JP5379043B2 - 三次元位置情報生成装置、方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、建物の所望のフロアの三次元位置情報を生成する装置、方法及びプログラムに関し、さらに詳しくは、携帯端末装置の位置及び向きに応じて、その位置及び向きに対応する位置に存在する建物内の店舗などに関する情報をその携帯端末装置に提供するシステムに用いて好適な三次元位置情報生成装置、方法及びプログラムに関する。

このようなシステムとして、カメラ付携帯電話機などのカメラ付携帯端末装置と、通信ネットワークを介してカメラ付携帯端末装置と通信可能なサーバとを有し、カメラ付携帯端末装置は建物の撮影中に位置情報及び向き情報をサーバへ送信し、サーバは受信した位置情報及び向き情報に対応する位置に存在する建物内の店舗などに関する情報をカメラ付携帯端末装置へ送信し、カメラ付携帯端末装置では受信した情報を撮影中の建物の画像に付加してディスプレイに表示することで、拡張現実感を実現するシステムがある（特許文献１参照）。

このシステムでは、サーバのデータベースには、建物内に存在する店舗などの対象物（オブジェクト）に関する情報がその対象物の存在するフロアの三次元位置情報（緯度情報、経度情報、標高情報）に対応付けられて保存されており、サーバは、携帯端末装置から送信された位置情報及び向き情報を受信し、それらの情報に対応する位置に存在する建物を特定するとともに、その建物内に存在する対象物に関する情報をデータベースから検索して携帯端末装置へ送信する。携帯端末装置のディスプレイには、撮影中の建物内に存在する対象物に関する情報が対象物の存在するフロアを識別できるように表示される。

ここで、対象物が存在するフロアの三次元位置情報を生成するために、特許文献１に記載されているシステムでは、携帯端末装置の三次元位置（緯度、経度、標高）をＧＰＳ受信機などにより測定し、次にその三次元位置に対する建物の所望のフロアの方向を方位センサ（地磁気センサや加速度センサ）により測定するとともに、そのフロア迄の距離を超音波やレーザ光の反射による距離計測方法などを用いて測定することにより、対象物が存在するフロアの三次元位置情報を生成している（特許文献１の「００６８」〜「００７０」）。

このように、携帯端末装置の三次元位置を基準位置とし、その基準位置に対する建物の所望のフロアの方位及び距離を求めることで、建物の所望のフロアの三次元位置情報を生成することにより、実際にその建物のフロアに入ることなく、そのフロアに存在する対象物に関する情報をそのフロアの三次元位置に関連付けることができる。

しかしながら、この位置測定方法では、携帯端末装置のユーザが建物の所望のフロアを撮影可能な場所へ行き、そのフロアが画面の中央に位置するように携帯端末装置のカメラを向けることが必要となるだけでなく、携帯端末装置から建物の所望のフロア迄の距離測定も必要であるため、手間と時間がかかる。また、撮影、携帯端末装置の位置測定、或いは携帯端末装置から建物の所望のフロア迄の距離測定が不可能な環境に建物が位置していることも有り得る。

特開２００４−３５５０５８号公報

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、建物の所望のフロアに存在する対象物に関する情報をそのフロアの三次元位置情報に関連付けるときに、そのフロアの三次元位置情報を生成するための手間と時間を短縮できるようにするとともに、建物周辺の環境にかかわらず三次元位置情報を生成できるようにすることである。

本発明の三次元位置情報生成装置は、建物内に存在する対象物の住所情報が保存されている住所情報記憶部から、該対象物の住所情報の内、該建物の位置を示す建物位置情報を取得する建物位置情報取得手段と、住所情報と緯度情報及び経度情報とが対応付けられて保存されている住所対二次元位置記憶部から、前記建物位置情報取得手段で取得された建物位置情報に対応する緯度情報及び経度情報を取得する二次元位置情報取得手段と、土地の緯度情報及び経度情報と標高情報とが対応付けられて保存されている二次元位置対標高記憶部から、前記二次元位置情報取得手段で取得された緯度情報及び経度情報に対応する標高情報を取得する標高情報取得手段と、前記住所情報記憶部から、前記対象物の住所情報の内、前記対象物が存在するフロアの階数を示す階数情報を取得する階数情報取得手段と、該階数情報取得手段で取得された階数情報と、予め設定されている一階当たりの高さ情報とに基づいて、前記対象物が存在するフロアの高さ情報を取得するフロア高さ情報取得手段と、該フロア高さ情報取得手段で取得されたフロアの高さ情報を前記標高情報取得手段で取得された標高情報に加算することで、前記対象物が存在するフロアの標高情報を取得する対象物標高情報取得手段とを有することを特徴とする三次元位置情報生成装置である。
本発明の三次元位置情報生成方法は、建物内に存在する対象物の住所情報が保存されている住所情報記憶部から、該対象物の住所情報の内、該建物の位置を示す建物位置情報を取得する建物位置情報取得工程と、住所情報と緯度情報及び経度情報とが対応付けられて保存されている住所対二次元位置記憶部から、前記建物位置情報取得工程で取得された建物位置情報に対応する緯度情報及び経度情報を取得する二次元位置情報取得工程と、土地の緯度情報及び経度情報と標高情報とが対応付けられて保存されている二次元位置対標高記憶部から、前記二次元位置情報取得工程で取得された緯度情報及び経度情報に対応する標高情報を取得する標高情報取得工程と、前記住所情報記憶部から、前記対象物の住所情報の内、前記対象物が存在するフロアの階数を示す階数情報を取得する階数情報取得工程と、該階数情報取得工程で取得された階数情報と、予め設定されている一階当たりの高さ情報とに基づいて、前記対象物が存在するフロアの高さ情報を取得するフロア高さ情報取得工程と、該フロア高さ情報取得工程で取得されたフロアの高さ情報を前記標高情報取得工程で取得された標高情報に加算することで、前記対象物が存在するフロアの標高情報を取得する対象物標高情報取得工程とを有することを特徴とする三次元位置情報生成方法である。

［作用］
本発明によれば、建物内に存在する対象物の住所情報の内の建物住所情報からその建物の緯度情報及び経度情報を取得し、その緯度情報及び経度情報から、その建物が存在する土地の標高情報を取得し、前記対象物の住所情報の内の階数情報と一階当たりの高さ情報とに基づいて、前記対象物が存在するフロアの高さ情報を取得し、そのフロアの高さ情報に前記建物の標高情報を加算することで、前記対象物が存在するフロアの標高情報を取得する。

本発明によれば、建物の所望のフロアに存在する対象物に関する情報をそのフロアの三次元位置情報に関連付けるときに、そのフロアの三次元位置情報を生成するための手間と時間を短縮することができ、かつ建物周辺の環境にかかわらず三次元位置情報を生成することができる。

本発明の実施形態の高さ情報生成装置を含むシステムを示す図である。 図１における位置関連情報提供装置のブロック図である。 本発明の実施形態におけるデータ構造を示す図である。 本発明の実施形態における位置関連情報の格納手順を示すフローチャートである。 図４における三次元位置情報取得手順の内容を示すフローチャートである。 図４における三次元位置情報取得手順の概念を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
〈システム構成〉
図１に、本発明の実施形態の高さ情報生成装置を含むシステムを示す。このシステムは、それぞれがインターネット等のネットワーク１に接続される位置関連情報提供装置２、住所情報サーバ３、二次元位置情報サーバ４、標高情報サーバ５、及びフロア高さ情報サーバ６、並びに基地局７経由でネットワーク１に接続される携帯端末装置８からなる。ここで、各サーバが別のコンピュータにより構成されていてもよいし、複数のサーバが一つのコンピュータにより構成されていてもよい。

携帯端末装置８は撮影機能、位置測定機能、及び通信機能を有する携帯機器であれば何でもよく、例えばデジタルカメラ、カメラ付の、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、ＰＮＤ（Personal Navigation Device）、携帯ゲーム機などである。携帯端末装置８と位置関連情報提供装置２とは、基地局７及びネットワーク１を介して通信可能である。

携帯端末装置８はカメラの撮影動作中に位置情報及び向き情報を位置関連情報提供装置２へ送信し、位置関連情報提供装置２は受信した位置情報及び向き情報に対応する位置に存在する建物内の対象物に関する情報を携帯端末装置８へ送信し、携帯端末装置８ではその対象物に関する情報を撮影中の建物の画像に付加した画像をディスプレイに表示することで、拡張現実感を実現することができる

位置関連情報提供装置２は、位置関連情報、即ち前述した対象物に関する情報を対象物の三次元位置に関連付けて保存するＤＢ（データベース）を有する。また、その位置関連情報を生成する機能を有する。さらに、この位置関連情報を生成する過程で、対象物の三次元位置情報（緯度情報、経度情報、高さ情報）を生成する機能を有する。つまり、位置関連情報提供装置２が、本実施形態の高さ情報生成装置として機能する。

住所情報サーバ３、二次元位置情報サーバ４、標高情報サーバ５、フロア高さ情報サーバ６は、それぞれ住所情報ＤＢ、二次元位置情報ＤＢ、標高情報ＤＢ、フロア高さ情報テーブルを備えており、位置関連情報提供装置２が建物内の対象物の三次元位置情報を生成するときに、位置関連情報提供装置２の要求に応じて、必要な情報を提供する。提供する情報の詳細については後述する。

〈位置関連情報提供装置の構成〉
図２は位置関連情報提供装置２のブロック図である。位置関連情報提供装置２は、制御部２１と、それぞれが制御部２１に接続された操作部２２、表示部２３、通信部２４、及び記憶部２５を備えている。

制御部２１はＣＰＵ２１１、ＲＯＭ２１２、及びＲＡＭ２１３を含み、この位置関連情報提供装置全体の制御等を行う。ＣＰＵ２１１は、ＲＯＭ２１２に記憶されたプログラムをＲＡＭ２１３にロードして実行することで、後述する種々の処理を実現する。

操作部２２は、この位置関連情報提供装置２をオペレータが操作するための各種ボタンからなる。表示部２３は、この位置関連情報提供装置２の動作状態や、操作部２２からオペレータが入力した情報等を表示するための液晶表示装置などからなる。

通信部２４はネットワーク１を介して住所情報サーバ３、二次元位置情報サーバ４、標高情報サーバ５、フロア高さ情報サーバ６と通信を行う。また、ネットワーク１及び基地局７を介して携帯端末装置８と通信を行う。記憶部２５はＨＤＤ（ハードディスク装置）からなり、位置関連情報ＤＢ２５１が設けられている。

〈データ構造〉
位置関連情報ＤＢ２５１には、建物内に存在する対象物に関する情報とその三次元位置が相互に関連付けられて保存されている。この位置関連情報は、図３Ａに示すように、位置関連情報ＩＤ、名称情報、三次元位置情報（緯度情報、経度情報、標高情報）、及び内容情報から構成されている。

位置関連情報ＩＤは位置関連情報の識別情報である。名称情報は位置関連情報の名称を示す情報である。三次元位置情報（緯度情報、経度情報、標高情報）は対象物の緯度、経度、及び標高を示す情報である。対象物が建物の一階以外、即ち二階以上或いは地下に位置する場合は、標高情報は対象物の位置するフロアの標高を示す。内容情報は対象物の内容、即ち対象物が店舗や施設等であれば営業時間、商品等である。

住所情報サーバ３内の住所情報ＤＢに保存されている情報は、図３Ｂに示すように、住所情報ＩＤ、対象物名称情報、及び住所情報から構成されている。住所情報ＩＤは住所情報の識別情報である。対象物名称情報は対象物の名称を示す情報である。住所情報は対象物の住所を示す情報である。対象物が建物の内部に位置する場合は、住所情報は建物の住所（住居表示や地番）を示す建物住所情報に加えて、建物内の階数情報を持っている。階数情報には階数を示す情報（○○ビル一階、○○ビル二階、○○ビル地下一階等）や、階数を示す数字を含む情報（○○ビル３０１号、○○ビル５０８号等）等がある。

二次元位置情報サーバ４内の二次元位置情報ＤＢに保存されている情報は、図３Ｃに示すように、二次元位置情報ＩＤ、住所情報、及び二次元位置情報から構成されている。二次元位置情報ＩＤは二次元位置情報の識別情報である。住所情報は二次元位置情報ＩＤにより特定される住所を示す情報である。この住所は土地の住居表示や地番のみであり、建物内の階数情報を含んでいない場合がある。

標高情報サーバ５内の標高情報ＤＢに保存されている情報は、図３Ｄに示すように、標高情報ＩＤ、二次元位置情報、及び標高情報から構成されている。標高情報ＩＤは標高情報の識別情報である。この識別情報は所定の領域、例えば５０ｍ四方（５０ｍ×５０ｍのメッシュ）毎に作成される。二次元位置情報は標高情報ＩＤにより特定される所定の領域の中央に位置する土地の経度情報及び緯度情報である。標高情報は二次元位置情報の示す領域の標高の平均値情報である。

フロア高さ情報サーバ６内のフロア高さ情報テーブルに保存されている情報は、図３Ｅに示すように、階数情報ＩＤ、階数情報、及びフロア高さ情報から構成されている。階数情報ＩＤは階数情報の識別情報である。この識別情報は建物のフロアの階数毎に作成される。階数情報は階数情報ＩＤにより特定される階数（二階、三階、地下一階、屋上）等を示す情報である。フロア高さ情報は階数情報により特定されるフロアの高さを示す情報である。

フロア高さ情報は高さ係数（一階当たりの高さ）と、フロアの階数とに基づいて算出されたものである。即ち高さ係数をｈ、フロアの階数をＮとすると、フロア高さ情報はｈ×（Ｎ−１）となる。ここで、高さ係数は既存の建物の統計的な平均値を用いる。ただし、より正確なフロア高さ情報を取得するために、各建物の高さを実測し、それをフロア数で割った値を高さ係数としてもよい。

〈位置関連情報提供装置に位置関連情報を登録する手順〉
以上の構成を有するシステムにおいて、位置関連情報提供装置２が位置関連情報を登録する手順について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。この図のフローは、位置関連情報提供装置２のＣＰＵ２１１がＲＯＭ２１２に格納されているプログラムを実行することにより実現される。

位置関連情報提供装置２のオペレータが操作部２２を用いて、対象物名及びその対象物に関連付ける内容情報を入力すると、ＣＰＵ２１１により位置関連情報ＩＤが生成されるとともに、入力された対象物名及びその対象物に関連付ける内容情報が関連付けられてＲＡＭ２１３に書き込まれる（ステップＳ１）。このステップにより、図３Ａにおける位置関連情報ＩＤ、名称情報、及び内容情報がＲＡＭ２１３に保持された状態になる。

次いでＣＰＵ２１１は住所情報サーバ３、二次元位置情報サーバ４、標高情報サーバ５、及びフロア高さ情報サーバ６から、ステップＳ１で入力された対象物の三次元位置情報（緯度情報、経度情報、標高情報）を取得し、ＲＡＭ２１３に保持されている位置関連情報ＩＤ、名称情報、及び内容情報に対応付けてＲＡＭ２１３に書き込む（ステップＳ２）。このステップにより、図３Ａにおける各情報がＲＡＭ２１３に保持された状態になる。

次にＣＰＵ２１１は、ＲＡＭ２１３に保持されている各情報を位置関連情報ＤＢ２５１に保存する（ステップＳ３）。このステップにより、図３Ａにおける各情報が位置関連情報ＤＢ２５１に保存される。

〈三次元位置情報を取得する手順〉
図４のステップＳ２の詳細を図５に示す。なお、この図のステップはＣＰＵ２１１が実行するが、以下の説明では便宜上、位置関連情報提供装置２の動作とする。

まず位置関連情報提供装置２は、住所情報サーバ３から、対象物の住所情報を取得する（ステップＳ１１）。即ち位置関連情報提供装置２が住所情報サーバ３へ対象物の名称情報を送信すると、住所情報サーバ３は対象物の名称情報を受信し、住所情報ＤＢを参照することで、その名称情報の示す対象物の住所情報を検索して読み出し、位置関連情報提供装置２へ送信する。ここで、対象物が建物のフロアの所定の階数に存在する場合は、住所情報は建物の住所（例、東京都千代田区有楽町一丁目１番１号）を示す建物住所情報に加えて、建物内の階数情報（例、有楽町ビル７Ｆ、銀座ビル３０１号）を持っているので、住所情報サーバ３は建物住所情報及び階数情報を位置関連情報提供装置２へ送信する。

次に位置関連情報提供装置２は、二次元位置情報サーバ４から、対象物が存在する建物の経度情報及び緯度情報を取得する（ステップＳ１２）。即ち位置関連情報提供装置２が二次元位置情報サーバ４へ、ステップＳ１１で取得された建物住所情報を送信すると、二次元位置情報サーバ４は建物住所情報を受信し、二次元位置情報ＤＢを参照することで、その建物住所情報の示す土地の緯度情報及び経度情報を検索して読み出し、位置関連情報提供装置２へ送信する。

次に位置関連情報提供装置２は、標高情報サーバ５から、対象物が存在する建物の標高情報を取得する（ステップＳ１３）。即ち位置関連情報提供装置２が標高情報サーバ５へ、ステップＳ１２で取得された緯度情報及び経度情報を送信すると、標高情報サーバ５は緯度情報及び経度情報を受信し、標高情報ＤＢを参照することで、その緯度情報及び経度情報の示す土地の標高情報を検索して読み出し、位置関連情報提供装置２へ送信する。

次いで位置関連情報提供装置２は、フロア高さ情報サーバ６から、対象物が存在する建物のフロア高さ情報を取得する（ステップＳ１４）。即ち位置関連情報提供装置２がフロア高さ情報サーバ６へ、ステップＳ１１で取得された階数情報を送信すると、フロア高さ情報サーバ６は階数情報を受信し、フロア高さ情報テーブルを参照することで、その階数のフロア高さ情報を読み出し、位置関連情報提供装置２へ送信する。

次に位置関連情報提供装置２は、ステップＳ１３で取得された標高情報にステップＳ１４で取得されたフロアの高さ情報を加算することにより、対象物が存在する建物内のフロアの標高情報を算出する（ステップＳ１５）。

ステップＳ１２で取得された緯度情報及び経度情報と、ステップＳ１５で取得された標高情報が、図３Ａに示す三次元位置情報となる。

図６は三次元位置情報取得手順の概念を示す図である。図示のように、住所の内、建物の住所を示す部分“○○県○○市○○町○○丁目○○番○○号”、“△△県△△市△△町△△丁目△△番△△号”から、その建物が位置する地点の二次元位置情報“（Ｘa,Ｙa）”、“（Ｘb,Ｙb）”を取得し、その二次元位置情報から建物が位置する地点の標高情報“Ｚa”、“Ｚb”を取得する。また、住所の内、建物内のフロアを示す部分“１０Ｆ”、“４Ｆ”と高さ係数から、フロアの高さ情報“Ｈa”、“Ｈb”を取得する。さらに、標高情報“Ｚa”、“Ｚb”にフロアの高さ情報“Ｈa”、“Ｈb”を足すことで、フロアの標高情報を取得する。図６には、ビル内の階数が異なる（１０Ｆ、４Ｆ）ものの、ビルの建っている土地の標高も異なる（Ｚa、Ｚb）ため、フロアの標高が同じとなり、ユーザには同じ高さに見える場合を示している。

以上詳細に説明したように、本発明の実施形態によれば、建物内に存在する対象物の住所情報を取得し、その住所情報の内の建物住所情報からその建物が存在する土地の緯度情報及び経度情報を取得し、その緯度情報及び経度情報から、その建物が存在する土地の標高情報を取得し、前記対象物の住所情報の内の階数情報と高さ係数とに基づいて、前記対象物が位置するフロアの高さ情報を取得し、そのフロアの高さ情報に前記建物が位置する土地の標高情報を加算することで、前記対象物が存在するフロアの標高情報を取得するので、対象物が存在する建物の周辺の環境にかかわらず、対象物が存在するフロアの三次元位置情報（緯度情報、経度情報、及び標高情報）を生成することができる。

また、携帯端末装置の三次元位置を基準位置とし、その基準位置に対する建物の所望のフロアの方位及び距離を求めることで、建物の所望のフロアの三次元位置情報を生成する従来装置と比べると、三次元位置情報を生成するための手間と時間が大幅に短縮される。

なお、以上の実施形態は、一台の携帯端末装置８に対するリアルタイム処理として説明したが、実際には複数の携帯端末装置に対するバッチ処理で行われる。また、以上の実施形態では、図３Ａに示す全ての情報を生成する手順について説明したが、まず図３Ａに示す情報の一部（例えば標高情報以外の情報）を作成し、位置関連情報ＤＢ２５１に保存しておき、その後に残りの情報（例えば標高情報）のみを生成して、追加保存することもできる。さらに、図４のステップＳ１の処理を音声認識により行うこともできる。また、店舗などの名称は分からないが住所は分かる場合は、図４のステップＳ１において対象物の住所を入力し、図５のステップＳ１１を省略するフローにすることもできる。

さらに、例えば東京タワーの大展望台一階などのような著名な建物内の対象物については、ホームページに高さ情報が公開されているので、対象物名を入力することで、直ちにフロア高さ情報を得ることができる。同様に、図３Ｆに示すデータ構造を有するＤＢを設けておき、ユーザが名称情報を入力することにより、そのＤＢから直ちにフロア高さ情報を得られるようにすることもできる。

２…位置関連情報提供装置、３…住所情報サーバ、４…二次元位置情報サーバ、５…標高情報サーバ、６…フロア高さ情報サーバ、８…携帯端末装置。

Claims (5)

1. 建物内に存在する対象物の住所情報が保存されている住所情報記憶部から、該対象物の住所情報の内、該建物の位置を示す建物位置情報を取得する建物位置情報取得手段と、
   住所情報と緯度情報及び経度情報とが対応付けられて保存されている住所対二次元位置記憶部から、前記建物位置情報取得手段で取得された建物位置情報に対応する緯度情報及び経度情報を取得する二次元位置情報取得手段と、
   土地の緯度情報及び経度情報と標高情報とが対応付けられて保存されている二次元位置対標高記憶部から、前記二次元位置情報取得手段で取得された緯度情報及び経度情報に対応する標高情報を取得する標高情報取得手段と、
   前記住所情報記憶部から、前記対象物の住所情報の内、前記対象物が存在するフロアの階数を示す階数情報を取得する階数情報取得手段と、
   該階数情報取得手段で取得された階数情報と、予め設定されている一階当たりの高さ情報とに基づいて、前記対象物が存在するフロアの高さ情報を取得するフロア高さ情報取得手段と、
   該フロア高さ情報取得手段で取得されたフロアの高さ情報を前記標高情報取得手段で取得された標高情報に加算することで、前記対象物が存在するフロアの標高情報を取得する対象物標高情報取得手段と
   を有することを特徴とする三次元位置情報生成装置。
2. 請求項１に記載された三次元位置情報生成装置において、
   前記一階当たりの高さは、既存の建物の統計的な平均値であることを特徴とする三次元位置情報生成装置。
3. 請求項１に記載された三次元位置情報生成装置において、
   前記一階当たりの高さは、前記建物の高さの実測値を前記建物のフロア数で割った値であることを特徴とする三次元位置情報生成装置。
4. 建物内に存在する対象物の住所情報が保存されている住所情報記憶部から、該対象物の住所情報の内、該建物の位置を示す建物位置情報を取得する建物位置情報取得工程と、
   住所情報と緯度情報及び経度情報とが対応付けられて保存されている住所対二次元位置記憶部から、前記建物位置情報取得工程で取得された建物位置情報に対応する緯度情報及び経度情報を取得する二次元位置情報取得工程と、
   土地の緯度情報及び経度情報と標高情報とが対応付けられて保存されている二次元位置対標高記憶部から、前記二次元位置情報取得工程で取得された緯度情報及び経度情報に対応する標高情報を取得する標高情報取得工程と、
   前記住所情報記憶部から、前記対象物の住所情報の内、前記対象物が存在するフロアの階数を示す階数情報を取得する階数情報取得工程と、
   該階数情報取得工程で取得された階数情報と、予め設定されている一階当たりの高さ情報とに基づいて、前記対象物が存在するフロアの高さ情報を取得するフロア高さ情報取得工程と、
   該フロア高さ情報取得工程で取得されたフロアの高さ情報を前記標高情報取得工程で取得された標高情報に加算することで、前記対象物が存在するフロアの標高情報を取得する対象物標高情報取得工程と
   を有することを特徴とする三次元位置情報生成方法。
5. コンピュータを請求項１〜３のいずれかに記載された三次元位置情報生成装置の各手段として機能させるためのプログラム。

Images