JPH02244188A - 地図表示方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 地球表面を走行する乗物（例えば自動車又は船）のユー
ザにとって周囲の環境に関する地形情報が視覚的に与え
られることは極めて魅力的である。

本発明は乗物の位置に依存してデータ構造から地形情報
を選択し座標変換を行なって地形図の一部分を地球表面
に対し鋭角を成す主視方向に見た透視図に表示する方法
に関するものである。

本発明は斯る方法を実施するのに好適な装置にも関する
ものである。

（従来の技術） この種の方法はフランス国特許第２６１０７５２号から
既知である。これにはデータ構造内にノードネットワー
クとして記憶されている必ずしも平坦でない地形の表示
を構成ノードを通って延在する表面内に補間法によって
移動させ、この表面を補助平面上に投影する０色情報を
含む地形の地図又は写真を前記表面上に重畳し、補助平
面上に投影する。このようにして地図又は写真からの色
情報で“ドレスアップ”された透視画像が得られる。こ
の画像は例えばパイロットにその上空を飛行している地
形についての情報を与える。

（発明が解決しようとする課題） しかし、このような方法の欠点は、ユーザに供給される
情報は理想的環境であればユーザ自身が視認し得るであ
ろう像に制限される点にある。

本発明の目的はユーザがその上又は上方を移動している
地形についての情報をユーザが現在位置において自分自
身の視点から得られる情報よりもっと多くの情報をユー
ザに与えることができ、ユーザフレンドリ（使いやすい
）である地図の一部分を透視表示する方法を提供するこ
とにある。

（課題を解決するための手段） この目的を達成するために、本発明においては、地形情
報は乗物が走行し得る地球の略々２次元的に表わした地
表の一部分内の種々の点の座標を含み、地図の一部分を
座標変換によって乗物の外部にあって地表の該当部分の
上方に位置する見かけの視点から見た中心投影図に表示
することを特徴とする。

このようにすると、ユーザは周囲の状況の一層良好に且
つ容易に認識し得る印象的な画像、即ちあたかも鳥かん
図の如き画像を得ることができる。

換言すれば、ユーザは、自分自身の視点から認識し得る
情報はさておき、乗物内の位置からでは得られない追加
の情報を得ることができる。これは、二次元状態を定め
る資料から出発し、これに１感的見地から魅力的な見か
けの第３の次元を追加することが本質的に重要な点であ
る。主方向は見かけの視方向に一致する。

投影すべき図形の全ての点が１つの定点（投影中心）に
投影面と交叉する接続線により接続される中心投影法は
１感的観点から極めて忠実な像を発生する。この場合に
は主方向は通常は像を垂直方向に直角に２等分する平面
内の１つの直線である。主方向に平行な平行投影法（例
えば機械製図法から既知）は僅かに忠実度が劣る。後者
の方法の利点は全ての計算が簡単であり、従って高速に
行ない得る点にある。他の投影法、特に中心投影法と平
行投影法の組合せも実行可能であり、例えば平行投影を
水平方向に、中心投影を垂直方向に実行することもでき
る。原理的には空間効果を発生する任意の投影法を用い
ることができる。

本発明方法の一例では、乗物の現在位置に対する見かけ
の視点の位置を固定する。このようにすると視点がユー
ザの移動につれて移動するので一層ユーザフレンドリに
なる。

本発明方法の他の例では、見かけの視点を乗物の後方に
位置させ、視方向及び乗物の走行方向が地表に垂直に延
在する仮想の面を構成するようにする。このようにする
と、乗物が実際に存在する地図の部分が常に表示され、
視点が乗物の後方にその走行方向の延長上に位置する。

本発明方法の更に他の例では、座標変換は画像内の所定
の方向を絶えず乗物の走行方向と少くとも略々一致させ
るような角度ａ（ｔ）に亘る回転を含むものとする。こ
のようにすると、見かけの視点からの視方向が常に乗物
の走行方向の延長に略々一致するためユーザに最も関係
のある方向が常に表示される。

本発明方法の更に他の例では、地図上の乗物の位置を表
示する。このようにするとユーザは実際の位置を直ちに
認識することができる。

本発明方法の更に他の例では、順次の画像間の角度ａ（
ｔ）の変化を所定の値に制限する。このようにすると、
乗物の走行方向が変るとき、視方向があまり急速に変化
しないのでユーザが方向を見失なうことは起り得なくな
る。

本発明方法の更に他の例では、選択された情報から追加
の選択処理により表示すべき項目を決定する。この追加
の選択処理は関係のない情報の省略によって一層ユーザ
フレンドリな表示を実現し得る利点をもたらす。更に、
順次の画像を一層高速に発生させることが可能になる。

本発明の更に他の例では、乗物の現在位置に対する見か
けの視点の相対位置を、現在位置から出発する所定のル
ート上に位置する現在位置から可変の地理学距離の点に
対し対応する相対位置にシフトし得るようにする。所定
のルートは例えばル−トプラナにより計画された最適ル
ートとする。

この場合、ユーザは走行中のルートのかなり離れた下流
位置の周囲の状況の印象を得ることができる。

本発明方法の更に他の例では、見かけの視点を現在位置
から所定のルートに沿って走行する乗物の仮想的に増大
させた走行速度に依存してシフトし得るようにする。こ
のようにすると、ユーザは仮想の高速度をシミエレート
することにより所定のルートに沿って走行する乗物の現
在位置を実際より速くすることによってこれから走行す
るルート部分を“偵察”することができる。本発明方法
の更に他の例では、見かけの視点からの視方向を可変に
する。このようにすると、ユーザは“後方”を見ること
もできる。

本発明はこのような方法を実施するのに好適な装置にも
関するものであり、本発明の装置は地形情報を記憶する
メモリと、乗物の位置をくり返し決定する検出手段と、
乗物の位置に基づいて地形情報から関連する部分を少く
とも第１選択処理によりくり返し選択する第１選択手段
と、選択した情報について座標変換をくり返し行なう座
標変換手段と、座標変換により発生された画像をくり返
し透視図表示する表示手段とを具えたことを特徴とする
。斯る装置は自動車等のドライバに利用可能な他の補助
装置、例えばルートプランニングナビゲーシッンシステ
ム内に簡単に組み込むことができる。

（実施例） 第１図は地形図の一部の透視図表示である。地形データ
はメモリ、例えばＣＤ−ＲＯＭに記憶されている。第１
図に示す画像は、車両の現在位置をセンサにより供給さ
れるデータに基づいて計算し、メモリから地形データの
該当する部分を選択し、座標変換を行なうマイクロプロ
セッサによって発生される。ドライバは現在位置を手動
的に選択することもできる。透視図表示のための座標変
換自体は既知であり、斯る変換を実行する装置も既知で
ある。第１図はシリコングラフィックスＩＲＩＳワーク
ステーシッンを用いて発生させたものである。

この点については”ＩＲＩＳ　５ｅｒｉｅｓ　２０００
：Ａ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ。

Ｏｖｅｒｖｉｅｗ　＋シリコングラフィックスコンビエ
ータシステム、カリフォルニア州９４０４３．マウンテ
ンビュー　クライトコート６３０、又は“Ｆａｓｔ　ｆ
ｏｗａｒｄｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　　ｗｏｒｋｓｔａ
ｔｉｏｎｓ：Ｔｈｅ　　ＩＲＩＳ　　５ｅｒｉｅｓ　　
２０００”を参照されたい。

これに通用されている座標変換を第２図を参照して説明
する。

最初にＸ−Ｙ面内の地形図を車両の現在位置が原点に位
置するように移動させる。次に、車両の走行方向がＹ軸
と一致するようにＺ軸を中心に回転させる。これを達成
するのに必要な座標変換は公知である。こうして得られ
た状態を第２八図に示す、Ｙ軸は左から右へ延在する。

Ｘ軸は図面に垂直に延在し、正方向は前方を示す。Ｚ軸
は明瞭のために僅かに左にずらせであるが、実際には点
Ｃ（車両の現在位置）を通る。Ｙ軸上に位置する点Ｐの
上方に見かけの視点Ｋを選択する。Ｙ軸上には視点にと
関連する視方向（主方向）の軸線を決定する点■も選択
する。最後に、視角ｇも選択する（視角はＹ−２面内及
び点Ｋ及びＶを通りＸ軸に平行な面内の双方で選択され
るが、これら角度は必ず同一にする必要はない）、角度
ｇの大きさは使用する表示部材に適合させ、通常は等辺
又は不等辺のピラミッドの頂点を形成する。

次に、点■を原点にシフトさせる移動を行なう。

次に、Ｘ軸を中心に適当な角度だけ回転させて点Ｋ及び
■を通る直線をＹ軸と一致させる。これを実現する座標
変換も公知である（第２Ｂ図）、最後に、透視図投影を
行ない、Ｘ軸及び点Ｃ及びＰを通る直線により決まる面
をＹ軸に垂直な平面、例えばＹ＝０平面上に投影する。

この目的のために、点Ｋから見た視角ｇ内に位置する投
影すべき面の各点に対し、各点と点Ｋを結ぶ線を投影面
と交差させる。当該座標変換も公知である。

この投影法はいわゆる中心投影法である。他の投影法、
特に平行線を平行のままにする平行投影法も実行し得る
。この投影法は座標変換が簡単であるため透視写像表示
を高速に実現することができる利点を有するが、情報の
径方向圧縮がないために各画像内に与えられる情報量が
かなり少ないという欠点を有する。これがため、平行投
影の場合には水平線は決して表示されず、画像が上側で
切除される。中心投影の場合には水平線が視角の上側辺
の状態に応じて現われる。更に、平行投影により得られ
る表示は中心投影より明瞭でなく、従ってユーザフレン
ドリでないことが１感的に確かめられた。

第１図は市街地図であり、この地図に対して次の如きパ
ラメータを選択した。見かけの視点の高度ＫＰは５００
メートルである。更に視点は車両の現在位置Ｃから車両
の走行方向の略々延長線上の６００メートル後方に位置
する地表上の点Ｐの上方に位置する。視方向は、車両の
現在位置Ｃから略々車両走行方向の延長線上の６００メ
ートル前方に位置する点■が表示の略々中心に現われる
ように選択する。視角ｇは水平方向及び垂直方向とも５
０°に選択した。

車両の現在位置は矢印で明示されている。更に車両の予
定のルートと３種類の道路；画面の中心左から右上に延
びる幹線道路、中心左から右下へ延びる二級道路及び前
景内の街路網も示されている。

マイクロプロセッサはメモリからの選択された地域の全
ての地形情報に基づいて順次の透視画像を約１画像／秒
の周波数で発生する。これがため、車両の現在位置及び
方向に適合した新しい画像が１秒ごとにユーザの表示ス
クリーン上に現われる。

車両のや、な方向変化の場合には順次の画像をユーザが
方向を見失わない程度に順次変えることができる。これ
がため、走行方向を視方向と一致させるために行なう回
転角度の変化を順次の２つの画像間で、例えば最大１５
度の値に制限する。このようにすると、曲がりかどを曲
がるときユーザは略々連続的に変化する方向から見た順
次の画像を観視することができる（第３図）。この図は
車両のルートセグメント（点線の矢印状線分で示される
）の正平面図である。種々の位置におけるＶ字記号はそ
の区域における透視表示に用いられる視角を示す０曲が
りかどを曲がるとき、視方向は走行方向に自動的に一致
させられないで徐々に走行方向に合される。この走行方
向に対する視方向の遅れのために表示の解釈が主観的観
点から容易になる。

第４Ａ図はメモリから選択された地域の全地形情報が表
示された地形図の一部分の透視図表示である。この情報
は街路、交差点、環状交差路、及び教会、記念碑等のよ
うな特徴地点を含んでいる。

第４Ｂ図は車両が少し前に前景にある環状交差路を通過
したときに対応する透視図表示である。両画像の向きは
ルートの出発点（第１画像直前）とルートの予定の終点
（画像の中心上部）との間の方向が垂直に維持されるよ
うに保たれる。第１及び第２画像間の他の差は、第４Ｂ
図は選択された情報から追加の選択をした後に形成され
ている点にある。関係のない情報の省略の結果として、
ユーザに関係のある略々同一の量の情報を含み一層迅速
に解釈することができる画像が得られる。この追加の選
択の追加の利点は、マイクロプロセッサが画像の発生周
波数を６倍の約６Ｈｚに増大することが可能になる点に
ある。

この追加の選択の明白な基準は表示すべき項目（特徴の
ある建造物等）と車両の現在位置との間の地理学距離か
ら成る。しかし、重要な交通ルートはそれが所定の選択
基準を越えて延在しても表示するのが望ましい、従って
、各項目に対し予め得た地形情報が交通重要度を表すイ
ンデックスを含む場合には、斯るインデックスをもって
前記追加の選択に対する追加の基準を形成する。高い交
通重要度の項目は常に表示するが、低い交通重要度の項
目はそれらが車両の現在地のすぐ近くにあるときでも省
略する。

車両が所定の出発地と目的地とから最適なルートを決定
するナビゲーションシステムを具えているときは、表示
すべき項目とナビゲーションシステムにより決定された
最適ルートとの間の距離を前記追加の選択に対する追加
の基準とする。ルートは例えば所定の対照的色に表示し
、走行すべきルートの近くに位置する項目も同様に表示
する。

出発地と目的地も透視図表示内に含め、例えば対照的色
によって又は透視画像内に投影面から上向きに投影した
ように見える記号によって表示することができる。

ナビゲーションシステムが最適ルートの計算に比較的長
い時間を必要とするようなタイプのものである場合（即
ち、ユーザが待される時間が長すぎ、ドライバーがナビ
ゲーションシステムがまだ計算している間に出発してし
まう場合）には、前記追加の選択に対する追加の基準は
ナビゲーションシステムにより発生された考えられる最
適副ルートを有するツリー構造の所定の部分内に表示す
べき項目が存在するか否かとする。マイクロプロセッサ
が最適ルートを計算している間、暫定的な最適副ルート
を表示し、更に他の副ルートを構成すると共にツリー構
造内に位置する例えば１０以下の枝路である項目も表示
する。

見かけの視点の選択高度は車両の瞬時速度に依存させる
ことができる。高速度の場合には、大地域に亘る全体観
視が望ましい。これがため、視点の高度は速度が高くな
るにつれて高くする。

地形情報が各ルート又は副ルートに対する交通重要度を
表すインデックスを含む場合には見かけの視点の高度を
このインデックスに依存して選択することができる。車
両が重要な交通ルートに沿って走行しているときは車両
が重要でない（例えば狭い又は曲がった）ルートに沿っ
て走行しているときよりも高度を高くする。

２つの順次の画像間の見かけの視点の高度の変化は所定
値、例えば最大で２０メートルに制限することができる
。このようにすると、ユーザは速度が変化したとき又は
走行ルートの交通重要度が変化したときに視点高度の略
々連続的な変化を受けることができる。

仮想の高車両速度を一時的に用いることによって、走行
中のルートに沿う車両の現在位置が実際より速く、例え
ば３倍の速度で変化しているようにシミュレートするこ
とができる。このようにするとユーザはこれから走行す
べきルートの一部分を予め偵察することができる。

第５図は車両の周囲環境の透視図を発生するのに好適な
装置を示す、センサ１及び２は測定データ（例えば瞬時
けん引車輪速度及び瞬時ステアリング角度）を、これら
データに基づいて車両の現在位置を決定する検出手段３
に供給する。しかし、この位置の決定は例えば衛星又は
他の測定データ送信機からの外部データを受信して実現
することもできる。

バス４は信号路として作用し、制御ユニット５を介して
大容量メモリ６に選択信号を供給して、前景メモリ８と
マイクロプロセッサ９を具えるプロセッサ７が地形情報
の該当するサブセットを受信するようにする。マイクロ
プロセッサ９は座標変換を行って地図の一部分の透視図
像を発生し、これを制御ユニット１０を介して画像メモ
リを具える表示ユニッ目ｌに供給する。

必要に応じ、マイクロプロセッサ９は仮想の高走行速度
によって得られる仮想の現在位置の変化をバス４を介し
て検出手段３に一時的に供給することができる。

第６図は透視図像の決定を示すフローチャートである。

スタートはブロック２１である。ブロック２２において
現在位置が決定される。ブロック２３において地図の該
当する部分が選択され前景メモリに供給される。必要に
応じ、ブロック２４において選択された情報に対し追加
の選択が例えば車両の現在位置からの地理学距離及び表
示すべき項目の重要度に基づいて行なわれる。ブロック
２５において最終的に選択された情報に対し座標変換が
行なわれる。このプロシージャは、必要があれは、視方
向を車両の走行方向と一致させるために行なう順次の画
像間の回転座標変換の角度の変化の最大値制限を考慮に
入れる。ブロック２６において座標変換の結果を画素ご
とに表示ユニット内の画像メモリに供給する。ブロック
２７において表示が終了し、新たなスタートを行なわせ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は地図の一部分の透視図表示を示す図、第２Ａ及
び２Ｂ図は座標変換を説明する図、第３図は視角の変化
の制限を示す図、 第４Ａ図は地図の一部分の他の透視図表示を示す図、 第４Ｂ図は地図の一部分の更に他の透視図表示を示す図
、 第５図は地図の一部分を透視図表示する装置を示す図、 第６図は第５図の装置の動作を説明するフローチャート
である。 Ｃ・・・現在位置 Ｋ・・・視点 Ｎ・・・画像中心 に−Ｖ・・・視方向 ｇ・・・視角 １．２・・・センサ ３・・・検出手段 ４…バス ５・・・制御ユニット ６・・・大容量メモリ ７・・・プロセッサ ８・・・前景メモリ ９・・・マイクロプロセッサ ｌＯ・・・制御ユニット １１・・・表示ユニット

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、乗物の位置に応じてデータ構造から地形情報を選択
   し座標変換を行なって地形図の一部分を地表に対し鋭角
   を成す主視方向に見た透視図に表示する方法において、
   地形情報は乗物が走行し得る地球の略々２次元的に表わ
   した地表の一部分内の種々の点の座標を含み、地図の一
   部分を座標変換によって乗物の外部にあって地表の該当
   部分の上方に位置する見かけの視点から見た中心投影図
   に表示することを特徴とする透視図表示方法。 ２、乗物の現在位置に対する見かけの視点の位置を固定
   にすることを特徴とする請求項１記載の方法。 ３、見かけの視点を乗物の後方に位置させ、視方向及び
   乗物の走行方向が地表に垂直に延在する仮想の面を構成
   するようにすることを特徴とする請求項２記載の方法。 ４、座標変換は画像内の所定の方向を絶えず乗物の走行
   方向と少くとも略々一致させるような角度ａ（ｔ）に亘
   る回転を含むことを特徴とする請求項１〜３の何れかに
   記載の方法。 ５、地図上の乗物の位置を表示することを特徴とする請
   求項１〜４の何れかに記載の方法。 ６、順次の画像間の角度ａ（ｔ）の変化を所定の値に制
   限することを特徴とする請求項３〜５の何れかに記載の
   方法。 ７、選択された情報から追加の選択処理により表示すべ
   き項目を決定することを特徴とする請求項１〜６の何れ
   かに記載の方法。 ８、前記追加の選択は表示すべき項目と乗物の現在位置
   との間の距離に基づいて行なうことを特徴とする請求項
   ７記載の方法。 ９、前記追加の選択は表示すべき項目の交通重要度を表
   すインデックスに基づいて行なうことを特徴とする請求
   項７又は８記載の方法。 １０、最適ルートがルートプラナにより決定される場合
   、前記追加の選択を表示すべき項目と前記最適ルートと
   の間の距離に基づいて行なうことを特徴とする請求項７
   〜９の何れかに記載の方法。 １１、ルートプラナがいくつかの好適なルートを有する
   ツリー構造を発生する場合、前記追加の選択をこのツリ
   ー構造の所定の部分内に表示すべき項目が存在するか否
   かに基づいて行なうことを特徴とする請求項７〜１０の
   何れかに記載の方法。 １２、見かけの視点の高度を乗物の速度に依存させるこ
   とを特徴とする請求項１〜１１の何れかに記載の方法。 １３、見かけの視点の高度を乗物が存在するルートの種
   類を表わすインデックスに依存させることを特徴とする
   請求項１〜１１の何れかに記載の方法。 １４、順次の画像間の見かけの視点の高度の変化を所定
   値に制限することを特徴とする請求項１２又は１３記載
   の方法。 １５、乗物の現在位置に対する見かけの視点の相対位置
   を、現在位置から出発する所定のルート上に位置する現
   在位置から可変の地理学距離の点に対し対応する相対位
   置にシフトし得るようにすることを特徴とする請求項１
   〜１４の何れかに記載の方法。 １６、見かけの視点を、現在位置から所定のルートに沿
   って走行する乗物の仮想的に増大させた走行速度に依存
   してシフトし得るようにすることを特徴とする請求項１
   ５記載の方法。 １７、見かけの視点からの視方向を可変にすることを特
   徴とする請求項１〜１６の何れかに記載の方法。 １８、地形情報を記憶するメモリと、乗物の位置をくり
   返し決定する検出手段と、乗物の位置に基づいて地形情
   報から関連する部分を少くとも第１選択処理によりくり
   返し選択する第１選択手段と、選択した情報について座
   標変換をくり返し行なう座標変換手段と、座標変換によ
   り発生された画像をくり返し透視図表示する表示手段と
   を具えたことを特徴とする請求項１〜１６の何れかに記
   載の方法を実施する装置。 １９、当該装置は更に表示内の所定の方向を絶えず乗物
   の走行方向と略々一致させるために座標変換中に行なわ
   れる順次の画像間の回転角度ａ（ｔ）の変化を制限する
   手段を具えていることを特徴とする請求項１８記載の装
   置。 ２０、当該装置は更に第１選択手段により選択されたサ
   ブ情報について追加の選択処理を行なう第２選択手段を
   具えていることを特徴とする請求項１８又は１９記載の
   装置。