ナビゲーションシステム、経路探索サーバ、端末装置および地図表示方法
【課題】地図を３次元的に立体表示するに際して、経路探索サーバから、表示に必要なポリゴンデータのみを配信して、通信データ量を抑制する。
【解決手段】ナビゲーションシステム１０は、３次元の地図を表示する表示手段２２１と、３次元表示のために各オブジェクトを、当該オブジェクトを構成する面ごとのポリゴンデータとして蓄積したポリゴンデータベース３１８と、視点位置から見える各オブジェクトの面を選択するポリゴン選択手段３１９と、視点位置を設定する視点位置設定手段３２０と、を備えて構成されている。視点位置設定手段３２０が設定した視点位置に基づいて、ポリゴン選択手段３１９は、当該視点位置から所定の範囲内のポリゴンデータを対象に当該視点位置から見える各オブジェクトの面を選択し、表示手段２２１はポリゴン選択手段３１９が選択した面のポリゴンのみに基づいて地図を３次元表示する。
【解決手段】ナビゲーションシステム１０は、３次元の地図を表示する表示手段２２１と、３次元表示のために各オブジェクトを、当該オブジェクトを構成する面ごとのポリゴンデータとして蓄積したポリゴンデータベース３１８と、視点位置から見える各オブジェクトの面を選択するポリゴン選択手段３１９と、視点位置を設定する視点位置設定手段３２０と、を備えて構成されている。視点位置設定手段３２０が設定した視点位置に基づいて、ポリゴン選択手段３１９は、当該視点位置から所定の範囲内のポリゴンデータを対象に当該視点位置から見える各オブジェクトの面を選択し、表示手段２２１はポリゴン選択手段３１９が選択した面のポリゴンのみに基づいて地図を３次元表示する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩行者や自動車の運転者に出発地から目的地までの最適な経路を探索して案内する通信型のナビゲーションシステム、経路探索サーバ、端末装置および地図表示方法に関するものである。本発明は、特に、道路や周辺の建物を立体的に表示するために道路や建物をポリゴンで表現したポリゴンデータベースを備え、端末装置の視点位置を向いている面のポリゴンデータを経路探索サーバから端末装置に配信することにより、通信負荷を抑制しつつ地図を３次元的に表示できるようにしたナビゲーションシステム、経路探索サーバ、端末装置および地図表示方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、見知らぬ土地において目的地となる場所を訪れる場合、地図帳等を頼りに当該地図に描かれた交通機関、道路やランドマーク及び住所を確認しながら到達していた。また、カーナビゲーションシステム（以後単にカーナビと言う）を搭載した自動車においては、該カーナビを起動して目的地を入力することによりナビゲーションシステムからモニタ画面に表示される案内や音声出力される案内（ナビゲーション情報）を得ながら目的地に到達していた。
【０００３】
上記カーナビは、ＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）を利用したものであり、地球上を周回している複数のＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号をＧＰＳアンテナで受信し、該ＧＰＳ信号に含まれる衛星位置や時計情報等を解析して位置の特定を行うものである。該複数のＧＰＳ衛星の個数は少なくとも４個以上必要である。ＧＰＳの単独測位精度は一般的に１０ｍ強であるが、ＤＧＰＳ（Differential GPS：ディファレンシャルＧＰＳ）を採用することにより５ｍ以下に向上する。特に、現在は一部の携帯電話にしか搭載されていないＧＰＳ受信機が、第三世代と称される携帯電話では全ての機種に搭載されるようになってきている。
【０００４】
このような測位機能を有する携帯端末の利用技術としては、種々の分野の技術が提案されており、例えば、自動車用のナビゲーション装置（カーナビ）を発展させ、携帯電話を端末として地図・経路情報を情報配信サーバ（経路探索サーバ）から配信する歩行者用の通信型ナビゲーションシステムが提案されている。
【０００５】
近年、携帯電話、ＰＨＳ等の携帯通信端末機器の性能は飛躍的に向上し、また、多機能化が進んでいる。特に通話機能の他にデータ通信機能が強化され、ユーザに対してインターネットを介した種々のデータ通信サービスが提供されている。ナビゲーションサービスもその１つであり、自動車の運転者のみならず携帯電話ユーザに対して現在位置から目的地までの経路案内を提供する通信ナビゲーションシステムが実用化されている。
【０００６】
一般的なナビゲーション装置、通信ナビゲーションシステムに使用される経路探索装置、経路探索方法は、例えば、下記の特許文献１（特開２００１−１６５６８１号公報）に開示されている。このナビゲーションシステムは、携帯ナビゲーション端末から出発地と目的地の情報を情報配信サーバに送り、情報配信サーバで道路網や交通網のデータから探索条件に合致した経路を探索して案内するように構成されている。探索条件としては、出発地から目的地までの移動手段、例えば、徒歩、自動車、鉄道と徒歩の併用などがあり、これを探索条件の１つとして経路探索する。
【０００７】
情報配信サーバは、地図データの道路（経路）をその結節点、屈曲点の位置をノードとし、各ノードを結ぶ経路をリンクとし、全てのリンクのコスト情報（距離や所要時間）をデータベースとして備えている。そして、情報配信サーバは、データベースを参照して、出発地のノードから目的地のノードに至るリンクを順次探索し、リンクのコスト情報が最小となるノード、リンクをたどって案内経路とすることによって最短の経路を携帯ナビゲーション端末に案内することができる。このような経路探索の手法としてはラベル確定法あるいはダイクストラ法と言われる手法が用いられる。上記特許文献１には、このダイクストラ法を用いた経路探索方法も開示されている。
【０００８】
一般的に通信型のナビゲーションシステムにおいて、端末装置が表示する地図情報は、ネットワークを介して接続される経路探索サーバなどのサーバ装置からダウンロードする。例えば、下記の特許文献２（特開２００３−２４７８３３号公報）や特許文献３（特開２００３−２３２６４４号公報）には、このような通信型のカーナビゲーション装置、地図データのダウンロード方式の発明が開示されている。
【０００９】
上記特許文献２に開示されたナビゲーション装置は、車両に走行中にサーバからの地図情報のダウンロードを許可するか否かを、ユーザが選択設定できるようにしたものであり、次のように構成される。端末側が次の地図上を必要とするとき、これがメモリカードにダウンロードされているときには、これを用いて地図表示をする。次の地図情報がダウンロードされておらず、地図情報のダウンロードが許可されている場合には、サーバからこれをダウンロードし、メモリカードに書き込んで使用できる状態とする。しかし、ダウンロードが許可されていないときには、もともとメモリカードに格納されている広域地図を用い、その縮尺率を縮小することにより、拡大して表示するようにする。
【００１０】
また、上記特許文献３に開示された地図データのダウンロード方式は、自動車の走行状態である、一般道路か、高速道路か、インターチェンジ付近か又は高速走行中か低速走行中か等の、自動車の走行状態に応じてダウンロードセンターから送信されダウンロードする地図データを選択してダウンロードするように構成したものである。これによりユーザが必ずしも必要としない多量の地図データがダウンロードセンター側から送信されることを抑制したものである。
【００１１】
ところで、経路探索サーバなどの情報配信サーバから案内経路の配信を受けた端末装置は液晶表示装置などの表示手段を備えており、表示手段に地図および案内経路を表示するとともに歩行者や自動車の現在位置（端末装置の現在位置）を案内経路上に表示して歩行者や自動車を目的地まで案内する。一般的に表示手段に表示する地図は平面図、すなわち、２次元図形の表示であるが、表示画像に遠近感をもたせた平面鳥瞰図やランドマークや建物の様子を視認し易くするため建物を擬似的に３次元的表現した鳥瞰図を表示する方法や、道路や建物をＺバッファ法により３次元ポリゴン画像として表示する方法も提案されている。
【００１２】
例えば、下記の特許文献４（特開２００１−２７５３５号公報）には、建物や道路を立体的に表示するようにした地図表示装置が開示されている。この特許文献２に開示された地図表示装置においては、３次元地図表示を行う際に、道路に経路案内線に影をつけて立体的に表示するように構成している。また、経路案内線が建物に隠れる位置関係となる場合、その経路案内線の重複部分について重複しない部分と色を変えて表示する。特に、ＶＲＡＭ（ビデオＲＡＭ）上で経路案内線の表示色と建物の表示色とを画素単位に互い違いに設定する半透過の手法で描画し、経路案内線と建物との相対的な位置関係を明確にして経路案内線の視認性を向上するようにしている。
【００１３】
上記のような表示を行うため、特許文献４に開示された地図表示装置において、地図データには、建物の形状データと高さ情報が記憶され、また、立体交差なども道路の形状データが記憶されている。この地図データに基づいて、建物や道路の立体交差部を描画部に３次元的に描画し、車両が進行し経路案内すべき位置に来ると描画部に所望の画像を描画した、音声出力部に所定の音声を発声させて、使用者を目的地へ案内するように構成している。
【００１４】
また、同様に、立体的な３次元の地図を表示する地図表示システムが、例えば、下記の特許文献５（特開２００５−５６０７５号公報）に開示されている。この特許文献５に開示された地図表示システムは、地図データ加工部は、オリジナルの３次元地図データを、３次元地図のデータ構造をツリー構造で表現したシーングラフデータと、３次元地図に含まれるオブジェクトを描画するための描画データとに分割して加工し、地図データ表示部は、シーングラフを参照して表示領域を特定し、特定された表示領域に応じた描画データを読み込み、表示処理を行うように構成したものである。
【００１５】
この、地図表示システムにおいては、立体的な３次元地図表示を行うため、データ量が多くなる地図情報をＤＶＤやＨＤＤなどの外部記憶装置に記憶するように構成している。
【００１６】
【特許文献１】特開２００１−１６５６８１号公報（図１、図２）
【特許文献２】特開２００３−２４７８３３号公報（図１、図６）
【特許文献３】特開２００３−２３２６４４号公報（図１）
【特許文献４】特開特開２００１−２７５３５号公報（図１、図４、段落［００５４］）
【特許文献５】特開２００５−５６０７５号公報（図１、図２、図４、段落［００５６］〜［００５９］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ナビゲーションシステムにおいては、地図データに基づいて所望の出発地から目的地までの最適経路を探索し案内経路を特定する。そしてＧＰＳ受信機等の測位手段により現在位置を測位し、地図や案内経路を表示する際に現在位置を示す現在位置マークや進行方向を示す方位マークなどを重ね合わせて表示し、利用者に現在位置や進行方向を知らせる。また、案内経路データに交差点などのガイダンスポイントが設定され、そのガイダンスポイントにおけるガイダンスとして音声ガイド（例えば、「この先、３００ｍ交差点です。左折して下さい」などの音声メッセージ）のデータが付加されている場合は、スピーカを介して音声メッセージを再生出力してユーザをガイドする。
【００１８】
一般に、自動車に搭載され自動車用による移動経路を専用に探索するナビゲーション装置は、プロセッサの演算処理能力も高く地図データや経路探索のための道路データを蓄積する記憶装置の容量も大きい。従って、上記特許文献４のように３次元表示のための大量の地図データを記憶することができ、立体的な表示を行うことができる。
【００１９】
一方、携帯電話などの携帯端末装置をナビゲーションシステムの端末装置とする通信型のナビゲーションシステムにおいて、端末装置を構成するプロセッサの演算処理能力は車載用のナビゲーション装置のように高くなく、また、記憶装置の記憶容量も小さい。このプロセッサや記憶装置はナビゲーションの機能だけでなく、端末装置が備える他の機能の実行にも用いられる。例えば、携帯電話を端末装置とする場合、プロセッサは本来の携帯電話の機能である通話機能の実行にも使用される。
【００２０】
通信型ナビゲーションシステムにおいても、建物の立体表示を含むリアルな映像表現を要求する声があるが、通信型ナビゲーションの共通の課題として、通信データ量をいかに減らすかという課題がある。従来は端末装置の通信コストに重点が置かれていたが、定額制などの料金プランにより通信データの増大に関するコスト面の課題は解決しつつある。しかし、通信データの量が多いとトラフィック負荷の問題があり、利用者が増えればさらに深刻な問題となる。
【００２１】
しかしながら、地図を３次元的に立体表示する場合、平面地図に比べ圧倒的にデータ量が多くなるという問題点があり、通信トラフィックが増大し、サーバが過大になるという問題が生じる。例えば、建物を単純な直方体として３次元ポリゴンを用意するとしても、少なくとも平面ポリゴンに比べて６倍（６面）のデータ量になり、さらに壁面の描画にテクスチャを貼るなどすれば、データ量は格段に増加する。これは通信データ量の抑制に逆行する問題であり、通信型ナビゲーションで立体表示を行う障害になっている。
【００２２】
本願の発明者は上記の問題点を解消すべく種々検討を重ねた結果、端末装置が建物を含む地図を３次元的に立体表示する場合、３次元ポリゴンデータは、建物などのオブジェクトを構成する各面のデータから構成されていることに着目し、端末装置の視点（利用者の位置）から見ることのできる面のポリゴンデータさえあれば、端末側で立体表示が可能であることに想到して本発明を完成するに至ったものである。
【００２３】
すなわち、本発明は、上記の問題点を解消することを課題とし、端末装置と経路探索サーバとからなる通信型のナビゲーションシステムにおいて、地図を３次元的に立体表示するに際して、経路探索サーバから、表示に必要なポリゴンデータのみを配信して、通信データ量を抑制することが可能なナビゲーションシステム、経路探索サーバ、端末装置および地図表示方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
前記課題を解決するために、本願の請求項１にかかる発明は、
３次元の地図を表示する表示手段と、３次元表示のために各オブジェクトを、当該オブジェクトを構成する面ごとのポリゴンデータとして蓄積したポリゴンデータベースと、視点位置から見える各オブジェクトの面を選択するポリゴン選択手段と、視点位置を設定する視点位置設定手段と、を備えたナビゲーションシステムであって、
前記視点位置設定手段が設定した視点位置に基づいて、前記ポリゴン選択手段は、当該視点位置から所定の範囲内のポリゴンデータを対象に当該視点位置から見える各オブジェクトの面を選択し、前記表示手段は前記ポリゴン選択手段が選択した面のポリゴンのみに基づいて地図を３次元表示することを特徴とする。
【００２５】
本願の請求項２にかかる発明は、請求項１にかかる発明において、
前記面ごとのポリゴンデータは、それぞれその表面方向を示す法線ベクトルを含み、前記ポリゴン選択手段は、前記視点位置から前記オブジェクトの各面を見込むベクトルを生成し、当該ベクトルと前記法線ベクトルとがなす角度を算出し、算出した角度が９０°以下の面を選択することを特徴とする。
【００２６】
本願の請求項３にかかる発明は、請求項１にかかる発明において、
前記ナビゲーションシステムは、更に、経路探索のための探索用ネットワークデータと、経路探索手段と、を備え、前記視点位置設定手段は、前記経路探索手段が探索した案内経路の所定の位置を視点位置とし、前記ポリゴン選択手段は、該視点位置から所定の範囲内のポリゴンデータを対象に当該視点位置から見える各オブジェクトの面を選択することを特徴とする。
【００２７】
本願の請求項４にかかる発明は、請求項３にかかる発明において、
前記視点位置設定手段は、前記経路探索手段が探索した案内経路を構成する各リンクの少なくとも両端の位置を視点位置とすることを特徴とする。
【００２８】
本願の請求項５にかかる発明は、請求項４にかかる発明において、
前記ポリゴン選択手段は、前記視点位置設定手段が案内経路上に設定した視点位置から前記オブジェクトの各面を見込むベクトルを生成し、当該ベクトルと前記視点位置における案内経路のリンクとのなす角度が所定値以下の場合に、前記オブジェクトの各面を見込むベクトルと前記法線ベクトルとがなす角度を算出し、算出した角度が９０°以下の面を選択することを特徴とする。
【００２９】
本願の請求項６にかかる発明は、請求項３にかかる発明において、
前記ポリゴン選択手段は、前記視点位置設定手段が案内経路上に設定した視点位置に基づいて選択した面を、当該視点位置が設定されたリンクと関連付けて前記ポリゴンデータベースに蓄積し、案内経路探索手段が探索した案内経路を構成する各リンクに基づいて、当該リンクに関連付けられた面のポリゴンデータを前記ポリゴンデータベースから読み出し、前記表示手段は前記ポリゴンデータベースから読み出した面のポリゴンデータのみに基づいて地図を３次元表示することを特徴とする。
【００３０】
また、本願の請求項７にかかる発明は、
経路探索サーバから配信されるポリゴンデータに基づいて３次元の地図を表示する表示手段を有する端末装置とネットワークを介して接続される経路探索サーバであって、
前記経路探索サーバは、３次元表示のために各オブジェクトを、当該オブジェクトを構成する面ごとのポリゴンデータとして蓄積したポリゴンデータベースと、視点位置から見える各オブジェクトの面を選択するポリゴン選択手段と、視点位置を設定する視点位置設定手段と、を備え、
前記視点位置設定手段が設定した視点位置に基づいて、前記ポリゴン選択手段は、当該視点位置から所定の範囲内のポリゴンデータを対象に当該視点位置から見える各オブジェクトの面を選択し、前記ポリゴン選択手段が選択した面のポリゴンデータのみを３次元地図表示データとして前記端末装置に配信することを特徴とする。
【００３１】
本願の請求項８にかかる発明は、請求項７にかかる発明において、
前記面ごとのポリゴンデータは、それぞれその表面方向を示す法線ベクトルを含み、前記ポリゴン選択手段は、前記視点位置から前記オブジェクトの各面を見込むベクトルを生成し、当該ベクトルと前記法線ベクトルとがなす角度を算出し、算出した角度が９０°以下の面を選択することを特徴とする。
【００３２】
本願の請求項９にかかる発明は、請求項７にかかる発明において、
前記ナビゲーションシステムは、更に、経路探索のための探索用ネットワークデータと、経路探索手段と、を備え、前記視点位置設定手段は、前記経路探索手段が探索した案内経路の所定の位置を視点位置とし、前記ポリゴン選択手段は、該視点位置から所定の範囲内のポリゴンデータを対象に当該視点位置から見える各オブジェクトの面を選択することを特徴とする。
【００３３】
本願の請求項１０にかかる発明は、請求項９にかかる発明において、
前記視点位置設定手段は、前記経路探索手段が探索した案内経路を構成する各リンクの少なくとも両端の位置を視点位置とすることを特徴とする。
【００３４】
本願の請求項１１にかかる発明は、請求項１０にかかる発明において、
前記ポリゴン選択手段は、前記視点位置設定手段が案内経路上に設定した視点位置から前記オブジェクトの各面を見込むベクトルを生成し、当該ベクトルと前記視点位置における案内経路のリンクとのなす角度が所定値以下の場合に、前記オブジェクトの各面を見込むベクトルと前記法線ベクトルとがなす角度を算出し、算出した角度が９０°以下の面を選択することを特徴とする。
【００３５】
本願の請求項１２にかかる発明は、請求項９にかかる発明において、
前記ポリゴン選択手段は、前記視点位置設定手段が案内経路上に設定した視点位置に基づいて選択した面を、当該視点位置が設定されたリンクと関連付けて前記ポリゴンデータベースに蓄積し、案内経路探索手段が探索した案内経路を構成する各リンクに基づいて、当該リンクに関連付けられた面のポリゴンデータを前記ポリゴンデータベースから読み出し、前記端末装置に配信することを特徴とする。
【００３６】
また、本願の請求項１３にかかる発明は、
３次元表示のために各オブジェクトを、当該オブジェクトを構成する面ごとのポリゴンデータとして蓄積したポリゴンデータベースと、視点位置から見える各オブジェクトの面を選択するポリゴン選択手段と、視点位置を設定する視点位置設定手段と、を備え、前記視点位置設定手段が設定した視点位置に基づいて、前記ポリゴン選択手段は、当該視点位置から所定の範囲内のポリゴンデータを対象に当該視点位置から見える各オブジェクト面を選択し、選択した面のポリゴンデータのみを配信する経路探索サーバにネットワークを介して接続される端末装置であって、
前記端末装置は前記経路探索サーバから受信したポリゴンデータに基づいて地図を３次元表示する表示手段を備え、前記経路探索サーバから受信した面のポリゴンデータのみに基づいて前記表示手段に地図を３次元表示することを特徴とする。
【００３７】
本願の請求項１４にかかる発明は、請求項１３にかかる発明において、
前記端末装置は、更に、視点位置を検出する視点位置検出手段を備え、前記視点位置検出手段が検出した視点位置情報を前記経路探索サーバに送信することを特徴とする。
【００３８】
また、本願の請求項１５にかかる発明は、
３次元の地図を表示する表示手段と、３次元表示のために各オブジェクトを、当該オブジェクトを構成する面ごとのポリゴンデータとして蓄積したポリゴンデータベースと、視点位置から見える各オブジェクトの面を選択するポリゴン選択手段と、視点位置を設定する視点位置設定手段と、を備えたナビゲーションシステムにおける地図表示方法であって、
前記視点位置設定手段が設定した視点位置に基づいて、前記ポリゴン選択手段が当該視点位置から所定の範囲内のポリゴンデータを対象に当該視点位置から見える各オブジェクトの面を選択第１のステップと、前記表示手段が、前記ポリゴン選択手段が選択した面のポリゴンのみに基づいて地図を３次元表示する第２のステップと、を有することを特徴とする。
【００３９】
本願の請求項１６にかかる発明は、請求項１５にかかる発明において、
前記面ごとのポリゴンデータは、それぞれその表面方向を示す法線ベクトルを含み、前記第１のステップは、前記ポリゴン選択手段が前記視点位置から前記オブジェクトの各面を見込むベクトルを生成し、当該ベクトルと前記法線ベクトルとがなす角度を算出し、算出した角度が９０°以下の面を選択する処理を含むことを特徴とする。
【００４０】
本願の請求項１７にかかる発明は、請求項１５にかかる発明において、
前記ナビゲーションシステムは、更に、経路探索のための探索用ネットワークデータと、経路探索手段と、を備え、前記視点位置設定手段が、前記経路探索手段が探索した案内経路の所定の位置を視点位置とするステップを有し、前記第１のステップは、前記ポリゴン選択手段が該視点位置から所定の範囲内のポリゴンデータを対象に当該視点位置から見える各オブジェクトの面を選択する処理を含むことを特徴とする。
【００４１】
本願の請求項１８にかかる発明は、請求項１７にかかる発明において、
前記視点位置設定手段が、前記経路探索手段が探索した案内経路の所定の位置を視点位置とするステップは、前記視点位置設定手段が、前記経路探索手段が探索した案内経路を構成する各リンクの少なくとも両端の位置を視点位置とする処理を含むことを特徴とする。
【００４２】
本願の請求項１９にかかる発明は、請求項１８にかかる発明において、
前記第１のステップは、前記ポリゴン選択手段が、前記視点位置設定手段が案内経路上に設定した視点位置から前記オブジェクトの各面を見込むベクトルを生成し、当該ベクトルと前記視点位置における案内経路のリンクとのなす角度が所定値以下の場合に、前記オブジェクトの各面を見込むベクトルと前記法線ベクトルとがなす角度を算出し、算出した角度が９０°以下の面を選択する処理を含むことを特徴とする。
【００４３】
本願の請求項２０にかかる発明は、請求項１５にかかる発明において、
前記地図表示方法は、更に、前記ポリゴン選択手段が、前記視点位置設定手段が案内経路上に設定した視点位置に基づいて選択した面を、当該視点位置が設定されたリンクと関連付けて前記ポリゴンデータベースに蓄積するステップと、案内経路探索手段が探索した案内経路を構成する各リンクに基づいて、当該リンクに関連付けられた面のポリゴンデータを前記ポリゴンデータベースから読み出すステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００４４】
請求項１にかかる発明においては、ナビゲーションシステムは、３次元の地図を表示する表示手段と、３次元表示のために各オブジェクトを、当該オブジェクトを構成する面ごとのポリゴンデータとして蓄積したポリゴンデータベースと、視点位置から見える各オブジェクトの面を選択するポリゴン選択手段と、視点位置を設定する視点位置設定手段と、を備えて構成されている。視点位置設定手段が設定した視点位置に基づいて、ポリゴン選択手段は、当該視点位置から所定の範囲内のポリゴンデータを対象に当該視点位置から見える各オブジェクトの面を選択し、表示手段はポリゴン選択手段が選択した面のポリゴンのみに基づいて地図を３次元表示する。
【００４５】
このような構成によれば、視点位置から見えるオブジェクトの面のみ選択し、この面のポリゴンデータに基づいて地図を３次元表示することができるから、表示手段と表示データを配信する手段との間の通信データ量を抑制することができるようになる。
【００４６】
請求項２にかかる発明においては、請求項１にかかる発明において、面ごとのポリゴンデータは、それぞれその表面方向を示す法線ベクトルを含み、前記ポリゴン選択手段は、前記視点位置から前記オブジェクトの各面を見込むベクトルを生成し、当該ベクトルと前記法線ベクトルとがなす角度を算出し、算出した角度が９０°以下の面を選択する。
【００４７】
このような構成によれば、視点位置から見えるオブジェクトの面のみを容易に選択することができ、この面のポリゴンデータに基づいて地図を３次元表示することができるようになる。
【００４８】
請求項３にかかる発明においては、請求項１にかかる発明において、ナビゲーションシステムは、更に、経路探索のための探索用ネットワークデータと、経路探索手段と、を備え、前記視点位置設定手段は、前記経路探索手段が探索した案内経路の所定の位置を視点位置とし、前記ポリゴン選択手段は、該視点位置から所定の範囲内のポリゴンデータを対象に当該視点位置から見える各オブジェクトの面を選択する。
【００４９】
このような構成によれば、目的地までの経路探索を行い、経路探索の結果得られた案内経路において、視点位置を設定して、視点位置から見えるオブジェクトの面のみ選択し、この面のポリゴンデータに基づいて案内経路に沿った地図を３次元表示することができるから、表示手段と表示データを配信する手段との間の通信データ量を抑制することができるようになる。
【００５０】
請求項４にかかる発明においては、請求項３にかかる発明において、視点位置設定手段は、前記経路探索手段が探索した案内経路を構成する各リンクの少なくとも両端の位置を視点位置とする。
【００５１】
このような構成によれば、案内経路の各リンクに視点を設定して、視点位置から見えるオブジェクトの面のみ選択し、この面のポリゴンデータに基づいて案内経路に沿った地図を３次元表示することができるようになる。
【００５２】
請求項５にかかる発明においては、請求項４にかかる発明において、ポリゴン選択手段は、前記視点位置設定手段が案内経路上に設定した視点位置から前記オブジェクトの各面を見込むベクトルを生成し、当該ベクトルと前記視点位置における案内経路のリンクとのなす角度が所定値以下の場合に、前記オブジェクトの各面を見込むベクトルと前記法線ベクトルとがなす角度を算出し、算出した角度が９０°以下の面を選択する。
【００５３】
このような構成によれば、ポリゴン選択手段は、視点位置から前記オブジェクトの各面を見込むベクトルを生成し、当該ベクトルと前記視点位置における案内経路のリンクとのなす角度が所定値以下の場合に、オブジェクトの各面を見込むベクトルと前記法線ベクトルとがなす角度を算出するから、ポリゴン選択手段における演算処理の頻度を少なくすることができるようになる。
【００５４】
請求項６にかかる発明においては、請求項３にかかる発明において、ポリゴン選択手段は、前記視点位置設定手段が案内経路上に設定した視点位置に基づいて選択した面を、当該視点位置が設定されたリンクと関連付けて前記ポリゴンデータベースに蓄積し、案内経路探索手段が探索した案内経路を構成する各リンクに基づいて、当該リンクに関連付けられた面のポリゴンデータを前記ポリゴンデータベースから読み出す。
【００５５】
このような構成によれば、案内経路のリンクとリンクに設定された視点位置から見える各オブジェトクの面が関連付けてポリゴンゲータベースに蓄積されるから、経路探索の都度、視点位置設定手段が視点位置を設定したり、ポリゴン選択手段が演算したりする必要をなくすことができ、ナビゲーションシステムの処理能力を向上することができるようになる。
【００５６】
請求項７ないし請求項１２にかかる発明においては、それぞれ請求項１〜請求項６にかかるナビゲーションシステムを構成する経路探索サーバを提供することができるようになり、請求項１３、請求項１４にかかる発明においてはそれぞれ請求項１、請求項２にかかる端末装置を提供することができるようになる。また、請求項１５ないし請求項２０にかかる発明においては、それぞれ請求項１ないし請求項６にかかるナビゲーションシステムにおける地図表示方法を提供することきができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
以下、本発明の具体例を実施例及び図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の実施例においては、携帯電話を端末装置とし、地図等を２次元表示あるいは鳥瞰図を表示する表示モードと３次元表示する表示モードを選択的に使用することができるナビゲーションシステムを具体例として説明するが、本発明はこのような実施例に限ることなく、端末装置は車載型の端末装置のような移動端末であってもよい。本明細書においては、移動端末を含めて端末装置と総称する。
【実施例１】
【００５８】
図１は、本発明の実施例にかかるナビゲーションシステムの構成を示すブロック図である。ナビゲーションシステム１０は、図１に示すようにインターネットなどのネットワーク１２を介して接続される端末装置２０と経路探索サーバ３０を備えて構成されている。経路探索サーバ３０は、経路探索手段３１６、探索用ネットワークデータ３１７、地図データを蓄積した地図データベース３１５、道路や建物の３次元ポリゴンを蓄積したポリゴンデータベース３１８を備えている。
【００５９】
端末装置２０から現在位置、目的地、移動手段（自動車、徒歩、交通機関あるいは徒歩と交通機関併用など）などの経路探索条件を含む経路探索要求があると、探索用ネットワークデータ３１７を参照して経路探索条件に合致した最短の案内経路あるいは経路長順に複数の案内経路を探索する。探索の結果得られた案内経路のデータは、地図データベース３１５から選択した現在位置を含む複数の単位地図データ（緯度・経度で所定の大きさのエリアに区分された地図データ）やポリゴンデータベース３１８から選択した前記単位地図データ上の道路や建物の３次元ポリゴンのデータとともに端末装置２０に配信される。
【００６０】
探索用ネットワークデータ３１７は、道路ネットワークデータ３１７Ａ、交通ネットワークデータ３１７Ｂを備えており、徒歩や自動車あるいは交通機関を利用した経路を探索することができる。道路ネットワークデータ３１７Ａ、交通ネットワークデータ３１７Ｂは、ノードの高度情報を持たない通常の平面地図に基づくネットワークデータである。従って、経路探索手段３１６によって探索された案内経路のデータは平面的な経路のデータであって、高度情報を持たない。
【００６１】
端末装置２０は、経路探索サーバ３０から目的地までの案内経路を受信すると、表示手段に現在位置付近の地図を表示する。表示手段に表示される地図画像には、案内経路と現在位置を示す現在位置マークとが重ね合わせて表示される。一般的には現在位置マークを表示画面の中央にして、所定の大きさの単位地図が表示される。３次元の立体的な地図表示を行う場合は、経路探索サーバ３０から現在位置周辺の道路、建物の３次元ポリゴンデータを受信して表示する。
【００６２】
３次元ポリゴンデータは、後述するように建物などのオブジェクトを構成する各面のデータからなる。本発明においては、端末装置２０は視点位置検出手段により端末装置２０における視点位置、視線の方向などを含む視点位置情報を経路探索サーバ３０に送信する。経路探索サーバ３０は端末装置２０から受信した視点位置情報に基づいて、後述する方法により、端末装置２０から見える面に該当するポリゴンデータのみを選択して端末装置に配信する。
【００６３】
端末装置２０は経路探索サーバから受信した３次元ポリゴンデータに基づいて、３次元の地図、建物の画像を表示手段に表示する。この結果、経路探索サーバ３０と端末装置２０との間で送受信されるポリゴンデータは、端末装置２０の視点位置に従って、当該視点位置から見ることのできる面のポリゴンデータのみとなるので、必要最小限度のデータ量で済ませることができるようになる。
【００６４】
経路探索サーバ３０はまた、制御手段３１１、通信手段３１２、配信データ編集手段３１３、案内経路データ作成手段３１４、ポリゴン選択手段３１９、視点位置設定手段３２０を備えている。制御手段３１１は、図示してはいないがＲＡＭ、ＲＯＭ、プロセッサを有するマイクロプロセッサであり、ＲＯＭに格納された制御プログラムにより各部の動作を制御する。通信手段３１２は、ネットワーク１２を介して端末装置２０と通信するためのインターフェースである。案内経路データ作成手段３１４は前述のようにして探索された案内経路のデータや地図データ、ガイダンスポイント、ガイダンスポイントにおけるガイダンスのデータなどを作成し、配信データ編集手段３１３が案内経路などのデータを端末装置２０に配信するためのデータに編集する。
【００６５】
ポリゴン選択手段３１９は、端末装置２０から受信した視点位置情報または視点位置設定手段３２０が設定した所定の視点位置の情報に基づいてポリゴンデータベース３１８に蓄積された３次元ポリゴンデータから、後述する方法により、端末装置２０から見える面に該当するポリゴンデータのみを選択して端末装置に配信する。
【００６６】
道路ネットワークデータ３１７Ａは以下のように構成されている。例えば、道路が図２に示すように道路Ａ、Ｂ、Ｃからなる場合、道路Ａ、Ｂ、Ｃの端点、交差点、屈曲点などをノードとし、各ノード間を結ぶ道路を有向性のリンクで表し、ノードデータ（ノードの緯度・経度）、リンクデータ（リンク番号）と各リンクのリンクコスト（リンクの距離またはリンクを走行するのに必要な所要時間）をデータとしたリンクコストデータとで構成される。
【００６７】
すなわち、図２において、Ｎｎ（○印）、Ｎｍ（◎印）がノードを示し、Ｎｍ（◎印）は道路の交差点を示している。各ノード間を結ぶ有向性のリンクを矢印線（実線、点線、２点鎖線）で示している。リンクは、道路の上り、下りそれぞれの方向を向いたリンクが存在するが、図２では図示を簡略化するため矢印の向きのリンクのみを図示している。
【００６８】
このような道路ネットワークのデータを経路探索用のデータベースとして経路探索を行う場合、出発地のノードから目的地のノードまで連結されたリンクをたどりそのリンクコストを累積し、累積リンクコストの最少になる経路を探索して案内する。すなわち、図２において出発地をノードＡＸ、目的地をノードＣＹとして経路探索を行う場合、ノードＡＸから道路Ａを走行して２つ目の交差点で右折して道路Ｃに入りノードＣＹにいたるリンクを順次たどりリンクコストを累積し、リンクコストの累積値が最少になる経路を探索して案内する。
【００６９】
図２ではノードＡＸからノードＣＹに至る他の経路は図示されていないが、実際にはそのような経路が他にも存在するため、ノードＡＸからノードＣＹに至ることが可能な複数の経路を同様にして探索し、それらの経路のうちリンクコストが最少になる経路を最適経路として決定するものである。この手法は、例えば、ダイクストラ法と呼ばれる周知の手法によって行われる。
【００７０】
交通ネットワークデータ３１７Ｂのデータも基本的には道路ネットワークデータと同様であるが、路線を運行する電車のそれぞれが各駅間のリンク（各駅がノード、駅間を結ぶリンク）を構成するものとしてネットワークデータが作成されている。従って案内経路はリンクである電車を特定したものとなる。このような交通ネットワークデータを用いて、ある出発地からある目的地までの経路を探索するためには、出発地から目的地まで到達する際に使用（乗車）できる全ての交通手段を探索して探索条件に合致する交通手段を特定して案内経路が特定される。
【００７１】
一方、端末装置２０は、例えばＧＰＳ受信機などからなるＧＰＳ測位手段２１２を搭載した携帯電話機であり、制御手段２１１、ＧＰＳ測位手段２１２、表示モード制御手段２１３、視点位置検出手段２１４、２次元表示制御手段２１５、３次元表示制御手段２１６、通信手段２１７、配信要求編集手段２１８、配信データ記憶手段２１９、ＶＲＡＭ２２０、表示手段２２１、操作・入力手段２２２などを備えて構成されている。利用者は、徒歩あるいは交通機関を移動手段として選択し、徒歩や交通機関を利用した経路案内を受けることができ、また、自動車の助手席に同乗した時には移動手段として自動車を選択して経路案内を受けることができる。
【００７２】
制御手段２１１は、図示してはいないがＲＡＭ、ＲＯＭを有するマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）を備えて構成され、ＲＯＭに格納された制御プログラムにより各部の動作を制御する。操作・入力手段２２２は、数字キーやアルファベットキー、その他の機能キー、選択キー、スクロールキーなどからなる操作・入力手段ためのものであり、出力手段である表示手段２２１に表示されるメニュー画面から所望のメニューを選択し、あるいは、キーを操作して種々の入力操作を行うものである。従って、表示手段２２１は操作・入力手段２２２の一部としても機能する。通信手段２１７は、ネットワーク１２を介して経路探索サーバ３０と通信するためのインターフェースである。
【００７３】
利用者が経路探索サーバ３０に経路探索を依頼しようとする場合、端末装置２０において操作・入力手段２２２を操作し、表示手段２２１に表示されるサービスメニューから経路探索を選択し、現在位置、目的地、移動手段（自動車、徒歩、交通機関あるいは徒歩と交通機関併用など）などの経路探索条件を入力する。経路探索条件は配信要求編集手段２１８で経路探索サーバ３０への配信要求に編集され、通信手段２１７を介して経路探索サーバ３０に送信される。
【００７４】
経路探索サーバ３０からの配信データは配信データ記憶手段２１９に一時記憶され、必要に応じて配信データ記憶手段２１９から読み出され、表示手段２２１に表示される。端末装置２０は、配信データに含まれる地図、案内経路、建物画像などを２次元表示あるいは鳥瞰図表示する第１の表示モード（以下、２次元表示モードという）と、３次元表示する３次元表示する第２の表示モード（以下、３次元表示モードという）と、を有しており、表示モード制御手段２１３が２次元表示制御手段２１５、３次元表示制御手段２１６の何れかを選択的に動作させ表示手段２２１への表示を行う。利用者は操作・入力手段２２２を用いて所望の表示モードを指定する。
【００７５】
２次元表示制御手段２１５は経路探索サーバ３０から配信される地図、道路、案内経路、建物などの平面データを用いてそれらを２次元の画像（平面画像）として表示する制御を行う。鳥瞰図表示をする場合、２次元表示制御手段２１５は、２次元の地図や道路を所定の高度の視点位置から見た鳥瞰図の画像を作成して表示する制御を行う。３次元表示制御手段２１６は経路探索サーバ３０から配信される地図、道路、建物などの３次元ポリゴンのデータを用いて３次元画像に処理して表示する制御を行う。２次元表示制御手段２１５、３次元表示制御手段２１６により作成された画像データは、描画手段であるＶＲＡＭ２２０にドット単位で展開され、表示手段２２１に所望の表示モードの画像が表示される。
【００７６】
ＧＰＳ測位手段２１２は端末装置２０の現在位置を周期的に測位し、現在位置（緯度・経度）を取得する。ＧＰＳ測位手段２１２で測位したこの現在位置を示す現在位置マークが表示手段２２１に表示される地図や案内経路などの画像に重ね合わせられて表示される。
【００７７】
次に、本発明における３次元表示のためのポリゴンデータの選択方法について説明するが、それに先立って、３次元表示のための道路や建物の３次元ポリゴンについて説明する。道路ＲＤ１を３次元的に見た場合、道路は傾斜の異なる面の連続体で構成されている。すなわち、道路ＲＤ１は図３に示すように、傾斜の異なる面（ａ）〜面（ｄ）のようになる。道路の３次元ポリゴンは、この連続する面（ａ）〜面（ｄ）のそれぞれの形状データ、各頂点の位置データ（位置座標）と、各面が持つ向きを示す法線ベクトル（図３の各矢印）とで表されている。従って、面の形状データに従って面の画像データを生成し、各面を法線ベクトルに基づいて算出した向きに沿って配置してゆけば、図３に示すような道路の立体画像を表示することができる。
【００７８】
ここで、各面の向きは、ポリゴンデータに法線ベクトルを含まなくても、一定の規則に従って面の各頂点の座標を並べておくことで算出可能である。例えば、各座標点を表側から見て左回りで並べるというような規則としておけば、法線ベクトルを持たなくても面の向きを算出することができる。
【００７９】
建物の３次元ポリゴンも同様であり、建物を、それを構成する面に分解して、それぞれの形状データ、各頂点の位置データ（位置座標）と、各面が持つ向きを示す法線ベクトルとで表すことができ、建物の各面がどちらの方位を向いているかを法線ベクトルによって知ることができる。このようなポリゴンを用いて、よく知られているＺバッファ法により陰面処理して画像データを生成する。陰面処理とは視線方向からは陰になって見えない面を消去する処理をいい、これにより建物の立体画像を表示することができる。
【００８０】
例えば、建物のポリゴンは、図４に示すように建物を構成する面の図形データから構成されている。図４において、建物Ａは面ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＡ３などの面の図形データから構成され、各面の向きを示す法線ベクトルを有している。例えば、建物Ａの面ＳＡ１は法線ベクトルＡ１を有している。また、図４では建物の裏側の面は見えていないが裏側の各面ＳＡ４、ＳＡ５、ＳＡ６のポリゴンデータが同じように用意されている。例えば、面ＳＡ１の裏側の面は面ＳＡ４であり、面ＳＡ１の法線ベクトルＡ１とは逆向きの法線ベクトルＡ４を有している。なお、この図４は空間の位置関係を説明するために作図したもので、端末装置２０に表示される画面ではない。
【００８１】
建物Ｂについても同様であり、面ＳＢ１〜ＳＢ６の面の図形データから構成され、各面の向きを示す法線ベクトルを有している。このようなポリゴン図形を、図４の視点位置Ｐから各建物の面を見た場合、視点位置から注目する面を見込むベクトルとその面の法線ベクトルから当該面が視点位置から見えている面か否かと、面の向いている方向を知ることができる。
【００８２】
例えば、視点位置Ｐから注目する面が建物Ａの面ＳＡ１であるとすると、視点位置Ｐから面ＳＡ１を見込むベクトルＶＡ１をとる。このベクトルＶＡ１と法線ベクトルＡ１の成す角度θＡ１（両ベクトルの内積をとればよい）が直角未満であれば、この面の表面は視点方向に向いていることが分かる。従って、この面は表示手段に表示される面であることがわかる。ベクトルＶＢ１と法線ベクトルＢ１のように両ベクトルの成す角度が直角以上ならば、視点位置からは見えていない面であり、この面を表示手段に表示されないことがわかる。図４においてＥは視点位置の高さであり、歩行者が端末装置を使用している場合は、平均的な目の高さ（約１．５ｍ）である。
【００８３】
このように、端末装置２０が３次元の表示を行う場合、ポリゴンデータの全てが必要なわけではなく、視点位置から見えている面のポリゴンデータのみあれば足りるのである。そこで、本発明においては、端末装置２０が３次元表示を行う場合、端末装置２０から視点情報を経路探索サーバ３０に送信し、経路探索サーバ３０が当該視点情報に基づいて表示に必要な面のポリゴンデータを選択して端末装置２０に配信するように構成している。端末装置２０においては、受信した面のポリゴンデータを基に、周知のＺバッファ法などを用いて、実際に視点から見える画像を描画していく。
【００８４】
このため、端末装置２０は視点位置検出手段２１４によって視点位置、視線方向を検出して視点情報として経路探索サーバ３０に送信する。視点位置は一般にはＧＰＳ測位手段２１２が測位した現在位置（緯度・経度）であり、視線方向は端末装置２０の進行方向であるが、ナビゲーションシステムによる経路案内においては、案内経路上の移動方向である。
【００８５】
一方、経路探索サーバ３０はポリゴン選択手段３１９を備えており、経路探索サーバ３０は端末装置２０から視点情報を受信すると、視点位置周辺の所定範囲の３次元ポリゴンデータをポリゴンデータベース３１８から読み出し、ポリゴン選択手段３１９は、図４において説明したように、視点位置からオブジェクトである建物の各面を見込むベクトルを作成し、各面が持つ法線ベクトルとのなす角度を計算し、両ベクトルのなす角度が直角以下の面を選択し、その面のポリゴンデータを端末装置２０に配信する。
【００８６】
なお、ポリゴンデータが法線ベクトルを有していなくても、先に述べたように面の頂点の座標データが左周りに記録されているたりものとすれば、各頂点の座標から面が向いている方向を知ることができ、視点位置、視線方向との関係から、視点位置から見える面を選択することができる。
【００８７】
ここで、端末装置２０が案内経路上を移動して視点位置が変わった場合、端末装置２０は適宜の間隔で再度サーバに視点位置情報を送信して、新たに面データを受信すればよい。端末装置は固有のＩＤを持ち、経路探索サーバ３０と通信接続しているので、経路探索サーバ３０はそのＩＤを認識して、当該端末装置２０に送信していない面データのみ送るようにすることも出来る。
【００８８】
以上の方法の他、端末装置２０が経路探索サーバ３０に経路探索を要求し、経路探索サーバ３０が経路探索して得た案内経路のデータとともに、３次元表示のためのポリゴンデータを端末装置２０に配信する方法をとることもできる。以下にその例を説明する。
【００８９】
図５は、案内経路ＲＴと視点位置および建物の面との関係を示す図である。図５に示すように経路探索サーバ３０において探索して得た案内経路ＲＴがリンクＬＫｎ、リンクＬＫｎ＋１であった場合、各リンクの端点（ノード）上に視点Ｐｎ−１、Ｐｎ、Ｐｎ＋１を設定する。リンクが長い場合はリンクの途中にも視点を設定して、経路周辺の所定の範囲を漏れなく対象とする。このような視点位置の設定を視点位置設定手段３２０が行う。なお、端末装置２０から視点位置情報を受信する前述の場合、視点位置設定手段３２０は端末装置２０から受信した視点位置情報に基づいて視点位置を決定する。
【００９０】
図６はこの様子を模式的に示す図であり、リンクＬＫｎの途中に視点位置Ｐｎ０を設定する。図６において各視点位置Ｐｎ−１、Ｐｎ、Ｐｎ０、Ｐｎ＋１を中心とする円は３次元ポリゴンデータを配信するエリアを模式的に示している。リンクが長い場合、端点にのみ視点位置を設定しても、３次元ポリゴンを得られるエリアが途切れてしまうとその間の表示が飛んでしまうが、リンク途中に視点位置Ｐｎ０を設定することにより、これを防止することができる。このため、リンク途中に視点位置を設定する間隔は、３次元ポリゴンを抽出するエリアの半径によって定めることが好ましい。この場合、端末装置２０は現在位置を経路探索サーバ３０に送信すればよく、経路探索サーバ３０は現在位置に基づいて視点位置における面データを配信する。
【００９１】
これらの各視点位置Ｐｎ−１、Ｐｎ、Ｐｎ０、Ｐｎ＋１において、それぞれ前述したような方法により、各視点位置で見える面のポリゴンのみを選択して、案内経路のデータとともに端末装置２０に配信する。なお、ポリゴンデータは、全案内経路のデータと一緒に送信してもよいし、案内経路のデータのみ配信しておき、ポリゴンデータは端末装置２０が案内経路上を移動するに伴って視点位置に達する都度、分割して配信しても良い。
【００９２】
また、案内経路が求められている場合は、その案内経路を進むのが前提であるから、視点位置における案内経路の進行方向に視線の方向を限定して面を抽出しても良い。図７はこの概念を示す模式図である。図７に示すように、まず視点位置Ｐｎ−１から対象の面を見込んだベクトルＶＢ１が、経路に対して所定の角度範囲にある場合のみ演算を継続し、面の法線ベクトルＢ１とベクトルＶＢ１とのなす角度が直角以下であるかを判別する。図７においては角度αＢ1が、直角未満の場合に演算を行うこととしている。なお、さらに狭い視野を想定するのであれば、判定する角度を狭めて良い。このようにすることで、さらに送信する面データを減らすことが出来る。
【００９３】
なお、図５、図７を参照して説明した案内経路とともに３次元表示のためのポリゴンデータを選択して端末装置２０に配信する方法では、端末装置２０が経路探索サーバ３０に視点位置情報を送信する方法、あるいは、端末装置２０が経路探索サーバ３０に経路探索要求を出してから経路探索サーバ３０が、端末装置２０からの現在位置情報に基づいて視点位置を演算する方式であるが、経路探索サーバ３０は面のポリゴンを配信するに際して視点位置ごとに上記の演算を毎回行う必要がある。
【００９４】
そこで、視点位置を設定するリンクに対して、当該視点位置から見える面のポリゴンを関連付けて記憶しておき、その道路のリンク（案内経路のリンク）を配信する際には、関連付けられている面のポリゴンを合わせて経路探索サーバ３０から配信するように構成してもよい。この場合も、一般道は双方向に通行可能なので双方向のリンクに対して全周を対象として見える面を演算して選択し、一方通行の道路路では許可された進行方向に限定して見える面を演算して選択するようにしてもよい。
【００９５】
このように構成すれば、経路探索サーバ３０は毎回視点位置から見える面を演算する必要が無く、端末装置２０からの要求に対して直ちに結果を配信することが出来るので、端末装置２０と経路探索サーバ３０との間のネットワークのセッションを長い時間保持することもない。従って、経路探索サーバ３０の処理能力を向上させることができる。
【００９６】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、３次元の地図画像を表示する場合に、経路探索サーバ３０が３次元表示のために蓄積しているポリゴンから、表示に必要な面を選択して端末装置２０に配信することができ、通信のためのネットワーク負荷を軽減することができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明は、端末装置２０と経路探索サーバ３０からなる通信型のナビゲーションシステムにおいて最も有効であるが、地図の３次元表示に対して必要なポリゴンを道路のリンクに関連付けて記憶しておくことにより、演算処理の負荷を軽減することができ、スタンドアロンで動作するナビゲーション装置においても装置の高速化に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の実施例にかかるナビゲーションシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】経路探索のための道路ネットワークデータの概念を示す模式図である。
【図３】道路ポリゴンの構成を説明するための模式図である。
【図４】建物ポリゴンの構成と視点位置との関係を説明するための模式図である。
【図５】案内経路と視点位置および建物の面との関係を示す図である。
【図６】案内経路のリンクの途中に視点位置を設定する概念を示す模式図である。
【図７】案内経路に視点位置を設定し、視線方向を案内経路の進行方向とした場合の面ポリゴン選択の概念を示す模式図である。
【符号の説明】
【００９９】
１０・・・・ナビゲーションシステム
１２・・・・ネットワーク
２０・・・・端末装置
２１１・・・制御手段
２１２・・・ＧＰＳ測位手段
２１３・・・表示モード制御手段
２１４・・・視点位置検出手段
２１５・・・２次元表示制御手段
２１６・・・３次元表示制御手段
２１７・・・通信手段
２１８・・・配信要求編集手段
２１９・・・配信データ記憶手段
２２０・・・ＶＲＡＭ
２２１・・・表示手段
２２２・・・操作・入力手段
３０・・・・経路探索サーバ
３１１・・・制御手段
３１２・・・通信手段
３１３・・・配信データ編集手段
３１４・・・案内経路データ作成手段
３１５・・・地図データベース
３１６・・・経路探索手段
３１７・・・探索用ネットワークデータ
３１７Ａ・・・道路ネットワークデータ
３１７Ｂ・・・交通ネットワークデータ
３１８・・・ポリゴンデータベース
３１９・・・ポリゴン選択手段
３２０・・・視点位置設定手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩行者や自動車の運転者に出発地から目的地までの最適な経路を探索して案内する通信型のナビゲーションシステム、経路探索サーバ、端末装置および地図表示方法に関するものである。本発明は、特に、道路や周辺の建物を立体的に表示するために道路や建物をポリゴンで表現したポリゴンデータベースを備え、端末装置の視点位置を向いている面のポリゴンデータを経路探索サーバから端末装置に配信することにより、通信負荷を抑制しつつ地図を３次元的に表示できるようにしたナビゲーションシステム、経路探索サーバ、端末装置および地図表示方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、見知らぬ土地において目的地となる場所を訪れる場合、地図帳等を頼りに当該地図に描かれた交通機関、道路やランドマーク及び住所を確認しながら到達していた。また、カーナビゲーションシステム（以後単にカーナビと言う）を搭載した自動車においては、該カーナビを起動して目的地を入力することによりナビゲーションシステムからモニタ画面に表示される案内や音声出力される案内（ナビゲーション情報）を得ながら目的地に到達していた。
【０００３】
上記カーナビは、ＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）を利用したものであり、地球上を周回している複数のＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号をＧＰＳアンテナで受信し、該ＧＰＳ信号に含まれる衛星位置や時計情報等を解析して位置の特定を行うものである。該複数のＧＰＳ衛星の個数は少なくとも４個以上必要である。ＧＰＳの単独測位精度は一般的に１０ｍ強であるが、ＤＧＰＳ（Differential GPS：ディファレンシャルＧＰＳ）を採用することにより５ｍ以下に向上する。特に、現在は一部の携帯電話にしか搭載されていないＧＰＳ受信機が、第三世代と称される携帯電話では全ての機種に搭載されるようになってきている。
【０００４】
このような測位機能を有する携帯端末の利用技術としては、種々の分野の技術が提案されており、例えば、自動車用のナビゲーション装置（カーナビ）を発展させ、携帯電話を端末として地図・経路情報を情報配信サーバ（経路探索サーバ）から配信する歩行者用の通信型ナビゲーションシステムが提案されている。
【０００５】
近年、携帯電話、ＰＨＳ等の携帯通信端末機器の性能は飛躍的に向上し、また、多機能化が進んでいる。特に通話機能の他にデータ通信機能が強化され、ユーザに対してインターネットを介した種々のデータ通信サービスが提供されている。ナビゲーションサービスもその１つであり、自動車の運転者のみならず携帯電話ユーザに対して現在位置から目的地までの経路案内を提供する通信ナビゲーションシステムが実用化されている。
【０００６】
一般的なナビゲーション装置、通信ナビゲーションシステムに使用される経路探索装置、経路探索方法は、例えば、下記の特許文献１（特開２００１−１６５６８１号公報）に開示されている。このナビゲーションシステムは、携帯ナビゲーション端末から出発地と目的地の情報を情報配信サーバに送り、情報配信サーバで道路網や交通網のデータから探索条件に合致した経路を探索して案内するように構成されている。探索条件としては、出発地から目的地までの移動手段、例えば、徒歩、自動車、鉄道と徒歩の併用などがあり、これを探索条件の１つとして経路探索する。
【０００７】
情報配信サーバは、地図データの道路（経路）をその結節点、屈曲点の位置をノードとし、各ノードを結ぶ経路をリンクとし、全てのリンクのコスト情報（距離や所要時間）をデータベースとして備えている。そして、情報配信サーバは、データベースを参照して、出発地のノードから目的地のノードに至るリンクを順次探索し、リンクのコスト情報が最小となるノード、リンクをたどって案内経路とすることによって最短の経路を携帯ナビゲーション端末に案内することができる。このような経路探索の手法としてはラベル確定法あるいはダイクストラ法と言われる手法が用いられる。上記特許文献１には、このダイクストラ法を用いた経路探索方法も開示されている。
【０００８】
一般的に通信型のナビゲーションシステムにおいて、端末装置が表示する地図情報は、ネットワークを介して接続される経路探索サーバなどのサーバ装置からダウンロードする。例えば、下記の特許文献２（特開２００３−２４７８３３号公報）や特許文献３（特開２００３−２３２６４４号公報）には、このような通信型のカーナビゲーション装置、地図データのダウンロード方式の発明が開示されている。
【０００９】
上記特許文献２に開示されたナビゲーション装置は、車両に走行中にサーバからの地図情報のダウンロードを許可するか否かを、ユーザが選択設定できるようにしたものであり、次のように構成される。端末側が次の地図上を必要とするとき、これがメモリカードにダウンロードされているときには、これを用いて地図表示をする。次の地図情報がダウンロードされておらず、地図情報のダウンロードが許可されている場合には、サーバからこれをダウンロードし、メモリカードに書き込んで使用できる状態とする。しかし、ダウンロードが許可されていないときには、もともとメモリカードに格納されている広域地図を用い、その縮尺率を縮小することにより、拡大して表示するようにする。
【００１０】
また、上記特許文献３に開示された地図データのダウンロード方式は、自動車の走行状態である、一般道路か、高速道路か、インターチェンジ付近か又は高速走行中か低速走行中か等の、自動車の走行状態に応じてダウンロードセンターから送信されダウンロードする地図データを選択してダウンロードするように構成したものである。これによりユーザが必ずしも必要としない多量の地図データがダウンロードセンター側から送信されることを抑制したものである。
【００１１】
ところで、経路探索サーバなどの情報配信サーバから案内経路の配信を受けた端末装置は液晶表示装置などの表示手段を備えており、表示手段に地図および案内経路を表示するとともに歩行者や自動車の現在位置（端末装置の現在位置）を案内経路上に表示して歩行者や自動車を目的地まで案内する。一般的に表示手段に表示する地図は平面図、すなわち、２次元図形の表示であるが、表示画像に遠近感をもたせた平面鳥瞰図やランドマークや建物の様子を視認し易くするため建物を擬似的に３次元的表現した鳥瞰図を表示する方法や、道路や建物をＺバッファ法により３次元ポリゴン画像として表示する方法も提案されている。
【００１２】
例えば、下記の特許文献４（特開２００１−２７５３５号公報）には、建物や道路を立体的に表示するようにした地図表示装置が開示されている。この特許文献２に開示された地図表示装置においては、３次元地図表示を行う際に、道路に経路案内線に影をつけて立体的に表示するように構成している。また、経路案内線が建物に隠れる位置関係となる場合、その経路案内線の重複部分について重複しない部分と色を変えて表示する。特に、ＶＲＡＭ（ビデオＲＡＭ）上で経路案内線の表示色と建物の表示色とを画素単位に互い違いに設定する半透過の手法で描画し、経路案内線と建物との相対的な位置関係を明確にして経路案内線の視認性を向上するようにしている。
【００１３】
上記のような表示を行うため、特許文献４に開示された地図表示装置において、地図データには、建物の形状データと高さ情報が記憶され、また、立体交差なども道路の形状データが記憶されている。この地図データに基づいて、建物や道路の立体交差部を描画部に３次元的に描画し、車両が進行し経路案内すべき位置に来ると描画部に所望の画像を描画した、音声出力部に所定の音声を発声させて、使用者を目的地へ案内するように構成している。
【００１４】
また、同様に、立体的な３次元の地図を表示する地図表示システムが、例えば、下記の特許文献５（特開２００５−５６０７５号公報）に開示されている。この特許文献５に開示された地図表示システムは、地図データ加工部は、オリジナルの３次元地図データを、３次元地図のデータ構造をツリー構造で表現したシーングラフデータと、３次元地図に含まれるオブジェクトを描画するための描画データとに分割して加工し、地図データ表示部は、シーングラフを参照して表示領域を特定し、特定された表示領域に応じた描画データを読み込み、表示処理を行うように構成したものである。
【００１５】
この、地図表示システムにおいては、立体的な３次元地図表示を行うため、データ量が多くなる地図情報をＤＶＤやＨＤＤなどの外部記憶装置に記憶するように構成している。
【００１６】
【特許文献１】特開２００１−１６５６８１号公報（図１、図２）
【特許文献２】特開２００３−２４７８３３号公報（図１、図６）
【特許文献３】特開２００３−２３２６４４号公報（図１）
【特許文献４】特開特開２００１−２７５３５号公報（図１、図４、段落［００５４］）
【特許文献５】特開２００５−５６０７５号公報（図１、図２、図４、段落［００５６］〜［００５９］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ナビゲーションシステムにおいては、地図データに基づいて所望の出発地から目的地までの最適経路を探索し案内経路を特定する。そしてＧＰＳ受信機等の測位手段により現在位置を測位し、地図や案内経路を表示する際に現在位置を示す現在位置マークや進行方向を示す方位マークなどを重ね合わせて表示し、利用者に現在位置や進行方向を知らせる。また、案内経路データに交差点などのガイダンスポイントが設定され、そのガイダンスポイントにおけるガイダンスとして音声ガイド（例えば、「この先、３００ｍ交差点です。左折して下さい」などの音声メッセージ）のデータが付加されている場合は、スピーカを介して音声メッセージを再生出力してユーザをガイドする。
【００１８】
一般に、自動車に搭載され自動車用による移動経路を専用に探索するナビゲーション装置は、プロセッサの演算処理能力も高く地図データや経路探索のための道路データを蓄積する記憶装置の容量も大きい。従って、上記特許文献４のように３次元表示のための大量の地図データを記憶することができ、立体的な表示を行うことができる。
【００１９】
一方、携帯電話などの携帯端末装置をナビゲーションシステムの端末装置とする通信型のナビゲーションシステムにおいて、端末装置を構成するプロセッサの演算処理能力は車載用のナビゲーション装置のように高くなく、また、記憶装置の記憶容量も小さい。このプロセッサや記憶装置はナビゲーションの機能だけでなく、端末装置が備える他の機能の実行にも用いられる。例えば、携帯電話を端末装置とする場合、プロセッサは本来の携帯電話の機能である通話機能の実行にも使用される。
【００２０】
通信型ナビゲーションシステムにおいても、建物の立体表示を含むリアルな映像表現を要求する声があるが、通信型ナビゲーションの共通の課題として、通信データ量をいかに減らすかという課題がある。従来は端末装置の通信コストに重点が置かれていたが、定額制などの料金プランにより通信データの増大に関するコスト面の課題は解決しつつある。しかし、通信データの量が多いとトラフィック負荷の問題があり、利用者が増えればさらに深刻な問題となる。
【００２１】
しかしながら、地図を３次元的に立体表示する場合、平面地図に比べ圧倒的にデータ量が多くなるという問題点があり、通信トラフィックが増大し、サーバが過大になるという問題が生じる。例えば、建物を単純な直方体として３次元ポリゴンを用意するとしても、少なくとも平面ポリゴンに比べて６倍（６面）のデータ量になり、さらに壁面の描画にテクスチャを貼るなどすれば、データ量は格段に増加する。これは通信データ量の抑制に逆行する問題であり、通信型ナビゲーションで立体表示を行う障害になっている。
【００２２】
本願の発明者は上記の問題点を解消すべく種々検討を重ねた結果、端末装置が建物を含む地図を３次元的に立体表示する場合、３次元ポリゴンデータは、建物などのオブジェクトを構成する各面のデータから構成されていることに着目し、端末装置の視点（利用者の位置）から見ることのできる面のポリゴンデータさえあれば、端末側で立体表示が可能であることに想到して本発明を完成するに至ったものである。
【００２３】
すなわち、本発明は、上記の問題点を解消することを課題とし、端末装置と経路探索サーバとからなる通信型のナビゲーションシステムにおいて、地図を３次元的に立体表示するに際して、経路探索サーバから、表示に必要なポリゴンデータのみを配信して、通信データ量を抑制することが可能なナビゲーションシステム、経路探索サーバ、端末装置および地図表示方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
前記課題を解決するために、本願の請求項１にかかる発明は、
３次元の地図を表示する表示手段と、３次元表示のために各オブジェクトを、当該オブジェクトを構成する面ごとのポリゴンデータとして蓄積したポリゴンデータベースと、視点位置から見える各オブジェクトの面を選択するポリゴン選択手段と、視点位置を設定する視点位置設定手段と、を備えたナビゲーションシステムであって、
前記視点位置設定手段が設定した視点位置に基づいて、前記ポリゴン選択手段は、当該視点位置から所定の範囲内のポリゴンデータを対象に当該視点位置から見える各オブジェクトの面を選択し、前記表示手段は前記ポリゴン選択手段が選択した面のポリゴンのみに基づいて地図を３次元表示することを特徴とする。
【００２５】
本願の請求項２にかかる発明は、請求項１にかかる発明において、
前記面ごとのポリゴンデータは、それぞれその表面方向を示す法線ベクトルを含み、前記ポリゴン選択手段は、前記視点位置から前記オブジェクトの各面を見込むベクトルを生成し、当該ベクトルと前記法線ベクトルとがなす角度を算出し、算出した角度が９０°以下の面を選択することを特徴とする。
【００２６】
本願の請求項３にかかる発明は、請求項１にかかる発明において、
前記ナビゲーションシステムは、更に、経路探索のための探索用ネットワークデータと、経路探索手段と、を備え、前記視点位置設定手段は、前記経路探索手段が探索した案内経路の所定の位置を視点位置とし、前記ポリゴン選択手段は、該視点位置から所定の範囲内のポリゴンデータを対象に当該視点位置から見える各オブジェクトの面を選択することを特徴とする。
【００２７】
本願の請求項４にかかる発明は、請求項３にかかる発明において、
前記視点位置設定手段は、前記経路探索手段が探索した案内経路を構成する各リンクの少なくとも両端の位置を視点位置とすることを特徴とする。
【００２８】
本願の請求項５にかかる発明は、請求項４にかかる発明において、
前記ポリゴン選択手段は、前記視点位置設定手段が案内経路上に設定した視点位置から前記オブジェクトの各面を見込むベクトルを生成し、当該ベクトルと前記視点位置における案内経路のリンクとのなす角度が所定値以下の場合に、前記オブジェクトの各面を見込むベクトルと前記法線ベクトルとがなす角度を算出し、算出した角度が９０°以下の面を選択することを特徴とする。
【００２９】
本願の請求項６にかかる発明は、請求項３にかかる発明において、
前記ポリゴン選択手段は、前記視点位置設定手段が案内経路上に設定した視点位置に基づいて選択した面を、当該視点位置が設定されたリンクと関連付けて前記ポリゴンデータベースに蓄積し、案内経路探索手段が探索した案内経路を構成する各リンクに基づいて、当該リンクに関連付けられた面のポリゴンデータを前記ポリゴンデータベースから読み出し、前記表示手段は前記ポリゴンデータベースから読み出した面のポリゴンデータのみに基づいて地図を３次元表示することを特徴とする。
【００３０】
また、本願の請求項７にかかる発明は、
経路探索サーバから配信されるポリゴンデータに基づいて３次元の地図を表示する表示手段を有する端末装置とネットワークを介して接続される経路探索サーバであって、
前記経路探索サーバは、３次元表示のために各オブジェクトを、当該オブジェクトを構成する面ごとのポリゴンデータとして蓄積したポリゴンデータベースと、視点位置から見える各オブジェクトの面を選択するポリゴン選択手段と、視点位置を設定する視点位置設定手段と、を備え、
前記視点位置設定手段が設定した視点位置に基づいて、前記ポリゴン選択手段は、当該視点位置から所定の範囲内のポリゴンデータを対象に当該視点位置から見える各オブジェクトの面を選択し、前記ポリゴン選択手段が選択した面のポリゴンデータのみを３次元地図表示データとして前記端末装置に配信することを特徴とする。
【００３１】
本願の請求項８にかかる発明は、請求項７にかかる発明において、
前記面ごとのポリゴンデータは、それぞれその表面方向を示す法線ベクトルを含み、前記ポリゴン選択手段は、前記視点位置から前記オブジェクトの各面を見込むベクトルを生成し、当該ベクトルと前記法線ベクトルとがなす角度を算出し、算出した角度が９０°以下の面を選択することを特徴とする。
【００３２】
本願の請求項９にかかる発明は、請求項７にかかる発明において、
前記ナビゲーションシステムは、更に、経路探索のための探索用ネットワークデータと、経路探索手段と、を備え、前記視点位置設定手段は、前記経路探索手段が探索した案内経路の所定の位置を視点位置とし、前記ポリゴン選択手段は、該視点位置から所定の範囲内のポリゴンデータを対象に当該視点位置から見える各オブジェクトの面を選択することを特徴とする。
【００３３】
本願の請求項１０にかかる発明は、請求項９にかかる発明において、
前記視点位置設定手段は、前記経路探索手段が探索した案内経路を構成する各リンクの少なくとも両端の位置を視点位置とすることを特徴とする。
【００３４】
本願の請求項１１にかかる発明は、請求項１０にかかる発明において、
前記ポリゴン選択手段は、前記視点位置設定手段が案内経路上に設定した視点位置から前記オブジェクトの各面を見込むベクトルを生成し、当該ベクトルと前記視点位置における案内経路のリンクとのなす角度が所定値以下の場合に、前記オブジェクトの各面を見込むベクトルと前記法線ベクトルとがなす角度を算出し、算出した角度が９０°以下の面を選択することを特徴とする。
【００３５】
本願の請求項１２にかかる発明は、請求項９にかかる発明において、
前記ポリゴン選択手段は、前記視点位置設定手段が案内経路上に設定した視点位置に基づいて選択した面を、当該視点位置が設定されたリンクと関連付けて前記ポリゴンデータベースに蓄積し、案内経路探索手段が探索した案内経路を構成する各リンクに基づいて、当該リンクに関連付けられた面のポリゴンデータを前記ポリゴンデータベースから読み出し、前記端末装置に配信することを特徴とする。
【００３６】
また、本願の請求項１３にかかる発明は、
３次元表示のために各オブジェクトを、当該オブジェクトを構成する面ごとのポリゴンデータとして蓄積したポリゴンデータベースと、視点位置から見える各オブジェクトの面を選択するポリゴン選択手段と、視点位置を設定する視点位置設定手段と、を備え、前記視点位置設定手段が設定した視点位置に基づいて、前記ポリゴン選択手段は、当該視点位置から所定の範囲内のポリゴンデータを対象に当該視点位置から見える各オブジェクト面を選択し、選択した面のポリゴンデータのみを配信する経路探索サーバにネットワークを介して接続される端末装置であって、
前記端末装置は前記経路探索サーバから受信したポリゴンデータに基づいて地図を３次元表示する表示手段を備え、前記経路探索サーバから受信した面のポリゴンデータのみに基づいて前記表示手段に地図を３次元表示することを特徴とする。
【００３７】
本願の請求項１４にかかる発明は、請求項１３にかかる発明において、
前記端末装置は、更に、視点位置を検出する視点位置検出手段を備え、前記視点位置検出手段が検出した視点位置情報を前記経路探索サーバに送信することを特徴とする。
【００３８】
また、本願の請求項１５にかかる発明は、
３次元の地図を表示する表示手段と、３次元表示のために各オブジェクトを、当該オブジェクトを構成する面ごとのポリゴンデータとして蓄積したポリゴンデータベースと、視点位置から見える各オブジェクトの面を選択するポリゴン選択手段と、視点位置を設定する視点位置設定手段と、を備えたナビゲーションシステムにおける地図表示方法であって、
前記視点位置設定手段が設定した視点位置に基づいて、前記ポリゴン選択手段が当該視点位置から所定の範囲内のポリゴンデータを対象に当該視点位置から見える各オブジェクトの面を選択第１のステップと、前記表示手段が、前記ポリゴン選択手段が選択した面のポリゴンのみに基づいて地図を３次元表示する第２のステップと、を有することを特徴とする。
【００３９】
本願の請求項１６にかかる発明は、請求項１５にかかる発明において、
前記面ごとのポリゴンデータは、それぞれその表面方向を示す法線ベクトルを含み、前記第１のステップは、前記ポリゴン選択手段が前記視点位置から前記オブジェクトの各面を見込むベクトルを生成し、当該ベクトルと前記法線ベクトルとがなす角度を算出し、算出した角度が９０°以下の面を選択する処理を含むことを特徴とする。
【００４０】
本願の請求項１７にかかる発明は、請求項１５にかかる発明において、
前記ナビゲーションシステムは、更に、経路探索のための探索用ネットワークデータと、経路探索手段と、を備え、前記視点位置設定手段が、前記経路探索手段が探索した案内経路の所定の位置を視点位置とするステップを有し、前記第１のステップは、前記ポリゴン選択手段が該視点位置から所定の範囲内のポリゴンデータを対象に当該視点位置から見える各オブジェクトの面を選択する処理を含むことを特徴とする。
【００４１】
本願の請求項１８にかかる発明は、請求項１７にかかる発明において、
前記視点位置設定手段が、前記経路探索手段が探索した案内経路の所定の位置を視点位置とするステップは、前記視点位置設定手段が、前記経路探索手段が探索した案内経路を構成する各リンクの少なくとも両端の位置を視点位置とする処理を含むことを特徴とする。
【００４２】
本願の請求項１９にかかる発明は、請求項１８にかかる発明において、
前記第１のステップは、前記ポリゴン選択手段が、前記視点位置設定手段が案内経路上に設定した視点位置から前記オブジェクトの各面を見込むベクトルを生成し、当該ベクトルと前記視点位置における案内経路のリンクとのなす角度が所定値以下の場合に、前記オブジェクトの各面を見込むベクトルと前記法線ベクトルとがなす角度を算出し、算出した角度が９０°以下の面を選択する処理を含むことを特徴とする。
【００４３】
本願の請求項２０にかかる発明は、請求項１５にかかる発明において、
前記地図表示方法は、更に、前記ポリゴン選択手段が、前記視点位置設定手段が案内経路上に設定した視点位置に基づいて選択した面を、当該視点位置が設定されたリンクと関連付けて前記ポリゴンデータベースに蓄積するステップと、案内経路探索手段が探索した案内経路を構成する各リンクに基づいて、当該リンクに関連付けられた面のポリゴンデータを前記ポリゴンデータベースから読み出すステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００４４】
請求項１にかかる発明においては、ナビゲーションシステムは、３次元の地図を表示する表示手段と、３次元表示のために各オブジェクトを、当該オブジェクトを構成する面ごとのポリゴンデータとして蓄積したポリゴンデータベースと、視点位置から見える各オブジェクトの面を選択するポリゴン選択手段と、視点位置を設定する視点位置設定手段と、を備えて構成されている。視点位置設定手段が設定した視点位置に基づいて、ポリゴン選択手段は、当該視点位置から所定の範囲内のポリゴンデータを対象に当該視点位置から見える各オブジェクトの面を選択し、表示手段はポリゴン選択手段が選択した面のポリゴンのみに基づいて地図を３次元表示する。
【００４５】
このような構成によれば、視点位置から見えるオブジェクトの面のみ選択し、この面のポリゴンデータに基づいて地図を３次元表示することができるから、表示手段と表示データを配信する手段との間の通信データ量を抑制することができるようになる。
【００４６】
請求項２にかかる発明においては、請求項１にかかる発明において、面ごとのポリゴンデータは、それぞれその表面方向を示す法線ベクトルを含み、前記ポリゴン選択手段は、前記視点位置から前記オブジェクトの各面を見込むベクトルを生成し、当該ベクトルと前記法線ベクトルとがなす角度を算出し、算出した角度が９０°以下の面を選択する。
【００４７】
このような構成によれば、視点位置から見えるオブジェクトの面のみを容易に選択することができ、この面のポリゴンデータに基づいて地図を３次元表示することができるようになる。
【００４８】
請求項３にかかる発明においては、請求項１にかかる発明において、ナビゲーションシステムは、更に、経路探索のための探索用ネットワークデータと、経路探索手段と、を備え、前記視点位置設定手段は、前記経路探索手段が探索した案内経路の所定の位置を視点位置とし、前記ポリゴン選択手段は、該視点位置から所定の範囲内のポリゴンデータを対象に当該視点位置から見える各オブジェクトの面を選択する。
【００４９】
このような構成によれば、目的地までの経路探索を行い、経路探索の結果得られた案内経路において、視点位置を設定して、視点位置から見えるオブジェクトの面のみ選択し、この面のポリゴンデータに基づいて案内経路に沿った地図を３次元表示することができるから、表示手段と表示データを配信する手段との間の通信データ量を抑制することができるようになる。
【００５０】
請求項４にかかる発明においては、請求項３にかかる発明において、視点位置設定手段は、前記経路探索手段が探索した案内経路を構成する各リンクの少なくとも両端の位置を視点位置とする。
【００５１】
このような構成によれば、案内経路の各リンクに視点を設定して、視点位置から見えるオブジェクトの面のみ選択し、この面のポリゴンデータに基づいて案内経路に沿った地図を３次元表示することができるようになる。
【００５２】
請求項５にかかる発明においては、請求項４にかかる発明において、ポリゴン選択手段は、前記視点位置設定手段が案内経路上に設定した視点位置から前記オブジェクトの各面を見込むベクトルを生成し、当該ベクトルと前記視点位置における案内経路のリンクとのなす角度が所定値以下の場合に、前記オブジェクトの各面を見込むベクトルと前記法線ベクトルとがなす角度を算出し、算出した角度が９０°以下の面を選択する。
【００５３】
このような構成によれば、ポリゴン選択手段は、視点位置から前記オブジェクトの各面を見込むベクトルを生成し、当該ベクトルと前記視点位置における案内経路のリンクとのなす角度が所定値以下の場合に、オブジェクトの各面を見込むベクトルと前記法線ベクトルとがなす角度を算出するから、ポリゴン選択手段における演算処理の頻度を少なくすることができるようになる。
【００５４】
請求項６にかかる発明においては、請求項３にかかる発明において、ポリゴン選択手段は、前記視点位置設定手段が案内経路上に設定した視点位置に基づいて選択した面を、当該視点位置が設定されたリンクと関連付けて前記ポリゴンデータベースに蓄積し、案内経路探索手段が探索した案内経路を構成する各リンクに基づいて、当該リンクに関連付けられた面のポリゴンデータを前記ポリゴンデータベースから読み出す。
【００５５】
このような構成によれば、案内経路のリンクとリンクに設定された視点位置から見える各オブジェトクの面が関連付けてポリゴンゲータベースに蓄積されるから、経路探索の都度、視点位置設定手段が視点位置を設定したり、ポリゴン選択手段が演算したりする必要をなくすことができ、ナビゲーションシステムの処理能力を向上することができるようになる。
【００５６】
請求項７ないし請求項１２にかかる発明においては、それぞれ請求項１〜請求項６にかかるナビゲーションシステムを構成する経路探索サーバを提供することができるようになり、請求項１３、請求項１４にかかる発明においてはそれぞれ請求項１、請求項２にかかる端末装置を提供することができるようになる。また、請求項１５ないし請求項２０にかかる発明においては、それぞれ請求項１ないし請求項６にかかるナビゲーションシステムにおける地図表示方法を提供することきができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
以下、本発明の具体例を実施例及び図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の実施例においては、携帯電話を端末装置とし、地図等を２次元表示あるいは鳥瞰図を表示する表示モードと３次元表示する表示モードを選択的に使用することができるナビゲーションシステムを具体例として説明するが、本発明はこのような実施例に限ることなく、端末装置は車載型の端末装置のような移動端末であってもよい。本明細書においては、移動端末を含めて端末装置と総称する。
【実施例１】
【００５８】
図１は、本発明の実施例にかかるナビゲーションシステムの構成を示すブロック図である。ナビゲーションシステム１０は、図１に示すようにインターネットなどのネットワーク１２を介して接続される端末装置２０と経路探索サーバ３０を備えて構成されている。経路探索サーバ３０は、経路探索手段３１６、探索用ネットワークデータ３１７、地図データを蓄積した地図データベース３１５、道路や建物の３次元ポリゴンを蓄積したポリゴンデータベース３１８を備えている。
【００５９】
端末装置２０から現在位置、目的地、移動手段（自動車、徒歩、交通機関あるいは徒歩と交通機関併用など）などの経路探索条件を含む経路探索要求があると、探索用ネットワークデータ３１７を参照して経路探索条件に合致した最短の案内経路あるいは経路長順に複数の案内経路を探索する。探索の結果得られた案内経路のデータは、地図データベース３１５から選択した現在位置を含む複数の単位地図データ（緯度・経度で所定の大きさのエリアに区分された地図データ）やポリゴンデータベース３１８から選択した前記単位地図データ上の道路や建物の３次元ポリゴンのデータとともに端末装置２０に配信される。
【００６０】
探索用ネットワークデータ３１７は、道路ネットワークデータ３１７Ａ、交通ネットワークデータ３１７Ｂを備えており、徒歩や自動車あるいは交通機関を利用した経路を探索することができる。道路ネットワークデータ３１７Ａ、交通ネットワークデータ３１７Ｂは、ノードの高度情報を持たない通常の平面地図に基づくネットワークデータである。従って、経路探索手段３１６によって探索された案内経路のデータは平面的な経路のデータであって、高度情報を持たない。
【００６１】
端末装置２０は、経路探索サーバ３０から目的地までの案内経路を受信すると、表示手段に現在位置付近の地図を表示する。表示手段に表示される地図画像には、案内経路と現在位置を示す現在位置マークとが重ね合わせて表示される。一般的には現在位置マークを表示画面の中央にして、所定の大きさの単位地図が表示される。３次元の立体的な地図表示を行う場合は、経路探索サーバ３０から現在位置周辺の道路、建物の３次元ポリゴンデータを受信して表示する。
【００６２】
３次元ポリゴンデータは、後述するように建物などのオブジェクトを構成する各面のデータからなる。本発明においては、端末装置２０は視点位置検出手段により端末装置２０における視点位置、視線の方向などを含む視点位置情報を経路探索サーバ３０に送信する。経路探索サーバ３０は端末装置２０から受信した視点位置情報に基づいて、後述する方法により、端末装置２０から見える面に該当するポリゴンデータのみを選択して端末装置に配信する。
【００６３】
端末装置２０は経路探索サーバから受信した３次元ポリゴンデータに基づいて、３次元の地図、建物の画像を表示手段に表示する。この結果、経路探索サーバ３０と端末装置２０との間で送受信されるポリゴンデータは、端末装置２０の視点位置に従って、当該視点位置から見ることのできる面のポリゴンデータのみとなるので、必要最小限度のデータ量で済ませることができるようになる。
【００６４】
経路探索サーバ３０はまた、制御手段３１１、通信手段３１２、配信データ編集手段３１３、案内経路データ作成手段３１４、ポリゴン選択手段３１９、視点位置設定手段３２０を備えている。制御手段３１１は、図示してはいないがＲＡＭ、ＲＯＭ、プロセッサを有するマイクロプロセッサであり、ＲＯＭに格納された制御プログラムにより各部の動作を制御する。通信手段３１２は、ネットワーク１２を介して端末装置２０と通信するためのインターフェースである。案内経路データ作成手段３１４は前述のようにして探索された案内経路のデータや地図データ、ガイダンスポイント、ガイダンスポイントにおけるガイダンスのデータなどを作成し、配信データ編集手段３１３が案内経路などのデータを端末装置２０に配信するためのデータに編集する。
【００６５】
ポリゴン選択手段３１９は、端末装置２０から受信した視点位置情報または視点位置設定手段３２０が設定した所定の視点位置の情報に基づいてポリゴンデータベース３１８に蓄積された３次元ポリゴンデータから、後述する方法により、端末装置２０から見える面に該当するポリゴンデータのみを選択して端末装置に配信する。
【００６６】
道路ネットワークデータ３１７Ａは以下のように構成されている。例えば、道路が図２に示すように道路Ａ、Ｂ、Ｃからなる場合、道路Ａ、Ｂ、Ｃの端点、交差点、屈曲点などをノードとし、各ノード間を結ぶ道路を有向性のリンクで表し、ノードデータ（ノードの緯度・経度）、リンクデータ（リンク番号）と各リンクのリンクコスト（リンクの距離またはリンクを走行するのに必要な所要時間）をデータとしたリンクコストデータとで構成される。
【００６７】
すなわち、図２において、Ｎｎ（○印）、Ｎｍ（◎印）がノードを示し、Ｎｍ（◎印）は道路の交差点を示している。各ノード間を結ぶ有向性のリンクを矢印線（実線、点線、２点鎖線）で示している。リンクは、道路の上り、下りそれぞれの方向を向いたリンクが存在するが、図２では図示を簡略化するため矢印の向きのリンクのみを図示している。
【００６８】
このような道路ネットワークのデータを経路探索用のデータベースとして経路探索を行う場合、出発地のノードから目的地のノードまで連結されたリンクをたどりそのリンクコストを累積し、累積リンクコストの最少になる経路を探索して案内する。すなわち、図２において出発地をノードＡＸ、目的地をノードＣＹとして経路探索を行う場合、ノードＡＸから道路Ａを走行して２つ目の交差点で右折して道路Ｃに入りノードＣＹにいたるリンクを順次たどりリンクコストを累積し、リンクコストの累積値が最少になる経路を探索して案内する。
【００６９】
図２ではノードＡＸからノードＣＹに至る他の経路は図示されていないが、実際にはそのような経路が他にも存在するため、ノードＡＸからノードＣＹに至ることが可能な複数の経路を同様にして探索し、それらの経路のうちリンクコストが最少になる経路を最適経路として決定するものである。この手法は、例えば、ダイクストラ法と呼ばれる周知の手法によって行われる。
【００７０】
交通ネットワークデータ３１７Ｂのデータも基本的には道路ネットワークデータと同様であるが、路線を運行する電車のそれぞれが各駅間のリンク（各駅がノード、駅間を結ぶリンク）を構成するものとしてネットワークデータが作成されている。従って案内経路はリンクである電車を特定したものとなる。このような交通ネットワークデータを用いて、ある出発地からある目的地までの経路を探索するためには、出発地から目的地まで到達する際に使用（乗車）できる全ての交通手段を探索して探索条件に合致する交通手段を特定して案内経路が特定される。
【００７１】
一方、端末装置２０は、例えばＧＰＳ受信機などからなるＧＰＳ測位手段２１２を搭載した携帯電話機であり、制御手段２１１、ＧＰＳ測位手段２１２、表示モード制御手段２１３、視点位置検出手段２１４、２次元表示制御手段２１５、３次元表示制御手段２１６、通信手段２１７、配信要求編集手段２１８、配信データ記憶手段２１９、ＶＲＡＭ２２０、表示手段２２１、操作・入力手段２２２などを備えて構成されている。利用者は、徒歩あるいは交通機関を移動手段として選択し、徒歩や交通機関を利用した経路案内を受けることができ、また、自動車の助手席に同乗した時には移動手段として自動車を選択して経路案内を受けることができる。
【００７２】
制御手段２１１は、図示してはいないがＲＡＭ、ＲＯＭを有するマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）を備えて構成され、ＲＯＭに格納された制御プログラムにより各部の動作を制御する。操作・入力手段２２２は、数字キーやアルファベットキー、その他の機能キー、選択キー、スクロールキーなどからなる操作・入力手段ためのものであり、出力手段である表示手段２２１に表示されるメニュー画面から所望のメニューを選択し、あるいは、キーを操作して種々の入力操作を行うものである。従って、表示手段２２１は操作・入力手段２２２の一部としても機能する。通信手段２１７は、ネットワーク１２を介して経路探索サーバ３０と通信するためのインターフェースである。
【００７３】
利用者が経路探索サーバ３０に経路探索を依頼しようとする場合、端末装置２０において操作・入力手段２２２を操作し、表示手段２２１に表示されるサービスメニューから経路探索を選択し、現在位置、目的地、移動手段（自動車、徒歩、交通機関あるいは徒歩と交通機関併用など）などの経路探索条件を入力する。経路探索条件は配信要求編集手段２１８で経路探索サーバ３０への配信要求に編集され、通信手段２１７を介して経路探索サーバ３０に送信される。
【００７４】
経路探索サーバ３０からの配信データは配信データ記憶手段２１９に一時記憶され、必要に応じて配信データ記憶手段２１９から読み出され、表示手段２２１に表示される。端末装置２０は、配信データに含まれる地図、案内経路、建物画像などを２次元表示あるいは鳥瞰図表示する第１の表示モード（以下、２次元表示モードという）と、３次元表示する３次元表示する第２の表示モード（以下、３次元表示モードという）と、を有しており、表示モード制御手段２１３が２次元表示制御手段２１５、３次元表示制御手段２１６の何れかを選択的に動作させ表示手段２２１への表示を行う。利用者は操作・入力手段２２２を用いて所望の表示モードを指定する。
【００７５】
２次元表示制御手段２１５は経路探索サーバ３０から配信される地図、道路、案内経路、建物などの平面データを用いてそれらを２次元の画像（平面画像）として表示する制御を行う。鳥瞰図表示をする場合、２次元表示制御手段２１５は、２次元の地図や道路を所定の高度の視点位置から見た鳥瞰図の画像を作成して表示する制御を行う。３次元表示制御手段２１６は経路探索サーバ３０から配信される地図、道路、建物などの３次元ポリゴンのデータを用いて３次元画像に処理して表示する制御を行う。２次元表示制御手段２１５、３次元表示制御手段２１６により作成された画像データは、描画手段であるＶＲＡＭ２２０にドット単位で展開され、表示手段２２１に所望の表示モードの画像が表示される。
【００７６】
ＧＰＳ測位手段２１２は端末装置２０の現在位置を周期的に測位し、現在位置（緯度・経度）を取得する。ＧＰＳ測位手段２１２で測位したこの現在位置を示す現在位置マークが表示手段２２１に表示される地図や案内経路などの画像に重ね合わせられて表示される。
【００７７】
次に、本発明における３次元表示のためのポリゴンデータの選択方法について説明するが、それに先立って、３次元表示のための道路や建物の３次元ポリゴンについて説明する。道路ＲＤ１を３次元的に見た場合、道路は傾斜の異なる面の連続体で構成されている。すなわち、道路ＲＤ１は図３に示すように、傾斜の異なる面（ａ）〜面（ｄ）のようになる。道路の３次元ポリゴンは、この連続する面（ａ）〜面（ｄ）のそれぞれの形状データ、各頂点の位置データ（位置座標）と、各面が持つ向きを示す法線ベクトル（図３の各矢印）とで表されている。従って、面の形状データに従って面の画像データを生成し、各面を法線ベクトルに基づいて算出した向きに沿って配置してゆけば、図３に示すような道路の立体画像を表示することができる。
【００７８】
ここで、各面の向きは、ポリゴンデータに法線ベクトルを含まなくても、一定の規則に従って面の各頂点の座標を並べておくことで算出可能である。例えば、各座標点を表側から見て左回りで並べるというような規則としておけば、法線ベクトルを持たなくても面の向きを算出することができる。
【００７９】
建物の３次元ポリゴンも同様であり、建物を、それを構成する面に分解して、それぞれの形状データ、各頂点の位置データ（位置座標）と、各面が持つ向きを示す法線ベクトルとで表すことができ、建物の各面がどちらの方位を向いているかを法線ベクトルによって知ることができる。このようなポリゴンを用いて、よく知られているＺバッファ法により陰面処理して画像データを生成する。陰面処理とは視線方向からは陰になって見えない面を消去する処理をいい、これにより建物の立体画像を表示することができる。
【００８０】
例えば、建物のポリゴンは、図４に示すように建物を構成する面の図形データから構成されている。図４において、建物Ａは面ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＡ３などの面の図形データから構成され、各面の向きを示す法線ベクトルを有している。例えば、建物Ａの面ＳＡ１は法線ベクトルＡ１を有している。また、図４では建物の裏側の面は見えていないが裏側の各面ＳＡ４、ＳＡ５、ＳＡ６のポリゴンデータが同じように用意されている。例えば、面ＳＡ１の裏側の面は面ＳＡ４であり、面ＳＡ１の法線ベクトルＡ１とは逆向きの法線ベクトルＡ４を有している。なお、この図４は空間の位置関係を説明するために作図したもので、端末装置２０に表示される画面ではない。
【００８１】
建物Ｂについても同様であり、面ＳＢ１〜ＳＢ６の面の図形データから構成され、各面の向きを示す法線ベクトルを有している。このようなポリゴン図形を、図４の視点位置Ｐから各建物の面を見た場合、視点位置から注目する面を見込むベクトルとその面の法線ベクトルから当該面が視点位置から見えている面か否かと、面の向いている方向を知ることができる。
【００８２】
例えば、視点位置Ｐから注目する面が建物Ａの面ＳＡ１であるとすると、視点位置Ｐから面ＳＡ１を見込むベクトルＶＡ１をとる。このベクトルＶＡ１と法線ベクトルＡ１の成す角度θＡ１（両ベクトルの内積をとればよい）が直角未満であれば、この面の表面は視点方向に向いていることが分かる。従って、この面は表示手段に表示される面であることがわかる。ベクトルＶＢ１と法線ベクトルＢ１のように両ベクトルの成す角度が直角以上ならば、視点位置からは見えていない面であり、この面を表示手段に表示されないことがわかる。図４においてＥは視点位置の高さであり、歩行者が端末装置を使用している場合は、平均的な目の高さ（約１．５ｍ）である。
【００８３】
このように、端末装置２０が３次元の表示を行う場合、ポリゴンデータの全てが必要なわけではなく、視点位置から見えている面のポリゴンデータのみあれば足りるのである。そこで、本発明においては、端末装置２０が３次元表示を行う場合、端末装置２０から視点情報を経路探索サーバ３０に送信し、経路探索サーバ３０が当該視点情報に基づいて表示に必要な面のポリゴンデータを選択して端末装置２０に配信するように構成している。端末装置２０においては、受信した面のポリゴンデータを基に、周知のＺバッファ法などを用いて、実際に視点から見える画像を描画していく。
【００８４】
このため、端末装置２０は視点位置検出手段２１４によって視点位置、視線方向を検出して視点情報として経路探索サーバ３０に送信する。視点位置は一般にはＧＰＳ測位手段２１２が測位した現在位置（緯度・経度）であり、視線方向は端末装置２０の進行方向であるが、ナビゲーションシステムによる経路案内においては、案内経路上の移動方向である。
【００８５】
一方、経路探索サーバ３０はポリゴン選択手段３１９を備えており、経路探索サーバ３０は端末装置２０から視点情報を受信すると、視点位置周辺の所定範囲の３次元ポリゴンデータをポリゴンデータベース３１８から読み出し、ポリゴン選択手段３１９は、図４において説明したように、視点位置からオブジェクトである建物の各面を見込むベクトルを作成し、各面が持つ法線ベクトルとのなす角度を計算し、両ベクトルのなす角度が直角以下の面を選択し、その面のポリゴンデータを端末装置２０に配信する。
【００８６】
なお、ポリゴンデータが法線ベクトルを有していなくても、先に述べたように面の頂点の座標データが左周りに記録されているたりものとすれば、各頂点の座標から面が向いている方向を知ることができ、視点位置、視線方向との関係から、視点位置から見える面を選択することができる。
【００８７】
ここで、端末装置２０が案内経路上を移動して視点位置が変わった場合、端末装置２０は適宜の間隔で再度サーバに視点位置情報を送信して、新たに面データを受信すればよい。端末装置は固有のＩＤを持ち、経路探索サーバ３０と通信接続しているので、経路探索サーバ３０はそのＩＤを認識して、当該端末装置２０に送信していない面データのみ送るようにすることも出来る。
【００８８】
以上の方法の他、端末装置２０が経路探索サーバ３０に経路探索を要求し、経路探索サーバ３０が経路探索して得た案内経路のデータとともに、３次元表示のためのポリゴンデータを端末装置２０に配信する方法をとることもできる。以下にその例を説明する。
【００８９】
図５は、案内経路ＲＴと視点位置および建物の面との関係を示す図である。図５に示すように経路探索サーバ３０において探索して得た案内経路ＲＴがリンクＬＫｎ、リンクＬＫｎ＋１であった場合、各リンクの端点（ノード）上に視点Ｐｎ−１、Ｐｎ、Ｐｎ＋１を設定する。リンクが長い場合はリンクの途中にも視点を設定して、経路周辺の所定の範囲を漏れなく対象とする。このような視点位置の設定を視点位置設定手段３２０が行う。なお、端末装置２０から視点位置情報を受信する前述の場合、視点位置設定手段３２０は端末装置２０から受信した視点位置情報に基づいて視点位置を決定する。
【００９０】
図６はこの様子を模式的に示す図であり、リンクＬＫｎの途中に視点位置Ｐｎ０を設定する。図６において各視点位置Ｐｎ−１、Ｐｎ、Ｐｎ０、Ｐｎ＋１を中心とする円は３次元ポリゴンデータを配信するエリアを模式的に示している。リンクが長い場合、端点にのみ視点位置を設定しても、３次元ポリゴンを得られるエリアが途切れてしまうとその間の表示が飛んでしまうが、リンク途中に視点位置Ｐｎ０を設定することにより、これを防止することができる。このため、リンク途中に視点位置を設定する間隔は、３次元ポリゴンを抽出するエリアの半径によって定めることが好ましい。この場合、端末装置２０は現在位置を経路探索サーバ３０に送信すればよく、経路探索サーバ３０は現在位置に基づいて視点位置における面データを配信する。
【００９１】
これらの各視点位置Ｐｎ−１、Ｐｎ、Ｐｎ０、Ｐｎ＋１において、それぞれ前述したような方法により、各視点位置で見える面のポリゴンのみを選択して、案内経路のデータとともに端末装置２０に配信する。なお、ポリゴンデータは、全案内経路のデータと一緒に送信してもよいし、案内経路のデータのみ配信しておき、ポリゴンデータは端末装置２０が案内経路上を移動するに伴って視点位置に達する都度、分割して配信しても良い。
【００９２】
また、案内経路が求められている場合は、その案内経路を進むのが前提であるから、視点位置における案内経路の進行方向に視線の方向を限定して面を抽出しても良い。図７はこの概念を示す模式図である。図７に示すように、まず視点位置Ｐｎ−１から対象の面を見込んだベクトルＶＢ１が、経路に対して所定の角度範囲にある場合のみ演算を継続し、面の法線ベクトルＢ１とベクトルＶＢ１とのなす角度が直角以下であるかを判別する。図７においては角度αＢ1が、直角未満の場合に演算を行うこととしている。なお、さらに狭い視野を想定するのであれば、判定する角度を狭めて良い。このようにすることで、さらに送信する面データを減らすことが出来る。
【００９３】
なお、図５、図７を参照して説明した案内経路とともに３次元表示のためのポリゴンデータを選択して端末装置２０に配信する方法では、端末装置２０が経路探索サーバ３０に視点位置情報を送信する方法、あるいは、端末装置２０が経路探索サーバ３０に経路探索要求を出してから経路探索サーバ３０が、端末装置２０からの現在位置情報に基づいて視点位置を演算する方式であるが、経路探索サーバ３０は面のポリゴンを配信するに際して視点位置ごとに上記の演算を毎回行う必要がある。
【００９４】
そこで、視点位置を設定するリンクに対して、当該視点位置から見える面のポリゴンを関連付けて記憶しておき、その道路のリンク（案内経路のリンク）を配信する際には、関連付けられている面のポリゴンを合わせて経路探索サーバ３０から配信するように構成してもよい。この場合も、一般道は双方向に通行可能なので双方向のリンクに対して全周を対象として見える面を演算して選択し、一方通行の道路路では許可された進行方向に限定して見える面を演算して選択するようにしてもよい。
【００９５】
このように構成すれば、経路探索サーバ３０は毎回視点位置から見える面を演算する必要が無く、端末装置２０からの要求に対して直ちに結果を配信することが出来るので、端末装置２０と経路探索サーバ３０との間のネットワークのセッションを長い時間保持することもない。従って、経路探索サーバ３０の処理能力を向上させることができる。
【００９６】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、３次元の地図画像を表示する場合に、経路探索サーバ３０が３次元表示のために蓄積しているポリゴンから、表示に必要な面を選択して端末装置２０に配信することができ、通信のためのネットワーク負荷を軽減することができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明は、端末装置２０と経路探索サーバ３０からなる通信型のナビゲーションシステムにおいて最も有効であるが、地図の３次元表示に対して必要なポリゴンを道路のリンクに関連付けて記憶しておくことにより、演算処理の負荷を軽減することができ、スタンドアロンで動作するナビゲーション装置においても装置の高速化に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の実施例にかかるナビゲーションシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】経路探索のための道路ネットワークデータの概念を示す模式図である。
【図３】道路ポリゴンの構成を説明するための模式図である。
【図４】建物ポリゴンの構成と視点位置との関係を説明するための模式図である。
【図５】案内経路と視点位置および建物の面との関係を示す図である。
【図６】案内経路のリンクの途中に視点位置を設定する概念を示す模式図である。
【図７】案内経路に視点位置を設定し、視線方向を案内経路の進行方向とした場合の面ポリゴン選択の概念を示す模式図である。
【符号の説明】
【００９９】
１０・・・・ナビゲーションシステム
１２・・・・ネットワーク
２０・・・・端末装置
２１１・・・制御手段
２１２・・・ＧＰＳ測位手段
２１３・・・表示モード制御手段
２１４・・・視点位置検出手段
２１５・・・２次元表示制御手段
２１６・・・３次元表示制御手段
２１７・・・通信手段
２１８・・・配信要求編集手段
２１９・・・配信データ記憶手段
２２０・・・ＶＲＡＭ
２２１・・・表示手段
２２２・・・操作・入力手段
３０・・・・経路探索サーバ
３１１・・・制御手段
３１２・・・通信手段
３１３・・・配信データ編集手段
３１４・・・案内経路データ作成手段
３１５・・・地図データベース
３１６・・・経路探索手段
３１７・・・探索用ネットワークデータ
３１７Ａ・・・道路ネットワークデータ
３１７Ｂ・・・交通ネットワークデータ
３１８・・・ポリゴンデータベース
３１９・・・ポリゴン選択手段
３２０・・・視点位置設定手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元の地図を表示する表示手段と、３次元表示のために各オブジェクトを、当該オブジェクトを構成する面ごとのポリゴンデータとして蓄積したポリゴンデータベースと、視点位置から見える各オブジェクトの面を選択するポリゴン選択手段と、視点位置を設定する視点位置設定手段と、を備えたナビゲーションシステムであって、
前記視点位置設定手段が設定した視点位置に基づいて、前記ポリゴン選択手段は、当該視点位置から所定の範囲内のポリゴンデータを対象に当該視点位置から見える各オブジェクトの面を選択し、前記表示手段は前記ポリゴン選択手段が選択した面のポリゴンのみに基づいて地図を３次元表示することを特徴とするナビゲーションシステム。
【請求項２】
前記面ごとのポリゴンデータは、それぞれその表面方向を示す法線ベクトルを含み、前記ポリゴン選択手段は、前記視点位置から前記オブジェクトの各面を見込むベクトルを生成し、当該ベクトルと前記法線ベクトルとがなす角度を算出し、算出した角度が９０°以下の面を選択することを特徴とする請求項１に記載のナビゲーションシステム。
【請求項３】
前記ナビゲーションシステムは、更に、経路探索のための探索用ネットワークデータと、経路探索手段と、を備え、前記視点位置設定手段は、前記経路探索手段が探索した案内経路の所定の位置を視点位置とし、前記ポリゴン選択手段は、該視点位置から所定の範囲内のポリゴンデータを対象に当該視点位置から見える各オブジェクトの面を選択することを特徴とする請求項１に記載のナビゲーションシステム。
【請求項４】
前記視点位置設定手段は、前記経路探索手段が探索した案内経路を構成する各リンクの少なくとも両端の位置を視点位置とすることを特徴とする請求項３に記載のナビゲーションシステム。
【請求項５】
前記ポリゴン選択手段は、前記視点位置設定手段が案内経路上に設定した視点位置から前記オブジェクトの各面を見込むベクトルを生成し、当該ベクトルと前記視点位置における案内経路のリンクとのなす角度が所定値以下の場合に、前記オブジェクトの各面を見込むベクトルと前記法線ベクトルとがなす角度を算出し、算出した角度が９０°以下の面を選択することを特徴とする請求項４に記載のナビゲーションシステム。
【請求項６】
前記ポリゴン選択手段は、前記視点位置設定手段が案内経路上に設定した視点位置に基づいて選択した面を、当該視点位置が設定されたリンクと関連付けて前記ポリゴンデータベースに蓄積し、案内経路探索手段が探索した案内経路を構成する各リンクに基づいて、当該リンクに関連付けられた面のポリゴンデータを前記ポリゴンデータベースから読み出し、前記表示手段は前記ポリゴンデータベースから読み出した面のポリゴンデータのみに基づいて地図を３次元表示することを特徴とする請求項３に記載のナビゲーションシステム。
【請求項７】
経路探索サーバから配信されるポリゴンデータに基づいて３次元の地図を表示する表示手段を有する端末装置とネットワークを介して接続される経路探索サーバであって、
前記経路探索サーバは、３次元表示のために各オブジェクトを、当該オブジェクトを構成する面ごとのポリゴンデータとして蓄積したポリゴンデータベースと、視点位置から見える各オブジェクトの面を選択するポリゴン選択手段と、視点位置を設定する視点位置設定手段と、を備え、
前記視点位置設定手段が設定した視点位置に基づいて、前記ポリゴン選択手段は、当該視点位置から所定の範囲内のポリゴンデータを対象に当該視点位置から見える各オブジェクトの面を選択し、前記ポリゴン選択手段が選択した面のポリゴンデータのみを３次元地図表示データとして前記端末装置に配信することを特徴とする経路探索サーバ。
【請求項８】
前記面ごとのポリゴンデータは、それぞれその表面方向を示す法線ベクトルを含み、前記ポリゴン選択手段は、前記視点位置から前記オブジェクトの各面を見込むベクトルを生成し、当該ベクトルと前記法線ベクトルとがなす角度を算出し、算出した角度が９０°以下の面を選択することを特徴とする請求項７に記載の経路探索サーバ。
【請求項９】
前記ナビゲーションシステムは、更に、経路探索のための探索用ネットワークデータと、経路探索手段と、を備え、前記視点位置設定手段は、前記経路探索手段が探索した案内経路の所定の位置を視点位置とし、前記ポリゴン選択手段は、該視点位置から所定の範囲内のポリゴンデータを対象に当該視点位置から見える各オブジェクトの面を選択することを特徴とする請求項７に記載の経路探索サーバ。
【請求項１０】
前記視点位置設定手段は、前記経路探索手段が探索した案内経路を構成する各リンクの少なくとも両端の位置を視点位置とすることを特徴とする請求項９に記載の経路探索サーバ。
【請求項１１】
前記ポリゴン選択手段は、前記視点位置設定手段が案内経路上に設定した視点位置から前記オブジェクトの各面を見込むベクトルを生成し、当該ベクトルと前記視点位置における案内経路のリンクとのなす角度が所定値以下の場合に、前記オブジェクトの各面を見込むベクトルと前記法線ベクトルとがなす角度を算出し、算出した角度が９０°以下の面を選択することを特徴とする請求項１０に記載の経路探索サーバ。
【請求項１２】
前記ポリゴン選択手段は、前記視点位置設定手段が案内経路上に設定した視点位置に基づいて選択した面を、当該視点位置が設定されたリンクと関連付けて前記ポリゴンデータベースに蓄積し、案内経路探索手段が探索した案内経路を構成する各リンクに基づいて、当該リンクに関連付けられた面のポリゴンデータを前記ポリゴンデータベースから読み出し、前記端末装置に配信することを特徴とする請求項９に記載の経路探索サーバ。
【請求項１３】
３次元表示のために各オブジェクトを、当該オブジェクトを構成する面ごとのポリゴンデータとして蓄積したポリゴンデータベースと、視点位置から見える各オブジェクトの面を選択するポリゴン選択手段と、視点位置を設定する視点位置設定手段と、を備え、前記視点位置設定手段が設定した視点位置に基づいて、前記ポリゴン選択手段は、当該視点位置から所定の範囲内のポリゴンデータを対象に当該視点位置から見える各オブジェクト面を選択し、選択した面のポリゴンデータのみを配信する経路探索サーバにネットワークを介して接続される端末装置であって、
前記端末装置は前記経路探索サーバから受信したポリゴンデータに基づいて地図を３次元表示する表示手段を備え、前記経路探索サーバから受信した面のポリゴンデータのみに基づいて前記表示手段に地図を３次元表示することを特徴とする端末装置。
【請求項１４】
前記端末装置は、更に、視点位置を検出する視点位置検出手段を備え、前記視点位置検出手段が検出した視点位置情報を前記経路探索サーバに送信することを特徴とする請求項１３に記載の端末装置。
【請求項１５】
３次元の地図を表示する表示手段と、３次元表示のために各オブジェクトを、当該オブジェクトを構成する面ごとのポリゴンデータとして蓄積したポリゴンデータベースと、視点位置から見える各オブジェクトの面を選択するポリゴン選択手段と、視点位置を設定する視点位置設定手段と、を備えたナビゲーションシステムにおける地図表示方法であって、
前記視点位置設定手段が設定した視点位置に基づいて、前記ポリゴン選択手段が当該視点位置から所定の範囲内のポリゴンデータを対象に当該視点位置から見える各オブジェクトの面を選択第１のステップと、前記表示手段が、前記ポリゴン選択手段が選択した面のポリゴンのみに基づいて地図を３次元表示する第２のステップと、を有することを特徴とする地図表示方法。
【請求項１６】
前記面ごとのポリゴンデータは、それぞれその表面方向を示す法線ベクトルを含み、前記第１のステップは、前記ポリゴン選択手段が前記視点位置から前記オブジェクトの各面を見込むベクトルを生成し、当該ベクトルと前記法線ベクトルとがなす角度を算出し、算出した角度が９０°以下の面を選択する処理を含むことを特徴とする請求項１５に記載の地図表示方法。
【請求項１７】
前記ナビゲーションシステムは、更に、経路探索のための探索用ネットワークデータと、経路探索手段と、を備え、前記視点位置設定手段が、前記経路探索手段が探索した案内経路の所定の位置を視点位置とするステップを有し、前記第１のステップは、前記ポリゴン選択手段が該視点位置から所定の範囲内のポリゴンデータを対象に当該視点位置から見える各オブジェクトの面を選択する処理を含むことを特徴とする請求項１５に記載の地図表示方法。
【請求項１８】
前記視点位置設定手段が、前記経路探索手段が探索した案内経路の所定の位置を視点位置とするステップは、前記視点位置設定手段が、前記経路探索手段が探索した案内経路を構成する各リンクの少なくとも両端の位置を視点位置とする処理を含むことを特徴とする請求項１７に記載の地図表示方法。
【請求項１９】
前記第１のステップは、前記ポリゴン選択手段が、前記視点位置設定手段が案内経路上に設定した視点位置から前記オブジェクトの各面を見込むベクトルを生成し、当該ベクトルと前記視点位置における案内経路のリンクとのなす角度が所定値以下の場合に、前記オブジェクトの各面を見込むベクトルと前記法線ベクトルとがなす角度を算出し、算出した角度が９０°以下の面を選択する処理を含むことを特徴とする請求項１８に記載の地図表示方法。
【請求項２０】
前記地図表示方法は、更に、前記ポリゴン選択手段が、前記視点位置設定手段が案内経路上に設定した視点位置に基づいて選択した面を、当該視点位置が設定されたリンクと関連付けて前記ポリゴンデータベースに蓄積するステップと、案内経路探索手段が探索した案内経路を構成する各リンクに基づいて、当該リンクに関連付けられた面のポリゴンデータを前記ポリゴンデータベースから読み出すステップと、を有することを特徴とする請求項１５に記載の地図表示方法。
【請求項１】
３次元の地図を表示する表示手段と、３次元表示のために各オブジェクトを、当該オブジェクトを構成する面ごとのポリゴンデータとして蓄積したポリゴンデータベースと、視点位置から見える各オブジェクトの面を選択するポリゴン選択手段と、視点位置を設定する視点位置設定手段と、を備えたナビゲーションシステムであって、
前記視点位置設定手段が設定した視点位置に基づいて、前記ポリゴン選択手段は、当該視点位置から所定の範囲内のポリゴンデータを対象に当該視点位置から見える各オブジェクトの面を選択し、前記表示手段は前記ポリゴン選択手段が選択した面のポリゴンのみに基づいて地図を３次元表示することを特徴とするナビゲーションシステム。
【請求項２】
前記面ごとのポリゴンデータは、それぞれその表面方向を示す法線ベクトルを含み、前記ポリゴン選択手段は、前記視点位置から前記オブジェクトの各面を見込むベクトルを生成し、当該ベクトルと前記法線ベクトルとがなす角度を算出し、算出した角度が９０°以下の面を選択することを特徴とする請求項１に記載のナビゲーションシステム。
【請求項３】
前記ナビゲーションシステムは、更に、経路探索のための探索用ネットワークデータと、経路探索手段と、を備え、前記視点位置設定手段は、前記経路探索手段が探索した案内経路の所定の位置を視点位置とし、前記ポリゴン選択手段は、該視点位置から所定の範囲内のポリゴンデータを対象に当該視点位置から見える各オブジェクトの面を選択することを特徴とする請求項１に記載のナビゲーションシステム。
【請求項４】
前記視点位置設定手段は、前記経路探索手段が探索した案内経路を構成する各リンクの少なくとも両端の位置を視点位置とすることを特徴とする請求項３に記載のナビゲーションシステム。
【請求項５】
前記ポリゴン選択手段は、前記視点位置設定手段が案内経路上に設定した視点位置から前記オブジェクトの各面を見込むベクトルを生成し、当該ベクトルと前記視点位置における案内経路のリンクとのなす角度が所定値以下の場合に、前記オブジェクトの各面を見込むベクトルと前記法線ベクトルとがなす角度を算出し、算出した角度が９０°以下の面を選択することを特徴とする請求項４に記載のナビゲーションシステム。
【請求項６】
前記ポリゴン選択手段は、前記視点位置設定手段が案内経路上に設定した視点位置に基づいて選択した面を、当該視点位置が設定されたリンクと関連付けて前記ポリゴンデータベースに蓄積し、案内経路探索手段が探索した案内経路を構成する各リンクに基づいて、当該リンクに関連付けられた面のポリゴンデータを前記ポリゴンデータベースから読み出し、前記表示手段は前記ポリゴンデータベースから読み出した面のポリゴンデータのみに基づいて地図を３次元表示することを特徴とする請求項３に記載のナビゲーションシステム。
【請求項７】
経路探索サーバから配信されるポリゴンデータに基づいて３次元の地図を表示する表示手段を有する端末装置とネットワークを介して接続される経路探索サーバであって、
前記経路探索サーバは、３次元表示のために各オブジェクトを、当該オブジェクトを構成する面ごとのポリゴンデータとして蓄積したポリゴンデータベースと、視点位置から見える各オブジェクトの面を選択するポリゴン選択手段と、視点位置を設定する視点位置設定手段と、を備え、
前記視点位置設定手段が設定した視点位置に基づいて、前記ポリゴン選択手段は、当該視点位置から所定の範囲内のポリゴンデータを対象に当該視点位置から見える各オブジェクトの面を選択し、前記ポリゴン選択手段が選択した面のポリゴンデータのみを３次元地図表示データとして前記端末装置に配信することを特徴とする経路探索サーバ。
【請求項８】
前記面ごとのポリゴンデータは、それぞれその表面方向を示す法線ベクトルを含み、前記ポリゴン選択手段は、前記視点位置から前記オブジェクトの各面を見込むベクトルを生成し、当該ベクトルと前記法線ベクトルとがなす角度を算出し、算出した角度が９０°以下の面を選択することを特徴とする請求項７に記載の経路探索サーバ。
【請求項９】
前記ナビゲーションシステムは、更に、経路探索のための探索用ネットワークデータと、経路探索手段と、を備え、前記視点位置設定手段は、前記経路探索手段が探索した案内経路の所定の位置を視点位置とし、前記ポリゴン選択手段は、該視点位置から所定の範囲内のポリゴンデータを対象に当該視点位置から見える各オブジェクトの面を選択することを特徴とする請求項７に記載の経路探索サーバ。
【請求項１０】
前記視点位置設定手段は、前記経路探索手段が探索した案内経路を構成する各リンクの少なくとも両端の位置を視点位置とすることを特徴とする請求項９に記載の経路探索サーバ。
【請求項１１】
前記ポリゴン選択手段は、前記視点位置設定手段が案内経路上に設定した視点位置から前記オブジェクトの各面を見込むベクトルを生成し、当該ベクトルと前記視点位置における案内経路のリンクとのなす角度が所定値以下の場合に、前記オブジェクトの各面を見込むベクトルと前記法線ベクトルとがなす角度を算出し、算出した角度が９０°以下の面を選択することを特徴とする請求項１０に記載の経路探索サーバ。
【請求項１２】
前記ポリゴン選択手段は、前記視点位置設定手段が案内経路上に設定した視点位置に基づいて選択した面を、当該視点位置が設定されたリンクと関連付けて前記ポリゴンデータベースに蓄積し、案内経路探索手段が探索した案内経路を構成する各リンクに基づいて、当該リンクに関連付けられた面のポリゴンデータを前記ポリゴンデータベースから読み出し、前記端末装置に配信することを特徴とする請求項９に記載の経路探索サーバ。
【請求項１３】
３次元表示のために各オブジェクトを、当該オブジェクトを構成する面ごとのポリゴンデータとして蓄積したポリゴンデータベースと、視点位置から見える各オブジェクトの面を選択するポリゴン選択手段と、視点位置を設定する視点位置設定手段と、を備え、前記視点位置設定手段が設定した視点位置に基づいて、前記ポリゴン選択手段は、当該視点位置から所定の範囲内のポリゴンデータを対象に当該視点位置から見える各オブジェクト面を選択し、選択した面のポリゴンデータのみを配信する経路探索サーバにネットワークを介して接続される端末装置であって、
前記端末装置は前記経路探索サーバから受信したポリゴンデータに基づいて地図を３次元表示する表示手段を備え、前記経路探索サーバから受信した面のポリゴンデータのみに基づいて前記表示手段に地図を３次元表示することを特徴とする端末装置。
【請求項１４】
前記端末装置は、更に、視点位置を検出する視点位置検出手段を備え、前記視点位置検出手段が検出した視点位置情報を前記経路探索サーバに送信することを特徴とする請求項１３に記載の端末装置。
【請求項１５】
３次元の地図を表示する表示手段と、３次元表示のために各オブジェクトを、当該オブジェクトを構成する面ごとのポリゴンデータとして蓄積したポリゴンデータベースと、視点位置から見える各オブジェクトの面を選択するポリゴン選択手段と、視点位置を設定する視点位置設定手段と、を備えたナビゲーションシステムにおける地図表示方法であって、
前記視点位置設定手段が設定した視点位置に基づいて、前記ポリゴン選択手段が当該視点位置から所定の範囲内のポリゴンデータを対象に当該視点位置から見える各オブジェクトの面を選択第１のステップと、前記表示手段が、前記ポリゴン選択手段が選択した面のポリゴンのみに基づいて地図を３次元表示する第２のステップと、を有することを特徴とする地図表示方法。
【請求項１６】
前記面ごとのポリゴンデータは、それぞれその表面方向を示す法線ベクトルを含み、前記第１のステップは、前記ポリゴン選択手段が前記視点位置から前記オブジェクトの各面を見込むベクトルを生成し、当該ベクトルと前記法線ベクトルとがなす角度を算出し、算出した角度が９０°以下の面を選択する処理を含むことを特徴とする請求項１５に記載の地図表示方法。
【請求項１７】
前記ナビゲーションシステムは、更に、経路探索のための探索用ネットワークデータと、経路探索手段と、を備え、前記視点位置設定手段が、前記経路探索手段が探索した案内経路の所定の位置を視点位置とするステップを有し、前記第１のステップは、前記ポリゴン選択手段が該視点位置から所定の範囲内のポリゴンデータを対象に当該視点位置から見える各オブジェクトの面を選択する処理を含むことを特徴とする請求項１５に記載の地図表示方法。
【請求項１８】
前記視点位置設定手段が、前記経路探索手段が探索した案内経路の所定の位置を視点位置とするステップは、前記視点位置設定手段が、前記経路探索手段が探索した案内経路を構成する各リンクの少なくとも両端の位置を視点位置とする処理を含むことを特徴とする請求項１７に記載の地図表示方法。
【請求項１９】
前記第１のステップは、前記ポリゴン選択手段が、前記視点位置設定手段が案内経路上に設定した視点位置から前記オブジェクトの各面を見込むベクトルを生成し、当該ベクトルと前記視点位置における案内経路のリンクとのなす角度が所定値以下の場合に、前記オブジェクトの各面を見込むベクトルと前記法線ベクトルとがなす角度を算出し、算出した角度が９０°以下の面を選択する処理を含むことを特徴とする請求項１８に記載の地図表示方法。
【請求項２０】
前記地図表示方法は、更に、前記ポリゴン選択手段が、前記視点位置設定手段が案内経路上に設定した視点位置に基づいて選択した面を、当該視点位置が設定されたリンクと関連付けて前記ポリゴンデータベースに蓄積するステップと、案内経路探索手段が探索した案内経路を構成する各リンクに基づいて、当該リンクに関連付けられた面のポリゴンデータを前記ポリゴンデータベースから読み出すステップと、を有することを特徴とする請求項１５に記載の地図表示方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−２５５９８９（Ｐ２００７−２５５９８９Ａ）
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−７８６６９（Ｐ２００６−７８６６９）
【出願日】平成１８年３月２２日（２００６．３．２２）
【出願人】（５００１６８８１１）株式会社ナビタイムジャパン (410)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２２日（２００６．３．２２）
【出願人】（５００１６８８１１）株式会社ナビタイムジャパン (410)
【Ｆターム（参考）】
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