JPH1165431A - 景観ラベル付カーナビゲーション装置およびシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンピュータ上の地理的情報と実風景の景観
画像中の各部分とを対応付けて利用者に提示する。 【解決手段】 景観画像を画像取得部１で取得し、画像
取得時の位置を位置情報取得部２で取得し、カメラ角と
焦点距離と景観画像サイズをカメラ属性情報取得部３で
取得する。地図情報管理部５で、取得した位置とカメラ
角と焦点距離と画像サイズを基に地図情報空間の中で視
野空間を求め、視野空間中に存在する構造物を取得す
る。ラベル情報作成手段６Ａで構造物の名称またはその
属性情報およびその付与位置を含むラベル情報を作成
し、ラベル情報出力手段７Ａで、ラベル情報中の位置の
情報に対応する画像中に地図情報の名称またはその属性
情報を重畳し、重畳された画像を自動車のフロントガラ
スに投影する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カメラ等の景観画
像入力機器を用いて利用者が撮影した画像に対してその
画像中の各部分領域に関する地理的な情報を画像表示装
置に重畳表示したり音声案内等して利用者に教示する装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、利用者がいる周辺に関する地理的
情報を利用者に教示するシステムとして種々のナビゲー
ションシステムがあった。

【０００３】図１５は特開平８−２７３０００号に開示
されたナビゲーション装置の構成図である。この装置
は、車両の位置データと動きデータを入力すると、道路
地図データを参照して車両の位置を更新する位置更新部
７１と、地図データ等に基づいて表示用道路データおよ
び表示用背景データを発生させる表示用データ発生部７
２と、これらの表示用データに基づいて３次元動画像デ
ータを作成する３次元動画像データ作成部７３と、記憶
部７４を有し、ナビゲーション装置のユーザが目的地、
経由地を含む走行経路を事前に設定する場合に、地図画
面でなく実際に存在する道路に沿ったリアルな動画像表
示画面を見ながら経路を設定できる機能を有する。

【０００４】この装置によれば、ユーザは実際に在る経
路に沿って走行するときに、その経路に沿った動画像表
示（例えば、図１６）を見ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、同装置
を用いる場合、最終的には人間が現実の風景とコンピュ
ータの世界での地理的情報とを肉眼で対応付けることに
よって、現実の風景の中のものが何であるかを認識しな
ければならない。つまり、利用者の眼前にある実際の建
物や道路や山が何であるかを、動画像表示された地図中
の記号等を基にして人間が肉眼を頼りにして人間の脳を
無意識に働かせて対応付けの作業を行って理解しなけれ
ばならない。街角等では、コンピュータでの地図と実際
の景観を見比べては方角を把握したり目印を見つけたり
してその方向を注視し、その方向にある建物の特徴を理
解した上で再度地図を見てその建物が何であるかを理解
している。

【０００６】このため、何度もコンピュータ上の地図と
実風景を見比べて人間の方で対応付けする手間は省略で
きないという問題点がある。特に薄暗がりや夜間等は実
風景が見にくくて対応を取りにくい。

【０００７】本発明の目的は、コンピュータ上の地理的
情報と実風景の画像（以下、景観画像と呼ぶ。）中の各
部分とを対応付けて利用者に教示する景観ラベル付カー
ナビゲーション装置およびシステムを提供することであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、コンピュータ
上の地図データを３次元データとして予め作成してお
き、画像（ＣＧ画像と区別するため以降景観画像と呼
ぶ）が入力されるときのカメラ位置とカメラの角度と焦
点距離と画像サイズを撮影時に取得し、コンピュータ上
の３次元地図空間内で実風景撮影時の位置とカメラの角
度と焦点距離から眺望した場合のコンピュータグラフィ
ックス（以下、ＣＧとする。）画像内での地理的情報を
取得し、その地理的情報を、実風景である景観画像に重
畳表示することで対応付けを実現するものである。この
地理的情報とは画像での、構造物等の名称またはその属
性情報であり、属性情報とはその構造物に関するあらゆ
る属性（例えば輪郭、色等）についての情報を意味す
る。この明細書の中では構造物という言葉を人工の構造
物以外に、山や川や海等の天然の地形も含めて地図ＤＢ
での何らかの地理的構造を有するデータ全ての意味で用
いることとする。地理的情報の取得にあたっては、カメ
ラ位置、カメラ角、焦点距離、画像サイズをもとに景観
画像を求め、複数画像の構造物を求める。その構造物が
写っているはずの景観画像の位置（以下、付与位置と称
す）を求めて、構造物の名称または属性情報を重畳表示
する。

【０００９】さらに、景観画像での構造物とＣＧ画像で
の構造物との対応付けの精度をさらに上げるためには、
景観画像の各部分領域に対して先に獲得した構造物をパ
ターンマッチングにより対応付ける。獲得した構造物を
基にしてＣＧ画像を作成し、景観画像の前記部分領域に
対してパターンマッチングによりＣＧ画像中の部分領域
を対応付け、対応付けられた部分領域のもととなった構
造物を求める。

【００１０】ここで、ＣＧ画像の作成法の一例について
述べる。先に取得したカメラ位置とカメラ角度と焦点距
離と画像サイズを基に３次元地図ＤＢにアクセスして、
３次元地図空間内での視野空間を求める。視野空間中の
構造物を求め、カメラ画面を投影面として、各構造物の
立体データをこの投影面に３次元投影変換する。さらに
各構造物の投影図形を構成する線データのうち、他の構
造物に隠れて見えない線データを法線ベクトル法等の手
法を用いて隠線消去する。隠線消去して残った線データ
を基にして、ＣＧ画像を領域分割する。３次元地図ＤＢ
を利用しているため、各領域毎にその領域のもととなる
構造物の名称を対応付けできる。

【００１１】そうして、パターンマッチングにより景観
画像の各部分領域に対応付けられたＣＧ画像の部分領域
の構造物名称を抽出する。抽出した構造物名称を重畳す
べき実風景画像の位置座標を、３次元地図空間中での構
造物の位置座標を先の投影面に３次元投影変換して求め
る。抽出した構造物名称を重畳すべき実風景画像の位置
座標からラベル情報を作成する。ラベル情報を基に実風
景である景観画像に構造物名称を重畳して、自動車のフ
ロントガラスに投影する。

【００１２】本発明の景観ラベル付カーナビゲーション
装置は、画像を取得する画像取得手段と、画像取得時の
カメラ位置を取得する位置情報取得手段と、画像を取得
したときのカメラ角と焦点距離と画像サイズを取得する
カメラ属性情報取得手段と、地図情報を管理し、取得し
たカメラ位置とカメラ角と焦点距離と画像サイズを基に
地図情報空間の中で視野空間を求め、その視野空間中に
存在する構造物を獲得する地図情報管理手段と、構造物
の名称またはその属性情報および付与位置を含むラベル
情報を作成するラベル情報作成手段と、取得したラベル
情報中の付与位置の情報に対応する画像中の位置に地図
情報の名称またはその属性情報を重畳し、重畳された画
像を自動車のフロントガラスに投影するラベル情報出力
手段と、上記各手段を制御する制御手段を有する。

【００１３】本発明の他の景観ラベル付カーナビゲーシ
ョン装置は、画像を取得する画像取得手段と、画像取得
時のカメラ位置を取得する位置情報取得手段と、画像取
得時のカメラ角と焦点距離と画像サイズを取得するカメ
ラ属性情報取得手段と、取得した画像を複数の部分領域
に分割する画像処理手段と、地図情報を管理し、取得し
たカメラ位置とカメラ角と焦点距離と画像サイズを基に
地図情報空間のなかで視野空間を求め、その視野空間中
に存在する構造物を獲得する地図情報管理手段と、前記
画像の前記部分領域に対して前記獲得した構造物を対応
付け、対応付けられた前記構造物の名称またはその属性
情報および付与位置を含むラベル情報を作成するラベル
情報作成手段と、前記ラベル情報中の構造物の名称また
はその属性情報を画像中の付与位置に対応する位置に重
畳し、重畳された画像を自動車のフロントガラスに投影
するラベル情報出力手段と、前記各手段を制御する制御
手段を有する。

【００１４】本発明の実施態様によれば、ラベル情報作
成手段は、獲得した構造物を基にしてＣＧ画像を作成
し、前記画像の前記部分領域に対してパターンマッチン
グにより前記ＣＧ画像中の部分領域に対応付け、対応付
けられた部分領域の構造物を求め、その構造物の名称ま
たは属性情報および付与位置を含むラベル情報を作成す
る。

【００１５】本発明の実施態様によれば、ラベル情報作
成手段は、獲得した構造物をカメラ画面に３次元投影変
換し、視点から見えない構造物を消去してＣＧ画像を作
成し、ＣＧ画像中の部分領域の輪郭線によってＣＧ画像
を部分領域に分割し、前記画像の前記部分領域と前記Ｃ
Ｇ画像の前記部分領域とをパターンマッチングにより対
応付け、画像の部分領域に対して対応付けＣＧ画像の部
分領域の基となった構造物を求め、その構造物の名称ま
たは属性情報および付与位置を含むラベル情報を作成す
る。

【００１６】本発明の景観ラベリングシステムは、景観
ラベル付カーナビゲーション端末と景観ラベリングセン
ターからなり、景観ラベル付カーナビゲーション端末
は、画像を取得する画像取得手段と、画像取得時のカメ
ラ位置を取得する位置情報取得手段と、画像取得時のカ
メラ角と焦点距離と画像サイズを取得するカメラ属性情
報取得手段と、取得した画像を複数の部分領域に分割す
る画像処理手段と、前記画像の領域分割に関する情報と
前記カメラ位置と前記カメラ角と前記焦点距離と前記画
像サイズとを通信網を介して前記景観ラベリングセンタ
ーに送信し、景観ラベリングセンターからラベル情報を
受信する通信制御手段と、ラベル情報中の構造物の名称
または属性情報を付与位置に対応する画像中に対応する
位置に重畳し、重畳された画像を自動車のフロントガラ
スに投影するラベル情報出力手段と、上記各手段を制御
する端末制御手段を有し、景観ラベリングセンターは、
前記通信網を介して前記景観ラベル付カーナビゲーショ
ン端末から前記画像の領域分割に関する情報と前記カメ
ラ位置と前記カメラ角と前記焦点距離と前記画像サイズ
とを受信し、前記景観ラベル付カーナビゲーション端末
に前記ラベル情報を送信する通信制御手段と、地図情報
を管理し、受信したカメラ位置とカメラ角と焦点距離と
画像サイズを基に地図情報空間の中で視野空間を求め、
その視野空間中に存在する構造物を獲得する地図情報管
理手段と、前記画像の前記部分領域に対して前記獲得し
た構造物を対応付け、対応付けられた前記構造物の名称
または属性情報および付与位置を含む前記ラベル情報を
作成するラベル情報作成手段と、上記各手段を制御する
センター制御手段を有する。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１８】図１は本発明の第１の実施の景観ラベル付
カーナビゲーション装置の構成図である。

【００１９】本実施形態の景観ラベル付カーナビゲーシ
ョン装置は、画像を取得する、例えばディジタルカメラ
である画像取得部１と、画像を取得する際のカメラ位置
を取得する、例えばＧＰＳ受信機である位置情報取得部
２と、画像を取得する際にカメラ角と焦点距離と画像サ
イズを取得する、例えばディジタルカメラに取り付けら
れた３次元電子コンパスであるカメラ属性情報取得部３
と、地図情報を管理し、取得したカメラ位置とカメラ角
と焦点距離と画像サイズを基に地図情報空間の中で視野
空間を求め、その視野空間中に存在する構造物を獲得す
る、例えば地図ＤＢ管理プログラムである地図情報管理
部５と、構造物の名称また輪郭および位置を含むラベル
情報を作成するラベル情報作成部６Ａと、取得したラベ
ル情報中の位置の情報に対応する画像中の位置に地図情
報の名称また輪郭を重畳し、重畳された画像を自動車の
フロントガラス（不図示）に出力するラベル情報出力部
７Ａと、各部１〜７Ａを制御する制御部８Ａで構成され
ている。

【００２０】図２は本発明の第２の実施形態の景観ラベ
ル付カーナビゲーション装置の構成図、図４は図２の景
観ラベル付カーナビゲーション装置の処理の流れ図であ
る。

【００２１】本実施形態の景観ラベリング装置は、景観
画像を取得する、例えばディジタルカメラである画像取
得部１と、画像を取得する際のカメラ位置を取得する、
例えばＧＰＳ受信機である位置情報取得部２と、同じく
画像を取得する際にカメラ角と焦点距離と画像サイズを
取得する、例えばディジタルカメラに取り付けられた３
次元電子コンパスであるカメラ属性情報取得部３と、取
得した画像を複数の部分領域に分割する画像処理部４
と、地図情報を管理し、取得したカメラ位置とカメラ角
と焦点距離と画像サイズを基に地図情報空間の中で視野
空間を求め、その視野空間中に存在する構造物を獲得す
る地図情報管理部５と、画像の前記部分領域に対して獲
得した構造物をパターンマッチングにより対応付け、対
応付けられた構造物の名称または属性情報および付与位
置を含むラベル情報を作成する情報作成部６Ｂと、作成
されたラベル情報中の構造物の名称または属性情報を画
像中の付与位置に対応する位置に重畳するラベル情報出
力部７Ｂと、重畳された画像を自動車のフロントガラス
に投影するラベル情報出力部７Ｂと、上記各部１〜７Ｂ
を制御する制御部８Ｂで構成されている。

【００２２】図３は特開平８−８３３９７に開示された
自動車のフロントガラスを用いたヘッドアップディスプ
レイ装置の概略図である。ＨＵＤプロジェクタ１１は、
インストルメントパネル１２内にＬＣＤからなる表示体
１３を前方へ向けて配置し、この表示体１３の後側にバ
ックライト光源１４を設けてある。表示体１３の前方と
インストルメントパネル１２の開口部にはそれぞれ凹面
鏡１５とレンズ１６を配置してあり、表示体１３から出
射されたＨＵＤ表示光Ｌは、ウインドシールド１７に設
けたコンバイナ１８で反射して運転者の眼球１９に入射
するようになっている。これにより、車両の前景Ｗに対
しＨＵＤ表示像（虚像）Ｚが表示される。次に、本実施
形態の動作を詳細に説明する。

【００２３】景観ラベル付カーナビゲーション装置が起
動されると、まず制御部８Ｂが景観画像に関する情報を
取得するために、位置情報取得部２、カメラ属性情報取
得部３、画像取得部１に対して処理開始コマンドを送
る。位置情報取得部２は、制御部８Ｂから命令を受けて
ＧＰＳ受信機等により位置情報を毎秒収集し、制御部８
Ｂに渡す（ステップ２１）。ここで、時間間隔は秒単位
に限らずどのようにとってもよい。カメラ属性情報取得
部３は、制御部８Ｂの命令を受けて画像撮影時のカメラ
等景観画像記録装置のカメラ角を水平角と仰角の組で取
得し（ステップ２２）、同時にズーム機能を有する景観
画像装置であれば焦点距離を取得する（ステップ２
３）。画像取得部１は、制御部８Ｂから命令を受けて毎
秒の景観画像を取得し、制御部８Ｂに渡す（ステップ２
４）。画像サイズは景観画像装置毎に固定なので、制御
部８Ｂが画像サイズ情報を保持しておく。制御部８Ｂは
収集した情報を景観画像ファイルとして保持する。

【００２４】図５は、景観画像ファイルのデータ構造の
ファイル形式を示す。景観画像ファイルはヘッダ情報と
画像データを持つ。ヘッダ情報としては、位置情報、カ
メラ角情報、焦点距離、時刻情報、画像ファイルの画像
サイズ、タイプおよびサイズを持つ。位置情報として、
東経、北緯、標高の各データ（例えば、東経１３７度５
５分１０秒、北緯３４度３４分３０秒、標高１０１ｍ３
３ｃｍ等）を有する。カメラ角として、水平角と仰角の
各データ（例えば、水平角右回り２５４度、仰角１５度
等）を有する。焦点距離データは、画像撮影時のカメラ
レンズの焦点距離（例えば２８ｍｍ等）である。時刻情
報として、撮影時の時刻（例えば、日本時間１９９７年
１月３１日１５時６分１７秒等）を持つ。画像ファイル
の画像サイズとして、縦横の画素サイズ（例えば、６４
０×４８０等）を持つ。同じくファイルタイプ（ＴＩＦ
Ｅ形式、８ビットカラー等）を持つ。同じくファイルの
バイト数（３０７．２ＫＢ等）を持つ。画像データその
ものを例えばバイナリー形式で持つ。

【００２５】制御部８Ｂは景観画像ファイルを格納する
と、画像処理部４に対して、景観画像から輪郭線を抽出
し、景観画像を複数の領域に分割するように命令する。
画像処理部４では、大まかに言えば景観画像内の濃度差
を基に微分処理を行って輪郭線を抽出し（ステップ２
５）、その輪郭線を境界としたラベリングを行うことに
よって領域分割する（ステップ２６）。なお、ここで用
いたラベリングと言う技術用語は画像の領域分割におい
て用いられる技術用語である。手順としてはまず、画像
を白黒濃淡画像に変換する。輪郭は明るさの急変する部
分であるから、微分処理を行って微分値がしきい値より
大きい部分を求めることで輪郭線の抽出を行う。このと
き輪郭線の線幅は１画素であり、輪郭線は連結している
ようにする。そのために細線化処理を行って、線幅１画
素の連結した線を得る。ここで微分処理、細線化処理は
従来からある手法を用いれば十分である。

【００２６】得られた輪郭線を領域の輪郭線と考え、輪
郭線により構成される領域に番号をつける操作を行う。
その番号の中で最大の数が領域の数となり、領域中の画
素数がその領域の面積を表す。景観画像を複数の部分領
域に分割した例を図１０に示す。なお、領域間の類似度
（近さ）の尺度を導入し、性質が似ている複数の領域を
一つの領域にまとめていくクラスタ化処理を行ってもよ
い。既存方法のどのようなクラスタ化方法によってもよ
い。

【００２７】制御部８Ｂは景観画像の領域分割処理を完
了させると、地図情報管理部５に対して景観画像ファイ
ルのヘッダ情報を渡して視野空間の算出処理を行う処理
要求を出す。地図情報管理部５の例としては、地図デー
タベースプログラムがある。地図情報管理部５は３次元
地図データを管理している。２次元地図データでもよい
が、その場合は高さ情報がないために実風景へのラベリ
ングの付与位置の精度が劣る。なお、２次元地図データ
を基にする場合は、高さ情報を補って処理する。例え
ば、家屋の２次元データである場合に、家屋が何階建て
かを表す階数情報があれば、階数に一定数を掛けてその
家屋の高さを推定し、２次元データと推定して求めた高
さ情報を基に３次元データを作成する。階数情報がない
場合でも、家屋図形の面積に応じて一定数の高さを割り
振る等して高さ情報を推定することができ、同様に推定
高さ情報をもとに３次元データを作成する。こうして３
次元データを作成して処理を進める。

【００２８】３次元地図データの例を図６に示す。図６
（１）に２次元で表現した地図情報空間を示し、図６
（２）に３次元で表現した地図情報空間を示す。この３
次元地図情報空間に対して、地図情報管理部５では制御
部８Ｂの命令を受けて地図ＤＢをアクセスし景観画像フ
ァイルのヘッダ情報を基に視野空間を算出する（ステッ
プ２７，２８）。図７に視野空間の計算例を示す。ま
ず、水平方向にＸＹ軸が張り、垂直方向にＺ軸が張るも
のとする。景観画像ファイルのヘッダ情報中の位置情報
から、視点Ｅの位置を３次元地図情報空間の中で設定す
る。例えば、東経１３７度５５分１９秒、北緯３４度３
４分３０秒、標高１０１ｍ３３ｃｍであれば、それに対
応する地図メッシュ番号中の対応する座標を設定する。
同じくヘッダ情報中のカメラ角情報中の水平角と仰角を
もとにカメラ角方向を設定する。カメラ角方向を表す直
線上に視点Ｅから焦点距離分進んだ点に焦点Ｆをとる。
視線Ｗ方向ベクトルはその直線上で視点Ｅから出る長さ
１の単位ベクトルである。景観画像ファイルの画像サイ
ズで横方向のサイズからカメラ画面のＸ軸での幅ｘを設
定し、縦方向のサイズからＹ軸での幅ｙを設定する。横
ｘ縦ｙの平面は視線方向ベクトルに対してカメラ角方向
に垂直で、かつ焦点Ｆを含むように設定される。視点Ｅ
の座標からカメラ画面の４隅の点とを結ぶ直線を各々求
め、視点Ｅから延びる４本の半直線が作る３次元空間を
視野空間とする。図８に、３次元地図空間での視野空間
の例を示す。３次元地図空間をＸＺ平面から眺めたもの
である。図８中で斜線で囲まれた部分は視野空間に属す
る空間の、ＸＺ平面での断面図である。図８の例では、
視野空間の中のビルや山が含まれている。

【００２９】さらに、地図情報管理部５では、求めら視
野空間の中に存在する構造物を求める。構造物毎に、構
造物を表す立体を構成する各頂点が、視野空間の内部領
域に存在するか否かを計算する。通常２次元地図空間は
一定サイズの２次元メッシュで区切られている。３次元
地図空間のメッシュの切り方としては、縦横の２次元方
向のメッシュに加えて高さ方向にも一定間隔でメッシュ
を切っていく。空間を直方体の単位空間で区切ることに
なる。まず、直方体の単位空間毎視野空間との重なり部
分の有無を調べ、重なり部分がある３次元単位地図空間
の番号を求める。ここでいう３次元単位地図空間の番号
とは、いわゆるメッシュ番号と同様のものである。重な
りを持つ３次元単位地図空間内にある構造物に対して、
視野空間と重なり部分の有無を調べる。構造物を構成す
る頂点の座標と視点の座標とを結ぶ直線を求め、その直
線が図９のカメラ画面に対して交点を持つならば視野空
間内にある。構造物を構成する複数の頂点のうち、一つ
の頂点でもこの条件を満たせば、その構造物は視野空間
と重なり部分を持つものとする。

【００３０】構造物が視野空間の内部に含まれるか、ま
たはその一部が含まれる場合、カメラ画面を投影面とし
て、各構造物をこの投影面に３次元投影変換する処理に
入る（ステップ２９）。ここで、図８に示すように、点
Ｐを次式（１）を基にして視点Ｅを基にした座標系で表
現し直した後、点Ｐをカメラ画面に投影して交点Ｑを求
める。

【００３１】

【数１】 ここで、 点Ｐ＝（ｘ，ｙ，ｚ）：構造物を構成する頂点の座標 点Ｅ＝（ｅｘ，ｅｙ，ｅｚ）：視点の座標 ベクトルＬ＝（ｌｘ，ｌｙ，ｌｚ）：視線方向ベクトル
（単位ベクトル） 点Ｐ’＝（ｘ’，ｙ’，ｚ’）：点Ｐの視点Ｅを基にし
た座標系で表現した場合の座標 ｒ＝（ｌｘ² ＋ｌｙ² ）^1/2 交点Ｑ＝（Ｘ，Ｙ）：点Ｐのカメラ画面への投影点 ｔは焦点距離 ３次元投影変換にあたっては、まず各構造物毎にその頂
点が張る面を求める。例えば、直方体で表現される構造
物ならば、６つの面が求まる。各面をカメラ画面に投影
変換する際に、投影領域に含まれるカメラ画面上の各画
素に対し、視点とその面上の対応点との距離を計算して
奥行き値（Ｚ値）としてメモリに格納する。各構造物の
各面毎に、カメラ画面上の各画素に対する奥行き値（Ｚ
値）を計算し、メモリに格納する。なお（式）１中の
ｚ’は視点からの奥行き値（Ｚ値）を表す。

【００３２】カメラ画面に３次元投影変換された構造物
のうちには、視点から見える構造物と見えない構造物が
ある。その中で視点から見える構造物のみを求め、視点
から反対側にある面や他の構造物に遮られている面を求
める必要がある。そこで、隠面処理を行う（ステップ３
０）。隠面処理の方法には、いろいろあるが、例えばＺ
バッファ法を用いる。他のスキャンライン法、光線追跡
法でもよい。

【００３３】カメラ画面上の画素を任意にとって、その
画素に対して最も小さい奥行き値をとる面を求める。こ
のように各構造物の各面について順次処理を続けていく
と、カメラ画面上の各画素毎に視点に最も近い面が残さ
れる。カメラ画面上の各画素毎に視点に最も近い面が決
定され、また視点に最も近い面が共通するカメラ画面上
画素は一般的に領域を構成するので、カメラ画面では、
共通の面を最も近い面とする画素からなる領域が複数で
きる。こうして求まった領域が、視点から見える構造物
の部分領域を３次元投影変換した結果の領域である。視
点から反対側にある面や他の構造物に遮られている面は
消去されている。

【００３４】こうしてできた領域がＣＧ画像領域を形成
する（ステップ３１）。

【００３５】ＣＧ画像領域を構成する２次元図形の頂点
座標に対して、投影変換前の３次元座標を求め、両者の
対応関係をリンク情報としてメモリに格納する。リンク
情報を基にして、その２次元領域がどの構造物の投影図
かということを求めること等に用いる。

【００３６】隠線消去して残った線データを基にして、
ＣＧ画像を領域分割する。３次元地図ＤＢを利用してい
るため、各領域毎にその領域の基となる構造物の名称を
対応付けできる。ＣＧ画像の分割された領域に順番に番
号を付けていく。ＣＧ画像を複数の部分領域に分割した
例を図１１に示す。

【００３７】ＣＧ画像の領域分割処理が完了したら、制
御部８Ｂはラベル情報作成部６Ｂに対して、ＣＧ画像の
分割領域と景観画像の分割領域の対応付けを行うように
命令する。ラベル情報作成部６Ｂでは、テンプレートマ
ッチングによりＣＧ画像の分割領域と景観画像の分割領
域の対応付けを行う（ステップ３２、図１２参照）。

【００３８】景観画像の分割領域のうち、番号の若い領
域（例えば、１番）から順にＣＧ画像の分割領域と対応
付けしていく。対応付けに当たっては、従来からあるマ
チング方法のうちのどれをとってもよいが、ここでは単
純なテンプレートマッチング法をとる。つまり、比較す
る２つの領域を重ね合わせ、重なり合う部分の比率が、
しきい値として決めた一定の比率以上にある場合に同一
の構造物に関する領域として対応付けることとする。例
えば、景観画像の分割領域１番目のＲ１に関して、その
領域内にある各画素の座標値を（Ａ，Ｂ）とする。座標
（Ａ，Ｂ）での画素の値は、領域の内部ゆえに１であ
る。ＣＧ画像の１番目の分割領域Ｓ１において、座標
（Ａ，Ｂ）が領域Ｓ１内ならば画素値１であり重なる
が、Ｓ１の外ならば画素値０であり重ならない。こうし
て座標（Ａ，Ｂ）での重なり係数Ｋ（Ａ，Ｂ）として、
重なる場合１、重ならない場合０で決まる。座標（Ａ，
Ｂ）を領域Ｒ１内で動かして、重なり係数Ｋ（Ａ，Ｂ）
を求める。そして、領域Ｒ１内で動かした座標（Ａ，
Ｂ）の数Ｎ１に対して、重なり係数Ｋ（Ａ，Ｂ）が１で
あった座標の数Ｎ２を求めて、Ｎ１／Ｎ２がしきい値以
上である場合に、景観画像の分割領域Ｒ１とＣＧ画像の
分割領域Ｓ１が対応するものと決める。この対応付けを
景観画像の分割領域の１番目から最後のものまで行う。
なお、マッチング方法としてこの他、ＸＹ方向に多少の
位置ずれがあっても同じ値になるような評価関数を用い
てもよい。

【００３９】ラベル情報作成部６Ｂでは、景観画像の部
分領域に対してＣＧ画像の部分領域を対応付けた後、対
応付けられた部分領域の構造物を抽出し（ステップ３
３）、さらに景観画像の部分領域毎に重畳すべき情報を
求め、重畳すべき位置とともにラベル情報として作成す
る処理（ステップ３４）に入る。まず、景観画像の部分
領域に対して、対応するＣＧ画像の部分領域を取り出
す。取り出したＣＧ画像の部分領域はもともと３次元地
図空間の中の３次元構造物のある面をカメラ画面に対し
て３次元投影変換して得られたものである。そこで、３
次元投影変換の基となった３次元構造物の面を、ＣＧ画
像の部分領域が持つ奥行き値（Ｚ値）をキーとして求め
る。先に３次元投影変換した際に作成しておいたリンク
情報をキーにしてもよい。もととなった構造物の面をも
とに、３次元地図ＤＢにアクセスしてその構造物の名称
または属性情報を取得する。ここで属性情報とは、その
構造物に関して付随する情報を意味し、その構造物に係
る情報ならば何でもよい。そして、名称または属性情報
を重畳すべき位置座標を、景観画像の部分領域に対して
決める。決め方は、どのように決めてもよい。例えば、
部分領域を張る図形の重心でもよい。その構造物の名称
または属性情報、および付与位置座標からラベル情報を
作成する。表１にラベル情報の例を示す。

【００４０】

【表１】 ラベル情報作成部６Ｂは、ラベル情報を作成し終った
ら、制御部８Ｂにラベル情報を渡す。

【００４１】制御部８Ｂは、ラベル情報を受け取ると、
ラベル情報出力部７Ｂに対して自動車のフロントガラス
にラベル情報を投影するように命令する。ラベル情報出
力部７Ｂはラベル情報中の構造物の名称または属性情報
を景観画像中の位置に重畳し（ステップ３５）、重畳さ
れた景観画像を自動車のフロントガラスに投影する（ス
テップ３６）。図１３にラベル情報が重畳された景観画
像の例を示す。

【００４２】ラベル情報出力部７Ｂはラベル情報を出力
すると、出力完了を制御部８Ｂに通知する。制御部８Ｂ
は出力完了通知を受け取ると、連続して景観ラベリング
の処理を行う場合は先に示した一連の処理手順を再び実
行する。

【００４３】図１４は図２の景観ラベル付カーナビゲー
ション装置を通信システムに適用した景観ラベル付カー
ナビゲーションシステムの構成図である。

【００４４】本景観ラベルナビゲーションシステムは景
観ラベル付カーナビゲーション端末４０と景観ラベリン
グセンター５０と通信網６０で構成される。

【００４５】景観ラベル付カーナビゲーション端末４０
は、画像を取得する画像取得部４１と、画像取得時の位
置を取得する位置情報取得部４２と、画像取得時のカメ
ラ角と焦点距離と画像サイズを取得するカメラ属性情報
取得部４３と、取得した画像を複数の部分領域に分割す
る画像処理部４４と、画像の領域分割に関する情報とカ
メラ位置とカメラ角と焦点距離と画像サイズとを通信網
６０を介して景観ラベリングセンター５０に送信し、景
観ラベリングセンター５０からラベル情報を受信する通
信制御部４５と、ラベル情報中の構造物の名称または属
性情報を画像中の対応する位置に重畳し、重畳された画
像を自動車のフロントガラスに投影するラベル情報出力
部４７と、上記各部を制御する端末制御部４６で構成さ
れる。

【００４６】景観ラベリングセンター５０は通信網６０
を介して景観ラベル付カーナビゲーション端末４０から
前記画像の領域分割に関する情報とカメラ位置とカメラ
角と焦点距離と画像サイズを受信し、景観ラベル付カー
ナビゲーション端末４０にラベル情報を送信する通信制
御部５３と、地図情報を管理し、受信したカメラ位置と
カメラ角と焦点距離と画像サイズを基に地図情報空間の
中で視野空間を求め、その視野空間中に存在する構造物
を獲得する地図情報管理部５１と、画像の前記部分領域
に対して前記獲得した構造物をパターンマッチングによ
り対応付け、対応付けられた前記構造物の名称または属
性情報および付与位置を含むラベル情報を作成するラベ
ル情報作成部５２と、上記各部を制御するセンタ−制御
部５４で構成される。

【００４７】なお、本システムの動作は図２の装置の動
作と同様である。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、コ
ンピュータ上の地理的情報と実風景の景観画像中の各部
分とを対応付けて自動車のフロントガラスに表示するこ
とにより、利用者に提示することができるため、人間が
コンピュータ上の地図と実風景を見比べて人間の方で対
応付けせずとも済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の景観ラベル付カーナ
ビゲーション装置の構成図である。

【図２】本発明の第２の実施形態の景観ラベル付カーナ
ビゲーション装置の構成図である。

【図３】特開平８−８３３９７に開示された、自動車の
フロントガラスを用いたヘッドアップディスプレイ装置
の概略図である。

【図４】第２の実施形態の景観ラベル付カーナビゲーシ
ョン装置の処理の流れ図である。

【図５】景観画像ファイルのデータ構造を示す図であ
る。

【図６】２次元地図の例（同図（１））とその３次元地
図（同図（２））を示す図である。

【図７】視野空間の計算方法を示す図である。

【図８】３次元地図空間での視野空間の例を示す図であ
る。

【図９】投影図の例を示す図である。

【図１０】景観画像の領域分割例を示す図である。

【図１１】ＣＧ画像の領域分割例を示す図である。

【図１２】景観画像の部分領域とＣＧ画像の部分領域の
パターンマッチングの説明図である。

【図１３】景観画像へのラベル情報の重畳の例を示す図
である。

【図１４】本発明の一実施形態の景観ラベル付カーナビ
ゲーションシステムの構成図である。

【図１５】特開平８−２７３０００号に開示されたナビ
ゲーション装置の構成図である。

【図１６】動画像の表示例を示す図である。

【符号の説明】

１ 画像取得部 ２ 位置情報取得部 ３ カメラ属性情報取得部 ４ 画像処理部 ５ 地図情報管理部 ６Ａ，６Ｂ ラベル情報作成部 ７Ａ，７Ｂ ラベル情報出力部 ８Ａ，８Ｂ 制御部 １１ ＨＵＤプロジェクタ １２ インストルメントパネル １３ 表示体 １４ バックライト光源 １５ 凹面鏡 １６ レンズ １７ ウインドシールド １８ コンバイナ １９ 運転者の眼 ２１〜３６ ステップ ４０ 景観ラベリング端末 ４１ 画像取得部 ４２ 位置情報取得部 ４３ カメラ属性情報取得部 ４４ 画像処理部 ４５ 通信制御部 ４６ 端末制御部 ４７ ラベル情報出力部 ５０ 景観ラベリングセンター ５１ 地図情報管理部 ５２ ラベル情報作成部 ５３ 通信制御部 ５４ センター制御部 ６０ 通信網

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０８Ｇ 1/0969 Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｕ Ｈ０４Ｎ 5/222 Ｇ０６Ｆ 15/62 ３３５ 7/18 ３５０Ａ (72)発明者 鈴木 晃 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 高野 正次 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像を取得する画像取得手段と、 画像取得時のカメラ位置を取得する位置情報取得手段
   と、 画像を取得したときのカメラ角と焦点距離と画像サイズ
   を取得するカメラ属性情報取得手段と、 地図情報を管理し、取得したカメラ位置とカメラ角と焦
   点距離と画像サイズを基に地図情報空間の中で視野空間
   を求め、その視野空間中に存在する構造物を獲得する地
   図情報管理手段と、 構造物の名称またはその属性情報および付与位置を含む
   ラベル情報を作成するラベル情報作成手段と、 取得したラベル情報中の付与位置の情報に対応する画像
   中の位置に地図情報の名称またはその属性情報を重畳
   し、重畳された画像を自動車のフロントガラスに投影す
   るラベル情報出力手段と、 上記各手段を制御する制御手段を有する景観ラベル付カ
   ーナビゲーション装置。
2. 【請求項２】 画像を取得する画像取得手段と、 画像取得時のカメラ位置を取得する位置情報取得手段
   と、 画像取得時のカメラ角と焦点距離と画像サイズを取得す
   るカメラ属性情報取得手段と、 取得した画像を複数の部分領域に分割する画像処理手段
   と、 地図情報を管理し、取得したカメラ位置とカメラ角と焦
   点距離と画像サイズを基に地図情報空間の中で視野空間
   を求め、その視野空間中に存在する構造物を獲得する地
   図情報管理手段と、 前記画像の前記部分領域に対して前記獲得した構造物を
   対応付け、対応付けられた前記構造物の名称またはその
   属性情報および付与位置を含むラベル情報を作成するラ
   ベル情報作成手段と、 前記ラベル情報中の構造物の名称またはその属性情報を
   画像中の付与位置に対応する位置に重畳し、重畳された
   画像を自動車のフロントガラスに投影するラベル情報出
   力手段と、 前記各手段を制御する制御手段を有する景観ラベル付カ
   ーナビゲーション装置。
3. 【請求項３】 前記ラベル情報作成手段は、獲得した構
   造物を基にしてコンピュータグラフィックス画像である
   ＣＧ画像を作成し、前記画像の前記部分領域に対してパ
   ターンマッチングにより前記ＣＧ画像中の部分領域に対
   応付け、対応付けられた部分領域の構造物を求め、その
   構造物の名称または属性情報および付与位置を含むラベ
   ル情報を作成する、請求項２記載の装置。
4. 【請求項４】 前記ラベル情報作成手段は、獲得した構
   造物をカメラ画面に３次元投影変換し、視点から見えな
   い構造物を消去してＣＧ画像を作成し、ＣＧ画像中の部
   分領域の輪郭線によってＣＧ画像を部分領域に分割し、
   前記画像の前記部分領域と前記ＣＧ画像の前記部分領域
   とをパターンマッチングにより対応付け、画像の部分領
   域に対して対応付けＣＧ画像の部分領域の基となった構
   造物を求め、その構造物の名称または属性情報および付
   与位置を含むラベル情報を作成する、請求項２記載の装
   置。
5. 【請求項５】 景観ラベル付カーナビゲーション端末と
   景観ラベリングセンターからなり、 前記景観ラベル付カーナビゲーション端末は、画像を取
   得する画像取得手段と、画像取得時のカメラ位置を取得
   する位置情報取得手段と、画像取得時のカメラ角と焦点
   距離と画像サイズを取得するカメラ属性情報取得手段
   と、取得した画像を複数の部分領域に分割する画像処理
   手段と、前記画像の領域分割に関する情報と前記カメラ
   位置と前記カメラ角と前記焦点距離と前記画像サイズと
   を通信網を介して前記景観ラベリングセンターに送信
   し、前記景観ラベリングセンターからラベル情報を受信
   する通信制御手段と、前記ラベル情報中の構造物の名称
   またはその属性情報を画像中の付与位置に対応する位置
   に重畳し、重畳された画像を自動車のフロントガラスに
   投影するラベル情報出力手段と、前記各手段を制御する
   端末制御手段を有し、 前記景観ラベリングセンターは、前記通信網を介して前
   記景観ラベル付カーナビゲーション端末から前記画像の
   領域分割に関する情報と前記カメラ位置と前記カメラ角
   と前記焦点距離と前記画像サイズとを受信し、前記景観
   ラベル付カーナビゲーション端末に前記ラベル情報を送
   信する通信制御手段と、地図情報を管理し、受信したカ
   メラ位置とカメラ角と焦点距離と画像サイズを基に地図
   情報空間の中で視野空間を求め、その視野空間中に存在
   する構造物を獲得する地図情報管理手段と、前記画像の
   前記部分領域に対して前記獲得した構造物を対応付け、
   対応付けられた前記構造物の名称または属性情報および
   付与位置を含む前記ラベル情報を作成するラベル情報作
   成手段と、前記各手段を制御するセンター制御手段を有
   する景観ラベル付カーナビゲーションシステム。
6. 【請求項６】 前記ラベル情報作成手段は、獲得した構
   造物を基にしてコンピュータグラフィックス画像である
   ＣＧ画像を作成し、前記画像の前記部分領域に対してパ
   ターンマッチングにより前記ＣＧ画像中の部分領域に対
   応付け、対応付けられた部分領域の構造物を求め、その
   構造物の名称または属性情報および付与位置を含むラベ
   ル情報を作成する、請求項５記載のシステム。
7. 【請求項７】 前記ラベル情報作成手段は、獲得した構
   造物をカメラ画面に３次元投影変換し、視点から見えな
   い構造物を消去してＣＧ画像を作成し、ＣＧ画像中の部
   分領域の輪郭線によってＣＧ画像を部分領域に分割し、
   前記画像の前記部分領域と前記ＣＧ画像の前記部分領域
   とをパターンマッチングにより対応付け、画像の部分領
   域に対して対応付けＣＧ画像の部分領域の基となった構
   造物を求め、その構造物の名称または属性情報および付
   与位置を含むラベル情報を作成する、請求項５記載のシ
   ステム。