JP4172420B2 - カーナビゲーションシステム - Google Patents
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Description
しかしながら、上記のような視点位置の設定、及び注視点の設定によって、トンネル外のような開けた道路を走行している場に合は問題がないが、トンネル内では視点位置がトンネル外(トンネル上方)に位置することになり、道路情報を表示することができないため、その見づらさが問題となっていた。これを解消するものとして、トンネル外では立体表示を行い、トンネル周辺においては表示を立体表示より平面図表示へ切り替える方法が提案されていた(例えば、特許文献1参照。)。
図1はこの発明の実施の形態1によるカーナビシステムを示す構成図であり、図1(a)は本実施の形態の構成図、図1(b)は従来装置の構成図である。図1において、3Dグラフィック表示を行うカーナビシステムは、自車の現在位置を測位する自車位置測位手段1と、地図情報を記憶する地図データ記憶手段3と、地図データ記憶手段3に記憶された地図情報を用い、自車の現在位置周辺の3D地図情報を作成する3D地図情報作成手段2、20と、作成した3D地図情報に基き3Dグラフィック表示を行うディスプレイ4とを備えている。なお、上記3D地図情報作成手段2、20は、所定の視点位置と所定の視線方向、または所定の視点位置と所定の注視点位置に対する3D地図情報を作成するように構成されている。
本実施の形態のカーナビシステムは、上記構成に加え、さらに道路情報入力手段51と、視点変更手段52とからなる視点制御手段5を有しており、上記視点制御手段5は自車の現在位置がトンネル内にあるときとトンネル外にあるときとで、3Dグラフィック表示における視点位置が変化するように3D地図情報作成手段2を制御し、トンネル内走行時における視点位置が、トンネル外走行時の視点位置より低くなるように制御している。図1(b)に示す従来のものでは、視点制御手段5がなく、視点位置は常に一定である。
次に図1、図2に基いて本実施の形態の動作を説明する。
自車位置測位手段1により自車位置が測定され、3D地図情報作成手段2は自車の現在位置周辺の3D地図情報を作成してディスプレイ4に表示する。視点制御手段5はトンネル外用の視点位置情報(H1)とトンネル内用の視点位置情報(H2)とを保持しており、図2に示すように、道路6上にトンネル7があり、自車が矢印8で示す方向に進行している場合に、道路情報入力手段51は、測位手段1及び地図データ記憶手段3からの情報より自車位置がトンネル内かトンネル外かを判断し、視点変更手段52は、トンネル外を走行している場合は3Dグラフィック表示における視点位置を運転者の視点よりも高い視点位置(高さH1)91にし、トンネル内を走行している場合は視点位置をH1より低い視点位置(高さH2)92に変更する。トンネル7を出る時にも同様にして、道路情報入力手段51により自車位置を判断し、視点変更手段52により視点位置を視点位置(高さH2)92より視点位置(高さH1)91に変更する。
図3はこの発明の実施の形態2によるカーナビシステムの動作を説明する図である。本実施の形態では、自車の現在位置がトンネル入口71から所定距離L1後方に到達したときよりトンネル入口近傍に到達するまでの間に、視点位置が視点位置(高さH1)91より視点位置(高さH2)92に徐々に変化し、トンネル出口近傍よりトンネル出口72から所定距離L2前方に到達するまでの間に、視点位置が視点位置(高さH2)92より視点位置(高さH1)91に徐々に変化するようにしたものである。
上記期間における視点位置93の高さは、H1とH2との間で線形に補間すれば、容易に中間位置の高さを求めることができる。
図4及び図5は自車位置10から見た相対的な視点位置の変化を示しており、図4はトンネル入口前方の一定距離L1における視点位置の変化、図5はトンネル出口後方の一定距離L2における視点位置の変化を示している。図4においては、トンネル外の視点位置91から視点位置93を経由してトンネル内の視点位置92へ、図5においては、トンネル内の視点位置92から視点位置93を経由してトンネル外の視点位置91へ変化している。
図6はこの発明の実施の形態3によるカーナビシステムの動作を説明する図である。実施の形態1、2においては、トンネル内外で視点位置を上下に変更するが、その際、上記視点位置は常にトンネルの内外で自車位置10の真上にあるものを示した。本実施の形態では、トンネル内外で視点位置を上下に変更させるのみならず、前後にも変更している。図6は視点位置の軌跡を示したものであり、あらかじめトンネル外の視点位置91を自車位置10の後方かつ上方に設定しておき、トンネル7に入る前の一定距離L1の間、徐々に視点位置93を前方かつ下方へ移動し、視点位置92に変更する。またトンネル7を出た後は、視点位置92より徐々に視点位置93を後方かつ上方へ戻し、視点位置91に変更する。
図7及び図8は自車位置10から見た相対的な視点位置の変化を示しており、図7はトンネル入口前方の一定距離L1における視点位置の変化、図8はトンネル出口後方の一定距離L2における視点位置の変化を示している。図7においては、トンネル外の視点位置91からトンネル内の視点位置92へ、図8においては、トンネル内の視点位置92からトンネル外の視点位置91へ変化している。
図9はこの発明の実施の形態4によるカーナビシステムの動作を説明する図であり、自車位置10から見た相対的な視点位置の変化を示している。図9において、視点位置はトンネル内外で徐々に変化し、トンネル外の視点位置91は自車位置10の後方かつ上方に設定され、トンネル7に入る前の一定距離L1の間、徐々に視点位置93を前方かつ下方へ移動し、視点位置92に変更する。視点位置92は自車位置10のやや後方で、トンネル外走行時より前方に設定されている。また、トンネル7を出た後は、視点位置92より徐々に視点位置93を後方かつ上方へ戻し、視点位置91に変更する。
また、本実施の形態においては、予め、注視点位置11を自車位置10の前方向一定距離L3、一定高さH3として設定しておき、視点位置が視点位置91〜視点位置93〜視点位置92間で変動しても注視点位置11は一定、即ち、自車と注視点との間の相対的な距離は一定であるようにしておく。こうすることで、視点位置を表す2つのパラメータ(自車位置の上方距離、自車位置の後方距離)のみで3Dグラフィック表示における視点を制御することが可能となり、視点制御プログラムの実装が容易となる。なお、視点位置93を表す2つのパラメータ(自車位置の上方距離g、自車位置の後方距離l)を決定する際には、トンネル外用の視点位置91を表す2つのパラメータ(自車位置の上方距離、自車位置の後方距離)とトンネル内用の視点位置92を表す2つのパラメータ(自車位置の上方距離、自車位置の後方距離)との間で、各パラメータ毎にそれぞれ線形補間を行い決定すればよい。
また、本実施の形態では注視点を設定し、注視点近辺の情報が画面の中心付近に配置されるようにしているので、注視点周辺の広範囲の情報が表示できるようになる。
上記実施の形態4においては、注視点を常に一定として視点位置93を決定する際に、視点位置91の位置情報と視点位置92の位置情報との間で線形補間を行って決定したが、注視点を常に一定として視点位置93を決定する際に、視線位置93における視線方向と自車方向のなす角度θが常に一定となるように視点位置93を決定すれば、画面上の一定の位置に常に自車シンボルを表示できるようになる。図10(a)(b)はこのような制御方法を説明する図である。図10(a)に示すようにθを定義する。また、図10(b)に示すように、自車位置をP(xi,yi)、注視点位置をQ(xt,yt)とすると、PQを弦としその弦を望む中心角を2θとする円弧上に視点位置93を拘束すれば、視点位置93と注視点位置Qとを結ぶ視線方向と、視点位置93と自車位置Pとを結ぶ自車方向とのなす角は常にθとなる。視線方向を常にこの注視点位置Qに向け、上記拘束条件により視点位置93を変更すれば、表示画面上で注視点位置Q及び自車位置Pは常に一定の位置に表示される。
前記PQを弦とし、その弦を望む中心角を2θとする円弧の中心をO(xo,yo)、半径をRとすると、
一方、視点位置93の高さをy、前後方向の位置をxとし、視点位置93を(x,y)で表すと、yに対する視点位置93の前後方向の位置xは、
yとして、例えばトンネル外用の視点位置H1とトンネル内用の視点位置H2とに対して線形補間により決定されたyを用い、このyに対する視点位置93の前後方向の位置xを上記各式より求めることにより、画面上での注視点位置及び自車位置を一定に保つことが可能となる。
図11(a)(b)(c)はこの発明の実施の形態6によるカーナビシステムの動作を説明する図である。視点位置93の制御において、線形補間と同等の効果を表現できる手法として、移動平均を取る方法がある。本実施の形態はこの手法を用いるものである。
例えば、図11に示すように、トンネル外の視点位置91の高さをH1、トンネル内の視点位置92の高さをH2、表示更新時間をΔt、進行経路線上の現在の自車位置をxnow、現在の走行速度をsとし、一定速度で進行していると仮定すると、表示更新時間毎の自車位置xnは、
xn=xnow+(s・Δt)・n(nは整数)
で表現される。その自車位置列に現在の自車位置を挟んで一定の時間ウィンドウ(n1,n2)を設け、例えば図11(b)(c)ではn1=−1,n2=4とし、この時間ウィンドウ間の各点(xn)に対する視点位置の高さ(H(xn):この値はxnの位置がトンネル内か外かによってH1あるいはH2のどちらかの値を取る)の平均を取り、その平均をその地点の視点位置高さHnowとする。
Hnow=(Σ(n1→n2)H(xn))/(n2−n1+1)
図12はこの発明の実施の形態7によるカーナビシステムの動作を説明する図である。視点位置93の制御において、視点位置93の変換軌跡を、例えば図12(a)に示すような表形式(テーブル)で記憶することも可能である。上記軌跡は図12(b)に示すような曲線を示し、滑らかで自然な視点位置変更が行なえる。
また、テーブルを用いることで、自由な曲線による軌跡が可能となり、さらに滑らかで、かつ曲線的表現によるアニメーション効果を出すことも可能となる。
また、上記テーブルに示す視線位置移動軌跡情報に、自車の横方向の座標位置や、注視点位置の情報を保持させることも可能であり、更に自由かつ表現力を持った表示が可能となる。
また、実施の形態5においては、視点位置を円弧上に拘束する際に数式的に処理するものを示したが、数式を用いず、本実施の形態のように、予めテーブルに視点位置の軌跡を記憶し、視点位置が円弧上に拘束されるようにしてもよい。このようにすることによって数値演算による算出時間が節約でき、高速な表示が可能となる。
Claims (13)
- 自車の現在位置を測位する測位手段と、地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、上記地図情報記憶手段に記憶された地図情報を用い、自車の現在位置周辺の3D地図情報を作成する3D地図情報作成手段と、上記3D地図情報に基づき3Dグラフィック表示を行う表示手段とを備えたカーナビゲーションシステムにおいて、自車の現在位置がトンネル内にあるときとトンネル外にあるときとで、上記3Dグラフィック表示における視点位置が変化するように上記3D地図情報作成手段を制御し、トンネル外走行時には上記視点位置を自車位置後方に配置し、トンネル内走行時には上記視点位置をトンネル外走行時の上記視点位置より低くすると共に、自車位置後方で、かつトンネル外走行時より前方になるようにする視点制御手段を備えたことを特徴とするカーナビゲーションシステム。
- 視点制御手段は、トンネル外用の視点位置情報とトンネル内用の視点位置情報とを保持し、自車の現在位置がトンネル入口から所定距離後方に到達したときよりトンネル入口近傍に到達するまでの間、およびトンネル出口近傍よりトンネル出口から所定距離前方に到達するまでの間において、視点位置を徐々に変化させることを特徴とする請求項1記載のカーナビゲーションシステム。
- 視点制御手段は、トンネル外用の視線方向情報と、トンネル内用の視線方向情報とを保持し、自車の現在位置がトンネル入口から所定距離後方に到達したときよりトンネル入口近傍に到達するまでの間、およびトンネル出口近傍よりトンネル出口から所定距離前方に到達するまでの間において、上記視線方向を変化させることを特徴とする請求項1または2に記載のカーナビゲーションシステム。
- 視点制御手段は、自車位置の前方一定の距離の位置を注視点とし、視点位置を徐々に変化させる際に、上記注視点を一定として視点位置を変化させることを特徴とする請求項1または2に記載のカーナビゲーションシステム。
- 視点制御手段は、視点位置を変化させる際に、自車の位置が常に一定の位置に表示されるように制御することを特徴とする請求項1または2に記載のカーナビゲーションシステム。
- 視点制御手段は、視点位置を変化させる際に、トンネル外用の視点位置情報とトンネル内用の視点位置情報との間で線形に補間することにより視点位置を変化させることを特徴とする請求項1または2に記載のカーナビゲーションシステム。
- 視点制御手段は、視点位置を変化させる際に、移動平均を用いて視点位置を変化させることを特徴とする請求項1または2に記載のカーナビゲーションシステム。
- 視点制御手段は、視点位置を変化させる際に、トンネル外用の視点位置情報とトンネル内用の視点位置情報との間で所定のテーブルを用いて補間することにより視点位置を変化させることを特徴とする請求項1または2に記載のカーナビゲーションシステム。
- 自車の現在位置を測位する測位手段と、地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、上記地図情報記憶手段に記憶された地図情報を用い、自車の現在位置周辺の3D地図情報を作成する3D地図情報作成手段と、上記3D地図情報に基づき3Dグラフィック表示を行う表示手段とを備えたカーナビゲーションシステムにおいて、自車の現在位置がトンネル内にあるときとトンネル外にあるときとで、上記3Dグラフィック表示における視点位置が変化するように上記3D地図情報作成手段を制御し、トンネル外用の視点位置情報並びに視線方向情報およびトンネル内用の視点位置情報並びに視線方向情報を保持し、トンネル内走行時における上記視点位置が、トンネル外走行時の上記視点位置より低くなるようにすると共に、自車の現在位置がトンネル入口から所定距離後方に到達したときよりトンネル入口近傍に到達するまでの間、およびトンネル出口近傍よりトンネル出口から所定距離前方に到達するまでの間において、上記視点位置および視線方向を徐々に変化させる視点制御手段を備えたことを特徴とするカーナビゲーションシステム。
- 自車の現在位置を測位する測位手段と、地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、上記地図情報記憶手段に記憶された地図情報を用い、自車の現在位置周辺の3D地図情報を作成する3D地図情報作成手段と、上記3D地図情報に基づき3Dグラフィック表示を行う表示手段とを備えたカーナビゲーションシステムにおいて、自車の現在位置がトンネル内にあるときとトンネル外にあるときとで、上記3Dグラフィック表示における視点位置が変化するように上記3D地図情報作成手段を制御し、トンネル外用の視点位置情報およびトンネル内用の視点位置情報を保持し、トンネル内走行時における上記視点位置が、トンネル外走行時の上記視点位置より低くなるようにすると共に、自車の現在位置がトンネル入口から所定距離後方に到達したときよりトンネル入口近傍に到達するまでの間、およびトンネル出口近傍よりトンネル出口から所定距離前方に到達するまでの間において、自車位置の前方一定の距離の位置を注視点とし、上記注視点を一定として上記視点位置を徐々に変化させる視点制御手段を備えたことを特徴とするカーナビゲーションシステム。
- 自車の現在位置を測位する測位手段と、地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、上記地図情報記憶手段に記憶された地図情報を用い、自車の現在位置周辺の3D地図情報を作成する3D地図情報作成手段と、上記3D地図情報に基づき3Dグラフィック表示を行う表示手段とを備えたカーナビゲーションシステムにおいて、自車の現在位置がトンネル内にあるときとトンネル外にあるときとで、上記3Dグラフィック表示における視点位置が変化するように上記3D地図情報作成手段を制御し、トンネル外用の視点位置情報およびトンネル内用の視点位置情報を保持し、トンネル内走行時における上記視点位置が、トンネル外走行時の上記視点位置より低くなるようにすると共に、自車の現在位置がトンネル入口から所定距離後方に到達したときよりトンネル入口近傍に到達するまでの間、およびトンネル出口近傍よりトンネル出口から所定距離前方に到達するまでの間において、自車の位置が常に一定の位置に表示されるように制御して視点位置を徐々に変化させる視点制御手段を備えたことを特徴とするカーナビゲーションシステム。
- 自車の現在位置を測位する測位手段と、地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、上記地図情報記憶手段に記憶された地図情報を用い、自車の現在位置周辺の3D地図情報を作成する3D地図情報作成手段と、上記3D地図情報に基づき3Dグラフィック表示を行う表示手段とを備えたカーナビゲーションシステムにおいて、自車の現在位置がトンネル内にあるときとトンネル外にあるときとで、上記3Dグラフィック表示における視点位置が変化するように上記3D地図情報作成手段を制御し、トンネル外用の視点位置情報およびトンネル内用の視点位置情報を保持し、トンネル内走行時における上記視点位置が、トンネル外走行時の上記視点位置より低くなるようにすると共に、自車の現在位置がトンネル入口から所定距離後方に到達したときよりトンネル入口近傍に到達するまでの間、およびトンネル出口近傍よりトンネル出口から所定距離前方に到達するまでの間において、移動平均を用いて上記視点位置を徐々に変化させる視点制御手段を備えたことを特徴とするカーナビゲーションシステム。
- 自車の現在位置を測位する測位手段と、地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、上記地図情報記憶手段に記憶された地図情報を用い、自車の現在位置周辺の3D地図情報を作成する3D地図情報作成手段と、上記3D地図情報に基づき3Dグラフィック表示を行う表示手段とを備えたカーナビゲーションシステムにおいて、自車の現在位置がトンネル内にあるときとトンネル外にあるときとで、上記3Dグラフィック表示における視点位置が変化するように上記3D地図情報作成手段を制御し、トンネル外用の視点位置情報およびトンネル内用の視点位置情報を保持し、トンネル内走行時における上記視点位置が、トンネル外走行時の上記視点位置より低くなるようにすると共に、自車の現在位置がトンネル入口から所定距離後方に到達したときよりトンネル入口近傍に到達するまでの間、およびトンネル出口近傍よりトンネル出口から所定距離前方に到達するまでの間において、トンネル外用の視点位置情報とトンネル内用の視点位置情報との間で所定のテーブルを用いて補間することにより上記視点位置を徐々に変化させる視点制御手段を備えたことを特徴とするカーナビゲーションシステム。
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