JP5165851B2 - 立体地図表示方法、立体地図表示装置およびナビゲーション装置 - Google Patents

Description

本発明は、地図に建物などの構造物を立体的に表示する立体地図表示方法、立体地図表示装置およびナビゲーション装置に関する。

建物などを立体表示するナビゲーション装置として、車両進行方向を見たときの視野に建物が入るか否かを建物の存在する方位に基づいて判定し、視野に入る場合はその建物の目標物データを読み出して、建物を立体表示するものが知られている（たとえば、特許文献１）。
特開平１１−８３５０３号公報

従来のナビゲーション装置では、立体表示する建物を進行方位によって判定しているため、立体表示処理される建物が多くなる。すなわち、手前の立体物に隠れてしまうような遠方の建物についても立体表示の画像処理を行っている。

本発明に係る立体地図表示装置は、立体物データとして構造物を表す底面データ，ポリゴンデータ，テクスチャデータを有しており、平面地図データおよび前記立体物データを含む地図データに基づいて、表示モニタに鳥瞰図表示をする立体地図表示装置であって、前記鳥瞰図表示をするに先立って、前記表示モニタに鳥瞰図表示される平面領域と全部もしくは一部が重複している構造物底面領域を有する前記底面データを抽出する底面データ抽出手段と、前記底面データ抽出手段により抽出された前記底面データに基づいて、前記底面データに関連づけられている構造物を立体的に描画する描画手段と、前記描画手段によって描画された構造物を表示する表示手段とを備えている。
本発明に係るナビゲーション装置は、上記の立体地図表示装置を備えている。
本発明に係る立体地図表示方法は、立体物データとして構造物を表す底面データ，ポリゴンデータ，テクスチャデータを有しており、平面地図データおよび前記立体物データを含む地図データに基づいて、表示モニタに鳥瞰図表示をする立体地図表示方法であって、前記鳥瞰図表示をするに先立って、前記表示モニタに鳥瞰図表示される平面領域と全部もしくは一部が重複している構造物底面領域を有する前記底面データを抽出する底面データ抽出工程と、前記底面データ抽出工程において抽出された前記底面データに基づいて、前記底面データに関連づけられている構造物を立体的に描画する描画工程と、前記描画工程において描画された構造物を表示する表示工程とを備えている。

本発明によれば、立体表示領域に少なくとも一部が重なる立体物データを抽出し、抽出した立体物データに基づいて立体物を描画処理するようにした。したがって、立体的に描画処理されている立体物を少なくできる。

本発明の実施形態によるナビゲーション装置の構成を図１に示す。図１のナビゲーション装置１は、道路地図上に表示される構造物を立体的に表示する。ここで、構造物とは、ビルなど運転者の目印となるものを示す。ナビゲーション装置１は、制御回路１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、現在地検出装置１４、画像メモリ１５、表示モニタ１６、入力装置１７およびディスクドライブ１８を有している。ディスクドライブ１８には、ＤＶＤ−ＲＯＭ１９が装填される。ＤＶＤ−ＲＯＭ１９には、地図データが記録されている。

制御回路１１は、ナビゲーション装置１における様々な制御を行う回路である。ＣＰＵおよびその周辺回路からなり、ＲＡＭ１３を作業エリアとしてＲＯＭ１２に格納された制御プログラムを実行して各種の制御を行う。また、ＤＶＤ−ＲＯＭ１９に記憶された地図データに基づいて所定の経路探索処理を行い、その処理結果を推奨経路として表示モニタ１６に表示する。さらに、地図データから道路地図の画像データを生成し、それを画像メモリ１５に格納し、画像メモリ１５に格納した画像データを用いて表示モニタ１６に道路地図を表示する。

現在地検出装置１４は車両の現在地を検出する装置である。車両の進行方向を検出する振動ジャイロ１４ａ、車速を検出する車速センサ１４ｂ、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からのＧＰＳ信号を検出するＧＰＳセンサ１４ｃなどから構成される。ナビゲーション装置１は、この現在地検出装置１４により検出された現在地に基づいて、地図の表示範囲や経路探索開始点などを決定し、地図上に現在地を表示する。

画像メモリ１５は、表示モニタ１６に画像を表示する画像データを格納する。この画像データは道路地図描画用データや各種の図形データからなる。上述したようにこの画像データは、制御回路１１によって生成される。

表示モニタ１６は、自車位置付近の道路地図などの各種情報を表示する表示装置である。ブラウン管や液晶ディスプレィ、有機ＥＬディスプレィなどから構成される。入力装置１７は、ナビゲーション装置１を操作するためのボタンやジョイスティックなどの入力スイッチである。操作パネルやリモコンなどに設けられる。

乗員が入力装置１７を操作して目的地を設定すると、ナビゲーション装置１は、現在地検出装置１４により検出された現在地を出発地として目的地までの経路演算を行う。このようにして求められたルート（以下、探索ルートという）は、表示形態、たとえば表示色などを他の道路と変えて画面表示される。これにより、地図上の探索ルートを画面上で認識することができる。また、ナビゲーション装置１は、探索ルートにしたがって車両が走行できるように、画面や音声などによって進行方向指示を行い、車両を誘導する。

ディスクドライブ１８は、装填されたＤＶＤ−ＲＯＭ１９から地図データを読み出す。なお、ＤＶＤ−ＲＯＭ以外の他の記録メディア、たとえばＣＤ−ＲＯＭやハードディスクなどより地図データを読み出してもよい。

ＤＶＤ−ＲＯＭ１９に記録されている地図データは、地図表示用データ、経路探索用データなどを含む。地図表示用データは、広域から詳細まで複数の縮尺の地図データを有し、この地図データを使用することによって表示地図の縮尺を変更することができる。

地図表示用データは立体物データを有しており、このデータを使用して構造物を立体物として描画できる。立体物データ２０は、図２に示すように、各構造物について構造物属性データ２１、底面データ２２、ポリゴンデータ２３およびテクスチャデータ２４を有している。

構造物属性データ２１は、構造物の属性に関するデータであり、構造物の種別２１１、構造物の名称２１２、構造物の説明２１３などから構成される。

底面データ２２は、構造物と関連付けられた２次元領域データであり、たとえば、構造物が含まれる敷地や構造物の底面などのデータである。底面データ２２には、図３に示すように、２次元領域を構成する頂点の座標データ２２１〜２２４が含まれる。

ポリゴンデータ２３は、構造物を立体的に描画するために使用されるポリゴンのデータである。図４に示すように、ポリゴンデータ２３には、構造物を構成するポリゴン数２３１、構造物を構成するポリゴン２３２ａ，２３２ｂおよび各ポリゴンを構成する頂点の座標データ２３３ａ〜２３３ｈが含まれる。

テクスチャデータ２４は、ポリゴンに貼り付ける画像の画像データである。ポリゴンに画像を貼り付けることによって構造物をより実物に近く描画できる。図５に示すように、テクスチャデータ２４には、各ポリゴン２３２ａ，２３２ｂに対応して画像データ２４１，２４２が含まれる。

次に、構造物の立体描画処理について図６〜９を参照して説明する。構造物を立体的に表示した道路地図を鳥瞰図表示で表示する場合を例に示す。構造物を立体的に表示した道路地図を以下、立体地図と呼ぶ。また、構造物を立体的に表示しない地図を平面地図と呼ぶ。

図６は、鳥瞰図表示したときに表示モニタ１６に表示される平面地図の表示範囲を示す図である。ここで、平面地図をＸＹ平面とし、ＸＹ平面に直交するＺ軸上の高さＺの位置、つまり自車位置６１の後方上空に鳥瞰図表示するための視点Ｍがあるものとする。図６に示すように、視点Ｍから見下ろし角をθとして、表示モニタ１６の表示画面１６ａに表示される範囲、つまり立体表示領域は台形ＡＢＣＤとして特定される。したがって、鳥瞰図表示の表示範囲を台形で表すことができる。

図７は、自車位置６１を中心とした所定範囲、たとえば、６００ｍ×６００ｍの範囲７００に含まれる底面データ２２の領域を示した図である。以下、この範囲を読み込み範囲７００と呼ぶ。ナビゲーション装置１は、構造物をすぐに立体描画できるようにするため、読み込み範囲７００に含まれる底面データ２２を常に抽出して読み込み、ＲＡＭ１３に一時的に記憶する。

そして、一時的に記憶している底面データ７２ａ〜７２ｅ，７３ａ〜７３ｋ，７４ａ〜７４ｌの中から、台形ＡＢＣＤに少なくとも一部が含まれる底面データ７３ｄ，７３ｇ，７４ｆ，７４ｇ，７４ｊ，７４ｋを抽出する。上述したように、底面データ２２は構造物が含まれる敷地や構造物の底面などのデータであるので、底面データ２２の領域の少なくとも一部が台形ＡＢＣＤに含まれれば、立体地図で表示した場合に構造物が表示モニタ１６に立体物として表示される可能性は高い。

台形ＡＢＣＤに少なくとも一部が含まれている底面データ７３ｄ，７３ｇ，７４ｆ，７４ｇ，７４ｊ，７４ｋを抽出した後、底面データ７３ｄ，７３ｇ，７４ｆ，７４ｇ，７４ｊ，７４ｋに関連付けられた構造物が、鳥瞰図表示された平面地図上に立体描画される。

底面データ２２に関連付けられた構造物は次のようにして立体描画される。図８（ａ）に示すように、少なくとも一部が台形ＡＢＣＤに含まれる底面データ２２の領域８１を特定する。底面データ２２に関連付けられているポリゴンデータ２３を読み込んで、図８（ｂ）に示すように、領域８１上にポリゴン８２，８３，８４を描画する。そして、図８（ｃ）に示すように、テクスチャデータ２４の画像をポリゴンに貼り付けて、立体描画処理は終了する。

立体表示する全ての構造物について立体描画処理が終了すると、立体描画した画像データは画像メモリ１５に格納される。そして、図９に示すように、構造物を立体表示した鳥瞰図表示の道路地図が表示モニタ１６に表示される。ここで、ビル９１は領域７３ｄの底面データ２２に関連付けられて描画され、ビル９２は領域７３ｇの底面データ２２に関連付けられて描画された。また、ビル９３は領域７４ｇの底面データ２２に関連付けられて描画され、ビル９４は領域７４ｊの底面データに関連付けられて描画された。領域７４ｆおよび領域７４ｋの底面データに関連付けられた構造物も立体的に描画されたが、ビル９１，９２，９３に隠れて表示されない。

次に、本発明の実施形態によるナビゲーション装置１の立体描画処理について、図１０のフローチャートを参照して説明する。図１０の処理は、鳥瞰図表示で道路地図を表示する操作をするとスタートするプログラムを、制御回路１１で実行して行われる。

ステップＳ１００１では、読み込み範囲７００内にある底面データ２２（図２参照）を読み出し、ＲＡＭ１３に一時的に記憶する。ステップＳ１００２では、鳥瞰図表示の道路地図の表示範囲である台形ＡＢＣＤに少なくとも一部が含まれる底面データ２２を、読み出した底面データ２２から抽出する。ステップＳ１００３では、抽出した底面データ２２に関連付けられた構造物のポリゴンデータ２３およびテクスチャデータ２４を読み込んで、構造物を鳥瞰図表示される平面地図上に立体的に描画し、描画データを作成する。ステップＳ１００４では、描画データを画像メモリ１５に格納する。ステップＳ１００５では、格納された画像データを使用して構造物が立体的に描かれた道路地図を表示モニタ１６に表示する。

以上の実施の形態によるナビゲーション装置は次のような作用効果を奏する。
構造物と関連付けている底面データ２２の領域の少なくとも一部が台形ＡＢＣＤに含まれるとき、その構造物を立体物として描画処理する。したがって、立体的に描画する構造物を少なくでき、効率よく立体地図を表示できる。換言すると、表示画面に表示されない構造物を描画処理することなく、ＣＰＵの負荷を低減でき、処理の高速化にも寄与する。

たとえば、図７では、底面データ７３ｄ，７３ｇ，７４ｆ，７４ｇ，７４ｊ，７４ｋの構造物が立体的に描画され、図９に示すように、そのうち底面データ７３ｄ，７３ｇ，７４ｇ，７４ｊの立体物が表示モニタ１６に表示される。したがって、立体的に描画されたにも関わらず表示されない立体物は、底面データ７４ｆ，７４ｋに関連付けられた立体物の２つしかない。

従来技術のように方位に基づいて、車両進行方向を見た場合の視野に建物が入るか否かを判定すると、底面データ７３ｄ，７３ｇ，７４ｆ，７４ｇ，７４ｊ，７４ｋの構造物以外に底面データ７４ｃ〜７４ｄ，７４ｈ，７４ｉの構造物も立体的に描画することになる。したがって、表示画面に表示されていないにも関わらず、立体的に描画した立体物は底面データ７４ｆ，７４ｋ，７４ｃ〜７４ｄ，７４ｈ，７４ｉに関連付けられた立体物の６つに増え、制御回路１１の負担が増す。このため、立体地図の表示が遅れることになる。

なお、立体的に描画された場合に構造物が表示画面に表示されるか否かを判定し、表示画面に表示される構造物のみを描画して表示すると、立体的に描画する構造物を少なくでき、効率が良いように見える。しかし、構造物が立体的に描画されたとき表示画面に表示される否かの判定には、周りの構造物の位置や大きさなどを考慮して判定しなければならず、判定処理に時間がかかる。このため、立体地図の表示が遅れることになる。一方、本発明の実施形態では、台形ＡＢＣＤに底面データ２２の領域の一部が少なくとも含まれるか否かによって立体的に描画する構造物を判断するため、簡単に判断できる。このため、判断処理によって制御回路１１の負担が増大することはなく、立体地図の表示が遅れることはない。

以上の実施の形態を次のように変形することができる。
（１）以上の実施形態では、ひとつの底面データ２２に関連付けられる構造物はひとつであったが、ひとつの底面データ２２に関連付けられる構造物は複数であってもよく、構造物もビルなどに限定されず、たとえば、看板や木でもよい。図１１を例にして説明すると、領域１１１の底面データには、ビル１１２，１１３、看板１１４および木１１５の４つの構造物が関連付けられている。

ひとつの底面データ２２に関連付けられた４つの構造物の立体的描画について、図１１を参照して説明する。図１１（ａ）に示すように、領域の少なくとも一部が台形ＡＢＣＤに含まれる底面データ２２の領域１１１を特定する。底面データ２２に関連付けられているポリゴンデータ２３を読み込んで、図１１（ｂ）に示すように、領域１１１上にビル１１２のポリゴン１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ、ビル１１３のポリゴン１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ、看板１１４のポリゴン１１４ａ、木１１５のポリゴン１１５ａなどを描画する。そして、図１１（ｃ）に示すように、テクスチャデータ２４の画像をポリゴンに貼り付けて、立体描画処理は終了する。

以上のように、ひとつの底面データ２２に複数の構造物を関連付けることによって、複雑な構造の構造物についても効率的に描画することができる。

（２）鳥瞰図表示するときの視点Ｍの位置は、自車位置６１の後方上空に限定されない。たとえば、車両を運転席にいる乗員の視点の位置でもよい。鳥瞰図表示するときの視点の位置を運転者の視点の位置にすることによって、車両から見える景色と同じように立体地図を表示することができ（ドライバーズ・ビュー）、車両から見える建物などの特定が容易になる。

（３）立体地図表示装置であれば、ナビゲーション装置に限定されない。たとえば、携帯電話やＰＤＡ（ Personal Digital Assistance ）などでもよい。

本発明のナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。 立体物データに含まれている構造物属性データを説明するための図である。 立体物データに含まれている底面データを説明するための図である。 立体物データに含まれているポリゴンデータを説明するための図である。 立体物データに含まれているテクスチャデータを説明するための図である。 表示モニタに表示される範囲を説明するための図である。 読み込み範囲内の底面データを説明するための図である。 構造物の立体描画を説明するための図である。 構造物が立体描画された道路地図を説明するための図である。 本発明の実施形態による立体表示処理を説明するためのフローチャートである。 ひとつの底面データに関連付けられた複数の構造物の立体描画を説明するための図である。

符号の説明

１ ナビゲーション装置
１１ 制御回路
１３ ＲＡＭ
１４ 現在地検出装置
１５ 画像メモリ
１６ 表示モニタ
１９ ＤＶＤ−ＲＯＭ
２０ 立体物データ
６１ 自車位置
７２ａ〜７２ｅ，７３ａ〜７３ｋ，７４ａ〜７４ｌ，８１，１１１ 底面データ
８２〜８４，１１２ａ〜１１２ｃ，１１３ａ〜１１３ｃ，１１４ａ，１１５ａ ポリゴン

Claims (3)

1. 立体物データとして構造物を表す底面データ，ポリゴンデータ，テクスチャデータを有しており、平面地図データおよび前記立体物データを含む地図データに基づいて、表示モニタに鳥瞰図表示をする立体地図表示装置であって、
   前記鳥瞰図表示をするに先立って、前記表示モニタに鳥瞰図表示される平面領域と全部もしくは一部が重複している構造物底面領域を有する前記底面データを抽出する底面データ抽出手段と、
   前記底面データ抽出手段により抽出された前記底面データに基づいて、前記底面データに関連づけられている構造物を立体的に描画する描画手段と、
   前記描画手段によって描画された構造物を表示する表示手段とを備えることを特徴とする立体地図表示装置。
2. 請求項１に記載の立体地図表示装置を備えることを特徴とするナビゲーション装置。
3. 立体物データとして構造物を表す底面データ，ポリゴンデータ，テクスチャデータを有しており、平面地図データおよび前記立体物データを含む地図データに基づいて、表示モニタに鳥瞰図表示をする立体地図表示方法であって、
   前記鳥瞰図表示をするに先立って、前記表示モニタに鳥瞰図表示される平面領域と全部もしくは一部が重複している構造物底面領域を有する前記底面データを抽出する底面データ抽出工程と、
   前記底面データ抽出工程において抽出された前記底面データに基づいて、前記底面データに関連づけられている構造物を立体的に描画する描画工程と、
   前記描画工程において描画された構造物を表示する表示工程とを備えることを特徴とする立体地図表示方法。
   

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