ナビゲーション装置
【課題】ディスプレイに表示される分岐点周辺の地図、あるいは車両前方映像に対して、どの地点まで到達すれば分岐点を視認可能となるのかを表す情報を提示することのできるナビゲーション装置を提供することを目的とする。
【解決手段】測位部１０１と、地図データ１０２と、入力部１０４と、表示部１０５と、制御部１０３を備え、制御部１０３は、自車位置判定部１０６、経路探索部１０７、分岐点抽出部１０８により抽出された経路案内情報をユーザに提供する地点（分岐点）の風景を、車両を運転するユーザが最初に視認可能となる地点を特定する視認可能地点特定部１０９と、表示部１０５に描画される地図情報に視認可能地点が存在するかどうかの判定を行う描画範囲判定部１１０と、地図重畳部１１１から構成される。
【解決手段】測位部１０１と、地図データ１０２と、入力部１０４と、表示部１０５と、制御部１０３を備え、制御部１０３は、自車位置判定部１０６、経路探索部１０７、分岐点抽出部１０８により抽出された経路案内情報をユーザに提供する地点（分岐点）の風景を、車両を運転するユーザが最初に視認可能となる地点を特定する視認可能地点特定部１０９と、表示部１０５に描画される地図情報に視認可能地点が存在するかどうかの判定を行う描画範囲判定部１１０と、地図重畳部１１１から構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地図データや車両の前方を撮影したカメラ映像を利用して経路案内を行うナビゲーション装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、設定された目的地に対して現在の自車位置からの経路探索を行い、経路上に存在する分岐点に対して、蓄積された地図データを利用して経路案内を行うナビゲーション装置が広く実用化されている。また、ＨＤＤやＤＶＤなど記録メディアの大容量化により、より詳細な地図データを記憶しておくことが可能となり、平面的な２次元地図だけでなく、車両を運転するユーザの視点から交差点などの分岐点を見たような立体的な３次元地図をディスプレイに表示して経路案内を行うことで、ユーザにとっては分岐点をどちらに走行すればよいかの判断が容易になってきている（例えば特許文献１参照）。このような３次元地図は、自車両が分岐点まで所定の距離（例えば３００ｍ）以内に近づいたときに表示され、ユーザは目の前に広がる分岐点周辺の風景と、ディスプレイに表示される３次元地図および経路案内情報を参照しつつ、自身の右左折するべき進路を特定することになる。
【０００３】
一方、蓄積された地図データの代わりに、車両前方に設置されたカメラにより撮影された風景の実写映像を利用して、経路案内を行う技術が開示されている（特許文献２参照）。この技術によれば、ユーザが実際に見ている風景と同一の映像が画面上に表示され、例えば分岐点が信号機の存在する交差点である場合に、映像中の信号機を画像認識により抽出し強調表示する。これにより、ユーザにとっては、分岐地点の特定がより分かりやすくなるところに特徴がある。
【特許文献１】特開２０００−３２１０８９号公報
【特許文献２】特開平１０−３３９６４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらいずれの技術も、ナビゲーション装置においては、前述したように通常分岐点の案内・表示は自車両が分岐点まで３００ｍなどの距離に近づいたときに開始される。ところが、この時点においては必ずしもユーザは、ナビゲーション装置により提示された分岐点の様子を、実風景の中で視認可能であるとは限らない。自車位置から分岐点までが直線道路であった場合でも、距離が遠ければ分岐点の視認は難しく、さらに、道路が曲がっていたり、坂道であったりした場合には物理的に視認が不可能であるということも多々ある。このような場合、どこまで走行すれば分岐点を視認でき、表示される分岐点の立体地図や前方映像の案内情報と、実際の風景の対応付けをとることができるのかが分からない。そのため自車両が分岐地点を視認できる地点に到達するまで、前方の風景と、表示された画面を頻繁に見比べなければならず、視線移動が多くなり、安全上好ましくない。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、ディスプレイに表示される分岐点周辺の地図、あるいは車両前方映像に対して、どの地点まで到達すれば分岐点を視認可能となるのかを表す情報を提示することのできるナビゲーション装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明のナビゲーション装置の第一の局面は、設定された目的地に至る経路案内を行うナビゲーション装置において、案内情報をユーザに提供する分岐点を抽出する分岐点抽出部と、分岐点を視認可能な地点を特定する視認可能地点特定部と、前記特定された視認可能地点を表すオブジェクトを案内情報と共に表示する表示部から構成される。
【０００７】
この構成により、ユーザはどの地点に到達すれば分岐点を視認することができるのかを把握でき、安心感を与えるとともに、度々画面を注視するのを防止できるため、安全運転に寄与することが可能である。
【０００８】
第二の局面は、第一の局面のナビゲーション装置であって、表示部に表示される案内情報は、少なくとも地図画像を含み、
表示部に表示される地図画像の範囲内に、視認可能地点が含まれるかどうかを判定する描画範囲判定部をさらに有することを特徴とする。
【０００９】
この構成により、自車の移動に伴い描画更新される地図画像に合わせて、適切なタイミングで視認可能地点を表すオブジェクトを案内情報と共に表示することが可能となる。
【００１０】
第三の局面は、第一の局面のナビゲーション装置であって、表示部に表示される案内情報は、少なくともカメラにより撮影される実写映像を含み、表示部に表示される実写映像に、視認可能地点が撮影されているかどうかを判定する撮影範囲判定部をさらに有することを特徴とする。
【００１１】
この構成により、ユーザは実際に見ている風景と、画面に表示される案内情報の対応付けが容易となり、画面で示された視認可能地点を実際の風景の中で特定するのに要する負荷を低減することが可能となる。
【００１２】
第四の局面は、、第三の局面のナビゲーション装置であって、視認可能地点を表すオブジェクトを、座標変換処理により実写映像に重畳する映像重畳部をさらに有することを特徴とする。
【００１３】
この構成により、実際の風景の中の車両座標系で表現される視認可能地点を表すオブジェクトを、表示部の画面座標系に投影できる。
【００１４】
第五の局面は、第四の局面のナビゲーション装置であって、視認可能地点は道路上の地点、またはランドマークであり、映像重畳部は、地図データを参照して、道路、またはランドマークの形状モデルに基づきオブジェクト形状を作成することを特徴とする。
【００１５】
この構成により、視認可能地点を表すオブジェクトをカメラにより撮影された実写映像に即した形状で表示することが可能となる。
【００１６】
第六の局面は、第三の局面のナビゲーション装置であって、撮影範囲判定部は、さらに実写映像に分岐点が撮影されているかどうかを判定し、撮影されていない場合には、分岐点の方位を提示することを特徴とする。
【００１７】
この構成により、視認可能地点を通過したにも関わらず分岐点が一時的に見えなくなるような場合にでも、分岐点が存在する方位を画面に表示したり、音声出力で提示したりすることで、ユーザに安心感を与えることが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、地図データや車両の前方を撮影したカメラ映像を利用して経路案内を行うナビゲーション装置において、分岐点を視認可能な地点を特定する視認可能地点特定部を設けることにより、分岐点案内中であるが、未だ分岐点を視認できないような状況において、ユーザに視認可能地点を提示することで、無駄に画面を注視するのを防止するという効果を有するナビゲーション装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態のナビゲーション装置について、図面を用いて説明する。
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態のナビゲーション装置を図１に示す。
【００２０】
第１の実施の形態におけるナビゲーション装置は、測位部１０１と、地図データ１０２と、入力部１０４と、表示部１０５と、制御部１０３により構成される。なお各図面において、本発明に直接関係しない構成については、これを省略している。
【００２１】
次に、これら個別の構成について詳述する。
【００２２】
測位部１０１は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）に代表される測位センサやジャイロ、コンパスなど車両の緯度・経度情報や、方位情報を検出するセンサであり、例えば電波を受信しやすいように車両の屋根に取り付けられる。
【００２３】
表示部１０５は、ナビゲーション装置による案内情報をユーザに提示する液晶ディスプレイやタッチパネルなどである。
【００２４】
入力部１０４は、ユーザから目的地情報などの入力を受け付けるリモコンや音声認識、タッチパネルなどである。
【００２５】
地図データ１０２は、道路（リンク）や交差点（ノード）に関するデータ、施設などのランドマーク情報等の地図情報が記憶される、例えば、ＨＤＤやＤＶＤである。しかしながらこれに限らず、図示しない通信手段（例えば、携帯電話）によって地図データ１０２に格納する情報をセンター設備より都度ダウンロードする構成も可能である。
【００２６】
図２に、地図データ１０２に記憶されている地図情報の中で、本実施の形態に関連する情報を抜粋したデータを示す。地図データ１０２には、図２（Ａ）ノードデータ、図２（Ｂ）補完ノードデータ、図２（Ｃ）リンクデータが含まれる。図２（Ａ）ノードデータは、交差点や合流地点など、幾方向かに道路が分岐する地点であり、ノードごとに緯度・経度などの位置情報、該ノードに接続する、後述するリンクの数およびリンクのＩＤにより構成されている。図２（Ｂ）補完ノードデータは、後述するリンク上に存在し、リンクが直線状でない場合など、その形状を表現するための曲折点を表すものであり、緯度・経度などの位置情報、自身が存在するリンクＩＤにより構成されている。図２（Ｃ）リンクデータはノードとノードを結ぶ道路を表すものであり、リンクの端点である始点ノード、終点ノード、リンクの長さ（単位はメートルやキロメートルなど）、リンクの幅（単位はメートルなど）、一般道路、高速道路などの道路種別、前述した補完ノードの数、およびそのＩＤにより構成されている。
【００２７】
このような地図データにより形成される道路と分岐点のネットワークは図３のように幾何学的に表現することができる。すなわち、地図データ１０２に記憶されているノード、および補完ノードの座標情報から、各ノード、補完ノード間のリンクのリンク角、およびリンクの長さを求めることができる。ちなみに、図の例で距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の和は地図データ１０２に記憶されているリンクＬ６のリンク長となる。なお、リンクが直線的な道路の場合は、補完ノードは無くても良い。
【００２８】
制御部１０３は、ナビゲーション装置全体の動作を制御するＣＰＵやＭＰＵであり、図１に示すように自車位置判定部１０６、経路探索部１０７、分岐点抽出部１０８、視認可能地点特定部１０９、描画範囲判定部１１０、地図重畳部１１１により構成される。以下、制御部１０３の各構成について詳述する。
【００２９】
自車位置判定部１０６は、測位部１０１の各種センサ、および車速などの車両情報を基にマップマッチングを行い、自車位置および自車の進行する方位を判定する。
【００３０】
経路探索部１０７は、自車位置判定部１０６により判定される自車位置と、入力部１０４から入力された目的地に関する情報に基づいて、地図データ１０２を参照して目的地までの経路を探索する。経路探索のアルゴリズムはダイクストラ法に代表される手法に従う。
【００３１】
分岐点抽出部１０８は、経路探索部１０７により探索された経路上のノードの中で、右左折など車両が進路を変更する地点、すなわちナビゲーション装置が経路案内情報をユーザに提供する地点を抽出する。
【００３２】
視認可能地点特定部１０９は、分岐点抽出部１０８により抽出されたノードそれぞれについて、そのノードに対応する実際の分岐点の風景を、車両を運転するユーザが最初に視認可能となる地点を特定する。
【００３３】
まず、ある地点に対して、ユーザがその風景を視認可能であるかどうかを判定する方法について図４、図５を用いて説明する。車両を運転するユーザの視野範囲は、通常視野角θ０、距離ｄを用いて図４のように模式的に表現できる。視野角θ０は、例えば３０度程度の角度であり、距離ｄは例えば１００ｍから１５０ｍ程度の長さであるがこの限りではない。このような視野範囲の考え方に基づき、図５に示すように、北を０度としたリンクの傾きであるリンク角θ１のリンク上を、その方向に従って走行していると想定する自車位置を基点として、（θ１−θ０／２）度から（θ１＋θ０／２）度、距離ｄの三角形で表現される領域にノードが存在すれば、その基点位置においてノードに対応する分岐点を視認可能であると判定する。このような判定は、図３に示したようなノード、リンクのネットワークの幾何学的モデルに基づいて行うことが可能である。なおユーザの視野範囲は図４、図５で示したような三角形に限らず、扇型やその他任意の形状であってもよい。
【００３４】
このような判定方法を用いて、分岐点抽出部１０８により抽出される各分岐点に対して、それぞれを視認可能な地点がどこであるのかを特定する処理について、図６（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。まず図６（Ａ）に示すように、判定のための基点を、分岐点に対する案内開始地点（分岐点からリンク上の長さで所定の距離だけ手前となる地点）に置き、分岐点が視野範囲に入るかどうかの判定を行う。このとき、道路が直線で、案内開始地点と分岐点の距離が視野範囲の距離ｄ以下であるような場合には、案内開始地点において分岐点の視認が可能と判定する。案内開始地点において分岐点が視野範囲内に存在しない場合には、図６（Ｂ）に示すようにリンクに沿って基点を分岐点方向にシフトさせ、各シフトさせた地点において順次分岐点が視認可能であるかどうかの判定を行う。そして最初に視認可能となった地点を、その分岐点に対する視認可能地点として特定する。以上のような特定処理を経路上のすべての分岐点に対して実施する。なお特定処理は、自車両が対象となる分岐点に接近する以前、遅くとも、自車両が案内開始地点に到達するより前にあらかじめ行われるのが好ましい。
【００３５】
描画範囲判定部１１０は、自車両が走行している状況において、次の分岐点に視認可能地点が存在する場合に、自車位置が該分岐点に対する案内開始地点を過ぎた後、表示部１０５に描画される地図情報に視認可能地点が存在するかどうかの判定を行う。この判定方法について図７（Ａ）、（Ｂ）に示す模式図を用いて説明する。通常地図情報は、図７（Ａ）に矩形で示した、自車位置に対応する地図描画範囲の地図情報が表示部１０５に描画される。そしてこの矩形範囲は、図７（Ｂ）に示すように自車位置の移動とともに移動する。自車位置判定部１０６により、図７（Ａ）に示すように、自車位置が案内開始地点を走行していると判定されると、視認可能地点が表示部１０５に描画する矩形範囲に存在するかどうかの判定を行う。存在しない場合には、自車位置の移動に伴って順次更新される描画範囲に対して、視認可能地点が存在するかどうかの判定を行う。
【００３６】
地図重畳部１１１は、描画範囲判定部１１０により視認可能地点が描画範囲に存在すると判定されると、表示部１０５に描画する地図情報に対して視認可能地点を表すオブジェクトを重畳して、表示部１０５に表示する。表示される画面の例を図８に示す。図のように、分岐点に対する案内情報として表示される２次元地図、３次元交差点拡大図に対して、網掛けで示したようなオブジェクトが重畳されている。また、分岐点までの距離情報だけでなく、視認可能地点までの距離情報も表示してもよい。なお、図８の例では、画面に２次元地図と３次元交差点拡大図が表示される例について示したが、本発明が適用されるのはこれに限らず、子画面に交差点拡大図が表示される態様でもよく、どのような地図の表示態様であってもよい。また視認可能地点を表すオブジェクトは図のような網掛け表示に限定されるものではなく、看板を表示する等、ユーザにより識別可能な態様であればよい。
【００３７】
次にこのように構成されるナビゲーション装置の処理の流れについて、図９、１０のフローチャートを用いて説明する。
【００３８】
まず、経路探索部１０７から視認可能地点特定部１０９までの、視認可能地点を特定する処理の流れを図９を用いて説明する。入力部１０４により目的地に関する情報が入力され、自車位置判定部１０６により判定された自車位置情報に基づき、経路探索部１０７により経路探索がなされると（ステップＳ１００１でＹｅｓ）、分岐点抽出部１０８において、探索された経路上に存在する分岐点を１つ抽出する（ステップＳ１００２）。視認可能地点特定部１０９では、抽出された分岐点に関して、案内開始地点において分岐点の視認が可能かどうかの判定がなされる。分岐点の視認が可能であるなら（ステップＳ１００３でＹｅｓ）、ステップＳ１００２に戻り、分岐点抽出部１０８により次の分岐点の抽出がなされる。分岐点の視認ができない場合（ステップＳ１００３でＮｏ）、視認可能地点特定部１０９では案内開始地点から分岐点方向に向けて、視野範囲を順次進めていく（ステップＳ１００４）。そして分岐点を視認可能な地点が存在すると（ステップＳ１００５でＹｅｓ）、その地点を視認可能地点として特定する（ステップＳ１００６）。そして、他に分岐点が存在すればステップＳ１００２に戻って処理が継続し、存在しなければ処理を終了する。
【００３９】
次に、描画範囲判定部１１０から地図重畳部１１１までの、視認可能地点の描画を判定する処理の流れを図１０を用いて説明する。
【００４０】
自車位置判定部１０６により、自車両が分岐点に対する案内開始地点に到達したと判定されると（ステップＳ２００１でＹｅｓ）、描画範囲判定部１１０は、該分岐点に視認可能地点特定部１０９により特定された視認可能地点が存在するかどうかの判定を行う。存在しない場合は（ステップＳ２００２でＮｏ）、自車両が次の分岐点の案内開始地点に到達するまで待機状態となる。存在する場合は（ステップＳ２００２でＹｅｓ）、自車両の位置を基点とした地図の描画範囲に視認可能地点が存在するかどうかの判定を行い、存在しなければ（ステップＳ２００３でＮｏ）、視認可能地点が描画範囲内に存在する位置に自車両が到達するまで判定を繰り返す。存在すれば（ステップＳ２００３でＹｅｓ）、地図重畳部１１１において、地図データから読み出した地図と、視認可能地点を表すオブジェクトを重畳し、表示部１０５に対して表示を行う（ステップＳ２００４）。
【００４１】
以上説明したように、本実施の形態におけるナビゲーション装置によれば、ユーザが実際に見る風景を模式的に表現した地図上に、分岐点を視認可能な地点を特徴付けて表示する。これにより案内情報が表示された画面を見るユーザは、自車位置が視認可能地点に到達するまでは分岐点が視認できないことが容易に分かり、自車の移動に伴い、自車位置のマークが視認可能地点に到達するまでは画面を注視することなく、運転に集中することができ、無駄に画面を見る手間を省くことが可能となる。
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態のナビゲーション装置を図１１に示す。
【００４２】
図中、第１の実施の形態と同一の構成については同一番号を付与し、詳細な説明は省く。第２の実施の形態におけるナビゲーション装置は、測位部１０１と、地図データ１０２と、カメラ１１０１と、入力部１０４と、表示部１０５と、制御部１０３により構成される。
【００４３】
次に、これら個別の構成について詳述する。
【００４４】
カメラ１１０１は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像装置であり、車両の前方を撮影する。カメラ１１０１により撮影される映像を特徴付けるパラメータとして、車両に対する設置位置、水平面に対する設置角度、視野角、焦点距離（ｆ値）などがある。
【００４５】
制御部１０３は、経路探索部１０７、分岐点抽出部１０８、視認可能地点特定部１０９、撮影範囲判定部１１０２、映像重畳部１１０３により構成され、撮影範囲判定部１１０２、映像重畳部１１０３以外の構成については第１の実施の形態と同一の機能を有するため説明を省略する。
【００４６】
撮影範囲判定部１１０２は、視認可能地点特定部１０９により視認可能地点を有すると判定された分岐点に向けて走行する車両において、自車が存在するリンク上の位置と測位部１０１により測位される自車両の絶対方位の値を用いて、カメラ１１０１により撮影された映像のうち表示部１０５の表示範囲に該視認可能地点が含まれるかどうかを判定する。
【００４７】
判定方法について、図１２を用いて説明する。撮影範囲判定部１１０２では、自車位置判定部１０６により判定される、自車が存在するリンク上の位置と、測位部１０１により測位される、自車両が走行する絶対方位（あるいはリンク角に対する角度の差分でもよい）を取得する。そして、その位置、方位におけるカメラ１１０１の撮影範囲を特定する。撮影範囲は、カメラパラメータの視野角θ０’の領域が理論上無限遠まで延びるが、現実的には図１３に示すように適当な距離ｄ’（例えば、２００ｍや３００ｍ）だけ離れたところで打ち切ってもよい。撮影範囲が特定されると、撮影範囲判定部１１０２は、撮影範囲内に視認可能地点が存在するかどうかを判定し、存在する場合は後述する車両座標系における視認可能地点の位置を幾何学的に算出する。図１２に示すように、カメラ１１０１の撮影範囲は、カメラの撮影範囲を示す図１３の視野角θ０’と距離ｄ‘を用いて、自車位置を基点に北を０度とすると、（θ２−θ０’／２）度から（θ２＋θ０’／２）度、距離ｄ’の三角形で表現される。よって、視認可能地点が存在するかどうかの判定は、第１の実施の形態と同様、地図データ１０２、および自車両の位置、方位に関する情報に基づき幾何学的に行うことが可能である。なお、第１の実施の形態と同様、撮影範囲は三角形に限定されるものではない。
【００４８】
また第１の実施の形態では、自車両はリンク方向に走行していると仮定した。これは表示部１０５に地図が表示される場合、自車位置判定部１０６により自車があるリンク上に存在すると判定されると、自車位置の時系列情報から、自車はそのリンクに沿っていずれかの方向を向いて走行していると捉え、対応する方向の地図が表示されるためである。本実施の形態のようにカメラ映像を表示する場合、表示される映像はリンク方向に限定される訳ではなく自車の向きに応じて忠実に前方の風景を映し出す。そのため後述するように実写映像中にオブジェクトを重畳する場合、オブジェクトを重畳したい実際の風景中の位置（具体的には視認可能地点の位置）が、カメラ映像中のどの位置に相当するのかを正確に把握した上で、座標変換を行う必要がある。そのため、本実施の形態では自車両の絶対方位を取得する必要がある。
【００４９】
次に、映像重畳部１１０３の処理について述べる。映像重畳部１１０３は、撮影範囲判定部１１０２により、映像中に視認可能地点が映っていると判定されると、視認可能地点を表すオブジェクトを映像に対して重畳し、表示部１０５に出力する。
【００５０】
ここでまず、座標系について説明する。オブジェクトの重畳表示を行うために、図１４に示すような図１４（Ａ）車両座標系、図１４（Ｂ）カメラ座標系、図１４（Ｃ）画面座標系の３つの座標系を定義する。図１４（Ａ）車両座標系は、車両前方の中心を原点として、進行方向をＸａ軸、車両右方をＹａ軸、車両下方をＺａ軸とした座標系である。図１４（Ｂ）カメラ座標系は、カメラ光軸中心を原点として、撮影方向をＺｂ軸、車両左方をＹｂ軸、車両下方をＸｂ軸とした座標系である。図１４（Ｃ）画面座標系は、表示部１０５における座標系であり、進行方向に対して車両の下方をＸｃ軸、車両の右方をＹｃ軸とした座標系である。なお、いずれの座標系においても軸同士は互いに直交するものとする。
【００５１】
撮影範囲判定部１１０２により視認可能地点が映っていると判定された場合に、合わせて算出される車両座標系における位置情報は、最終的にユーザに対して表示部１０５に表示される画面座標系へと座標変換処理される。ここでその手順を示す。まず第一ステップで、車両座標系からカメラ座標系への変換処理を行う。この処理はカメラパラメータとして車両に対する設置位置、水平面に対する設置角度を用い、座標系の平行移動、および回転移動により座標を変換する。次のステップで、カメラ座標系から画面座標系への変換処理を行う。この処理はカメラパラメータとして焦点距離（ｆ値）を用い、投影変換により座標を変換する。これらの処理により、実際の風景の中の車両座標系で表現される視認可能地点を表すオブジェクトを、表示部１０５の画面座標系に投影できる。そしてカメラ１１０１により取得される車両前方映像と重ねることで、車両前方映像に撮影されている視認可能地点の位置にオブジェクトが重畳表示されることになる。なお、重畳するオブジェクトの形状については任意のものを考えることができる。例えば視認可能地点を表すオブジェクトを道路上に重畳する場合、地図データ１０２を参照して道路の形状（方向や幅などを含む）をモデル化し、その形状に沿うようなオブジェクト形状を作成することができる。
【００５２】
以上の処理により、表示部１０５に重畳表示された画面の一例を図１５に示す。図では画面を２つに分割し、片方に２次元地図を、もう片方に実写映像を表示し、それぞれに対して視認可能地点を表すオブジェクトを重畳表示している。実写映像中のオブジェクトは、道路形状のモデルに基づき、道路形状に沿うように作成されている。また、実写映像には進むべき進路を示す案内情報も合わせて重畳表示されている。これは前述したオブジェクト重畳技術を利用して同様に行うことができる。
【００５３】
なお画面分割はこれに限られるものではなく、実写映像のみが表示されるのでもよいし、実写映像と３次元地図で構成されてもよい。また、オブジェクトは必ずしも路面上に重畳される必要はなく、例えば視認可能地点付近にランドマークが存在する場合にはそのランドマークに対して所定の形状のオブジェクトを重畳表示してもよい。このとき、地図データ１０２にランドマークの形状データが記憶されていればその形状のオブジェクトを重畳表示することもできる。
【００５４】
次にこのように構成されるナビゲーション装置において、視認可能地点を表すオブジェクトを重畳表示する処理を図１６のフローチャートを用いて説明する。
【００５５】
自車位置判定部１０６により、自車位置が分岐点に対する案内開始地点に到達したと判定されると（ステップＳ３００１でＹｅｓ）、撮影範囲判定部１１０２は、該分岐点に視認可能地点特定部１０９により特定された視認可能地点が存在するかどうかの判定を行う。存在しない場合は（ステップＳ３００２でＮｏ）、自車両が次の分岐点の案内開始地点に到達するまで待機状態となる。存在する場合は（ステップＳ３００２でＹｅｓ）、自車両の位置を基点としたカメラ１１０１による撮影範囲に視認可能地点が存在するかどうかの判定を行い、存在しなければ（ステップＳ３００３でＮｏ）、視認可能地点が撮影範囲内に存在する位置に自車両が到達するまで判定を繰り返す。存在すれば（ステップＳ３００３でＹｅｓ）、映像重畳部１１０３において、視認可能地点を表すオブジェクトの座標変換処理を行い（ステップＳ３００４）、カメラ１１０１から取り込まれた実写映像に対して重畳処理を行い（ステップＳ３００５）、表示部１０５に対して表示を行う。
【００５６】
以上説明したように、本実施の形態におけるナビゲーション装置によれば、ユーザが実際に見る風景の実写映像に対してオブジェクトを重畳し、分岐点を視認可能な地点を特徴付けて表示する。これにより画面を見るユーザは、自車位置が視認可能地点に到達するまでは分岐点が視認できないことが容易に分かり、自車の移動に伴い、自車位置のマークが視認可能地点に到達するまでは画面を注視することなく、運転に集中することができ、無駄に画面を見る手間を省くことが可能となる。また、実写映像中に重畳することで、第１の実施の形態のように実風景を模式化した地図を用いる場合に比べて、より実際の風景との対応付けが容易となり、画面で示された視認可能地点を実際の風景の中で特定するのに要する負荷を下げることが可能となる。
【００５７】
なお、撮影範囲判定部１１０２は、視認可能地点が撮影範囲に入ったかどうかを判定するだけでなく、同様の判定方法により分岐点が撮影範囲に入っているかどうかの判定、および入っていない場合は撮影範囲に対する分岐点の方向の判定を行ってもよい。これにより次のような機能を実現できる。すなわち、視認可能地点に到達しても、車両方位がリンク方位とずれている場合（車線変更時など車両が必ずしもリンク方位を向いていない場合）には分岐点が撮影範囲からはずれることがある。このような場合、撮影範囲判定部１１０２の判定に従い、分岐点が撮影されていないのであれば、分岐点が撮影範囲に入るために移動すべき（ハンドルを操作するべき）車両の方向を提示することで、ユーザにとっては有益な情報となる。
【００５８】
また、第１、第２の実施の形態では、道路が曲折している場合の視認可能地点の特定方法について述べたが、道路が坂道である場合にも適用することができる。具体的には図１７に示すような断面形状をもつ道路において、地図データ１０２の情報に、水平面に対する道路の傾斜角度に関する情報が記憶されている場合、視野範囲の垂直方向の視野角を考慮することで、水平方向に関して記載した本実施の形態と同様、幾何学的に視野範囲内かどうかの判定が可能となる。もちろん、視野範囲に限らずカメラ１１０１の撮影範囲に対しても適用可能であることは言うまでもない。なお、道路の傾斜角度は、リンクの情報として保持されていてもよいし、リンクの端点であるノード、あるいはリンク上の補完ノードに高度情報が保持されていれば、その情報から算出することができる。
【００５９】
また、本実施の形態では、経路案内情報（分岐方向の表示や、分岐点までの距離、視認可能地点までの距離など）が表示部１０５に表示される場合のみを示したが、ナビゲーション装置が音声出力部を備える場合には、表示される案内情報と連動した音声情報を提示可能であることは言うまでもない。
【００６０】
また、案内開始地点において分岐点が視認可能となるときは、必ずしも地図、あるいは実写映像中に視認可能地点を表すオブジェクトを重畳する必要はない。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上のように、本発明は、分岐点を視認可能な地点を特定する視認可能地点特定部を設けることにより、分岐点案内中であるが、未だ分岐点を視認できないような状況において、ユーザに視認可能地点を提示することで、無駄に画面を注視するのを防止するという効果を有し、地図データや車両の前方を撮影したカメラ映像を利用して経路案内を行うナビゲーション装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるナビゲーション装置のブロック図
【図２】（Ａ）地図データに記憶されているノードデータの一例を示す図（Ｂ）地図データに記憶されている補完ノードデータの一例を示す図（Ｃ）地図データに記憶されているリンクデータの一例を示す図
【図３】地図データに記憶されているノード、補完ノード、リンクにより形成される道路と分岐点のネットワークの一例を示す図
【図４】運転者の視野範囲の一例を示す図
【図５】視認可能な地点の判定方法を説明する図
【図６】（Ａ）案内開始地点における視認可能地点特定部による特定処理を説明する図（Ｂ）リンクに沿って基点を分岐点方向にシフトする様子を示した図
【図７】（Ａ）案内開始地点における描画範囲判定部による表示判定処理を説明する図（Ｂ）地図描画範囲が自車位置の移動と共に遷移する様子を示した図
【図８】本発明の第１の実施の形態において表示部に表示される画面の一例を示す図
【図９】本発明の第１の実施の形態における視認可能地点特定処理の動作を説明するフローチャート
【図１０】本発明の第１の実施の形態における視認可能地点描画処理の動作を説明するフローチャート
【図１１】本発明の第２の実施の形態におけるナビゲーション装置のブロック図
【図１２】撮影範囲判定部による判定処理を説明する図
【図１３】カメラの撮影範囲の一例を示す図
【図１４】（Ａ）車両座標系を示す図（Ｂ）カメラ座標系を示す図（Ｃ）画面座標系を示す図
【図１５】本発明の第２の実施の形態において表示部に表示される画面の一例を示す図
【図１６】本発明の第２の実施の形態における視認可能地点描画処理の動作を説明するフローチャート
【図１７】垂直方向の視野範囲における視認可能地点特定処理を説明する図
【符号の説明】
【００６３】
１０１ 測位部
１０２ 地図データ
１０３ 制御部
１０４ 入力部
１０５ 表示部
１０６ 自車位置判定部
１０７ 経路探索部
１０８ 分岐点抽出部
１０９ 視認可能地点特定部
１１０ 描画範囲判定部
１１１ 地図重畳部
１１０１ カメラ
１１０２ 撮影範囲判定部
１１０３ 映像重畳部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地図データや車両の前方を撮影したカメラ映像を利用して経路案内を行うナビゲーション装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、設定された目的地に対して現在の自車位置からの経路探索を行い、経路上に存在する分岐点に対して、蓄積された地図データを利用して経路案内を行うナビゲーション装置が広く実用化されている。また、ＨＤＤやＤＶＤなど記録メディアの大容量化により、より詳細な地図データを記憶しておくことが可能となり、平面的な２次元地図だけでなく、車両を運転するユーザの視点から交差点などの分岐点を見たような立体的な３次元地図をディスプレイに表示して経路案内を行うことで、ユーザにとっては分岐点をどちらに走行すればよいかの判断が容易になってきている（例えば特許文献１参照）。このような３次元地図は、自車両が分岐点まで所定の距離（例えば３００ｍ）以内に近づいたときに表示され、ユーザは目の前に広がる分岐点周辺の風景と、ディスプレイに表示される３次元地図および経路案内情報を参照しつつ、自身の右左折するべき進路を特定することになる。
【０００３】
一方、蓄積された地図データの代わりに、車両前方に設置されたカメラにより撮影された風景の実写映像を利用して、経路案内を行う技術が開示されている（特許文献２参照）。この技術によれば、ユーザが実際に見ている風景と同一の映像が画面上に表示され、例えば分岐点が信号機の存在する交差点である場合に、映像中の信号機を画像認識により抽出し強調表示する。これにより、ユーザにとっては、分岐地点の特定がより分かりやすくなるところに特徴がある。
【特許文献１】特開２０００−３２１０８９号公報
【特許文献２】特開平１０−３３９６４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらいずれの技術も、ナビゲーション装置においては、前述したように通常分岐点の案内・表示は自車両が分岐点まで３００ｍなどの距離に近づいたときに開始される。ところが、この時点においては必ずしもユーザは、ナビゲーション装置により提示された分岐点の様子を、実風景の中で視認可能であるとは限らない。自車位置から分岐点までが直線道路であった場合でも、距離が遠ければ分岐点の視認は難しく、さらに、道路が曲がっていたり、坂道であったりした場合には物理的に視認が不可能であるということも多々ある。このような場合、どこまで走行すれば分岐点を視認でき、表示される分岐点の立体地図や前方映像の案内情報と、実際の風景の対応付けをとることができるのかが分からない。そのため自車両が分岐地点を視認できる地点に到達するまで、前方の風景と、表示された画面を頻繁に見比べなければならず、視線移動が多くなり、安全上好ましくない。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、ディスプレイに表示される分岐点周辺の地図、あるいは車両前方映像に対して、どの地点まで到達すれば分岐点を視認可能となるのかを表す情報を提示することのできるナビゲーション装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明のナビゲーション装置の第一の局面は、設定された目的地に至る経路案内を行うナビゲーション装置において、案内情報をユーザに提供する分岐点を抽出する分岐点抽出部と、分岐点を視認可能な地点を特定する視認可能地点特定部と、前記特定された視認可能地点を表すオブジェクトを案内情報と共に表示する表示部から構成される。
【０００７】
この構成により、ユーザはどの地点に到達すれば分岐点を視認することができるのかを把握でき、安心感を与えるとともに、度々画面を注視するのを防止できるため、安全運転に寄与することが可能である。
【０００８】
第二の局面は、第一の局面のナビゲーション装置であって、表示部に表示される案内情報は、少なくとも地図画像を含み、
表示部に表示される地図画像の範囲内に、視認可能地点が含まれるかどうかを判定する描画範囲判定部をさらに有することを特徴とする。
【０００９】
この構成により、自車の移動に伴い描画更新される地図画像に合わせて、適切なタイミングで視認可能地点を表すオブジェクトを案内情報と共に表示することが可能となる。
【００１０】
第三の局面は、第一の局面のナビゲーション装置であって、表示部に表示される案内情報は、少なくともカメラにより撮影される実写映像を含み、表示部に表示される実写映像に、視認可能地点が撮影されているかどうかを判定する撮影範囲判定部をさらに有することを特徴とする。
【００１１】
この構成により、ユーザは実際に見ている風景と、画面に表示される案内情報の対応付けが容易となり、画面で示された視認可能地点を実際の風景の中で特定するのに要する負荷を低減することが可能となる。
【００１２】
第四の局面は、、第三の局面のナビゲーション装置であって、視認可能地点を表すオブジェクトを、座標変換処理により実写映像に重畳する映像重畳部をさらに有することを特徴とする。
【００１３】
この構成により、実際の風景の中の車両座標系で表現される視認可能地点を表すオブジェクトを、表示部の画面座標系に投影できる。
【００１４】
第五の局面は、第四の局面のナビゲーション装置であって、視認可能地点は道路上の地点、またはランドマークであり、映像重畳部は、地図データを参照して、道路、またはランドマークの形状モデルに基づきオブジェクト形状を作成することを特徴とする。
【００１５】
この構成により、視認可能地点を表すオブジェクトをカメラにより撮影された実写映像に即した形状で表示することが可能となる。
【００１６】
第六の局面は、第三の局面のナビゲーション装置であって、撮影範囲判定部は、さらに実写映像に分岐点が撮影されているかどうかを判定し、撮影されていない場合には、分岐点の方位を提示することを特徴とする。
【００１７】
この構成により、視認可能地点を通過したにも関わらず分岐点が一時的に見えなくなるような場合にでも、分岐点が存在する方位を画面に表示したり、音声出力で提示したりすることで、ユーザに安心感を与えることが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、地図データや車両の前方を撮影したカメラ映像を利用して経路案内を行うナビゲーション装置において、分岐点を視認可能な地点を特定する視認可能地点特定部を設けることにより、分岐点案内中であるが、未だ分岐点を視認できないような状況において、ユーザに視認可能地点を提示することで、無駄に画面を注視するのを防止するという効果を有するナビゲーション装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態のナビゲーション装置について、図面を用いて説明する。
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態のナビゲーション装置を図１に示す。
【００２０】
第１の実施の形態におけるナビゲーション装置は、測位部１０１と、地図データ１０２と、入力部１０４と、表示部１０５と、制御部１０３により構成される。なお各図面において、本発明に直接関係しない構成については、これを省略している。
【００２１】
次に、これら個別の構成について詳述する。
【００２２】
測位部１０１は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）に代表される測位センサやジャイロ、コンパスなど車両の緯度・経度情報や、方位情報を検出するセンサであり、例えば電波を受信しやすいように車両の屋根に取り付けられる。
【００２３】
表示部１０５は、ナビゲーション装置による案内情報をユーザに提示する液晶ディスプレイやタッチパネルなどである。
【００２４】
入力部１０４は、ユーザから目的地情報などの入力を受け付けるリモコンや音声認識、タッチパネルなどである。
【００２５】
地図データ１０２は、道路（リンク）や交差点（ノード）に関するデータ、施設などのランドマーク情報等の地図情報が記憶される、例えば、ＨＤＤやＤＶＤである。しかしながらこれに限らず、図示しない通信手段（例えば、携帯電話）によって地図データ１０２に格納する情報をセンター設備より都度ダウンロードする構成も可能である。
【００２６】
図２に、地図データ１０２に記憶されている地図情報の中で、本実施の形態に関連する情報を抜粋したデータを示す。地図データ１０２には、図２（Ａ）ノードデータ、図２（Ｂ）補完ノードデータ、図２（Ｃ）リンクデータが含まれる。図２（Ａ）ノードデータは、交差点や合流地点など、幾方向かに道路が分岐する地点であり、ノードごとに緯度・経度などの位置情報、該ノードに接続する、後述するリンクの数およびリンクのＩＤにより構成されている。図２（Ｂ）補完ノードデータは、後述するリンク上に存在し、リンクが直線状でない場合など、その形状を表現するための曲折点を表すものであり、緯度・経度などの位置情報、自身が存在するリンクＩＤにより構成されている。図２（Ｃ）リンクデータはノードとノードを結ぶ道路を表すものであり、リンクの端点である始点ノード、終点ノード、リンクの長さ（単位はメートルやキロメートルなど）、リンクの幅（単位はメートルなど）、一般道路、高速道路などの道路種別、前述した補完ノードの数、およびそのＩＤにより構成されている。
【００２７】
このような地図データにより形成される道路と分岐点のネットワークは図３のように幾何学的に表現することができる。すなわち、地図データ１０２に記憶されているノード、および補完ノードの座標情報から、各ノード、補完ノード間のリンクのリンク角、およびリンクの長さを求めることができる。ちなみに、図の例で距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の和は地図データ１０２に記憶されているリンクＬ６のリンク長となる。なお、リンクが直線的な道路の場合は、補完ノードは無くても良い。
【００２８】
制御部１０３は、ナビゲーション装置全体の動作を制御するＣＰＵやＭＰＵであり、図１に示すように自車位置判定部１０６、経路探索部１０７、分岐点抽出部１０８、視認可能地点特定部１０９、描画範囲判定部１１０、地図重畳部１１１により構成される。以下、制御部１０３の各構成について詳述する。
【００２９】
自車位置判定部１０６は、測位部１０１の各種センサ、および車速などの車両情報を基にマップマッチングを行い、自車位置および自車の進行する方位を判定する。
【００３０】
経路探索部１０７は、自車位置判定部１０６により判定される自車位置と、入力部１０４から入力された目的地に関する情報に基づいて、地図データ１０２を参照して目的地までの経路を探索する。経路探索のアルゴリズムはダイクストラ法に代表される手法に従う。
【００３１】
分岐点抽出部１０８は、経路探索部１０７により探索された経路上のノードの中で、右左折など車両が進路を変更する地点、すなわちナビゲーション装置が経路案内情報をユーザに提供する地点を抽出する。
【００３２】
視認可能地点特定部１０９は、分岐点抽出部１０８により抽出されたノードそれぞれについて、そのノードに対応する実際の分岐点の風景を、車両を運転するユーザが最初に視認可能となる地点を特定する。
【００３３】
まず、ある地点に対して、ユーザがその風景を視認可能であるかどうかを判定する方法について図４、図５を用いて説明する。車両を運転するユーザの視野範囲は、通常視野角θ０、距離ｄを用いて図４のように模式的に表現できる。視野角θ０は、例えば３０度程度の角度であり、距離ｄは例えば１００ｍから１５０ｍ程度の長さであるがこの限りではない。このような視野範囲の考え方に基づき、図５に示すように、北を０度としたリンクの傾きであるリンク角θ１のリンク上を、その方向に従って走行していると想定する自車位置を基点として、（θ１−θ０／２）度から（θ１＋θ０／２）度、距離ｄの三角形で表現される領域にノードが存在すれば、その基点位置においてノードに対応する分岐点を視認可能であると判定する。このような判定は、図３に示したようなノード、リンクのネットワークの幾何学的モデルに基づいて行うことが可能である。なおユーザの視野範囲は図４、図５で示したような三角形に限らず、扇型やその他任意の形状であってもよい。
【００３４】
このような判定方法を用いて、分岐点抽出部１０８により抽出される各分岐点に対して、それぞれを視認可能な地点がどこであるのかを特定する処理について、図６（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。まず図６（Ａ）に示すように、判定のための基点を、分岐点に対する案内開始地点（分岐点からリンク上の長さで所定の距離だけ手前となる地点）に置き、分岐点が視野範囲に入るかどうかの判定を行う。このとき、道路が直線で、案内開始地点と分岐点の距離が視野範囲の距離ｄ以下であるような場合には、案内開始地点において分岐点の視認が可能と判定する。案内開始地点において分岐点が視野範囲内に存在しない場合には、図６（Ｂ）に示すようにリンクに沿って基点を分岐点方向にシフトさせ、各シフトさせた地点において順次分岐点が視認可能であるかどうかの判定を行う。そして最初に視認可能となった地点を、その分岐点に対する視認可能地点として特定する。以上のような特定処理を経路上のすべての分岐点に対して実施する。なお特定処理は、自車両が対象となる分岐点に接近する以前、遅くとも、自車両が案内開始地点に到達するより前にあらかじめ行われるのが好ましい。
【００３５】
描画範囲判定部１１０は、自車両が走行している状況において、次の分岐点に視認可能地点が存在する場合に、自車位置が該分岐点に対する案内開始地点を過ぎた後、表示部１０５に描画される地図情報に視認可能地点が存在するかどうかの判定を行う。この判定方法について図７（Ａ）、（Ｂ）に示す模式図を用いて説明する。通常地図情報は、図７（Ａ）に矩形で示した、自車位置に対応する地図描画範囲の地図情報が表示部１０５に描画される。そしてこの矩形範囲は、図７（Ｂ）に示すように自車位置の移動とともに移動する。自車位置判定部１０６により、図７（Ａ）に示すように、自車位置が案内開始地点を走行していると判定されると、視認可能地点が表示部１０５に描画する矩形範囲に存在するかどうかの判定を行う。存在しない場合には、自車位置の移動に伴って順次更新される描画範囲に対して、視認可能地点が存在するかどうかの判定を行う。
【００３６】
地図重畳部１１１は、描画範囲判定部１１０により視認可能地点が描画範囲に存在すると判定されると、表示部１０５に描画する地図情報に対して視認可能地点を表すオブジェクトを重畳して、表示部１０５に表示する。表示される画面の例を図８に示す。図のように、分岐点に対する案内情報として表示される２次元地図、３次元交差点拡大図に対して、網掛けで示したようなオブジェクトが重畳されている。また、分岐点までの距離情報だけでなく、視認可能地点までの距離情報も表示してもよい。なお、図８の例では、画面に２次元地図と３次元交差点拡大図が表示される例について示したが、本発明が適用されるのはこれに限らず、子画面に交差点拡大図が表示される態様でもよく、どのような地図の表示態様であってもよい。また視認可能地点を表すオブジェクトは図のような網掛け表示に限定されるものではなく、看板を表示する等、ユーザにより識別可能な態様であればよい。
【００３７】
次にこのように構成されるナビゲーション装置の処理の流れについて、図９、１０のフローチャートを用いて説明する。
【００３８】
まず、経路探索部１０７から視認可能地点特定部１０９までの、視認可能地点を特定する処理の流れを図９を用いて説明する。入力部１０４により目的地に関する情報が入力され、自車位置判定部１０６により判定された自車位置情報に基づき、経路探索部１０７により経路探索がなされると（ステップＳ１００１でＹｅｓ）、分岐点抽出部１０８において、探索された経路上に存在する分岐点を１つ抽出する（ステップＳ１００２）。視認可能地点特定部１０９では、抽出された分岐点に関して、案内開始地点において分岐点の視認が可能かどうかの判定がなされる。分岐点の視認が可能であるなら（ステップＳ１００３でＹｅｓ）、ステップＳ１００２に戻り、分岐点抽出部１０８により次の分岐点の抽出がなされる。分岐点の視認ができない場合（ステップＳ１００３でＮｏ）、視認可能地点特定部１０９では案内開始地点から分岐点方向に向けて、視野範囲を順次進めていく（ステップＳ１００４）。そして分岐点を視認可能な地点が存在すると（ステップＳ１００５でＹｅｓ）、その地点を視認可能地点として特定する（ステップＳ１００６）。そして、他に分岐点が存在すればステップＳ１００２に戻って処理が継続し、存在しなければ処理を終了する。
【００３９】
次に、描画範囲判定部１１０から地図重畳部１１１までの、視認可能地点の描画を判定する処理の流れを図１０を用いて説明する。
【００４０】
自車位置判定部１０６により、自車両が分岐点に対する案内開始地点に到達したと判定されると（ステップＳ２００１でＹｅｓ）、描画範囲判定部１１０は、該分岐点に視認可能地点特定部１０９により特定された視認可能地点が存在するかどうかの判定を行う。存在しない場合は（ステップＳ２００２でＮｏ）、自車両が次の分岐点の案内開始地点に到達するまで待機状態となる。存在する場合は（ステップＳ２００２でＹｅｓ）、自車両の位置を基点とした地図の描画範囲に視認可能地点が存在するかどうかの判定を行い、存在しなければ（ステップＳ２００３でＮｏ）、視認可能地点が描画範囲内に存在する位置に自車両が到達するまで判定を繰り返す。存在すれば（ステップＳ２００３でＹｅｓ）、地図重畳部１１１において、地図データから読み出した地図と、視認可能地点を表すオブジェクトを重畳し、表示部１０５に対して表示を行う（ステップＳ２００４）。
【００４１】
以上説明したように、本実施の形態におけるナビゲーション装置によれば、ユーザが実際に見る風景を模式的に表現した地図上に、分岐点を視認可能な地点を特徴付けて表示する。これにより案内情報が表示された画面を見るユーザは、自車位置が視認可能地点に到達するまでは分岐点が視認できないことが容易に分かり、自車の移動に伴い、自車位置のマークが視認可能地点に到達するまでは画面を注視することなく、運転に集中することができ、無駄に画面を見る手間を省くことが可能となる。
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態のナビゲーション装置を図１１に示す。
【００４２】
図中、第１の実施の形態と同一の構成については同一番号を付与し、詳細な説明は省く。第２の実施の形態におけるナビゲーション装置は、測位部１０１と、地図データ１０２と、カメラ１１０１と、入力部１０４と、表示部１０５と、制御部１０３により構成される。
【００４３】
次に、これら個別の構成について詳述する。
【００４４】
カメラ１１０１は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像装置であり、車両の前方を撮影する。カメラ１１０１により撮影される映像を特徴付けるパラメータとして、車両に対する設置位置、水平面に対する設置角度、視野角、焦点距離（ｆ値）などがある。
【００４５】
制御部１０３は、経路探索部１０７、分岐点抽出部１０８、視認可能地点特定部１０９、撮影範囲判定部１１０２、映像重畳部１１０３により構成され、撮影範囲判定部１１０２、映像重畳部１１０３以外の構成については第１の実施の形態と同一の機能を有するため説明を省略する。
【００４６】
撮影範囲判定部１１０２は、視認可能地点特定部１０９により視認可能地点を有すると判定された分岐点に向けて走行する車両において、自車が存在するリンク上の位置と測位部１０１により測位される自車両の絶対方位の値を用いて、カメラ１１０１により撮影された映像のうち表示部１０５の表示範囲に該視認可能地点が含まれるかどうかを判定する。
【００４７】
判定方法について、図１２を用いて説明する。撮影範囲判定部１１０２では、自車位置判定部１０６により判定される、自車が存在するリンク上の位置と、測位部１０１により測位される、自車両が走行する絶対方位（あるいはリンク角に対する角度の差分でもよい）を取得する。そして、その位置、方位におけるカメラ１１０１の撮影範囲を特定する。撮影範囲は、カメラパラメータの視野角θ０’の領域が理論上無限遠まで延びるが、現実的には図１３に示すように適当な距離ｄ’（例えば、２００ｍや３００ｍ）だけ離れたところで打ち切ってもよい。撮影範囲が特定されると、撮影範囲判定部１１０２は、撮影範囲内に視認可能地点が存在するかどうかを判定し、存在する場合は後述する車両座標系における視認可能地点の位置を幾何学的に算出する。図１２に示すように、カメラ１１０１の撮影範囲は、カメラの撮影範囲を示す図１３の視野角θ０’と距離ｄ‘を用いて、自車位置を基点に北を０度とすると、（θ２−θ０’／２）度から（θ２＋θ０’／２）度、距離ｄ’の三角形で表現される。よって、視認可能地点が存在するかどうかの判定は、第１の実施の形態と同様、地図データ１０２、および自車両の位置、方位に関する情報に基づき幾何学的に行うことが可能である。なお、第１の実施の形態と同様、撮影範囲は三角形に限定されるものではない。
【００４８】
また第１の実施の形態では、自車両はリンク方向に走行していると仮定した。これは表示部１０５に地図が表示される場合、自車位置判定部１０６により自車があるリンク上に存在すると判定されると、自車位置の時系列情報から、自車はそのリンクに沿っていずれかの方向を向いて走行していると捉え、対応する方向の地図が表示されるためである。本実施の形態のようにカメラ映像を表示する場合、表示される映像はリンク方向に限定される訳ではなく自車の向きに応じて忠実に前方の風景を映し出す。そのため後述するように実写映像中にオブジェクトを重畳する場合、オブジェクトを重畳したい実際の風景中の位置（具体的には視認可能地点の位置）が、カメラ映像中のどの位置に相当するのかを正確に把握した上で、座標変換を行う必要がある。そのため、本実施の形態では自車両の絶対方位を取得する必要がある。
【００４９】
次に、映像重畳部１１０３の処理について述べる。映像重畳部１１０３は、撮影範囲判定部１１０２により、映像中に視認可能地点が映っていると判定されると、視認可能地点を表すオブジェクトを映像に対して重畳し、表示部１０５に出力する。
【００５０】
ここでまず、座標系について説明する。オブジェクトの重畳表示を行うために、図１４に示すような図１４（Ａ）車両座標系、図１４（Ｂ）カメラ座標系、図１４（Ｃ）画面座標系の３つの座標系を定義する。図１４（Ａ）車両座標系は、車両前方の中心を原点として、進行方向をＸａ軸、車両右方をＹａ軸、車両下方をＺａ軸とした座標系である。図１４（Ｂ）カメラ座標系は、カメラ光軸中心を原点として、撮影方向をＺｂ軸、車両左方をＹｂ軸、車両下方をＸｂ軸とした座標系である。図１４（Ｃ）画面座標系は、表示部１０５における座標系であり、進行方向に対して車両の下方をＸｃ軸、車両の右方をＹｃ軸とした座標系である。なお、いずれの座標系においても軸同士は互いに直交するものとする。
【００５１】
撮影範囲判定部１１０２により視認可能地点が映っていると判定された場合に、合わせて算出される車両座標系における位置情報は、最終的にユーザに対して表示部１０５に表示される画面座標系へと座標変換処理される。ここでその手順を示す。まず第一ステップで、車両座標系からカメラ座標系への変換処理を行う。この処理はカメラパラメータとして車両に対する設置位置、水平面に対する設置角度を用い、座標系の平行移動、および回転移動により座標を変換する。次のステップで、カメラ座標系から画面座標系への変換処理を行う。この処理はカメラパラメータとして焦点距離（ｆ値）を用い、投影変換により座標を変換する。これらの処理により、実際の風景の中の車両座標系で表現される視認可能地点を表すオブジェクトを、表示部１０５の画面座標系に投影できる。そしてカメラ１１０１により取得される車両前方映像と重ねることで、車両前方映像に撮影されている視認可能地点の位置にオブジェクトが重畳表示されることになる。なお、重畳するオブジェクトの形状については任意のものを考えることができる。例えば視認可能地点を表すオブジェクトを道路上に重畳する場合、地図データ１０２を参照して道路の形状（方向や幅などを含む）をモデル化し、その形状に沿うようなオブジェクト形状を作成することができる。
【００５２】
以上の処理により、表示部１０５に重畳表示された画面の一例を図１５に示す。図では画面を２つに分割し、片方に２次元地図を、もう片方に実写映像を表示し、それぞれに対して視認可能地点を表すオブジェクトを重畳表示している。実写映像中のオブジェクトは、道路形状のモデルに基づき、道路形状に沿うように作成されている。また、実写映像には進むべき進路を示す案内情報も合わせて重畳表示されている。これは前述したオブジェクト重畳技術を利用して同様に行うことができる。
【００５３】
なお画面分割はこれに限られるものではなく、実写映像のみが表示されるのでもよいし、実写映像と３次元地図で構成されてもよい。また、オブジェクトは必ずしも路面上に重畳される必要はなく、例えば視認可能地点付近にランドマークが存在する場合にはそのランドマークに対して所定の形状のオブジェクトを重畳表示してもよい。このとき、地図データ１０２にランドマークの形状データが記憶されていればその形状のオブジェクトを重畳表示することもできる。
【００５４】
次にこのように構成されるナビゲーション装置において、視認可能地点を表すオブジェクトを重畳表示する処理を図１６のフローチャートを用いて説明する。
【００５５】
自車位置判定部１０６により、自車位置が分岐点に対する案内開始地点に到達したと判定されると（ステップＳ３００１でＹｅｓ）、撮影範囲判定部１１０２は、該分岐点に視認可能地点特定部１０９により特定された視認可能地点が存在するかどうかの判定を行う。存在しない場合は（ステップＳ３００２でＮｏ）、自車両が次の分岐点の案内開始地点に到達するまで待機状態となる。存在する場合は（ステップＳ３００２でＹｅｓ）、自車両の位置を基点としたカメラ１１０１による撮影範囲に視認可能地点が存在するかどうかの判定を行い、存在しなければ（ステップＳ３００３でＮｏ）、視認可能地点が撮影範囲内に存在する位置に自車両が到達するまで判定を繰り返す。存在すれば（ステップＳ３００３でＹｅｓ）、映像重畳部１１０３において、視認可能地点を表すオブジェクトの座標変換処理を行い（ステップＳ３００４）、カメラ１１０１から取り込まれた実写映像に対して重畳処理を行い（ステップＳ３００５）、表示部１０５に対して表示を行う。
【００５６】
以上説明したように、本実施の形態におけるナビゲーション装置によれば、ユーザが実際に見る風景の実写映像に対してオブジェクトを重畳し、分岐点を視認可能な地点を特徴付けて表示する。これにより画面を見るユーザは、自車位置が視認可能地点に到達するまでは分岐点が視認できないことが容易に分かり、自車の移動に伴い、自車位置のマークが視認可能地点に到達するまでは画面を注視することなく、運転に集中することができ、無駄に画面を見る手間を省くことが可能となる。また、実写映像中に重畳することで、第１の実施の形態のように実風景を模式化した地図を用いる場合に比べて、より実際の風景との対応付けが容易となり、画面で示された視認可能地点を実際の風景の中で特定するのに要する負荷を下げることが可能となる。
【００５７】
なお、撮影範囲判定部１１０２は、視認可能地点が撮影範囲に入ったかどうかを判定するだけでなく、同様の判定方法により分岐点が撮影範囲に入っているかどうかの判定、および入っていない場合は撮影範囲に対する分岐点の方向の判定を行ってもよい。これにより次のような機能を実現できる。すなわち、視認可能地点に到達しても、車両方位がリンク方位とずれている場合（車線変更時など車両が必ずしもリンク方位を向いていない場合）には分岐点が撮影範囲からはずれることがある。このような場合、撮影範囲判定部１１０２の判定に従い、分岐点が撮影されていないのであれば、分岐点が撮影範囲に入るために移動すべき（ハンドルを操作するべき）車両の方向を提示することで、ユーザにとっては有益な情報となる。
【００５８】
また、第１、第２の実施の形態では、道路が曲折している場合の視認可能地点の特定方法について述べたが、道路が坂道である場合にも適用することができる。具体的には図１７に示すような断面形状をもつ道路において、地図データ１０２の情報に、水平面に対する道路の傾斜角度に関する情報が記憶されている場合、視野範囲の垂直方向の視野角を考慮することで、水平方向に関して記載した本実施の形態と同様、幾何学的に視野範囲内かどうかの判定が可能となる。もちろん、視野範囲に限らずカメラ１１０１の撮影範囲に対しても適用可能であることは言うまでもない。なお、道路の傾斜角度は、リンクの情報として保持されていてもよいし、リンクの端点であるノード、あるいはリンク上の補完ノードに高度情報が保持されていれば、その情報から算出することができる。
【００５９】
また、本実施の形態では、経路案内情報（分岐方向の表示や、分岐点までの距離、視認可能地点までの距離など）が表示部１０５に表示される場合のみを示したが、ナビゲーション装置が音声出力部を備える場合には、表示される案内情報と連動した音声情報を提示可能であることは言うまでもない。
【００６０】
また、案内開始地点において分岐点が視認可能となるときは、必ずしも地図、あるいは実写映像中に視認可能地点を表すオブジェクトを重畳する必要はない。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上のように、本発明は、分岐点を視認可能な地点を特定する視認可能地点特定部を設けることにより、分岐点案内中であるが、未だ分岐点を視認できないような状況において、ユーザに視認可能地点を提示することで、無駄に画面を注視するのを防止するという効果を有し、地図データや車両の前方を撮影したカメラ映像を利用して経路案内を行うナビゲーション装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるナビゲーション装置のブロック図
【図２】（Ａ）地図データに記憶されているノードデータの一例を示す図（Ｂ）地図データに記憶されている補完ノードデータの一例を示す図（Ｃ）地図データに記憶されているリンクデータの一例を示す図
【図３】地図データに記憶されているノード、補完ノード、リンクにより形成される道路と分岐点のネットワークの一例を示す図
【図４】運転者の視野範囲の一例を示す図
【図５】視認可能な地点の判定方法を説明する図
【図６】（Ａ）案内開始地点における視認可能地点特定部による特定処理を説明する図（Ｂ）リンクに沿って基点を分岐点方向にシフトする様子を示した図
【図７】（Ａ）案内開始地点における描画範囲判定部による表示判定処理を説明する図（Ｂ）地図描画範囲が自車位置の移動と共に遷移する様子を示した図
【図８】本発明の第１の実施の形態において表示部に表示される画面の一例を示す図
【図９】本発明の第１の実施の形態における視認可能地点特定処理の動作を説明するフローチャート
【図１０】本発明の第１の実施の形態における視認可能地点描画処理の動作を説明するフローチャート
【図１１】本発明の第２の実施の形態におけるナビゲーション装置のブロック図
【図１２】撮影範囲判定部による判定処理を説明する図
【図１３】カメラの撮影範囲の一例を示す図
【図１４】（Ａ）車両座標系を示す図（Ｂ）カメラ座標系を示す図（Ｃ）画面座標系を示す図
【図１５】本発明の第２の実施の形態において表示部に表示される画面の一例を示す図
【図１６】本発明の第２の実施の形態における視認可能地点描画処理の動作を説明するフローチャート
【図１７】垂直方向の視野範囲における視認可能地点特定処理を説明する図
【符号の説明】
【００６３】
１０１ 測位部
１０２ 地図データ
１０３ 制御部
１０４ 入力部
１０５ 表示部
１０６ 自車位置判定部
１０７ 経路探索部
１０８ 分岐点抽出部
１０９ 視認可能地点特定部
１１０ 描画範囲判定部
１１１ 地図重畳部
１１０１ カメラ
１１０２ 撮影範囲判定部
１１０３ 映像重畳部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設定された目的地に至る経路案内を行うナビゲーション装置において、
案内情報をユーザに提供する分岐点を抽出する分岐点抽出部と、
前記分岐点を視認可能な地点を特定する視認可能地点特定部と、
前記特定された視認可能地点を表すオブジェクトを案内情報と共に表示する表示部と、
を有することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項２】
請求項１記載のナビゲーション装置であって、
前記表示部に表示される案内情報は、少なくとも地図画像を含み、
前記表示部に表示される地図画像の範囲内に、前記視認可能地点が含まれるかどうかを判定する描画範囲判定部をさらに有する、
ことを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項３】
請求項１記載のナビゲーション装置であって、
前記表示部に表示される案内情報は、少なくともカメラにより撮影される実写映像を含み、
前記表示部に表示される前記実写映像の表示範囲に、前記視認可能地点が含まれるかどうかを判定する撮影範囲判定部をさらに有する、
ことを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項４】
請求項３記載のナビゲーション装置であって、
前記視認可能地点を表すオブジェクトを、座標変換処理により実写映像に重畳する映像重畳部をさらに有する、
ことを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項５】
請求項４記載のナビゲーション装置であって、
前記視認可能地点は道路上の地点、またはランドマークであり、
前記映像重畳部は、地図データを参照して、道路、またはランドマークの形状モデルに基づきオブジェクト形状を作成する、
ことを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項６】
請求項３記載のナビゲーション装置であって、
前記撮影範囲判定部は、さらに実写映像に分岐点が撮影されているかどうかを判定し、撮影されていない場合には、分岐点の方位を提示することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項７】
設定された目的地に至る経路案内を行うナビゲーション方法であって、
案内情報をユーザに提供する分岐点を抽出する分岐点抽出ステップと、
前記分岐点を視認可能な地点を特定する視認可能地点特定ステップと、
前記特定された視認可能地点を表すオブジェクトを案内情報と共に表示する表示ステップと、
を有することを特徴とするナビゲーション方法。
【請求項１】
設定された目的地に至る経路案内を行うナビゲーション装置において、
案内情報をユーザに提供する分岐点を抽出する分岐点抽出部と、
前記分岐点を視認可能な地点を特定する視認可能地点特定部と、
前記特定された視認可能地点を表すオブジェクトを案内情報と共に表示する表示部と、
を有することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項２】
請求項１記載のナビゲーション装置であって、
前記表示部に表示される案内情報は、少なくとも地図画像を含み、
前記表示部に表示される地図画像の範囲内に、前記視認可能地点が含まれるかどうかを判定する描画範囲判定部をさらに有する、
ことを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項３】
請求項１記載のナビゲーション装置であって、
前記表示部に表示される案内情報は、少なくともカメラにより撮影される実写映像を含み、
前記表示部に表示される前記実写映像の表示範囲に、前記視認可能地点が含まれるかどうかを判定する撮影範囲判定部をさらに有する、
ことを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項４】
請求項３記載のナビゲーション装置であって、
前記視認可能地点を表すオブジェクトを、座標変換処理により実写映像に重畳する映像重畳部をさらに有する、
ことを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項５】
請求項４記載のナビゲーション装置であって、
前記視認可能地点は道路上の地点、またはランドマークであり、
前記映像重畳部は、地図データを参照して、道路、またはランドマークの形状モデルに基づきオブジェクト形状を作成する、
ことを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項６】
請求項３記載のナビゲーション装置であって、
前記撮影範囲判定部は、さらに実写映像に分岐点が撮影されているかどうかを判定し、撮影されていない場合には、分岐点の方位を提示することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項７】
設定された目的地に至る経路案内を行うナビゲーション方法であって、
案内情報をユーザに提供する分岐点を抽出する分岐点抽出ステップと、
前記分岐点を視認可能な地点を特定する視認可能地点特定ステップと、
前記特定された視認可能地点を表すオブジェクトを案内情報と共に表示する表示ステップと、
を有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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００７−２０６０１４（Ｐ２００７−２０６０１４Ａ）
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２８０７０（Ｐ２００６−２８０７０）
【出願日】平成１８年２月６日（２００６．２．６）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月６日（２００６．２．６）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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