変換する必要がなく、描画速度を速くすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の車両用ナビゲーション装置の構成例を示す図である。
【図２】 本発明のシステム全体の流れを説明するための図である。
【図３】 主要なデータファイルの構成例を示す図である。
【図４】 鳥瞰図表示の方法を説明する図である。
【図５】 本発明の処理フローを示す図である。
【図６】 地図ブロックを示す図である。
【図７】 表示画面のエリアを示す図である。
【図８】 表示例を示す図である。
【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。

Claims (8)

1. 道路地図情報を表示する表示画面を有する表示手段と、
   道路地図に関する情報を地図ブロック毎に格納した情報記憶手段と、
   前記情報記憶手段から道路地図に関する情報を読み出し、表示する地図範囲の道路データについて鳥瞰図表示方式への座標変換を行うとともに、前記表示画面を複数のエリアに分割し、分割したエリアに応じて道路地図を描画して前記表示画面に出力する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、表示する地図範囲に懸かる地図ブロックの代表点を地図データの管理情報を用いて算出し、算出した代表点を座標変換し、代表点の変換座標が属する表示画面のエリアに応じて地図ブロック内の表示する道路種別のレベルを異ならせたことを特徴とする地図表示装置。
2. 前記エリアは画面の上下方向に分割され、上方エリアから下方エリアに向かって順次表示する道路データを詳細にすることを特徴とする請求項１記載の地図表示装置。
3. 前記エリアは画面の左右方向に分割され、左右端エリアから中心のエリアに向かって順次表示する道路データを詳細にすることを特徴とする請求項１または２記載の地図表示装置。
4. さらに経路探索手段を備え、探索した最適経路は全エリアにおいて表示することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の地図表示装置。
5. 渋滞情報がある道路については全エリアにおいて表示することを特徴とする請求項１乃至4 のうちいずれか１項記載の地図表示装置。
6. 表示縮尺に応じて各エリアに表示する道路種別のレベルを異ならせたことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項記載の地図表示装置。
7. 道路表示しないエリアに、道路以外の情報を表示することを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項記載の地図表示装置。
8. 地図ブロック毎に格納された道路地図に関する情報を情報記憶手段から読み出し、表示する地図範囲の道路データについて鳥瞰図表示方式への座標変換を行い、表示画面を複数のエリアに分割して分割したエリアに応じて道路地図を描画し、表示画面に出力する地図表示装置を制御するプログラムを記憶した記憶媒体において、
   設定された視点位置、視線方向、視線角度に基づいて表示する地図範囲を決定するステップ、
   表示する地図範囲に懸かる地図ブロックを決定するステップ、
   地図データ管理情報に基づいて地図ブロックの代表点を算出するステップ、
   算出した代表点を鳥瞰図座標に変換し、代表点の変換座標が属する表示画面のエリアを判定するステップ、
   判定結果に応じて地図ブロック内の表示する道路種別のレベルを異ならせ、鳥瞰図座標に変換して描画するステップ、
   を有するプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。

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