ナビゲーション装置およびナビゲーション方法
【課題】情報量の少ない２次元地図から、簡易な処理で、鳥瞰図に表示可能な３次元の歩道橋を形成する。
【解決手段】ナビゲーション装置１００は、２次元平面補間点１６８の座標情報と連結情報とを取得する情報取得部１３０と、座標情報と予め設定された歩道橋厚みを示す情報および歩道橋高さを示す情報とに基づいて３次元平面補間点１７４を生成する３次元平面生成部１３２と、連結情報と予め設定された階段長さとに基づいて任意の２次元平面補間点から階段長さだけ延長した端点を２次元階段補間点１８２とする２次元階段生成部１３４と、３次元平面補間点と２次元階段補間点と歩道橋厚みを示す情報および歩道橋高さを示す情報とに基づいて３次元階段補間点１８６を生成する３次元階段生成部１３６と、３次元平面補間点および３次元階段補間点を射影変換して鳥瞰図を生成する鳥瞰図生成部１４０と、を備える。
【解決手段】ナビゲーション装置１００は、２次元平面補間点１６８の座標情報と連結情報とを取得する情報取得部１３０と、座標情報と予め設定された歩道橋厚みを示す情報および歩道橋高さを示す情報とに基づいて３次元平面補間点１７４を生成する３次元平面生成部１３２と、連結情報と予め設定された階段長さとに基づいて任意の２次元平面補間点から階段長さだけ延長した端点を２次元階段補間点１８２とする２次元階段生成部１３４と、３次元平面補間点と２次元階段補間点と歩道橋厚みを示す情報および歩道橋高さを示す情報とに基づいて３次元階段補間点１８６を生成する３次元階段生成部１３６と、３次元平面補間点および３次元階段補間点を射影変換して鳥瞰図を生成する鳥瞰図生成部１４０と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目的地までの車両の移動経路を案内するナビゲーション装置およびナビゲーション方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ナビゲーション装置を搭載した車両が急増している。ナビゲーション装置は、予め記憶された２次元地図データと、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星との無線通信により導出される位置情報とに基づいて、２次元地図を用いて車両の現在位置や目的地までの移動経路を搭乗者に報知する。搭乗者は、かかるナビゲーション装置の指示に従って移動することで、迅速かつ安全に目的地にたどり着くことができる。
【０００３】
ナビゲーション装置では、目的地までの移動経路のみならず、右左折を要する交差点や車両の現在位置をより把握し易くするため、道路標識、信号、交差点名称、著名な建物等の指標を２次元地図に重畳表示している。さらに、車両後方の上空から進行方向に見える景色を模擬した鳥瞰図を表示するナビゲーション装置もある。
【０００４】
上記鳥瞰図は、遠近法に基づいて、手前に位置する道路や建物の幅が広く見えるように表された図である。鳥瞰図は、例えば、表示枠の各頂点に対応する地図上の位置によって変換領域が設定された場合に、その変換領域内の道路地図を座標変換することで形成される（例えば、特許文献１）。また、山や建物等の比較的大きなオブジェクトを、その属性に対して予め定められた高さ情報、または予め定められた１階あたりの平均高さ情報と個々の階数との乗算値に従って３次元表示するナビゲーション装置も開示されている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１６０８５２号公報
【特許文献２】特開平５−０２７６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来のナビゲーション装置では、鉛直方向に延設される角柱状または円柱状の建物に関しては２次元地図に示された外形と高さ情報とを用いてその立体形状を表示することができるが、特殊な構造で形成された高架橋や歩道橋は表示することができない。特に歩道橋に至っては、車両が直接利用できる対象物ではないため重要視されず、また、構造が複雑なので厳密な３次元化を行うには処理負荷が高すぎるといった問題があった。
【０００７】
しかし、歩道橋は、車両走行時において、同様の外観で複数並置された建物群よりも低出現頻度かつ特徴的であり、走行中に視点をほとんど変えなくても容易に視認できるので、目印として有効に機能するといった利点を有する。従って、ナビゲーション装置の指標として歩道橋を追加して欲しいという要望がある。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑み、情報量の少ない２次元地図から、簡易な処理で、鳥瞰図に重畳する３次元の歩道橋を形成することが可能なナビゲーション装置およびナビゲーション方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は下記の装置を提供するものである。
（１）目的地までの車両の移動経路を案内するナビゲーション装置であって、歩道橋の平面部分である歩道橋平面部の平面外形を特定可能な４以上の２次元平面補間点の座標情報と、前記４以上の２次元平面補間点のうち、いずれが歩道橋の階段部分である歩道橋階段部との連結点にあたるかを示す連結情報と、を取得する情報取得部と、前記座標情報と予め設定された歩道橋厚みを示す情報および歩道橋高さを示す情報とに基づいて、前記歩道橋平面部を立体的に表示するための３次元平面補間点を生成する３次元平面生成部と、前記連結情報と予め設定された階段長さを示す情報とに基づいて、前記２次元平面補間点をすべて連接した場合に、前記連結点にあたる任意の２次元平面補間点と連接している２つの２次元平面補間点のうち、同一の歩道橋階段部と連結している２次元平面補間点とは異なる２次元平面補間点と、前記任意の２次元平面補間点との結線を、前記任意の２次元平面補間点から前記階段長さだけ延長した端点を、前記歩道橋階段部の平面外形を特定可能な２次元階段補間点とする２次元階段生成部と、前記３次元平面補間点と前記２次元階段補間点と前記歩道橋厚みを示す情報および歩道橋高さを示す情報とに基づいて、前記歩道橋階段部を立体的に示すための３次元階段補間点を生成する３次元階段生成部と、前記３次元平面補間点および３次元階段補間点を射影変換して、車両位置後方の所定の高さにある視点から２次元地図を見下ろす鳥瞰図を生成する鳥瞰図生成部と、を備えることを特徴とするナビゲーション装置。
（２）前記２次元平面補間点には、連接する順を示した番号が付され、前記２次元階段生成部は、前記番号に従って、前記階段長さだけ延長する２次元平面補間点を特定することを特徴とする上記（１）に記載のナビゲーション装置。
（３）前記歩道橋平面部および前記歩道橋階段部の側面に位置する３次元平面補間点および３次元階段補間点を、設定されたフェンス高さだけ鉛直方向に延長した端点を３次元フェンス補間点とする３次元フェンス生成部をさらに備えることを特徴とする上記（１）または（２）に記載のナビゲーション装置。
（４）前記鳥瞰図生成部は、射影変換された前記歩道橋のポリゴンを透過処理して前記鳥瞰図に重畳することを特徴とする上記（１）から（３）のいずれかに記載のナビゲーション装置。
（５）前記鳥瞰図生成部は、射影変換された前記歩道橋階段部のポリゴンに、階段を表す画像をさらに重畳することを特徴とする上記（１）から（４）のいずれかに記載のナビゲーション装置。
（６）目的地までの車両の移動経路を案内するナビゲーション方法であって、歩道橋の平面部分である歩道橋平面部の平面外形を特定可能な４以上の２次元平面補間点の座標情報と、前記４以上の２次元平面補間点のうち、いずれが歩道橋の階段部分である歩道橋階段部との連結点にあたるかを示す連結情報と、を取得し、前記座標情報と予め設定された歩道橋厚みを示す情報および歩道橋高さを示す情報とに基づいて、前記歩道橋平面部を立体的に表示するための３次元平面補間点を生成し、前記連結情報と予め設定された階段長さを示す情報とに基づいて、前記２次元平面補間点をすべて連接した場合に、前記連結点にあたる任意の２次元平面補間点と連接している２つの２次元平面補間点のうち、同一の歩道橋階段部と連結している２次元平面補間点とは異なる２次元平面補間点と、前記任意の２次元平面補間点との結線を、前記任意の２次元平面補間点から前記階段長さだけ延長した端点を、前記歩道橋階段部の平面外形を特定可能な２次元階段補間点とし、前記３次元平面補間点と前記２次元階段補間点と前記歩道橋厚みを示す情報および歩道橋高さを示す情報とに基づいて、前記歩道橋階段部を立体的に示すための３次元階段補間点を生成し、前記３次元平面補間点および３次元階段補間点を射影変換して、車両位置後方の所定の高さにある視点から２次元地図を見下ろす鳥瞰図を生成することを特徴とするナビゲーション方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明を用いることで、情報量の少ない２次元地図から、簡易な処理で、鳥瞰図に重畳する３次元の歩道橋を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ナビゲーション装置の概略的な機能を示した機能ブロック図である。
【図２】ナビゲーション装置の正面視の外観を示した説明図である。
【図３】歩道橋情報を説明するための説明図である。
【図４】３次元平面生成部の処理を説明するための説明図である。
【図５】２次元階段生成部の処理を説明するための説明図である。
【図６】３次元階段生成部の処理を説明するための説明図である。
【図７】３次元フェンス生成部の処理を説明するための説明図である。
【図８】表示部に鳥瞰図を表示する場合の画面形成処理を説明するための説明図である。
【図９】ポリゴンの展開を説明するための説明図である。
【図１０】鳥瞰図生成部の透過処理を説明するための説明図である。
【図１１】鳥瞰図生成部の描画処理を説明するための説明図である。
【図１２】ナビゲーション表示方法の全体的な流れを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１３】
（ナビゲーション装置１００）
図１は、ナビゲーション装置１００の概略的な機能を示した機能ブロック図であり、図２は、ナビゲーション装置１００の正面視の外観を示した説明図である。ナビゲーション装置１００は、操作部１１０と、表示部１１２と、音声入出力部１１４と、位置取得部１１６と、記憶部１１８と、中央制御部１２０と、を含んで構成されている。
【００１４】
操作部１１０は、ナビゲーション装置１００に対する搭乗者の操作入力を受け付ける。表示部１１２は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ(Electro Luminescence)ディスプレイ等で構成される。表示部１１２には、搭乗者による視点切替入力に応じて、図２（ａ）に示すような２次元地図や図２（ｂ）に示すような鳥瞰図が表示される。例えば、図２（ａ）の２次元地図では、自身が搭乗している車両１５０の現在位置１５２や目的地までの移動経路１５４が表示される。
【００１５】
音声入出力部１１４は、車両１５０の行き先方向を音声で案内すると共に、搭乗者の音声による指示を受け付ける。位置取得部１１６は、ＧＰＳ衛星１５６やジャイロセンサを通じて、ナビゲーション装置１００を搭載している車両１５０の位置情報（例えば、経度、緯度、高度の情報）を導出し、中央制御部１２０に伝達する。
【００１６】
記憶部１１８は、フラッシュメモリやＨＤＤ等で構成され、２次元地図データや、２次元地図および鳥瞰図を表示する上で必要な情報を保持する。なお、ＨＤＤは正確には装置に相当するが、説明の便宜上、本説明では記憶媒体と同義として扱う。また、２次元地図データには、建物の平面外形（鉛直真上から見た外形）を特定するための補間点、道路法規、背景、アイコン、各建物の名称等が関連付けられ、例えば、その補間点に基づいて、鉛直方向に延長される角柱状または円柱状の単純な建物を構成するポリゴンを形成することができる。ここで、ポリゴンは、３ＤＣＧ（3 Dimensional Computer Graphics）における立体形状を表現するために用いられる多角形（主に三角形や四角形）を言う。本実施形態において、記憶部１１８は、さらに歩道橋厚みＤ（例えば約０．３ｍ）、歩道橋高さＨ（例えば約４．７ｍ）、階段長さＬ（例えば約５ｍ）、フェンス高さＺ（例えば約１．２ｍ）それぞれを示す情報を予め保持している。また、以下では、これらの情報によって示される値を、単に、歩道橋厚みＤ、歩道橋高さＨ、階段長さＬ、フェンス高さＺと表現する。
【００１７】
中央制御部１２０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路により、ナビゲーション装置１００全体を制御し、操作部１１０、表示部１１２、音声入出力部１１４、位置取得部１１６、記憶部１１８等とのインターフェースを果たすと共に、２次元地図や鳥瞰図を表示するための各種演算処理を実行する。また、中央制御部１２０は、ＲＯＭやＲＡＭと協働して、情報取得部１３０と、３次元平面生成部１３２と、２次元階段生成部１３４と、３次元階段生成部１３６と、３次元フェンス生成部１３８と、鳥瞰図生成部１４０と、画像音声処理部１４２としても機能する。かかる情報取得部１３０、３次元平面生成部１３２、２次元階段生成部１３４、３次元階段生成部１３６、３次元フェンス生成部１３８は、操作部１１０を通じて鳥瞰図を表示する操作入力を受け付けると、道路や建物のラインやポリゴンを形成するための補間点を抽出する処理と並行して、歩道橋のポリゴンを形成するための各補間点を生成する。
【００１８】
情報取得部１３０は、鳥瞰図の視野に相当する地理的領域に歩道橋が含まれるか否か判断し、歩道橋が含まれている場合に、記憶部１１８から歩道橋情報１６０を取得する。
【００１９】
図３は、歩道橋情報１６０を説明するための説明図である。歩道橋情報１６０は、図３（ａ）に示した歩道橋１６２の平面部分である歩道橋平面部１６４の平面外形を特定可能な複数の２次元平面補間点１６８の座標情報と、その複数の２次元平面補間点１６８のうち、いずれが歩道橋１６２の階段部分である歩道橋階段部１７０との連結点１７２にあたるかを示す連結情報とを含んでいる。２次元平面補間点１６８は、図３（ｂ）や図３（ｃ）において円で示されるように４以上の点で構成される。連結点は、図３（ｂ）、（ｃ）に黒で塗りつぶした円で示したように、２次元平面補間点１６８のうち、歩道橋階段部１７０との連結部分に配される点を示す。ここで、連結点１７２を示す連結情報が無い場合、２次元平面補間点１６８のうち、２次元地図の歩道に対応している点を連結点１７２とみなして後述する処理を実行するとも可能である。
【００２０】
また、図３（ｂ）のように４つの２次元平面補間点１６８で歩道橋平面部１６４の平面外形を表す場合に対して、図３（ｃ）のように６つの２次元平面補間点１６８で歩道橋平面部１６４の平面外形を表す場合、図３（ｄ）の如く、曲折した歩道橋平面部１６４にも対応することが可能となる。従って、２次元平面補間点１６８の数は、歩道橋平面部１６４の平面外形に応じて設定するのが望ましい。
【００２１】
３次元平面生成部１３２は、２次元平面補間点１６８の座標情報と、予め設定された歩道橋厚みＤを示す情報および歩道橋高さＨを示す情報とに基づいて、歩道橋平面部１６４を立体的に表示するための３次元平面補間点１７４を生成する。以下、３次元平面生成部１３２の詳細な処理を説明する。
【００２２】
図４は、３次元平面生成部１３２の処理を説明するための説明図である。ここでは、図４（ａ）に示す、歩道橋平面部１６４の平面外形が、６つの２次元平面補間点１６８によって特定されている例を挙げて説明する。
【００２３】
３次元平面生成部１３２は、情報取得部１３０が取得した歩道橋情報１６０に含まれるすべての２次元平面補間点１６８（以後、理解を容易にするため個々の点を識別可能なＰ１〜Ｐ６の表現を用いる。）の座標情報を抽出し、また、記憶部１１８に予め保持された歩道橋厚みＤを示す情報と歩道橋高さＨを示す情報とを読み出す。そして、３次元平面生成部１３２は、２次元平面補間点１６８（Ｐ１〜Ｐ６）を用いて、歩道橋高さＨの位置に歩道橋厚みＤを有する３次元の歩道橋平面部１６４を形成する。
【００２４】
詳細に、３次元平面生成部１３２は、２次元平面補間点Ｐ１〜Ｐ６と座標情報中の緯度・経度が等しく、高さが歩道橋厚みＤだけ異なる２組（１２個）の３次元平面補間点１７４（Ｐ１１〜Ｐ１６）、（Ｐ２１〜Ｐ２６）を形成する。従って、例えば、３次元平面補間点Ｐ２６は、緯度・経度が２次元平面補間点Ｐ６と等しく、高さが歩道橋高さＨとなり、３次元平面補間点Ｐ１６は、緯度・経度が２次元平面補間点Ｐ６と等しく、高さが歩道橋高さＨと歩道橋厚みＤとの和になる。他の３次元平面補間点Ｐ１１〜Ｐ１５や３次元平面補間点Ｐ２１〜Ｐ２５も同様に緯度・経度が２次元平面補間点Ｐ１〜５と等しく、高さが歩道橋高さＨや、歩道橋高さＨと歩道橋厚みＤとの和となる。３次元平面生成部１３２は、生成した３次元平面補間点１７４を一時的に記憶部１１８に記憶する。
【００２５】
２次元階段生成部１３４は、連結情報と予め設定された階段長さＬを示す情報とに基づいて、歩道橋階段部１７０の平面外形を特定可能な２次元階段補間点１８２を生成する。
【００２６】
図５は、２次元階段生成部１３４の処理を説明するための説明図である。ここでも、図４（ａ）に示した、歩道橋情報１６０が、６つの２次元平面補間点１６８から形成されている例を挙げて説明する。
【００２７】
２次元階段生成部１３４は、記憶部１１８に予め保持された階段長さＬを示す情報を読み出すと共に、図５の如く、２次元平面補間点１６８をすべて連接する。ここで、連接は、２点間の結線が他の結線と交わることなく、すべての点それぞれが他の２点と接続されることをいう。そして、２次元階段生成部１３４は、歩道橋情報１６０の連結情報を用いて、歩道橋階段部１７０との連結点１７２にあたる２次元平面補間点１６８（ここでは、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６）から階段長さＬだけ延長した端点を導出し、その端点を２次元階段補間点１８２とする。
【００２８】
詳細には、歩道橋階段部１７０と連結している２次元平面補間点１６８（ここでは、歩道橋階段部１７０ａに連結しているＰ２、Ｐ３および歩道橋階段部１７０ｂに連結しているＰ５、Ｐ６）のそれぞれと連接している２次元平面補間点１６８（例えば、Ｐ２の場合、Ｐ２に連接しているＰ１とＰ３）のうち、同一の歩道橋階段部１７０（ここでは１７０ａ）と連結している２次元平面補間点１６８（ここでは、Ｐ３）とは異なる２次元平面補間点１６８、即ちＰ１を特定する。
【００２９】
そして、特定された２次元平面補間点１６８であるＰ１と、対象となる２次元平面補間点１６８であるＰ２との結線１８４を、図４中矢印で示したように、対象となる２次元平面補間点１６８であるＰ２から階段長さＬだけ延長し、２次元階段補間点１８２であるＦ２を生成する。かかる処理は、歩道橋階段部１７０と連結している２次元平面補間点１６８、ここでは、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６すべてについて実行する。こうして、図５のように２次元階段補間点１８２としてのＦ２、Ｆ３、Ｆ５、Ｆ６が配置される。
【００３０】
ここでは、２次元階段生成部１３４が、２次元平面補間点１６８同士の位置関係、特に連結点１７２と他の２次元平面補間点１６８との位置関係に基づいて２次元階段補間点１８２を生成しているが、２次元平面補間点１６８それぞれを特定する付番を設けることで、より簡単に２次元階段補間点１８２を生成することができる。かかる説明を上述した例と同様、図５を用いて説明する。
【００３１】
２次元階段生成部１３４は、２次元平面補間点１６８に連接する順を示した番号を付す。例えば、図５のように、６つの２次元平面補間点１６８に対して、所定の順、ここでは、反時計回りにＰ１→Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４→Ｐ５→Ｐ６が付番される。２次元階段生成部１３４は、２次元平面補間点１６８に付された番号に従って、階段長さＬだけ延長する２次元平面補間点１６８を特定する。
【００３２】
例えば、歩道橋階段部１７０ａとの連結点１７２がＰ２、Ｐ３であり、歩道橋階段部１７０ｂとの連結点がＰ５、Ｐ６であった場合を考える。この場合、２次元階段生成部１３４は、歩道橋階段部１７０ａとの連結点Ｐ２、Ｐ３のうち番号が小さい連結点１７２であるＰ２と、一つ番号が小さい２次元平面補間点１６８（ここではＰ１）とを結ぶベクトル／（Ｐ１Ｐ２）を算出し、連結点１７２（ここではＰ２）から、その算出されたベクトル／（Ｐ１Ｐ２）方向に、設定された階段長さＬだけ離れた点Ｆ２を導出して２次元階段補間点１８２とする。
【００３３】
続いて、２次元階段生成部１３４は、歩道橋階段部１７０ａとの連結点Ｐ２、Ｐ３のうち、番号が大きい２次元平面補間点１６８であるＰ３と、一つ番号が大きい２次元平面補間点１６８（ここではＰ４）とを結ぶベクトル／（Ｐ４Ｐ３）を算出し、２次元平面補間点１６８（ここではＰ３）から、その算出されたベクトル／（Ｐ４Ｐ３）方向に、階段長さＬだけ離れた点Ｆ３を導出して２次元階段補間点１８２とする。
【００３４】
歩道橋階段部１７０ｂと連結するＰ５、Ｐ６についても同様の規則に基づいてベクトル／（Ｐ４Ｐ５）、／（Ｐ１Ｐ６）を算出し、その算出されたベクトル方向に階段長さＬだけ離れた点Ｆ５、Ｆ６を導出して２次元階段補間点１８２とする。ただし、Ｐ６に対するＰ１は、その連続性を踏まえてＰ７として考慮される。２次元階段生成部１３４は、生成した２次元階段補間点１８２を一時的に記憶部１１８に記憶する。ここでは、図５を用いて、２次元平面補間点１６８が６つの場合を例に挙げたが、２次元平面補間点１６８は、２次元平面補間点１６８の連結点１７２さえ特定できれば、４以上のいずれの数であっても本実施形態を適用することができる。
【００３５】
かかる２次元平面補間点１６８に付番して２次元階段補間点１８２を導出する構成では、番号の大小関係以外の複雑な判断が不要になり、２次元階段補間点１８２を短時間かつ軽負荷で生成することが可能となる。
【００３６】
３次元階段生成部１３６は、３次元平面補間点１７４と、２次元階段補間点１８２と、設定された歩道橋厚みＤを示す情報および歩道橋高さＨを示す情報とに基づいて、歩道橋階段部１７０を立体的に示すための３次元階段補間点１８６を生成する。以下、３次元階段生成部１３６の詳細な処理を説明する。
【００３７】
まず、３次元階段生成部１３６は、３次元平面生成部１３２が生成した３次元平面補間点１７４の連結点１７２（図４（ｂ）に示したＰ１２、Ｐ１３、Ｐ１５、Ｐ１６、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２５、Ｐ２６）、および２次元階段生成部１３４が生成した２次元階段補間点１８２（図５に示したＦ２、Ｆ３、Ｆ５、Ｆ６）の座標情報を抽出し、また、記憶部１１８に予め保持された歩道橋厚みＤを示す情報と歩道橋高さＨを示す情報とを読み出す。
【００３８】
図６は、３次元階段生成部１３６の処理を説明するための説明図である。３次元階段生成部１３６は、図６（ａ）に示すように、２次元階段補間点１８２（Ｆ２、Ｆ３、Ｆ５、Ｆ６）と緯度・経度が等しく、高さが０である３次元階段補間点１８６（Ｆ２２、Ｆ２３、Ｆ２５、Ｆ２６）を生成する。このとき３次元階段補間点１８６（Ｆ２２、Ｆ２３、Ｆ２５、Ｆ２６）と３次元平面補間点１７４の連結点１７２（Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２５、Ｐ２６）とをそれぞれ結ぶ斜線は歩道橋階段部１７０の傾斜（Ｈ／Ｌ）を示すこととなる。
【００３９】
続いて、３次元階段生成部１３６は、図６（ｂ）に示すように、３次元階段補間点１８６（Ｆ２２、Ｆ２３、Ｆ２５、Ｆ２６）と３次元平面補間点１７４の連結点１７２（Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２５、Ｐ２６）とを結ぶベクトル（／（Ｐ２２Ｆ２２）、／（Ｐ２３Ｆ２３）、／（Ｐ２５Ｆ２５）、／（Ｐ２６Ｆ２６））が、それぞれ３次元平面補間点１７４（Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１５、Ｐ１６）を通った場合における高さ０の平面との交点を３次元階段補間点１８６（Ｆ２２、Ｆ２３、Ｆ２５、Ｆ２６）とする。３次元階段生成部１３６は、生成した３次元階段補間点１８６を一時的に記憶部１１８に記憶する。
【００４０】
３次元フェンス生成部１３８は、歩道橋平面部１６４の側面および歩道橋階段部１７０の側面に位置する３次元平面補間点１７４および３次元階段補間点１８６を、設定されたフェンス高さＺだけ鉛直方向に延設した端点を導出し、３次元フェンス補間点１９０とする。
【００４１】
図７は、３次元フェンス生成部１３８の処理を説明するための説明図である。３次元フェンス生成部１３８は、３次元平面生成部１３２が生成した３次元平面補間点１７４の上面に位置する点（Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４、Ｐ１５、Ｐ１６）および３次元階段生成部１３６が生成した３次元階段補間点１８６の上面に位置する点（Ｆ１２、Ｆ１３、Ｆ１５、Ｆ１６）の座標情報を抽出し、また、記憶部１１８に予め保持されたフェンス高さＺを示す情報を読み出す。そして、３次元フェンス生成部１３８は、３次元平面補間点１７４の上面に位置する点（Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４、Ｐ１５、Ｐ１６）および３次元階段補間点１８６の上面に位置する点（Ｆ１２、Ｆ１３、Ｆ１５、Ｆ１６）を用いて、フェンス高さＺを有する３次元のフェンスを形成する。
【００４２】
詳細に、３次元フェンス生成部１３８は、図７（ｂ）に示すように、３次元平面補間点１７４の上面に位置する点（Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４、Ｐ１５、Ｐ１６）および３次元階段補間点１８６の上面に位置する点（Ｆ１２、Ｆ１３、Ｆ１５、Ｆ１６）と緯度・経度が等しく、高さが各補間点よりフェンス高さＺだけ高い３次元フェンス補間点１９０（Ｃ１〜Ｃ１０）を生成する。従って、歩道橋平面部１６４上の３次元フェンス補間点１９０の高さは、歩道橋高さＨと歩道橋厚みＤとフェンス高さＺとの和となる。３次元フェンス生成部１３８は、生成した３次元フェンス補間点１９０を一時的に記憶部１１８に記憶する。
【００４３】
かかる３次元フェンス生成部１３８を設けることで、３次元のオブジェクトをより実際に近い形状で表示することができるため、搭乗者は、表示部１１２に表示されているのが歩道橋１６２であることをより迅速かつ確実に把握することができ、ナビゲーション装置１００の利便性を向上させることが可能となる。
【００４４】
鳥瞰図生成部１４０は、２次元地図データの地図情報および記憶部１１８に保持された各補間点を取得し、ラインまたはポリゴンを形成して、車両位置後方の所定の高さにある視点から２次元地図を見下ろす鳥瞰図を生成する。
【００４５】
図８は、表示部１１２に鳥瞰図を表示する場合の画面形成処理を説明するための説明図である。まず、鳥瞰図生成部１４０は、２次元地図データから地図情報を取得し、進行方向の道路の補間点に基づいてライン描画を実行し、図８（ａ）に示すような、車両１５０と道路１９２のみの鳥瞰図を生成する。ここで道路情報は、道路、川、鉄道などのノード情報を含み、各ノード情報は複数の補間点を有する。たとえば、道路の場合、補間点は、緯度・経度の２次元座標と車線数などの道路属性で構成される。
【００４６】
続いて、鳥瞰図生成部１４０は、鉛直方向に延長される角柱状または円柱状に形成された単純な建物１９４を構成するポリゴンを描画し、図８（ｂ）に示すように、車両１５０と道路１９２のみの鳥瞰図に建物を加える。
【００４７】
最後に、鳥瞰図生成部１４０は、３次元平面補間点１７４、３次元階段補間点１８６、および３次元フェンス補間点１９０によって構成される歩道橋１６２を３次元ウィンドウ座標系に射影変換し、３次元ウィンドウ座標系の各補間点を連接してポリゴンを展開し、図８（ｃ）に示すように、鳥瞰図にその歩道橋１６２を重畳する。
【００４８】
図９は、ポリゴンの展開を説明するための説明図である。鳥瞰図生成部１４０は、図９（ａ）に示した、３次元平面生成部１３２が生成した１２の３次元平面補間点Ｐ１１〜Ｐ１６、Ｐ２１〜Ｐ２６（３次元オブジェクト）を射影変換して、３次元ウィンドウ座標を算出する。３次元平面生成部１３２は、算出された３次元ウィンドウ座標における歩道橋平面部１６４の３次元オブジェクトを複数のポリゴンに展開する。
【００４９】
ここでは、図９（ｂ）に示すように、鳥瞰図生成部１４０が、３次元オブジェクトを、上下２つの四角形１７６（Ｐ１１−Ｐ１２−Ｐ１３−Ｐ１４−Ｐ１５−Ｐ１６、Ｐ２１−Ｐ２２−Ｐ２３−Ｐ２４−Ｐ２５−Ｐ２６）と、歩道橋階段部１７０に連結される２つの四角形１７８（Ｐ１２−Ｐ１３−Ｐ２３−Ｐ２２、Ｐ１５−Ｐ１６−Ｐ２６−Ｐ２５）と、側面に対応する４つの四角形１８０（Ｐ１１−Ｐ１２―Ｐ２２−Ｐ２１、Ｐ１３−Ｐ１４―Ｐ２４−Ｐ２３、Ｐ１４−Ｐ１５―Ｐ２５−Ｐ２４、Ｐ１６−Ｐ１１―Ｐ２１−Ｐ２６）との８つのポリゴンに展開する。
【００５０】
同様に、鳥瞰図生成部１４０は、３次元平面生成部１３２が生成した１２の３次元階段補間点１８６（Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｆ１２、Ｆ１３、Ｆ２２、Ｆ２３）、（Ｐ１５、Ｐ１６、Ｐ２５、Ｐ２６、Ｆ１５、Ｆ１６、Ｆ２５、Ｆ２６）の２つの３次元オブジェクトを射影変換して、３次元ウィンドウ座標を算出する。鳥瞰図生成部１４０は、算出された３次元ウィンドウ座標における歩道橋階段部１７０の２つの３次元オブジェクトを複数のポリゴンに展開する（図６（ｂ）参照）。
【００５１】
具体的には、鳥瞰図生成部１４０が、一方の３次元オブジェクトを、上下２つの四角形（Ｐ１２−Ｐ１３−Ｆ１３−Ｆ１２、Ｐ２２−Ｐ２３−Ｆ２３−Ｆ２２）、歩道橋平面部１６４に連結される四角形（Ｐ１２−Ｐ１３−Ｐ２３−Ｐ２２）、地面に連結する四角形（Ｆ１２−Ｆ１３−Ｆ２３−Ｆ２２）、側面に対応する２つの四角形（Ｐ１２−Ｆ１２−Ｆ２２−Ｐ２２、Ｐ１３−Ｆ１３−Ｆ２３−Ｐ２３）との６つのポリゴンに展開する。また、他方の３次元オブジェクトに関しても、鳥瞰図生成部１４０が、上下２つの四角形（Ｐ１５−Ｐ１６−Ｆ１６−Ｆ１５、Ｐ２５−Ｐ２６−Ｆ２６−Ｆ２５）、歩道橋平面部１６４に連結される四角形（Ｐ１５−Ｐ１６−Ｐ２６−Ｐ２５）、地面に連結する四角形（Ｆ１５−Ｆ１６−Ｆ２６−Ｆ２５）、側面に対応する２つの四角形（Ｐ１５−Ｆ１５−Ｆ２５−Ｐ２５、Ｐ１６−Ｆ１６−Ｆ２６−Ｐ２６）との６つのポリゴンに展開する。
【００５２】
続いて、鳥瞰図生成部１４０は、３次元フェンス生成部１３８が生成した１０の３次元フェンス補間点１９０（Ｃ１〜Ｃ１０）の３次元オブジェクトを射影変換して、３次元ウィンドウ座標を算出する。鳥瞰図生成部１４０は、算出された３次元ウィンドウ座標におけるフェンスの３次元オブジェクトを複数のポリゴンに展開する（図７（ｂ）参照）。
【００５３】
具体的には、鳥瞰図生成部１４０が、３次元オブジェクトを、歩道橋平面部１６４の側面に該当する四角形、即ち、歩道橋平面部１６４と連結する線分Ｐ１２−Ｐ１３、Ｐ１５−Ｐ１６を含まない４つの四角形（Ｃ１−Ｃ２−Ｐ１２−Ｐ１１、Ｃ３−Ｃ４−Ｐ１４−Ｐ１３、Ｃ４−Ｃ５−Ｐ１５−Ｐ１４、Ｃ６−Ｃ１−Ｐ１１−Ｐ１６）、歩道橋階段部１７０の側面に該当する４つの四角形（Ｃ２―Ｃ７−Ｆ１２−Ｐ１２、Ｃ３―Ｃ８−Ｆ１３−Ｐ１３、Ｃ５―Ｃ９−Ｆ１５−Ｐ１５、Ｃ６―Ｃ１０−Ｆ１６−Ｐ１６）との８つのポリゴンに展開する。
【００５４】
本実施形態では、２次元座標で構成された２次元地図から、その平面外形を特定可能な歩道橋情報１６０を取得するだけで、構造が複雑な歩道橋１６２を３次元表示することが可能となる。従って、搭乗者は、進行方向に歩道橋１６２がある場合に、表示部１１２を見るだけで、目印となる歩道橋の位置や距離を確実に把握することができる。
【００５５】
また、鳥瞰図生成部１４０は、射影変換された歩道橋１６２のポリゴンを透過処理して鳥瞰図に重畳してもよい。
【００５６】
図１０は、鳥瞰図生成部１４０の透過処理を説明するための説明図である。本来、鳥瞰図生成部１４０は、図１０（ａ）の如く、他の建物等と同様に歩道橋１６２のポリゴンも着色する。しかし、歩道橋１６２はその目的から、図１０（ａ）のように車両１５０の進行方向の道路１９２を覆うこともあり、道路１９２の形状を把握し難くなるおそれがある。
【００５７】
ここでは、鳥瞰図生成部１４０が歩道橋１６２のポリゴンを所定の透過度で透過処理することで、図１０（ｂ）のように、歩道橋１６２の目印としての機能を損なうことなく、その背後にある道路１９２を搭乗者に視認させることができる。
【００５８】
さらに、鳥瞰図生成部１４０は、射影変換された歩道橋階段部１７０のポリゴンに、階段を表す画像をさらに重畳してもよい。
【００５９】
図１１は、鳥瞰図生成部１４０の描画処理を説明するための説明図である。鳥瞰図生成部１４０は、図１１（ａ）のように歩道橋階段部１７０を構成するポリゴンを平面的に着色する。しかし、歩道橋階段部１７０には凹凸のある階段が設けられていることが通常であり、その平面的な着色が違和感を与えることもある。
【００６０】
ここでは、鳥瞰図生成部１４０が歩道橋１６２の歩道橋階段部１７０の上部ポリゴン（図６（ｂ）のＰ１２−Ｐ１３−Ｆ１３−Ｆ１２、Ｐ１５−Ｐ１６−Ｆ１６−Ｆ１５）に、図１１（ｂ）に示すような、階段を表す画像（テクスチャー情報）を重畳することで、３次元のオブジェクトをより実際に近い形状で表示することができるため、搭乗者は、表示部１１２に表示されているのが歩道橋１６２であることをより迅速かつ確実に把握することができ、ナビゲーション装置１００の利便性を向上させることが可能となる。
【００６１】
画像音声処理部１４２は、音声入出力部１１４を通じて入力された搭乗者の音声による指示を分析処理すると共に、車両１５０の行き先方向を表示部１１２や音声入出力部１１４に表示または音声出力させる。
【００６２】
以上説明したように本実施形態のナビゲーション装置１００では、表示部１１２に鳥瞰図を表示する際、歩道橋１６２も加えて３次元表示している。かかる歩道橋１６２は、同様の外観で複数並置された建物群よりも低出現頻度かつ特徴的であり、走行中に視点をほとんど変えなくても容易に視認できるので、目印として有効に機能するといった利点を有する反面、構造が複雑すぎて厳密な３次元化を行うには処理負荷が高すぎるといった問題がある。
【００６３】
本実施形態では、車高の規制等により歩道橋厚みＤ、歩道橋高さＨ、階段長さＬ、フェンス高さＺは所定値に近い値がとられるので、たとえその値を所定値に決め打ちしたとしても、実際の歩道橋１６２の外形と相違しないことに着目し、予め設定された、歩道橋厚みＤ、歩道橋高さＨ、階段長さＬ、フェンス高さＺを用いて、情報量の少ない２次元地図から、簡易な処理で、鳥瞰図に表示可能な３次元の歩道橋１６２の大凡の外観を模擬している。ここでは、簡易的な形状ではあるものの、歩道橋１６２を鳥瞰図に含めることで、搭乗者の利便性を飛躍的に向上させることが可能となる。
【００６４】
（ナビゲーション方法）
次に、上述したナビゲーション装置１００を用いて、車両１５０の移動経路を案内するナビゲーション方法を具体的に説明する。
【００６５】
図１２は、ナビゲーション表示方法の全体的な流れを示したフローチャートである。割り込み処理が発生すると（Ｓ２００のＹＥＳ）、ナビゲーション装置１００の情報取得部１３０は、歩道橋１６２の平面部分である歩道橋平面部１６４の平面外形を特定可能な４以上の２次元平面補間点１６８の座標情報と、４以上の２次元平面補間点１６８のうち、いずれが歩道橋１６２の階段部分である歩道橋階段部１７０との連結点１７２にあたるかを示す連結情報と、を含む歩道橋情報１６０を取得する（Ｓ２０２）。
【００６６】
そして、３次元平面生成部１３２は、座標情報と予め設定された歩道橋厚みＤを示す情報および歩道橋高さＨを示す情報とに基づいて、歩道橋平面部１６４を立体的に表示するための３次元平面補間点１７４を生成する（Ｓ２０４）。
【００６７】
２次元階段生成部１３４は、連結情報と予め設定された階段長さＬを示す情報とに基づいて、２次元平面補間点１６８をすべて連接した場合に、連結点１７２にあたる２次元平面補間点１６８と連接している２つの２次元平面補間点１６８のうち、同一の歩道橋階段部１７０と連結している２次元平面補間点１６８とは異なる２次元平面補間点１６８と、連結点１７２にあたる２次元平面補間点１６８との結線１８４を、連結点１７２にあたる２次元平面補間点１６８から階段長さＬだけ延長した端点を、歩道橋階段部１７０の平面外形を特定可能な２次元階段補間点１８２として生成し（Ｓ２０６）、３次元階段生成部１３６は、２次元階段補間点１８２と歩道橋厚みＤを示す情報および歩道橋高さＨを示す情報とに基づいて、３次元階段補間点１８６を生成する（Ｓ２０８）。
【００６８】
３次元フェンス生成部１３８は、歩道橋平面部１６４および歩道橋階段部１７０の側面に位置する３次元平面補間点１７４および３次元階段補間点１８６を、設定されたフェンス高さＺだけ鉛直方向に延設した３次元フェンス補間点１９０を生成する（Ｓ２１０）。
【００６９】
鳥瞰図生成部１４０は、３次元平面補間点１７４および３次元階段補間点１８６を射影変換して鳥瞰図を生成する（Ｓ２１２）。このとき、鳥瞰図生成部１４０は、射影変換された歩道橋１６２のポリゴンを透過処理して鳥瞰図に重畳したり、射影変換された歩道橋１６２のポリゴンの歩道橋階段部１７０に階段を表す画像をさらに重畳したりすることができる。
【００７０】
最後に画像音声処理部１４２は、鳥瞰図生成部１４０によって生成された鳥瞰図を表示部１１２に表示させる（Ｓ２１４）。
【００７１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７２】
例えば、上述した実施形態では、車両１５０に固定的に搭載されるナビゲーション装置１００を示したが、かかる場合に限らず、例えば、独立して持ち運び可能なポータブルナビゲーション装置にも適用することが可能である。
【００７３】
なお、本明細書のナビゲーション方法における各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、目的地までの車両の移動経路を案内するナビゲーション装置およびナビゲーション方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１００ …ナビゲーション装置
１３０ …情報取得部
１３２ …３次元平面生成部
１３４ …２次元階段生成部
１３６ …３次元階段生成部
１３８ …３次元フェンス生成部
１４０ …鳥瞰図生成部
１４２ …画像音声処理部
１６０ …歩道橋情報
１６２ …歩道橋
１６４ …歩道橋平面部
１６８ …２次元平面補間点
１７０ …歩道橋階段部
１７２ …連結点
１７４ …３次元平面補間点
１８２ …２次元階段補間点
１８６ …３次元階段補間点
１９０ …３次元フェンス補間点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目的地までの車両の移動経路を案内するナビゲーション装置およびナビゲーション方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ナビゲーション装置を搭載した車両が急増している。ナビゲーション装置は、予め記憶された２次元地図データと、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星との無線通信により導出される位置情報とに基づいて、２次元地図を用いて車両の現在位置や目的地までの移動経路を搭乗者に報知する。搭乗者は、かかるナビゲーション装置の指示に従って移動することで、迅速かつ安全に目的地にたどり着くことができる。
【０００３】
ナビゲーション装置では、目的地までの移動経路のみならず、右左折を要する交差点や車両の現在位置をより把握し易くするため、道路標識、信号、交差点名称、著名な建物等の指標を２次元地図に重畳表示している。さらに、車両後方の上空から進行方向に見える景色を模擬した鳥瞰図を表示するナビゲーション装置もある。
【０００４】
上記鳥瞰図は、遠近法に基づいて、手前に位置する道路や建物の幅が広く見えるように表された図である。鳥瞰図は、例えば、表示枠の各頂点に対応する地図上の位置によって変換領域が設定された場合に、その変換領域内の道路地図を座標変換することで形成される（例えば、特許文献１）。また、山や建物等の比較的大きなオブジェクトを、その属性に対して予め定められた高さ情報、または予め定められた１階あたりの平均高さ情報と個々の階数との乗算値に従って３次元表示するナビゲーション装置も開示されている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１６０８５２号公報
【特許文献２】特開平５−０２７６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来のナビゲーション装置では、鉛直方向に延設される角柱状または円柱状の建物に関しては２次元地図に示された外形と高さ情報とを用いてその立体形状を表示することができるが、特殊な構造で形成された高架橋や歩道橋は表示することができない。特に歩道橋に至っては、車両が直接利用できる対象物ではないため重要視されず、また、構造が複雑なので厳密な３次元化を行うには処理負荷が高すぎるといった問題があった。
【０００７】
しかし、歩道橋は、車両走行時において、同様の外観で複数並置された建物群よりも低出現頻度かつ特徴的であり、走行中に視点をほとんど変えなくても容易に視認できるので、目印として有効に機能するといった利点を有する。従って、ナビゲーション装置の指標として歩道橋を追加して欲しいという要望がある。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑み、情報量の少ない２次元地図から、簡易な処理で、鳥瞰図に重畳する３次元の歩道橋を形成することが可能なナビゲーション装置およびナビゲーション方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は下記の装置を提供するものである。
（１）目的地までの車両の移動経路を案内するナビゲーション装置であって、歩道橋の平面部分である歩道橋平面部の平面外形を特定可能な４以上の２次元平面補間点の座標情報と、前記４以上の２次元平面補間点のうち、いずれが歩道橋の階段部分である歩道橋階段部との連結点にあたるかを示す連結情報と、を取得する情報取得部と、前記座標情報と予め設定された歩道橋厚みを示す情報および歩道橋高さを示す情報とに基づいて、前記歩道橋平面部を立体的に表示するための３次元平面補間点を生成する３次元平面生成部と、前記連結情報と予め設定された階段長さを示す情報とに基づいて、前記２次元平面補間点をすべて連接した場合に、前記連結点にあたる任意の２次元平面補間点と連接している２つの２次元平面補間点のうち、同一の歩道橋階段部と連結している２次元平面補間点とは異なる２次元平面補間点と、前記任意の２次元平面補間点との結線を、前記任意の２次元平面補間点から前記階段長さだけ延長した端点を、前記歩道橋階段部の平面外形を特定可能な２次元階段補間点とする２次元階段生成部と、前記３次元平面補間点と前記２次元階段補間点と前記歩道橋厚みを示す情報および歩道橋高さを示す情報とに基づいて、前記歩道橋階段部を立体的に示すための３次元階段補間点を生成する３次元階段生成部と、前記３次元平面補間点および３次元階段補間点を射影変換して、車両位置後方の所定の高さにある視点から２次元地図を見下ろす鳥瞰図を生成する鳥瞰図生成部と、を備えることを特徴とするナビゲーション装置。
（２）前記２次元平面補間点には、連接する順を示した番号が付され、前記２次元階段生成部は、前記番号に従って、前記階段長さだけ延長する２次元平面補間点を特定することを特徴とする上記（１）に記載のナビゲーション装置。
（３）前記歩道橋平面部および前記歩道橋階段部の側面に位置する３次元平面補間点および３次元階段補間点を、設定されたフェンス高さだけ鉛直方向に延長した端点を３次元フェンス補間点とする３次元フェンス生成部をさらに備えることを特徴とする上記（１）または（２）に記載のナビゲーション装置。
（４）前記鳥瞰図生成部は、射影変換された前記歩道橋のポリゴンを透過処理して前記鳥瞰図に重畳することを特徴とする上記（１）から（３）のいずれかに記載のナビゲーション装置。
（５）前記鳥瞰図生成部は、射影変換された前記歩道橋階段部のポリゴンに、階段を表す画像をさらに重畳することを特徴とする上記（１）から（４）のいずれかに記載のナビゲーション装置。
（６）目的地までの車両の移動経路を案内するナビゲーション方法であって、歩道橋の平面部分である歩道橋平面部の平面外形を特定可能な４以上の２次元平面補間点の座標情報と、前記４以上の２次元平面補間点のうち、いずれが歩道橋の階段部分である歩道橋階段部との連結点にあたるかを示す連結情報と、を取得し、前記座標情報と予め設定された歩道橋厚みを示す情報および歩道橋高さを示す情報とに基づいて、前記歩道橋平面部を立体的に表示するための３次元平面補間点を生成し、前記連結情報と予め設定された階段長さを示す情報とに基づいて、前記２次元平面補間点をすべて連接した場合に、前記連結点にあたる任意の２次元平面補間点と連接している２つの２次元平面補間点のうち、同一の歩道橋階段部と連結している２次元平面補間点とは異なる２次元平面補間点と、前記任意の２次元平面補間点との結線を、前記任意の２次元平面補間点から前記階段長さだけ延長した端点を、前記歩道橋階段部の平面外形を特定可能な２次元階段補間点とし、前記３次元平面補間点と前記２次元階段補間点と前記歩道橋厚みを示す情報および歩道橋高さを示す情報とに基づいて、前記歩道橋階段部を立体的に示すための３次元階段補間点を生成し、前記３次元平面補間点および３次元階段補間点を射影変換して、車両位置後方の所定の高さにある視点から２次元地図を見下ろす鳥瞰図を生成することを特徴とするナビゲーション方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明を用いることで、情報量の少ない２次元地図から、簡易な処理で、鳥瞰図に重畳する３次元の歩道橋を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ナビゲーション装置の概略的な機能を示した機能ブロック図である。
【図２】ナビゲーション装置の正面視の外観を示した説明図である。
【図３】歩道橋情報を説明するための説明図である。
【図４】３次元平面生成部の処理を説明するための説明図である。
【図５】２次元階段生成部の処理を説明するための説明図である。
【図６】３次元階段生成部の処理を説明するための説明図である。
【図７】３次元フェンス生成部の処理を説明するための説明図である。
【図８】表示部に鳥瞰図を表示する場合の画面形成処理を説明するための説明図である。
【図９】ポリゴンの展開を説明するための説明図である。
【図１０】鳥瞰図生成部の透過処理を説明するための説明図である。
【図１１】鳥瞰図生成部の描画処理を説明するための説明図である。
【図１２】ナビゲーション表示方法の全体的な流れを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１３】
（ナビゲーション装置１００）
図１は、ナビゲーション装置１００の概略的な機能を示した機能ブロック図であり、図２は、ナビゲーション装置１００の正面視の外観を示した説明図である。ナビゲーション装置１００は、操作部１１０と、表示部１１２と、音声入出力部１１４と、位置取得部１１６と、記憶部１１８と、中央制御部１２０と、を含んで構成されている。
【００１４】
操作部１１０は、ナビゲーション装置１００に対する搭乗者の操作入力を受け付ける。表示部１１２は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ(Electro Luminescence)ディスプレイ等で構成される。表示部１１２には、搭乗者による視点切替入力に応じて、図２（ａ）に示すような２次元地図や図２（ｂ）に示すような鳥瞰図が表示される。例えば、図２（ａ）の２次元地図では、自身が搭乗している車両１５０の現在位置１５２や目的地までの移動経路１５４が表示される。
【００１５】
音声入出力部１１４は、車両１５０の行き先方向を音声で案内すると共に、搭乗者の音声による指示を受け付ける。位置取得部１１６は、ＧＰＳ衛星１５６やジャイロセンサを通じて、ナビゲーション装置１００を搭載している車両１５０の位置情報（例えば、経度、緯度、高度の情報）を導出し、中央制御部１２０に伝達する。
【００１６】
記憶部１１８は、フラッシュメモリやＨＤＤ等で構成され、２次元地図データや、２次元地図および鳥瞰図を表示する上で必要な情報を保持する。なお、ＨＤＤは正確には装置に相当するが、説明の便宜上、本説明では記憶媒体と同義として扱う。また、２次元地図データには、建物の平面外形（鉛直真上から見た外形）を特定するための補間点、道路法規、背景、アイコン、各建物の名称等が関連付けられ、例えば、その補間点に基づいて、鉛直方向に延長される角柱状または円柱状の単純な建物を構成するポリゴンを形成することができる。ここで、ポリゴンは、３ＤＣＧ（3 Dimensional Computer Graphics）における立体形状を表現するために用いられる多角形（主に三角形や四角形）を言う。本実施形態において、記憶部１１８は、さらに歩道橋厚みＤ（例えば約０．３ｍ）、歩道橋高さＨ（例えば約４．７ｍ）、階段長さＬ（例えば約５ｍ）、フェンス高さＺ（例えば約１．２ｍ）それぞれを示す情報を予め保持している。また、以下では、これらの情報によって示される値を、単に、歩道橋厚みＤ、歩道橋高さＨ、階段長さＬ、フェンス高さＺと表現する。
【００１７】
中央制御部１２０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路により、ナビゲーション装置１００全体を制御し、操作部１１０、表示部１１２、音声入出力部１１４、位置取得部１１６、記憶部１１８等とのインターフェースを果たすと共に、２次元地図や鳥瞰図を表示するための各種演算処理を実行する。また、中央制御部１２０は、ＲＯＭやＲＡＭと協働して、情報取得部１３０と、３次元平面生成部１３２と、２次元階段生成部１３４と、３次元階段生成部１３６と、３次元フェンス生成部１３８と、鳥瞰図生成部１４０と、画像音声処理部１４２としても機能する。かかる情報取得部１３０、３次元平面生成部１３２、２次元階段生成部１３４、３次元階段生成部１３６、３次元フェンス生成部１３８は、操作部１１０を通じて鳥瞰図を表示する操作入力を受け付けると、道路や建物のラインやポリゴンを形成するための補間点を抽出する処理と並行して、歩道橋のポリゴンを形成するための各補間点を生成する。
【００１８】
情報取得部１３０は、鳥瞰図の視野に相当する地理的領域に歩道橋が含まれるか否か判断し、歩道橋が含まれている場合に、記憶部１１８から歩道橋情報１６０を取得する。
【００１９】
図３は、歩道橋情報１６０を説明するための説明図である。歩道橋情報１６０は、図３（ａ）に示した歩道橋１６２の平面部分である歩道橋平面部１６４の平面外形を特定可能な複数の２次元平面補間点１６８の座標情報と、その複数の２次元平面補間点１６８のうち、いずれが歩道橋１６２の階段部分である歩道橋階段部１７０との連結点１７２にあたるかを示す連結情報とを含んでいる。２次元平面補間点１６８は、図３（ｂ）や図３（ｃ）において円で示されるように４以上の点で構成される。連結点は、図３（ｂ）、（ｃ）に黒で塗りつぶした円で示したように、２次元平面補間点１６８のうち、歩道橋階段部１７０との連結部分に配される点を示す。ここで、連結点１７２を示す連結情報が無い場合、２次元平面補間点１６８のうち、２次元地図の歩道に対応している点を連結点１７２とみなして後述する処理を実行するとも可能である。
【００２０】
また、図３（ｂ）のように４つの２次元平面補間点１６８で歩道橋平面部１６４の平面外形を表す場合に対して、図３（ｃ）のように６つの２次元平面補間点１６８で歩道橋平面部１６４の平面外形を表す場合、図３（ｄ）の如く、曲折した歩道橋平面部１６４にも対応することが可能となる。従って、２次元平面補間点１６８の数は、歩道橋平面部１６４の平面外形に応じて設定するのが望ましい。
【００２１】
３次元平面生成部１３２は、２次元平面補間点１６８の座標情報と、予め設定された歩道橋厚みＤを示す情報および歩道橋高さＨを示す情報とに基づいて、歩道橋平面部１６４を立体的に表示するための３次元平面補間点１７４を生成する。以下、３次元平面生成部１３２の詳細な処理を説明する。
【００２２】
図４は、３次元平面生成部１３２の処理を説明するための説明図である。ここでは、図４（ａ）に示す、歩道橋平面部１６４の平面外形が、６つの２次元平面補間点１６８によって特定されている例を挙げて説明する。
【００２３】
３次元平面生成部１３２は、情報取得部１３０が取得した歩道橋情報１６０に含まれるすべての２次元平面補間点１６８（以後、理解を容易にするため個々の点を識別可能なＰ１〜Ｐ６の表現を用いる。）の座標情報を抽出し、また、記憶部１１８に予め保持された歩道橋厚みＤを示す情報と歩道橋高さＨを示す情報とを読み出す。そして、３次元平面生成部１３２は、２次元平面補間点１６８（Ｐ１〜Ｐ６）を用いて、歩道橋高さＨの位置に歩道橋厚みＤを有する３次元の歩道橋平面部１６４を形成する。
【００２４】
詳細に、３次元平面生成部１３２は、２次元平面補間点Ｐ１〜Ｐ６と座標情報中の緯度・経度が等しく、高さが歩道橋厚みＤだけ異なる２組（１２個）の３次元平面補間点１７４（Ｐ１１〜Ｐ１６）、（Ｐ２１〜Ｐ２６）を形成する。従って、例えば、３次元平面補間点Ｐ２６は、緯度・経度が２次元平面補間点Ｐ６と等しく、高さが歩道橋高さＨとなり、３次元平面補間点Ｐ１６は、緯度・経度が２次元平面補間点Ｐ６と等しく、高さが歩道橋高さＨと歩道橋厚みＤとの和になる。他の３次元平面補間点Ｐ１１〜Ｐ１５や３次元平面補間点Ｐ２１〜Ｐ２５も同様に緯度・経度が２次元平面補間点Ｐ１〜５と等しく、高さが歩道橋高さＨや、歩道橋高さＨと歩道橋厚みＤとの和となる。３次元平面生成部１３２は、生成した３次元平面補間点１７４を一時的に記憶部１１８に記憶する。
【００２５】
２次元階段生成部１３４は、連結情報と予め設定された階段長さＬを示す情報とに基づいて、歩道橋階段部１７０の平面外形を特定可能な２次元階段補間点１８２を生成する。
【００２６】
図５は、２次元階段生成部１３４の処理を説明するための説明図である。ここでも、図４（ａ）に示した、歩道橋情報１６０が、６つの２次元平面補間点１６８から形成されている例を挙げて説明する。
【００２７】
２次元階段生成部１３４は、記憶部１１８に予め保持された階段長さＬを示す情報を読み出すと共に、図５の如く、２次元平面補間点１６８をすべて連接する。ここで、連接は、２点間の結線が他の結線と交わることなく、すべての点それぞれが他の２点と接続されることをいう。そして、２次元階段生成部１３４は、歩道橋情報１６０の連結情報を用いて、歩道橋階段部１７０との連結点１７２にあたる２次元平面補間点１６８（ここでは、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６）から階段長さＬだけ延長した端点を導出し、その端点を２次元階段補間点１８２とする。
【００２８】
詳細には、歩道橋階段部１７０と連結している２次元平面補間点１６８（ここでは、歩道橋階段部１７０ａに連結しているＰ２、Ｐ３および歩道橋階段部１７０ｂに連結しているＰ５、Ｐ６）のそれぞれと連接している２次元平面補間点１６８（例えば、Ｐ２の場合、Ｐ２に連接しているＰ１とＰ３）のうち、同一の歩道橋階段部１７０（ここでは１７０ａ）と連結している２次元平面補間点１６８（ここでは、Ｐ３）とは異なる２次元平面補間点１６８、即ちＰ１を特定する。
【００２９】
そして、特定された２次元平面補間点１６８であるＰ１と、対象となる２次元平面補間点１６８であるＰ２との結線１８４を、図４中矢印で示したように、対象となる２次元平面補間点１６８であるＰ２から階段長さＬだけ延長し、２次元階段補間点１８２であるＦ２を生成する。かかる処理は、歩道橋階段部１７０と連結している２次元平面補間点１６８、ここでは、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６すべてについて実行する。こうして、図５のように２次元階段補間点１８２としてのＦ２、Ｆ３、Ｆ５、Ｆ６が配置される。
【００３０】
ここでは、２次元階段生成部１３４が、２次元平面補間点１６８同士の位置関係、特に連結点１７２と他の２次元平面補間点１６８との位置関係に基づいて２次元階段補間点１８２を生成しているが、２次元平面補間点１６８それぞれを特定する付番を設けることで、より簡単に２次元階段補間点１８２を生成することができる。かかる説明を上述した例と同様、図５を用いて説明する。
【００３１】
２次元階段生成部１３４は、２次元平面補間点１６８に連接する順を示した番号を付す。例えば、図５のように、６つの２次元平面補間点１６８に対して、所定の順、ここでは、反時計回りにＰ１→Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４→Ｐ５→Ｐ６が付番される。２次元階段生成部１３４は、２次元平面補間点１６８に付された番号に従って、階段長さＬだけ延長する２次元平面補間点１６８を特定する。
【００３２】
例えば、歩道橋階段部１７０ａとの連結点１７２がＰ２、Ｐ３であり、歩道橋階段部１７０ｂとの連結点がＰ５、Ｐ６であった場合を考える。この場合、２次元階段生成部１３４は、歩道橋階段部１７０ａとの連結点Ｐ２、Ｐ３のうち番号が小さい連結点１７２であるＰ２と、一つ番号が小さい２次元平面補間点１６８（ここではＰ１）とを結ぶベクトル／（Ｐ１Ｐ２）を算出し、連結点１７２（ここではＰ２）から、その算出されたベクトル／（Ｐ１Ｐ２）方向に、設定された階段長さＬだけ離れた点Ｆ２を導出して２次元階段補間点１８２とする。
【００３３】
続いて、２次元階段生成部１３４は、歩道橋階段部１７０ａとの連結点Ｐ２、Ｐ３のうち、番号が大きい２次元平面補間点１６８であるＰ３と、一つ番号が大きい２次元平面補間点１６８（ここではＰ４）とを結ぶベクトル／（Ｐ４Ｐ３）を算出し、２次元平面補間点１６８（ここではＰ３）から、その算出されたベクトル／（Ｐ４Ｐ３）方向に、階段長さＬだけ離れた点Ｆ３を導出して２次元階段補間点１８２とする。
【００３４】
歩道橋階段部１７０ｂと連結するＰ５、Ｐ６についても同様の規則に基づいてベクトル／（Ｐ４Ｐ５）、／（Ｐ１Ｐ６）を算出し、その算出されたベクトル方向に階段長さＬだけ離れた点Ｆ５、Ｆ６を導出して２次元階段補間点１８２とする。ただし、Ｐ６に対するＰ１は、その連続性を踏まえてＰ７として考慮される。２次元階段生成部１３４は、生成した２次元階段補間点１８２を一時的に記憶部１１８に記憶する。ここでは、図５を用いて、２次元平面補間点１６８が６つの場合を例に挙げたが、２次元平面補間点１６８は、２次元平面補間点１６８の連結点１７２さえ特定できれば、４以上のいずれの数であっても本実施形態を適用することができる。
【００３５】
かかる２次元平面補間点１６８に付番して２次元階段補間点１８２を導出する構成では、番号の大小関係以外の複雑な判断が不要になり、２次元階段補間点１８２を短時間かつ軽負荷で生成することが可能となる。
【００３６】
３次元階段生成部１３６は、３次元平面補間点１７４と、２次元階段補間点１８２と、設定された歩道橋厚みＤを示す情報および歩道橋高さＨを示す情報とに基づいて、歩道橋階段部１７０を立体的に示すための３次元階段補間点１８６を生成する。以下、３次元階段生成部１３６の詳細な処理を説明する。
【００３７】
まず、３次元階段生成部１３６は、３次元平面生成部１３２が生成した３次元平面補間点１７４の連結点１７２（図４（ｂ）に示したＰ１２、Ｐ１３、Ｐ１５、Ｐ１６、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２５、Ｐ２６）、および２次元階段生成部１３４が生成した２次元階段補間点１８２（図５に示したＦ２、Ｆ３、Ｆ５、Ｆ６）の座標情報を抽出し、また、記憶部１１８に予め保持された歩道橋厚みＤを示す情報と歩道橋高さＨを示す情報とを読み出す。
【００３８】
図６は、３次元階段生成部１３６の処理を説明するための説明図である。３次元階段生成部１３６は、図６（ａ）に示すように、２次元階段補間点１８２（Ｆ２、Ｆ３、Ｆ５、Ｆ６）と緯度・経度が等しく、高さが０である３次元階段補間点１８６（Ｆ２２、Ｆ２３、Ｆ２５、Ｆ２６）を生成する。このとき３次元階段補間点１８６（Ｆ２２、Ｆ２３、Ｆ２５、Ｆ２６）と３次元平面補間点１７４の連結点１７２（Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２５、Ｐ２６）とをそれぞれ結ぶ斜線は歩道橋階段部１７０の傾斜（Ｈ／Ｌ）を示すこととなる。
【００３９】
続いて、３次元階段生成部１３６は、図６（ｂ）に示すように、３次元階段補間点１８６（Ｆ２２、Ｆ２３、Ｆ２５、Ｆ２６）と３次元平面補間点１７４の連結点１７２（Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２５、Ｐ２６）とを結ぶベクトル（／（Ｐ２２Ｆ２２）、／（Ｐ２３Ｆ２３）、／（Ｐ２５Ｆ２５）、／（Ｐ２６Ｆ２６））が、それぞれ３次元平面補間点１７４（Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１５、Ｐ１６）を通った場合における高さ０の平面との交点を３次元階段補間点１８６（Ｆ２２、Ｆ２３、Ｆ２５、Ｆ２６）とする。３次元階段生成部１３６は、生成した３次元階段補間点１８６を一時的に記憶部１１８に記憶する。
【００４０】
３次元フェンス生成部１３８は、歩道橋平面部１６４の側面および歩道橋階段部１７０の側面に位置する３次元平面補間点１７４および３次元階段補間点１８６を、設定されたフェンス高さＺだけ鉛直方向に延設した端点を導出し、３次元フェンス補間点１９０とする。
【００４１】
図７は、３次元フェンス生成部１３８の処理を説明するための説明図である。３次元フェンス生成部１３８は、３次元平面生成部１３２が生成した３次元平面補間点１７４の上面に位置する点（Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４、Ｐ１５、Ｐ１６）および３次元階段生成部１３６が生成した３次元階段補間点１８６の上面に位置する点（Ｆ１２、Ｆ１３、Ｆ１５、Ｆ１６）の座標情報を抽出し、また、記憶部１１８に予め保持されたフェンス高さＺを示す情報を読み出す。そして、３次元フェンス生成部１３８は、３次元平面補間点１７４の上面に位置する点（Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４、Ｐ１５、Ｐ１６）および３次元階段補間点１８６の上面に位置する点（Ｆ１２、Ｆ１３、Ｆ１５、Ｆ１６）を用いて、フェンス高さＺを有する３次元のフェンスを形成する。
【００４２】
詳細に、３次元フェンス生成部１３８は、図７（ｂ）に示すように、３次元平面補間点１７４の上面に位置する点（Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４、Ｐ１５、Ｐ１６）および３次元階段補間点１８６の上面に位置する点（Ｆ１２、Ｆ１３、Ｆ１５、Ｆ１６）と緯度・経度が等しく、高さが各補間点よりフェンス高さＺだけ高い３次元フェンス補間点１９０（Ｃ１〜Ｃ１０）を生成する。従って、歩道橋平面部１６４上の３次元フェンス補間点１９０の高さは、歩道橋高さＨと歩道橋厚みＤとフェンス高さＺとの和となる。３次元フェンス生成部１３８は、生成した３次元フェンス補間点１９０を一時的に記憶部１１８に記憶する。
【００４３】
かかる３次元フェンス生成部１３８を設けることで、３次元のオブジェクトをより実際に近い形状で表示することができるため、搭乗者は、表示部１１２に表示されているのが歩道橋１６２であることをより迅速かつ確実に把握することができ、ナビゲーション装置１００の利便性を向上させることが可能となる。
【００４４】
鳥瞰図生成部１４０は、２次元地図データの地図情報および記憶部１１８に保持された各補間点を取得し、ラインまたはポリゴンを形成して、車両位置後方の所定の高さにある視点から２次元地図を見下ろす鳥瞰図を生成する。
【００４５】
図８は、表示部１１２に鳥瞰図を表示する場合の画面形成処理を説明するための説明図である。まず、鳥瞰図生成部１４０は、２次元地図データから地図情報を取得し、進行方向の道路の補間点に基づいてライン描画を実行し、図８（ａ）に示すような、車両１５０と道路１９２のみの鳥瞰図を生成する。ここで道路情報は、道路、川、鉄道などのノード情報を含み、各ノード情報は複数の補間点を有する。たとえば、道路の場合、補間点は、緯度・経度の２次元座標と車線数などの道路属性で構成される。
【００４６】
続いて、鳥瞰図生成部１４０は、鉛直方向に延長される角柱状または円柱状に形成された単純な建物１９４を構成するポリゴンを描画し、図８（ｂ）に示すように、車両１５０と道路１９２のみの鳥瞰図に建物を加える。
【００４７】
最後に、鳥瞰図生成部１４０は、３次元平面補間点１７４、３次元階段補間点１８６、および３次元フェンス補間点１９０によって構成される歩道橋１６２を３次元ウィンドウ座標系に射影変換し、３次元ウィンドウ座標系の各補間点を連接してポリゴンを展開し、図８（ｃ）に示すように、鳥瞰図にその歩道橋１６２を重畳する。
【００４８】
図９は、ポリゴンの展開を説明するための説明図である。鳥瞰図生成部１４０は、図９（ａ）に示した、３次元平面生成部１３２が生成した１２の３次元平面補間点Ｐ１１〜Ｐ１６、Ｐ２１〜Ｐ２６（３次元オブジェクト）を射影変換して、３次元ウィンドウ座標を算出する。３次元平面生成部１３２は、算出された３次元ウィンドウ座標における歩道橋平面部１６４の３次元オブジェクトを複数のポリゴンに展開する。
【００４９】
ここでは、図９（ｂ）に示すように、鳥瞰図生成部１４０が、３次元オブジェクトを、上下２つの四角形１７６（Ｐ１１−Ｐ１２−Ｐ１３−Ｐ１４−Ｐ１５−Ｐ１６、Ｐ２１−Ｐ２２−Ｐ２３−Ｐ２４−Ｐ２５−Ｐ２６）と、歩道橋階段部１７０に連結される２つの四角形１７８（Ｐ１２−Ｐ１３−Ｐ２３−Ｐ２２、Ｐ１５−Ｐ１６−Ｐ２６−Ｐ２５）と、側面に対応する４つの四角形１８０（Ｐ１１−Ｐ１２―Ｐ２２−Ｐ２１、Ｐ１３−Ｐ１４―Ｐ２４−Ｐ２３、Ｐ１４−Ｐ１５―Ｐ２５−Ｐ２４、Ｐ１６−Ｐ１１―Ｐ２１−Ｐ２６）との８つのポリゴンに展開する。
【００５０】
同様に、鳥瞰図生成部１４０は、３次元平面生成部１３２が生成した１２の３次元階段補間点１８６（Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｆ１２、Ｆ１３、Ｆ２２、Ｆ２３）、（Ｐ１５、Ｐ１６、Ｐ２５、Ｐ２６、Ｆ１５、Ｆ１６、Ｆ２５、Ｆ２６）の２つの３次元オブジェクトを射影変換して、３次元ウィンドウ座標を算出する。鳥瞰図生成部１４０は、算出された３次元ウィンドウ座標における歩道橋階段部１７０の２つの３次元オブジェクトを複数のポリゴンに展開する（図６（ｂ）参照）。
【００５１】
具体的には、鳥瞰図生成部１４０が、一方の３次元オブジェクトを、上下２つの四角形（Ｐ１２−Ｐ１３−Ｆ１３−Ｆ１２、Ｐ２２−Ｐ２３−Ｆ２３−Ｆ２２）、歩道橋平面部１６４に連結される四角形（Ｐ１２−Ｐ１３−Ｐ２３−Ｐ２２）、地面に連結する四角形（Ｆ１２−Ｆ１３−Ｆ２３−Ｆ２２）、側面に対応する２つの四角形（Ｐ１２−Ｆ１２−Ｆ２２−Ｐ２２、Ｐ１３−Ｆ１３−Ｆ２３−Ｐ２３）との６つのポリゴンに展開する。また、他方の３次元オブジェクトに関しても、鳥瞰図生成部１４０が、上下２つの四角形（Ｐ１５−Ｐ１６−Ｆ１６−Ｆ１５、Ｐ２５−Ｐ２６−Ｆ２６−Ｆ２５）、歩道橋平面部１６４に連結される四角形（Ｐ１５−Ｐ１６−Ｐ２６−Ｐ２５）、地面に連結する四角形（Ｆ１５−Ｆ１６−Ｆ２６−Ｆ２５）、側面に対応する２つの四角形（Ｐ１５−Ｆ１５−Ｆ２５−Ｐ２５、Ｐ１６−Ｆ１６−Ｆ２６−Ｐ２６）との６つのポリゴンに展開する。
【００５２】
続いて、鳥瞰図生成部１４０は、３次元フェンス生成部１３８が生成した１０の３次元フェンス補間点１９０（Ｃ１〜Ｃ１０）の３次元オブジェクトを射影変換して、３次元ウィンドウ座標を算出する。鳥瞰図生成部１４０は、算出された３次元ウィンドウ座標におけるフェンスの３次元オブジェクトを複数のポリゴンに展開する（図７（ｂ）参照）。
【００５３】
具体的には、鳥瞰図生成部１４０が、３次元オブジェクトを、歩道橋平面部１６４の側面に該当する四角形、即ち、歩道橋平面部１６４と連結する線分Ｐ１２−Ｐ１３、Ｐ１５−Ｐ１６を含まない４つの四角形（Ｃ１−Ｃ２−Ｐ１２−Ｐ１１、Ｃ３−Ｃ４−Ｐ１４−Ｐ１３、Ｃ４−Ｃ５−Ｐ１５−Ｐ１４、Ｃ６−Ｃ１−Ｐ１１−Ｐ１６）、歩道橋階段部１７０の側面に該当する４つの四角形（Ｃ２―Ｃ７−Ｆ１２−Ｐ１２、Ｃ３―Ｃ８−Ｆ１３−Ｐ１３、Ｃ５―Ｃ９−Ｆ１５−Ｐ１５、Ｃ６―Ｃ１０−Ｆ１６−Ｐ１６）との８つのポリゴンに展開する。
【００５４】
本実施形態では、２次元座標で構成された２次元地図から、その平面外形を特定可能な歩道橋情報１６０を取得するだけで、構造が複雑な歩道橋１６２を３次元表示することが可能となる。従って、搭乗者は、進行方向に歩道橋１６２がある場合に、表示部１１２を見るだけで、目印となる歩道橋の位置や距離を確実に把握することができる。
【００５５】
また、鳥瞰図生成部１４０は、射影変換された歩道橋１６２のポリゴンを透過処理して鳥瞰図に重畳してもよい。
【００５６】
図１０は、鳥瞰図生成部１４０の透過処理を説明するための説明図である。本来、鳥瞰図生成部１４０は、図１０（ａ）の如く、他の建物等と同様に歩道橋１６２のポリゴンも着色する。しかし、歩道橋１６２はその目的から、図１０（ａ）のように車両１５０の進行方向の道路１９２を覆うこともあり、道路１９２の形状を把握し難くなるおそれがある。
【００５７】
ここでは、鳥瞰図生成部１４０が歩道橋１６２のポリゴンを所定の透過度で透過処理することで、図１０（ｂ）のように、歩道橋１６２の目印としての機能を損なうことなく、その背後にある道路１９２を搭乗者に視認させることができる。
【００５８】
さらに、鳥瞰図生成部１４０は、射影変換された歩道橋階段部１７０のポリゴンに、階段を表す画像をさらに重畳してもよい。
【００５９】
図１１は、鳥瞰図生成部１４０の描画処理を説明するための説明図である。鳥瞰図生成部１４０は、図１１（ａ）のように歩道橋階段部１７０を構成するポリゴンを平面的に着色する。しかし、歩道橋階段部１７０には凹凸のある階段が設けられていることが通常であり、その平面的な着色が違和感を与えることもある。
【００６０】
ここでは、鳥瞰図生成部１４０が歩道橋１６２の歩道橋階段部１７０の上部ポリゴン（図６（ｂ）のＰ１２−Ｐ１３−Ｆ１３−Ｆ１２、Ｐ１５−Ｐ１６−Ｆ１６−Ｆ１５）に、図１１（ｂ）に示すような、階段を表す画像（テクスチャー情報）を重畳することで、３次元のオブジェクトをより実際に近い形状で表示することができるため、搭乗者は、表示部１１２に表示されているのが歩道橋１６２であることをより迅速かつ確実に把握することができ、ナビゲーション装置１００の利便性を向上させることが可能となる。
【００６１】
画像音声処理部１４２は、音声入出力部１１４を通じて入力された搭乗者の音声による指示を分析処理すると共に、車両１５０の行き先方向を表示部１１２や音声入出力部１１４に表示または音声出力させる。
【００６２】
以上説明したように本実施形態のナビゲーション装置１００では、表示部１１２に鳥瞰図を表示する際、歩道橋１６２も加えて３次元表示している。かかる歩道橋１６２は、同様の外観で複数並置された建物群よりも低出現頻度かつ特徴的であり、走行中に視点をほとんど変えなくても容易に視認できるので、目印として有効に機能するといった利点を有する反面、構造が複雑すぎて厳密な３次元化を行うには処理負荷が高すぎるといった問題がある。
【００６３】
本実施形態では、車高の規制等により歩道橋厚みＤ、歩道橋高さＨ、階段長さＬ、フェンス高さＺは所定値に近い値がとられるので、たとえその値を所定値に決め打ちしたとしても、実際の歩道橋１６２の外形と相違しないことに着目し、予め設定された、歩道橋厚みＤ、歩道橋高さＨ、階段長さＬ、フェンス高さＺを用いて、情報量の少ない２次元地図から、簡易な処理で、鳥瞰図に表示可能な３次元の歩道橋１６２の大凡の外観を模擬している。ここでは、簡易的な形状ではあるものの、歩道橋１６２を鳥瞰図に含めることで、搭乗者の利便性を飛躍的に向上させることが可能となる。
【００６４】
（ナビゲーション方法）
次に、上述したナビゲーション装置１００を用いて、車両１５０の移動経路を案内するナビゲーション方法を具体的に説明する。
【００６５】
図１２は、ナビゲーション表示方法の全体的な流れを示したフローチャートである。割り込み処理が発生すると（Ｓ２００のＹＥＳ）、ナビゲーション装置１００の情報取得部１３０は、歩道橋１６２の平面部分である歩道橋平面部１６４の平面外形を特定可能な４以上の２次元平面補間点１６８の座標情報と、４以上の２次元平面補間点１６８のうち、いずれが歩道橋１６２の階段部分である歩道橋階段部１７０との連結点１７２にあたるかを示す連結情報と、を含む歩道橋情報１６０を取得する（Ｓ２０２）。
【００６６】
そして、３次元平面生成部１３２は、座標情報と予め設定された歩道橋厚みＤを示す情報および歩道橋高さＨを示す情報とに基づいて、歩道橋平面部１６４を立体的に表示するための３次元平面補間点１７４を生成する（Ｓ２０４）。
【００６７】
２次元階段生成部１３４は、連結情報と予め設定された階段長さＬを示す情報とに基づいて、２次元平面補間点１６８をすべて連接した場合に、連結点１７２にあたる２次元平面補間点１６８と連接している２つの２次元平面補間点１６８のうち、同一の歩道橋階段部１７０と連結している２次元平面補間点１６８とは異なる２次元平面補間点１６８と、連結点１７２にあたる２次元平面補間点１６８との結線１８４を、連結点１７２にあたる２次元平面補間点１６８から階段長さＬだけ延長した端点を、歩道橋階段部１７０の平面外形を特定可能な２次元階段補間点１８２として生成し（Ｓ２０６）、３次元階段生成部１３６は、２次元階段補間点１８２と歩道橋厚みＤを示す情報および歩道橋高さＨを示す情報とに基づいて、３次元階段補間点１８６を生成する（Ｓ２０８）。
【００６８】
３次元フェンス生成部１３８は、歩道橋平面部１６４および歩道橋階段部１７０の側面に位置する３次元平面補間点１７４および３次元階段補間点１８６を、設定されたフェンス高さＺだけ鉛直方向に延設した３次元フェンス補間点１９０を生成する（Ｓ２１０）。
【００６９】
鳥瞰図生成部１４０は、３次元平面補間点１７４および３次元階段補間点１８６を射影変換して鳥瞰図を生成する（Ｓ２１２）。このとき、鳥瞰図生成部１４０は、射影変換された歩道橋１６２のポリゴンを透過処理して鳥瞰図に重畳したり、射影変換された歩道橋１６２のポリゴンの歩道橋階段部１７０に階段を表す画像をさらに重畳したりすることができる。
【００７０】
最後に画像音声処理部１４２は、鳥瞰図生成部１４０によって生成された鳥瞰図を表示部１１２に表示させる（Ｓ２１４）。
【００７１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７２】
例えば、上述した実施形態では、車両１５０に固定的に搭載されるナビゲーション装置１００を示したが、かかる場合に限らず、例えば、独立して持ち運び可能なポータブルナビゲーション装置にも適用することが可能である。
【００７３】
なお、本明細書のナビゲーション方法における各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、目的地までの車両の移動経路を案内するナビゲーション装置およびナビゲーション方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１００ …ナビゲーション装置
１３０ …情報取得部
１３２ …３次元平面生成部
１３４ …２次元階段生成部
１３６ …３次元階段生成部
１３８ …３次元フェンス生成部
１４０ …鳥瞰図生成部
１４２ …画像音声処理部
１６０ …歩道橋情報
１６２ …歩道橋
１６４ …歩道橋平面部
１６８ …２次元平面補間点
１７０ …歩道橋階段部
１７２ …連結点
１７４ …３次元平面補間点
１８２ …２次元階段補間点
１８６ …３次元階段補間点
１９０ …３次元フェンス補間点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目的地までの車両の移動経路を案内するナビゲーション装置であって、
歩道橋の平面部分である歩道橋平面部の平面外形を特定可能な４以上の２次元平面補間点の座標情報と、前記４以上の２次元平面補間点のうち、いずれが歩道橋の階段部分である歩道橋階段部との連結点にあたるかを示す連結情報と、を取得する情報取得部と、
前記座標情報と予め設定された歩道橋厚みを示す情報および歩道橋高さを示す情報とに基づいて、前記歩道橋平面部を立体的に表示するための３次元平面補間点を生成する３次元平面生成部と、
前記連結情報と予め設定された階段長さを示す情報とに基づいて、前記２次元平面補間点をすべて連接した場合に、前記連結点にあたる任意の２次元平面補間点と連接している２つの２次元平面補間点のうち、同一の歩道橋階段部と連結している２次元平面補間点とは異なる２次元平面補間点と、前記任意の２次元平面補間点との結線を、前記任意の２次元平面補間点から前記階段長さだけ延長した端点を、前記歩道橋階段部の平面外形を特定可能な２次元階段補間点とする２次元階段生成部と、
前記３次元平面補間点と前記２次元階段補間点と前記歩道橋厚みを示す情報および歩道橋高さを示す情報とに基づいて、前記歩道橋階段部を立体的に示すための３次元階段補間点を生成する３次元階段生成部と、
前記３次元平面補間点および３次元階段補間点を射影変換して、車両位置後方の所定の高さにある視点から２次元地図を見下ろす鳥瞰図を生成する鳥瞰図生成部と、
を備えることを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項２】
前記２次元平面補間点には、連接する順を示した番号が付され、
前記２次元階段生成部は、前記番号に従って、前記階段長さだけ延長する２次元平面補間点を特定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装置。
【請求項３】
前記歩道橋平面部および前記歩道橋階段部の側面に位置する３次元平面補間点および３次元階段補間点を、設定されたフェンス高さだけ鉛直方向に延長した端点を３次元フェンス補間点とする３次元フェンス生成部をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載のナビゲーション装置。
【請求項４】
前記鳥瞰図生成部は、射影変換された前記歩道橋のポリゴンを透過処理して前記鳥瞰図に重畳することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のナビゲーション装置。
【請求項５】
前記鳥瞰図生成部は、射影変換された前記歩道橋階段部のポリゴンに、階段を表す画像をさらに重畳することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のナビゲーション装置。
【請求項６】
目的地までの車両の移動経路を案内するナビゲーション方法であって、
歩道橋の平面部分である歩道橋平面部の平面外形を特定可能な４以上の２次元平面補間点の座標情報と、前記４以上の２次元平面補間点のうち、いずれが歩道橋の階段部分である歩道橋階段部との連結点にあたるかを示す連結情報と、を取得し、
前記座標情報と予め設定された歩道橋厚みを示す情報および歩道橋高さを示す情報とに基づいて、前記歩道橋平面部を立体的に表示するための３次元平面補間点を生成し、
前記連結情報と予め設定された階段長さを示す情報とに基づいて、前記２次元平面補間点をすべて連接した場合に、前記連結点にあたる任意の２次元平面補間点と連接している２つの２次元平面補間点のうち、同一の歩道橋階段部と連結している２次元平面補間点とは異なる２次元平面補間点と、前記任意の２次元平面補間点との結線を、前記任意の２次元平面補間点から前記階段長さだけ延長した端点を、前記歩道橋階段部の平面外形を特定可能な２次元階段補間点とし、
前記３次元平面補間点と前記２次元階段補間点と前記歩道橋厚みを示す情報および歩道橋高さを示す情報とに基づいて、前記歩道橋階段部を立体的に示すための３次元階段補間点を生成し、
前記３次元平面補間点および３次元階段補間点を射影変換して、車両位置後方の所定の高さにある視点から２次元地図を見下ろす鳥瞰図を生成することを特徴とするナビゲーション方法。
【請求項１】
目的地までの車両の移動経路を案内するナビゲーション装置であって、
歩道橋の平面部分である歩道橋平面部の平面外形を特定可能な４以上の２次元平面補間点の座標情報と、前記４以上の２次元平面補間点のうち、いずれが歩道橋の階段部分である歩道橋階段部との連結点にあたるかを示す連結情報と、を取得する情報取得部と、
前記座標情報と予め設定された歩道橋厚みを示す情報および歩道橋高さを示す情報とに基づいて、前記歩道橋平面部を立体的に表示するための３次元平面補間点を生成する３次元平面生成部と、
前記連結情報と予め設定された階段長さを示す情報とに基づいて、前記２次元平面補間点をすべて連接した場合に、前記連結点にあたる任意の２次元平面補間点と連接している２つの２次元平面補間点のうち、同一の歩道橋階段部と連結している２次元平面補間点とは異なる２次元平面補間点と、前記任意の２次元平面補間点との結線を、前記任意の２次元平面補間点から前記階段長さだけ延長した端点を、前記歩道橋階段部の平面外形を特定可能な２次元階段補間点とする２次元階段生成部と、
前記３次元平面補間点と前記２次元階段補間点と前記歩道橋厚みを示す情報および歩道橋高さを示す情報とに基づいて、前記歩道橋階段部を立体的に示すための３次元階段補間点を生成する３次元階段生成部と、
前記３次元平面補間点および３次元階段補間点を射影変換して、車両位置後方の所定の高さにある視点から２次元地図を見下ろす鳥瞰図を生成する鳥瞰図生成部と、
を備えることを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項２】
前記２次元平面補間点には、連接する順を示した番号が付され、
前記２次元階段生成部は、前記番号に従って、前記階段長さだけ延長する２次元平面補間点を特定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装置。
【請求項３】
前記歩道橋平面部および前記歩道橋階段部の側面に位置する３次元平面補間点および３次元階段補間点を、設定されたフェンス高さだけ鉛直方向に延長した端点を３次元フェンス補間点とする３次元フェンス生成部をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載のナビゲーション装置。
【請求項４】
前記鳥瞰図生成部は、射影変換された前記歩道橋のポリゴンを透過処理して前記鳥瞰図に重畳することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のナビゲーション装置。
【請求項５】
前記鳥瞰図生成部は、射影変換された前記歩道橋階段部のポリゴンに、階段を表す画像をさらに重畳することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のナビゲーション装置。
【請求項６】
目的地までの車両の移動経路を案内するナビゲーション方法であって、
歩道橋の平面部分である歩道橋平面部の平面外形を特定可能な４以上の２次元平面補間点の座標情報と、前記４以上の２次元平面補間点のうち、いずれが歩道橋の階段部分である歩道橋階段部との連結点にあたるかを示す連結情報と、を取得し、
前記座標情報と予め設定された歩道橋厚みを示す情報および歩道橋高さを示す情報とに基づいて、前記歩道橋平面部を立体的に表示するための３次元平面補間点を生成し、
前記連結情報と予め設定された階段長さを示す情報とに基づいて、前記２次元平面補間点をすべて連接した場合に、前記連結点にあたる任意の２次元平面補間点と連接している２つの２次元平面補間点のうち、同一の歩道橋階段部と連結している２次元平面補間点とは異なる２次元平面補間点と、前記任意の２次元平面補間点との結線を、前記任意の２次元平面補間点から前記階段長さだけ延長した端点を、前記歩道橋階段部の平面外形を特定可能な２次元階段補間点とし、
前記３次元平面補間点と前記２次元階段補間点と前記歩道橋厚みを示す情報および歩道橋高さを示す情報とに基づいて、前記歩道橋階段部を立体的に示すための３次元階段補間点を生成し、
前記３次元平面補間点および３次元階段補間点を射影変換して、車両位置後方の所定の高さにある視点から２次元地図を見下ろす鳥瞰図を生成することを特徴とするナビゲーション方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−７７５５（Ｐ２０１１−７７５５Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５４２２２（Ｐ２００９−１５４２２２）
【出願日】平成２１年６月２９日（２００９．６．２９）
【出願人】（０００００４３２９）日本ビクター株式会社 (3,896)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２９日（２００９．６．２９）
【出願人】（０００００４３２９）日本ビクター株式会社 (3,896)
【Ｆターム（参考）】
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