JP5964771B2 - ３次元地図表示装置、３次元地図表示方法、および、コンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、地物を３次元的に表現する３次元地図上に、地物とともに地物に関する情報を表す文字を表示する技術に関するものである。

２次元的な地図においては、地物の名称等は、建物枠など地物の形状を表す輪郭内に表示されるのが通常であり、こうすることによって、ユーザは、容易に地物とその名称等との関係を把握することができる。これに対し、ナビゲーション装置等の地図表示装置において、建物や道路等の地物を３次元的に表現した３次元地図が普及しているが、このような３次元地図においては、描画された画像内の一点が現実の３次元空間での特定の地点を一義的に表す訳ではないため、地物の形状等を直感的に把握しやすくなる一方、地物の名称等の文字と地物との対応関係が把握しづらくなるという問題が生じる。こうした問題を考慮し、３次元地図表示装置では、文字の表示態様について、文字と地物との対応関係を容易に把握できるようにする処理がなされることがある。

例えば、下記特許文献１に記載された技術では、３次元地図を表示する際に、建物を表すオブジェクトの表示領域内に文字情報（建物の名称）を表示したり、建物を表すオブジェクトの表示領域の近傍に文字情報を表示するとともに、オブジェクトと文字情報とを引き出し線によって対応付けたりしている。

特開２００３−２６３１０２号公報

しかし、上記特許文献１に記載された技術では、現実には存在しない「引き出し線」が地図上に表示されるため、この引き出し線によって、地図が見にくくなったり、地図の見栄えが悪くなり、３次元地図のリアリティが損なわれたりする場合があった。そして、このような不具合は、比較的多数の地物を上空に設定された視点から斜めに見下ろしたように描画される３次元地図（いわゆる鳥瞰図）を表示する場合に、特に顕著だった。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、３次元地図上に地物とともに地物に関する情報を表す文字を表示する際に、３次元地図のリアリティを損ねることを抑制しつつ、地物と文字との対応関係を把握しやすくする技術を提供することを目的とする。

上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明では、以下の構成を採用した。
本発明の装置は、地物を３次元的に表現する３次元地図を表示する３次元地図表示装置であって、
前記地物を３次元的に表示するための地図データと、前記地物の２次元的な代表点の位置を表す代表点位置データと、前記地物に関する情報を表示するための文字データと、を対応付けて格納した地図データベースから、前記地図データと、前記代表点位置データと、前記文字データと、を取得するデータ取得部と、
前記地図データを用いて、前記地物を３次元的に描画した地物画像を生成する地物画像生成部と、
前記文字データを用いて、前記地物に関する情報を表す文字の前記地物画像上への表示を制御する文字表示制御部と、を備え、
前記文字表示制御部は、
前記地物画像において、前記地物の上空に前記文字を表示するとともに、
前記代表点位置データに基づいて、前記地物の上面において前記代表点に対応する位置に、前記文字の影を表す影画像を表示することを要旨とする。

ここで、「地物の２次元的な代表点」とは、地物の２次元形状に基づいて定められた代表点を意味し、例えば、地物の２次元形状における重心や、オペレータによって地物の２次元形状内を表す枠に指定された点等が挙げられる。なお、「地物」とは、天然と人工にかかわらず、地上にあるすべての物の概念のことで、河・山・植物・橋・鉄道・建築物・道路・行政界など、実世界に存在するものを言う。また、「地物に関する情報」には、例えば、地物の名称、種別などの属性情報、地物の特徴や紹介内容を表す紹介情報などが挙げられる。本明細書において、「文字」という文言は、複数の文字からなる文字列を含んでいる。

本発明では、地物画像において、地物の上空に、その地物に関する情報を表す文字が表示され、さらに、その地物の上面に、その文字の影を表す影画像が表示される。本発明では、このように影画像を表示することによって、地物の上空に表示された文字を、疑似的に立体的に視認させることができる。また、このような画像を視認したユーザは、経験的に影は文字等の対象物の下にできるものだという感覚が備わっているから、文字との間に引き出し線などがなくても、影画像、ひいてはそれが表示された地物と文字との対応関係を直感的に認識することができる。

この影画像は、例えば、３次元空間内において、仮想的に、文字が３次元形状を有している、あるいは、文字が３次元形状を有する柱体に描かれているものとして３次元モデルを生成した上で、文字のほぼ真上に光源を設定して、ＣＧ（コンピュータ・グラフィック）におけるライティング技術を用いて生成するようにしてもよいし、予め用意された影画像のテクスチャを地物上面に貼り付けるようにしてもよい。

また、影画像の表示位置は、代表点に対応する位置であるが、地物と文字との対応関係を把握することができる種々の位置に設定可能である。例えば、文字および影画像は、地物の代表点のほぼ真上に影画像の中心が一致するように表示してもよい。地物の代表点のほぼ真上から多少ずれた位置、例えば、影画像の一部に代表点を包含する位置に表示してもよい。また、文字および影画像は、地物画像上において、固定の位置に表示するようにしてもよいし、例えば、地物の上空および上面で揺れ動くように表示するようにしてもよい。

本発明の３次元地図表示装置において、
前記文字表示制御部は、予め用意された前記影画像のテクスチャを表示するようにすることが好ましい。

こうすることによって、地物画像上への影画像の表示の都度、上述したライティング技術を用いた複雑な計算を行って影画像を生成する必要がないので、地物画像上に影画像を表示させる際の処理速度を向上させることができる。

また、影画像は、全文字（文字列）に対して共通に用意するようにしてもよいし、文字（文字列）ごとに個別に用意してもよい。前者の態様によれば、影画像のデータ量を少なくすることができる。この場合、表示する際に、影画像をそのまま用いてもよいし、文字のサイズ等に応じて影画像のサイズを変更してもよい。また、後者の態様によれば、例えば、サイズや文字数が異なる複数の文字列に対して、影画像を柔軟に設定することができる。

本発明の３次元地図表示装置において、
前記地物は、建物であり、
前記地物画像生成部は、前記建物の高さに依らず、３次元地図上の領域に応じて予め設定された高さで、前記建物を描画するようにしてもよい。

こうすることによって、地物を上空に設定された視点から斜めに見下ろしたように描画される３次元地図において、ある領域内に複数の建物が存在する場合に、視点からの距離が遠い奥側の高さが低い建物の上面が、視点からの距離が近い手前側の高さが高い建物によって遮蔽されることを抑制し、すべての建物の上面を表示することができる。したがって、上記視点から見て、実際には手前側の建物によって遮蔽されてしまう奥側の建物についても、その建物に関する情報を表す文字および影画像を表示できるため、建物と文字との対応関係を明確にした表示を実現することができる。

本発明の３次元地図表示装置において、
前記文字表示制御部は、さらに、
前記文字データに基づいて、前記影画像とは異なる形状を有する第２の影画像を生成し、
前記地物画像において、前記文字の表示位置に基づいて、前記第２の影画像を表示するようにしてもよい。

第２の影画像としては、例えば、３次元地図内に表示された文字状の仮想的な物体に対して、斜め方向から光を当てた場合にできる影の画像とすることができる。第２の影画像は、文字状の形状を有する影画像としてもよいし、板状などの幾何学的な形状を有する影画像としてもよい。このように、地物画像上に第２の影画像を表示することによっても、地物の上空に表示された２次元画像である文字を、疑似的に立体的に視認させることができる。

第２の影画像についても、表示される文字を仮想的な３次元モデルとして構成した上で、ＣＧにおけるライティング技術を用いて生成するようにしてもよいし、第２の影画像のテクスチャを貼り付けるようにしてもよい。第２の影画像のテクスチャも、全文字に共通のものを用意してもよいし、文字ごとに個別に用意してもよい。

本発明において、文字の表示方向は、縦書き、横書き、いずれの方向でも差し支えないが、縦書きを用いた場合には、文字の横方向の広がりが抑えられるから、影画像の面積を小さく絞ることができる。この結果、影画像を地物の上面におさまるように表示させやすくなり、文字と地物との対応関係をより明確に認識しやすくなる利点がある。
また、本発明において、影画像は、３次元地図の全ての領域で表示するものとしてもよいし、比較的視点に近い手前側においてのみ表示するようにしてもよい。透視投影法によって描画された３次元地図の場合、視点から遠方に行くほど地物が小さく表示されることになるため、影画像自体が認識しづらくなり、地物と文字との対応関係を明確にする効果も小さくなる。逆に、影画像を表示することによって、かえって地物形状が把握しづらくなる弊害も生じ得る。比較的視点に近い手前側においてのみ影画像を表示するようにすれば、こうした弊害を回避しつつ、影画像の有用性を十分に活用することが可能となる。

本発明は、上述した種々の特徴を必ずしも全て備えている必要はなく、その一部を省略したり、適宜、組み合わせたりして構成することができる。また、本発明は、上述の３次元地図表示装置としての構成の他、３次元地図表示方法の発明として構成することもできる。また、これらを実現するコンピュータプログラム、およびそのプログラムを記録した記録媒体、そのプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号など種々の態様で実現することが可能である。なお、それぞれの態様において、先に示した種々の付加的要素を適用することが可能である。

本発明をコンピュータプログラムまたはそのプログラムを記録した記録媒体等として構成する場合には、３次元地図表示装置の動作を制御するプログラム全体として構成するものとしてもよいし、本発明の機能を果たす部分のみを構成するものとしてもよい。また、記録媒体としては、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、ＩＣカード、ＲＯＭカートリッジ、パンチカード、バーコードなどの符号が印刷された印刷物、コンピュータの内部記憶装置（ＲＡＭやＲＯＭなどのメモリ）および外部記憶装置などコンピュータが読み取り可能な種々の媒体を利用できる。

実施例におけるナビゲーションシステムの概略構成を示す説明図である。 地図データベース２０の内容を示す説明図である。 影画像、位置表示影画像の表示例を示す説明図である。 文字の表示制御の概要を示す説明図である。 経路案内処理のフローチャートである。 ドライバーズビュー表示処理のフローチャートである。 ドライバーズビューの表示例を示す説明図である。 バーズビュー表示処理のフローチャート（１）である。 バーズビュー表示処理のフローチャート（２）である。 バーズビューの表示例を示す説明図である。 変形例におけるバーズビュー表示処理のフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、本発明の３次元地図表示装置をナビゲーションシステムに適用した場合の実施例に基づき説明する。以下では、ナビゲーションシステムの例を示すが、本発明は、かかる例に限らず、３次元地図を表示する種々の装置として構成可能である。

Ａ．システム構成：
図１は、実施例におけるナビゲーションシステムの概略構成を示す説明図である。ナビゲーションシステムは、サーバ１００と、３次元地図表示装置としての機能を有する端末１０とを、ネットワークＮＥで接続して構成されている。この他、本実施例のサーバ１００が提供する機能を、端末１０に組み込んでスタンドアロンの装置として構成してもよいし、さらに多くのサーバ等を備える分散システムとして構成することもできる。

サーバ１００には、地図データベース２０、および図示する送受信部１０１、データベース管理部１０２、経路探索部１０３の各機能ブロックが備えられている。これらの機能ブロックは、サーバ１００に、それぞれの機能を実現するためのコンピュータプログラムをインストールすることによってソフトウェア的に構成することができる。これらの機能ブロックの少なくとも一部を、ハードウェア的に構成してもよい。

地図データベース２０には、地図データ２２、文字データ２６およびネットワークデータ２９が格納されている。
地図データ２２は、経路案内時などに３次元地図を表示するためのデータであり、山、河川、道路、建物などの種々の地物の形状を表すデータである。これらの地物には、その位置を表すための代表点位置データ２４が併せて設定されている。代表点は、地物ごとに任意に設定可能な点であるが、例えば、建物については、平面形状の重心位置などを代表点とすることができる。
文字データ２６は、地図中に表示される文字を表すデータである。本実施例では、文字を立体的に表現するため、文字に影を付して表示する。従って、文字データ２６には、かかる表示を行うための影画像データ２８も併せて格納されている。
ネットワークデータ２９は、道路をリンクおよびノードの集合で表した経路探索用のデータである。
地図データ２２および文字データ２６のデータ構造については、後述する。

サーバ１００の各機能ブロックは、それぞれ次の機能を提供する。
送受信部１０１は、ネットワークＮＥを介して、端末１０と種々のコマンドやデータ等の授受を行う。本実施例においては、例えば、経路探索や地図表示に関するコマンド、地図データベース２０に格納された各種データなどが授受されることになる。
データベース管理部１０２は、地図データベース２０からのデータの読み出しを制御する。
経路探索部１０３は、地図データベース２０を利用して、ユーザから指定された出発地から目的地までの経路探索を実行する。経路探索には、ダイクストラ法などの周知の方法を適用することができる。

端末１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、およびハードディスクドライブ等を備えている。そして、ＣＰＵは、ハードディスクドライブに記憶されたアプリケーションプログラムを読み出して実行することによって、送受信部１２、表示制御部１３として機能する。表示制御部１３は、地物画像生成部１４と、文字表示制御部１６とを備えている。これら各部の少なくとも一部を、ハードウェアによって構成するようにしてもよい。

コマンド入力部１１は、経路探索、地図表示に関するユーザの指示を入力する。
送受信部１２は、ネットワークＮＥを介して、サーバ１００と種々のコマンドやデータ等の授受を行う。送受信部１２は、地図データベース２０から地図表示に必要なデータを取得するデータ取得部としての機能も奏することになる。
データ保持部１７は、サーバ１００から取得されたデータを一時的に保持する。
位置情報取得部１５は、ＧＰＳ（Global Positioning System）や電磁コンパスなどのセンサによって、端末１０の現在位置および方位など、経路探索、経路案内に必要な情報を取得する。
地物画像生成部１４は、地図データ２２を用いて、透視投影法によって地物を３次元的に描画した地物画像を生成する。文字表示制御部１６は、文字データ２６を用いて、地物に関する情報を表す文字の地物画像上への表示を制御する。表示制御部１３は、地物画像生成部１４および文字表示制御部１６の動作を制御するとともに、これらによって生成された画像を重畳して、端末１０の表示装置３０に地図等を表示する。

Ｂ．地図データベース：
図２は、地図データベース２０の内容を示す説明図である。ここでは、特に地図データ２２および文字データ２６の構造を例示した。

地図データ２２においては、各地物に対して固有の地物ＩＤが付され、地物ごとに図示した種々のデータが管理されている。
「名称」は、地物の名称である。
「種別」は、「建物」、「道路」、「交差点」等、地物の種類を表している。
「２次元データ」は、地物の平面的な形状を表すポリゴンデータである。道路などの線状の地物に対しては、ラインデータとして格納してもよい。図の右側に示した「建物」の例では、ハッチングを付した部分の形状データが、２次元データとなる。
「３次元モデル」は、各地物を３次元的に表示するためのポリゴンデータである。
代表点位置データ２４は、地物の２次元的な代表点の座標値を表すデータである。代表点は地物ごとに任意に設定可能であるが、本実施例では、代表点は、地物の２次元形状における重心であるものとした。
「属性」とは、地物の種別に応じて、地物の種々の性質を表すデータである。例えば、「道路」であれば、国道、県道などの道路種別や、道路の車線数などが属性に含まれる。また、「建物」であれば、ビル、家屋など建物の種別や、建物の階数または高さなどが属性に含まれる。
「文字ＩＤ」は、地物との関係で表示される文字を特定するための識別情報である。後述する通り、文字データ２６に格納された各データには、固有の文字ＩＤが付されているため、地物ＩＤにおいて、この文字ＩＤを指定することにより、図中に矢印Ａで示したように、地物データに対して文字データを紐づけることができる。

文字データ２６においては、各データに対して固有の文字ＩＤが付され、種々のデータが管理されている。
「文字列」は、地物の名称など地図に表示される文字列である。
「表示レベル」は、視点からの距離に応じて文字の表示を制御するためのデータである。３次元地図を表示する場合、ユーザは、視点付近では多くの情報を望むため、多くの文字を表示することが好ましいが、視点から遠方では、重要性の高い文字に絞って表示することが好ましい。このように、視点からの距離に応じて文字の表示／非表示を制御するためのデータを表示レベルと呼ぶ。
「フォント」は、文字を表示する際のフォントの種類を指定するデータである。
「描画プロパティ情報」は、文字を表示する際のフォントサイズや、文字色などを指定するデータである。
「属性」は、「建物」、「交差点」、「駅名」など、文字が表す内容を表している。本実施例では、後述する通り、この属性に応じて、文字の表示態様を変えている。
「表示位置」は、文字を表示する位置である。建物の名称のように、地物に関連する文字については、標示位置として地物ＩＤを格納する。こうすることにより、図中に矢印Ｂで示したように、文字データに対応する地物を特定することができ、地物の代表点位置に基づいて、文字の表示位置を決定することができる。これに対し、地物に関連しない文字、例えば、交差点名称、交通規制を表す文字などについては、文字を表示する座標値をそのまま格納することができる。

「影画像データ」は、文字を表示する際に、文字に付随して表示する影のテクスチャデータである。影画像データのテクスチャは、地物を上空に設定された視点から斜めに見下ろしたように描画される３次元地図を描画する際に利用される。図の右側に、影画像Ｇｓｈ２の一例を示した。このように、３次元地図において、「○○ビル」という文字列を表示する際に、あたかもこの文字列が３次元の物体として存在するかのように、影画像Ｇｓｈ２を表示する。こうした影画像Ｇｓｈ２の表示は、例えば、「○○ビル」という文字を貼り付けた板状の３次元モデルを生成し、これに斜め方向からライティングする方法で生成することも可能ではあるが、本実施例では、影画像Ｇｓｈ２のように、予め斜め方向からライティングしたときに生じる影の形状をした２次元画像をテクスチャとして用意しておき、これを貼り付けることによって、簡易的に影を表現するものとした。厳密に言えば、ライティングの方向が変われば、影画像Ｇｓｈ２の形状も変化するはずであるが、単に文字に立体感を与える目的で表示するものであり、厳密さは必要とされないため、このように予め生成されたテクスチャで足りるのである。
影画像Ｇｓｈ２は、全ての文字で共通とすることも可能であるが、文字列の長さや、内容を反映した画像とするため、本実施例では、文字列ごとに個別に影画像Ｇｓｈ２を用意するものとした。

文字データ２６には、図中に矢印Ｃで示したように、さらに、文字の属性ごとに表示態様および位置表示影画像を規定するデータも格納されている。図示した例では、例えば、「建物名」という属性に対しては、文字は、「白縁取り文字」で表示するものとされ、さらに、位置表示影画像を表示するものとされている。位置表示影画像とは、３次元地図内に表示された文字について、２次元的な位置を表すための影画像である。これは、図中に示したように、あたかも、文字が貼り付けられた円柱状の３次元モデルを３次元空間に配置し、真上からライティングしたときに直下にできる影のような画像である。この位置表示用影画像は、図１に示した影画像データ２８の一種ではあるが、文字に立体感を付与するだけでなく、その２次元的な位置を表す役割を果たすものであるため、先に説明した影画像Ｇｓｈ２とは区別する。位置表示影画像も、文字ごとに個別のテクスチャとして備えてもよいが、本実施例のように、「建物名」という属性に共通のテクスチャとしておけば、テクスチャのデータ量を抑制できる利点がある。
位置表示影画像の有無も、文字の属性に応じて制御される。図示した例では、「交差点名」については、枠囲みの文字の表示態様をとるとともに、位置表示影画像は用いないものと設定されている。また、「駅名」については、吹出し文字の表示態様をとるとともに、位置表示影画像は用いないものと設定されている。もちろん、建物名以外の属性に対して、位置表示影画像を用いる設定としてもよい。その際に用いる位置表示影画像のテクスチャは、建物名用とは異なるテクスチャとしてもよい。

図３は、影画像、位置表示影画像の表示例を示す説明図である。本実施例による３次元地図表示の一部を拡大した例を示した。右下に表示されている「警察博物館」という文字列に対しては、その文字の２次元的な位置Ｐｔ、すなわち、警察博物館という建物の代表点を表すように、楕円形の影画像Ｇｓｈ１が表示されている。これが、先に説明した位置表示影画像である。また、文字列の斜め下には、文字が地面に写ったかのように平行四辺形または台形形状を有する影画像Ｇｓｈ２が表示されている。これが、先に説明した影画像Ｇｓｈ２である。本実施例では、警察博物館という「建物名」の属性からなる文字に対して、このように影画像Ｇｓｈ２と、位置表示影画像Ｇｓｈ１とを表示することによって、立体感を付与しつつ、その２次元的な位置も表示するようにしているのである。

３次元地図内に文字を表示する場合、それぞれの文字が、どの地物と対応づけられているのか、２次元的にどの地点に対応しているのかは、容易には把握しづらいことが多い。３次元地図では、投影された画像内の各点は、３次元空間の一点を一義的に表すものではないからである。これに対し、本実施例のように、文字列と対応させて位置表示影画像Ｇｓｈ１を表示することによって、文字の２次元的な位置を非常に把握しやすくなる。これは、ユーザが、影は何らかの物体の直下にできるという経験的な感覚に基づいて、この表示を見ることによるものである。このような感覚が身についているからこそ、文字と位置表示影画像Ｇｓｈ１との間に引き出し線などがなくても、両者を無意識のうちに結びつけて把握することができるのである。従って、本実施例によれば、位置表示影画像Ｇｓｈ１を用いることにより、地図の煩雑化を回避しつつ、文字と２次元的な位置、ひいては地物との対応関係を、容易に判断可能とすることができる。

また、本実施例では、図３に示すように、文字を縦書きで表示した上で、位置表示影画像Ｇｓｈ１を表示している。仮に文字を横書きにすると、ユーザに板状の物体を想起させ、これに対応する位置表示影画像Ｇｓｈ１も横長の比較的面積が大きい画像とならざるを得ない。これに対し、文字を縦書きにした場合には、ユーザに、柱状の３次元物体を想起させることができ、位置表示影画像Ｇｓｈ１の面積を抑制することができる。従って、縦書きの文字との組み合わせで位置表示影画像Ｇｓｈ１を用いることにより、文字の２次元的な位置を、より明確に表すことができる利点もある。

Ｃ．文字の表示制御の概要：
図４は、文字の表示制御の概要を示す説明図である。本実施例では、３次元地図を表示する際の視点位置からの距離に応じて、文字の表示／非表示や文字の表示方向等を切り換えている。図示した例では、視点からの距離が近い手前側から、エリア１、エリア２、エリア３と３つのエリアに区分して、文字の表示制御を行う例を示した。視点から、どの程度の距離を各エリアに割り当てるかは、任意に決定可能である。また、区分するエリアの数も任意に設定可能であり、２つ、または４つ以上のエリアとしてもよい。
以下で説明する表示の制御は、本実施例においては、「建物名」の属性についてのみ適用しているが、他の属性の文字に適用することも可能である。

まず、文字の表示／非表示の制御について説明する。本実施例では、エリアに応じて、文字の表示／非表示を切り換える。先に図２を用いて説明した通り、文字データ２６には、それぞれ表示レベルが設定されている。本実施例では、視点から最も遠いエリア３においては、表示レベルが「３」に設定された文字のみを表示する。エリア２では、表示レベルが「２」以上、すなわち、表示レベル「２」または「３」の文字を表示する。視点に最も近いエリア１においては、表示レベルが「１」以上、すなわち、表示レベル「１」〜「３」の文字を表示する。図示した例では、左側の方に示すように、「○○区」という文字列には、表示レベル「３」が設定されているので、エリア１〜３のいずれのエリアにある場合でも表示されることになる。「○○駅」という文字列には、表示レベル「２」が設定されているので、エリア１およびエリア２で表示され、エリア３では表示されない。「○○ビル」には、表示レベル「１」が設定されているので、エリア１においてのみ表示される。
このように表示レベルは、値が大きいほど、視点からより遠方でも表示される文字、それだけ重要性の高い文字であることを表している。

また、本実施例では、同じく視点からの距離によって設定されたエリアごとに、文字の表示方向および表示行数を制御する。図の中央の列に示すように、「○○ビル」という建物名をエリア１で表示する際には、図示するように「縦書き」で表示し、位置表示影画像Ｇｓｈ１も表示する。先に図３に例示した表示に相当するものである。
次に、「○○タワー」のように、エリア２において建物名を表示する際には、縦書きからα度だけ斜めに傾けた状態で表示する。位置表示影画像Ｇｓｈ１は、エリア１と同様、文字列の直下に表示する。傾ける角度αは、文字の読みやすさなどを踏まえて、任意に設定可能である。
そして、「○○ドーム」のように、エリア３において建物名を表示する際には、横書きで表示する。エリア３のように視点から遠く離れた位置では、地物の上方向の余剰なスペースが狭くなり、縦書きにするには、スペースが不足することがあるからである。また、エリア３では、位置表示影画像Ｇｓｈ１は表示しない（図中の破線領域Ｇ参照）。視点から遠方にあるエリア３では、地物自体が比較的小さく表示されることになるため、位置表示影画像Ｇｓｈ１を表示したとしても、文字と地物との対応関係は、それほど明確にならないからである。また、このような小さな地物に対して、位置表示影画像Ｇｓｈ１を表示すると、地物すら認識できなくなるおそれがあるからである。
このように視点から遠方では横書き、視点に近い手前側に来るほど上下方向のスペースを十分に活用した縦書き、というように表示方向を変えることによって、３次元地図の画像内のスペースを有効活用し、文字を見やすく表示することができる。

かかる制御は、文字の表示方向だけでなく、文字の表示行数を変化させることで実現してもよい。
例えば、図の右側の列に示すように、エリア１では、「ＡＢＣ ＰＲＩＮＣＥ ＨＯＴＥＬ」という文字列を１行で示し、エリア２では、「ＡＢＣ ＰＲＩＮＣＥ」「ＨＯＴＥＬ」というように２行に分けて表示し、エリア３では、「ＡＢＣ」「ＰＲＩＮＣＥ」「ＨＯＴＥＬ」というように３行に分けて表示するのである。このように表示行数を変えることによっても、視点から遠方ほど縦方向の幅が狭く、手前側ほど縦方向の幅を広くとって文字を表示することが可能となる。
表示方向、表示行数の制御は、日本語表記、英文表記で使い分けるようにしてもよいし、いずれか一方のみを使うようにしてもよい。

Ｄ．経路案内処理：
以下、実施例のナビゲーションシステムで経路探索および経路案内を行う場合の処理を例にとって、実施例における３次元地図の表示制御について説明する。
図５は、経路案内処理のフローチャートである。端末１０とサーバ１００の処理内容を区別して記載してはいないが、この処理は、両者が連携して実行するものである。
処理を開始すると、ナビゲーションシステムは、出発地、目的地、および表示モードの指示を入力する（ステップＳ１０）。出発地は、現在位置をそのまま用いるものとしてもよい。表示モードとしては、比較的地面に近い運転者の視点からの仰瞰図を表示する表示モード（以下、「ドライバーズビュー」と呼ぶ）、および、高い視点から地物を見下ろした鳥瞰図を表示する表示モード（以下、「バーズビュー」と呼ぶ）が用意されている。

次に、ナビゲーションシステムは、ユーザからの指定に基づき経路探索処理を実行する（ステップＳ１２）。この処理は、地図データベース２０に格納されたネットワークデータ２９を用いて行う処理であり、ダイクストラ法などの周知の方法によって行うことができる。得られた経路は、端末１０に送信される。

経路探索の結果を受け、端末１０は、３次元地図表示を行いながら、以下の手順で経路案内を実行する。
まず、端末１０はＧＰＳ等のセンサから現在位置を入力し（ステップＳ１４）、３次元地図を表示する際の視点位置、視線方向を決定する（ステップＳ１６）。視線方向は、例えば、現在位置から目的地へ向かう経路上の将来位置を見た方向とすることができる。視点位置は、現在位置から所定距離だけ後ろとすることができ、ドライバーズビューでは比較的地面に近い高さに、バーズビューでは上空から見下ろす高さに設定することができる。いずれの表示モードにおいても、視点の高さ、バーズビューにおける見下ろし角度などをユーザが任意に調整可能としてもよい。

そして、端末１０は、ユーザから指定された表示モードに応じて（ステップＳ１８）、ドライバーズビューが指定されている場合は、ドライバーズビュー表示処理を実行し（ステップＳ２０）、バーズビューが指定されている場合は、バーズビュー表示処理を実行する（ステップＳ３０）。ドライバーズビュー表示処理およびバーズビュー表示処理の内容は、それぞれの表示モードに沿った３次元地図を表示するための処理である。ドライバーズビュー表示処理およびバーズビュー表示処理については、後から詳しく説明する。
端末１０は、ステップＳ１４〜Ｓ３０までの以上の処理を、目的地に到達するまで（ステップＳ４０）、繰り返し実行する。

Ｄ１．ドライバーズビュー表示処理：
図６は、ドライバーズビュー表示処理のフローチャートである。この処理は、経路案内処理（図５）におけるステップＳ２０に相当する処理であり、端末１０が実行する処理である。
処理を開始すると、端末１０は、視点位置、視線方向を入力し（ステップＳ１００）、地図データベース２０から、３次元モデルを読み込む（ステップＳ１０２）。そして、端末１０は、設定された視点位置、視線方向に基づいて透視投影法によってレンダリングして地物を３次元的に描画した地物画像を生成する（ステップＳ１０３）。

そして、端末１０は、地物画像上に文字を表示するための処理に移行する。まず、端末１０は、地物画像内に表示されている地物、すなわち、視点位置から視認可能な地物を抽出し（ステップＳ１０４）、視点位置から各地物までの距離Ｄを算出する（ステップＳ１０６）。
次に、端末１０は、距離Ｄ、表示レベルに基づき、表示対象となる文字データを読み込む（ステップＳ１０８）。視点から地物までの距離Ｄが決まれば、その地物が図４に示したいずれのエリアに属するものであるかを特定することができる。そして、その地物に紐づけられた文字データに設定された表示レベルを参照すれば、その文字の表示／非表示を決定することができる。こうして、表示対象とする文字のみを順次、抽出すればよい。

表示対象となる文字が特定されると、端末１０は、距離Ｄ、すなわち、エリア区分に基づいて、各文字の表示方向等を決定する（ステップＳ１１０）。先に図４で説明した通り、本実施例では、「建物名」の属性の文字についてのみ表示方向等の切り換えの制御を行うから、表示対象となる文字が、「建物名」以外の属性の場合にはステップＳ１１０の処理はスキップしてよい。「建物名」については、距離Ｄ、すなわち、エリア区分に基づいて、その文字を、縦書きにするのか、斜め書きにするのか、または横書きにするのかが決定される。文字を表示する行数を決定するものとしてもよい。

そして、端末１０は、各文字の表示位置を決定し、地物画像に重畳して文字を表示する（ステップ１１２）。各文字の表示位置は、種々の方法で決定することができる。本実施例では、各文字の表示位置を、ステップＳ１０３で生成された地物画像内における２次元的な処理で決定するものとした。すなわち、地物画像において、各文字に対応する地物が表示されている領域（以下、「地物領域」という）を特定し、地物領域との位置関係で文字の画像内での表示位置を決定するのである。例えば、縦書きの文字については、地物領域と文字との重なりが大きくなるように位置を決定することができる。横書きの文字については、地物領域の上方に位置を決定してもよい。

図７は、ドライバーズビューの表示例を示す説明図である。図示するように、比較的低い視点から、地物が３次元的に描かれる。視点位置に近いエリアに存在する地物については、「○○ビル」「ＡＢＣビル」のように、縦書きで建物名が表示される。視点位置から遠いエリアに存在する地物については、「○○タワー」「＊＊ホテル」のように横書きで建物名が表示される。
また、「××交差点」のように、建物名以外の文字については、表示方向の制御の対象外であるから、視点に近いエリアに存在する場合でも、横書きで表示される。

Ｄ２．バーズビュー表示処理：
図８、図９は、バーズビュー表示処理のフローチャートである。経路案内処理（図５）におけるステップＳ３０に相当する処理であり、端末１０が実行する処理である。
処理を開始すると、端末１０は、視点位置および視線方向を入力し（ステップＳ２００）、地図データベース２０から、２次元データを読み込む（ステップＳ２０２）。バーズビューにおいても、３次元モデルを読込み、透視投影することは可能であるが、本実施例では、地図としての機能を重視し、地物の位置関係が把握しやすい態様での表示を実現するため、敢えて２次元データを用いるものとしている。
そして、端末１０は、２次元データを用いて、建物立ち上げ処理を行う（ステップＳ２０４）。図中にこの処理の概要を示した。左側に示したのが、建物の２次元データで表されるポリゴンである。端末１０は、このポリゴン形状を、高さ方向に所定の高さＨだけ平行移動し、図の右側に示すように、３次元形状化するのである。この高さＨは、建物の実際の高さとは無関係に、予め設定された値である。すなわち、バーズビューでは、全ての建物を一定の高さＨで立体的に表示するのである。かかる表示を実現するため、２次元データからの立ち上げ処理に代えて、予め高さＨの３次元モデルを用意しておくものとしてもよい。

建物の高さを一定値Ｈに統一する理由は、次の通りである。３次元地図においては、建物を立体的に表示すると、高い建物の陰になる道路や、他の建物などが現れ、地図として重要な地理的情報が欠落してしまうことがある。一方、建物を２次元形状のままで表示すると、立体感が付与されないため、建物の存在を直感的に認識しづらくなり、地理を直感的に把握しやすいという３次元地図の有用性を減じてしまうことになる。そこで、本実施例では、こうした弊害を回避するため、建物を立体的に表示しつつ、他の建物や道路を隠さない程度に、高さを抑えるものとしたのである（図３参照）。
高さＨは、こうした趣旨に基づき、立体感を付与できる程度の下限値と、かつ、他の道路や建物を隠さない程度の上限値の間で、任意に設定できる。バーズビューの見下ろし角が大きく（鉛直に近く）なるほど、立体感が感じづらくなることを考慮して、バーズビューの見下ろし角が大きくなるほど高さＨが大きくなるように変化させてもよい。

また、本実施例では、全領域で高さＨを一定値としたが、視点からの距離に応じて高さＨを変化させてもよい。例えば、視点からの距離が遠方ほど高さＨを小さくしたり、遠方では高さＨを０にしたりする方法が考えられる。遠方では、地物は小さく表示されるため、立体感はそれほど重要ではなくなるからである。遠方において高さＨを０とすれば、処理負荷が軽くなる利点も生じる。
こうして建物立ち上げ処理が完了すると、端末１０は、透視投影法によってレンダリングを行い、地物を３次元的に描画した地物画像を生成する（ステップＳ２０６）。

そして、端末１０は、地物画像上に文字を表示するための処理に移行する。まず、端末１０は、視点からの距離Ｄ、および表示レベルに基づき、表示対象となる文字データを抽出し（ステップＳ２０８）、視点からの距離、すなわち、エリア区分に基づいて、各文字の表示方向等を決定する（ステップＳ２１０）。これらの処理は、ドライバーズビューと同様である。

次に、図９に移り、端末１０は、文字、位置表示影画像Ｇｓｈ１の３次元位置、すなわち、３次元空間内での表示位置を決定する（ステップＳ２１２）。図中に、３次元位置の決定方法を示した。
交差点などのように、地物に紐づけられていない文字の場合、すなわち、文字データ２６において表示位置として座標値が与えられている文字の場合（図２参照）には、その表示座標値を、そのまま文字の３次元位置として用いる。「建物名」以外の文字では、位置表示影画像Ｇｓｈ１の表示は行わないから、これに対する３次元位置は設定する必要はない。

一方、「建物名」の場合、文字データ２６（図２参照）の表示位置に格納された地物ＩＤを参照し、文字に紐づけられた地物の代表点位置を取得する。図中に示した建物代表点位置（ＬＡＴ，ＬＯＮ，０）が、それである。代表点位置は、２次元座標（ＬＡＴ，ＬＯＮ）として与えられているから、ここでは、高さ０とすることで３次元座標化した。
そして、位置表示影画像Ｇｓｈ１は、本実施例では、この地物の上表面に表示する。従って、その表示位置は、建物代表点位置（ＬＡＴ，ＬＯＮ，０）の高さ値を、建物立ち上げ処理で用いた高さＨだけ増やした値となり、位置表示影画像Ｇｓｈ１の３次元位置は（ＬＡＴ，ＬＯＮ，Ｈ）と設定される。
さらに、文字については、建物の上空に浮遊しているかのように表示するから、建物の高さＨよりもさらにΔＨだけ上方の位置が文字の下端となるように設定する。従って、文字３次元位置は（ＬＡＴ，ＬＯＮ，Ｈ＋ΔＨ）と設定される。ΔＨは、見栄えを考慮しながら、任意に設定可能である。

このように実施例においては、建物代表点位置の直上に、位置表示影画像Ｇｓｈ１、および文字が表示されるようにそれぞれの表示位置を設定した。位置表示影画像Ｇｓｈ１、および文字は、建物との関係が把握可能な位置に表示されていればよいから、建物代表点位置からややずれた位置に表示するようにしてもよい。例えば、位置表示影画像Ｇｓｈ１内に建物代表点位置が包含される程度の範囲で、位置表示影画像Ｇｓｈ１および文字の位置をずらすことが考えられる。こうすることにより、例えば、建物代表点が、建物の縁線近くに設定されている場合でも、位置表示影画像Ｇｓｈ１が建物の上面からはみ出さないように違和感なく表示させることが可能となる。

端末１０は、文字および位置表示影画像Ｇｓｈ１の３次元位置を決定すると、これらを地物と同様の透視変換によって座標変換し、画像内の２次元位置、すなわち、投影画像内の２次元座標としての表示位置を決定する（ステップＳ２１４）。

次に、端末１０は、影画像Ｇｓｈ２の表示位置を決定する（ステップＳ２１６）。影画像Ｇｓｈ２は、文字に立体感を付与するために表示されるテクスチャ、すなわち、２次元画像であるから、その表示位置は、文字の２次元位置との相対関係に基づき２次元的に決定するものとした。図中に影画像Ｇｓｈ２の表示位置の設定方法を示した。投影画像内の２次元座標をｕ，ｖで表すものとする。文字を表示するための２次元位置が（ｕ，ｖ）であるとすると、影画像Ｇｓｈ２は、投影画像内でΔｕ、Δｖだけ移動させた点を表示位置とする。従って、影画像Ｇｓｈ２の表示位置は、（ｕ＋Δｕ、ｖ＋Δｖ）となる。相対的な移動量Δｕ、Δｖは、見栄えを考慮して、任意に設定可能である。本実施例では、Δｕ、Δｖは、全ての文字に対して共通としたが、文字ごと、または、文字の属性ごとに変化させてもよい。

以上の処理で、文字、位置表示影画像Ｇｓｈ１、影画像Ｇｓｈ２の表示位置を決定すると、端末１０は、地物画像上に、これらの文字、位置表示影画像Ｇｓｈ１、影画像Ｇｓｈ２を重畳表示し、３次元地図を完成させる（ステップＳ２１８）。

図１０は、バーズビューの表示例を示す説明図である。バーズビューでは、各建物は、実際の高さに依らず、一律の高さで描画されている。比較的視点に近い領域においては、文字ＣＨ１、Ｃｈ３のように、建物の名称を表す文字列が縦書きで表示される。文字列を縦書きにすることにより、文字ＣＨ３に示されるように、空の領域も有効活用して、見やすく表示することができる。
これらの文字の表示位置は、対応する建物の上空である。そして、建物の上面には、文字列ＣＨ１について示すように、代表点位置の真上の位置Ｐｔに位置表示影画像Ｇｓｈ１が表示され、立体感を付与するための影画像Ｇｓｈ２も表示される。

本実施例では、建物名は、視点から遠方では横書きで表示する。従って、図１０に示した地図においても、視点から遠方の領域では、文字列ＣＨ４に示すように、建物名は横書き表示に切り変わる。このときは、位置表示影画像Ｇｓｈ１は表示されない。
建物名以外の文字、例えば、駅名については、文字列ＣＨ２に示すように、建物名とは異なり、吹出しの枠囲みとした表示態様で表示される（図２参照）。建物名以外の属性では、位置表示影画像Ｇｓｈ１は表示しないが、影画像Ｓ２のように、立体感を付すための影画像は表示される。

以上説明した本実施例のナビゲーションシステムによれば、バーズビューで３次元地図を表示する際に、地物の上空に、文字列を表示するとともに、文字列の位置を表す位置表示影画像Ｇｓｈ１を表示することができる。こうすることにより、３次元地図のリアリティを損ねることを抑制するとともに、地図の煩雑化を回避しつつ、地物と文字列との対応関係を明確にすることができ、見やすい３次元地図を提供することができる。

また、本実施例では、位置表示影画像Ｇｓｈ１および影画像Ｇｓｈ２を予めテクスチャとして用意しておくため、ＣＧ（コンピュータ・グラフィック）におけるライティング技術を用いた複雑な計算を行って位置表示影画像Ｇｓｈ１および影画像Ｇｓｈ２を生成する必要がない。したがって、地物画像上に位置表示影画像Ｇｓｈ１および影画像Ｇｓｈ２を表示させる際の処理速度を向上させることができる。位置表示影画像Ｇｓｈ１および影画像Ｇｓｈ２は、表示の際に、文字列の長さ、属性等に応じて、サイズや形状を変化させてもよい。また、位置表示影画像Ｇｓｈ１のように、比較的単純な形状の影画像の場合には、表示時に楕円等の幾何学形状から位置表示影画像Ｇｓｈ１を生成するようにしてもよい。

また、本実施例では、建物の実際の高さに依らず、一律の高さで、建物を描画する。こうすることによって、バーズビューにおいて、建物に立体感を付与しつつ、視点からの距離が遠い奥側の建物や道路が、視点からの距離が近い手前側の建物によって遮蔽されることを抑制することができ、地図としての情報の欠落を抑制することができる。

また、本実施例では、ドライバーズビュー、バーズビューのいずれにおいても、視点からの距離が比較的近い領域では縦書き、遠方の領域では横書き、というように文字の表示方向を切り換える。つまり、視点からの距離が近くなるほど、文字列の縦方向の幅が大きくなるように表示を制御する。こうすることによって、視点に近い領域では、空などの背景部分など、３次元地図中のスペースを有効利用して、文字列を見やすく表示することができる。

Ｅ．変形例：
以上、本発明のいくつかの実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形が可能である。

図１１は、変形例におけるバーズビュー表示処理のフローチャートである。実施例（図８）で示した処理に代わるものである。
変形例の処理では、端末１０は、実施例と同様、視点位置、視線方向を入力し（ステップＳ３００）、２次元データの読込、および建物立ち上げ処理を行う（ステップＳ３０２）。
そして、視点からの距離および表示レベルに基づき、表示対象となる文字を抽出し、各文字の表示態様を決定する（ステップＳ３０４）。この処理によって、「建物名」を表す文字のうち、位置表示影画像Ｇｓｈ１を表示すべきものが特定されることになる。
そして、変形例においては、端末１０は、位置表示影画像Ｇｓｈ１のテクスチャを、建物の上面に貼り付ける（ステップＳ３０６）。図中にこの処理概要を示した。位置表示影画像Ｇｓｈ１のテクスチャは、実施例と同様、文字データ２６において格納されている（図２参照）。変形例では、このテクスチャを、３次元空間において、建物立ち上げ処理によって生成された建物の３次元ポリゴンの上面に貼り付けるのである。テクスチャの貼り付け位置は、実施例と同様、建物代表点位置（ＬＡＴ，ＬＯＮ，０）の直上とした。すなわち、テクスチャ位置を（ＬＡＴ，ＬＯＮ，Ｈ）とし、ここにテクスチャ画像の重心が一致するように貼り付けるのである。

端末１０は、この状態で、透視投影によるレンダリングを行って、地物画像を生成する（ステップＳ３０８）。こうすることにより、地物画像は、既に位置表示影画像Ｇｓｈ１が表示された状態で生成されることになる。
ステップＳ３０８の処理以降は、実施例と同様（図９）、文字および影画像Ｇｓｈ２の表示位置を設定し、地物画像に重畳して表示すればよい（図９のステップＳ２１２〜Ｓ２１８）。ただし、変形例では、これらの処理において、位置表示影画像Ｇｓｈ１に対する処理は、省略することができる。
かかる方法によっても、実施例と同様の３次元地図表示を実現することができる。

その他の変形例として、文字および位置表示影画像Ｇｓｈ１は、地物画像上において、地物の上空および上面で揺れ動くように表示するようにしてもよい。
また、本実施例では、ナビゲーションシステムとしての例を示したが、経路探索・経路案内機能とは無関係に、３次元地図を表示するための装置として構成することも可能である。

地物を３次元的に表現する３次元地図上に、地物とともに地物に関する情報を表す文字を表示する技術に利用することができる。

１０…端末
１１…コマンド入力部
１２…送受信部
１３…表示制御部
１４…地物画像生成部
１５…位置情報取得部
１６…文字表示制御部
１７…データ保持部
２０…地図データベース
２２…地図データ
２４…代表点位置データ
２６…文字データ
２８…影画像データ
２９…ネットワークデータ
３０…表示装置
１００…サーバ
１０１…送受信部
１０２…データベース管理部
１０３…経路探索部
ＮＥ…ネットワーク
Ｇｓｈ１…位置表示影画像
Ｇｓｈ２…影画像

Claims (6)

1. 地物を３次元的に表現する３次元地図を表示する３次元地図表示装置であって、
   前記地物を３次元的に表示するための地図データと、前記地物の２次元的な代表点の位置を表す代表点位置データと、前記地物に関する情報を表示するための文字データと、を対応付けて格納した地図データベースから、前記地図データと、前記代表点位置データと、前記文字データと、を取得するデータ取得部と、
   前記地図データを用いて、前記地物を３次元的に描画した地物画像を生成する地物画像生成部と、
   前記文字データを用いて、前記地物に関する情報を表す文字の前記地物画像上への表示を制御する文字表示制御部と、を備え、
   前記文字表示制御部は、
   前記地物画像において、前記地物の上空に前記文字を表示するとともに、
   前記代表点位置データに基づいて、前記地物の上面において前記代表点に対応する位置に、前記文字の影を表す影画像を表示する、
   ３次元地図表示装置。
2. 請求項１記載の３次元地図表示装置であって、
   前記文字表示制御部は、予め用意された前記影画像のテクスチャを表示する、
   ３次元地図表示装置。
3. 請求項１または２記載の３次元地図表示装置であって、
   前記地物は、建物であり、
   前記地物画像生成部は、前記建物の高さに依らず、３次元地図上の領域に応じて予め設定された高さで、前記建物を描画する、
   ３次元地図表示装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の３次元地図表示装置であって、
   前記文字表示制御部は、さらに、
   前記文字データに基づいて、前記文字の第２の影を表す第２の影画像であって、前記影画像とは異なる形状を有する第２の影画像を生成し、
   前記地物画像において、前記文字の表示位置に基づいて定められた位置であって、前記影画像の表示位置とは異なる位置に、前記第２の影画像を表示する、
   ３次元地図表示装置。
5. コンピュータによって、地物を３次元的に表現する３次元地図を表示する３次元地図表示方法であって、
   前記コンピュータが、前記地物を３次元的に表示するための地図データと、前記地物の２次元的な代表点の位置を表す代表点位置データと、前記地物に関する情報を表示するため文字データと、を対応付けて格納した地図データベースから、前記地図データと、前記代表点位置データと、前記文字データと、を取得するデータ取得工程と、
   前記コンピュータが、前記地図データを用いて、前記地物を３次元的に描画した地物画像を生成する地物画像生成工程と、
   前記コンピュータが、前記文字データを用いて、前記地物に関する情報を表す文字の前記地物画像上への表示を制御する文字表示制御工程と、を備え、
   前記文字表示制御工程は、
   前記地物画像において、前記地物の上空に前記文字を表示するとともに、
   前記代表点位置データに基づいて、前記地物の上面において前記代表点に対応する位置に、前記文字の影を表す影画像を表示する影画像表示工程を含む、
   ３次元地図表示方法。
6. コンピュータによって、地物を３次元的に表現する３次元地図を表示するためのコンピュータプログラムであって、
   前記地物を３次元的に表示するための地図データと、前記地物の２次元的な代表点の位置を表す代表点位置データと、前記地物に関する情報を表示するための文字データと、を対応付けて格納した地図データベースから、前記地図データと、前記代表点位置データと、前記文字データと、を取得するデータ取得機能と、
   前記地図データを用いて、前記地物を３次元的に描画した地物画像を生成する地物画像生成機能と、
   前記文字データを用いて、前記地物に関する情報を表す文字の前記地物画像上への表示を制御する文字表示制御機能と、
   をコンピュータに実現させるためのコンピュータプログラムであり、
   前記文字表示制御機能は、
   前記地物画像において、前記地物の上空に前記文字を表示するとともに、
   前記代表点位置データに基づいて、前記地物の上面において前記代表点に対応する位置に、前記文字の影を表す影画像を表示する影画像表示機能を含む、
   コンピュータプログラム。