JP4104670B2 - 地図表示装置 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、平面地図を鳥瞰図法による表示形式に変換した鳥瞰地図で表示し、しかもその地表面や道路を標高に応じて凹凸をつけて立体的に表示する地図表示装置に関する。
背景技術
道路地図を表示装置に表示する際、車両の現在地周辺の道路地図を遠方よりも拡大して表示する、いわゆる鳥瞰図法によって道路地図を表示するようにした車両用地図表示装置が知られている（例えば、特開平2-244188号公報参照）。上記公報に開示された装置は、車両の現在地の後方に視点を置き、この視点から車両の進行方向を見下ろした様子を表示装置の画面上に表示する。このような鳥瞰図法による地図表示（以下、鳥瞰図法により表示される地図を鳥瞰地図と呼び、平面図として表示される平面地図と区別する）を行うと、現在地周辺の地図情報を拡大して表示できるとともに、現在地から遠方までの広範囲を表示できるため、道路地図の接続状況を視覚的に捉えやすくなる。また、いかにも運転者自身が道路地図を見下ろしているかのような臨場感のある道路地図を表示できる。
このような鳥瞰地図に表示される道路などを立体的に表示する場合、道路の各要素点の位置座標データに高さデータを付加すればよいが、データ量が膨大となり、車載用地図表示装置においては、橋や立体交差などの特定の構造物についてのみ実現されている。しかしながら、全ての道路、橋、立体交差などを立体的に表示する場合はこの方式ではメモリ容量の点でコスト的に実現が難しいし、地表面をその標高に応じて凹凸表示することはさらに困難である。
本発明の目的は、鳥瞰地図の地表面や道路などをその標高に基づいて立体的に表示する場合に、標高を表すデータの容量を少なくするようにした地図データを有効に使用する地図表示装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の地図表示装置は、平面地図を鳥瞰図法による表示形式に変換して鳥瞰地図を表示する。そして、平面地図を複数の領域に分割し、各領域のそれぞれの標高に応じた高さデータを各領域に対応づけて記憶した高さデータ部と、領域のそれぞれひとつの点について、各々の位置座標と高さデータとに基づいて、モニタ画面上で表示される鳥瞰地図上の座標値を演算する演算手段と、モニタ画面上の点で囲まれる範囲を、各点の高さに応じて階調表示する階調手段とを具備し、階調手段は、モニタ画面内において高さに応じて階調表示する階調数を、モニタ画面上の点で囲まれる複数の領域の最小高さと最大高さの差にかかわらず同数となるように階調表示することを特徴とする。
これにより、標高を表すデータの容量を少なくしながら、鳥瞰地図の地表面をその標高データに基づいて階調表示して立体的に表示する場合に階調表示の演算を簡素化できる。
他の地図表示装置は、平面地図を鳥瞰図法による表示形式に変換して鳥瞰地図を表示する。そして、平面地図を複数の領域に分割し、各領域のそれぞれの標高に応じた高さデータを各領域に対応づけて記憶した高さデータ部と、領域のそれぞれひとつの点について、各々の位置座標と高さデータとに基づいて、モニタ画面上で表示される鳥瞰地図上の座標値を演算する演算手段と、モニタ画面上の点で囲まれる領域のそれぞれを各点の高さに応じて階調表示するために、モニタ画面内の点で囲まれる複数の領域の最小高さと最大高さの差を標高に応じて予め設定されている複数のカラーデータにおける１つのカラーデータあたりの高さで除してカラー数を演算し、そのカラー数がカラーパレットの個数ｍ以下の場合には、予め設定されている複数のカラーデータのうちのｍ個を、ｍ個のカラーパレットに予め定められている順番でそれぞれ割当て、そのカラー数が個数ｍ個を超えていれば、そのカラー数をｍで除して可変階調ピッチを算出し、予め定められている順番の複数のカラーデータのうちのｍ個を、可変階調ピッチでｍ個のカラーパレットに割当てる階調表示手段とを具備することを特徴とする。
これにより、標高を表すデータの容量を少なくしながら、限られた数のカラーパレットを有効に利用してカラーによる階調表示が可能となる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明による地図表示装置の一実施の形態を示すブロック図である。
図２は、２次メッシュの広さの領域における高さデータを説明する図である。
図３は、高さデータテーブルの一例を示す図である。
図４は、２次メッシュ内の道路データを説明する図である。
図５は、道路データテーブルを示す図である。
図６は、道路を高さデータの２次メッシュに重ねて示す図である。
図７は、３次元道路データテーブルを示す図である。
図８は、２次元道路データと３次元道路データで表現した道路の違いを説明する図である。
図９は、高さデータ２次メッシュの拡大図である。
図１０Ａ〜図１０Ｃは、階調表示を説明する図である。
図１１は、モニタ画面上に表示された立体鳥瞰地図を示す図である。
図１２は、地表面の高さを考慮しない場合（静的描画）の領域分割を説明する図である。
図１３は、地表面の高さを考慮した場合（動的描画）の領域分割を説明する図である。
図１４は、動的描画の下り勾配における領域面分割を説明する図である。
図１５は、動的描画の上り勾配における領域面分割を説明する図である。
図１６は、トンネル表示の不具合を説明する図である。
図１７は、トンネル表示の不具合を解消した図である。
図１８は、経路探索処理の手順を示すフローチャートである。
図１９は、探索された経路の全ルートを鳥瞰地図表示画面上に表示した図である。
図２０Ａ〜図２０Ｃは、経路探索結果をデフォルメして示すモニタ画面上の表示を説明する図である。
図２１Ａ〜図２１Ｄは、経路探索結果をデフォルメして示すモニタ画面上の表示を説明する図である。
図２２Ａ〜図２２Ｂは、経路探索結果をデフォルメして示すモニタ画面上の表示を説明する図である。
図２３Ａ〜図２３Ｄは、４つの表示画面を説明する図である。
図２４は、メイン処理を説明するフローチャートである。
図２５は、鳥瞰地図表示処理を示すフローチャートである。
図２６は、平面地図表示処理を示すフローチャートである。
図２７は、立体鳥瞰地図表示処理を示すフローチャートである。
図２８は、住宅地図表示処理を示すフローチャートである。
図２９は、カラーデータテーブルを説明する図である。
図３０は、階調表示して描画（グラデーション処理）する制御フローチャートである。
図３１は、カラーパレットを作成する処理のフローチャートである。
図３２は、トンネル描画処理のフローチャートである。
図３３は、デフォルメルート表示の制御のフローチャートである。
図３４は、画面表示切り替えの制御フローチャートである。
図３５は、パーソナルコンピュータを使用した地図表示装置の構成図である。
図３６は、動的描画における領域分割位置を求める制御フローチャートである。
発明を実施するための最良の形態
図１は本発明による地図表示装置の一実施の形態のブロック図である。図１において、１は車両の現在地を検出する現在地検出装置であり、例えば車両の進行方位を検出する方位センサ１ａ、車速を検出する車速センサ１ｂ、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からのＧＰＳ信号を検出するＧＰＳセンサ１ｃ等から成る。２は平面道路地図や住宅地図に関するデータを格納する地図記憶メモリであり、例えばＣＤ−ＲＯＭおよびその読み出し装置から成る。地図記憶メモリ２に格納される道路地図データは、主に平面地図上の道路データ、名称データおよび背景データ等から成る。この地図記憶メモリ２には、後述するように、地図をメッシュ上に分割してなる小領域内の標高データをそれぞれ記憶する領域も設けられている。
３は装置全体を制御する制御回路であり、マイクロプロセッサおよびその周辺回路から成る。４は車両の目的地等を入力する各種スイッチを有する入力装置であり、本例では、表示画面の周囲に配設されている。詳細／広域スイッチ４ａ、４ｂは、表示地図を詳細表示したり広域表示するためのスイッチである。本例では、最詳細から最広域まで５段階に切換え可能とし、鳥瞰地図表示の場合、視点の高さを各段階に対してそれぞれ３５０ｍ、７００ｍ、１４００ｍ、２８００ｍ、５６００ｍに設定している。スクロールスイッチ４ｃは表示画面を上下左右にスクロールするためのものであり、種々の形態のスイッチを使用でき、いわゆるジョイスティックでもよい。現在地を中心に見下ろし方向を変更するスクロールスイッチを設けることもでき、この場合、画面は上下方向だけでなく、回転方向にもスクロールすることができる。入力装置４にはその他の地図スイッチ４ｄや図示しない各種スイッチが設けられる。なお、入力装置４をリモコン方式として、ワイヤレスあるいはワイヤードで制御回路に指令を送出してもよいし、画面内にタッチパネルスイッチを設けてもよい。
５Ａは平面道路地図を真上から見て表示するための平面道路地図描画用データを格納する平面地図データ用メモリであり、地図記憶メモリ２から読み出した平面道路地図データに基づいて作成される。５Ｂは住宅地図を真上から見て表示するための住宅地図描画用データを格納する住宅地図データ用メモリであり、地図記憶メモリ２から読み出した住宅地図データに基づいて作成される。
６Ａは平面道路地図を鳥瞰図法で表示するための鳥瞰地図描画用データを格納する鳥瞰地図データ用メモリであり、地図記憶メモリ２から読み出した平面道路地図データに基づいて作成される。平面地図を鳥瞰地図に変換する手法は周知であり説明を省略する。６Ｂは平面地図から作成される鳥瞰地図にさらに高さデータを加味して地表面の凹凸を表現した立体鳥瞰地図描画用データを格納する立体鳥瞰地図データ用メモリであり、地図記憶メモリ２から読み出した平面道路地図データと後述するメッシュ領域ごとの高さデータとに基づいて作成される。
７は後述する表示モニタ８に表示するための画像データを格納する画像メモリであり、この画像データは平面地図描画用データ、住宅地図描画用データ、鳥瞰地図描画用データ、および立体鳥瞰地図描画用データのいずれかひとつとＶＩＣＳ情報の図形データなどから作成される。画像メモリ７に格納された画像データは適宜読み出されて表示モニタ８に表示される。
９はＦＭ多重放送受信装置、１０は光ビーコン受信装置、１１は電波ビーコン受信装置であり、それぞれＦＭ多重放送電波、光ビーコン、電波ビーコンで送られる交通情報（以下、ＶＩＣＳ情報と呼ぶ）を受信する。
ＶＩＣＳ情報とは、渋滞情報、規制情報、駐車場情報、サービスエリア情報、パーキングエリア情報である。また、規制情報には車線規制情報と、高速道路のランプ規制情報、インターチェンジ規制情報が含まれる。渋滞情報は、道路の上下線ごとに分けて、渋滞を赤色で、混雑を黄色で、渋滞混雑なしを緑色で表示する。
図２および図３は高さデータを説明する図である。図２はいわゆる２次メッシュと呼ばれる広さ（たとえば緯度方向１０ｋｍ，経度方向１２ｋｍの広さ）の領域を緯度方向にｎ行、経度方向にｍ列に分割したｎ×ｍ個（たとえば６４個）の小領域を示すものであり、各小領域には高さデータが割当てられている。各小領域の高さデータは、小領域を通過する等高線に基づいて決定することができる。たとえば、２００ｍと３００ｍの等高線が中心線を軸線として対称に通過する場合には、高さデータは２５０ｍとなる。したがって、小領域の高さデータは標高のデータではない。
図３はその高さデータを格納する高さデータテーブルの具体例を示している。緯度方向０行の経度方向データ欄Ｄａｔａ０には、経度分割番号０〜ｍ（０列〜ｍ列）で特定される小領域ごとにその高さデータがそれぞれ格納されている。同様に、緯度方向１〜ｎ行の経度方向データ欄Ｄａｔａ１〜Ｄａｔａｎのそれぞれには、経度分割番号０〜ｍ（０列〜ｍ列）で特定される小領域ごとにその高さデータがそれぞれ格納されている。なお、ｎ行ｍ列の小領域には通常メッシュ番号が付されて管理される。
図４は図２と同様の２次メッシュの広さの領域内に存在する道路を示している。ここで、経度方向の最大座標をＸmax、緯度方向の最大座標をＹmaxとする。図４において１本の道路Ｒは要素点（ノードとも呼ぶ）０，１，２……ｎ−１，ｎで定義されている。要素点０を始点、要素点ｎを終点と呼び、始点０と終点ｎとの間の要素点１，２，……ｎ−１を補間点、道路Ｒをリンク列とも呼ぶ。また、各要素点を結ぶ線分をリンクと呼び、各リンクはリンク番号で区別される。始点０、終点ｎ、補間点１〜ｎ−１はそれぞれＸおよびＹ座標データで地図上での位置が特定される。図５は道路Ｒのデータが格納される道路データテーブルの具体例を示し、１つのリンク列を構成する要素点０〜ｎのそれぞれについてＸ座標およびＹ座標が格納されている。なお、道路データテーブルには、リンク列のサイズ、リンク列を構成する要素点の数、リンクの属性（国道、県道、高速道路、トンネル、橋など種別データ）、路線番号なども合わせて格納される。
図６は図２の２次メッシュ領域に図４の道路Ｒを重ね合わせて示すもので、要素点０〜ｎは２次メッシュのいずれかの小領域に含まれている。要素点０〜ｎがどの小領域に含まれるかは以下の（１）式および（２）式の演算により求められる。
経度方向分割番号＝（Ｘｉ／Ｘmax）×経度分割数ｍ…（１）
緯度方向分割番号＝（Ｙｉ／Ｙmax）×緯度分割数ｎ…（２）
ここで、Ｘｉ、Ｙｉはそれぞれ要素点０〜ｎのＸ座標、Ｙ座標である。
このようにして求められた経度方向分割番号と緯度方向分割番号で特定される小領域の高さデータを図３の高さデータテーブルから読み出し、図７に示すような３次元道路データテーブルを作成する。図７のデータテーブルには、要素点０〜ｎについてのＸおよびＹ座標と高さデータが格納されている。
このような要素点０〜ｎの２次元位置座標を鳥瞰地図上の２次元位置座標に変換し、さらに各要素点の高さデータも加味して各要素点をモニタ上に設定されているスクリーン座標に変換することにより、図８に実線Ｒｓｏｌで示すように道路Ｒを立体的に表示することができる。なお、破線Ｒｄｏｔは鳥瞰地図上で高さデータを加味しない場合の道路を示し、この明細書ではこのように高さを加味しないで鳥瞰地図表示する場合を単に鳥瞰地図表示と呼び、高さを加味して鳥瞰地図表示する場合を立体鳥瞰地図表示と呼ぶ。
次に図２に示した２次メッシュ小領域の高さデータに基づいてスクリーン座標上で小領域の高さを階調表示して立体的な鳥瞰地図を作成する手順について説明する。
図９は図２の左隅を拡大して示す図である。０行０列の小領域をＲ００、０行１列の小領域をＲ０１、１行０列の小領域をＲ１０、１行１列の小領域をＲ１１とし、各小領域Ｒ００〜Ｒ１１の中心点をＱ０〜Ｑ３とする。中心点Ｑ０〜Ｑ３の位置座標は既知であり、また、各小領域Ｒ００〜Ｒ１１の高さも高さデータテーブルから既知である。したがって、各小領域Ｒ００〜Ｒ１１の中心点Ｑ０〜Ｑ３の高さを小領域Ｒ００〜Ｒ１１の高さと仮定すれば、これら４点で囲まれる面ＰＬ０の３次元位置座標を演算することができる。４つの中心点Ｑ０〜Ｑ３の高さが等しい場合には、面ＰＬ０を鳥瞰地図上の面に変換し、さらにその面をモニタ画面上の面に変換する。面ＰＬ０は同じ高さであるからモニタ画面上の面ＰＬ０に相当する面内の画素は全て同一色で表示される。
次に、面ＰＬ０の各点Ｑ０〜Ｑ３の高さがそれぞれ異なる場合の色彩の表現方法について説明する。面ＰＬ０の各点Ｑ０〜Ｑ３の高さがそれぞれ異なる場合には、たとえば図９に示すように、四角形ＰＬ０を中心点Ｑ０、Ｑ１、Ｑ２で囲まれる三角形ＴＲ１と、中心点Ｑ０、Ｑ２、Ｑ３で囲まれる三角形ＴＲ２に分割し、それぞれの三角形領域内の各画素の色彩を演算して階調表現する。図１０Ａ，Ｂにより詳細に説明する。
図１０Ａはモニタ画面を画素（ドット）の集合で表したものであり、スクリーン座標系である。１つの升目が１つの画素（ドット）を表している。点Ｐ０は図９の小領域Ｒ００内に、点Ｐ１は小領域Ｒ０１内に、点Ｐ２は小領域Ｒ１１内にそれぞれ位置するＱ０、Ｑ１、Ｑ２の点に対応する画素である。図１０は、図９の平面図をモニタ画面上に鳥瞰図で表したものであるため、図９の点Ｑ０、Ｑ１、Ｑ２の直角３角形はＴＲ１は、図１０では点Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２と鳥瞰図の座標変換に対応して変形している。各点Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２はそれぞれスクリーン座標系におけるＸおよびＹ座標とカラーパレット番号を有し、それぞれのデータは［Ｘ０，Ｙ０，Ｃ０］、［Ｘ１，Ｙ１，Ｃ１］、［Ｘ２，Ｙ２，Ｃ２］のように表すことができる。ここで、ＸおよびＹ座標はモニタの水平方向画素番号と垂直方向画素番号であり、Ｃはカラーパレット番号であり、高さデータに予め割当てられている色を特定する番号である。カラーパレット番号については後に詳述する。
点Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２で囲まれた領域の各画素の色の階調は次のようにして演算される。図１０Ｂは、点Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２で囲まれた領域のうち、点Ｐ２からＰ１までの緯度座標Ｙ２〜Ｙ１まで上半分の領域（経度方向ＬＧ１と緯度方向ＬＴ１で特定される領域）の階調表示の演算を説明する図である。
図１０Ｂにおいて、描画始点画素をＳｘ、描画始点画素をＥｘ、始点カラーパレット番号をＳcolor、終点カラーパレット番号をＥcolor、描画始点から描画終点に向うカラー増分をＣＰ、任意の緯度において経度方向に延在する描画画素ラインのＹ座標をｙｐとするとき、それぞれは次式（３）〜（７）で表される。
Ｓｘ＝Ｘ０＋｛（Ｘ２−Ｘ０）／（Ｙ２−Ｙ０）｝×（ｙｐ−Ｙ０）…（３）
Ｅｘ＝Ｘ１＋｛（Ｘ２−Ｘ１）／（Ｙ２−Ｙ１）｝×（ｙｐ−Ｙ１）…（４）
Ｓcolor＝Ｃ０＋｛（Ｃ２−Ｃ０）／（Ｙ２−Ｙ０）｝×（ｙｐ−Ｙ０）…（５）
Ｅcolor＝Ｃ１＋｛（Ｃ２−Ｃ１）／（Ｙ２−Ｙ１）｝×（ｙｐ−Ｙ１）…（６）
ＣＰ＝（Ｅcolor−Ｓcolor）／（Ｅｘ−Ｓｘ）…（７）
図１０Ｃは、点Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２で囲まれた領域のうち、点Ｐ０からＰ１までの緯度座標Ｙ０〜Ｙ１まで下半分の領域（経度方向ＬＧ１＋ＬＧ２と緯度方向ＬＴ２で特定される領域）の階調表示の演算を説明する図である。階調表示は次式（８）〜（１２）により演算される。
Ｓｘ＝Ｘ０＋｛（Ｘ２−Ｘ０）／（Ｙ２−Ｙ０）｝×（ｙｐ−Ｙ０）…（８）
Ｅｘ＝Ｘ０＋｛（Ｘ１−Ｘ０）／（Ｙ１−Ｙ０）｝×（ｙｐ−Ｙ０）…（９）
Ｓcolor＝Ｃ０＋｛（Ｃ２−Ｃ０）／（Ｙ２−Ｙ０）｝×（ｙｐ−Ｙ０）…（１０）
Ｅcolor＝Ｃ０＋｛（Ｃ１−Ｃ０）／（Ｙ１−Ｙ０）｝（ｙｐ−Ｙ０）…（１１）
ＣＰ＝（Ｅcolor−Ｓcolor）／（Ｅｘ−Ｓｘ）…（１２）
以上の式（３）〜（１２）を使用して、図１０Ａの点Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２で囲まれた三角形の領域を階調表示して描画（グラデーション処理）する制御フローを図３０により説明する。図３０において、まずステップＳ４０１では、描画すべき３角形の頂点を求め、Ｙ軸方向の描画始点画素Ｙｍｉｎ、描画終点画素Ｙｍａｘを求める。図１０Ａでは、３角形の頂点のスクリーン座標系（モニタ画面）の座標（画素番号）は、点Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２が［Ｘ０，Ｙ０］、［Ｘ１，Ｙ１］、［Ｘ２，Ｙ２］で与えられているので、Ｙｍｉｎ＝Ｙ０、Ｙｍａｘ＝Ｙ２である。ステップＳ４０２で、Ｙ軸方向の変数ｙｐにＹｍｉｎを代入する。ステップＳ４０３で、Ｙ座標ｙｐにおけるＸ軸方向の描画始点画素Ｓｘ、描画終点画素Ｅｘを求める。図１０Ａでは、ｙｐがＹ０からＹ１までのときは式（８）（９）を使用し、ｙｐがＹ１からＹ２のときは式（３）（４）を使用する。ステップＳ４０３で、Ｘ軸方向の変数ｘｐに求めた描画始点画素Ｓｘを代入する。ステップＳ４０５で描画始点画素Ｓｘ、描画終点画素Ｅｘにおけるカラーパレット番号Ｓcolor、Ｅcolorを求める。ｙｐがＹ０からＹ１までのときは、式（１０）（１１）を使用し、ｙｐがＹ１からＹ２のときは式（５）（６）を使用する。ステップＳ４０６で、カラーパレット番号変数ｃにＳcolorを代入する。ステップＳ４０７で、式（７）あるいは式（１２）よりカラー増分すなわちカラーパレット番号の増分ＣＰを求める。
ステップＳ４０８で、画素（ｘｐ、ｙｐ）において、カラーパレット番号ｃの描画色で描画する。ステップＳ４０９でカラーパレット番号を増分ＣＰを足すことにより次のカラーパレット番号に設定して階調を変更し、ステップＳ４１０でｘｐをプラス１することによりＸ軸方向の隣の画素に設定する。ステップＳ４１１で、ｘｐが描画終点画素Ｅｘを超えているかどうかを判断し、超えていると判断されるとステップＳ４１２に進む。まだ超えていないと判断されると、ステップＳ４０８に戻りＹ座標ｙｐのラインにおけるＸ方向の描画を完成すべく処理を繰り返す。ステップＳ４１２では、ｙｐにプラス１し、Ｙ軸方向へ画素のラインを１つずらす。ステップＳ４１３で、ｙｐがＹ軸方向の描画終点画素Ｙｍａｘを越したかどうかを判断し、越したと判断された場合は、全ての描画が完成したので処理を終了する。越していないと判断されるとステップＳ４０３に戻り処理を繰り返す。
図１０Ａの点Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２で囲まれた領域以外の２つの三角形領域についても同様にして階調演算が行なわれ描画が行われる。図１０Ａの点Ｐ０とＰ１を結ぶ線の下の領域は、点Ｐ０，Ｐ１およびＰ１に緯度方向に隣接する小領域内の中心点で囲まれる三角形を使用し、図１０Ａの点Ｐ０とＰ２を結ぶ線の上の領域は、点Ｐ０，Ｐ２およびＰ０に緯度方向に隣接する小領域内の中心点で囲まれる三角形を使用して、それぞれ階調演算が行なわれ描画が行われる。なお、上述の小領域内の点については、中心点を使用せず任意の点を使用して、階調演算および描画処理を行ってもよい。
このような階調演算および描画処理によれば、図９の点Ｑ０〜Ｑ３で囲まれた四角形あるいは三角形ＴＲ１，ＴＲ２の領域内が高さに応じて階調表示されて立体感が表現される。すなわち、四角形の４隅の点が同一の高さであればその四角形内は同一の色彩で塗り潰し、四隅の高さが異なる場合には四角形を２つあるいは３つの三角形に分割し、それぞれの三角形内の画素の色彩を変更して階調表示することにより、モニタには図１１に示すように、立体的に表した地表面上に図８のような３次元道路や湖などが重ね合わされて立体鳥瞰地図が表示される。したがって、従来の鳥瞰地図の地表面が平坦面として表現されていたものが、各地点の高さに応じた凹凸が表現され、より立体感あふれるリアルな画像となる。
なお、以上では便宜上、点Ｑ０〜３で囲まれる面ＰＬ０やＴＲ１，ＴＲ２について説明したが、モニタ画面上にこれらの面の形状が表示されるものではなく、あくまでその面内を階調表示して鳥瞰地図の地表面を立体的に表示するための面である。
次に階調表示に使用する色彩について説明する。１画面に表示される地図の標高差はまちまちであり、予め定めた標高差ピッチで色彩を変更して階調表示するようにすると、標高差が小さいときは階調数が少なくなってしまい、立体的な表示が難しくなる。そこで、この実施の形態では、次のようにして１画面内で使用する階調数を標高差（各領域の高さデータの差）にかかわらず同数としてより立体的な表示を可能とする。
図２９はカラーデータテーブルを説明する図である。高さ０〜１０００ｍ，１０００ｍ〜２０００ｍ，２０００ｍ〜３０００ｍ，３０００ｍ〜４０００ｍの４つの高さ領域ごとのカラーデータとして、それぞれ＃０カラーデータ〜＃ｎカラーデータを割当てる。すなわち、標高差１０００ｍに対するカラーデータ数はｎ個であり、１つのカラーデータ当りの高さＣｈ（予め定められた固定の階調ピッチ）は１０００／（ｎ＋１）（ｍ）で表される。なお、４つの高さ領域カラーデータに割当てられる＃０〜＃ｎカラーデータは４つの高さ領域カラーデータごとにそれぞれ異なる色彩である。従って、標高に対応した色としては４×（ｎ＋１）色のカラーが使用される。ただし、本実施の形態では、この４×（ｎ＋１）色のカラーから所定数のカラーをカラーパレットに抜き出して登録し、カラーパレットを介して色の描画を行う。
図３１は、このカラーパレットを作成する処理についてのフローチャートである。この実施の形態で使用するカラーパレット数の最大値をｍ（＜ｎ）とする。まずステップＳ５０１で、描画領域内の複数の小領域の最大高さ最小高さを求め、高さの差Δｈを算出する。ステップＳ５０２で、最小高さと最大高さの差Δｈをカラーデータ当りの高さ（固定階調ピッチ）Ｃｈで除し必要なカラー数を求める。ステップＳ５０３では、求めたカラー数がカラーパレット作成最大値ｍより大きいか小さいかを判断する。カラー数がｍ以下ならば、ステップＳ５０４に進みテーブル増分値を１に設定する。カラー数がｍ以下ということは、最小高さのカラーデータから順番に、上記固定階調ピッチでｍ個のカラーデータを選択してｍ個のカラーパレットにそれぞれ設定できることを意味する。
カラー数がｍより大きいと判断されると、ステップＳ５０５に進み、求めたカラー数をカラーパレット作成最大値ｍで除してテーブル増分値を求める。小数点以下は切り上げ整数化する。必要とするカラー数がｍより大きいということは、カラーパレット数の制限から、固定階調ピッチＣｈ単位で色を変えて描画することはできないことを意味している。従って、カラーパレットには以下の手順によりテーブル増分値に応じてカラーテーブルから飛び飛びのカラーが選択されて登録される。
ステップＳ５０６では、カラーポインタにステップＳ５０１で求めた最小高さに対応するカラーテーブルのアドレスを設定し、カラーパレットポインタにカラーパレットの先頭アドレスを設定する。ステップＳ５０７では、カラーパレットポインタの示すカラーパレットにカラーポインタの示すカラーデータのデータを設定する。ステップＳ５０８で、カラーポインタにステップＳ５０４あるいはステップＳ５０５で求めたテーブル増分値を加算し、カラーパレットポインタには１を加算する。ここでは、加算値が１ということは隣のデータ領域のアドレスに設定されることを意味する。ステップＳ５０９で、カラーポインタがステップＳ５０１で求めた最大高さに対応するアドレスを超えたかどうかを判断する。まだ超えていないと判断されるとステップＳ５０７に戻り処理を繰り返す。超えたと判断されると、描画領域内の最小高さから最大高さに対応するカラーのカラーパレットへの登録（割り当て）が完了したので処理を終了する。
なお、図２９に示す２つの高さ領域カラーデータに跨がる場合にも、各高さ領域データから所定数のカラーデータが選択される。例えば、０〜１０００ｍと１０００ｍ〜２０００ｍの領域に跨がるとき、０〜１０００ｍの高さ領域カラーデータから＃ｎ−１カラーデータと＃ｎカラーデータが選択され、１０００ｍ〜２０００ｍの高さ領域カラーデータから＃０カラーデータ〜＃３カラーデータが選択される。
次に、鳥瞰地図表示における表示領域の分割について説明する。鳥瞰地図表示では、モニタ画面を上下に２〜４分割し、各領域ごとに表示に使用するデータ量を変えている。すなわち、自車位置近傍は大きく表示されるため、縮尺の小さい（縮尺率の大きい）道路地図データ（たとえばレベル１の地図）を使用し、画面上方の領域では広い領域を表示するため、縮尺の大きい（縮尺率の小さい）道路地図データ（たとえばレベル２の地図）を使用する。そのため、上述した立体表示のための処理に使用する道路地図データも上下の領域で異なる。その結果、上下領域の境界で階調表示が途切れたり、３次元道路データテーブルに基づいて描画される道路が途切れたりするおそれがある。
そこでこの実施の形態では次のようにして上記問題を解決する。図１２〜図１５により説明する。
図１２は地表面の標高差を考慮しない場合（静的描画）の領域分割を説明する図であり、図１３は地表面の標高差を考慮した場合（動的描画）の領域分割を説明する図である。図１２において、Ｐ０は鳥瞰図法による視点、Ｐ１はモニタ画面の最下方位置に対応する地図上の境界位置、Ｐ２はモニタ画面上の領域分割位置に対応する地図上の境界位置、Ｐ３はモニタ画面最上方位置に対応する地図上の境界位置、ＰＭはモニタ画面中央に対応する地図上の点である。なお、自車位置は地点Ｐ１とＰ２の間のＰ１に近い位置である。
視点Ｐ０は自車位置の後方３５０ｍの地点ＰＣの上空３５０ｍに位置する。画面最下方位置Ｐ１は視点Ｐ０から見降ろし角度β（＝５２°）で地上を見降ろした場合の地表面（地点ＰＣと同一の高さ）との交点であり、画面中央位置ＰＭは視点Ｐ０から見降ろし角度θ（＝２３°）で地上を見降ろした場合の地表面（地点ＰＣと同一の高さ）との交点であり、領域分割位置Ｐ２は視点Ｐ０から見降ろし角度γ（＝２０°）で地上を見降ろした場合の地表面（地点ＰＣと同一の高さ）との交点であり、画面最上方位置Ｐ３は地点ＰＣから車両進行方向に７０００ｍ離れた地表面（地点ＰＣと同一の高さ）の位置である。
以上の説明から、地表面の標高差を考慮しない静的描画の場合には、領域分割位置Ｐ２から画面最下方位置Ｐ１までの領域が詳細情報領域、領域分割位置Ｐ２から画面最上方位置Ｐ３までが広域情報領域となる。たとえば、地図データがレベル１〜６までの６段階に区分されている場合、詳細情報領域はレベル１のデータを用いて鳥瞰地図を描画し、広域情報領域はレベル２のデータを用いて鳥瞰地図を描画する。
次に図１３により動的描画の場合について説明する。実際の地表面が実線ＳＬＤで示すように、自車位置後方３５０ｍの地点ＰＣから車両進行方向に向って下り勾配であるとき、視点Ｐ０から見降ろし角度βで見降ろした場合の地表面との交点である画面最下方位置Ｐ１’は静的描画の場合の画面最下方位置Ｐ１よりも車両進行方向側の位置となる。視点Ｐ０から見降ろし角度γで見降ろした場合の地表面との交点である領域分割位置Ｐ２’も静的描画の場合の領域分割位置Ｐ２よりも車両進行方向側の位置となる。
実際の地表面が破線ＳＬＵで示すように、自車位置後方３５０ｍの地点ＰＣから車両進行方向に向って上り勾配であるとき、視点Ｐ０から見降ろし角度βで見降ろした場合の地表面との交点である画面最下方位置Ｐ１”は静的描画の場合の画面最下方位置Ｐ１よりも視点側の位置となる。視点Ｐ０から見降ろし角度γで見降ろした場合の地表面との交点である領域分割位置Ｐ２”も静的描画の場合の領域分割位置Ｐ２よりも視点側の位置となる。
このように、地表面の高さデータに基づいて地表面の凹凸を表現する場合（立体鳥瞰地図を表示する場合）には、上述したようにして算出される高さデータに応じて詳細情報領域と広域情報領域を決定する必要がある。以下、自車位置後方３５０ｍの地点ＰＣよりも地表面の高さが低い場合と高い場合に分けて説明する。
図１４において、Ｌγは視点Ｐ０から見降ろし角度γで地表面を見降ろした場合の見降ろし線であり、地点ＰＣと同じ高さとした場合の地表面との交点が領域分割位置Ｐ２である。この分割位置Ｐ２から車両進行方向に所定距離ＰＬ離れた地点Ｐ２１における見降ろし線Ｌγの高さ変化Δｈを
Δｈ＝ＰＬ×tanγ．．．（１３）
から算出し、見降ろし線Ｌγ上の地点Ｐ２１γの高さｈｐを
ｈｐ＝ｈ０−ｎ×Δｈ．．．（１４）
ただし、ｈ０は地点ＰＣの高さ、ｎは繰り返し数であり１以上の整数から算出するとともに、地点Ｐ２１に対応する実地表面上の地点Ｐ２１ａの高さｈｌを求める。
なお、ｈ０、ｈｌに対応する各地点ＰＣ、Ｐ２１ａはそれぞれいずれかのメッシュに含まれるから、それぞれのメッシュについて上述したようにして算出される高さデータをｈ０、ｈｌとして用いることができる。
次に、地点Ｐ２１に関するｈｌとｈｐを比較する。ｈｌが大きければそのときの地点Ｐ２１を領域分割位置Ｐ２’とする。ｈｌが小さければ、地点Ｐ２１からさらに所定距離ＰＬ離れた地点Ｐ２２に対応する地点Ｐ２２γとＰ２２ａについて、同様にしてｈｌとｈｐを算出して両者を比較する。そして同様に、ｈｌが大きければそのときの地点Ｐ２２を領域分割位置Ｐ２’とする。ｈｌが小さければ、地点Ｐ２２からさらに所定距離ＰＬ離れた地点Ｐ２３に対応する地点Ｐ２３γとＰ２３ａについて、同様にしてｈｌとｈｐを算出して両者を比較する。
このようにして順次に地点Ｐ２ｎγ（ｎは繰り返し数であり１以上の整数）と地点Ｐ２ｎａ（ｎは繰り返し数であり１以上の整数）についてｈｌとｈｐを算出し、ｈｌが大きければそのときの地点Ｐ２ｎ（ｎは１以上の整数）を領域分割位置Ｐ２’とする。図１４の場合には地点Ｐ２４が領域分割位置Ｐ２’となる。
図１５において、Ｌγは視点Ｐ０から見降ろし角度γで地表面を見降ろした場合の見降ろし線であり、地点ＰＣと同じ高さとした場合の地表面との交点が領域分割位置Ｐ２である。この分割位置Ｐ２から地点ＰＣ方向に所定距離ＰＬ離れた地点Ｐ２１における見降ろし線Ｌγの高さ変化Δｈを
Δｈ＝ＰＬ×tanγ．．．（１５）
から算出し、見降ろし線Ｌγ上の地点Ｐ２１γの高さｈｐを
ｈｐ＝ｈ０＋ｎ×Δｈ．．．（１６）
ただし、ｈ０は地点ＰＣの高さ、ｎは繰り返し数であり１以上の整数から算出するとともに、地点Ｐ２１に対応する実地表面上の地点Ｐ２１ａの高さｈｌを求める。
なお、ｈ０、ｈｌに対応する各地点ＰＣ、Ｐ２１ａはそれぞれいずれかのメッシュに含まれるから、それぞれのメッシュについて上述したようにして算出される高さデータをｈ０、ｈｌとして用いることができる。
次に、地点Ｐ２１に関するｈｌとｈｐを比較する。ｈｌが小さければ１つ前の地点Ｐ２を領域分割位置Ｐ２’とする。ｈｌが大きければ、地点Ｐ２１からさらに所定距離ＰＬ離れた地点Ｐ２２に対応する地点Ｐ２２γとＰ２２ａについて、同様にしてｈｌとｈｐを算出して両者を比較する。そして同様に、ｈｌが小さければ１つ前の地点Ｐ２１を領域分割位置Ｐ２’とする。ｈｌが大きければ、地点Ｐ２２からさらに所定距離ＰＬ離れた地点Ｐ２３に対応する地点Ｐ２３γとＰ２３ａについて、同様にしてｈｌとｈｐを算出して両者を比較する。
このようにして順次に地点Ｐ２ｎγ（ｎは繰り返し数であり１以上の整数）と地点Ｐ２ｎａ（ｎは繰り返し数であり１以上の整数）についてｈｌとｈｐを算出し、ｈｌが小さければ１つ前の地点Ｐ２ｎ−１（ｎは１以上の整数）を領域分割位置Ｐ２’とする。図１５の場合には地点Ｐ２２が領域分割位置Ｐ２’となる。
このように、地表面の高さを考慮して領域分割位置を変更することにより、地表面の凹凸を表現した場合に詳細情報領域と広域情報領域との境界付近で画像が途切れることがない。
なお、下り勾配では、高さの差が大きくなるほど領域分割位置Ｐ２が車両進行方向前方に位置することになり、その位置を制限しないと詳細情報領域が広域情報領域に比べて大きくなり過ぎる。そこで、この実施の形態ではその場合の最大値を規定して制限している。
図３６は、上述の考え方を基にして動的描画における領域分割位置を求める制御フローチャートを示す図である。この処理は、図１における制御回路３において実行され、自車位置が検出され、それに基づいて図１２等における地点ＰＣ、Ｐ２などの位置データ（位置座標）が求められているという前提で開始される。また、以下のフローチャートの説明では図１２〜図１５における符号を参照して説明をする。
まずステップＳ９０１で変数ｎをｎ＝０とする。ステップＳ９０２で点ＰＣから点Ｐ２までの地表面が平坦であるか上り勾配か下り勾配かを判断する。具体的にはＰ２の位置に対応する地表面の高さデータと地点ＰＣの高さデータとを取得して、Ｐ２の位置に対応する地表面の高さデータが地点ＰＣの高さデータより大きい場合は上り勾配で、小さい場合は下り勾配で、等しい場合は平坦であると判断する。Ｐ２の位置に対応する地表面の高さデータと地点ＰＣの高さデータは、それぞれの点はいずれかのメッシュに含まれるので、対応する前述の各メッシュの高さデータより取得する。
ステップＳ９０２で下り勾配と判断されればステップＳ９０３に進み変数ｎをプラス１する。以下、図１４の符号を参照して説明を進める。ステップＳ９０４で、Ｐ２から所定距離ＰＬをｎ倍した距離だけＰＣより遠方に離れた地点の位置を求める。この位置をＰ２ｎとすると、Ｐ２ｎ＝Ｐ２＋ｎ×ＰＬより求めることができる。ステップＳ９０５で、この地点Ｐ２ｎにおける見降ろし線Ｌγ上の点Ｐ２ｎγの高さｈｐを前述の数式（１４）より求める。ステップＳ９０６で、地点Ｐ２ｎにおける地表面Ｐ２ｎａの高さｈｌを求める。これは、Ｐ２ｎの位置座標が分かっているのでそれに対応するメッシュの高さデータより求めることができる。
ステップＳ９０７で、見降ろし線上の高さｈｐが地表面の高さｈｌより大きいかどうかを判断する。見降ろし線上の高さｈｐが地表面の高さｈｌより大きいと判断されるとステップＳ９０３に戻り処理を繰り返す。ステップＳ９０７で、見降ろし線上の高さｈｐが地表面の高さｈｌより大きくないと判断されるとステップＳ９０８に進む。ここで、見降ろし線上の高さｈｐが地表面の高さｈｌより大きいということは、見降ろし線Ｌγが下り勾配の地表面に到達せずまだ交差していないことを意味する。一方、見降ろし線上の高さｈｐが地表面の高さｈｌと等しいか、それより小さいということは、見降ろし線Ｌγが下り勾配の地表面と交差したか交差して通り過ぎたことを意味する。
ステップＳ９０８では、地点Ｐ２ｎの位置を領域分割位置（Ｐ２’）として処理を終了する。図１４では、ｎ＝４の場合でＰ２４が新たな領域分割位置となる。
一方、ステップＳ９０２で平坦であると判断されると、領域分割位置はＰ２の点のままでよいためそのままステップＳ９０８に進む。ステップＳ９０８では、ｎ＝０であるので地点Ｐ２がそのまま領域分割位置とされる。
ステップＳ９０２で上り勾配であると判断されると、ステップＳ９０９に進み上り勾配における領域分割位置の決定処理がなされる。ステップＳ９０９の処理は、前述した図１５の上り勾配の説明における考え方を基にして、上述の下り勾配と同じ様な手法で、今度は逆に自車位置側方向にサーチし、見降ろし線Ｌγと地表面が交差する点あるいはその手前の点を求めるようにすればよい。従って、詳細な内容は省略する。
以上のように、視点Ｐ０からモニタ画面上の領域分割位置に対応する点Ｐ２を見降ろし通過した線Ｌγが、高さデータを考慮して求められた地表面と交差する点（正確には交差する点に近い点）を求めることにより、新たな領域分割位置Ｐ２’を求めることができる。そして、この点を基準に詳細地図データと広域地図データの使用範囲を決定することができる。なお、上述のＰＣ、Ｐ２、Ｐ２ｎ、Ｐ２’は、例えば画面中央を下から上へ引いた一直線上に並んだ点に対応するものであり、地図データの領域分割は、新たに求められた領域分割位置Ｐ２’を通りかつこの直線と垂直な画面上の水平線により分割される。
次に、図１６および図１７により、立体鳥瞰地図にトンネルを表示する場合について説明する。トンネルのデータは図５の道路データテーブルの中に１つのリンク列データとして持つことができる。この場合、道路データテーブルには、リンク列がトンネルであることを示すリンク列属性データ欄を設けておき、リンク列がトンネルであればリンク始点と終点がトンネル入口、出口と認識することができる。したがって、上述したように、トンネルの入口と出口が２次メッシュ領域のどの領域に含まれるかを（１）式および（２）式により求め、それらの緯度方向分割番号と経度方向分割番号を演算し、図３の高さデータテーブルからトンネル入口と出口の高さデータを求める。
トンネルのリンク列データとして、その始点と終点との間に補間点がある場合には、道路データテーブルには補間点のＸおよびＹ座標が格納されており、上述したようにして補間点の高さを演算すると次のような問題が生じる。
すなわち、補間点の高さデータは補間点が地表面にある場合の高さデータとして演算されるので、この高さデータにより図８のような手法でトンネルを立体鳥瞰地図上に重ね合わせて表示すると、補間点が地表面にあることになり、図１６のようにトンネル入口と出口を結ぶ線ＴＮが山の表面を走るような違和感のある表示となってしまう。
そこでこの実施の形態では、トンネル内の補間点の高さをトンネル入口の高さと出口の高さの比例配分で求めるものである。すなわち、入口の高さデータが５００ｍ、出口の高さデータが１０００ｍ、補間点が入口と出口の中間点に位置する場合には、補間点の高さデータは７５０ｍとなり、補間点は７５０ｍの高さの位置に表されることになる。その結果、図１７に示すように、トンネルが地表面下に破線ＴＮで表示される。
以下、このトンネル描画処理を図３２のフローチャートにより説明する。まずステップＳ６０１でトンネルの入口の高さを求め、ステップＳ６０２でトンネルの出口の高さを求める。トンネルの入口と出口の高さは、前述したように、トンネルリンク列データおよび式（１）（２）より求める。ステップＳ６０３では、トンネルの入口と出口の高さの差を求める。
次に、トンネルの入口と出口の間にある補間点の高さについて順次演算する。まず、ステップＳ６０４で、選択された補間点のＸＹ座標データより、この補間点がトンネルの入口と出口を結ぶ直線上にあるかどうかを判断する。直線上にあると判断された場合はステップＳ６０６に進み、直線上にないと判断された場合はステップＳ６０５に進む。直線上にない場合は、ステップＳ６０５で、この補間点が入口と出口を結ぶ直線上のどのポイントに対応するかを演算する。具体的には、補間点の座標からトンネルの入口と出口を結ぶ直線に垂線をおろしたその交点を対応するポイントとする。これは、補間点が直線上にない場合に、その補間点の高さがこの垂線と入口と出口の直線との交点のポイントとほぼ等しいであろうとの仮定によるものである。
そして、ステップＳ６０６で補間点の高さを演算する。補間点が直線上にある場合はその直線上のポイント、補間点が直線上にない場合はステップＳ６０５で求めた対応する直線上のポイントの座標により、トンネルの入口と出口の直線上においてどこまで進んだポイントかを求め、その距離によって入口と出口の標高差を単純に比例配分してそのポイントの高さを求める。これにより補間点の高さが求まる。ステップＳ６０７では、求められた補間点の高さデータ基づき３Ｄ座標変換をし、立体鳥瞰図におけるトンネルをトンネル線種（図１７の例では破線）で描画する。ステップＳ６０８で、すべての補間点について処理が終了したかを判断し、まだ終了していない場合はステップＳ６０４に戻り処理を繰り返す。終了している場合は処理を終わらせる。
このようにして、図１７に示すように、立体鳥瞰図においてトンネルが地表面下にあるように破線ＴＮで表示される。図１７の例では、トンネルが直線１本の例で示されているが、トンネル内でカーブしておりそのカーブの状態が補間点で示されている場合は、図３２の処理によりカーブした内容で表示される。すなわち、立体鳥瞰図において、トンネル内の道路がカーブしていればカーブした内容で、しかも実際の高さに対応した３次元表示がなされる。その場合、破線などのトンネルの線種で表されるので、立体表示された道路が地表面下のトンネルであることがすぐに分かる。
−推奨経路演算について−
（１）詳細情報表示
図１８は入力された目的地にしたがって推奨経路を設定する処理のフローチャートである。ステップＳ１では、現在位置から目的地までの推奨経路を演算して設定する。目的地は入力装置４を介して操作者によって設定され、推奨経路は例えば周知のダイクストラ法等を用いた演算によって自動的に設定される。この場合、現在地は現在地検出装置で検出した位置を使用することができる。ステップＳ２では、中央演算処理装置３のＲＡＭの所定領域に推奨経路のデータを格納して推奨経路データテーブルを作成する。ステップＳ３では、推奨経路上の誘導ポイントでの誘導案内のデータを中央演算処理装置３のＲＡＭに格納して誘導ポイントテーブルを作成する。
推奨経路データテーブルは、基本的にはメッシュ番号とリンク番号が現在地から目的地に向って順番に格納されて構成される。誘導ポイントテーブルは、推奨経路の始点から誘導ポイントまでの距離のデータと、各誘導ポイントで案内する方向のデータから構成される。
図１９は、経路探索演算が終了したときに鳥瞰地図上に出発地から目的地までの全ルートを表示した場合の一例を示す図である。自車位置マークＭ１が出発地、目的地フラグマークＰ１が目的地である。図１９から分かるように、鳥瞰地図上に経路探索結果を全経路表示する場合には、演算された推奨経路の目的地をモニタ画面中央部において鳥瞰地図の上方に位置させる。
図２０Ａは、出発地を大蔵省前、目的地を座間とした場合の推奨経路をモニタ画面上にデフォルメして示す図である。図２０Ａには、出発地から目的地までの間の主要な地点の名称あるいは高速道路出入口を縦長の枠で囲み、この枠を目的地に向う矢印で接続して表している。
図２０Ａにおいて、霞ケ関ランプと東京インターチェンジとの間には、首都高速環状線／３号線の文字を枠で囲ったボタンＤＢ１が表示されている。東京インターチェンジと横浜インターチェンジとの間には東名の文字を枠で囲ったボタンＤＢ２が表示されている。例えば、ボタンＤＢ１を操作すると、モニタ画面は図２０Ｂに示すように切換わり、霞ケ関ランプと東京インターチェンジとの間にある高樹町ランプと三軒茶屋ランプが表示される。横浜インターチェンジと目的地座間の表示は消える。ボタンＤＢ２を操作すると、モニタ画面は図２０Ｃに示すように切換わり、東京インターチェンジと横浜インターチェンジの間にある東名川崎インターチェンジが表示される。ボタンＤＢ１は表示されたままである。
すなわち、経路探索結果を１画面上に全ルート表示する場合、全ての地点情報をデフォルメして表すと文字が小さくなり見ずらくなるので、図２０Ａのように、主要な地点情報のみを表示するようにしている。しかしながら、たとえば通過地点により走行経路を確認したり、あるいは事前に休憩地点を決めておく必要がある場合には、従来は、デフォルメした全ルート表示をいったん地図表示画面上での全ルート表示に切換え、その上で通過地点の確認や休憩場所をチェックする必要がある。その点、図２０Ａのように、詳細地点情報がある場合にはその区間にボタンマークＤＢを表示し、そのボタンＤＢが操作されたときに図２０Ｂに示す詳細情報表示画面に切換えるようにして、全経路表示の見ずらさを解消し、かつ乗員に経由地の情報を豊富に提供することができる。
（２）地点名称のスクロール
図２１Ａ〜図２１Ｃは、出発地を大蔵省前、目的地を座間とした場合の推奨経路の全ルートを全２０Ａのように表示して走行を開始した場合、車両の走行にともなってモニタ画面上の表示がどのように変化するかを説明する図である。
図２１Ａは走行開始直後のモニタ画面である。大蔵省前の地点情報の上方に自車位置マークＭ１を表示して、車両が出発地である大蔵省前にいることを示している。また、図２１Ａの例では、１度に５箇所の地点名称を表示するようにし、図２０Ａのモニタ表示のまま走行を開始すると、詳細情報も含めた５箇所の地点名称を表示するようにしている。
車両が霞ケ関ランプに来ると、モニタ画面は図２１Ａから図２１Ｂに切換わり、霞ケ関ランプを先頭に東名川崎インタチェンジまで表示される。車両が高樹町ランプに来ると、モニタ画面は図２１Ｂから図２１Ｃに切換わり、高樹町ランプを先頭に横浜インタチェンジまで表示される。車両が三軒茶屋ランプに到達すると、モニタ画面は図２１Ｃから図２１Ｄに切換わり、三軒茶屋ランプを先頭に目的地である座間まで表示される。
なお、図２１Ａ〜図２１Ｄにおいては、自車位置が次の地点情報箇所にくるとモニタ画面を切換え、自車位置が位置する地点情報をモニタ画面の最も左に表示して新たな地点情報を最も右側に表示するように画面を左方向にスクロールしている。換言すると、自車位置マークは画面上でいつも左端の地点情報の上方に表示されるようにした。このようなスクロールに代えて、走行にともなって自車位置マークを図２１ＡのＭ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５のように該当する地点情報の上方に表示するようにし、自車位置マークが最も右の地点情報に位置したときに（たとえば東京インターチェンジに到達したとき）、その地点情報（東京インターチェンジ）を画面の最も左の位置に表示するようにスクロールしてもよい。
図２２Ａは、推奨経路演算終了後にモニタ画面に表示される全ルート表示であり、図２０Ａの場合と同様な図である。図２２Ａでは、出発地点である大蔵省前の地点情報の上方に自車位置マークを表示し、走行とともに自車位置マークをＭ１，Ｍ２のように移動する。車両が霞ケ関ランプに到達すると、図２２Ｂに示すように、霞ケ関ランプと東京インタチェンジとの間の詳細情報である高樹町ランプと三軒茶屋ランプが新たに表示され、また、東京インタチェンジと横浜インタチェンジとの間の東名川崎インタチェンジも新たに詳細情報として表示される。このように、走行にともなって車両が詳細情報が存在する地点に来ると自動的に詳細地点情報を含む経路表示に切換えるようにしてもよい。
（３）デフォルメ表示制御フロー
図３３は、上述のデフォルメルート表示の制御の様子を示すフローチャートである。本ルーチンは、経路探索演算が終了した後開始される。
ステップＳ７０１では、情報表示イベントがあったかどうかが判断され、情報表示イベントがあったと判断されるとステップＳ７０２に進む。情報表示イベントとはデフォルメされた通常情報を表示するためのイベントである。ステップＳ７０２では、自車位置前方のデフォルメされた通常情報を最大５個取り出し、ステップＳ７１１に進みその内容が表示される。上述の例では、例えば図２０Ａの表示である。
ステップＳ７０３では、自車位置更新イベントがあったかどうかが判断され、自車位置更新イベントがあったと判断されるとステップＳ７０４に進む。自車位置更新イベントとは、車両がデフォルメされたある表示位置から隣の位置へ移った時に発生するイベントである。ステップＳ７０４では、自車位置前方のデフォルメされた通常情報あるいは詳細情報を最大５個取り出し、ステップＳ７１１に進みその内容が表示される。自車位置マークは左端のデフォルメ表示の上に表示される。上述の例では、例えば図２１Ａ〜図２１Ｄの表示である。図２１Ａ〜図２１Ｄは詳細情報も含めて表示するモードになっているため、通常情報と詳細情報を含めて自車位置前方の最大５個の情報を取り出す。通常情報のみの表示モードの場合は、自車位置前方の通常情報を最大５個取り出す。なお、このイベントの発生により自車位置マークのみを１つ隣のデフォルメ表示に移すようにしてもよい。その場合は、前述した図２１Ａの点線で示された自車位置マークＭ２〜Ｍ５の説明の場合である。
ステップＳ７０５では、詳細情報表示イベントがあったかどうかが判断され、詳細情報表示イベントがあったと判断されるとステップＳ７０６に進む。ステップＳ７０６では、自車位置前方のデフォルメされた通常情報および発生したイベントに関係する詳細情報も含めて最大５個取り出し、ステップＳ７１１に進みその内容が表示される。上述の例では、例えば図２０Ａの表示において、ボタンＤＢ１あるいはボタンＤＢ２が押されると、押されたボタンに対応した詳細情報表示イベントが発生し、図２０Ｂあるいは図２０Ｃの表示がなされる。また、図２２Ａの例でも、車両が霞が関ランプに来た場合に詳細情報表示イベントが発生する。
ステップＳ７０７では、＋方向のスクロールイベントがあったかどうかが判断され、＋方向のスクロールイベントがあったと判断されるとステップＳ７０７に進む。＋方向のスクロールイベントとは、デフォルメ表示をスクロールするためにスクロールスイッチ４ｃがオペレータにより操作されときに発生するイベントである。ステップＳ７０８では、最も手前の情報を消去し一つ先の情報を最後列に加えて、ステップＳ７１１に進みその内容が表示される。＋方向のスクロール表示とは、自車位置から目的地に向かった先の情報を随時スクロールして表示するものである。表示モードは、通常情報のみの場合はその内容で、詳細情報も含めて表示されている場合はその内容でそれぞれスクロールされる。
ステップＳ７０９では、−方向のスクロールイベントがあったかどうかが判断され、−方向のスクロールイベントがあったと判断されるとステップＳ７０７に進む。−方向のスクロールイベントは、デフォルメ表示を自車位置方向へ戻すスクロールをするために不図示のスクロールボタンがオペレータにより操作されときに発生するイベントである。ステップＳ７１０では、最後列の情報を消去し一つ手前の情報を最前列に加えて、ステップＳ７１１に進みその内容が表示される。−方向のスクロール表示とは、目的地方面から自車位置方向へデフォルメ表示を戻すためのスクロール表示である。表示モードは、上記と同様に通常情報のみの場合はその内容で、詳細情報も含めて表示されている場合はその内容でそれぞれスクロールされる。
ステップＳ７１１で表示処理が終わった後、あるいは、いずれのイベントもなかった場合は処理を終了する。本ルーチンは、所定のルーチンより随時コールされて繰り返し実行される。
−画面表示切換えについて−
図２３Ａ〜図２３Ｄは、モニタ画面上に表示される４つの表示形態の表示画面例を示す図である。図２３Ａは平面地図、図２３Ｂは平面地図を鳥瞰図法による表示形式に変換した鳥瞰地図、図２３Ｃは鳥瞰地図上の地表面を各地点の標高も加味して立体的に表示する立体鳥瞰地図、図２３Ｄは住宅地図である。
そして、図２３Ａに示すように平面地図が表示されている場合には、鳥瞰地図および住宅地図のいずれかに表示を切換える切換えスイッチＳＷ１、ＳＷ２が画面内に表示され、図２３Ｂに示すように鳥瞰地図が表示されている場合には、立体鳥瞰地図および平面地図のいずれかに表示を切換える切換えスイッチＳＷ３，ＳＷ４が画面内に表示され、図２３ｃに示すように立体鳥瞰地図が表示されている場合には、鳥瞰地図および平面地図のいずれかに表示を切換える切換えスイッチＳＷ５，ＳＷ６が表示され、図２３Ｄに示すように住宅地図が表示されている場合には、平面地図に表示を切換える切換えスイッチＳＷ７が表示されている。
このような切換スイッチの配置により、鳥瞰地図や立体鳥瞰地図が表示されているときに住宅地図を表示させる場合、いったん平面地図を表示してから住宅地図を表示するから、鳥瞰地図や立体鳥瞰地図から住宅地図への表示切換え、あるいは住宅地図から鳥瞰地図や立体鳥瞰地図への表示切換えが禁止され、鳥瞰地図や立体鳥瞰地図と住宅地図との間での表示切換にともなう乗員の混乱や、画面の見づらさが防止される。
図３４は、上述の画面表示切り替えの制御フローチャートである。このルーチンは、画面上にいずれかの地図を表示している場合に、画面表示切り替えタスクとして一定の時間間隔で実行されるルーチンである。ステップＳ８０１では、現在設定されている表示モードが判断される。判断された表示モードに応じて前述した切換えスイッチＳＷ１〜ＳＷ７を画面上に表示するそれぞれのタスクを起動する。ステップＳ８０２では、いずれの切換えスイッチＳＷ１〜ＳＷ７が押されたかどうかを判断し、押されたと判断された切換えスイッチに対応した地図表示モードに切り換えるべくそれぞれのタスクを起動する。
ステップＳ８０３のタスクでは、平面地図上において住宅地図スイッチと鳥瞰地図スイッチを表示する。ステップＳ８０４のタスクでは、鳥瞰地図上において立体鳥瞰地図スイッチと平面地図スイッチとを表示する。ステップＳ８０５のタスクでは、立体鳥瞰地図上において鳥瞰地図スイッチと平面地図スイッチとを表示する。ステップＳ８０６のタスクでは、住宅地図上において平面地図スイッチのみを表示する。
ステップＳ８０７のタスクでは、表示モードを平面地図に変更し、平面地図を画面上に表示する。ステップＳ８０８のタスクでは、表示モードを鳥瞰地図に変更し、鳥瞰地図を画面上に表示する。ステップＳ８０９のタスクでは、表示モードを立体鳥瞰地図に変更し、立体鳥瞰地図を画面上に表示する。ステップＳ８１０のタスクでは、表示モードを住宅地図に変更し、住宅地図を画面上に表示する。
−主要な処理手順について−
図２４は制御回路３のメイン処理を示すフローチャートであり、以下このフローチャートに基づいて本実施の形態の主要な処理の動作を説明する。なお、制御回路３は、キーがイグニッションオン位置に操作されたときに図２４の処理を開始する。図２４のステップＳ１０では、推奨経路および目的地を設定する。目的地は入力装置４を介して操作者によって設定され、推奨経路は例えば周知のダイクストラ法等を用いた演算によって図１８のように自動的に設定される。この場合、現在地は現在地検出装置１で検出した位置を使用することができる。あるいは、ＲＯＭ等に推奨経路の候補を予め記憶しておき、その中からいずれかを推奨経路として選択してもよい。
ステップＳ２０では、表示画面モードを設定する。ここで設定される表示画面モードには、鳥瞰地図を表示するモード、平面地図を表示するモード、住宅地図を表示するモード、立体鳥瞰地図を表示するモードがあり、これらモードの選択は、操作者が図２３Ａ〜図２３Ｄで説明したようなタッチパネルスイッチＳＷ１〜７を介して行う。ステップＳ３０では、表示環境を設定する。ここで設定される表示環境には例えば画面の表示色や、夜間モードと昼間モードの選択などがある。これら表示環境の選択は、操作者が入力装置４を介して行う。ステップＳ４０では、現在地検出装置１からの信号に基づいて車両の現在地を検出する。ステップＳ５０では、図２５、図２６、図２７、図２８に詳細を示す地図表示処理を行って地図を表示する。地図表示処理の詳細については後述する。
ステップＳ６０では、ステップＳ４０と同様にして現在地を検出する。ステップＳ７０では、画面上の道路地図を更新するか否か、すなわち道路地図の書き換えを行うか否かを判定する。ここでは、検出された現在位置に基づいて、前回の地図更新時点から車両が所定距離以上走行した場合に、画面表示されている道路地図の更新を行うものと判定する。なお、この画面更新は走行距離によるスクロールと呼び、スクロールスイッチ４ｃによる画面スクロールと区別する。
ステップＳ７０の判定が肯定されるとステップＳ５０に戻り、判定が否定されるとステップＳ８０に進む。ステップＳ８では、図２４のメイン処理を継続するか否かを判定する。例えば、不図示の電源スイッチがオフされた場合や、処理を中止するスイッチが操作された場合等には、ステップＳ８０の判定が否定されて図２４のメイン処理を終了する。
ステップＳ８０の判定が肯定されるとステップＳ９０に進み、自車位置マークの表示の更新を行った後、ステップＳ６０に戻る。自車位置マークは地図上の現在地に重ねて表示されるが、ステップＳ７０で地図が所定距離分だけスクロールされるまでは自車位置マークを走行距離に応じて地図上で移動させるため、自車位置マークの表示が更新される。その他の付属情報もこのステップで更新される。
図２５は、図２４のステップＳ５０の地図表示処理のうち鳥瞰地図表示処理の詳細を示すフローチャートである。ステップＳ２０１では、鳥瞰図法で地図表示する際の表示方向角度を演算する。ステップＳ２０２では、図２４のステップＳ４０やＳ６０で検出した現在地およびステップＳ２０１で演算した表示方向角度に基づいて、現在地周辺の道路地図データを地図記憶メモリ２から読み込む。例えば、現在地を含む数１０ｋｍ四方の道路地図データを読み込む。
ステップＳ２０３では、ステップＳ２０１で読み込んだ道路地図データの中から鳥瞰地図を表示する際に用いるデータを選択し、選択したデータを鳥瞰地図データ用メモリ６Ａに格納する。ここでは、表示モニタ８に表示する道路地図情報のデータ量を削減するために、データ種別が所定の条件を満たすデータのみを抽出して鳥瞰地図データ用メモリ６に格納する。ステップＳ２０４では、ステップＳ２０３で選択した道路地図データを鳥瞰地図データに変換する。データ変換は周知の鳥瞰図法による方式を採用する。ステップＳ２０５では、ステップＳ２０４で変換した鳥瞰地図データを、表示モニタ８に表示するための最終的な地図画像データに変換する。ステップＳ２０９でＶＩＣＳ情報表示モードであると判定されるとステップＳ２０６に進み、そうでないと判定されるとステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０６では、後述するＶＩＣＳ情報の図形情報を地図画像データに変換する。ステップＳ２０７では、地図画像データとＶＩＣＳ図形画像データを画像メモリ７に格納し、ステップＳ２０８においてその画像を表示モニタ８に表示する。
表示に際しては、ＶＩＣＳ情報表示モードであればＶＩＣＳ文字情報を地図とＶＩＣＳ図形情報に重ねて表示する。このとき、ＶＩＣＳ文字情報にはデータ提供時刻が含まれているから、そのデータ提供時刻を画面上部に表示して、表示画面がＶＩＣＳ情報表示モードであることを報知する。また、ＶＩＣＳ情報表示モード選択および非選択に応じて後述するように背景色などを切換える。
図２６は、図２４のステップＳ５０の地図表示処理のうち平面地図表示処理の詳細を示すフローチャートである。ステップＳ３０１では、図２４のステップＳ４０やＳ６０で検出した現在地周辺の道路地図データを地図記憶メモリ２から読み込む。例えば、現在地を含む数１０ｋｍ四方の道路地図データを読み込む。
ステップＳ３０２では、ステップＳ３０１で読み込んだ道路地図データの中から平面地図を表示する際に用いるデータを選択し、選択したデータを平面地図データ用メモリ５Ａに格納する。ステップＳ３０３では、ステップＳ３０２で選択した道路地図データを、表示モニタ８に表示するための平面地図データに変換する。ステップＳ３０７でＶＩＣＳ情報表示モードであると判定されるとステップＳ３０４に進み、そうでないと判定されるとステップＳ３０５に進む。ステップＳ３０４では、後述するＶＩＣＳ情報の図形情報を地図画像データに変換する。ステップＳ３０５では、地図画像データとＶＩＣＳ情報画像データを画像メモリ７に格納し、ステップＳ３０６においてその画像を表示モニタ８に表示する。表示に際しては、ＶＩＣＳ情報表示モードであればＶＩＣＳ文字情報を地図とＶＩＣＳ図形情報に重ねて表示する。このとき、ＶＩＣＳ文字情報にはデータ提供時刻が含まれているから、そのデータ提供時刻を画面上部に表示して、表示画面がＶＩＣＳ情報表示モードであることを報知する。
図２７は、図２４のステップＳ５０の地図表示処理のうち立体鳥瞰地図表示処理の詳細を示すフローチャートである。図２５と同様な箇所には同一の符号を付して相違点についてのみ説明する。
ステップＳ２０３Ａでは、ステップＳ２０１で読み込んだ道路地図データの中から立体鳥瞰地図を表示する際に用いるデータを選択し、選択したデータを立体鳥瞰地図データ用メモリ６Ｂに格納する。ここでは、表示モニタ８に表示する道路地図情報のデータ量を削減するために、データ種別が判定の条件を満たすデータのみを抽出して立体鳥瞰地図データ用メモリ６Ｂに格納する。ステップＳ２０４Ａでは、ステップＳ２０３Ａで選択した道路地図データを立体鳥瞰地図データに変換する。データ変換は周知の鳥瞰図法による方式と上述した高さを加味した方式を採用する。ステップＳ２０５Ａでは、ステップＳ２０４Ａで変換した立体鳥瞰地図データを、表示モニタ８に表示するための最終的な地図画像データに変換する。ステップＳ２０５Ａで変換処理が終了するとステップＳ２０７へ進む。つまり、立体鳥瞰地図表示モードではＶＩＳＣ情報があってもその表示をせず、画面表示が煩雑にならないようにしている。そしてステップＳ２０８Ａで画像メモリの内容を表示モニタ８に表示する。
図２８は、図２４のステップＳ５０の地図表示処理のうち住宅地図表示処理の詳細を示すフローチャートである。ステップＳ３０１Ａでは、図２４のステップＳ４０やＳ６０で検出した現在地周辺の住宅地図データを地図記憶メモリ２から読み込む。例えば、現在地を含む数１０ｋｍ四方の住宅地図データを読み込む。
ステップＳ３０２Ａでは、ステップＳ３０１で読み込んだ住宅地図データの中から住宅地図を表示する際に用いるデータを選択し、選択したデータを住宅地図データ用メモリ５Ｂに格納する。ステップＳ３０３Ａでは、ステップＳ３０２Ａで選択した住宅地図データを、表示モニタ８に表示するための住宅地図データに変換する。住宅地図表示モードでも立体鳥瞰地図表示モードと同様にＶＩＳＣ情報表示を禁止してもよい。
産業上の利用の可能性
なお以上では、車載ナビゲーション装置について説明したが、指令基地局に設置した交通情報表示装置、車両誘導装置、情報道路監視装置などに用いることもできる。
また、以上のような種々の地図表示処理をプログラムしたアプリケーションソフトを記憶媒体に格納し、車に搭載可能なパーソナルコンピュータなどにより同様な表示を行なうこともできる。図３５はその構成を示す図である。１０１は車に搭載可能なパーソナルコンピュータ、１０２はＶＩＣＳ情報受信装置、１０３は現在地検出装置、１０４はＣＤ−ＲＯＭ装置、１０５は道路地図データ用ＣＤ−ＲＯＭ、１０６はアプリケーションプログラム用ＣＤ−ＲＯＭである。ＶＩＣＳ情報受信装置１０２は、図１のＦＭ多重放送受信装置９、光ビーコン受信装置１０、電波ビーコン受信装置１１に相当するものであり、現在地検出装置１０３は、図１の方位センサ１ａ、車速センサ１ｂ、ＧＰＳセンサ１ｃ等に相当するものである。道路地図データ用ＣＤ−ＲＯＭ１０５は、図１における地図記憶メモリ２の記録媒体部分に相当する。アプリケーションプログラム用ＣＤ−ＲＯＭ１０６は、上述した実施の形態の各種の制御プログラムがパーソナルコンピュータ１０１で実行できるような形態で格納された記録媒体である。パーソナルコンピュータ１０１は、アプリケーションプログラム用ＣＤ−ＲＯＭ１０６からプログラムをロードし、そのプログラムを実行させることにより、前述した実施の形態の同様な地図表示装置を構成することが可能となる。
なお、上述したＣＤ−ＲＯＭは、例えばフロッピーディスクなど他の記録媒体であってもよい。また、車に搭載可能なパーソナルコンピュータ１０１は、地図表示装置専用の制御装置でもよい。そのような場合も、地図表示装置の制御プログラムや道路地図データがＣＤ−ＲＯＭやフロッピーディスクなどの外部記録媒体から供給できるので、ソフトウェアを交換するのみで各種の地図表示装置が実現できる。さらには、上述した指令基地局に設置した交通情報表示装置、車両誘導装置、情報道路監視装置などに使用されるパーソナルコンピュータやワークステーションや汎用コンピュータなどにも適用することができる

Claims (2)

1. 平面地図を鳥瞰図法による表示形式に変換して鳥瞰地図を表示するための地図表示装置において、
   前記平面地図を複数の領域に分割し、各領域のそれぞれの標高に応じた高さデータを各領域に対応づけて記憶した高さデータ部と、
   前記領域のそれぞれひとつの点について、各々の位置座標と高さデータとに基づいて、モニタ画面上で表示される鳥瞰地図上の座標値を演算する演算手段と、
   前記モニタ画面上の前記点で囲まれる範囲を、各点の高さに応じて階調表示する階調手段とを具備し、
   前記階調手段は、前記モニタ画面内において前記高さに応じて階調表示する階調数を、前記モニタ画面上の前記点で囲まれる複数の領域の最小高さと最大高さの差にかかわらず同数となるように階調表示することを特徴とする地図表示装置。
2. 平面地図を鳥瞰図法による表示形式に変換して鳥瞰地図を表示するための地図表示装置において、
   前記平面地図を複数の領域に分割し、各領域のそれぞれの標高に応じた高さデータを各領域に対応づけて記憶した高さデータ部と、
   前記領域のそれぞれひとつの点について、各々の位置座標と高さデータとに基づいて、モニタ画面上で表示される鳥瞰地図上の座標値を演算する演算手段と、
   前記モニタ画面上の前記点で囲まれる領域のそれぞれを各点の高さに応じて階調表示するために、前記モニタ画面内の前記点で囲まれる複数の領域の最小高さと最大高さの差を標高に応じて予め設定されている複数のカラーデータにおける１つのカラーデータあたりの高さで除してカラー数を演算し、そのカラー数がカラーパレットの個数ｍ以下の場合には、前記予め設定されている複数のカラーデータのうちのｍ個を、ｍ個のカラーパレットに予め定められている順番でそれぞれ割当て、そのカラー数が前記個数ｍを超えていれば、そのカラー数をｍで除して可変階調ピッチを算出し、前記予め定められている順番の複数のカラーデータのうちのｍ個を、前記可変階調ピッチで前記ｍ個のカラーパレットに割当てる階調表示手段とを具備することを特徴とする地図表示装置。

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