WO1999042979A1

WO1999042979A1 - Systeme d'affichage topographique

Info

Publication number: WO1999042979A1
Application number: PCT/JP1999/000755
Authority: WO
Inventors: Rumi Minakawa; Masaki Watanabe; Hiroshi Saitou; Norimasa Kishi
Original assignee: Nissan Motor Co., Ltd.
Priority date: 1998-02-20
Filing date: 1999-02-19
Publication date: 1999-08-26
Also published as: JP3365297B2; DE19980510T1; JPH11237836A; US6448969B1; DE19980510C2

Description

明糸田書

立体地形表示装置

技術分野

本発明は、地形データに基づいて地形形状を立体的に表示する立体地形表示装置に関し、特に、地形の凹凸状態に応じて標高値の表示標高値を自動的に決定することができる立体地形表示装置に関する。背景技術

従来、利用者が入力した標高倍率に応じて一律に標高値を変化させ強調して表示する立体地形表示装置により、例えば図 1 9、図 2 0 に示す立体地形の表示例が報告されている。

しかしながら、このような従来の立体地形表示装置にあっては、例えば比較的平坦な都市部や比較的急峻な山岳部においても、一律に同じ標高倍率を用いて表示するようにしていたため、都市部において、より標高差を強調したい場合や、逆に、山岳部において、標高倍率による強調表示は必要でない場合などのでは、一層見やすい表示を得るために、利用者自身が工夫してその都度、適当な標高倍率を決定して入力する必用があり、標高倍率の入力操作が煩わしいといった問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、表示対象領域の地形状況に応じて立体地形画像を見易く表示することができる立体地形表示装置を提供することにある。発明の開示

本発明に係る立体地形表示装置は、地形の標高値からなる地形デ一夕を記憶する地形デ一夕記憶手段と、表示の対象となる表示対象領域を指定する表示領域指定手段と、この表示対象領域で指定される地形デ一夕を地形デ一夕記憶手段から読み出し、この領域内の地形データに基づいて地形の起伏状態を強調表示するための標高倍率を求め、この標高倍率が乗じられた標高値から立体地形画像を演算処理する演算処理手段と、この立体地形画像を表示する画像表示手段とを備えたことを要旨とする。

かかる構成によれば、地形の標高値からなる地形データを記憶しておき、表示の対象となる表示対象領域が指定されると、この表示対象領域で指定される地形データを読み出し、この領域内の地形デ一夕に基づいて地形の起伏状態を強調表示するための標高倍率を求め、この標高倍率が乗じられた標高値から立体地形画像を演算処理し、この立体地形画像を表示するようにしたので、表示対象領域の地形状況に応じて立体地形画像を見易く表示することができる。この結果、平坦な地形の場合は地形の凹凸を強調し、逆に、急峻な地形の場合には地形の凹凸を強調しないように標高倍率を自動的に決定することができる。

また、前記演算処理手段は、前記表示対象領域を被覆する範囲の地形データを前記地形データ記憶手段から読み込み、この地形デ一夕に基づいて表示対象領域内に表示される基準点の標高値を決定する基準標高値決定手段と、読み込まれた地形データに基づいて地形の起伏状態を表す実凹凸値を決定する実凹凸値決定手段と、この実凹凸値に基づいて表示対象領域内の標高倍率を決定する標高倍率決定手段と、読み込まれた地形データをなす各標高値にこの標高倍率を乗じて表示標高値を生成する表示標高値生成手段と、この表示標高値に基づいて地形表示に必要な地形表示用図形デ一夕を生成する表示データ生成手段と、この地形表示用図形データを立体地形画像に座標変換する座標変換手段と、この立体地形画像を前記画像表示手段に描画する描画処理手段とを備えていることが好ましい。

かかる構成によれば、表示対象領域を被覆する範囲の地形データを読み込み、この地形デ一夕に基づいて表示対象領域内に表示される基準点の標高値を決定する。次に、読み込まれた地形データに基づいて地形の起伏状態を表す実凹凸値を決定し、この実凹凸値に基づいて表示対象領域内の標高倍率を決定する。次に、読み込まれた地形データをなす各標高値にこの標高倍率を乗じて表示標高値を生成し、この表示標高値に基づいて地形表示に必要な地形表示用図形データを生成する。次に、この地形表示用図形データを立体地形画像に座標変換し、この立体地形画像を描画することで、表示対象頜域の地形状況に応じて、例えば、平坦な地形の場合は地形の凹凸を強調し、逆に、急峻な地形の場合には地形の凹凸を強調しないように標高倍率を自動的に決定することができる。

また、前記実凹凸値決定手段は、前記表示基準点近傍の予め定められた領域内にある地形データを用いて前記実凹凸値を決定することが好ましい。

かかる構成によれば、表示基準点近傍の予め定められた領域内にある地形データを用いて実凹凸値を決定するようにしたので、例えば鳥撤図表示において圧縮して表示される視点から遠い領域のように直接の表示結果に対する影響が小さいと予想される地形データの情報を無視することができる。この結果、計算量を比較的少なくすることができる。

また、前記標高倍率決定手段は、標高倍率を指定するための値を入力する入力手段を備え、この入力値を前記実凹凸値で割った商を標高倍率として決定することが好ましい。

かかる構成によれば、標高倍率を指定するための値を入力し、この入力値を実凹凸値で割った商を標高倍率として決定するようにしたので、地形の高低という比較的わかりやすい指標で、ユーザーの好みに応じて表示することができる。標高倍率をユーザ一が頻繁に設定しなおさなければならないという操作上の煩わしさを避けることができる。

また、前記標高倍率決定手段は、前記標高倍率が所定値以上になるように決定することが好ましい。かかる構成によれば、標高倍率が所定値以上になるように決定するようにしたので、例えば、実凹凸値が大きくても標高倍率が小さくなる場合に、この標高倍率の値に上記のように下限を定めることにより、実際の地形と比べて極端に平坦な地形表示となることを避けることができる。

また、前記描画処理手段は、前記立体地形画像の描画とは別に、前記標高倍率の度合いを表す形状を視覚的に描画することが好ましい。

かかる構成によれば、立体地形画像の描画とは別に、標高倍率の度合いを表す形状を視覚的に描画するようにしたので、表示画面から直観的に本来の凹凸の様子を予測することができる。

また、前記地形データ記憶手段は、前記地形データに加えて、少なくとも道路や地名等の地図要素を含む地図データを記憶し、前記表示対象領域決定手段は、地形データと共に、表示対象領域で指定される地図要素を前記地形データ記憶手段から読み込み、前記表示データ作成手段は、読み込まれた地図要素に対しても表示用図形デ一夕を作成し、前記座標変換手段は、この表示用図形デ一夕にも座標変換を施し、前記描画処理手段は、前記地形表示用図形データと共に、この座標変換された表示用図形データを描画することが好ましい。

かかる構成によれば、地形データに加えて、少なくとも道路や地名等の地図要素を含む地図データを記憶しておき、地形データと共に、表示対象領域で指定される地図要素を読み込み、読み込まれた地図要素に対しても表示用図形データを作成する。次に、この表示用図形データにも座標変換を施し、地形表示用図形デ一夕と共に、この座標変換された表示用図形データを描画するようにしたので、立体地形画像に地図要素を併せて表示することができ、例えば、このような立体地形画像と地図要素を表示してナビゲーシヨン装置での経路誘導に用いることができる。また、前記演算処理手段は、前記表示対象領域を被覆する範囲の地形データを前記地形データ記憶手段から読み込み、この地形デー夕に基づいて表示対象領域内に表示される基準点の標高値を決定する基準標高値決定手段と、読み込まれた地形データに基づいて地形の起伏状態を表す実凹凸値を決定する実凹凸値決定手段と、この実凹凸値に基づいて表示対象領域内の標高倍率を決定する標高倍率決定手段と、読み込まれた地形データをなす各標高値にこの標高倍率を乗じて表示標高値を生成する表示標高値生成手段と、この表示標高値に基づいて地形の表示色を決定する地形表示色決定手段と、この表示標高値又は標高値に基づいて、地形表示に必要な地形表示用図形データを作成する表示データ生成手段と、この地形表示用図形データを立体地形画像に座標変換する座標変換手段と、この立体地形画像をこの地形表示色を用いて前記画像表示手段に描画する描画処理手段とを備えたことが好ましい。

かかる構成によれば、表示対象領域を被覆する範囲の地形データを読み込み、この地形デ一夕に基づいて表示対象領域内に表示される基準点の標高値を決定する。次に、読み込まれた地形データに基づいて地形の起伏状態を表す実凹凸値を決定し、この実凹凸値に基づいて表示対象領域内の標高倍率を決定する。次に、読み込まれた地形データをなす各標高値にこの標高倍率を乗じて表示標高値を生成し、この表示標高値に基づいて地形の表示色を決定する。次に、この表示標高値又は標高値に基づいて、地形表示に必要な地形表示用図形データを作成し、この地形表示用図形データを立体地形画像に座標変換し、この立体地形画像をこの地形表示色を用いて描画するようにしたので、比較的平坦な地形においてもその凹凸が表示色によって強調され、さらに、立体形状を視認しゃすい表示となる。また形状を強調せず表示色のみを強調する場合は、この表示色の変化により標高変化の情報を視認することができると同時に、近傍の高地が視界を遮るといった表示のされ方を避けることができ、その結果、遠方までの見通しを確保することができる。

また、前記実凹凸値決定手段は、前記表示対象領域の周辺の不表示領域が有する地形データまで拡張して参照し、実凹凸値を決定することが好ましレ

かかる構成によれば、表示対象領域の周辺の不表示領域が有する地形データまで拡張して参照し、実凹凸値を決定するようにしたので、このように範囲を広げた地形データの数を増やすことにより、視点の移動に伴い時々刻々表示領域が移動する場合であっても、表示対象となる地形データの読み込み量 Gが相対的に少なくなり、結果として標高倍率の変化が平滑化されて緩やかになるため、見易く表示することができる。

また、前記実凹凸値決定手段は、予想可能な進行方向に沿って、参照すべき地形データを拡張して前記実凹凸値を決定することが好ましい。

かかる構成によれば、予想可能な進行方向に沿つて、参照すべき地形データを拡張して前記実凹凸値を決定することで、進行方向に沿って拡張する視点の移動方向に合わせて地形データを選択するものとして、標高倍率を決定するようにしたので、表示対象となる地形デ一夕の読み込み量 Gが相対的に少なくなり、その結果、標高倍率の変化をさらに緩やかにすることができる。

また、前記標高倍率決定手段は、前記実凹凸値に加えて、前記表示基準点の標高値をも用いて前記標高倍率を決定することが好ましい。

かかる構成によれば、実凹凸値に加えて、表示基準点の標高値をも用いて標高倍率を決定するようにしたので、同じ実凹凸値が得られる場面であっても、自車両位置（表示基準点）の高さの違いに応じて異なる倍率を自動設定することができ、例えば、表示領域全体の標高分布の中で車両が低い位置にある場合は倍率を低く抑え、中央付近の高さにある場合にはより強調するように制御することがでさる。

また、前記標高倍率決定手段は、過去に決定された標高倍率をも参照して標高倍率を決定することが好ましい。

かかる構成によれば、過去に決定された標高倍率をも参照して標高倍率を決定するようにしたので、時間の進行に伴う標高倍率の変化が緩やかになるため、見易く表示することができる。

また、前記標高倍率決定手段は、前記標高倍率が所定値以下になるように決定することが好ましい。

かかる構成によれば、標高倍率が所定値以下になるように決定したので、標高倍率が過度に強調されることを避けることができ、その結果、立体地形画像を見易く表示することができる。

また、前記地形表示色決定手段は、前記表示標高値が極端に小さくなる場合には、この表示標高値に代わって所定の下限値に相当する表示色に決定する一方、前記表示標高値が極端に大きくなる場合には、この表示標高値に代わって所定の上限値に相当する表示色を決定することが好ましい。

かかる構成によれば、表示標高値が極端に小さくなる場合には、この表示標高値に代わって所定の下限値に相当する表示色に決定する一方、表示標高値が極端に大きくなる場合には、この表示標高値に代わって所定の上限値に相当する表示色を決定するようにしたので、表示標高値と表示色との対応テーブルを比較的小さな範囲内で定義することができ、必要な色数を少なく抑えることができる。図面の簡単な説明

第 1 図は、本発明の第 1 の実施の形態に係る立体地形表示装置の機能要素の構成を示すブロック図であり、第 2 図は、本発明の第 1 の実施の形態に係る立体地形表示装置の動作を説明するためのフロ一チャートであり、第 3 図は、透視投影を行う場合の表示基準点と対象表示領域との関係を示す図であり、第 4図は、表示領域決定部 1 1 1 が外部記憶装置 3から読み込む地図の範囲を説明するための図であり、第 5 図は、表示領域のうち、或る領域を限定して表示凹凸値を求める方法を説明するための図であり、第 6 図は、実凹凸値と、この実凹凸値に対応する標高倍率との関係を示すグラフの一例を示した図であり、第 7 図は、地形形状をモデル化する方法を説明するための図であり、第 8 図は、標高倍率を意匠表示する場合の一例を示す図であり、第 9 図は、本発明の第 2 の実施の形態に係る立体地形表示装置の機能要素の構成例を示すためのブロック図であり、第 1 0 図は、本発明の第 3 の実施の形態に係る立体地形表示装置の構成例を示すブロック図であり、第 1 1 図は、細分された標高値の値域に対して各々異なる色を割り当てた力ラーテーブルを示す図であり、第 1 2 図は、拡張前の地形データ選択領域と、予想される進行方向に沿つて一部拡張した地形データ選択領域とを示した図であり、第 1 3 図は、拡張前と予想される進行方向に一部拡張した場合とで選択される地形データがどのように変化するかの比較を示す図であり、第 1 4 図は、表示領域内の標高差と実際の表示に用いる標高倍率との関係を示すグラフの一例を示した図であり、第 1 5 図は、車両の位置から標高最高点乃至は標高最低点までの標高差に応じた標高倍率を算出するための補正係数と基準標高値との関係を示すグラフの一例を示した図であり、第 1 6 図は、車両の位置の時点変化に対応する補正後の基準標高倍率の変化とこの基準標高倍率を平滑化処理した標高倍率の変化とを示すグラフの一例を示した図であり，第 1 7 図は、第 1 9 図に示した従来の立体地形表示装置に係る立体地形の表示例（標高倍率 1 ) に対応する第 2 の実施の形態に係る立体地形表示装置の立体画像表示例を示す図であり、第 1 8 図は、図 2 0 に示した従来の立体地形表示装置に係る立体地形の表示例（標高倍率 1 ) に対応する第 2 の実施の形態に係る立体地形表示装置の立体画像表示例を示す図であり、図 1 9 は、従来の立体地形表示装置における立体地形の表示例を示す図であり、図 2 0 は、従来の立体地形表示装置における立体地形の他の表示例を示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明をより詳細に説述するために、本発明の実施の形態にっき図面を参照して説明する。

(第 1 の実施の形態）

図 1 は、本発明の第 1 の実施の形態に係る立体地形表示装置の構成を示すブロック図である。

図 1 において、外部記憧装置 3 は、実際の地形の標高値からなる地形データを記憶する。表示基準点等出力部 5 は、表示対象領域の位置 · 方向を決定するための表示基準点位置及び方向角を出力する。演算処理装置 1 は、立体地形表示に必要な演算処理を行い画像表示部 7 に立体地形画像を表示する。

さらに、演算処理装置 1 を機能別に分解すると、表示対象領域決定部 1 1 1 は、表示基準点等出力部 5から出力される表示基準点位置及び方向角に基づいて、画面内に表示される表示対象領域を決定して必要な地形データを外部記憶装置 3 から読み込む。基準標高値決定部 1 1 3 は、表示基準点等出力部 5 から出力される表示基準点位置と、読み込まれた地形データに基づいて表示基準点の標高値を決定する。実凹凸値決定部 1 1 5 は、このようにして読み込まれた地形データに基づいて、地形の起伏変化の様子を定量的に表す実凹凸値を決定する。標高倍率決定部 1 1 7 は、このようにして決定された実凹凸値に基づいて標高倍率を求る。表示標高値生成部 1 1 9 は、このようにして読み込まれた各標高値に標高倍率を乗じて表示標高値を生成する。表示デ一夕生成部 1 2 1 は、このようにして生成された表示標高値に基づいて地形を表示するための表示用図形デ一夕を作成する。座標変換部 1 2 3 は、この表示用図形デ一夕を立体地形画像を構成する画像座標系に座標変換する。描画処理部 1 2 5 は、座標変換後の立体地形画像を画像表示部 7 に出力する。以下、図 1、図 3 〜図 8、図 1 7 〜図 2 0 を参照しつつ、図 2 に示すフローチヤ一トを用いて、本発明の第 1 の実施の形態に係る立体地形表示装置の動作を説明する。

なお、図 2 は、本発明の第 1 の実施の形態に係る立体地形表示装置の動作を説明するためのフローチャートである。図 3 は、透視投影を行う場合の表示基準点と対象表示領域との関係を示す図である。図 4 は、表示領域決定部 1 1 1 が外部記憶装置 3 から読み込む地図の範囲を説明するための図である。図 5 は、表示領域のうち、或る領域を限定して表示凹凸値を求める方法を説明するための図である。図 6 は、実凹凸値と、この実凹凸値に対応する標高倍率との関係を示すグラフの一例を示した図である。図 7 は、地形形状をモデル化する方法を説明するための図である。図 8 は、標高倍率を意匠表示する場合の一例を示す図である。

まず、ステップ S 2 1 では、表示基準点等出力部 5 から出力される表示基準点の位置座標および方向角に基づいて、表示領域決定部 1 1 1 が画面内に表示される表示対象領域を決定する。

一般に、立体形状を 2次元画面に表示するためには、 3 次元形状モデルを構築してこれを画面座標系に投影変換している。そこで、表示画面内の予め定められた固定点に投影される地形上の点を表示基準点、画面上で上向きの方向に相当する地形上の方向を方向角として、地形形状モデルのどの部分をどの方向に投影するかを決定する。例えば、本実施の形態における立体地形表示装置を車両に搭載してナビゲーシヨン装置のように経路誘導等の用途に用いる場合には、車両の現在位置を中心にその近辺と進行方向を見通す領域の地形形状を表示することが求められる。この場合、例えば G P S受信機や車速センサ、ジャイロセンサ等により車両の現在位置と進行方向とを測定して出力する測位装置を表示基準点等出力部 5 として用いることができる。

投影変換には、正投影、透視投影などの任意の手法を用いてよいが、投影変換法に何を用いるかは予め定めておく必要がある。即ち、投影変換法が決まっていれば、与えられた表示基準点と方向角を用いて、表示画面内に投影される地形の表示対象領域を求めることができる。

例えば、鳥瞰図を生成する場合のように、表示基準点に対して距離 B後方、高度 H上空の点を投影中心（視点）とし、俯角 0 で地上を見下ろす方向を投影軸（視線）とする透視投影変換を用いることにすれば、表示対象領域は、図 3 に示すような台形領域（ィ）となる。なお、本実施の形態では、簡単のため、表示基準点の標高値 P z と同じ標高の z = P z を仮想的におき、この仮想平面上で表示対象領域を定めることにする。

図 2 に戻って、ステップ S 2 3 では、表示領域決定部 1 1 1 はステツプ S 2 1 で求めた表示対象領域を十分被覆する範囲の地形デー夕を外部記憶装置 3 から読み込む。外部記憶装置 3 には、或る大きさで区分された地図（メッシュ）が複数格納されており、表示対象領域を十分被覆する範囲を読み込むには、表示領域が図 4 に示す実線内の台形領域であるとき、ハッチングで示された部分（口）のメッシュを読み込むようにすればよい。地形デ一夕は与えられた 2 次元位置座標（ X 、 y ) に対して、その点の標高値 z を求めることができるようなものであれば、メッシュごとの代表点の標高リストゃ等高線のべクトル等の表現が可能である。

図 2 に戻って、ステップ S 2 5 では、基準標高値決定部 1 1 3 が表示基準点の標高値 p z (以下、基準標高値と呼ぶ。）を求める。一般に、表示基準点等出力部 1 1 3 は、表示基準点の標高値（ z 値）まで出力するとは限らないので、 2 次元位置座標（ P x , P y ) を、ステップ S 2 3 で読み込まれた地形データに適用して相当する標高値を求める。

次に、ステップ S 2 7 では、実凹凸値決定部 1 1 5 はステップ S 2 3 で読み込まれた地形デ一夕に基づいて地形の起伏形状である凹凸を実凹凸値として数値化する。この実凹凸値を決定する方法は、例えば、表示領域の最大標高値と最小標高値の差を求める方法（最大ー最小標高差）、表示領域の標高値の分散をとる方法などが考えられる。また、表示領域の平面積 S 0、表示領域の地形の表面積 S に基づいて面積比として、

実凹凸値 = ( s — s o ) / s o

を求めてもよレ。

なお、実凹凸値決定部 1 1 5 では、この実凹凸値を決定する際に、表示領域内に含まれる全ての地形データについて、最大一最小標高差、分散、面積比等を求めるようにしてもよい。また、上述したような鳥瞰図表示において、視点から遠い領域については、圧縮表示されてしまうことを考慮すると、視点から遠い領域は表示に及ぼす影響が小さいと考えられるので、図 5 に示すハッチングされた領域 (ハ）のように、表示領域のうち視点から近い或る定められた一部領域についてのみを対象として上記の実凹凸値を求めてもよい。

図 2 に戻って、ステップ S 2 9 では、標高倍率決定部 1 1 7 は、ステップ S 2 7 で決定された実凹凸値に基づいて標高倍率を決定する。

本実施の形態では、実凹凸値は、表示領域の最大一最小標高差△ Hを用い、この実凹凸値に対応する標高倍率を、例えば、図 6 に示すグラフのように定めるものとする。図 6 に示すグラフは、標高差

△ Hが 4 0 0 m以下の地域を比較的平坦な地域と見なし、そのような平坦な地域では標高差△ Hが表示上 4 0 0 mになるように、つまり標高倍率が 4 0 0 △ Hとなるように標高倍率を決定し、標高差

△ Hが 4 0 0 m以上ある地形の場合には、このような地形をそのまま表示しても十分な凹凸があるので、標高倍率を 1 と設定することを意味している。

ステップ S 3 1 では、表示標高値生成部 1 1 9 は、ステップ S 2 5 で決定された基準標高値とステップ S 2 9 で決定された標高倍率に基づいて、表示領域内の標高値を、表示用の標高値を表す実標高値に変換する。表示標高値の生成法としては、単に各実標高値に標高倍率を乗じてもよいし、各実標高値の基準標高値との相対的な差に標高倍率を乗じてもよい。但し、前者の場合は、基準標高値自体も同じ標高倍率を乗じることによって、視点位置を変化させ、視点を標高倍率乗算後の地形モデルより上方に置くことを保証する必要がある。

次に、ステップ S 3 2 では、表示デ一夕生成部 1 2 1 は、ステツプ S 3 1 で求めた表示標高値を用いて地形形状の 3次元モデル（以下、表示用図形データと呼ぶ）を作成する。具体的には、例えば図 7 に示すように表示対象領域（二）内や、その周辺に充分な個数の 2 次元座標点を定め、この各 2次元座標点に対して、表示標高値からその標高値を求め、各々の表示標高値を与えた 3次元空間内の点を頂点として、多面体形状を作成するものとする。後述する描画処理では、この多面体の各面を表すポリゴン（ホ）を投影変換して描画することになる。

次に、ステップ S 3 3 では、座標変換部 1 2 3 は、立体地形形状を 2次元画面上に表示するために、表示用図形データの各要素に対して画面座標系への投影変換を行う。例えば前述のように表示基準点に対して後方に視点を定めて、これを投影中心とする透視投影変換処理を施す。

次に、ステップ S 3 5 では、、描画処理部 1 2 5 は、画面座標系に変換された表示用図形データの各要素図形（ポリゴン）を描画して画像表示部 7 に出力する。この際、ステップ S 2 9 で計算された標高倍率を表す形状を画像表示部 7 に表示する。例えば、図 8 ( a ) , ( b ) に示す標高倍率を表す形状は、それぞれ 2倍、 0 . 5倍となる。なお、図 8 ( a ) , ( b ) において、ハッチングされた山（へ）が実際の地形とした場合、ハッチングされていない山（卜）が表示される地形となることを示している。最後に、ステップ S 3 7 では、演算処理装置 1 は、表示処理を継続するか否かを判断する。継続する場合はステップ S 2 1 に戻って一連の処理を繰り返す。継続しない場合は処理を終了する。

(第 2 の実施の形態）

図 9 は、本発明の第 2 の実施の形態に係る立体地形表示装置の構成を示すブロック図である。

図 9 において、外部記憶装置 9 3 は、実際の地形の標高値からなる地形データを記憶する。表示基準点等出力部 9 5 は、表示対象頜域の位置 · 方向を決定するための表示基準点位置及び方向角を出力する。演算処理装置 9 1 は、立体地形表示に必要な演算処理を行い画像表示部 9 7 に立体地形画像を表示する。

さらに、演算処理装置 1 を機能別に分解すると、表示対象領域決定部 9 1 1 は、表示基準点出力から出力される表示基準点位置及び方向角に基づいて、画面内に表示される対象領域を決定して必要な地形データを外部記憶装置 9 3 から読み込む。基準標高値決定部 9 1 3 は、表示基準点等出力部 9 5 から出力される表示基準点位置と、読み込まれた地形データに基づいて表示基準点の標高値を決定する c 実凹凸値決定部 9 1 5 は、このようにして読み込まれた地形データに基づいて、地形の起伏変化の様子を定量的に表す実凹凸値を決定する。標高倍率決定部 9 1 7 は、このようにして決定された実凹凸値を用いて標高倍率を求める。表示標高値生成部 9 1 9 は、このようにして読み込まれた各標高値に標高倍率を乗じて表示標高値を生成する。表示データ生成部 9 2 1 は、このようにして生成された表示標高値に基づいて地形を表示するための表示用図形デ一夕を作成する。座標変換部 9 2 3 は、この表示用図形データを立体地形画像を構成する画像座標系に座標変換する。描画処理部 9 2 5 は、座標変換後の表示用図形データを立体地図画像として画像表示部 9 7 に出力する。ユーザー入力部 9 9 は、ユーザ一の操作により標高倍率に関する指定値を入力する。次に、図 1 7， 1 8 を参照しつつ、フローチャートを用いて立体地形表示装置の動作を説明する。なお、図 1 7，図 1 8 はそれぞれ第 2 の本実施の形態に係る立体地形表示装置の立体画像表示例を示す図である。また、第 2 の実施の形態に係る立体地形表示装置の動作を説明するためのフローチャートは、図 2 に示した第 1 の実施の形態に係る立体地形表示装置の動作を説明するためのフローチヤ一卜と一部を除き同様であるので、その特徴的部分を説明する。

本実施の形態において、第 1 の実施の形態と異なる部分は、ステップ S 2 9 の処理である。即ち、ステップ S 2 9 では、標高倍率決定部 9 1 7 は、例えば実凹凸値を最大一最小標高差とする場合には、ユーザー入力部 9 9 から与えられた入力値を実凹凸値で割った商を標高倍率として決定する。但し、上記除算によって得られた商が 1 以下になる場合は、標高倍率 = 1 として決定する。この実凹凸値を最大一最小標高差とし、標高倍率を図 6 に示すグラフを用いて決定する。即ち、図 1 7 〜図 2 0 に示した表示領域の標高差は 4 0 0 m 以下であるので、図 6 に示すグラフを用いると標高倍率 = 1 と決定される。この結果、図 1 7、図 1 8 に示すように、地形の起伏状態を強調した表示になっている。

なお、利用者はユーザー入力部 9 9 を用いて、地形の高低差を所望の範囲に入るように表示可能な値を入力することとする。また、例えば本実施の形態に係る立体地形表示装置をナピゲーシヨン装置に適応して、経路誘導を行う場合には、道路や地名等の地図要素に対しても同様の処理により描画することができる。

(第 3 の実施の形態）

図 1 0 は、本発明の第 3 の実施の形態に係る立体地形表示装置の構成を示すプロック図である。

図 1 0 において、外部記憶装置 3 3 は、実際の地形の標高値からなる地形データを記憶する。表示基準点等出力部 3 5 は、表示対象領域の位置 · 方向を決定するための表示基準点位置及び方向角を出力する。演算処理装置 9 1 は、立体地形表示に必要な演算処理を行つて画像表示部 3 7 に立体地形画像を表示する。

さらに、演算処理装置 3 1 を機能別に分解すると、表示対象領域決定部 1 3 1 は、表示基準点出力から出力される表示基準点位置及び方向角に基づいて、画面内に表示される対象領域を決定して必要な地形データを外部記憶装置 3 3 から読み込む。基準標高値決定部 1 3 3 は、表示基準点等出力部 3 5 から出力される表示基準点位置と、読み込まれた地形データに基づいて表示基準点の標高値を決定する。実凹凸値決定部 1 3 5 は、このようにして読み込まれた地形デ一夕に基づいて、地形の起伏変化の様子を定量的に示す値を実凹凸値として決定する。標高倍率決定部 1 3 7 は、このようにして決定された実凹凸値を用いて標高倍率を求める。表示標高値生成部 1 3 9 は、読み込まれた各標高値に標高倍率を乗じて表示標高値を生成する。表示データ生成部 1 4 1 は、このようにして生成された表示標高値に基づいて地形を表示するための表示用図形データを作成する。座標変換部 1 4 3 は、この表示用図形データを立体地形画像を構成する画像座標系に座標変換する。描画処理部 1 4 5 は、この座標変換後の表示用図形データを立体地図画像として画像表示部 3 7 に出力する。地形表示色決定部 1 5 1 は、表示標高値に相当する地点の表示色を決定する。

第 2 の実施の形態に係る立体地形表示装置の動作を説明するためのフローチヤ一トは、図 2 に示した第 1 の実施の形態に係る立体地形表示装置の動作を説明するためのフローチヤ一トに、表示標高値に相当する地点の表示色を決定する部分を追加したものである。図 1 1 は、細分された標高値の値域に対して各々異なる色を割り当てたカラーテーブルを示す図である。図 1 2 は、拡張前の地形デ一夕選択領域と、予想される進行方向に沿って一部拡張した地形デ一夕選択領域とを示した説明図である。図 1 3 は、拡張前と、予想される進行方向に沿って一部拡張した場合とで選択される地形デー夕がどのように変化するかの比較を示す図である。図 1 4は、表示領域内の標高差と実際の表示に用いる標高倍率との関係を示すダラフの一例を示した図である。図 1 5 は、車両の位置から標高最高点乃至は標高最低点までの標高差に応じた標高倍率を算出するための補正係数と基準標高値との関係を示すグラフの一例を示した図である。図 1 6 は、車両の位置の時点変化に対応する補正後の基準標高倍率の変化とこの基準標高倍率を平滑化処理した標高倍率の変化とを示すグラフの一例を示した図である。

以下、上記の図 1 1 〜図 1 6 を参照しながら、第 3 の実施の形態に係る立体地形表示装置の動作を説明する。

第 3 の実施の形態は、第 1 の実施の形態に対して、さらに表示標高値生成部 1 3 9が生成した表示標高値に基づいて、表示標高値に相当する地点の表示色を決定する地形表示色決定部 1 5 を加えたものである。地形表示色決定部 1 5 1 としては、例えば標高値が 0〜 5 0 mまでは濃緑色、 5.0〜 1 0 0 mまでは明緑色というように、細分された標高値の値域に対応して各々異なる色を割り当てたカラ一テーブルを参照して決定するようにすればよい。

なお標高倍率によっては、表示標高値が極端に小さくなったり大きくなつたりする場合がある。例えば標高倍率が 8倍、表示基準点の標高（基準標高値）が 1 5 0 mである場合、標高が 1 0 0 mの地点については、基準標高値との差分について倍率を乗じて表示標高値を求めると、

( 1 0 0 - 1 5 0 ) X 8 + 1 5 0 = - 2 5 0 m

となり、 0 mを下回る。また同じ条件において、標高が 6 0 0 mの地点の表示標高値は、

( 6 0 0 - 1 5 0 ) X 8 + I 5 0 = 3 7 5 0 m

と、富士山頂にほぼ等しい程度の値になる。このように表示標高値が極端に小さく、あるいは大きくなる理由は、その地点と表示基準点との標高差が大きく、通常は表示基準点から遠く離れた地点の場合であり、鳥瞰図表示においてはその近辺は高縮尺で表示されることになる。そこで、このような場合には、細かい色の変化は不要であり、前記カラーテーブルを例えば図 1 1 に示すように 0 〜 3 0 0 O mの範囲のみで定義しておき、 O m以下については O m相当の表示色、 3 0 0 O m以上については 3 0 0 O m相当の表示色を対応させるということにしてもよい。

また、本実施の形態において、表示データ生成部 1 4 1 は、地形形状をモデル化する際に、標高倍率に従って計算された表示標高値を用いてもよい。また、倍率を乗じる前の元々の地形データに記述されていた実標高値を用いてもよい。後者の場合、表示される地形は形状としては強調されないが、例えば視点からの至近位置に高地が存在するような状況においては、これを形状強調して視界を遮ることを避け、その裏側から遠方までの見通しを確保しながら、標高変化については表示色の変化によって視認できるような表示となる。図 1 9 に示すように、先に形状強調を施した場合との比較例では、形状強調は施していないが表示色については強調しており、地形の起伏状態凹凸が色によって示されていることがわかる。

実凹凸値を決定するのに用いる地形データの範囲については、図 1 2 に示すように、視点から近い或る定められた領域、即ち、図 5 に示した領域（ハ）に相当する領域（チ）に対して、これを予想される進行方向（リ）に一部拡張した領域（ヌ）を取ることとしてもよい。また、図 1 3 に示すように、地形デ一夕が格子状に点在しているものとすると、前者の場合、選択対象領域内の地形データに相当する 1 2 〜 1 3個の点のうち、 2 ノ 3 に相当する点が視点移動とともに入れ替わるのに対して、後者の場合では 2 5 〜 2 6個の点のうち、約半数しか入れ替わらず、これらを用いて計算された実凹凸値および標高倍率は、後者の方が視点移動に伴う変化が少ないことが容易に予想される。

なお、ここでは例えば車両が予め定められた経路に沿って進行する場合を想定し、地形データの選択範囲を予想される進行方向に拡張することとしたが、進行方向が予想できない場合でも選択範囲を全方向（または視線に対して後方を除く方向）に一様に拡張することによって、同様の効果が得られる。

また、実凹凸値から標高倍率を決定する際には、例えば実凹凸値として領域内の標高の最大値 H max と最小値 H mi n との標高差 Δ Η = H max - H min を用いて、前述の表示に使用する標高倍率 f を、 f = H c / Δ H

と算出してもよい。また、標高倍率 f の上限を例えば 1 0 と定め、上式の計算結果が 1 0 を超える場合については一律に f = 1 0 と定めてもよい。ちなみに、第 1 の実施の形態では、 H c = 4 0 0 m、第 2 の実施の形態では、 H c =ユーザ入力値として説明した。このようにすればユーザ一入力値 H c に対して標高差△ Hが極端に小さい場合でも、標高差 ΔΗの丸め誤差によって標高倍率 f が大きく変動することを避けることができる。また、特にこの場合、標高差△ H = 0 となった場合でも、 f = l 0 とすることによってゼロ割りを避けることができる。図 1 4 に、この場合の標高倍率 f の変化の様子を示す。

また、表示基準点の標高値（基準標高値） H p を用いて、同じ標高差 ΔΗであっても標高値 H pの違いによって異なる標高倍率 f を定めるようにしてもよい。例えば補正係数 ε を、

ε = 2 ( H max- H p) ( H p- H min) / Δ Η ² + 1 / 2

のように定めると、図 1 5 に示すように、 ε は、標高値 H pが最大値 H max と最小値 H mi n の丁度中央になる場合に、最大値 1 を取り、どちらか片方に偏るにつれ、その値は小さくなり、最大値 H max または最小値 H m i n に一致した時、 ε = 1 Z 2 となる。これを用いて基準標高倍率 f を、

f = ε H c / Δ H

と定めると、同じ標高差 ΔΗであっても車両が全体の標高分布の丁度中央に位置する時は、先の式で定められた倍率と同じ表示効果が得られ、低い位置から高い位置を見上げるような場合や、逆に高地から低地を見下ろすような場合には、強調効果が弱められ、車両の位置から標高最高点または標高最低点までの標高差に応じた倍率が得られるようになる。

さらに、車両の現時点の位置によって、以上のように定めた現時点（時点 n ) における上記の基準標高倍率 f n に対して、 i 時点前の表示で用いられた標高倍率 F n- i を用いて、

F n = A n f n + A n- 1 F n- 1 + A n- 2 F n- 2 + ··· + A n-k F n-k

(但し、 A n + A n- 1 + A n- 2 + ··· + A n-k = 1 )

のように平滑化処理を施して、現時点の表示に用いる標高倍率 F n を定めることとしてもよい。

図 1 6 に、基準標高倍率 f n の変化を破線（ル）で示し、かつ F n の変化を'下式で求め、これを実線（ヲ）で示す。

F n = 0. 6 f n + 0. 4 F n- 1

このように、基準標高倍率 ί n に対して標高倍率 F n の変化が緩やかになつていることがわかる。

最後に、描画処理部 1 4 5 は、地形を描画する際に、地形形状の各頂点について表示標高値に基づいて、地形表示色決定部 3 9 が決定する表示色を指定して描画する。但し、頂点間の任意の点の表示色は、頂点の表示色によって補間されるものとする。産業上の利用可能性

以上のように、本発明は、地形の凹凸状態に応じて標高値の表示標高値を自動的に決定することができる立体地形表示装置を提供するものであって、表示対象領域の地形状況に応じて立体地形画像を見易く表示することができる立体地形表示装置を提供するものである。よって、自動車のナビゲ一シヨン装置を始め、その適用範囲は広範なものが期待される。

Claims

言青求の範囲

1 . 地形の標高値からなる地形データを記憶する地形データ記憶手段と、

表示の対象となる表示対象領域を指定する表示領域指定手段と、この表示対象領域で指定される地形データを地形データ記憶手段から読み出し、この領域内の地形データに基づいて地形の起伏状態を強調表示するための標高倍率を求め、この標高倍率が乗じられた標高値から立体地形画像を演算処理する演算処理手段と、

この立体地形画像を表示する画像表示手段とを備えた立体地形表示装置。

2 . 前記演算処理手段は、

前記表示対象領域を被覆する範囲の地形データを前記地形データ記憶手段から読み込み、この地形データに基づいて表示対象領域内に表示される基準点の標高値を決定する基準標高値決定手段と、読み込まれた地形データに基づいて地形の起伏状態を表す実凹凸値を決定する実凹凸値決定手段と、

この実凹凸値に基づいて表示対象領域内の標高倍率を決定する標高倍率決定手段と、

読み込まれた地形データをなす各標高値にこの標高倍率を乗じて表示標高値を生成する表示標高値生成手段と、

この表示標高値に基づいて地形表示に必要な地形表示用図形デ一夕を生成する表示データ生成手段と、

この地形表示用図形データを立体地形画像に座標変換する座標変換手段と、

この立体地形画像を前記画像表示手段に描画する描画処理手段とを備えた請求項 1 記載の立体地形表示装置。

3 . 前記実凹凸値決定手段は、

前記表示基準点近傍の予め定められた領域内にある地形データを用いて前記実凹凸値を決定する請求項 2記載の立体地形表示装置。

4 . 前記標高倍率決定手段は、

標高倍率を指定するための値を入力する入力手段を備え、この入力値を前記実凹凸値で割った商を標高倍率として決定する請求項 2 記載の立体地形表示装置。

5 . 前記標高倍率決定手段は、

前記標高倍率が所定値以上になるように決定する請求項 2 又は 4 記載の立体地形表示装置。

6 . 前記描画処理手段は、

前記立体地形画像の描画とは別に、前記標高倍率の度合いを表す形状を視覚的に描画する請求項 2記載の立体地形表示装置。

7 . 前記地形データ記憶手段は、

前記地形データに加えて、少なくとも道路や地名等の地図要素を含む地図デ一夕を記憶し、

前記表示対象領域決定手段は、

地形デ一夕と共に、表示対象領域で指定される地図要素を前記地形データ記憶手段から読み込み、

前記表示データ作成手段は、

読み込まれた地図要素に対しても表示用図形データを作成し、前記座標変換手段は、

この表示用図形データにも座標変換を施し、

前記描画処理手段は、

前記地形表示用図形デ一夕と共に、この座標変換された表示用図形データを描画する請求項 2 記載の立体地形表示装置。

8 . 前記演算処理手段は、

この表示標高値に基づいて地形の表示色を決定する地形表示色決定手段と、

この表示標高値又は標高値に基づいて、地形表示に必要な地形表示用図形データを作成する表示データ生成手段と、

この立体地形画像をこの地形表示色を用いて前記画像表示手段に描画する描画処理手段とを備えた請求項 1 記載の立体地形表示装置 _c

9 . 前記実凹凸値決定手段は、

前記表示対象領域の周辺の不表示領域が有する地形データまで拡張して参照し、実凹凸値を決定する請求項 2 , 3 又は 8 に記載の立体地形表示装置。

1 0 . 前記実凹凸値決定手段は、

予想可能な進行方向に沿つて、参照すべき地形データを拡張して前記実凹凸値を決定する請求項 9 記載の立体地形表示装置。

1 1 . 前記標高倍率決定手段は、

前記実凹凸値に加えて、前記表示基準点の標高値をも用いて前記標高倍率を決定する請求項 2， 4 , 5 又は 8 に記載の立体地形表示

1 2 . 前記標高倍率決定手段は、

過去に決定された標高倍率をも参照して標高倍率を決定する請求項 2 , 4 , 5， 8 又は 1 1 に記載の立体地形表示装置。

1 3 . 前記標高倍率決定手段は、

前記標高倍率が所定値以下になるように決定する請求項 2 , 4 , 8 , 1 1 又は 1 2 に記載の立体地形表示装置。

1 4 . 前記地形表示色決定手段は、

前記表示標高値が極端に小さくなる場合には、この表示標高値に代わって所定の下限値に相当する表示色に決定する一方、前記表示標高値が極端に大きくなる場合には、この表示標高値に代わって所定の上限値に相当する表示色を決定する請求項 8記載の立体地形表示装置。