WO2010095170A1 - 地図描画装置及び座標変換方法 - Google Patents

地図描画装置及び座標変換方法 Download PDF

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    • G09B29/10Map spot or coordinate position indicators; Map reading aids
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/38Electronic maps specially adapted for navigation; Updating thereof
    • G01C21/3804Creation or updating of map data
    • G01C21/3807Creation or updating of map data characterised by the type of data
    • G01C21/3811Point data, e.g. Point of Interest [POI]

Definitions

  • the present invention relates to, for example, a map drawing apparatus and a coordinate conversion method for converting a coordinate system of a map for car navigation and drawing the map on a display.
  • a map drawing device for car navigation when map data expressed in a map coordinate system (a coordinate system of latitude and longitude or a coordinate system in which latitude and longitude are normalized) is acquired, the coordinate system of the map data is converted to a map.
  • the map is drawn by converting from the coordinate system to the window coordinate system (the coordinate system of the display device).
  • the window coordinates are expressed by integer values, it is necessary to round the floating point values to integer values when coordinate conversion processing including floating point arithmetic is performed. For this reason, when the coordinates of the display center change due to a scroll operation or the like, a minute error may occur in the window coordinate value of the conversion result even if the map coordinates are the same. As a result, there may be a difference between the map drawn at a certain point and the map drawn at a different point.
  • Patent Document 1 discloses a technique for reducing errors in map drawing. That is, the following Patent Document 1 discloses a technique for reducing a distortion error in the longitude direction that occurs when a map is displayed on a plane because the earth is a spheroid.
  • An object of the present invention is to provide a map drawing device and a coordinate conversion method capable of preventing the occurrence of a difference in map contents even if the coordinates change.
  • the map drawing apparatus determines the coordinates of a certain point in the map data expressed in the map coordinate system as a reference coordinate and corresponds to the above point in the window coordinate system which is the coordinate system of the display device.
  • a coordinate system that converts the coordinate system of the map data from the map coordinate system to the window coordinate system using both the reference coordinate determination means that determines the coordinates of the point as the reference coordinates and the reference coordinates determined by the reference coordinate determination means.
  • the map is drawn according to the map data whose coordinate values are corrected by the above.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a map drawing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • a map drawing apparatus 1 acquires map data expressed in a map coordinate system (a coordinate system of latitude / longitude or a coordinate system in which latitude / longitude is normalized) from a map DB 2, and the coordinate system of the map data Is a device that draws a map by converting the map coordinate system to the window coordinate system (the coordinate system of the display device).
  • the map DB 2 is a database that stores map data expressed in a map coordinate system.
  • the control unit 11 performs processing such as determining a map drawing area for drawing a map and a map display scale.
  • the map data acquisition unit 12 performs processing for acquiring map data in the map drawing area determined by the control unit 11 from the map DB 2.
  • the map data acquisition unit 12 constitutes map data acquisition means.
  • the coordinate conversion unit 13 performs a process of converting the coordinate system of the map data acquired by the map data acquisition unit 12 from the map coordinate system to the window coordinate system.
  • the reference coordinate determination unit 13a of the coordinate conversion unit 13 determines the coordinates of a certain point X in the map data acquired by the map data acquisition unit 12 as the reference coordinate A, and the point corresponding to the point X in the window coordinate system.
  • the process of determining the coordinates of the reference coordinate B is performed.
  • the reference coordinate determination unit 13a constitutes reference coordinate determination means.
  • the coordinate system conversion processing unit 13b of the coordinate conversion unit 13 uses the reference coordinates A and B determined by the reference coordinate determination unit 13a to display the coordinate system of the map data acquired by the map data acquisition unit 12 from the map coordinate system to the window. Performs conversion to the coordinate system. In addition, the coordinate system conversion processing unit 13b performs a process of correcting the coordinate value of the map data converted into the window coordinate system with the movement amount of the display center in the window coordinate system.
  • the coordinate system conversion processing unit 13b constitutes coordinate system conversion means and coordinate value correction means.
  • the map drawing unit 14 performs a map drawing process according to the map data whose coordinate values are corrected by the coordinate system conversion processing unit 13b of the coordinate conversion unit 13.
  • the map drawing unit 14 constitutes a map drawing unit.
  • FIG. 2 is a flowchart showing coordinate conversion processing in the map drawing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • each of the control unit 11, the map data acquisition unit 12, the coordinate conversion unit 13, and the map drawing unit 14, which are components of the map drawing device 1, has dedicated hardware (for example, a CPU mounted).
  • the processing of the control unit 11, the map data acquisition unit 12, the coordinate conversion unit 13, and the map drawing unit 14 is assumed.
  • a program in which contents are described may be stored in the memory of the computer, and the CPU of the computer may execute the program stored in the memory.
  • the control unit 11 determines a map drawing area for drawing a map, a map display scale, and the like as parameters necessary for drawing the map.
  • the map data acquisition unit 12 acquires map data from the map DB 2 according to the parameter.
  • this map data is expressed in a map coordinate system (a coordinate system of latitude / longitude or a coordinate system in which latitude / longitude is normalized), and cannot be displayed on the display device as it is.
  • the coordinate conversion unit 13 uses the map data to display the map data on the display device. A process of converting the coordinate system from the map coordinate system to the window coordinate system is performed. Hereinafter, the coordinate conversion processing in the coordinate conversion unit 13 will be specifically described.
  • the reference coordinate determination unit 13a of the coordinate conversion unit 13 determines whether or not the reference coordinates A and B for coordinate conversion have already been determined (step ST1), and the reference coordinates A and B are still determined. If not, the reference coordinates A and B are determined and stored (step ST2).
  • the reference coordinate A is the coordinate of a certain point X in the map data acquired by the map data acquisition unit 12
  • the reference coordinate B is the coordinate of the point corresponding to the point X in the window coordinate system.
  • the display center coordinates (dispCenterLon, dispCenterLat) of the map coordinate system used in a general coordinate conversion formula as shown in the following formula (1) are the reference coordinates A.
  • the display center coordinates (dispCenterWinX, dispCenterWinY) of the window coordinate system are determined as the reference coordinates B.
  • the coordinate conversion formula of Formula (1) is a formula that converts latitude and longitude (lon, lat) in the map coordinate system into coordinate values (winX, winY) in the window coordinate system, but the input is in another coordinate system. In this case, it is possible to cope with the problem by simply changing the coordinate transformation matrix LL2Win []. However, in that case, the stored reference coordinates also change according to the input coordinate system.
  • the coordinate system conversion processing unit 13b of the coordinate conversion unit 13 uses the reference coordinates A and B to calculate the map data acquired by the map data acquisition unit 12.
  • the coordinate system is converted from the map coordinate system to the window coordinate system (step ST3).
  • the coordinate system conversion processing unit 13b matches the coordinate values (winX, winY) of the window coordinate system obtained as the coordinate conversion result with the coordinates to be actually displayed, so that the coordinate values of the map data converted into the window coordinate system are used.
  • (WinX, winY) is corrected by the movement amount (diffWinX, diffWinY) of the display center in the window coordinate system (step ST4).
  • the following equation (2) is a coordinate conversion that is calculated when the coordinate system conversion processing unit 13b converts the coordinate system of the map data from the map coordinate system to the window coordinate system and corrects the coordinate value of the converted map data. It is a formula.
  • (orgLon, orgLat) is the reference coordinate A, and in the above example, the display center coordinate (dispCenterLon, dispCenterLat) of the map coordinate system is applicable.
  • (orgWinX, orgWin) is the reference coordinate B, and in the above example, the display center coordinates (dispCenterWinX, dispCenterWinY) of the window coordinate system are applicable.
  • (diffWinX, diffWinY) is the amount of movement of the display center in the window coordinate system, and is obtained, for example, from the car navigation device as the scroll amount of the display screen.
  • Expression (2) which is a coordinate conversion expression, can be expressed as the following expression (3).
  • the display center position does not affect the floating point calculation. That is, all floating-point values obtained as calculation results are rounded to integer values in the reference coordinates.
  • the coordinate system conversion processing unit 13 b of the coordinate conversion unit 13 converts the coordinate system of the map data from the map coordinate system to the window coordinate system, and converts the coordinate values (winX, winY) of the window coordinate system to the window coordinates.
  • the map is drawn according to the map data with the corrected coordinate values.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a coordinate system conversion process of the coordinate conversion unit 13.
  • the map data of the Map2 map is converted from the map coordinate system to the window coordinate system using the reference coordinates A and B (for example, the display center coordinates of the Map1 map).
  • the coordinate values (winX, winY) of the window coordinate system obtained as follows are different from the coordinates to be actually displayed (see FIG. 3B). That is, the display position of the map of Map2 is shifted by the movement amount (diffWinX, diffWinY) of the display center in the window coordinate system.
  • the coordinate values (winX, winY) of the converted window coordinate system are the coordinates to be actually displayed. They are matched (see FIG. 3C).
  • the coordinates of a certain point X in the map data expressed in the map coordinate system are determined as the reference coordinates A, and the window which is the coordinate system of the display device
  • a reference coordinate determining unit 13a that determines the coordinates of the point corresponding to the point X as the reference coordinate B
  • the coordinate system conversion processing unit 13b uses the reference coordinates A and B determined by the reference coordinate determining unit 13a.
  • the map data coordinate system is converted from the map coordinate system to the window coordinate system, and the coordinate value of the map data converted to the window coordinate system is corrected by the amount of movement of the display center in the window coordinate system. Therefore, the error that occurs when the coordinate system of the map data is converted from the map coordinate system to the window coordinate system is resolved. It is varied While browsing center coordinates, an effect that can prevent the occurrence of map content differences.
  • the map drawing apparatus and the coordinate conversion method according to the present invention are suitable for, for example, drawing a car navigation map accurately on a display.

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Abstract

 地図座標系で表現されている地図データにおける或る地点Xの座標を基準座標Aとして決定するとともに、ウィンドウ座標系で、地点Xに対応する地点の座標を基準座標Bとして決定する基準座標決定部13aを設け、座標系変換処理部13bが、基準座標決定部13aにより決定された基準座標A,Bを用いて、その地図データの座標系を地図座標系からウィンドウ座標系に変換するとともに、ウィンドウ座標系に変換した地図データの座標値をウィンドウ座標系における表示中心の移動量で補正する。

Description

地図描画装置及び座標変換方法
 この発明は、例えば、カーナビゲーション用の地図の座標系を変換して、その地図をディスプレイに描画する地図描画装置及び座標変換方法に関するものである。
 例えば、カーナビゲーションにおける地図描画装置では、地図座標系(緯度経度の座標系又は緯度経度が正規化されている座標系)で表現されている地図データを取得すると、その地図データの座標系を地図座標系からウィンドウ座標系(表示デバイスの座標系)に変換して、地図の描画を行う。
 このとき、ウィンドウ座標は、整数値で表現されるため、浮動小数点演算を含む座標変換処理を行うと、浮動小数点値を整数値に丸める必要が生じる。
 そのため、スクロール操作などで、表示中心の座標が変化する場合、同一の地図座標であっても、変換結果のウィンドウ座標値に微小な誤差が生じてしまうことがある。
 その結果、ある地点で描画した地図と、異なる地点で描画した地図の内容に違いが生じてしまうことがある。
 ここで、例えば、以下の特許文献1には、地図描画において、誤差を減らす手法が開示されている。
 即ち、以下の特許文献1には、地球が回転楕円形であるために、平面上に地図を表示する場合に発生する経度方向の歪誤差を減らす手法が開示されている。
特開平11-344347号公報(段落番号[0046]から[0052]、図3)
 従来の地図描画装置は以上のように構成されているので、経度方向の歪誤差については減らすことができるが、地図データの座標系を地図座標系からウィンドウ座標系に変換する際に発生する誤差(浮動小数点から整数値への丸め誤差)を解消することができず、異なる地点で描画した地図の内容に違いが生じることがあるなどの課題があった。
 この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、地図データの座標系を地図座標系からウィンドウ座標系に変換する際に発生する誤差を解消し、スクロール操作などで表示中心の座標が変化しても、地図内容の違いの発生を防止することができる地図描画装置及び座標変換方法を得ることを目的とする。
 この発明に係る地図描画装置は、地図座標系で表現されている地図データにおける或る地点の座標を基準座標として決定するとともに、表示デバイスの座標系であるウィンドウ座標系で、上記地点に対応する地点の座標を基準座標として決定する基準座標決定手段と、基準座標決定手段により決定された双方の基準座標を用いて、上記地図データの座標系を地図座標系からウィンドウ座標系に変換する座標系変換手段と、座標系変換手段によりウィンドウ座標系に変換された地図データの座標値をウィンドウ座標系における表示中心の移動量で補正する座標値補正手段とを設け、地図描画手段が座標値補正手段により座標値が補正された地図データにしたがって地図を描画するようにしたものである。
 このことによって、地図データの座標系を地図座標系からウィンドウ座標系に変換する際に発生する誤差が解消され、その結果、スクロール操作などで表示中心の座標が変化しても、地図内容の違いの発生を防止することができる効果がある。
この発明の実施の形態1による地図描画装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態1による地図描画装置における座標変換処理を示すフローチャートである。 座標変換部13の座標系変換処理を示す説明図である。
 以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態1.
 図1はこの発明の実施の形態1による地図描画装置を示す構成図である。
 図1において、地図描画装置1は地図DB2から地図座標系(緯度経度の座標系又は緯度経度が正規化されている座標系)で表現されている地図データを取得し、その地図データの座標系を地図座標系からウィンドウ座標系(表示デバイスの座標系)に変換して、地図の描画を行う装置である。
 地図DB2は地図座標系で表現されている地図データを記憶しているデータベースである。
 制御部11は例えばカーナビゲーション装置の指示の下、地図を描画する地図描画領域や、地図の表示縮尺を決定するなどの処理を実施する。
 地図データ取得部12は地図DB2から制御部11により決定された地図描画領域内の地図データを取得する処理を実施する。なお、地図データ取得部12は地図データ取得手段を構成している。
 座標変換部13は地図データ取得部12により取得された地図データの座標系を地図座標系からウィンドウ座標系に変換する処理を実施する。
 座標変換部13の基準座標決定部13aは地図データ取得部12により取得された地図データにおける或る地点Xの座標を基準座標Aとして決定するとともに、ウィンドウ座標系で、その地点Xに対応する地点の座標を基準座標Bとして決定する処理を実施する。なお、基準座標決定部13aは基準座標決定手段を構成している。
 座標変換部13の座標系変換処理部13bは基準座標決定部13aにより決定された基準座標A,Bを用いて、地図データ取得部12により取得された地図データの座標系を地図座標系からウィンドウ座標系に変換する処理を実施する。
 また、座標系変換処理部13bはウィンドウ座標系に変換した地図データの座標値をウィンドウ座標系における表示中心の移動量で補正する処理を実施する。
 なお、座標系変換処理部13bは座標系変換手段及び座標値補正手段を構成している。
 地図描画部14は座標変換部13の座標系変換処理部13bにより座標値が補正された地図データにしたがって地図の描画処理を実施する。なお、地図描画部14は地図描画手段を構成している。
 図2はこの発明の実施の形態1による地図描画装置における座標変換処理を示すフローチャートである。
 図1の例では、地図描画装置1の構成要素である制御部11、地図データ取得部12、座標変換部13及び地図描画部14のそれぞれが専用のハードウェア(例えば、CPUを実装している半導体集積回路)で構成されているものを想定しているが、地図描画装置1がコンピュータで構成される場合、制御部11、地図データ取得部12、座標変換部13及び地図描画部14の処理内容が記述されているプログラムを当該コンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのCPUが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにしてもよい。
 次に動作について説明する。
 まず、制御部11は、例えば、カーナビゲーション装置の指示の下、地図の描画に必要なパラメータとして、地図を描画する地図描画領域や、地図の表示縮尺などを決定する。
 地図データ取得部12は、制御部11が地図の描画に必要なパラメータを決定すると、そのパラメータにしたがって、地図DB2から地図データを取得する。
 ただし、この地図データは、地図座標系(緯度経度の座標系又は緯度経度が正規化されている座標系)で表現されており、このままでは、表示デバイス上に表示することができないデータである。
 座標変換部13は、地図データ取得部12が地図座標系で表現されている地図データを取得すると、その地図データを用いて、地図を表示デバイス上に表示できるようにするために、その地図データの座標系を地図座標系からウィンドウ座標系に変換する処理を実施する。
 以下、座標変換部13における座標変換処理を具体的に説明する。
 まず、座標変換部13の基準座標決定部13aは、座標変換を行う基準座標A,Bを既に決定しているか否かを判定し(ステップST1)、未だ、基準座標A,Bを決定していなければ、基準座標A,Bを決定して記憶する(ステップST2)。
 ここで、基準座標Aは、地図データ取得部12により取得された地図データにおける或る地点Xの座標であり、基準座標Bは、ウィンドウ座標系で地点Xに対応する地点の座標である。
 なお、基準座標A,Bの具体例としては、例えば、下記の式(1)に示すような一般的な座標変換式で用いられる地図座標系の表示中心座標(dispCenterLon,dispCenterLat)が基準座標Aに決定され、ウィンドウ座標系の表示中心座標(dispCenterWinX,dispCenterWinY)が基準座標Bに決定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 式(1)の座標変換式は、地図座標系における緯度経度(lon,lat)をウィンドウ座標系の座標値(winX,winY)に変換を行う式であるが、入力がその他の座標系であってもよく、その場合には、座標変換行列であるLL2Win[]を変更するだけで対応することが可能である。ただし、その場合、記憶する基準座標も入力座標系に応じて変化する。
 座標変換部13の座標系変換処理部13bは、基準座標決定部13aが基準座標A,Bを決定すると、その基準座標A,Bを用いて、地図データ取得部12により取得された地図データの座標系を地図座標系からウィンドウ座標系に変換する(ステップST3)。
 ただし、ここでの座標変換では、基準座標A,Bを用いて、地図座標系からウィンドウ座標系への変換を行うものであるため、その変換結果として得られるウィンドウ座標系の座標値(winX,winY)は、実際に表示すべき座標とは異なった値になる。
 そこで、座標系変換処理部13bは、座標変換結果として得られるウィンドウ座標系の座標値(winX,winY)を実際に表示すべき座標と一致させるため、ウィンドウ座標系に変換した地図データの座標値(winX,winY)をウィンドウ座標系における表示中心の移動量(diffWinX,diffWinY)で補正する(ステップST4)。
 下記の式(2)は、座標系変換処理部13bが地図データの座標系を地図座標系からウィンドウ座標系に変換するとともに、変換後の地図データの座標値を補正する際に計算する座標変換式である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 ただし、(orgLon,orgLat)は基準座標Aであり、上記の例では、地図座標系の表示中心座標(dispCenterLon,dispCenterLat)が該当する。
 また、(orgWinX,orgWin)は基準座標Bであり、上記の例では、ウィンドウ座標系の表示中心座標(dispCenterWinX,dispCenterWinY)が該当する。
 さらに、(diffWinX,diffWinY)は、ウィンドウ座標系における表示中心の移動量であり、例えば、カーナビゲーション装置から表示画面のスクロール量として得られる。
 座標変換式である式(2)は、下記の式(3)のように表現することができる。
 式(3)から分かるように、表示中心位置が浮動小数点演算に影響しないようになっている。即ち、計算結果として得られる浮動小数点値が、すべて基準座標において整数値に丸められることになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 地図描画部14は、座標変換部13の座標系変換処理部13bが地図データの座標系を地図座標系からウィンドウ座標系に変換するとともに、ウィンドウ座標系の座標値(winX,winY)をウィンドウ座標系における表示中心の移動量(diffWinX,diffWinY)で補正すると、座標値が補正された地図データにしたがって地図の描画を行う。
 ここで、図3は座標変換部13の座標系変換処理を示す説明図である。
 図3の例では、Map1の地図が描画されているとき、スクロール操作が行われて、Map2の地図が描画されるものを示している。
 この場合、Map2の地図の地図データが、基準座標A,B(例えば、Map1の地図の表示中心座標)を用いて、座標系が地図座標系からウィンドウ座標系に変換されるため、その変換結果として得られるウィンドウ座標系の座標値(winX,winY)が、実際に表示すべき座標とは異なった値になる(図3(b)を参照)。
 即ち、Map2の地図の表示位置が、ウィンドウ座標系における表示中心の移動量(diffWinX,diffWinY)だけずれてしまう。
 そこで、ウィンドウ座標系における表示中心の移動量(diffWinX,diffWinY)を座標変換結果に加える補正を行うことで、変換後のウィンドウ座標系の座標値(winX,winY)を実際に表示すべき座標と一致させている(図3(c)を参照)。
 以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、地図座標系で表現されている地図データにおける或る地点Xの座標を基準座標Aとして決定するとともに、表示デバイスの座標系であるウィンドウ座標系で、地点Xに対応する地点の座標を基準座標Bとして決定する基準座標決定部13aを設け、座標系変換処理部13bが、基準座標決定部13aにより決定された基準座標A,Bを用いて、その地図データの座標系を地図座標系からウィンドウ座標系に変換するとともに、ウィンドウ座標系に変換した地図データの座標値をウィンドウ座標系における表示中心の移動量で補正するように構成したので、地図データの座標系を地図座標系からウィンドウ座標系に変換する際に発生する誤差が解消され、その結果、スクロール操作などで表示中心の座標が変化しても、地図内容の違いの発生を防止することができる効果を奏する。
 以上のように、この発明に係る地図描画装置及び座標変換方法は、例えば、カーナビゲーション用の地図を正確にディスプレイに描画するものに適している。

Claims (2)

  1.  地図座標系で表現されている地図データを取得する地図データ取得手段と、上記地図データ取得手段により取得された地図データにおける或る地点の座標を基準座標として決定するとともに、表示デバイスの座標系であるウィンドウ座標系で、上記地点に対応する地点の座標を基準座標として決定する基準座標決定手段と、上記基準座標決定手段により決定された双方の基準座標を用いて、上記地図データ取得手段により取得された地図データの座標系を地図座標系からウィンドウ座標系に変換する座標系変換手段と、上記座標系変換手段によりウィンドウ座標系に変換された地図データの座標値をウィンドウ座標系における表示中心の移動量で補正する座標値補正手段と、上記座標値補正手段により座標値が補正された地図データにしたがって地図を描画する地図描画手段とを備えた地図描画装置。
  2.  基準座標決定手段が、地図座標系で表現されている地図データにおける或る地点の座標を基準座標として決定するとともに、表示デバイスの座標系であるウィンドウ座標系で、上記地点に対応する地点の座標を基準座標として決定する基準座標決定ステップと、座標系変換手段が、上記基準座標決定ステップで決定された双方の基準座標を用いて、上記地図データの座標系を地図座標系からウィンドウ座標系に変換する座標系変換ステップと、座標値補正手段が、上記座標系変換ステップでウィンドウ座標系に変換された地図データの座標値をウィンドウ座標系における表示中心の移動量で補正する座標値補正ステップとを備えた座標変換方法。
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