JP5055181B2 - ナビゲーション装置 - Google Patents

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Description

本発明は、表示技術に関し、特に地図画像を表示するナビゲーション装置に関する。
コンピュータ等において、電子化された地図データが利用される。このような地図データには、道路等の地図情報が含まれている場合と、含まれていない場合とがある。後者の場合の地図データは、地図の模様を有した画像ともいえる。前者と区別するために、以下では、後者の地図データを「地図画像」という。地図画像の一例は、高解像度衛星画像、航空写真データ、ラスタ地図である。ラスタ地図とは、住居、建物、地形等の主に地図上にて把握できる要素を画像で表現した地図である。このようなラスタ地図は、一般的に、ドットの集合によって表現されているので、変形などの直接的な編集を行なえない。なお、ラスタ地図に対応して、前者をベクトル地図と呼ぶこともある。このような地図画像に含まれた道路等の情報(以下、「道路データ」という)を自動的に抽出する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2004−246554号公報
ナビゲーションシステムは、一般的に記憶媒体を備えており、記憶媒体にベクトル地図が記憶されている。そのため、地図データを最新の状態で維持するために、記憶媒体に記憶されたベクトル地図の定期的な更新が要求される。しかしながらベクトル地図のデータサイズが大きい場合、定期的な更新のために、時間的、労力、コスト等の面においてユーザに負担が強いられる。一方、インターネット等のネットワークにおいて、地図データが公開されている。このような地図データは、一般的にラスタ地図であるが、公開者等によって更新されることによって、更新によるユーザの負担は低減される。
本発明者はこうした状況下、以下の課題を認識するに至った。ネットワーク等において公開されているラスタ地図から道路データを抽出し、道路データをナビゲーションシステムに使用すれば、ユーザの負担を低減しながらも、地図データを最新の状態で維持できる。しかしながら、道路データが正確に抽出できなかった場合、ナビゲーションシステムの本来の機能が損なわれ、ユーザの利便性が悪化してしまう。
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、ラスタ地図から道路データを抽出する場合に、ユーザの利便性の悪化を抑制する技術を提供することである。
上記課題を解決するために、本発明のある態様のナビゲーション装置は、対象物の存在位置を取得する第1取得部と、第1取得部において取得した存在位置が含まれた地図画像を取得する第2取得部と、第2取得部において取得した地図画像から道路データを生成する生成部と、生成部において生成した道路データを道路画像として、第2取得部において取得した地図画像に重ねて表示する表示部と、を備える。
本発明の別の態様は、表示方法である。この方法は、対象物の存在位置を取得するとともに、当該存在位置が含まれた地図画像を取得し、取得した地図画像から道路データを生成した後に、生成した道路データを道路画像として地図画像に重ねて表示する。
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
本発明によれば、ラスタ地図から道路データを抽出する場合に、ユーザの利便性の悪化を抑制できる。
本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例は、自動車等の車両に搭載されたナビゲーション装置、AP(Access Point)、地図画像サーバを含むナビゲーションシステムに関する。ナビゲーション装置は、GPS(Global Positioning System)衛星からの信号を受信することによって、存在位置を測位する。また、ナビゲーション装置は、APを介して、測位した存在位置が含まれるような地図画像の送信を地図画像サーバに要求する。その結果、ナビゲーション装置は、APと通信することによって、APに接続された地図画像サーバから地図画像を取得する。
ここでは、地図画像が画像として示されている場合、地図画像がデータ形式にて示されている場合とを区別せずに、「地図画像」という用語を使用する。また、地図画像は、前述のラスタ地図である。ナビゲーション装置は、地図画像を解析することによって、道路データを生成し、道路データを道路画像として、地図画像に重ねて表示する。その際、ナビゲーション装置は、道路画像が明らかになるように、道路画像を地図画像上に表示する。仮に、道路画像に誤りがあっても、ユーザは、道路画像と地図画像との違いを確認できるので、誤りをすぐに確認でき、そのためにユーザの利便性の悪化を抑制できる。
図1は、本発明の実施例に係るナビゲーションシステム100の構成を示す。ナビゲーションシステム100は、ナビゲーション装置10、AP12、ネットワーク14、地図画像サーバ16、車両18を含む。また、ナビゲーション装置10は、GPS用アンテナ20、通信用アンテナ22を含む。
ナビゲーション装置10は、車両18に搭載されている。ここで、車両18は、例えば、自動車である。ナビゲーション装置10は、GPS用アンテナ20において、図示しないGPS衛星からの信号を受信する。ナビゲーション装置10は、受信した信号をもとに、車両18の位置を測位する。また、ナビゲーション装置10は、通信用アンテナ22を備えており、無線通信システムの端末装置の機能を有する。ここで、無線通信システムには、例えば、IEEE802.11n等に準拠した無線LAN(Local Area Network)システムやIEEE802.16等に準拠した無線MAN(Metropolitan Area Network)システムが使用される。ナビゲーション装置10は、無線ネットワークを介してAP12に接続される。
AP12は、一端において、ナビゲーション装置10を接続し、他端において、ネットワーク14を接続する。ネットワーク14は、例えば、IP(Internet Protocol)ネットワークにて構成される。また、ネットワーク14は、地図画像サーバ16を接続している。地図画像サーバ16は、地図画像を記憶する。地図画像は、前述のごとく、ラスタ画像である。ここで、地図画像は、複数種類の縮尺に対応するように予め用意されている。また、各縮尺において、地図画像は、緯度と経度とを変えながら複数存在する。例えば、ひとつの地図画像は、四角形の形状を有しており、四角形の左上が「始点」と規定され、右下を「終点」と規定されている。ここで、始点と終点とを変えられた複数の地図画像が規定されている。つまり、複数種類の縮尺のそれぞれに対して、複数の地図画像が含まれている。以下では、複数の地図画像のそれぞれと、複数の地図画像の集合とを区別せずに「地図画像」という。
ナビゲーション装置10は、AP12を介して地図画像サーバ16へ、測位した車両18の位置が含まれるような地図画像の送信を要求する。地図画像サーバ16は、記憶した複数の地図画像の中から、該当する地図画像を抽出し、抽出した地図画像をナビゲーション装置10へ送信する。ナビゲーション装置10は、受信した地図画像をディスプレイに表示するとともに、車両18の位置も表示することによって、ナビゲーション処理を実行する。ここで、地図画像は、ラスタ地図であるので、道路や建物の識別がなされていない。そのため、建物上を車両18が通過しているような表示が誤ってなされてしまうこともありえ、ユーザの利便性が低減されてしまう。このような状態の発生を低減するために、ナビゲーション装置10は、地図画像から道路データを抽出する。しかしながら、道路データの抽出に誤りが生じることによっても、ユーザの利便性が低減されてしまう。そのため、ナビゲーション装置10は、後述する処理を実行する。
図2は、ナビゲーション装置10の構成を示す。ナビゲーション装置10は、GPS用アンテナ20、通信用アンテナ22、GPS受信部24、通信部26、ナビゲーション処理部28、ルート探索処理部30、記憶部32、操作入力部34、音声出力部36、ディスプレイ38、制御部60を含む。また、ナビゲーション処理部28は、位置取得部40、地図画像取得部42、画像解析部44、表示制御部46を含む。また、表示制御部46は、合成部48、計算部50、選択部52、実行部54を含む。
GPS受信部24は、GPS用アンテナ20を介して、図示しないGPS衛星からの信号を受信する。また、GPS受信部24は、受信した信号を位置取得部40へ出力する。位置取得部40は、GPS受信部24からの信号を受けつけ、GPSによる測位を実行することによって、図示しない車両18の位置(以下、「存在位置」という)を取得する。なお、GPSによる測位には公知の技術が使用されればよいので、ここでは説明を省略する。なお、GPS受信部24、位置取得部40は、以上の処理を適宜実行することによって、存在位置は繰り返し取得される。位置取得部40は、存在位置の情報を地図画像取得部42および表示制御部46へ出力する。
地図画像取得部42は、位置取得部40から存在位置の情報を受けつける。地図画像取得部42は、存在位置が含まれた地図画像の送信を図示しない地図画像サーバ16へ要求するために要求信号を生成する。その際、地図画像取得部42は、縮尺に関する情報も要求信号に含める。初期の段階において、縮尺は、所定の値に設定されればよい。地図画像取得部42は、要求信号を通信部26へ出力する。通信部26は、前述の無線通信システムでの端末装置に相当し、無線通信システムに対応した処理を実行する。
ここで、IEEE802.11a規格やIEEE802.16規格のようなOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)変調方式、OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access)が採用された無線通信システムに対応する場合、通信部26は、受信処理としてFFT(Fast Fourier Transform)を実行し、送信処理としてIFFTを実行する。また、IEEE802.11b規格のようなスペクトル拡散方式が採用された無線通信システムに対応する場合、通信部26は、受信処理として逆拡散を実行し、送信処理として拡散を実行する。さらに、IEEE802.11nのようなMIMO(Multiple Input Multiple Output)方式が採用された無線通信システムに対応する場合、通信部26は、受信処理としてアダプティブアレイ信号処理を実行し、送信処理として複数のストリームへの分散処理を実行する。
通信部26は、要求信号の最終的な宛先を地図画像サーバ16に設定し、要求信号をAP12へ送信する。図3(a)−(b)は、通信部26における通信に使用されるデータの構造を示す。図3(a)は、要求信号のフォーマットを示す。「緯度、経度」が存在位置の緯度と経度に相当し、「縮尺」が縮尺の値に相当し、「取得範囲」が取得を希望する地図画像の範囲に相当する。図2に戻る。通信部26は、要求信号の送信後、ネットワーク14を介して地図画像サーバ16からの応答信号を受信する。図3(b)は、応答信号のフォーマットを示す。「始点 緯度、経度」が、地図画像の始点に対する緯度と経度に相当し、「終点 緯度、経度」が、地図画像の終点に対する緯度と経度に相当する。また、「地図画像データ」は、始点および終点にて特定される地図画像のデータ(以下、単に「地図画像」という)に相当する。地図画像は、取得範囲を含むように、地図画像サーバ16から送信されればよい。図2に戻る。通信部26は、受けつけた応答信号を地図画像取得部42へ出力する。
その結果、地図画像取得部42は、存在位置が含まれた地図画像を取得する。図4は、地図画像取得部42において取得された地図画像を示す。図示のごとく、道路等の表示がなされているが、前述のごとく、地図画像はラスタ画像であるので、道路は、ナビゲーション装置10において、単なる模様として認識される。つまり、道路に沿った緯度や経度の変化は、ナビゲーション装置10に認識されない。なお、道路に沿った緯度や経度の変化が、前述の「道路データ」に相当する。図2に戻る。地図画像取得部42は、地図画像を画像解析部44へ出力する。
画像解析部44は、地図画像取得部42から地図画像を受けつける。画像解析部44は、地図画像を解析することによって、地図画像から道路データを生成する。地図画像から道路データの生成には、公知の技術、例えば、特開2004−246554号公報に開示された技術を使用すればよいので、ここでは説明を省略する。例えば、道路データには、緯度および経度にて示された地点に関する情報が複数含まれ、それら地点どうしの関連性に関する情報も含まれている。図5は、画像解析部44において取得された道路データに対応した道路画像を示す。道路画像とは、道路データに含まれた複数の地点を関連性にしたがって連結した画像である。図示のごとく、図4に示された地図画像のうちの道路の部分が道路画像に相当する。図2に戻る。
画像解析部44は、道路データにて示された道路の長さを積算する。積算した長さがしきい値よりも短ければ、画像解析部44は、道路データの抽出が十分でないと判断する。その際、画像解析部44は、現在の縮尺を確認し、現在の縮尺よりも拡大した縮尺を導出する。つまり、画像解析部44は、道路データの生成結果に応じて、別の地図画像の取得を決定する。また、画像解析部44は、地図画像取得部42に対して、導出した縮尺での地図画像の取得を要求する。地図画像取得部42は、要求を受けつけると、要求信号を再び生成する。その際、「縮尺」には、画像解析部44からの要求に応じた値を挿入する。
地図画像取得部42は、これまでと同様に、AP12、地図画像サーバ16へ要求信号を送信することによって、既に取得した地図画像とは縮尺の異なった地図画像を再び取得する。画像解析部44は、地図画像取得部42において再び取得した地図画像からも道路データを生成する。道路データの抽出が十分になるまで、画像解析部44と地図画像取得部42とは、以上の処理を繰り返し実行する。画像解析部44は、道路データを表示制御部46へ出力する。
合成部48は、地図画像取得部42から地図画像を受けつけ、画像解析部44から道路データを受けつける。また、合成部48は、道路データから図5のごとく、道路画像を生成する。さらに、合成部48は、道路画像を地図画像に重ねる。つまり、合成部48は、道路画像と地図画像とを異なったレイヤの画像として合成する(以下、合成した画像を「合成画像」という)。その際、合成部48は、道路画像に色を付加する。例えば、道路画像は、地図画像において使用されていない色やユーザにとって容易に識別できるような色にて示される。合成部48は、合成画像を実行部54へ出力する。
計算部50は、画像解析部44から道路データを受けつけ、位置取得部40から存在位置の情報を受けつける。計算部50は、道路データに含まれた各位置と存在位置との距離をそれぞれ計算する。計算部50は、計算した複数の距離を選択部52へ出力する。選択部52は、計算部50から複数の距離を受けつけ、最小の距離に対応した位置、つまり道路画像上の一部を選択する。選択部52は、選択した位置に関する情報(以下、これも「存在位置」という)を実行部54へ出力する。
実行部54は、合成部48から合成画像を受けつけ、選択部52から存在位置に関する情報を受けつける。実行部54は、合成画像上において存在位置に対応した部分を示す。これは、合成画像における道路画像上に存在位置を重ねることに相当する。実行部54は、このような合成画像をディスプレイ38へ出力する。ディスプレイ38は、実行部54から受けつけた合成画像を表示する。図6は、ディスプレイ38において表示された画像を示す。図示のごとく、図4と同様の地図画像の上に、着色がなされた図5の道路画像が示されており、さらに、存在位置が丸印にて示されている。図2に戻る。
記憶部32は、地図画像取得部42において取得した地図画像、画像解析部44において生成した道路データを記憶する。その際、地図画像取得部42は、記憶部32に記憶させた地図画像に関する情報、例えば、始点や終点の緯度および経度、縮尺を管理する。また、地図画像取得部42は、位置取得部40から存在位置の情報を受けつけたとき、存在位置が含まれた地図画像を記憶部32に記憶させているかを確認する。記憶させている場合、地図画像取得部42は、通信部26へ要求信号を出力せずに、記憶部32から地図画像を抽出する。その際、画像解析部44は、記憶部32から道路データを抽出する。これに続く処理は、これまでと同様であるので、説明を省略する。なお、記憶部32は、道路データのみを記憶し、地図画像を記憶しなくてもよい。新たに取得した地図画像が、既に取得した地図画像と同一である場合、それらに対応した道路データも同一になるはずである。その際、記憶した道路データを使用することにより、地図画像の解析が省略される。また、記憶部32は、記憶した各地図画像や道路データに対して、最後に使用した時刻を管理する。最後に使用した時刻がしきい値よりも前になった場合、記憶部32は、これに対応した地図画像および道路データを削除する。
操作入力部34は、ボタン等によって構成されており、ユーザからの指示を受けつける。操作入力部34は、受けつけた指示をナビゲーション処理部28へ出力する。音声出力部36は、スピーカ等によって構成されており、ナビゲーション処理部28からの音声信号を受けつける。音声出力部36は、音声信号を出力する。ルート探索処理部30は、操作入力部34を介してユーザから受けつけた宛先までのルートを探索する。ルートを探索する際に、ルート探索処理部30は、ナビゲーション処理部28、通信部26を介して、地図画像を取得する。制御部60は、ナビゲーション装置10全体の動作を制御する。
この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのCPU、メモリ、その他のLSIで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされた通信機能のあるプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
以上の構成によるナビゲーション装置10の動作を説明する。図7は、ナビゲーション装置10における表示手順を示すフローチャートである。位置取得部40は、存在位置を取得する(S10)。地図画像取得部42が地図画像をダウンロードできれば(S12のY)、画像解析部44は、地図画像を解析する(S14)。地図画像取得部42が地図画像をダウンロードできなければ(S12のN)、ステップ10に戻る。縮尺が規定以下であり(S16のY)、拡大が可能であれば(S19のY)、位置取得部40は、縮尺を拡大して(S20)、ステップ12に戻る。これは、縮尺が規定以下の場合、地図画像から道路を解析することができないため、規定以上の縮尺の地図画像を使用すべきであるからである。拡大が可能でなければ(S19のN)、ステップ10に戻る。縮尺が規定以下でなく(S16のN)、解析が不可であれば(S18のY)、位置取得部40は、拡大が可能であれば(S19のY)、縮尺を拡大して(S20)、ステップ12に戻る。ここで、解析が不可であるとは、前述のごとく、道路の長さの積算値がしきい値よりも短い場合に相当する。拡大が可能でなければ(S19のN)、前述のごとくステップ10に戻る。
解析が不可でなければ(S18のN)、画像解析部44は、道路ベクトルデータを作成し(S22)、道路画像を作成する(S24)。合成部48は、地図画像と道路画像とを別レイヤにて合成する(S26)。計算部50、選択部52は、道路画像上の存在位置を特定する(S28)。実行部54は、存在位置を合成画像に合成し(S30)、ルート探索処理部30に表示させる(S32)。
図8は、ナビゲーション装置10における道路データの登録手順を示すフローチャートである。画像解析部44は、地図画像を入力する(S50)。画像解析部44は、地図画像を解析する(S52)。解析が不可であれば(S54のY)、画像解析部44は、ステップ50に戻る。解析が不可でなければ(S54のN)、記憶部32は、道路データを記録する(S56)。
ここまで、画像解析部44は、解析が不十分なとき、つまり道路データの抽出が不十分なとき、新たな地図画像を自動的に受けつけ、解析を再度実行する。しかしながら、画像解析部44は、解析が不十分なとき、不十分な解析の道路画像をディスプレイ38にそのまま表示してもよい。その後、ディスプレイ38は、操作入力部34を介して、ユーザからの道路情報に関する指示を受けつける。画像解析部44は、受けつけた道路情報を道路データに追加する。画像解析部44は、追加した道路データを記憶部32に記憶するとともに、表示制御部46へ出力する。
図9は、ナビゲーション装置10における道路データの別の登録手順を示すフローチャートである。画像解析部44は、地図画像を入力する(S100)。画像解析部44は、地図画像を解析する(S102)。解析が不可であれば(S104のY)、画像解析部44は、操作入力部34を介して、ユーザ入力を受けつける(S106)。例えば、ナビゲーション装置10が、ディスプレイとボタンとを一体化したタッチパネルを備える場合、合成画像上において、未解析の道路上を指でたどってもよい。画像解析部44は、入力情報を解析して(S108)、記憶部32は、道路データを記録する(S110)。一方、解析が不可でなければ(S104のN)、記憶部32は、道路データを記録する(S110)。
本発明の実施例によれば、地図画像から生成した道路画像を地図画像に重ねて表示するので、道路データの抽出が不十分であるときに、それをユーザに知らせることができる。また、道路データの抽出が不十分であるときに、それをユーザに知らせるので、ユーザの利便性の悪化を抑制できる。また、ラスタ地図から道路データを抽出する場合に、ユーザの利便性の悪化を抑制できる。また、道路画像を地図画像と異なる色彩にて表示することによって、解析した部分をユーザに知らせることができる。
また、道路データの生成が不十分であるとき、縮尺を変えて地図画像を再び取得するので、道路データの生成の不十分さを補償できる。また、縮尺を拡大した地図画像から道路データを再度生成するので、道路データの精度を向上できる。また、存在位置を道路画像上に重ねて表示するので、建物の上を車両が走行する状況を回避できる。また、存在位置に最も近い道路画像上の部分を選択するので、存在位置を正確に表示できる。
以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
本発明の実施例において、計算部50、選択部52は、存在位置に最も近い道路画像上の部分を選択している。しかしながらこれに限らず例えば、選択部52は、これまで通過した経路を反映させながら、道路画像上の部分を選択してもよい。記憶部32は、道路データにおいて、既に通過した経路を記憶する。選択部52は、位置取得部40において取得した存在位置をもとに、記憶部32において記憶した経路と連続するような道路画像上の一部を選択する。本変形例によれば、連続した道路画像上において存在位置を移動させるので、ユーザの利便性を向上できる。
本発明の実施例に係るナビゲーションシステムの構成を示す図である。 図1のナビゲーション装置の構成を示す図である。 図3(a)−(b)は、図2の通信部における通信に使用されるデータの構造を示す図である。 図2の地図画像取得部において取得された地図画像を示す図である。 図2の画像解析部において取得された道路データに対応した道路画像を示す図である。 図2のディスプレイにおいて表示された画像を示す図である。 図2のナビゲーション装置における表示手順を示すフローチャートである。 図2のナビゲーション装置における道路データの登録手順を示すフローチャートである。 図2のナビゲーション装置における道路データの別の登録手順を示すフローチャートである。
符号の説明
10 ナビゲーション装置、 12 AP、 14 ネットワーク、 16 地図画像サーバ、 18 車両、 20 GPS用アンテナ、 22 通信用アンテナ、 24 GPS受信部、 26 通信部、 28 ナビゲーション処理部、 30 ルート探索処理部、 32 記憶部、 34 操作入力部、 36 音声出力部、 38 ディスプレイ、 40 位置取得部、 42 地図画像取得部、 44 画像解析部、 46 表示制御部、 48 合成部、 50 計算部、 52 選択部、 54 実行部、 60 制御部、 100 ナビゲーションシステム。

Claims (1)

  1. 対象物の存在位置を取得する第1取得部と、
    前記第1取得部において取得した存在位置が含まれた地図画像を取得する第2取得部と、
    前記第2取得部において取得した地図画像から道路データを生成する生成部と、
    前記生成部において生成した道路データを道路画像として、前記第2取得部において取得した地図画像に重ねて表示する表示部と、を備え、
    前記第2取得部は、前記生成部における道路データの生成が不十分であるとき、既に取得した地図画像とは縮尺の異なった地図画像を再び取得し、
    前記生成部は、前記第2取得部において再び取得した地図画像からも道路データを生成することを特徴とするナビゲーション装置。
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