以下に添付図面を参照して、この発明にかかるナビゲーション装置、ナビゲーション方法、ナビゲーションプログラムおよび記録媒体の好適な実施の形態を詳細に説明する。
(実施の形態1)
実施の形態1にかかるナビゲーション装置100の機能的構成について説明する。図1は、実施の形態1にかかるナビゲーション装置の機能的構成を示すブロック図である。図1において、実施の形態1にかかるナビゲーション装置100は、現在位置情報取得部101、ルート情報取得部102、記憶部103、生成部104、映像取得部105、表示部106、入力部107、判断部108、センサ109によって構成される。
現在位置情報取得部101は、移動体の現在位置を測位して現在位置情報を取得する。移動体の現在位置に関する情報には、緯度経度情報のほか、移動体の速度、走行方向などの情報を含んでいてもよい。移動体の現在位置に関する情報は、たとえば後述するセンサ109によって取得することができる。
ルート情報取得部102は、目的地までのルートに関するルート情報を取得する。ルート情報は、あらかじめ登録されていてもよく、通信手段によって受信することによって取得してもよく、操作者(運転車または同乗者)の入力によって取得するようにしてもよい。その際、操作者からは目的地に関する情報のみが入力され、移動体(たとえば自車)の現在位置と入力された目的地とに基づいてルートを探索し、決定されたルートをルート情報として取得するようにしてもよい。なお、ルート情報には、目的地までのルートに対応する各道路のリンク情報や、交差点を示すノード情報が含まれていてもよい。
記憶部103は、いわゆる地図情報、具体的には、たとえば道路の形状を含むリンク情報と、交差点を示すノード情報と、を記憶する。地図情報には、さらに信号機、標識情報や建物の情報(たとえば建物の形状や高さ)などを含んでいてもよい。リンク情報には、道路の幅情報や傾斜などに関する情報を含んでいてもよい。記憶部103はナビゲーション装置100に備えられていてもよく、また、通信によりアクセス可能な外部のサーバが記憶部103の機能を実現してもよい。
生成部104は、現在位置情報取得部101によって取得された現在位置に関する情報と、ルート情報取得部102によって取得されたルート情報と、に基づいてルート表示画像を生成する。具体的には、たとえば、ルートに沿って連続した帯状のルート表示画像であって路面に重なって表示されるような路面ルート案内表示画像と、当該ルートに沿って連続した帯状のルート表示画像であって路面から所定の高さに表示されるような上空ルート案内表示画像と、を所定のタイミングで切り替えて生成する。その際、現在位置の測位の信頼性が高いときは、路面の直上となる位置を所定の高さとした路面ルート案内表示画像を生成し、現在位置の測位の信頼性が低いときは、映像を撮影する視点よりも高い位置を所定の高さとした上空ルート案内表示画像を生成する。路面ルート案内表示画像および上空ルート案内表示画像の具体的な生成方法、切り替えるタイミングなどについては後述する。
また、生成部104は、所定の条件に合致した場合に、路面ルート案内表示画像から上空ルート案内表示画像に切り替えて生成してもよい。また、生成部104は、所定の条件に合致した場合に、上空ルート案内表示画像から路面ルート案内表示画像に切り替えて生成する。所定の条件の具体的内容については後述する。
映像取得部105は、ルートに対応する道路の路面を撮影した映像を(たとえば撮像部110から)取得する。撮像部110は、ナビゲーション装置100が備えていてもよい。表示部106は、現在位置情報とルート情報とに基づいて(たとえば生成部104によって生成された)生成されたルート表示画像を、(たとえば映像取得部105によって取得された)映像上の路面の位置から所定の高さに重ねて表示する。そして、表示部106は、現在位置の測位の信頼性に応じて所定の高さが変更されたルート表示画像を表示する。また、表示部106は、路面ルート案内表示画像または上空ルート案内表示画像のいずれか一方から他方に切り替えて表示したときは、所定の条件を満たすまで切り替え後のルート表示画像の表示を維持するようにしてもよい。
入力部107は、路面ルート案内表示画像または上空ルート案内表示画像のいずれか一方が表示されているときに他方に切り替える指示の入力を受け付ける。そして、表示部106は、入力部107が入力を受け付けたときは後述する判断部108によって判断される測位の信頼性によらずに他方に切り替えて表示するようにしてもよい。
判断部108は、(たとえば現在位置情報取得部101によって取得された)現在位置の測位の信頼性を判断し、判断結果を生成部104へ渡す。具体的な判断処理の詳細については後述する。生成部104は、現在位置の測位の信頼性が高いときは、路面の直上となる位置を所定の高さとした路面ルート案内表示画像を生成し、現在位置の測位の信頼性が低いときは、映像を撮影する視点よりも高い位置を所定の高さとした上空ルート案内表示画像を生成するようにしてもよい。
センサ109は、現在位置及び方位を測位する複数の自立航法センサから構成される。そして判断部108は、各々の自立航法センサ109の測位結果が整合するか否かによって信頼性を判断することができる。また、センサ109は、現在位置及び方位を測位する自立航法センサとGPSセンサとから構成される。そして判断部108は、自立航法センサとGPSセンサとの測位結果が整合するか否かによって信頼性を判断することができる。
つぎに、ナビゲーション装置100によるナビゲーション処理の手順について説明する。図2は、ナビゲーション装置によるナビゲーション処理の手順を示すフローチャートである。図2のフローチャートにおいて、ナビゲーション装置100は、まず、現在位置情報取得部101によって、移動体の現在位置を測位して現在位置情報を取得する(ステップS201)。その際、現在位置の測位の信頼性に関する情報を取得するようにしてもよい。また、ルート情報取得部102によって、目的地までのルートに関するルート情報を取得する(ステップS202)。また、その際、ナビゲーション装置100は、道路情報もあわせて取得してもよい。
つぎに、ナビゲーション装置100は、現在位置情報とルート情報とに基づいて、現在位置の測位の信頼性に応じたルート表示画像(路面ルート案内表示画像または上空ルート案内表示画像)を生成する(ステップS204)。
さらに、ナビゲーション装置100は、ルートに対応する道路の路面を撮影した映像を取得する(ステップS205)。そして、ナビゲーション装置100は、現在位置情報とルート情報とに基づいて生成されたルート表示画像を、映像上の路面の位置から所定の高さに重ねて表示する(ステップS206)。
つぎに、ナビゲーション装置100は、移動体(たとえば自車)の走行によって現在位置が変更になるのを待って(ステップS207:No)、現在位置が変更になった場合(ステップS207:Yes)は、目的地に到着したか否か判断する(ステップS208)。ここで、未だ目的地に到着していない場合(ステップS208:No)は、ステップS201へ戻って、ステップS201〜S207の各ステップの処理を繰り返しおこなう。ステップS208において、目的地に到着した場合(ステップS208:Yes)は、一連の処理を終了する。
これによって、移動体(たとえば自車)が目的地に到着するまで、現在位置の測位の信頼性に応じたルート表示画像(路面ルート案内表示画像か上空ルート案内表示画像のいずれか)が映像に重ねて表示され続ける。操作者は、走行しながら、表示画面に映像とともに表示されたルート表示画像を見ることで、目的地までのルートを間違えずに認識することができる。
なお、ナビゲーション装置100は、各構成部が一体となって1つの装置として構成されていてもよいし、各構成部を単独の装置とし、複数の装置によってナビゲーション装置100の機能を実現してもよい。
(実施の形態2)
つぎに、実施の形態2にかかるナビゲーション装置300の機能的構成について説明する。図3は、実施の形態2にかかるナビゲーション装置の機能的構成を示すブロック図である。図3において、実施の形態2にかかるナビゲーション装置300は、現在位置情報取得部301、ルート情報取得部302、記憶部303、生成部304、投影部305、入力部306、判断部307、センサ308によって構成される。
ここで、現在位置情報取得部301、ルート情報取得部302、記憶部303、入力部306、判断部307、センサ308は、実施の形態1における現在位置情報取得部101、ルート情報取得部102、記憶部103、入力部107、判断部108、センサ109と同一の構成であるで、その説明は省略する。
生成部304は、現在位置情報取得部301によって取得された現在位置に関する情報と、ルート情報取得部302によって取得されたルート情報と、記憶部303に記憶されたリンク情報のみと、またはノード情報およびリンク情報と、に基づいてルート表示画像を生成する。具体的には、たとえば、ルートに沿って連続した帯状のルート表示画像であって路面から所定の高さに表示されるような上空ルート案内表示画像を生成する。その際、現在位置の測位の信頼性が高いときは、路面の直上となる位置を所定の高さとした路面ルート案内表示画像を生成し、現在位置の測位の信頼性が低いときは、移動者の視点よりも高い位置を所定の高さとした上空ルート案内表示画像を生成する。路面ルート案内表示画像および上空ルート案内表示画像の具体的な生成方法、切り替えるタイミングなどについては後述する。なお、生成部304は、実施の形態1の生成部104とは、路面ルート案内表示画像、上空ルート案内表示画像の具体的な生成方法が異なる。路面ルート案内表示画像、上空ルート案内表示画像の具体的な生成方法については後述する。
実施の形態2にかかるナビゲーション装置300と、実施の形態1にかかるナビゲーション装置100との相違点は、実施の形態1にかかるナビゲーション装置100が、映像取得部105および表示部106を備えているのに対し、実施の形態2にかかるナビゲーション装置300は、映像取得部105、表示部106を備えておらず、その代わりに、投影部305を備えている点である。
投影部305は、移動体の移動者の視点とルートに対応する道路の路面との間に位置する透過部材上に、現在位置情報とルート情報とに基づいて生成されたルート表示画像を、移動者から見た透明部材上の路面の位置から所定の高さに投影する。たとえば、生成部304によって生成された路面ルート案内表示画像または上空ルート案内表示画像を対応する移動体(たとえば自車)のウインドウに投影する。すなわち、車内からルートに対応する道路が見えるウインドウ(通常はフロントウインドウ)に投影する。これによって、ウインドウから見える実風景に路面ルート案内表示画像または上空ルート案内表示画像が重なって見えるようになる。そして、投影部305は、現在位置の測位の信頼性に応じて所定の高さが変更されたルート表示画像を投影する。
つぎに、ナビゲーション装置300によるナビゲーション処理の手順について説明する。図4は、ナビゲーション装置によるナビゲーション処理の手順を示すフローチャートである。図4のフローチャートにおいて、ナビゲーション装置300は、まず、現在位置情報取得部301によって、移動体の現在位置を測位して現在位置情報を取得する(ステップS401)。その際、現在位置の信頼性の判断をおこなうようにしてもよい。また、ルート情報取得部302によって、目的地までのルートに関するルート情報を取得する(ステップS402)。また、その際、ナビゲーション装置300は、記憶部303に記憶されている道路情報(ノード情報・リンク情報)をあわせて取得してもよい(ステップS403)。
そして、ナビゲーション装置300は、現在位置情報とルート情報とに基づいて、現在位置の測位の信頼性に応じたルート表示画像(路面ルート案内表示画像または上空ルート案内表示画像)を生成し(ステップS404)、生成されたルート表示画像を、移動者から見た透明部材上の路面の位置から所定の高さに投影する。具体的には、たとえば、生成された路面ルート案内表示画像または上空ルート案内表示画像を移動体(たとえば自車)のフロントウインドウに投影する(ステップS405)。
つぎに、ナビゲーション装置300は、移動体(たとえば自車)の走行によって現在位置が変更になるのを待って(ステップS406:No)、現在位置が変更になった場合(ステップS406:Yes)は、目的地に到着したか否か判断する(ステップS407)。ここで、未だ目的地に到着していない場合(ステップS407:No)は、ステップS401へ戻って、ステップS401〜S406の各ステップの処理を繰り返しおこなう。ステップS407において、目的地に到着した場合(ステップS407:Yes)は、一連の処理を終了する。
これによって、移動体(たとえば自車)が目的地に到着するまで、路面ルート案内表示画像または上空ルート案内表示画像が移動体(たとえば自車)のフロントウインドウに投影され続ける。操作者は、走行しながら、フロントウインドウを通して前方の実風景を見るとともに投影された路面ルート案内表示画像または上空ルート案内表示画像を見ることで、目的地までのルートを認識することができる。
なお、ナビゲーション装置300は、各構成部が一体となって1つの装置として構成されていてもよいし、各構成部を単独の装置とし、複数の装置によってナビゲーション装置300の機能を実現してもよい。
(実施の形態3)
実施の形態3にかかる情報表示装置500の機能的構成について説明する。実施の形態1および2では、たとえば自動車などの移動体に搭載されるナビゲーション装置であったのに対し、実施の形態3では、移動体に搭載されるものに限定されない。
図5は、実施の形態3にかかる情報表示装置の機能的構成を示すブロック図である。図5において、実施の形態3にかかる情報表示装置500は、現在位置情報取得部501、ルート情報取得部502、記憶部503、生成部504、映像取得部505、表示部506、入力部507、判断部508、センサ509、撮像部510によって構成される。
現在位置情報取得部501は、自装置の現在位置を測位して現在位置情報を取得する。自装置の現在位置に関する情報には、緯度経度情報のほか、自装置(特に表示画面)が向いている方向、自装置の地上からの高さ、自装置(を携帯している操作者)の移動速度などの情報を含んでいてもよい。自装置の現在位置に関する情報は、たとえば後述するセンサ509によって取得することができる。
ルート情報取得部502は、目的地までのルートに関するルート情報を取得する。ルート情報は、あらかじめ登録されていてもよく、通信手段によって受信することによって取得してもよく、自装置の操作者の入力によって取得するようにしてもよい。その際、操作者からは目的地に関する情報のみが入力され、自装置の現在位置と入力された目的地とに基づいてルートを探索し、決定されたルートをルート情報として取得するようにしてもよい。
記憶部503は、いわゆる地図情報、具体的には、たとえば道路の形状を含むリンク情報と、交差点を示すノード情報と、を記憶する。地図情報には、さらに信号機、標識情報や建物の情報(たとえば建物の形状や高さ)などを含んでいてもよい。リンク情報には、道路の幅情報や傾斜などに関する情報を含んでいてもよい。記憶部503は情報表示装置500に備えられていてもよく、また、通信によりアクセス可能な外部のサーバが記憶部503の機能を実現してもよい。
生成部504は、現在位置情報取得部501によって取得された現在位置に関する情報と、ルート情報取得部502によって取得されたルート情報と、に基づいてルート表示画像を生成する。具体的には、たとえば、ルートに沿って連続した帯状のルート表示画像であって路面に重なって表示されるような路面ルート案内表示画像と、当該ルートに沿って連続した帯状のルート表示画像であって路面から所定の高さに表示されるような上空ルート案内表示画像と、を所定のタイミングで切り替えて生成する。その際、現在位置の測位の信頼性が高いときは、路面の直上となる位置を所定の高さとした路面ルート案内表示画像を生成し、現在位置の測位の信頼性が低いときは、映像を撮影する視点よりも高い位置を所定の高さとした上空ルート案内表示画像を生成する。路面ルート案内表示画像および上空ルート案内表示画像の具体的な生成方法、切り替えるタイミングなどについては後述する。
映像取得部505は、自装置のルート上の映像を撮影する撮像部510から当該映像を取得する。撮像部510は、情報表示装置500が備えている構成としたが、情報表示装置500と有線または無線によって接続され、撮影された映像を情報表示装置500が取得できればよい。表示部506は、現在位置情報とルート情報とに基づいて(たとえば生成部504によって生成された)生成されたルート表示画像を、(たとえば映像取得部505によって取得された)映像上の路面の位置から所定の高さに重ねて表示する。そして、表示部506は、現在位置の測位の信頼性に応じて所定の高さが変更されたルート表示画像を表示する。また、表示部506は、路面ルート案内表示画像または上空ルート案内表示画像のいずれか一方から他方に切り替えて表示したときは、所定の条件を満たすまで切り替え後のルート表示画像の表示を維持するようにしてもよい。
入力部507は、路面ルート案内表示画像または上空ルート案内表示画像のいずれか一方が表示されているときに他方に切り替える指示の入力を受け付ける。そして、表示部506は、入力部507が入力を受け付けたときは後述する判断部508によって判断される測位の信頼性によらずに他方に切り替えて表示するようにしてもよい。
判断部508は、(たとえば現在位置情報取得部501によって取得された)現在位置の測位の信頼性を判断し、判断結果を生成部504へ渡す。具体的な判断処理の詳細については後述する。生成部504は、現在位置の測位の信頼性が高いときは、路面の直上となる位置を所定の高さとした路面ルート案内表示画像を生成し、現在位置の測位の信頼性が低いときは、映像を撮影する視点よりも高い位置を所定の高さとした上空ルート案内表示画像を生成するようにしてもよい。
センサ509は、現在位置及び方位を測位する複数の自立航法センサから構成される。そして判断部508は、各々の自立航法センサ509の測位結果が整合するか否かによって信頼性を判断することができる。また、センサ509は、現在位置及び方位を測位する自立航法センサとGPSセンサとから構成される。そして判断部508は、自立航法センサとGPSセンサとの測位結果が整合するか否かによって信頼性を判断することができる。
なお、情報表示装置500は、各構成部が一体となって1つの装置として構成されていてもよいし、各構成部を単独の装置とし、複数の装置によって情報表示装置500の機能を実現してもよい。
情報表示装置500による情報表示処理の手順は、図2に示した、実施の形態1にかかるナビゲーション装置によるナビゲーション処理の手順と同様であるので、その説明は省略する。情報表示装置500は、たとえば携帯型情報端末装置(より具体的には、たとえば携帯電話機、PDA、モバイルパソコンなど)であってもよい。また、情報表示装置500を、移動体に搭載することによって実施の形態1にかかるナビゲーション装置100とすることもできる。
つぎに、上述した実施の形態1にかかるナビゲーション装置100、実施の形態2にかかるナビゲーション装置300、実施の形態3にかかる情報表示装置500の実施例について説明する。以下の実施例では、実施の形態1にかかるナビゲーション装置100の例、実施の形態2にかかるナビゲーション装置300の例、実施の形態3にかかる情報表示装置500を車両に搭載されたナビゲーション装置に適用した例について説明する。
(ナビゲーション装置のハードウェア構成)
図6は、ナビゲーション装置100、ナビゲーション装置300および情報表示装置500(以下単に「ナビゲーション装置」とする)のハードウェア構成を示すブロック図である。
図6において、ナビゲーション装置は、CPU601、ROM602、RAM(メモリ)603、磁気ディスクドライブ604、磁気ディスク605、光ディスクドライブ606、光ディスク607、音声I/F(インターフェース)608、マイク609、スピーカ610、入力デバイス611、映像I/F612、カメラ613、ディスプレイ614、プロジェクタ615、通信I/F616、GPSユニット617、各種センサ618を備えている。また、各構成部601〜618はバス620によってそれぞれ接続されている。
CPU601は、ナビゲーション装置の全体の制御を司る。ROM602は、ブートプログラム、通信プログラム、データ表示プログラム、データ解析プログラムなどの各種プログラムを記録している。RAM603は、CPU601のワークエリアとして使用される。
磁気ディスクドライブ604は、CPU601の制御に従って磁気ディスク605に対するデータの読み取り/書き込みを制御する。磁気ディスク605は、磁気ディスクドライブ604の制御で書き込まれたデータを記録する。磁気ディスク605としては、たとえば、HD(ハードディスク)やFD(フレキシブルディスク)を用いることができる。
光ディスクドライブ606は、CPU601の制御に従って光ディスク607に対するデータの読み取り/書き込みを制御する。光ディスク607は、光ディスクドライブ606の制御に従ってデータが読み出される着脱自在な記録媒体であり、たとえば、ブルーレイディスク、DVD、CDなどを含む。光ディスク607は、書き込み可能な記録媒体を利用することもできる。また、この着脱可能な記録媒体として、光ディスク607のほか、MO、メモリカードなどであってもよい。
磁気ディスク605または光ディスク607に記録される情報の一例として、経路探索・経路誘導などに用いる地図データが挙げられる。地図データは、建物、河川、地表面などの地物(フィーチャ)を表す背景データと、道路の形状を表す道路形状データとを有しており、ディスプレイ614の表示画面において2次元または3次元に描画される。ナビゲーション装置が経路誘導中の場合は、地図データと後述するGPSユニット617によって取得された移動体(たとえば自車)の現在地点とが重ねて表示されることとなる。
音声I/F608は、音声入力用のマイク609および音声出力用のスピーカ610に接続される。マイク609に受音された音声は、音声I/F608内でA/D変換される。また、スピーカ610からは音声が出力される。なお、マイク609から入力された音声は、音声データとして磁気ディスク605あるいは光ディスク607に記録可能である。
入力デバイス611は、文字、数値、各種指示などの入力のための複数のキーを備えたリモコン、キーボード、マウス、タッチパネルなどが挙げられる。さらに、入力デバイス611は、デジタルカメラや携帯電話端末などの他の情報処理端末を接続し、データの入出力をおこなうことができる。
映像I/F612は、映像入力用のカメラ613、映像出力用のディスプレイ614および映像出力用のプロジェクタ615と接続される。映像I/F612は、具体的には、たとえば、ディスプレイ614およびプロジェクタ615全体の制御をおこなうグラフィックコントローラと、即時表示可能な画像情報を一時的に記録するVRAM(Video
RAM)などのバッファメモリと、グラフィックコントローラから出力される画像データに基づいて、ディスプレイ614、プロジェクタ615を表示制御する制御ICなどによって構成される。
カメラ613は、車両内外の映像を撮像し、画像データとして出力する。カメラ613で撮像された画像は、画像データとして磁気ディスク605あるいは光ディスク607に記録可能である。
ディスプレイ614には、アイコン、カーソル、メニュー、ウインドウ、あるいは文字や画像などの各種データが表示される。このディスプレイ614は、たとえば、CRT、TFT液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイなどを採用することができる。ディスプレイ614によって、実施の形態1の表示部106、実施の形態3の表示部506が制御する表示画面の機能を実現することができる。
プロジェクタ615には、ディスプレイ614と同様に、アイコン、カーソル、メニュー、ウインドウ、あるいは文字や画像などの各種データが表示される。プロジェクタ615は、たとえばCRTや液晶を用いて、フロントウインドウに各種データを投影する。プロジェクタ615は、たとえば、車内の天井や座席上部などに設置する。プロジェクタ615によって、実施の形態2の投影部305の機能を実現することができる。
通信I/F616は、無線を介してネットワークに接続され、ナビゲーション装置とCPU601とのインターフェースとして機能する。通信I/F616は、さらに、無線を介してインターネットなどの通信網に接続され、この通信網とCPU601とのインターフェースとしても機能する。通信網には、LAN、WAN、公衆回線網や携帯電話網などがある。
GPSユニット617は、GPS衛星からの電波を受信し、車両の現在地点(ナビゲーション装置の現在地点)を示す情報を算出する。GPSユニット617の出力情報は、後述する各種センサの出力値とともに、CPU601による車両の現在地点の算出に際して利用される。現在地点を示す情報は、たとえば緯度・経度、高度などの、地図データ上の1点を特定する情報である。
各種センサ618は、たとえば、ジャイロセンサや加速度センサ、車速センサなどであり、車両の移動状態を検出する。各種センサ618からの出力信号は、CPU601による現在地点の算出や、速度や方位の変化量の測定に用いられる。
また、実施の形態1にかかるナビゲーション装置100の構成のうち、現在位置情報取得部101、判断部108、センサ109は、GPSユニット617、各種センサ618、CPU601(ROM602、RAM603、磁気ディスク605、光ディスク607などに記憶されたプログラムをCPU601が実行すること)によって、ルート情報取得部102および記憶部103はCPU601、磁気ディスクドライブ604および磁気ディスク605、または、光ディスクドライブ606および光ディスク607によって、生成部104は、CPU601によって、映像取得部105は、CPU601、映像I/F612、カメラ613、または、通信I/F616によって、表示部106は、CPU601、映像I/F612、ディスプレイ614によって、撮像部110は、カメラ613および通信I/F616によって、入力部107は、入力デバイス611によって、それぞれの機能を実現する。
また、実施の形態2にかかるナビゲーション装置300の構成のうち、現在位置情報取得部301、判断部307、センサ308は、GPSユニット617、各種センサ618、CPU601(ROM602、RAM603、磁気ディスク605、光ディスク607などに記憶されたプログラムをCPU601が実行すること)によって、ルート情報取得部302および記憶部303はCPU601、磁気ディスクドライブ604および磁気ディスク605、または、光ディスクドライブ606および光ディスク607によって、生成部304は、CPU601によって、投影部305は、CPU601、映像I/F612、プロジェクタ615によって、入力部306は、入力デバイス611によって、それぞれの機能を実現する。
また、実施の形態3にかかる情報表示装置500の構成のうち、現在位置情報取得部501、判断部508、センサ509は、GPSユニット617、各種センサ618、CPU601(ROM602、RAM603、磁気ディスク605、光ディスク607などに記憶されたプログラムをCPU601が実行すること)によって、ルート情報取得部502および記憶部503はCPU601、磁気ディスクドライブ604および磁気ディスク605、または、光ディスクドライブ606および光ディスク607によって、生成部504は、CPU601によって、映像取得部505は、CPU601、映像I/F612、カメラ613、または、通信I/F616によって、表示部506は、CPU601、映像I/F612、ディスプレイ614によって、入力部507は、入力デバイス611によって、撮像部510は、カメラ613および通信I/F616によって、それぞれの機能を実現する。
つぎに、ナビゲーション装置の生成部(生成部104、304、504)による上空ルート案内表示画像の生成手順について詳細に説明する。図7は、ナビゲーション装置の生成部の機能的構成を示すブロック図である。また、図8は、ナビゲーション装置の生成部の処理の手順を示すフローチャートである。
図7において、生成部は、配置処理部(配置部)701と、移動処理部(移動部)702と、設定処理部(設定部)703と、レンダリング処理部(レンダリング部)704と、調整部705から構成される。図8のフローチャートにおいて、配置処理部701は、リンク情報のみに基づいて、またはノード情報およびリンク情報に基づいて、三次元計算用の空間において平面的な道路に対応する帯状オブジェクトを配置する(ステップS801)。その際、ルート情報に基づいて、ルートに該当するリンク情報だけを抽出し、ルート以外の部分を削除する(ステップS802)。
移動処理部702は、配置処理部701によって配置された帯状オブジェクトを、三次元計算用の空間において平面と直交する高さ方向へ所定量(所定の高さ)だけ移動させる(ステップS803)。設定処理部703は、移動処理部702によって移動された帯状オブジェクトに対して、三次元計算用の視点位置、視点方向および高さを撮像部の位置、方向および高さ、または操作者(運転者または同乗者)の視点位置、視点方向および高さに設定する(ステップS804)。レンダリング処理部704は、設定処理部703によって設定された視点位置、視点方向および高さから見た帯状オブジェクトを上空ルート案内表示画像としてレンダリングする(ステップS805)。
調整部705は、路面(地上)からの所定量(所定の高さ)を調整可能であり、移動処理部702は、ステップS803において、三次元計算用の空間において調整部705によって調整された高さだけ平面と直交する高さ方向へ移動する。調整部705は、ルート情報(たとえば、道路の傾斜、交差点(ノード)の有無、信号機の有無など)に応じて調整してもよい。また、操作者からの入力によって操作者の所望の高さに調整するようにしてもよい。
図9は、十字路の交差点の地図データ(ノード情報、リンク情報)を示す説明図であり、図10−1〜図11−2は、生成部の配置処理部701における配置処理の内容を示す説明図である。図9において、地図データは、交差点を示すノード900と、ノード900に対して4本の道路を示すリンク901〜904で構成されている。リンクには道路の形状や道幅などの情報があり、それらの情報に基づいて三次元計算用の空間に平面的な道路を配置したものを上からの視点で表したのが、図10−1である。
図10−1において、配置処理部701は、図9に示したリンク901を、道路の形状や道幅を考慮して三次元計算用の空間に平面的な道路として配置して、リンク1001とする。同様に、配置処理部701は、図9に示したリンク902〜904を三次元計算用の空間に平面的な道路として配置して、リンク(帯状画像)1002〜1004とする。
図10−1から、リンク1001が道幅の広い通りであり、リンク1002がリンク1001と比べて道幅の狭い道路であることがわかる。なお、配置処理部701は、リンクの道幅に関する情報を考慮しないで、全てのリンクを一定の道幅として配置させてもよい。図10−2は、図10−1において三次元計算用の空間に平面的な道路として配置したものを横からの視点(図10−1の下側から上側の視点)で表したものである。この時点では、各リンク1001〜1004の高さ(Z軸方向)は0である。なお、このときの基準となる高さ(すなわち、高さ0)は任意に設定することが可能であり、たとえば、地表面を基準とすることができる。
図10−1において、4本のリンク1001〜1004のうち、ルートに該当するリンクだけを抽出したのが、図11−1である。図11−1も、図10−1と同様に、三次元計算用の空間に平面的な道路を配置したものを上からの視点で表している。ルートが図9におけるリンク901からノード900まで到達し、ノード900を右折してリンク902へ至るものであるので、図11−1では、配置処理部701が図10−1におけるリンク1001および1002だけを抽出し、ルート以外のリンク(リンク1003および1004)を削除した状態を示している。
配置処理部701は、ルート以外のリンク(リンク1003および1004)を、最初から配置しないようにしてもよい(すなわち、三次元計算用の空間において、図10−1を省略して、最初から図11−1とするようにしてもよい)。
図11−2は、図10−2と同様に、図11−1において三次元計算用の空間に平面的な道路として配置したものを横からの視点(図11−1の下側から上側の視点)で表したものである。この時点でも、リンク1001、1002の高さ(Z軸方向)は0である。
図12−1、図12−2は、生成部の移動処理部702における移動処理の内容を示す説明図である。移動処理部702は、配置処理部701によって配置されたリンク1001および1002を所定の高さ(ここでは地上約20m)だけ、上側(Z軸方向)へ移動させる。これによって、三次元計算用の空間におけるオブジェクト(帯状オブジェクト)の配置は終了する。
図12−1は、図10−1、図11−1と同様に上からの視点で表しているため、図11−1と同様に見える(すなわち、Z軸方向の移動はわからない)。図12−2は、図10−2、図11−2と同様に横からの視点(図12−1の下側から上側の視点)で表したものであり、図11−2と比較すると、リンク1001および1002が、元の高さ(高さ0)よりZ軸方向へ20mだけ高くなっていることがわかる。
図13−1、図13−2は、生成部の設定処理部703における設定処理の内容を示す説明図である。設定処理部703は、移動処理部702によって移動された帯状画像に対して、三次元計算用の視点位置、方向および高さを示すカメラ1301を移動体(たとえば自車)に搭載された撮像部の位置、方向および高さ、または運転者または同乗者の視点位置、方向および高さに設定する。
図13−2は、図10−2、図11−2、図12−2と同様に横からの視点(図13−1の下側から上側の視点)で表したものであり、カメラ1301がリンク1001、1002よりもZ軸方向に対して低い位置(たとえば地上約1.5m)であって、リンク1001のほぼ真下にあることがわかる。これは、自車がリンク1001の道路上を走行中であるということを示している。また、カメラ1301が自車の所定の位置(たとえばバックミラーの裏側など)に搭載されているか、あるいは、自車に乗車した運転者または同乗者の視点位置を考慮していることを示している。
図14は、生成部のレンダリング処理部704によってレンダリングされた状態を示す説明図である。図14は、図13−1、図13−2で示したカメラ1301からリンク1001、1002を見た状態をレンダリングした状態を示している。カメラ1301とリンク1001とは、高さが異なるため、リンク1001はカメラ1301からは下から見上げる状態となり、その状態を三次元計算用の空間に示すと、図14に示すように逆台形に近い形状となる。リンク1002も、カメラ1301が下から見上げる分だけ、幅を持った帯状画像となる。これにより、生成部による帯状画像(リンク)の生成(描画)は完了する。
図15は、前方映像上に上空ルート案内表示画像を重ねて表示した状態を示す説明図である。図14において生成された帯状画像1001、1002が、前方映像上においてルート案内を示すことになる。ルートに沿って連続する帯状画像1001、1002によって構成されるルート案内は、路面よりも上方に表示されるため、前方映像と重ね合わせた場合であっても、操作者(運転者または同乗者)が、前方映像における前側にある障害物、たとえば前方を走行する自動車などが存在してもその帯状画像によって当該障害物が遮られることはなく、ユーザが前方映像を見誤ることがない。さらに、図13−2に示すように、帯状画像1001、1002をカメラ1301の撮像位置(撮影する視点)よりも高く位置づけて前方映像上に重ねて表示すると、帯状画像1001、1002は前方映像において上空を見上げる位置に表示されるため、帯状画像1001、1002に重なる対象物が存在する可能性が低くなる。
つぎに、ナビゲーション装置の生成部(生成部104、304、504)による路面ルート案内表示画像の生成手順について詳細に説明する。路面ルート案内表示画像は、上述した、上空ルート案内表示画像の生成手順とほぼ同じ手順によって生成される。両者の相違点は、図7に示した移動処理部702による、配置処理部701によって配置された帯状画像を、三次元計算用の空間において平面と直交する高さ方向へ所定量(所定の高さ)だけ移動させる(図8のステップS803)処理の有無のみである。すなわち、上空ルート案内表示画像の生成においては、図8のステップS803を実行するが、路面ルート案内表示画像の生成においては、図8のステップS803の実行を省略し、ステップS802に続いてステップS804を実行する。それ以外は、両者の処理は同じである。
図16は、前方映像上に路面ルート案内表示画像を重ねて表示した状態を示す説明図である。図16に示すように、前方映像の路面に重なるように帯状画像1001、1002が表示される。図16にあっては、自車の認識が正しくなされているので、曲がる位置が正確に描画できている。この場合に、図16に示すように、前方に障害物が存在しない場合は、ルート案内としては有効であると考えられる。
つぎに、生成部において、路面ルート案内表示画像と上空ルート案内表示画像の生成を切り替える処理手順について説明する。位置の精度の高さを測位の信頼性の高さとし、この信頼性の判断結果に応じて、路面ルート案内表示画像と上空ルート案内表示画像のいずれかを生成する。位置の精度が悪い場合とは、たとえば、GPSのみで測位していて、車速・Gセンサ・ジャイロセンサ・電子コンパスなどの情報を得ていないまたは得られないときが考えられる。たとえば、ナビゲーション装置本体にはGPSしか内蔵していない場合などである。また、周りを高いビルなどで囲まれていて、GPSの電波に障害があるとき、通信ネットワークを使って測位精度を上げる仕組み(D−GPS,A−GPS)などが無いとき、取り付けの向きが悪く、ジャイロセンサが有効に使えないとき、ナビゲーションの取り付けが正確におこなわれていないとき、複数のセンサ間でデータに整合がとれないとき(たとえば、ジャイロセンサで右方向の角速度を検出したにもかかわらず、Gセンサでは左方向への加速度を検出しなかったとき)などが考えられる。また、ナビゲーションを使い始めてすぐでセンサの学習が終わっていないときや、タイヤを替えた直後なども位置精度が悪い場合として考えられる。
図17は、ナビゲーション装置の生成部における切り替え生成処理の手順を示すフローチャートであり、図18および図19は、各センサの出力値が正常であるか否かの判断処理の手順を示すフローチャートである。各センサの出力値が正常であるか否かの判断処理は判断部によっておこなわれる。
図17のフローチャートにおいて、所定の測位センサ(自立センサ)から情報を取得できる状態となっているか否かを判断する(ステップS1701)。具体的には、車速センサが接続されているか否か、また、ジャイロセンサ、Gセンサが装置内部にあって使用可能であるか否かなどに基づいて判断する。ステップS1701において、所定の測位センサから情報を取得できる状態となっていない場合(ステップS1701:No)は、現在位置の精度が悪いと判断して、上空ルート案内表示画像を生成する(ステップS1705)。
一方、ステップS1701において、所定の測位センサから情報を取得できる状態となっている場合(ステップS1701:Yes)は、各センサの出力値を確認する(ステップS1702)。各センサの出力値が正常であるか異常であるかは、図18に示すフローチャート(ジャイロセンサとGセンサの比較による判定処理)および図19に示すフローチャート(GPSと車速パルスの比較による判定処理)による、各センサの出力値が正常であるか否かの判断処理の手順によって判定する。すなわち、図18に示す判断結果が正常であるかまたは図19に示す判断結果が正常であれば(いずれか一方が正常であれば)、各センサの出力値は正常であると判定することができる。また、図18に示す判断結果が正常であり、かつ図19に示す判断結果が正常であると判断された場合に限り(両方とも正常であれば)、各センサの出力値は正常と判定するようにしてもよい。
上記判定の結果、各センサの出力値が正常である場合(ステップS1703:Yes)は、現在位置の精度がよいと判断して、路面ルート案内表示画像を生成する(ステップS1704)。これに対して、各センサの出力値が異常である場合(ステップS1703:No)は、現在位置の精度が悪いと判断して、上空ルート案内表示画像を生成する(ステップS1705)。
なお、路面ルート案内表示画像または上空ルート案内表示画像のいずれか一方が表示されているときに他方に切り替える指示の入力を受け付けた場合には、図17の判断処理によらずに他方に切り替えて表示するようにしてもよい。また、路面ルート案内表示画像または上空ルート案内表示画像のいずれか一方から他方に切り替えて生成し、表示したときは、所定の条件(たとえば、所定時間経過など)を満たすまで切り替え後のルート表示画像の表示を維持するようにしてもよい。
つぎに、各センサの出力値が正常であるか否かの判定処理(ジャイロセンサとGセンサの比較による判定処理)の手順について説明する。各センサの出力値が正常であるか否かは、ジャイロセンサとGセンサの出力値が整合しているか否かにより判断する。図18のフローチャートにおいて、ジャイロセンサの角速度が所定のしきい値以上であるか否かを判断する(ステップS1801)。ここで、所定のしきい値以上でない場合(ステップS1801:No)は、出力値は異常であると判定する(ステップS1805)。
一方、ステップS1801において、所定のしきい値以上である場合(ステップS1801:Yes)は、ジャイロセンサの回転方向を記憶する(ステップS1802)。つぎに、Gセンサは、ジャイロセンサの回転方向と逆方向(すなわち左右方向)を一定以上出力しているか否かを判断する(ステップS1803)。ここで、一定以上出力している場合(ステップS1803:Yes)は、各センサの出力値が整合しているので出力値は正常であると判定する(ステップS1804)。これに対して、一定以上出力していない場合(ステップS1803:No)は、各センサの出力値が整合していないので出力値は異常であると判定する(ステップS1805)。
つぎに、各センサの出力値が正常であるか否かの判定処理(GPSと車速パルスの比較による判定処理)の手順について説明する。この場合も、各センサの出力値が正常であるか否かは、GPSと車速パルスの出力値が整合しているか否かにより判断する。図19のフローチャートにおいて、まず、GPSによって得られた第1の位置情報を保存する(ステップS1901)。つぎに、車速パルスのパルス数をカウントする(ステップS1902)。そして、所定期間が経過したか否かを判断する(ステップS1903)。ここで、所定期間が経過していない場合(ステップS1903:No)は、ステップS1902に戻って、車速パルスのパルス数をカウントする。車速パルスのパルス数のカウントは所定期間が経過するまでおこなう。そして所定期間が経過した場合(ステップS1903:Yes)は、GPSによって得られた第2の位置情報を保存する(ステップS1904)。
つぎに、第2の位置情報から第1の位置情報を減算することによって、所定期間中の移動距離を算出する(ステップS1905)。さらに、ステップS1905において算出された所定期間中の移動距離を、ステップS1902においてカウントした車速パルスのパルス数で除算し、1車速パルスあたりの移動量を算出する(ステップS1906)。
上記ステップS1901〜S1906の一連の処理を所定回数繰り返しておこなう。そして、一連の処理が所定の試行回数Xに達したか否かを判断する(ステップS1907)。所定の試行回数Xに達していない場合(ステップS1907:No)は、ステップS1901へ戻って、ステップS1901〜S1906の処理を繰り返す。そして、ステップS1907において、所定の試行回数Xに達した場合(ステップS1907:Yes)は、つぎに、所定の試行回数Xの各1車速パルス当たりの移動量のばらつきが所定の範囲内であるか否かを判断する(ステップS1908)。
ステップS1908において、ばらつきが所定の範囲内である場合(ステップS1908:Yes)は、各センサの出力値は整合しており、出力値は正常であると判定する(ステップS1909)。これに対して、ばらつきが所定の範囲外である場合(ステップS1908:No)は、各センサの出力値は整合しておらず、出力値は異常であると判定する(ステップS1910)。
このようにして、上述したような、各センサの出力値が正常である、すなわち、現在位置の精度がよいという所定の条件に合致した場合に、生成部は、路面ルート案内表示画像から上空ルート案内表示画像に切り替えて生成する。また、生成部は、所定の条件に合致しない場合に、上空ルート案内表示画像から路面ルート案内表示画像に切り替えて生成する。
図20は、前方映像上に路面ルート案内表示画像を重ねて表示した状態を示す説明図であり、図21は、前方映像上に上空ルート案内表示画像を重ねて表示した状態を示す説明図である。図20は、自車の位置認識が正しくないことで、自車の位置が実際より10mほど出前に認識され、曲がる位置が奥に描画されている場合を示している。このように自車の位置の精度が悪い場合は、路面に重なるように帯状画像1001、1002を表示すると、実際の右折道路と右折後の帯状画像1002とのずれが大きく見えるため、曲がるポイント(道)がわかりづらい。
図21は、図20と同様に、自車の位置認識が正しくないことで、自車の位置が実際より10mほど出前に認識され、曲がる位置が奥に描画されている場合を示している。実際には自車の位置の精度が悪いが、帯状画像1001、1002が上空に描かれていることで、操作者(運転者、同乗者)は、右折後の帯状画像1002と、その下方に表示される実際の右折道路とを対応づけて認識し、曲がるポイント(道)を推定している。したがって、図15であっても、図21であっても、どのポイント(道)で曲がればよいかを操作者(運転者、同乗者)は容易に認識することができる。
このように、路面ルート案内表示画像と上空ルート案内表示画像とを比較した場合に、自車の位置の測位の信頼性が高い(測位の精度がよい)場合は、路面ルート案内表示画像の方がよりわかりやすいが、位置の測位の信頼性が低い(測位の精度が悪い)場合は、かえって路面ルート案内表示画像の方がわかりづらくなる。したがって、自車の位置の精度によって、両者を切り替えることが有効であることがわかる。
また、地図上の道路ごとに調査に関する属性(たとえば、調査方法や調査精度を示す属性)を保存してあれば、地図のデータの精度が悪い場合(たとえば地図データを作成する際に詳細な地図の計測をしていないとき)は、上空ルート案内表示画像に切り替えて生成するようにしてもよい。すなわち、自車位置の測位の信頼性に代えて、またはこれに加えて、地図データの精度の信頼性に応じてルート表示画像の路面からの高さを決定してもよい。また、付近に曲がる道路が連続してある場合は、上空ルート案内表示画像では、何処で曲がるかわかりづらい場合があるため、路面ルート案内表示画像に切り替えて生成するようにしてもよい。また、曲がる道路が少ない場合や、道路に起伏(傾斜を含む)がある場合は、路面ルート案内表示画像では、起伏の形と合わないことがあるので、上空ルート案内表示画像に切り替えて生成するようにしてもよい。これに対して、道路が平面な場合は、路面ルート案内表示画像に切り替えて生成するようにしてもよい。
位置の精度に基づいて路面ルート案内表示画像と上空ルート案内表示画像との切り替えをおこなった場合に、切り替えが頻繁におこなわれる可能性がある。そこで、案内地に近い場合では位置精度の判断をおこなわないようにして、切り替えが頻繁に起こらないようにしてもよい。また、一度でも位置の精度が悪いと判断された後は操作指示などがない限り、上空ルート案内表示画像に表示するようにしてもよい。また、一度でも位置の精度が悪いと判断された後は、装置の電源が切れるまで上空ルート案内表示画像に表示するようにしてもよい。このような所定の条件を満たすまで、路面ルート案内表示画像と上空ルート案内表示画像のいずれかの表示を維持することで、切り替えが頻繁におこなわれることを防止できる。
また、路面ルート案内表示画像と上空ルート案内表示画像を切り替えるのではなく、両者を同時に表示させるようにしてもよい。その際、位置の精度に応じてルートの表示形態(色、透過度など)を異ならせてもよい。
図22は、フロントウインドウに上空ルート案内表示画像を投影した状態を示す説明図である。図22において、フロントウインドウ2201には、上空ルート案内表示画像(リンク1001、1002)が表示されている。自車の位置の精度によって、路面ルート案内表示画像と上空ルート案内表示画像とを切り替えることが有効であることは、フロントウインドウ2201に投影する場合であっても同様である。なお、路面ルート案内表示画像、上空ルート案内表示画像などのルート表示画像を投影する対象は、フロントウインドウに限らない。車両の側面や後面のウインドウであってもよいし、また、車内に透明な部材を配置させて、その部材にルート表示画像を投影してもよい。すなわち、ユーザの視点とルートに対応する道路の路面との間に位置する透明部材にルート表示画像を投影すれば、ユーザは、車外を見るだけでルートを認識することができる。
以上説明したように、本実施例によれば、移動体の現在位置を測位して現在位置情報を取得し、目的地までのルートに関するルート情報を取得し、ルートに対応する道路の路面を撮影した映像を取得し、現在位置情報とルート情報とに基づいて生成されたルート表示画像を、映像上の路面の位置から所定の高さに重ねて表示する。その際、現在位置の測位の信頼性に応じて所定の高さが変更されたルート表示画像を表示することができる。また、現在位置の測位の信頼性を判断し、現在位置の測位の信頼性が高いときは、路面の直上となる位置を所定の高さとした路面ルート案内表示画像を生成し、現在位置の測位の信頼性が低いときは、映像を撮影する視点よりも高い位置を所定の高さとした上空ルート案内表示画像を生成する。
また、本実施例によれば、移動体の現在位置を測位して現在位置情報を取得し、目的地までのルートに関するルート情報を取得し、移動体の移動者の視点とルートに対応する道路の路面との間に位置する透過部材上に、現在位置情報とルート情報とに基づいて生成されたルート表示画像を、移動者から見た透明部材上の路面の位置から所定の高さに投影する。その際、現在位置の測位の信頼性に応じて所定の高さが変更されたルート表示画像を投影することができる。また、現在位置の測位の信頼性を判断し、現在位置の測位の信頼性が高いときは、路面の直上となる位置を所定の高さとした路面ルート案内表示画像を生成し、現在位置の測位の信頼性が低いときは、移動者の視点よりも高い位置を所定の高さとした上空ルート案内表示画像を生成する。
これらによって、ルートに沿った連続的なルート案内をおこなうことによって、より確実なルート案内を実現することができるとともに、位置の精度が悪い場合に生じる実際の道路とルート案内のずれによるルートの誤認識を低減することができる。
さらに、本実施例によれば、路面ルート案内表示画像または上空ルート案内表示画像のいずれか一方が表示されているときに他方に切り替える指示の入力を受け付け、入力を受け付けたときは測位の信頼性によらずに他方に切り替えて表示することもできる。また、路面ルート案内表示画像または上空ルート案内表示画像のいずれか一方から他方に切り替えて表示したときは、所定の条件を満たすまで切り替え後のルート表示画像の表示を維持するので、操作者の所望のルート案内を表示し続けることができる。
なお、本実施の形態で説明したナビゲーション方法は、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、CD−ROM、MO、DVDなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。