JP4020038B2 - 画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、実画像と虚画像を表示する画像表示装置に関する。

従来より、ＧＰＳ等により現在位置を検出し、現在位置から目的地に至るまでの経路を設定し、設定された経路を地図上に表示させるとともに音声にて案内を行うナビゲーション装置が知られている。

ナビゲーション装置の表示地図は、一般に、線、ポリゴン、文字などによる虚画像によって構成されている。また、近年、ＣＰＵ処理速度の向上やマルチメディアソフトウェア技術の向上により、高所から撮影した航空写真や衛星写真などの実画像をナビゲーション装置の地図画面として提供することが可能となっている。そして、実画像を地図画面として提供するナビゲーション装置が実際に製品化されている。

このような写真やカメラなどにより取り込まれた実画像は、ユーザーがその場所がどこであるのかを直感的にイメージさせるのに有効であるため、特に地図全体の位置関係を掴むことに多く使われる広域地図で有効である。一方、線、ポリゴン、文字などを用いた虚画像は、重要な情報を選択的に表示させるのに有効であるため、詳細な道路の特定や施設を特定する詳細地図で有効である。

そこで、ユーザーの操作により実画像と虚画像の表示の切り替えが可能な装置（例えば、特許文献１参照）がある。
特開２０００−２０１３４９号公報

特許文献１の装置では、ユーザ操作により実画像と虚画像の表示が切り替えが可能となっているが、実画像と虚画像の表示を合成して表示することができないため、実画像と虚画像の表示が一度に切り替わって表示されてしまう。このように、実画像と虚画像の表示が一度に切り替わって表示されてしまうと、以下の問題が生じる。例えば、ナビゲーション装置において、詳細地図を表示する地図スケールでは虚画像を表示させ、広域地図を表示する地図スケールでは実画像を表示させる設定となっている場合、ユーザーの操作によって詳細地図から広域地図へ地図スケールが変更されると、地図スケールとともに虚画像表示から実画像表示へ一度に表示が切り替わってしまう。このため、例えば、目印マークや文字などが急に表示されなくなりユーザーはどこを表示しているのか見失ってしまうといった問題が生じる。

本発明は上記問題に鑑みたもので、表示スケールが変更されてもユーザーがどこを表示しているのか見失わないようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、実画像と虚画像を表示する画像表示装置であって、実画像と虚画像が記憶された記憶媒体から実画像と虚画像を入力する第１の入力手段（１６）と、表示スケールを入力する第２の入力手段（１７、２１）と、第１の入力手段（１６）によって入力される実画像と虚画像に基づき、第２の入力手段から入力される表示スケールに応じた画像信号を出力する制御手段（１８）と、制御手段（１８）から出力される画像信号に応じた画像表示を行う表示手段（２０）と、を備え、制御手段（１８）は、第２の入力手段（１７、２１）から入力される表示スケールの変更に応じて、変更前と変更後でその描画方法が実画像虚画像間で異なる場合に、変更前の画像と変更後の画像の各色調を所定の割合で合成した画像信号を出力することを特徴としている。

このように、制御手段（１８）は、第２の入力手段（１７、２１）から入力される表示スケールの変更に応じて、変更前と変更後でその描画方法が実画像虚画像間で異なる場合に、変更前の画像と変更後の画像の各色調を所定の割合で合成した画像信号を出力するので、表示手段（２０）にはこの画像信号に応じた画像が表示され、実画像と虚画像の各色調が合成された画像が表示され、表示スケールが変更されてもユーザーがどこを表示しているのか見失わないようにすることができる。

また、請求項２に記載の発明では、制御手段（１８）は、第２の入力手段（１７、２１）から入力される表示スケールの変更に応じて、変更前と変更後でその描画方法が実画像虚画像間で異なる場合に、変更前の画像と変更後の画像の各色調の合成の割合を徐々に変化させて合成した画像信号を出力することを特徴としている。

このように、制御手段（１８）は、第２の入力手段（１７、２１）から入力される表示スケールの変更に応じて、変更前と変更後でその描画方法が実画像虚画像間で異なる場合に、変更前の画像と変更後の画像の各色調の合成の割合を徐々に変化させて合成した画像信号を出力するするので、実画像の色調と虚画像の各色調の合成の割合が徐々に変化して表示画面に表示され、よりユーザーがどこを表示しているのか見失わないようにすることができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
本発明の一実施形態に係る車載用ナビゲーション装置の構成を図１に示す。車載用ナビゲーション装置１は、位置検出器１１、地図データ入力器１６、操作スイッチ群１７、外部メモリ１９、表示装置２０、リモコンセンサ２１、通信装置２３およびこれらに接続された制御回路１８を備えている。

位置検出器１１は、いずれも周知の地磁気センサ１２、ジャイロスコープ１３、距離センサ１４および衛星からの電波に基づいて車両の位置を検出するＧＰＳのためのＧＰＳ受信機１５を有し、これらのセンサ等１２〜１５により検出した信号に基づいた現在位置情報を制御回路１８に出力する。これらのセンサ１２〜１５は各々が性質の異なる誤差を持っているため、複数のセンサを補助的に使用するように構成されている。なお、精度によっては、上述した内の一部で構成されていてもよく、更に図示しないステアリングの回転センサ、各駆動輪の車輪センサ等を有していてもよい。なお、距離センサ１４は、車輪の回転に応じた車速パルス信号から車輪速度を測定するとともに、当該回転数に基づいて走行距離を検出する。

地図データ入力器１６は、位置検出精度を向上するためのいわゆるマップマッチングデータ、地図データを含む各種データを入力するための装置である。これらの各種データを記憶する記憶媒体としては、そのデータ量からＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤまたはハードディスクドライブなどを用いるのが一般的であるが、メモリカードなど他の媒体を用いてもよい。また、これらの記憶媒体に記憶された地図データは、線、ポリゴン、文字などが虚画像データとして、高所から撮影した航空写真や衛星写真などが実画像データとして格納されている。

外部メモリ１９は、制御回路１８の内部とは別に設けられる記憶部で、ＲＯＭあるいはＲＡＭなどから構成され、各種のデータやプログラムなどが記憶されるようになっている。

表示装置２０は、カラー表示装置およびスピーカを有し、制御回路１８から入力される映像信号に応じて液晶ディプレイ等の表示画面に当該映像を表示し、また制御回路１８から入力される音声信号に応じてスピーカに当該音声を出力させる。カラー表示装置としては、例えば、ＣＲＴや液晶ディスプレイあるいはプラズマディスプレイ等を用いることができる。

操作スイッチ群１７は、表示装置２０の表示画面の周囲に設けられた複数の押しボタンスイッチ（メカニカルスイッチ）、当該表示画面に重ねて設けられたタッチパネル等の入力装置からなり、ユーザによる押しボタンスイッチの押下、タッチパネルの操作に基づいた信号を制御回路１８に出力する。

リモコンセンサ２１は、ユーザの操作に基づいて赤外線等による無線信号を送信するリモコン２２から受信した信号を制御回路１８へ出力する。

通信装置２３は、外部から送信された信号を受信し、また、外部へ信号を送信する装置である。通信装置２３は、例えば、ＶＩＣＳ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）用の情報センタから提供される交通情報を含む信号を受信し、制御回路１８へ出力する。

制御回路１８は、通常のコンピュータとして構成されており、内部にはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、画像メモリＡ１、Ｂ１、Ｃ１およびこれらの構成を接続するバスラインが備えられている。制御回路１８のＣＰＵは、ＲＯＭ、外部メモリ１９から読み出した車載用ナビゲーション装置１の動作のためのプログラムを実行し、その実行の際には、ＲＡＭ、画像メモリＡ１、Ｂ１、Ｃ１に対して情報の書き込みを行い、Ｉ／Ｏを介して位置検出器１１、操作スイッチ群１７、外部メモリ１９、表示装置２０、リモコンセンサ２１と信号の授受を行う。

より具体的には、制御回路１８のＣＰＵは、車載用ナビゲーション装置１が起動するとき、ＲＯＭからブートプログラム、オペレーティングシステム（以下、ＯＳと記す）等を読み出して実行し、このＯＳ上で動作するプログラムとしては、メニュープログラム、地図表示プログラム、セットアッププログラムおよびその他のプログラムがある。

メニュープログラムは、ＯＳ上で動作する各種プログラムを、そのプログラムの機能や目的別に階層的にメニュー表示し、そのメニュー表示されたものの中からユーザが選択したプログラムの実行を開始させる。なお、メニュー表示は表示装置２０の表示画面に当該メニューの画像データを出力することで行い、また、ユーザの選択は、リモコンセンサ２１を介したリモートコントロール端末（以下、リモコンと称する）２２または操作スイッチ群１７に対する選択操作（カーソル移動、確定ボタン押下等）によって制御回路１８に入力された信号に基づいて検出する。

地図表示プログラムは、位置検出器１１から入力された現在位置情報に基づく車両現在位置マークと、地図データ入力器１６から入力された地図データを重ねてその表示画面に表示させる。

セットアッププログラムは、リモコン２２により、あるいは操作スイッチ群１７により各種基本設定を行うもので、例えば、地図スケールの変更時の表示設定において、地図スケールの変更前と変更後の画像を一度に切り替える通常の設定と、実画像と虚画像の色調を除々に遷移させる画像遷移処理を行う設定のどちらかを設定するようになっている。ユーザーは、このセットアッププログラムに従って、予め上記した各種基本設定をしておく。

上記した構成において、ナビゲーション装置１の制御回路１８は、地図データ入力器１６から入力された地図データと位置検出器１１から入力された現在位置情報に基づき、地図上に車両現在位置マークを重ねて表示装置２０の表示画面に表示させる地図表示機能を有している。そして、表示画面に表示される地図の地図スケールは、図２に示すように、１／５千図、１／１万図、１／２万図、…、１／２０４８万図の１３段階の地図スケールが設定できるようになっている。また、基本設定の地図スケールの変更時の表示設定において、地図スケールの変更前と変更後の画像を一度に切り替える通常の設定では、１／５千図〜１／３２万図では虚画像を表示し、１／６４万図〜１／２０４８万図では実画像を表示するようになっている。また、地図スケールの変更前と変更後の画像の色調を除々に遷移させる画像遷移処理を行う設定では、１／５千図の地図スケールでは虚画像を表示し、１／２０４８万図の地図スケールでは実画像を表示するようになっており、１／５千図と１／２０４８万図の間の地図スケールでは、地図スケールの変更前の色調、地図スケールの変更後の色調、後述するαブレンド率および逆αブレンド率に基づき、虚画像と実画像との色調を補間する処理を行う。

次に、図３、図４を参照して、ナビゲーション装置１の制御回路１８の実画像と虚画像間の遷移処理について説明する。図３、図４は、それぞれ制御回路１８の実画像と虚画像間の遷移処理の一部を示すフローチャートである。

ナビゲーション装置１の電源がオンされると、制御回路１８は、所定の初期設定を行った後、定期的に地図スケールの変更要求があるか否かを判定する（ステップＳ１０）。なお、地図スケールの変更要求があるか否かの判定は、リモコンセンサ２１または操作スイッチ群１７を介して地図スケールの変更を示す旨の信号が入力されたか否かに基づいて判定する。ここで、ユーザーのリモコン２２または操作スイッチ群１７の操作による地図スケールの変更の要求がなく、リモコンセンサ２１または操作スイッチ群１７を介して地図スケールの変更要求を示す旨の信号が入力されない場合、地図スケールの変更要求はないと判定し（ステップＳ１０でＮＯと判定）、地図スケールの変更要求を示す旨の信号が入力されるまでステップＳ１０の判定を繰り返す。

また、ユーザーのリモコン２２または操作スイッチ群１７の操作による地図スケールの変更の要求があり、地図スケールの変更要求を示す旨の信号が入力された場合、地図スケールの変更要求があったと判定する（ステップＳ１０でＹＥＳと判定）。そして、地図スケールの変更時の表示設定において、地図スケールの変更前と変更後の画像を一度に切り替える通常の設定と、地図スケールの変更前と変更後の画像の色調を除々に遷移させる画像遷移処理を行う設定のどちらの設定となっているかに基づき、画像遷移処理が許可されているか否かを判定する。ここで、地図スケールの変更前と変更後の画像を一度に切り替える通常の設定となっている場合、画像遷移処理が許可されていないと判定し（ステップＳ２０でＮＯと判定）、地図スケールの変更前と変更後の画像を一度に切り替える通常の描画方法で描画を実施し（ステップＳ５０）、本処理を終了する。

また、ステップＳ２０において、地図スケールの変更時の表示設定が地図スケールの変更前と変更後の画像の色調を除々に遷移させる画像遷移処理を行う設定となっている場合、画像遷移処理が許可されていると判定し（ステップＳ２０でＹＥＳと判定）、地図スケールの変更前の地図描画方法である遷移元の地図描画方法と地図スケールの変更後の地図描画方法である遷移先の地図描画方法を取得し（ステップＳ３０）、取得した地図描画方法に基づき、遷移元と遷移先の各地図描画方法が同じであるか否かを判定する（ステップＳ４０）。ここで、取得した遷移元と遷移先の各地図描画方法が共に実画像である場合、または取得した遷移元と遷移先の各地図描画方法が共に虚画像である場合、遷移元と遷移先の各地図描画方法が同じであると判定し（ステップＳ４０でＹＥＳと判定）、地図スケールの変更前と変更後の画像を一度に切り替える通常の描画方法で描画を実施し（ステップＳ５０）、本処理を終了する。

また、ステップ３０において取得した遷移元と遷移先の各地図描画方法が異なる場合、遷移元と遷移先の各地図描画方法が異なると判定し（ステップＳ４０でＮＯと判定）、遷移先と遷移元の地図スケールを取得する（ステップＳ６０）。ここで、ユーザーのリモコン２２または操作スイッチ群１７の操作による地図スケールの変更の要求があった際に、リモコンセンサ２１または操作スイッチ群１７を介して入力された地図スケールに基づき、地図スケールを取得する（ステップＳ７０）。そして、遷移元と遷移先の間の補間スケール段数Ｎを取得する。例えば、図２に示すように、遷移元の地図スケールが１／５１２万図であり、遷移先の地図スケールが１／４万図である場合、７段階の表示スケールを跨ぐことになり、この場合、補間スケール段数Ｎ＝７となる。

この後、図４に示すように、遷移段落番号ｎを１とする。具体的には、制御回路１８は、インクリメントカウンタを有しており、このインクリメントカウンタの値を１に設定する（ステップＳ８０）。そして、ステップＳ９０では、遷移段落番号ｎが補間スケール段数Ｎよりも小さいか否かを判定し（ステップＳ９０）、遷移段落番号ｎが補間スケール段数Ｎと等しくなるまで、ステップＳ９０〜ステップＳ１４０の処理を繰り返す。

ここで、ステップＳ９０〜ステップＳ１４０の処理について説明する。ステップＳ９０において、遷移段落番号ｎが補間スケール段数Ｎよりも小さいと判定した場合（ステップＳ９０でＹＥＳと判定）、遷移元の地図を遷移段落番号ｎに応じた補間スケールで画像メモリＡ１に記憶する（ステップＳ１００）。例えば、図２における補間スケールは、ｎ＝１のとき１／２５６万図、ｎ＝２のとき１／１２８万図、ｎ＝３のとき１／６４万図、…、ｎ＝７のとき１／４万図の地図スケールの地図を画像メモリＡ１に記憶する。そして、同様に、遷移先の地図を遷移段落番号ｎに応じた補間スケールで画像メモリＢ１に記憶し（ステップＳ１１０）、ステップ１２０へ進む。

ステップ１２０では、画像メモリＡ１に記憶した遷移元の地図とメモリＢ１に記憶した遷移先の地図の各地図の色調をαブレンド率に応じて合成し、合成した画像を画像メモリＣ１に格納する処理を行う。

ここで、図５を参照して、αブレンドによる合成について説明する。図５は、αブレンドによる合成に関するＣ言語の記述を示したものである。図のｆｌｏａｔ ＡｌｐｈａＶａｌに示すように、αブレンド率ＡｌｐｈａＶａｌは不動小数点の変数として定義され、このαブレンド率ＡｌｐｈａＶａｌは、ル遷移段落番号ｎと補間スケール段数Ｎの比ｎ／Ｎで表される。また、ｆｌｏａｔ ＡｌｐｈａＲｅｖに示すように、逆αブレンド率ＡｌｐｈａＲｅｖは不動小数点の変数として定義され、この逆αブレンド率ＡｌｐｈａＲｅｖは、（１．０−ＡｌｐｈａＶａｌ）で表される。また、遷移元の色調、遷移先の色調、αブレンドによる合成後の色調は、それぞれ変数Ａ、Ｂ、Ｃとして定義され、これらの変数Ａ、Ｂ、Ｃは、色調の階調を０から２５５までの２５６色調データを表現するために１バイトすなわち８ビットの変数として定義されている。そして、αブレンドによる合成後の色調Ｃは、Ｃ＝（ＢＹＴＥ）（（ｆｌｏａｔ）Ａ＊ＡｌｐｈａＶａｌ＋（ｆｌｏａｔ）Ｂ＊ＡｌｐｈａＲｅｖ）に示す関数によって求められる。なお、図５に示した記述は、所定の色調に対するものであり、制御回路１８は、カラー表示のための異なる３色（Ｒ：赤、Ｇ：緑、Ｂ：青）の各色調毎に、図５に示したαブレンドによる合成を行う。以下、ＲＧＢの各色調を合成したものを画素として記す。

つまり、ステップ１３０では、画像メモリＡ１に記憶した遷移元の画素Ａ、メモリＢ１に記憶した遷移先の画素Ｂ、αブレンド率ＡｌｐｈａＶａｌおよび逆αブレンド率ＡｌｐｈａＲｅｖに基づいて、αブレンドによる合成後の色調Ｃを算出し、算出したαブレンドによる合成後の画素Ｃを画像メモリＣ１に格納する処理を行う。

この後、画像メモリＣ１に格納した画素Ｃを表示装置２０の表示画面に表示させる（ステップＳ１２０）。そして、ｎ＝ｎ＋１に示すように遷移段落番号ｎを１だけ増加させ、すなわち、インクリメントカウンタの値を１だけカウントアップさせ（ステップＳ１４０）、ステップＳ９０の判定に戻る。このように、ステップＳ９０において、遷移段落番号ｎが補間スケール段数Ｎよりも小さい場合、ステップＳ９０〜ステップＳ１４０の処理を繰り返し、遷移段落番号ｎが補間スケール段数Ｎと等しくなると、本処理を終了する。

したがって、図２に示すように、遷移元の地図スケールが１／５１２万図、遷移先の地図スケールが１／４万図、補間スケール段数Ｎが７の場合、ステップＳ９０〜ステップＳ１４０の処理を行う度に、遷移段落番号ｎが増加して、地図スケールが１／２５６万図、１／１２８万図、１／６４万図、…、１／４万図のように徐々に変化するとともに、αブレンド率ｎ／Ｎが１／７、２／７、３／７、…、７／７のように増加して、メモリＣ１に格納される画素Ｃは、遷移元の画素から一定の色調変化率で除々に遷移先の画素へ変化する。

上記したように、制御回路１８は、リモコンセンサ２１または操作スイッチ群１７によって入力される表示スケールに応じて実画像と虚画像の各描画方法を異ならせて表示する場合、実画像と虚画像の各色調を合成した信号を出力するので、表示スケールが変更されてもユーザーがどこを表示しているのか見失わないようにすることができる。

また、制御回路１８は、リモコンセンサ２１または操作スイッチ群１７によって入力される表示スケールに応じて実画像と虚画像の描画方法を異ならせて表示する場合、実画像と虚画像の各色調の合成の割合を除々に変化させた画像信号を出力するので、表示画面には実画像の色調と虚画像の各色調の合成の割合が徐々に変化するように表示され、よりユーザーがどこを表示しているのか見失わないようにすることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々なる形態で実施することができる。

例えば、上記実施形態において、１／５千図のような詳細地図では虚画像を表示し、１／２０４８万図のような広域地図では実画像を表示する例について示したが、１／５千図のような詳細地図では実画像を表示し、１／２０４８万図のような広域地図では虚画像を表示するようにしてもよい。

また、上記した実施形態では、図２に示したように１／５千図の地図スケールでは虚画像を表示し、１／２０４８万図の地図スケールでは実画像を表示するようになっており、１／５千図と１／２０４８万図の間の地図スケールにおいて、虚画像と実画像との色調を補間する処理を行う例について示したが、例えば、図６に示すように、１／２０４８万図〜１／６４万図では、実画像を表示させ、１／３２万図〜１／５千図では虚画像を表示させ、１／６４万図と１／３２万図との間において虚画像と実画像との色調を補間する処理を行うようにしてもよい。

また、上記実施形態において、αブレンドによる合成について示したが、αブレンドによる合成に限ることなく、例えば、図７に示すように、実画像と虚画像をそれぞれ短冊のような長方形に分割し、分割した実画像と虚画像の各長方形を交互に並べて実画像と虚画像を合成するようにしてもよい。この場合、分割された実画像の長方形の幅と分割された虚画像の長方形の幅の比を除々に変化させることで、実画像から虚画像へ除々に遷移させたり、反対に、実画像から虚画像へ除々に遷移させることができる。また、実画像と虚画像をそれぞれ短冊のような長方形に分割するのではなく、実画像と虚画像をチェッカーフラグのような正方形の碁盤の目のように分割し、分割した実画像と虚画像の各正方形を交互に並べて実画像と虚画像を合成するようにしてもよい。

本発明に係る車載用ナビゲーション装置の構成を示す図である。 地図スケールの変更時の実画像と虚画像の画像遷移についての説明図である。 制御回路１８の実画像と虚画像間の遷移処理の一部を示すフローチャートである。 制御回路１８の実画像と虚画像間の遷移処理の一部を示すフローチャートである。 αブレンド率の算出に関する説明図である。 その他の実施形態に係る地図スケールの変更時の実画像と虚画像の画像遷移についての説明図である。 その他の実施形態に係る実画像と虚画像の合成についての説明図である。

符号の説明

１…車載用ナビゲーション装置、１１…位置検出器、１２…地磁気センサ、
１３…ジャイロスコープ、１４…距離センサ、１５…ＧＰＳ受信機、
１６…地図データ入力器、１７…操作スイッチ群、１９…外部メモリ、
２０…表示装置、２１…リモコンセンサ、２２…リモコン、２３…通信装置。

Claims (2)

1. 実画像と虚画像を表示する画像表示装置であって、
   前記実画像と虚画像が記憶された記憶媒体から前記実画像と虚画像を入力する第１の入力手段（１６）と、
   表示スケールを入力する第２の入力手段（１７、２１）と、
   前記第１の入力手段（１６）によって入力される前記実画像と虚画像に基づき、前記第２の入力手段から入力される前記表示スケールに応じた画像信号を出力する制御手段（１８）と、
   前記制御手段（１８）から出力される前記画像信号に応じた画像表示を行う表示手段（２０）と、を備え、
   前記制御手段（１８）は、前記第２の入力手段（１７、２１）から入力される表示スケールの変更に応じて、変更前と変更後でその描画方法が実画像虚画像間で異なる場合に、変更前の画像と変更後の画像の各色調を所定の割合で合成した前記画像信号を出力することを特徴とする画像表示装置。
2. 前記制御手段（１８）は、前記第２の入力手段（１７、２１）から入力される表示スケールの変更に応じて、変更前と変更後でその描画方法が実画像虚画像間で異なる場合に、変更前の画像と変更後の画像の各色調の合成の割合を徐々に変化させて合成した前記画像信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。

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