モバイル・ナビゲーション・ユニットのための高度３Ｄ視覚化システム及び方法
モバイル・ユニットのための三次元の視覚的ナビゲーションを提供するシステムは、モバイル・ユニットの現在位置を計算する位置計算ユニットと、現在位置から視錐台を決定する視点制御ユニットと、少なくとも１つの地理データベースと通信して、視錐台と関連付けられた地理的な対象物のデータを入手し、地理的な対象物のデータを編成する風景図を生成する風景図管理部と、風景図をリアルタイムに描写する風景図描写部とを備える。描画の質を高めるために風景図において異なる解像度の画像を混合する方法は、モバイル・ユニットが描かれた地理的な対象物について移動する際の突然の変化を軽減する。地理的な対象物のデータに関する情報の格納及び実行時アクセスのためのデータ構造は、データを視錐台に基づいてオンデマンドにロードすることを可能とし、ナビゲーション・システムがユーザに見える対象物のみをオンデマンドで動的にロードすることを可能とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、視覚的ナビゲーション・システムに関するものであり、より詳細には、モバイル・ナビゲーションのために地理的に参照されるデータを視覚表示するシステム及び方法に関する。本発明は、目標対象物の図形をオンデマンドでロードする階層的な方法と、局所の地理的な環境を一層効率的且つ正確に描くために複数の解像度の画像を合成する方法とを含む。
【０００２】
背景情報
コンピュータ・グラフィック・ソフトウェアを用いて、固定された観察者の視野内にある（観察者により選択された特定の地点からの）局所の地理的な環境の外観を視覚的に正確に描写することは、それ自体が難しい課題である。なぜなら、観察者の視点に従って風景を再構成することの問題に加えて、風景の様々な質感や描画上の細部を正確にシミュレートすることが難しいからである。しかし、昨今の開発において、現代の視覚的ナビゲーション・システムは、グラフィック・ソフトウェアに対し、移動する観察者の視覚環境を、ナビゲーションの補助となるよう正確にシミュレートせよという遥かに大きな要求を行う。車両内の運転者のような移動する観察者の局所の地理的な環境を、描画ソフトウェアを用いてリアルタイムに描くことは、固定された観察者の環境を描写するよりも明らかに難しい。なぜなら、観察者の位置が変わるにつれて、観察者の視野内の地理的な対象物と対象物の外観とが変化するため、ナビゲーションされる局所の環境に関する情報を正確に描写及び提供するために、新しい描画の対象物（局所的な「目的点」）、質感、特徴及び眺望、並びに他の参照データが容易にダウンロード可能となるような継続的な更新の仕組みが必要とされるからである。
【０００３】
現在利用されている幾つかの視覚的ナビゲーション・システムは、ユーザ入力に基づいて、実際の環境の三次元による視覚化を提供する。しかし、これらのシステムは、いずれもモバイル・ナビゲーションをサポートしないために、ナビゲーション補助のための経路案内アプリケーションを提供しないか、又は、描写可能な視点或いは表示可能な描画上の特徴の面で制限されている。
【０００４】
そのため、移動する観察者の環境を任意の視点に従って高レベルの詳細さで写実的に描写し、経路案内や表示された対象物に関する参考情報のようなナビゲーション支援を提供する、自動車ナビゲーション・システム又は個人情報端末（ＰＤＡ）のようなモバイル・ユニットのための視覚化システムが必要とされている。
【０００５】
発明の概要
上記の必要を満たすため、本発明は、モバイル・ユニットに三次元の視覚的ナビゲーションを提供するシステムであって、モバイル・ユニットの現在位置を計算する位置計算ユニットと、モバイル・ユニットの現在位置に基づいて視錐台を決定する視点制御ユニットと、少なくとも１つの地理データベースと通信して、少なくとも１つの地理データベースから視錐台と関連付けられた地理的な対象物のデータを入手し、得られた地理的な対象物のデータを編成する風景図を生成する風景図管理部と、風景図を三次元の描画としてリアルタイムで描写する風景図描写部とを備えるシステムを提供する。
【０００６】
描画の写実性を高めるため、本発明は、モバイル・ユニットが描かれた地理的な領域に近づく又は遠ざかる際に発生し得る結果としての描画における不均一や突然の変化を低減するために、視錐台に関する異なる解像度の画像を混合する方法を提供する。
【０００７】
更に、ナビゲーションの視覚化の効率を高めるため、本発明は、地理的な目標対象物又はＰＯＩ（目的点）に関する情報の蓄積及び実行時アクセスのためのデータ構造を記述する。データ構造は、対象物を視錐台及び／又はユーザ要求に基づいてオンデマンドでロードできるようにする。データ構造は、モバイル・ユニットのユーザが見ることができる及び／又は関心のある対象物のみをシステムがオンデマンドで動的にロードできるようにすることにより、ローディング時間、メモリ使用、処理要件及びディスプレイ描写資源を最小化することができる。
【０００８】
詳細な説明
本発明に係るシステムは、モバイル・ナビゲーション、位置把握及び参照のための、任意の視点からの地理的な領域の一連の３次元描画による視覚化を生成する。描画による視覚化即ち描写は、局所的な地理情報が入手可能である任意の種別の対象物のデータの描写を含み得る。そのようなデータには、衛星、航空又は地上からの画像、デジタル道路地図、建物の幾何学的モデル、景観の質感的な描写、及び描かれた環境内のガソリン・スタンド及びホテル等の特徴物又は建物を説明する任意の種別の識別情報、或いは、交通情報、気候条件及び日時（明暗）のような動的なデータが（制限なしに）含まれ得る。
【０００９】
図１ａ及び図１ｂは、観察者の視点（位置）とともに変化する局所的な環境を描写するために、情報パラメータがいかに利用されるかを示す。図１ａにおいて、「北」を向いている観察者５は、対象物７、８及び９を含むほぼ円錐状の領域である二次元の視野Ａを有する。視野Ａは、観察者が知覚可能な三次元空間全体を含む三次元の「視錐台」１５を画定する。視錐台１５内の対象物は、既知の遠近法、人間の視覚及び図形描写に従って、（平面Ａ’−Ａ’’として概略的に示される）二次元の図に投影される。観察者５がわずかな角度だけ「西」を向いた場合、観察者の視野は、視野Ａの一部と重なる新しい視野Ｂを含み、変化した視錐台１６を画定する。新しい視錐台１６は、新しい対象物１０を含み、対象物７は新しい視錐台から外れて見えなくなる。
【００１０】
次に、観察者の位置が変わった際に観察者の環境を正しく描写するために、描写システムは、以前は描写されていなかった（対象物１０に関する）新しいデータを検索して描写し、以前に検索されて描写された（対象物７に関する）データを取り除けなければならない。このように、システムは、新しい情報をダウンロードし、「古い」データを取り除くことにより連続的に変化する。地理的な描画データの量は、典型的に、たいていの視覚的ナビゲーション・システムのオンボード・メモリ資源の容量を大幅に越えるため、システムにとって、観察者が見るものと最大限に一致する連続したシーケンスをリアルタイムに描写するための新しいデータをすぐにダウンロードできるよう、オフボードのデータベース資源への迅速且つ効果的なアクセスを有することが不可欠である。高度な写実性を達成するため、視覚化システムは毎秒６０回の割合で視覚化を更新するが、この割合は、人間の目に対して変化を継ぎ目無く迅速に見せるために十分な速さである。
【００１１】
図２ａ、２ｂ及び２ｃは、観察者が図示された経路に沿って移動する際の大都市環境の３つの連続した三次元描写を示しており、本発明に係る視覚的ナビゲーション・システムが観察者の動きを考慮し、それに従って視覚化を更新することを示す。図２ａは、緑色の三角形で示されるモバイル・ユニット２００の位置に基づいて大都市領域の景色を描写する「ヘリコプター」ビューを示す。図示されている通り、自動車に組み込まれ得るモバイル・ユニットは、前景の（左側に示される）建物２０３、２０４と（右側に示される）２０５との間の道路２０１に沿って移動し、橋２１５に近づいている。図は、また、橋が「ジェームズ・モンロー」橋であることを示す参照テキストを含む。幾つかの建物を含む背景部２０７が、橋２１５の向こう側にある。地理上の北を指す黄色い三角形のコンパス２０８が、モバイル・ユニット２００の真上の最上部に示される。更に、予め選択された目的地への提案された経路が、青い曲線２１０として示される。
【００１２】
モバイル・ユニット２００が提案された経路２１０に沿って橋２１５へに向かって移動すると、局所環境の描画による描写は、図２ｂに示す通り、わずかに変化する。識別される通り、モバイル・ユニット２００の表示は前方に移動し、背景部２０７はわずかに拡大され、遠近法により建物２０３−２０５は比例して拡大する。図２ｃに示すようにモバイル・ユニットが橋２１５に向かって更に移動すると、前景の建物２０３−２０５及び背景２０７は更に拡大する。更に、観察者が経路２１０に沿って前進する際に観察者が見るものをシミュレートして、以前は視界から隠れていた建物２０５の部分が現れ、建物２０３が消える。
【００１３】
図３は、本発明の例としての実施の形態に係る高度な三次元視覚化のためのナビゲーション・システムのブロック図である。ナビゲーション・システム２５は、モバイル・ユニットと一緒に設置されるオンボードの要素３０と、例えば地理的なデータベース（「地理データベース」）６１、６２のような遠隔に置かれるオフボードの要素とを備える。地理データベース６１、６２は２つの別個のユニットとして図示されるが、それらはシステムのオンボードの要素３０によりアクセスされ得る任意の数のデータベースを示すことを意図しており、それらデータベースは一緒に設置されても遠隔に設置されても良い。地理データベース６１、６２は、地図情報、幾何学的及び質感的な描画情報、及び識別情報を含む、様々な地理上の領域に関する大量のデータを含む。しかし、個々の地理データベースは、代わりに、物理的には他のデータベースに格納される描画情報に関する参照即ちメタデータのみを含んでもよい。このようにして、特定のデータベースは、例えば特定の地理上の領域内にあるレストランのような特定の種別の対象物等の情報を提供するよう効果的に問合せられる更なるデータベースにアクセスするためのディレクトリ・サーバとして機能し得る。データへのアクセスを効率化するための地理データベースのメタデータの利用について、以下に更に詳細に説明する。
【００１４】
視覚的ナビゲーション・システム２５は、局所メモリに蓄積されて（観察者の位置とみなされる）モバイル・ユニットのマイクロプロセッサで実行され得るプログラムとして実現され得る、位置計算ユニット３５を含む。位置計算ユニット３５は、位置センサ４０からの入力を受信し、入力情報に基づいてモバイル・ユニットのデカルト（ｘ、ｙ、ｚ）空間における現在位置（座標）を計算する。１つの実施の形態によれば、位置センサ４０は、「絶対」位置情報を提供するＧＰＳ受信機と、積分により「相対」位置情報が計算され得る直線加速度情報及び角速度情報を提供する慣性センサとを含む。代わりに又は加えて、位置センサ４０は、車輪速度センサのような走行距離センサを含み得る。回転運動に応答する適切な慣性センサが備えられる場合、位置計算ユニットは、モバイル・ユニットの現在の方向をも計算し得る。
【００１５】
位置計算ユニット３５は、計算されたモバイル・ユニットの位置（及び、場合によっては方向）を視点制御ユニット４５に渡し、視点制御ユニット４５は、位置情報及び方向情報を用いて、描写されるべき視錐台の境界を決定する。視点制御ユニット４５は、また、ユーザ入力モジュール５０及び経路計算モジュール５２と相互作用し、それらからの入力を受取って、強化された機能を提供する。例えば、視覚化システムのユーザは、キーパッド又はボタン制御部のようなユーザ入力モジュール５０を介して、ズームアウト／インしたり、観察のピッチ角を変えたりするようにビュー・モードを変更することができる。更に、ユーザは、視覚化のための異なる位置や方向のパラメータを特定するために、ユーザ入力５０を用いて位置計算ユニット３５を無効にすることが可能である。
【００１６】
ユーザは、また、ユーザ入力５０を介して観察視点モードを選択可能である。１つのモードにおいて、描写される視点は、ヘリコプターが車を追跡するのと似た方法で、モバイル・ユニットの位置に従って特定の所定の距離及び角度における「ヘリコプター」ビューを表し得る。もう１つのモードにおいて、視点は、架空の景色が観察者の見る景色と合致するよう、モバイル・ユニットの位置及び方向を直接に反映し得る。いずれの場合でも、選択されたモードは、視点制御ユニット４５により算出される視錐台に影響する。
【００１７】
システムに経路計算モジュール５２が（図示された通りに）組み込まれる場合、該モジュールは、選択された経路上の判断地点（例えば、交差点）などの経路情報を提供し得る。ユーザ入力５０によりプレビュー・モードを選択することにより、経路計算モジュール５２から視点制御ユニット４５に判断地点情報が送信されると、モバイル・ユニットが交差点に到達する前に、経路の近づきつつある部分の視覚化がユーザにプレビューで示されるよう、近づきつつある判断地点に対する視点を始動することができる。
【００１８】
視点制御ユニット４５は、現在選択されている視界モードに応じて視錐台を決定した後、データ蓄積オブジェクトを組織しアクセスする風景図管理モジュール５５に対し、視錐台の座標を提供する。風景図管理モジュール５５は、「風景図」と呼ばれる現在の風景に描かれるべき全ての対象物の構造化された詳細を保持する。風景図管理モジュール５５は、視点制御ユニット４５から受取った視錐台に基づいて目的となる地理的な領域を決定し、この地理的な領域内にある対象物を、地理データベース６１、６２に問い合わせる。新しい対象物が風景図に組み込まれ、既に目的の地理的な領域内にはない対象物が風景図から取り除かれる。ユーザ入力モジュール５０を介して入力されたユーザ入力は、風景図管理部５５が風景図に含める対象物の種別をフィルタリングし選択するために利用され得る。例えば、ユーザは、レストランのみが図示されるよう特定することができる。風景図管理部は、これらの条件に合致する対象物を検索して、風景図に追加する。加えて、風景図は常に、モバイル・ユニット自体を表すオブジェクトを含む。
【００１９】
ローディング時間、メモリ使用、処理要求及びディスプレイ描写資源を最小化するため、風景図管理部５５は、ユーザに見える及び／又はユーザが関心を持ち且つ特定の詳細レベルと関連づけられたデータ蓄積オブジェクトのみを、地理データベース６１、６２からオンデマンドで動的にロードし得る。地理データベース６１、６２を検索してこの情報を得るために、風景図管理部５５は、効率的にアクセスできるよう対象物データを組織するために特に定義されたデータ構造を用いる対象物データをオンデマンドでロードするための階層的な方法を利用する。
【００２０】
本発明の例としての実施の形態において、目標対象物をオンデマンドでロードするためのガイドとして、２つのデータ構造が利用され得る。資源インデックス・ファイル又は単に「ＲＩＦファイル」と呼ばれる第１のデータ構造は、目標対象物の「メタデータ」を蓄積し得る。詳細レベル・ファイル又は単に「ＬＯＤファイル」と呼ばれる第２のデータ構造は、目標対象物に関する複数の詳細レベルの「実データ」を蓄積し得る。ＲＩＦファイル及び／又はＬＯＤファイルは、例えば記憶媒体及び／又はコンピュータのメモリに蓄積され得る。
【００２１】
ＲＩＦファイルに蓄積されたメタデータは、特定の視点から見える対象物とその詳細レベルとを決定するにあたり、風景図管理部を支援する。メタデータは実データと比べて小さなサイズであり得る。そのため、メタデータを実データから分離することにより、メモリ使用、処理要求及びアプリケーションの初期起動時間が大幅に低減され得る。実データは、要求されるまでロードされる必要がないからである。例えば、ナビゲーション・システムの初期化段階において、どの資源がシステム・メモリにロードされるべきかを実データをロードすることなく決定するために、ＲＩＦファイルが読み取られ得る。実行時において、風景図管理部は、ＲＩＦファイルに蓄積された情報に基づいて、ＬＯＤファイルを介して実データにアクセスし得る（即ち、ＲＩＦファイルに蓄積されたメタデータは、実データのどの部分がシステム・メモリにロードされるべきかを決定するためのディレクトリとして機能し得る）。
【００２２】
ＬＯＤファイルに蓄積された実データは、システム資源に関する情報を複数の解像度において表現し得る。典型的には実データを階層的なツリー状の構造の非中間レベルのみにリーフ・ノードとして蓄積する従来のシステムと異なり、ＬＯＤファイルは、中間ノードにもデータを蓄積し得る。これにより、階層的なツリー状の構造は、所与の視点構成において、特定の解像度について要求されたデータを一層選択的にロードできるようにすることにより、複数解像度の情報にアクセスするための一層適切な構成を提供し得る。例えば１００００フィートの視点における解像度１００ｍの質感は、解像度１ｍのものよりも迅速に選択され得る。データ配置が、不必要な交差を避け得るためである。従って、階層的なツリー状の構造の全レベルに分配されるようデータを配置することにより、所望の解像度に対するデータの一層便利且つ効果的なアクセスが達成され得る。
【００２３】
図４ａは、点線１１０により境界が示された二次元領域に地理的に分散された目標対象物１０１−１０５の抽象的な表現を示す。座標Ｘ、Ｙ、Ｘ’及びＹ’は、境界のある領域１１０を更に線引きする。より詳細には、座標Ｘ及びＹは互いに交差して、境界のある領域１１０を、第１象限Ｉ、第２象限ＩＩ、第３象限ＩＩＩ及び第４象限ＩＶの４つの象限に分割する。座標Ｘ’及びＹ’は座標Ｘ及びＹと交差して、４つの象限のうちの２つを更にサブ象限に再分割する。特に、座標Ｙ’は座標Ｘと交差して、象限ＩＩＩをサブ象限ＩＩＩ１及びサブ象限ＩＩＩ２に再分割する。座標Ｘ’は座標Ｙと交差して、象限ＩＶをサブ象限ＩＶ１及びサブ象限ＩＶ２に再分割する。
【００２４】
境界のある領域１１０の象限Ｉ−ＩＶ及びサブ象限ＩＩＩ１、ＩＩＩ２、ＩＶ１及びＩＶ２への再分割は、目標対象物１０１−１０５の位置の一層正確な表示を可能とする。図４ａに示されるように、目標（地理的な）対象物１０１は第１象限Ｉに置かれ、目標対象物１０２はサブ象限ＩＩＩ２に置かれ、目標対象物１０３はサブ象限ＩＩＩ１に置かれ、目標対象物１０４はサブ象限ＩＶ２に置かれ、目標対象物１０５はサブ象限ＩＶ１に置かれる。
【００２５】
目標対象物１０１−１０５の位置の表示は、また、「ルート・ノード」と複数の「ブランチ・ノード」及び「リーフ」を有する「ツリー状」の構造として表され得る。ブランチ・ノードは、境界のある領域１１０の空間の仕切り方を表し、リーフは目標対象物１０１−１０５を表し得る。ブランチ・ノード及びリーフは、境界のある領域１１０の空間の仕切り方と目標対象物１０１−１０５の位置との関係を形成するよう特別に配置され得る。具体的に、ブランチ・ノード及びリーフは、階層的な方法で配置され得る。即ち、ブランチ・ノードは、ルート・ノード又は他のブランチ・ノードの「子」となるよう構成され、リーフはブランチ・ノードの「子」となるよう構成され得る。
【００２６】
図４ｂは、境界のある領域１１０の空間の仕切り方と、境界のある領域１１０内の目標対象物１０１−１０５の位置とを表現するツリー状の構造１５０の例としての実施の形態を示す。ツリー状の構造１５０は、ルート・ノード１４０、４つのブランチ・ノード１４１〜１４４、及び５つの目標対象物１０１〜１０５を含む。ルート・ノード１４０、４つのブランチ・ノード１４１〜１４４、及び５つの目標対象物１０１〜１０５は、階層的な方法で配置される。具体的に、ルート・ノード１４０は、ツリー状の構造１５０の「基礎」又は「ルート」となるよう配置され、ブランチ・ノード１４１〜１４４はルート・ノード１４０の「子」となるよう配置され、５つの目標対象物１０１〜１０５は「リーフ」となるよう配置される。５つの目標対象物１０１〜１０５は、更に、ブランチ・ノード１４１〜１４４の「子」となるよう配置される。具体的に、目標対象物１０１はブランチ・ノード１４２の子となるよう配置され、目標対象物１０３及び１０２はブランチ・ノード１４４の子となるよう配置され、目標対象物１０４及び１０５はブランチ・ノード１４１の子となるよう配置される。
【００２７】
ツリー状の構造１５０のそのような階層的な配置は、例えばナビゲーション・システムにおいて有用であり得るデータ構造を構成する適切な枠組みを提供し得る。具体的に、ツリー状の構造１５０の階層的な配置は、作成、解析及びナビゲートが容易である。更に、ツリー状の構造１５０の階層的な配置は、「迅速な拒絶」テストが実行されることを可能とし、該テストにおいてツリーのブランチ・ノードは、そのノードにおける目標対象物がナビゲーションの視錐台から外れた場合に「取り除かれ」る。例えば、ナビゲーション・システムのユーザが第１象限にあるとみなされる場合、目標対象物１０１はユーザの視錐台内にあると想定され、目標対象物１０２−１０５がユーザの視錐台の外にあると想定され得る。そのため、第１象限Ｉと関連付けられたブランチ・ノード即ちブランチ・ノード１４２が「ロード」され、他のブランチ・ノード即ちブランチ・ノード１４１、１４３及び１４４は「取り除かれ」て、それ以降は訪問される必要がなくなる。従って、ツリー状の構造１５０の階層的な配置は、現在のビュー又はユーザ要求と相関するオンデマンドにより、実データ（目標対象物又は目的点ＰＯＩ）をロード可能とする。
【００２８】
本発明の例としての実施の形態において、ツリー状の構造１５０の各ノードは、システムの地理上の領域に関する情報を提供し得る。具体的に、ツリー状の構造１５０の各ノードは「境界ボックス」（即ち、境界のある領域、象限、サブ象限等）と関連付けられ、該境界ボックスは、１つ又はそれ以上の「タイル」により再分割され得る。タイルは、境界ボックス内の特定の位置に対する特徴物及び関連データのセットを含む論理的なユニットである。特徴物には、例えば、道路標識、建物又は航空写真が含まれ得る。関連データには、タイル内の特徴物の説明が含まれ得る（例えば、建物のポリゴンが幾つあるか、各ポリゴンの側面は幾つか、及びそれらの座標（ｘ、ｙ、ｚ）など）。
【００２９】
図５ａは、境界ボックスとタイルとの「入れ子」の関係を示す。図５ａは、ナビゲーション・システムの二次元の地理上の境界のある領域の例としての抽象的な表現２５０を示し、境界ボックスとタイルとの入れ子の関係を示す。境界ボックス１は、システム全体の北、南、東及び西の境界を画定する。境界ボックス１は、それぞれが１つ又はそれ以上のタイル境界ボックスを含む境界ボックス２〜６を含むよう再分割される。具体的に、境界ボックス２はタイル境界ボックス２を含み、境界ボックス３はタイル境界ボックス３を含み、境界ボックス４はタイル境界ボックス４を含み、境界ボックス５はタイル境界ボックス５及びタイル境界ボックス６を含み、境界ボックス６はタイル境界ボックス７を含む。
【００３０】
図５ｂは、図５ａの入れ子になった境界ボックスの関係を表す階層的なツリー状の構造２６０を示す。ツリー状の構造２６０は、それぞれが特定の境界ボックス１〜６と関連付けられたノードＮ１〜Ｎ６を含む。具体的に、ノードＮ１は境界ボックス１と関連付けられ、ノードＮ２は境界ボックス２と関連付けられ、ノードＮ３は境界ボックス３と関連付けられ、ノードＮ４は境界ボックス４と関連付けられ、ノードＮ５は境界ボックス５と関連付けられ、ノードＮ６は境界ボックス６と関連付けられる。ノードＮ１〜Ｎ６は、境界ボックス１〜６との入れ子の関係を表す階層的な方法で配置される。具体的に、ノードＮ１は、ツリー状の構造２６０の基礎又はルートとして配置され、関連付けられた境界ボックス１がナビゲーション・システムの地理上の領域全体を取り囲むことを表す。加えて、ノードＮ２、Ｎ４、Ｎ５及びＮ６は、ルート・ノードＮ１の「子」となるよう配置され、関連付けられた境界ボックス２、４、５及び６が境界ボックス１の内側にあることを表す。更に、ノードＮ３はノードＮ２の子となるよう構成され、関連付けられた境界ボックス３が境界ボックス２の内側にあることを表す。
【００３１】
ノードＮ１〜Ｎ６は、それぞれ、関連付けられたタイル境界ボックス１〜タイル境界ボックス７との入れ子の関係を表す１つ又はそれ以上の取り付けられたタイル１〜タイル７を有する。具体的に、タイル１はノードＮ１に取り付けられて、関連付けられたタイル境界ボックス１が境界ボックス１の内側にあることを表し、タイル２はノードＮ２に取り付けられて、関連付けられたタイル境界ボックス２が境界ボックス２の内側にあることを表し、タイル３はＮ３に取り付けられて、関連付けられたタイル境界ボックス３が境界ボックス３の内側にあることを表し、タイル４はノードＮ４に取り付けられて、関連付けられたタイル境界ボックス４が境界ボックス４の内側にあることを表し、タイル５及びタイル６はノードＮ５に取り付けられて、関連付けられたタイル境界ボックス５及びタイル境界ボックス６が境界ボックス５の内側にあることを表し、タイル７はＮ６に取り付けられて、関連付けられたタイル境界ボックス７が境界ボックス６の内側にあることを表す。
【００３２】
タイルに対する特徴物及び関連データのセット、即ちタイル・データは、タイルの次元及び／又はツリー状の構造の親子関係を示すデータとは別個に保持され得る。階層的なデータ（メタデータ）から特徴物に関するデータ（実データ）をそのように分離することにより、性能の全体的な改良がなされ得る。具体的には、分離により、ユーザに見える空間への迅速な拒絶／受容が可能になる。例えば、タイルに関連付けられたメタデータが、北、南、東、西の境界を画定する４つの番号で特定される境界ボックスを含む場合、交差又は重複が容易に決定され得る。そのため、タイルは、タイルが含み得る個々の特徴物を調べることなしに、受容又は拒絶され得る。従って、特徴物がナビゲーションの視野内にあるか否かを決定するために、タイルの特徴物を調べる必要はない。更に、実際の特徴物のデータはメタデータから独立しているため、実データの変更はメタデータによる索引付けには影響を与えない。
【００３３】
本発明の例としての実施の形態において、メタデータと実データとの分離は、資源インデックス・ファイル（ＲＩＦ）及び詳細レベル（ＬＯＤ）ファイルと呼ばれる２つのデータ構造を用いて実現され得る。
【００３４】
以下の表１は、ＲＩＦファイルの例としてのフォーマットを示す。
【００３５】
【表１】
表１に示すように、ＲＩＦファイルは「ＵＲＬ」フィールド、「次元」フィールド、「境界ボックス」フィールド、「タイル」フィールド、及び「子数」フィールドを含み得る。ＵＲＬフィールドは、ＲＩＦファイルの位置を定義する文字列であり、ＲＩＦファイルは局所ファイルでも遠隔のオブジェクトでもよい。次元フィールドは、二次元の道路地図を示す「２」、又は三次元の道路地図を示す「３」のいずれかであり得る。境界ボックス・フィールドは、関連するノードについて、境界ボックスの各次元における上下の境界を画定する浮動小数点数のリストを含む。タイル・フィールドでは、関連するノードに対するタイルの数量を示す数字の後に、各タイルの「タイルＩＤ」と境界ボックスとを含む一連の組が続く（即ち、境界ボックスは、このようにタイルごとに定義される）。子数フィールドでは、関連するノードに関連付けられた子の数を示す数字の後に、個々の子の境界ボックス、関連するタイル、および子の数を再帰的に定義する境界ボックス・フィールド、タイル・フィールド及び子数フィールドを含む一連の組が続く。
【００３６】
図６ａは、記憶媒体又はメモリ内におけるＲＩＦファイルの物理的レイアウトの例としての表現を示す。ＲＩＦファイル３００は、表１に定義された構造に従って解釈され得る一連の連続したバイトとして格納され得る。例えば、ＵＲＬフィールド３０１はメモリの最初の部分を占め、次元フィールド３０２はメモリの次の部分を占め、境界ボックス・フィールド３０３、タイル数フィールド３０４、一連のタイルＩＤ／境界ボックスの組３０５、及び、再帰的な子の数、境界ボックス及びタイルの組３０６が続く。
【００３７】
図６ｂは、図５ｂの階層的なツリー状の構造２６０に対応するＲＩＦファイルの例としての内容３５０を示す。より詳細には、内容３５０は、ＲＩＦファイルが/bosch/resouces/tiles以下にあり、ナビゲーション・システムの境界ボックスが地理上の領域を二次元（２）で表し、ルート・ノードが、タイル境界ボックス１と関連付けられたタイルＩＤ１を有する１つのタイル（タイル数＝１）を含む境界ボックス１と関連付けられ、ルート・ノードが４つの子を含み（子数＝４）、ルート・ノードの第１の子が、タイル境界ボックス２と関連付けられたタイルＩＤ２を有する１つのタイル（タイル数＝１）を含む境界ボックス２と関連付けられ、ルート・ノードの第１の子が、タイル境界ボックス３と関連付けられたタイルＩＤ３を有する１つのタイル（タイル数＝１）を含む境界ボックス３と関連付けられた１つの子（子数＝１）を含み、ルート・ノードの第１の子の子が子を持たず（子数＝０）、ルート・ノードの第２の子が、タイル境界ボックス４と関連付けられたタイルＩＤ４を有する１つのタイル（タイル数＝１）を含む境界ボックス４と関連付けられ、ルート・ノードの第２の子が子を持たず（子数＝０）、ルート・ノードの第３の子が、タイル境界ボックス５及びタイル境界ボックス６とそれぞれ関連付けられたタイルＩＤ５及びタイルＩＤ６を有する２つのタイル（タイル数＝２）を含む境界ボックス５と関連付けられ、ルート・ノードの第３の子が子を持たず（子数＝０）、ルート・ノードの第４の子が、タイル境界ボックス７と関連付けられたタイルＩＤ７を有する１つのタイル（タイル数＝１）を含む境界ボックス６と関連付けられ、ルート・ノードの第４の子が子を持たない（子数＝０）ことを特定する。
【００３８】
詳細レベル（ＬＯＤ）ファイルは、レベル総数、タイル総数、及びＲＩＦファイルに参照される実データを定義し得る他のデータに関する情報を格納する。以下の表２は、ＬＯＤファイルの例としてのフォーマットを示す。
【００３９】
【表２】
表２に示されるように、ＬＯＤファイルは、「レベル数」フィールド、「タイル数」フィールド、「タイル・データ」フィールド及び「特徴物データ」フィールドを含み得る。レベル数フィールドは、階層内のレベルの総数を表す整数である。タイル数フィールドは、階層内のタイルの総数を表す整数である。タイル・データ・フィールドは、タイルごとのデータの位置を格納する一連の組であって、個々の組は、特徴物データ・フィールド内の格納位置を指すファイル・ポインタ・フィールドと、関連付けられたタイルに対する詳細レベルを示す詳細レベル・フィールドと、関連付けられたタイルのタイル識別子とを含む。特徴物データ・フィールドは、特徴物の数、特徴物ＩＤを含む特徴物ごとのデータ、浮動小数点数で表される特徴物サイズ、及び実データを定義する配列である。
【００４０】
図７ａは、記憶媒体又はメモリ内におけるＬＯＤファイルの物理的レイアウトの例としての表現を示す。ＬＯＤファイル４００は、一連の連続したバイトとして格納され、表２に定義される構造に従って解釈され得る。例えば、レベル数フィールド４０１はメモリの最初の部分を占め、タイル数フィールド４０２はメモリの次の部分を占め、タイル・データＴＤ及び特徴物データＦＤが続く。タイル・データＴＤは、特徴物データＦＤを指し示すファイル・ポインタ・フィールド（例えば、ファイル・ポインタ・フィールド４０３及びファイル・ポインタ・フィールド４３０）を含み、それにより、特定のタイルと関連付けられた特定の特徴物に対する一層速いアクセスを可能とする。
【００４１】
図７ｂは、図５ｂの階層的なツリー状の構造２６０のタイル１〜タイル７に対応するＬＯＤファイルの例としての内容４５０を示す。より詳細には、内容４５０は、ツリー状のデータ構造が３つのレベル（レベル数＝３）を有し、ツリー状の構造が全部で７つのタイル（タイル数＝７）を含み、タイルＩＤ１を有する第１のタイルがレベル０にあってファイル・ポインタ１を介して第１の特徴物リストＦ１を指し、タイルＩＤ２を有する第２のタイルがレベル１にあってファイル・ポインタ２を介して特徴物リストＦ２を指し、タイルＩＤ３を有する第３のタイルがレベル２にあってファイル・ポインタ３を介して特徴物リストＦ３を指し、タイルＩＤ４を有する第４のタイルがレベル１にあってファイル・ポインタ４を介して特徴物リストＦ４を指し、タイルＩＤ５を有する第５のタイルがレベル１にあってファイル・ポインタ５を介して特徴物リストＦ５を指し、タイルＩＤ６を有する第６のタイルがレベル１にあってファイル・ポインタ７を介して特徴物リストＦ７を指すことを特定する。
【００４２】
ＲＩＦファイル及びＬＯＤファイルの枠組は、性能を改善し得る。地理データベース又は記憶媒体から例えばグラフィック・メモリのようなモバイル・ユニットの局所メモリ資源へのデータのスワップイン／スワップアウトを実行するための、効率的なページングの仕組みがサポートされ得る。それにより、ナビゲーション・システムに必要とされる計算の複雑さが最小限にされ得る。例えば、ＲＩＦファイルのツリー状のデータ構造をたどるにはＯ（ｌｏｇＮ）（Ｎはノード数）の計算ステップのみが必要とされ、実データの取得にはＯ（１）のみが必要とされ得る。なぜなら、データ構造と関連付けられたタイル・データは、実際の目標対象物の情報の位置を即座に特定するためのファイル・ポインタを格納しているからである。例えば、典型的な都市の表現は６つの詳細レベルを有するものとして格納され、個々のレベルはそれぞれ４つのタイルと４つの子とを有し、個々のタイルは平均５０の特徴物（例えばビルの構造）を有する。従って、そのような表現は１３６５個のタイル（４０＋４１＋４２＋４３＋４４＋４５＝１３６５）及び６８２５０個の特徴物（５０＊１３６５＝６８２５０）を必要とし得る。しかし、実データ（即ち特徴物データ）を取得するには、６つのレベルを移動し、その後で幾つかのポインタを向け直すだけでよい。
【００４３】
ＲＩＦファイル及びＬＯＤファイルの枠組は、また、高速な初期化時間を提供し得る。なぜなら、アプリケーションが開始する際に全データをメモリにダウンロードする必要が無く、それによりユーザへの応答時間が低減されるからである。ＲＩＦファイル及びＬＯＤファイルの枠組は、また、メモリの使用を低減し得る。なぜなら、ユーザに見える地域のみがロードされればよいからである。従って、実際のメモリ使用は、システム資源に負担をかけることなく、ユーザに見える地域に必要とされる特徴物のみの格納を受容するよう低減され得る。ＲＩＦファイル及びＬＯＤファイルの使用は、また、前処理の要求をも低減し得る。タイル内の資源のみが処理されればよいために、描写のための他の装置に送る前にデータを前処理する必要性が削減されるからである。データ使用の低減により、一層速い処理時間が提供され得る。更に、ナビゲーション・システムの埋め込み型画像プロセッサの計算／描写能力が制限されているために、ＲＩＦファイル及びＬＯＤファイルの利用は、ナビゲーション・システムの表示性能をも改善し得る。ＲＩＦファイル及びＬＯＤファイルの枠組は、また、他の種別のデータ及びシステムにも適用され得る。例えば、ＲＩＦファイル及びＬＯＤファイルの枠組は他のストリーミング・プロトコルにも適用され、ナビゲーション・システムの目標対象物のような資源が、実際に必要とされる場合にのみダウンロード／転送され得る。
【００４４】
１つの例としての方法によれば、ナビゲーション・システムの実行時動作期間にメタデータにアクセスするために、ツリー状の階層的なフォーマットで実行時のデータ構造を作成するよう、システムの初期化時に、風景図管理部によりＲＩＦファイルが読み取られる。ＲＩＦファイルは全体が読まれるのではなく、システムの次元（２又は３）と、ＲＩＦのツリー状のデータ構造のレベル数により示されるシステムの詳細レベルとを示すフィールドのみが読み取られる。実行時のツリー状のデータ構造のノードは、関連する境界ボックス又は取り付けられたタイルを持たないものとして構築及び初期化され得る。
【００４５】
ユーザがシステムをナビゲートする際、実行時のツリー状のデータ構造内のノードは、ＲＩＦファイルから適切な情報を検索することにより、必要に応じて動的に追加及び削除され得る。ノードが追加されると、任意の取り付けられたタイルに対応する実データが、ＬＯＤファイルから取り出され得る。具体的に、タイルＩＤはタイル・データへの索引を提供し、対応するファイル・ポインタは特徴物データへのアクセスを提供する。更に、ユーザが別の見える領域に移動して視錐台が変化した後、不要となったタイル及び特徴物データが廃棄されてシステム資源を解放し得る。
【００４６】
特徴物データへのアクセスが為されると、ナビゲーション・システム（図３）の更なる要素である風景図描写モジュール６０が、全ての対象物を、それらの地理的な及び外観的な情報に基づいて、風景図の中に繰返し表示する。特定の実現形態によれば、対象物の形状は、三角形又は多角形のような一連の「原始的な」要素に分解され得る。これらの要素は、本技術分野において周知の通り、三次元描画アルゴリズムのライブラリを備えるグラフィック・エンジンを用いて描写され得る。グラフィック・エンジンは、マイクロソフト社のＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）２０００、ＮＴ、ＭａｃＯＳ（登録商標）９及びＬｉｎｕｘ（登録商標）のようなオペレーティング・システムに含まれるＯｐｅｎＧＬ（Ｏｐｅｎ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｌｉｂｒａｒｙ）のようなソフトウェア・ライブラリを用いて実現され得る。代わりに、グラフィック描写モジュール６０のグラフィック・エンジンは、様々なメーカからグラフィック・カードの形で入手可能な３Ｄ加速ハードウェアを用いて実現され得る。
【００４７】
風景図描写モジュールは、また、本発明のもう1つの態様であって、局所メモリにおける画像の常駐と画像描写に利用される演算資源の量との最小化を助ける複数解像度の画像の合成の使用を実現し得る。更に、複数解像度の合成は、観察者が視野の一部に向かって前進し又はズームする際の解像度の粗い画像から解像度の細かい画像への移行において知覚される解像度のジャンプを最小化することにより、視覚化を改良する。
【００４８】
図８ａ、８ｂ、８ｃ及び８ｄは、様々な空間解像度における湾岸地域のグレイスケール画像による航空図を用いて、複数の解像度の混合された画像を図示する。図８ａは、２桁のマーク（‘０１）で識別される解像度の粗い画像と４桁のマーク（‘０１３１）で識別される解像度の細かい画像との混合を示す。図示される通り、解像度の高い画像の識別（‘０１３１）は、粗い画像の対応する識別（‘０１）よりはるかに小さく現れ、解像度の細かい画像が粗い画像よりも小さな領域に適しており、粗い画像の領域のごく一部のみを占めることを示している。
【００４９】
観察者が（図８ｂに示すように）ズームして、海岸線のより小さな領域を観察する場合、粗い画像が次第に消えて、より高レベルの画像が、より大きく、はっきりと焦点のあったマーク‘０１３１で視野全体を覆う。図８ｃに示される通りに更にズームすると、マーク‘０１３１が次第に消えて、次に高い解像度レベルのマーク（‘０１３１３１）が、道路６０１ａ、６０１ｂのような領域の詳細な特徴物に沿って次第に現れる。図８ｄは、マーク‘０１３１３１が視野を占める最高の解像度の（最も詳細な）質感を示す。この方法において、粗い画像が消えるにつれて、解像度のより高い画像が次第にはっきり見えるようになり、リアルに見える滑らかな遷移が達成される。
【００５０】
図９は、本発明のナビゲーション・システムにより実行される複数解像度の画像の合成方法の実施の形態のフロー図である。まず、システムは、上記の視点制御モジュール及び位置計算モジュールを用いて、観察者の位置、注視方向、及び、結果としての表示に影響する潜在的な他の計算上の制約を含む観察者のビューのパラメータを決定する（７０１）。次いで、観察者に見える空間を決定する観察者の方向及び位置に基づいて、観察者の視野に対応する視錐台が決定される（７０２）。上記の通り、視錐台に基づいて、風景図管理部が、どの画像タイルが見えるかを識別し（７０３）、風景図を生成して、視錐台の外にタイルを廃棄する。
【００５１】
個々のタイルが蓄積されるデータ・セットは階層的な性質を持つため、視錐台又は地理上の領域（二次元の境界ボックス）の内部にある可視タイルは、粗いレベルから細かいレベルまでの様々な解像度における複数バージョンの画像を含み得る。境界ボックスと関連付けられたタイルのグループを画像データベースから予めロードすることにより、風景図管理部は、混合する目的のために、様々な解像度の画像を用意し得る。アクセスの準備のために、この限られた画像のグループをローカルのメモリに保持することは、ローカルのメモリ資源を拡張しない。なぜなら、格納された画像のうちの境界ボックスと関連づけられていないより大きな組はダウンロードされず、メモリ又はコンピュータの資源を消費しないからである。
【００５２】
解像度レベルと各画像タイルへの距離とに基づいて伝達関数を適用することにより、混合された結果画像への、境界ボックス内の各画像タイルの貢献度を確立する混合係数が決定される（７０４）。個々の解像度レベルに対する混合係数の決定の例を、以下に示す。地理上の目的点に対する階層的な対象物のデータ構造は、特定の対象物（又は特定の地理上の領域）に対する３つの解像度レベルを含み、レベル０は最も粗いレベルを表し、レベル１は中間の解像度レベルを表し、レベル２は最高の解像度レベルを表す。
【００５３】
３つの解像度レベルのそれぞれについて距離の関数として用いられる混合係数のグラフが、図１０に示される。被観察対象物（ｚ０）からの距離が大きい場合、解像度レベル０に対する混合係数は最大になり、レベル１及び２に対する混合係数はゼロになって、レベル０の質感のみが被観察画像を描写するために利用されることを示す。観察者が距離ｚ０から距離ｚ１へと対象物／領域に更に近づくと、解像度レベル０に対する混合係数が減少し、解像度レベル１に対する混合係数が次第に増大して、被観察画像に混合される。観察者が更に距離ｚ２に近づくと、解像度レベル２に対する混合係数が次第に増大して最大値に近づき、解像度レベル１に対する混合係数は、ｚ１とｚ２との間の或る距離において最大レベルに達した後で次第に減少し、解像度レベル０に対する混合係数はゼロへと減少する。図示される通り、３つの異なる解像度レベルに対する各混合係数の徐々の変化は、全ての解像度レベルを通じて全ての距離における解像度の連続性を提供する。
【００５４】
各レベルに対する混合係数を用いて質感及び画像を描写するために、個々の地理上の領域は、各解像度レベルで一度、それぞれの混合係数を用いて、マルチパスで描写される。各位置（ｉ）において、解像度レベル（ｘ）における位置（ｉ）に対するピクセルｐ（ｘ，ｙ）に当該解像度レベルに対する混合係数ｂ（ｘ）を乗じたものの合計ｐ（ｉ）として、結果としての混合が計算される（７０５）。解像度がｎレベルの場合、以下の計算がなされる。即ち、
p(i)=b(0)*p(i,0)+b(1)*p(i,1)+・・・・+b(n)*p(i,n)
である。
【００５５】
複数の解像度の混合された画像の生成は、写真、道路地図及び衛星画像から得られる写実的な質感を持つ三次元のシミュレーションを提供し、従来の視覚的ナビゲーション・システムにおいて提示された人工的なポリゴンによる近似に依存しない。更に、複数のパスによる描写は、粗いレベルから細かいレベルへ移る際に一層高度な詳細が突然出現することに起因する邪魔な視覚的効果を最小化する。更に、この方法は、上記の質感の画像を格納するための階層的フォーマットと組み合せることにより、効率的に実行され得る。具体的には、オリジナルの衛星画像／道路地図画像をタイルに分割し、質感のタイルが視錐台においてユーザに見えるか否かに従ってオンデマンドでタイルをロードすることにより、コンピュータ資源に負担をかけることなく詳細画像の動的な合成を提供可能である。
【００５６】
以上の記述において、本発明に係る方法及びシステムを、限定的に考えられるべきではない幾つかの例により説明した。しかし、本明細書に開示された方法及び装置の原理の変形が当業者により為され得ることが理解され、期待されるべきである。また、そのような修正、変更及び／又は置換は、添付の特許請求の範囲に記載される本発明の範囲内に含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１ａ】第１の方位に従った観察者の視錐台の概略図である。
【図１ｂ】ａに示された図からわずかに変化した方位に従った視錐台の概略図である。
【図２ａ】本発明により提供される、モバイル・ユニットの現在位置に従ったヘリコプター・ビューにおける大都市環境の例としての三次元表現である。
【図２ｂ】モバイル・ユニットが図示された経路に沿って移動した後の、ａの環境の三次元のヘリコプター・ビューによる表現である。
【図２ｃ】モバイル・ユニットが図示された経路に沿って更に移動した後の、ａ及びｂの環境の三次元のヘリコプター・ビューによる表現である。
【図３】本発明の例としての実施の形態に係る視覚的ナビゲーション・システムを示す。
【図４ａ】二次元の領域に地理的に分散させられた目標対象物の抽象的な表現である。
【図４ｂ】ａの境界のある領域の空間の仕切り方と、境界のある領域内の目標対象物の位置とを表すツリー状の構造である。
【図５ａ】境界ボックスとタイルとの間の入れ子の関係を示す、ナビゲーション・システムの二次元の地理的な境界のある領域の例としての抽象的な表現である。
【図５ｂ】ａの境界ボックスの入れ子の関係を表す階層的なツリー状の構造である。
【図６ａ】本発明の実施の形態に係る、記憶媒体又はメモリ内の資源インデックス・ファイル（ＲＩＦ）の物理的レイアウトの例としての表現である。
【図６ｂ】図５ｂの階層的なツリー状の構造に対応するＲＩＦファイルの例としての内容を示す。
【図７ａ】本発明の実施の形態に係る、記憶媒体又はメモリ内の詳細レベル（ＬＯＤ）ファイルの物理的レイアウトの例としての表現である。
【図７ｂ】図５ｂの階層的なツリー状の構造のタイル１〜タイル７に対応する詳細レベル（ＬＯＤ）ファイルの例としての内容である。
【図８ａ】最も遠くから見た場合に提示される、本発明に係る第１の複数解像度の混合された画像を示す。
【図８ｂ】ａよりも近い距離から見た場合の、本発明に係る第２の複数解像度の混合された画像を示す。
【図８ｃ】ｂよりも近い距離から見た場合の、本発明に係る第３の複数解像度の混合された画像を示す。
【図８ｄ】最も近い距離から見た場合の、本発明に係る第４の複数解像度の混合された画像を示す。
【図９】本発明に係るナビゲーション・システムにより実行される複数解像度の画像の合成方法の実施の形態のフロー図である。
【図１０】３つの解像度レベルのそれぞれについて距離の関数として利用される混合係数のグラフを示す。
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、視覚的ナビゲーション・システムに関するものであり、より詳細には、モバイル・ナビゲーションのために地理的に参照されるデータを視覚表示するシステム及び方法に関する。本発明は、目標対象物の図形をオンデマンドでロードする階層的な方法と、局所の地理的な環境を一層効率的且つ正確に描くために複数の解像度の画像を合成する方法とを含む。
【０００２】
背景情報
コンピュータ・グラフィック・ソフトウェアを用いて、固定された観察者の視野内にある（観察者により選択された特定の地点からの）局所の地理的な環境の外観を視覚的に正確に描写することは、それ自体が難しい課題である。なぜなら、観察者の視点に従って風景を再構成することの問題に加えて、風景の様々な質感や描画上の細部を正確にシミュレートすることが難しいからである。しかし、昨今の開発において、現代の視覚的ナビゲーション・システムは、グラフィック・ソフトウェアに対し、移動する観察者の視覚環境を、ナビゲーションの補助となるよう正確にシミュレートせよという遥かに大きな要求を行う。車両内の運転者のような移動する観察者の局所の地理的な環境を、描画ソフトウェアを用いてリアルタイムに描くことは、固定された観察者の環境を描写するよりも明らかに難しい。なぜなら、観察者の位置が変わるにつれて、観察者の視野内の地理的な対象物と対象物の外観とが変化するため、ナビゲーションされる局所の環境に関する情報を正確に描写及び提供するために、新しい描画の対象物（局所的な「目的点」）、質感、特徴及び眺望、並びに他の参照データが容易にダウンロード可能となるような継続的な更新の仕組みが必要とされるからである。
【０００３】
現在利用されている幾つかの視覚的ナビゲーション・システムは、ユーザ入力に基づいて、実際の環境の三次元による視覚化を提供する。しかし、これらのシステムは、いずれもモバイル・ナビゲーションをサポートしないために、ナビゲーション補助のための経路案内アプリケーションを提供しないか、又は、描写可能な視点或いは表示可能な描画上の特徴の面で制限されている。
【０００４】
そのため、移動する観察者の環境を任意の視点に従って高レベルの詳細さで写実的に描写し、経路案内や表示された対象物に関する参考情報のようなナビゲーション支援を提供する、自動車ナビゲーション・システム又は個人情報端末（ＰＤＡ）のようなモバイル・ユニットのための視覚化システムが必要とされている。
【０００５】
発明の概要
上記の必要を満たすため、本発明は、モバイル・ユニットに三次元の視覚的ナビゲーションを提供するシステムであって、モバイル・ユニットの現在位置を計算する位置計算ユニットと、モバイル・ユニットの現在位置に基づいて視錐台を決定する視点制御ユニットと、少なくとも１つの地理データベースと通信して、少なくとも１つの地理データベースから視錐台と関連付けられた地理的な対象物のデータを入手し、得られた地理的な対象物のデータを編成する風景図を生成する風景図管理部と、風景図を三次元の描画としてリアルタイムで描写する風景図描写部とを備えるシステムを提供する。
【０００６】
描画の写実性を高めるため、本発明は、モバイル・ユニットが描かれた地理的な領域に近づく又は遠ざかる際に発生し得る結果としての描画における不均一や突然の変化を低減するために、視錐台に関する異なる解像度の画像を混合する方法を提供する。
【０００７】
更に、ナビゲーションの視覚化の効率を高めるため、本発明は、地理的な目標対象物又はＰＯＩ（目的点）に関する情報の蓄積及び実行時アクセスのためのデータ構造を記述する。データ構造は、対象物を視錐台及び／又はユーザ要求に基づいてオンデマンドでロードできるようにする。データ構造は、モバイル・ユニットのユーザが見ることができる及び／又は関心のある対象物のみをシステムがオンデマンドで動的にロードできるようにすることにより、ローディング時間、メモリ使用、処理要件及びディスプレイ描写資源を最小化することができる。
【０００８】
詳細な説明
本発明に係るシステムは、モバイル・ナビゲーション、位置把握及び参照のための、任意の視点からの地理的な領域の一連の３次元描画による視覚化を生成する。描画による視覚化即ち描写は、局所的な地理情報が入手可能である任意の種別の対象物のデータの描写を含み得る。そのようなデータには、衛星、航空又は地上からの画像、デジタル道路地図、建物の幾何学的モデル、景観の質感的な描写、及び描かれた環境内のガソリン・スタンド及びホテル等の特徴物又は建物を説明する任意の種別の識別情報、或いは、交通情報、気候条件及び日時（明暗）のような動的なデータが（制限なしに）含まれ得る。
【０００９】
図１ａ及び図１ｂは、観察者の視点（位置）とともに変化する局所的な環境を描写するために、情報パラメータがいかに利用されるかを示す。図１ａにおいて、「北」を向いている観察者５は、対象物７、８及び９を含むほぼ円錐状の領域である二次元の視野Ａを有する。視野Ａは、観察者が知覚可能な三次元空間全体を含む三次元の「視錐台」１５を画定する。視錐台１５内の対象物は、既知の遠近法、人間の視覚及び図形描写に従って、（平面Ａ’−Ａ’’として概略的に示される）二次元の図に投影される。観察者５がわずかな角度だけ「西」を向いた場合、観察者の視野は、視野Ａの一部と重なる新しい視野Ｂを含み、変化した視錐台１６を画定する。新しい視錐台１６は、新しい対象物１０を含み、対象物７は新しい視錐台から外れて見えなくなる。
【００１０】
次に、観察者の位置が変わった際に観察者の環境を正しく描写するために、描写システムは、以前は描写されていなかった（対象物１０に関する）新しいデータを検索して描写し、以前に検索されて描写された（対象物７に関する）データを取り除けなければならない。このように、システムは、新しい情報をダウンロードし、「古い」データを取り除くことにより連続的に変化する。地理的な描画データの量は、典型的に、たいていの視覚的ナビゲーション・システムのオンボード・メモリ資源の容量を大幅に越えるため、システムにとって、観察者が見るものと最大限に一致する連続したシーケンスをリアルタイムに描写するための新しいデータをすぐにダウンロードできるよう、オフボードのデータベース資源への迅速且つ効果的なアクセスを有することが不可欠である。高度な写実性を達成するため、視覚化システムは毎秒６０回の割合で視覚化を更新するが、この割合は、人間の目に対して変化を継ぎ目無く迅速に見せるために十分な速さである。
【００１１】
図２ａ、２ｂ及び２ｃは、観察者が図示された経路に沿って移動する際の大都市環境の３つの連続した三次元描写を示しており、本発明に係る視覚的ナビゲーション・システムが観察者の動きを考慮し、それに従って視覚化を更新することを示す。図２ａは、緑色の三角形で示されるモバイル・ユニット２００の位置に基づいて大都市領域の景色を描写する「ヘリコプター」ビューを示す。図示されている通り、自動車に組み込まれ得るモバイル・ユニットは、前景の（左側に示される）建物２０３、２０４と（右側に示される）２０５との間の道路２０１に沿って移動し、橋２１５に近づいている。図は、また、橋が「ジェームズ・モンロー」橋であることを示す参照テキストを含む。幾つかの建物を含む背景部２０７が、橋２１５の向こう側にある。地理上の北を指す黄色い三角形のコンパス２０８が、モバイル・ユニット２００の真上の最上部に示される。更に、予め選択された目的地への提案された経路が、青い曲線２１０として示される。
【００１２】
モバイル・ユニット２００が提案された経路２１０に沿って橋２１５へに向かって移動すると、局所環境の描画による描写は、図２ｂに示す通り、わずかに変化する。識別される通り、モバイル・ユニット２００の表示は前方に移動し、背景部２０７はわずかに拡大され、遠近法により建物２０３−２０５は比例して拡大する。図２ｃに示すようにモバイル・ユニットが橋２１５に向かって更に移動すると、前景の建物２０３−２０５及び背景２０７は更に拡大する。更に、観察者が経路２１０に沿って前進する際に観察者が見るものをシミュレートして、以前は視界から隠れていた建物２０５の部分が現れ、建物２０３が消える。
【００１３】
図３は、本発明の例としての実施の形態に係る高度な三次元視覚化のためのナビゲーション・システムのブロック図である。ナビゲーション・システム２５は、モバイル・ユニットと一緒に設置されるオンボードの要素３０と、例えば地理的なデータベース（「地理データベース」）６１、６２のような遠隔に置かれるオフボードの要素とを備える。地理データベース６１、６２は２つの別個のユニットとして図示されるが、それらはシステムのオンボードの要素３０によりアクセスされ得る任意の数のデータベースを示すことを意図しており、それらデータベースは一緒に設置されても遠隔に設置されても良い。地理データベース６１、６２は、地図情報、幾何学的及び質感的な描画情報、及び識別情報を含む、様々な地理上の領域に関する大量のデータを含む。しかし、個々の地理データベースは、代わりに、物理的には他のデータベースに格納される描画情報に関する参照即ちメタデータのみを含んでもよい。このようにして、特定のデータベースは、例えば特定の地理上の領域内にあるレストランのような特定の種別の対象物等の情報を提供するよう効果的に問合せられる更なるデータベースにアクセスするためのディレクトリ・サーバとして機能し得る。データへのアクセスを効率化するための地理データベースのメタデータの利用について、以下に更に詳細に説明する。
【００１４】
視覚的ナビゲーション・システム２５は、局所メモリに蓄積されて（観察者の位置とみなされる）モバイル・ユニットのマイクロプロセッサで実行され得るプログラムとして実現され得る、位置計算ユニット３５を含む。位置計算ユニット３５は、位置センサ４０からの入力を受信し、入力情報に基づいてモバイル・ユニットのデカルト（ｘ、ｙ、ｚ）空間における現在位置（座標）を計算する。１つの実施の形態によれば、位置センサ４０は、「絶対」位置情報を提供するＧＰＳ受信機と、積分により「相対」位置情報が計算され得る直線加速度情報及び角速度情報を提供する慣性センサとを含む。代わりに又は加えて、位置センサ４０は、車輪速度センサのような走行距離センサを含み得る。回転運動に応答する適切な慣性センサが備えられる場合、位置計算ユニットは、モバイル・ユニットの現在の方向をも計算し得る。
【００１５】
位置計算ユニット３５は、計算されたモバイル・ユニットの位置（及び、場合によっては方向）を視点制御ユニット４５に渡し、視点制御ユニット４５は、位置情報及び方向情報を用いて、描写されるべき視錐台の境界を決定する。視点制御ユニット４５は、また、ユーザ入力モジュール５０及び経路計算モジュール５２と相互作用し、それらからの入力を受取って、強化された機能を提供する。例えば、視覚化システムのユーザは、キーパッド又はボタン制御部のようなユーザ入力モジュール５０を介して、ズームアウト／インしたり、観察のピッチ角を変えたりするようにビュー・モードを変更することができる。更に、ユーザは、視覚化のための異なる位置や方向のパラメータを特定するために、ユーザ入力５０を用いて位置計算ユニット３５を無効にすることが可能である。
【００１６】
ユーザは、また、ユーザ入力５０を介して観察視点モードを選択可能である。１つのモードにおいて、描写される視点は、ヘリコプターが車を追跡するのと似た方法で、モバイル・ユニットの位置に従って特定の所定の距離及び角度における「ヘリコプター」ビューを表し得る。もう１つのモードにおいて、視点は、架空の景色が観察者の見る景色と合致するよう、モバイル・ユニットの位置及び方向を直接に反映し得る。いずれの場合でも、選択されたモードは、視点制御ユニット４５により算出される視錐台に影響する。
【００１７】
システムに経路計算モジュール５２が（図示された通りに）組み込まれる場合、該モジュールは、選択された経路上の判断地点（例えば、交差点）などの経路情報を提供し得る。ユーザ入力５０によりプレビュー・モードを選択することにより、経路計算モジュール５２から視点制御ユニット４５に判断地点情報が送信されると、モバイル・ユニットが交差点に到達する前に、経路の近づきつつある部分の視覚化がユーザにプレビューで示されるよう、近づきつつある判断地点に対する視点を始動することができる。
【００１８】
視点制御ユニット４５は、現在選択されている視界モードに応じて視錐台を決定した後、データ蓄積オブジェクトを組織しアクセスする風景図管理モジュール５５に対し、視錐台の座標を提供する。風景図管理モジュール５５は、「風景図」と呼ばれる現在の風景に描かれるべき全ての対象物の構造化された詳細を保持する。風景図管理モジュール５５は、視点制御ユニット４５から受取った視錐台に基づいて目的となる地理的な領域を決定し、この地理的な領域内にある対象物を、地理データベース６１、６２に問い合わせる。新しい対象物が風景図に組み込まれ、既に目的の地理的な領域内にはない対象物が風景図から取り除かれる。ユーザ入力モジュール５０を介して入力されたユーザ入力は、風景図管理部５５が風景図に含める対象物の種別をフィルタリングし選択するために利用され得る。例えば、ユーザは、レストランのみが図示されるよう特定することができる。風景図管理部は、これらの条件に合致する対象物を検索して、風景図に追加する。加えて、風景図は常に、モバイル・ユニット自体を表すオブジェクトを含む。
【００１９】
ローディング時間、メモリ使用、処理要求及びディスプレイ描写資源を最小化するため、風景図管理部５５は、ユーザに見える及び／又はユーザが関心を持ち且つ特定の詳細レベルと関連づけられたデータ蓄積オブジェクトのみを、地理データベース６１、６２からオンデマンドで動的にロードし得る。地理データベース６１、６２を検索してこの情報を得るために、風景図管理部５５は、効率的にアクセスできるよう対象物データを組織するために特に定義されたデータ構造を用いる対象物データをオンデマンドでロードするための階層的な方法を利用する。
【００２０】
本発明の例としての実施の形態において、目標対象物をオンデマンドでロードするためのガイドとして、２つのデータ構造が利用され得る。資源インデックス・ファイル又は単に「ＲＩＦファイル」と呼ばれる第１のデータ構造は、目標対象物の「メタデータ」を蓄積し得る。詳細レベル・ファイル又は単に「ＬＯＤファイル」と呼ばれる第２のデータ構造は、目標対象物に関する複数の詳細レベルの「実データ」を蓄積し得る。ＲＩＦファイル及び／又はＬＯＤファイルは、例えば記憶媒体及び／又はコンピュータのメモリに蓄積され得る。
【００２１】
ＲＩＦファイルに蓄積されたメタデータは、特定の視点から見える対象物とその詳細レベルとを決定するにあたり、風景図管理部を支援する。メタデータは実データと比べて小さなサイズであり得る。そのため、メタデータを実データから分離することにより、メモリ使用、処理要求及びアプリケーションの初期起動時間が大幅に低減され得る。実データは、要求されるまでロードされる必要がないからである。例えば、ナビゲーション・システムの初期化段階において、どの資源がシステム・メモリにロードされるべきかを実データをロードすることなく決定するために、ＲＩＦファイルが読み取られ得る。実行時において、風景図管理部は、ＲＩＦファイルに蓄積された情報に基づいて、ＬＯＤファイルを介して実データにアクセスし得る（即ち、ＲＩＦファイルに蓄積されたメタデータは、実データのどの部分がシステム・メモリにロードされるべきかを決定するためのディレクトリとして機能し得る）。
【００２２】
ＬＯＤファイルに蓄積された実データは、システム資源に関する情報を複数の解像度において表現し得る。典型的には実データを階層的なツリー状の構造の非中間レベルのみにリーフ・ノードとして蓄積する従来のシステムと異なり、ＬＯＤファイルは、中間ノードにもデータを蓄積し得る。これにより、階層的なツリー状の構造は、所与の視点構成において、特定の解像度について要求されたデータを一層選択的にロードできるようにすることにより、複数解像度の情報にアクセスするための一層適切な構成を提供し得る。例えば１００００フィートの視点における解像度１００ｍの質感は、解像度１ｍのものよりも迅速に選択され得る。データ配置が、不必要な交差を避け得るためである。従って、階層的なツリー状の構造の全レベルに分配されるようデータを配置することにより、所望の解像度に対するデータの一層便利且つ効果的なアクセスが達成され得る。
【００２３】
図４ａは、点線１１０により境界が示された二次元領域に地理的に分散された目標対象物１０１−１０５の抽象的な表現を示す。座標Ｘ、Ｙ、Ｘ’及びＹ’は、境界のある領域１１０を更に線引きする。より詳細には、座標Ｘ及びＹは互いに交差して、境界のある領域１１０を、第１象限Ｉ、第２象限ＩＩ、第３象限ＩＩＩ及び第４象限ＩＶの４つの象限に分割する。座標Ｘ’及びＹ’は座標Ｘ及びＹと交差して、４つの象限のうちの２つを更にサブ象限に再分割する。特に、座標Ｙ’は座標Ｘと交差して、象限ＩＩＩをサブ象限ＩＩＩ１及びサブ象限ＩＩＩ２に再分割する。座標Ｘ’は座標Ｙと交差して、象限ＩＶをサブ象限ＩＶ１及びサブ象限ＩＶ２に再分割する。
【００２４】
境界のある領域１１０の象限Ｉ−ＩＶ及びサブ象限ＩＩＩ１、ＩＩＩ２、ＩＶ１及びＩＶ２への再分割は、目標対象物１０１−１０５の位置の一層正確な表示を可能とする。図４ａに示されるように、目標（地理的な）対象物１０１は第１象限Ｉに置かれ、目標対象物１０２はサブ象限ＩＩＩ２に置かれ、目標対象物１０３はサブ象限ＩＩＩ１に置かれ、目標対象物１０４はサブ象限ＩＶ２に置かれ、目標対象物１０５はサブ象限ＩＶ１に置かれる。
【００２５】
目標対象物１０１−１０５の位置の表示は、また、「ルート・ノード」と複数の「ブランチ・ノード」及び「リーフ」を有する「ツリー状」の構造として表され得る。ブランチ・ノードは、境界のある領域１１０の空間の仕切り方を表し、リーフは目標対象物１０１−１０５を表し得る。ブランチ・ノード及びリーフは、境界のある領域１１０の空間の仕切り方と目標対象物１０１−１０５の位置との関係を形成するよう特別に配置され得る。具体的に、ブランチ・ノード及びリーフは、階層的な方法で配置され得る。即ち、ブランチ・ノードは、ルート・ノード又は他のブランチ・ノードの「子」となるよう構成され、リーフはブランチ・ノードの「子」となるよう構成され得る。
【００２６】
図４ｂは、境界のある領域１１０の空間の仕切り方と、境界のある領域１１０内の目標対象物１０１−１０５の位置とを表現するツリー状の構造１５０の例としての実施の形態を示す。ツリー状の構造１５０は、ルート・ノード１４０、４つのブランチ・ノード１４１〜１４４、及び５つの目標対象物１０１〜１０５を含む。ルート・ノード１４０、４つのブランチ・ノード１４１〜１４４、及び５つの目標対象物１０１〜１０５は、階層的な方法で配置される。具体的に、ルート・ノード１４０は、ツリー状の構造１５０の「基礎」又は「ルート」となるよう配置され、ブランチ・ノード１４１〜１４４はルート・ノード１４０の「子」となるよう配置され、５つの目標対象物１０１〜１０５は「リーフ」となるよう配置される。５つの目標対象物１０１〜１０５は、更に、ブランチ・ノード１４１〜１４４の「子」となるよう配置される。具体的に、目標対象物１０１はブランチ・ノード１４２の子となるよう配置され、目標対象物１０３及び１０２はブランチ・ノード１４４の子となるよう配置され、目標対象物１０４及び１０５はブランチ・ノード１４１の子となるよう配置される。
【００２７】
ツリー状の構造１５０のそのような階層的な配置は、例えばナビゲーション・システムにおいて有用であり得るデータ構造を構成する適切な枠組みを提供し得る。具体的に、ツリー状の構造１５０の階層的な配置は、作成、解析及びナビゲートが容易である。更に、ツリー状の構造１５０の階層的な配置は、「迅速な拒絶」テストが実行されることを可能とし、該テストにおいてツリーのブランチ・ノードは、そのノードにおける目標対象物がナビゲーションの視錐台から外れた場合に「取り除かれ」る。例えば、ナビゲーション・システムのユーザが第１象限にあるとみなされる場合、目標対象物１０１はユーザの視錐台内にあると想定され、目標対象物１０２−１０５がユーザの視錐台の外にあると想定され得る。そのため、第１象限Ｉと関連付けられたブランチ・ノード即ちブランチ・ノード１４２が「ロード」され、他のブランチ・ノード即ちブランチ・ノード１４１、１４３及び１４４は「取り除かれ」て、それ以降は訪問される必要がなくなる。従って、ツリー状の構造１５０の階層的な配置は、現在のビュー又はユーザ要求と相関するオンデマンドにより、実データ（目標対象物又は目的点ＰＯＩ）をロード可能とする。
【００２８】
本発明の例としての実施の形態において、ツリー状の構造１５０の各ノードは、システムの地理上の領域に関する情報を提供し得る。具体的に、ツリー状の構造１５０の各ノードは「境界ボックス」（即ち、境界のある領域、象限、サブ象限等）と関連付けられ、該境界ボックスは、１つ又はそれ以上の「タイル」により再分割され得る。タイルは、境界ボックス内の特定の位置に対する特徴物及び関連データのセットを含む論理的なユニットである。特徴物には、例えば、道路標識、建物又は航空写真が含まれ得る。関連データには、タイル内の特徴物の説明が含まれ得る（例えば、建物のポリゴンが幾つあるか、各ポリゴンの側面は幾つか、及びそれらの座標（ｘ、ｙ、ｚ）など）。
【００２９】
図５ａは、境界ボックスとタイルとの「入れ子」の関係を示す。図５ａは、ナビゲーション・システムの二次元の地理上の境界のある領域の例としての抽象的な表現２５０を示し、境界ボックスとタイルとの入れ子の関係を示す。境界ボックス１は、システム全体の北、南、東及び西の境界を画定する。境界ボックス１は、それぞれが１つ又はそれ以上のタイル境界ボックスを含む境界ボックス２〜６を含むよう再分割される。具体的に、境界ボックス２はタイル境界ボックス２を含み、境界ボックス３はタイル境界ボックス３を含み、境界ボックス４はタイル境界ボックス４を含み、境界ボックス５はタイル境界ボックス５及びタイル境界ボックス６を含み、境界ボックス６はタイル境界ボックス７を含む。
【００３０】
図５ｂは、図５ａの入れ子になった境界ボックスの関係を表す階層的なツリー状の構造２６０を示す。ツリー状の構造２６０は、それぞれが特定の境界ボックス１〜６と関連付けられたノードＮ１〜Ｎ６を含む。具体的に、ノードＮ１は境界ボックス１と関連付けられ、ノードＮ２は境界ボックス２と関連付けられ、ノードＮ３は境界ボックス３と関連付けられ、ノードＮ４は境界ボックス４と関連付けられ、ノードＮ５は境界ボックス５と関連付けられ、ノードＮ６は境界ボックス６と関連付けられる。ノードＮ１〜Ｎ６は、境界ボックス１〜６との入れ子の関係を表す階層的な方法で配置される。具体的に、ノードＮ１は、ツリー状の構造２６０の基礎又はルートとして配置され、関連付けられた境界ボックス１がナビゲーション・システムの地理上の領域全体を取り囲むことを表す。加えて、ノードＮ２、Ｎ４、Ｎ５及びＮ６は、ルート・ノードＮ１の「子」となるよう配置され、関連付けられた境界ボックス２、４、５及び６が境界ボックス１の内側にあることを表す。更に、ノードＮ３はノードＮ２の子となるよう構成され、関連付けられた境界ボックス３が境界ボックス２の内側にあることを表す。
【００３１】
ノードＮ１〜Ｎ６は、それぞれ、関連付けられたタイル境界ボックス１〜タイル境界ボックス７との入れ子の関係を表す１つ又はそれ以上の取り付けられたタイル１〜タイル７を有する。具体的に、タイル１はノードＮ１に取り付けられて、関連付けられたタイル境界ボックス１が境界ボックス１の内側にあることを表し、タイル２はノードＮ２に取り付けられて、関連付けられたタイル境界ボックス２が境界ボックス２の内側にあることを表し、タイル３はＮ３に取り付けられて、関連付けられたタイル境界ボックス３が境界ボックス３の内側にあることを表し、タイル４はノードＮ４に取り付けられて、関連付けられたタイル境界ボックス４が境界ボックス４の内側にあることを表し、タイル５及びタイル６はノードＮ５に取り付けられて、関連付けられたタイル境界ボックス５及びタイル境界ボックス６が境界ボックス５の内側にあることを表し、タイル７はＮ６に取り付けられて、関連付けられたタイル境界ボックス７が境界ボックス６の内側にあることを表す。
【００３２】
タイルに対する特徴物及び関連データのセット、即ちタイル・データは、タイルの次元及び／又はツリー状の構造の親子関係を示すデータとは別個に保持され得る。階層的なデータ（メタデータ）から特徴物に関するデータ（実データ）をそのように分離することにより、性能の全体的な改良がなされ得る。具体的には、分離により、ユーザに見える空間への迅速な拒絶／受容が可能になる。例えば、タイルに関連付けられたメタデータが、北、南、東、西の境界を画定する４つの番号で特定される境界ボックスを含む場合、交差又は重複が容易に決定され得る。そのため、タイルは、タイルが含み得る個々の特徴物を調べることなしに、受容又は拒絶され得る。従って、特徴物がナビゲーションの視野内にあるか否かを決定するために、タイルの特徴物を調べる必要はない。更に、実際の特徴物のデータはメタデータから独立しているため、実データの変更はメタデータによる索引付けには影響を与えない。
【００３３】
本発明の例としての実施の形態において、メタデータと実データとの分離は、資源インデックス・ファイル（ＲＩＦ）及び詳細レベル（ＬＯＤ）ファイルと呼ばれる２つのデータ構造を用いて実現され得る。
【００３４】
以下の表１は、ＲＩＦファイルの例としてのフォーマットを示す。
【００３５】
【表１】
表１に示すように、ＲＩＦファイルは「ＵＲＬ」フィールド、「次元」フィールド、「境界ボックス」フィールド、「タイル」フィールド、及び「子数」フィールドを含み得る。ＵＲＬフィールドは、ＲＩＦファイルの位置を定義する文字列であり、ＲＩＦファイルは局所ファイルでも遠隔のオブジェクトでもよい。次元フィールドは、二次元の道路地図を示す「２」、又は三次元の道路地図を示す「３」のいずれかであり得る。境界ボックス・フィールドは、関連するノードについて、境界ボックスの各次元における上下の境界を画定する浮動小数点数のリストを含む。タイル・フィールドでは、関連するノードに対するタイルの数量を示す数字の後に、各タイルの「タイルＩＤ」と境界ボックスとを含む一連の組が続く（即ち、境界ボックスは、このようにタイルごとに定義される）。子数フィールドでは、関連するノードに関連付けられた子の数を示す数字の後に、個々の子の境界ボックス、関連するタイル、および子の数を再帰的に定義する境界ボックス・フィールド、タイル・フィールド及び子数フィールドを含む一連の組が続く。
【００３６】
図６ａは、記憶媒体又はメモリ内におけるＲＩＦファイルの物理的レイアウトの例としての表現を示す。ＲＩＦファイル３００は、表１に定義された構造に従って解釈され得る一連の連続したバイトとして格納され得る。例えば、ＵＲＬフィールド３０１はメモリの最初の部分を占め、次元フィールド３０２はメモリの次の部分を占め、境界ボックス・フィールド３０３、タイル数フィールド３０４、一連のタイルＩＤ／境界ボックスの組３０５、及び、再帰的な子の数、境界ボックス及びタイルの組３０６が続く。
【００３７】
図６ｂは、図５ｂの階層的なツリー状の構造２６０に対応するＲＩＦファイルの例としての内容３５０を示す。より詳細には、内容３５０は、ＲＩＦファイルが/bosch/resouces/tiles以下にあり、ナビゲーション・システムの境界ボックスが地理上の領域を二次元（２）で表し、ルート・ノードが、タイル境界ボックス１と関連付けられたタイルＩＤ１を有する１つのタイル（タイル数＝１）を含む境界ボックス１と関連付けられ、ルート・ノードが４つの子を含み（子数＝４）、ルート・ノードの第１の子が、タイル境界ボックス２と関連付けられたタイルＩＤ２を有する１つのタイル（タイル数＝１）を含む境界ボックス２と関連付けられ、ルート・ノードの第１の子が、タイル境界ボックス３と関連付けられたタイルＩＤ３を有する１つのタイル（タイル数＝１）を含む境界ボックス３と関連付けられた１つの子（子数＝１）を含み、ルート・ノードの第１の子の子が子を持たず（子数＝０）、ルート・ノードの第２の子が、タイル境界ボックス４と関連付けられたタイルＩＤ４を有する１つのタイル（タイル数＝１）を含む境界ボックス４と関連付けられ、ルート・ノードの第２の子が子を持たず（子数＝０）、ルート・ノードの第３の子が、タイル境界ボックス５及びタイル境界ボックス６とそれぞれ関連付けられたタイルＩＤ５及びタイルＩＤ６を有する２つのタイル（タイル数＝２）を含む境界ボックス５と関連付けられ、ルート・ノードの第３の子が子を持たず（子数＝０）、ルート・ノードの第４の子が、タイル境界ボックス７と関連付けられたタイルＩＤ７を有する１つのタイル（タイル数＝１）を含む境界ボックス６と関連付けられ、ルート・ノードの第４の子が子を持たない（子数＝０）ことを特定する。
【００３８】
詳細レベル（ＬＯＤ）ファイルは、レベル総数、タイル総数、及びＲＩＦファイルに参照される実データを定義し得る他のデータに関する情報を格納する。以下の表２は、ＬＯＤファイルの例としてのフォーマットを示す。
【００３９】
【表２】
表２に示されるように、ＬＯＤファイルは、「レベル数」フィールド、「タイル数」フィールド、「タイル・データ」フィールド及び「特徴物データ」フィールドを含み得る。レベル数フィールドは、階層内のレベルの総数を表す整数である。タイル数フィールドは、階層内のタイルの総数を表す整数である。タイル・データ・フィールドは、タイルごとのデータの位置を格納する一連の組であって、個々の組は、特徴物データ・フィールド内の格納位置を指すファイル・ポインタ・フィールドと、関連付けられたタイルに対する詳細レベルを示す詳細レベル・フィールドと、関連付けられたタイルのタイル識別子とを含む。特徴物データ・フィールドは、特徴物の数、特徴物ＩＤを含む特徴物ごとのデータ、浮動小数点数で表される特徴物サイズ、及び実データを定義する配列である。
【００４０】
図７ａは、記憶媒体又はメモリ内におけるＬＯＤファイルの物理的レイアウトの例としての表現を示す。ＬＯＤファイル４００は、一連の連続したバイトとして格納され、表２に定義される構造に従って解釈され得る。例えば、レベル数フィールド４０１はメモリの最初の部分を占め、タイル数フィールド４０２はメモリの次の部分を占め、タイル・データＴＤ及び特徴物データＦＤが続く。タイル・データＴＤは、特徴物データＦＤを指し示すファイル・ポインタ・フィールド（例えば、ファイル・ポインタ・フィールド４０３及びファイル・ポインタ・フィールド４３０）を含み、それにより、特定のタイルと関連付けられた特定の特徴物に対する一層速いアクセスを可能とする。
【００４１】
図７ｂは、図５ｂの階層的なツリー状の構造２６０のタイル１〜タイル７に対応するＬＯＤファイルの例としての内容４５０を示す。より詳細には、内容４５０は、ツリー状のデータ構造が３つのレベル（レベル数＝３）を有し、ツリー状の構造が全部で７つのタイル（タイル数＝７）を含み、タイルＩＤ１を有する第１のタイルがレベル０にあってファイル・ポインタ１を介して第１の特徴物リストＦ１を指し、タイルＩＤ２を有する第２のタイルがレベル１にあってファイル・ポインタ２を介して特徴物リストＦ２を指し、タイルＩＤ３を有する第３のタイルがレベル２にあってファイル・ポインタ３を介して特徴物リストＦ３を指し、タイルＩＤ４を有する第４のタイルがレベル１にあってファイル・ポインタ４を介して特徴物リストＦ４を指し、タイルＩＤ５を有する第５のタイルがレベル１にあってファイル・ポインタ５を介して特徴物リストＦ５を指し、タイルＩＤ６を有する第６のタイルがレベル１にあってファイル・ポインタ７を介して特徴物リストＦ７を指すことを特定する。
【００４２】
ＲＩＦファイル及びＬＯＤファイルの枠組は、性能を改善し得る。地理データベース又は記憶媒体から例えばグラフィック・メモリのようなモバイル・ユニットの局所メモリ資源へのデータのスワップイン／スワップアウトを実行するための、効率的なページングの仕組みがサポートされ得る。それにより、ナビゲーション・システムに必要とされる計算の複雑さが最小限にされ得る。例えば、ＲＩＦファイルのツリー状のデータ構造をたどるにはＯ（ｌｏｇＮ）（Ｎはノード数）の計算ステップのみが必要とされ、実データの取得にはＯ（１）のみが必要とされ得る。なぜなら、データ構造と関連付けられたタイル・データは、実際の目標対象物の情報の位置を即座に特定するためのファイル・ポインタを格納しているからである。例えば、典型的な都市の表現は６つの詳細レベルを有するものとして格納され、個々のレベルはそれぞれ４つのタイルと４つの子とを有し、個々のタイルは平均５０の特徴物（例えばビルの構造）を有する。従って、そのような表現は１３６５個のタイル（４０＋４１＋４２＋４３＋４４＋４５＝１３６５）及び６８２５０個の特徴物（５０＊１３６５＝６８２５０）を必要とし得る。しかし、実データ（即ち特徴物データ）を取得するには、６つのレベルを移動し、その後で幾つかのポインタを向け直すだけでよい。
【００４３】
ＲＩＦファイル及びＬＯＤファイルの枠組は、また、高速な初期化時間を提供し得る。なぜなら、アプリケーションが開始する際に全データをメモリにダウンロードする必要が無く、それによりユーザへの応答時間が低減されるからである。ＲＩＦファイル及びＬＯＤファイルの枠組は、また、メモリの使用を低減し得る。なぜなら、ユーザに見える地域のみがロードされればよいからである。従って、実際のメモリ使用は、システム資源に負担をかけることなく、ユーザに見える地域に必要とされる特徴物のみの格納を受容するよう低減され得る。ＲＩＦファイル及びＬＯＤファイルの使用は、また、前処理の要求をも低減し得る。タイル内の資源のみが処理されればよいために、描写のための他の装置に送る前にデータを前処理する必要性が削減されるからである。データ使用の低減により、一層速い処理時間が提供され得る。更に、ナビゲーション・システムの埋め込み型画像プロセッサの計算／描写能力が制限されているために、ＲＩＦファイル及びＬＯＤファイルの利用は、ナビゲーション・システムの表示性能をも改善し得る。ＲＩＦファイル及びＬＯＤファイルの枠組は、また、他の種別のデータ及びシステムにも適用され得る。例えば、ＲＩＦファイル及びＬＯＤファイルの枠組は他のストリーミング・プロトコルにも適用され、ナビゲーション・システムの目標対象物のような資源が、実際に必要とされる場合にのみダウンロード／転送され得る。
【００４４】
１つの例としての方法によれば、ナビゲーション・システムの実行時動作期間にメタデータにアクセスするために、ツリー状の階層的なフォーマットで実行時のデータ構造を作成するよう、システムの初期化時に、風景図管理部によりＲＩＦファイルが読み取られる。ＲＩＦファイルは全体が読まれるのではなく、システムの次元（２又は３）と、ＲＩＦのツリー状のデータ構造のレベル数により示されるシステムの詳細レベルとを示すフィールドのみが読み取られる。実行時のツリー状のデータ構造のノードは、関連する境界ボックス又は取り付けられたタイルを持たないものとして構築及び初期化され得る。
【００４５】
ユーザがシステムをナビゲートする際、実行時のツリー状のデータ構造内のノードは、ＲＩＦファイルから適切な情報を検索することにより、必要に応じて動的に追加及び削除され得る。ノードが追加されると、任意の取り付けられたタイルに対応する実データが、ＬＯＤファイルから取り出され得る。具体的に、タイルＩＤはタイル・データへの索引を提供し、対応するファイル・ポインタは特徴物データへのアクセスを提供する。更に、ユーザが別の見える領域に移動して視錐台が変化した後、不要となったタイル及び特徴物データが廃棄されてシステム資源を解放し得る。
【００４６】
特徴物データへのアクセスが為されると、ナビゲーション・システム（図３）の更なる要素である風景図描写モジュール６０が、全ての対象物を、それらの地理的な及び外観的な情報に基づいて、風景図の中に繰返し表示する。特定の実現形態によれば、対象物の形状は、三角形又は多角形のような一連の「原始的な」要素に分解され得る。これらの要素は、本技術分野において周知の通り、三次元描画アルゴリズムのライブラリを備えるグラフィック・エンジンを用いて描写され得る。グラフィック・エンジンは、マイクロソフト社のＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）２０００、ＮＴ、ＭａｃＯＳ（登録商標）９及びＬｉｎｕｘ（登録商標）のようなオペレーティング・システムに含まれるＯｐｅｎＧＬ（Ｏｐｅｎ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｌｉｂｒａｒｙ）のようなソフトウェア・ライブラリを用いて実現され得る。代わりに、グラフィック描写モジュール６０のグラフィック・エンジンは、様々なメーカからグラフィック・カードの形で入手可能な３Ｄ加速ハードウェアを用いて実現され得る。
【００４７】
風景図描写モジュールは、また、本発明のもう1つの態様であって、局所メモリにおける画像の常駐と画像描写に利用される演算資源の量との最小化を助ける複数解像度の画像の合成の使用を実現し得る。更に、複数解像度の合成は、観察者が視野の一部に向かって前進し又はズームする際の解像度の粗い画像から解像度の細かい画像への移行において知覚される解像度のジャンプを最小化することにより、視覚化を改良する。
【００４８】
図８ａ、８ｂ、８ｃ及び８ｄは、様々な空間解像度における湾岸地域のグレイスケール画像による航空図を用いて、複数の解像度の混合された画像を図示する。図８ａは、２桁のマーク（‘０１）で識別される解像度の粗い画像と４桁のマーク（‘０１３１）で識別される解像度の細かい画像との混合を示す。図示される通り、解像度の高い画像の識別（‘０１３１）は、粗い画像の対応する識別（‘０１）よりはるかに小さく現れ、解像度の細かい画像が粗い画像よりも小さな領域に適しており、粗い画像の領域のごく一部のみを占めることを示している。
【００４９】
観察者が（図８ｂに示すように）ズームして、海岸線のより小さな領域を観察する場合、粗い画像が次第に消えて、より高レベルの画像が、より大きく、はっきりと焦点のあったマーク‘０１３１で視野全体を覆う。図８ｃに示される通りに更にズームすると、マーク‘０１３１が次第に消えて、次に高い解像度レベルのマーク（‘０１３１３１）が、道路６０１ａ、６０１ｂのような領域の詳細な特徴物に沿って次第に現れる。図８ｄは、マーク‘０１３１３１が視野を占める最高の解像度の（最も詳細な）質感を示す。この方法において、粗い画像が消えるにつれて、解像度のより高い画像が次第にはっきり見えるようになり、リアルに見える滑らかな遷移が達成される。
【００５０】
図９は、本発明のナビゲーション・システムにより実行される複数解像度の画像の合成方法の実施の形態のフロー図である。まず、システムは、上記の視点制御モジュール及び位置計算モジュールを用いて、観察者の位置、注視方向、及び、結果としての表示に影響する潜在的な他の計算上の制約を含む観察者のビューのパラメータを決定する（７０１）。次いで、観察者に見える空間を決定する観察者の方向及び位置に基づいて、観察者の視野に対応する視錐台が決定される（７０２）。上記の通り、視錐台に基づいて、風景図管理部が、どの画像タイルが見えるかを識別し（７０３）、風景図を生成して、視錐台の外にタイルを廃棄する。
【００５１】
個々のタイルが蓄積されるデータ・セットは階層的な性質を持つため、視錐台又は地理上の領域（二次元の境界ボックス）の内部にある可視タイルは、粗いレベルから細かいレベルまでの様々な解像度における複数バージョンの画像を含み得る。境界ボックスと関連付けられたタイルのグループを画像データベースから予めロードすることにより、風景図管理部は、混合する目的のために、様々な解像度の画像を用意し得る。アクセスの準備のために、この限られた画像のグループをローカルのメモリに保持することは、ローカルのメモリ資源を拡張しない。なぜなら、格納された画像のうちの境界ボックスと関連づけられていないより大きな組はダウンロードされず、メモリ又はコンピュータの資源を消費しないからである。
【００５２】
解像度レベルと各画像タイルへの距離とに基づいて伝達関数を適用することにより、混合された結果画像への、境界ボックス内の各画像タイルの貢献度を確立する混合係数が決定される（７０４）。個々の解像度レベルに対する混合係数の決定の例を、以下に示す。地理上の目的点に対する階層的な対象物のデータ構造は、特定の対象物（又は特定の地理上の領域）に対する３つの解像度レベルを含み、レベル０は最も粗いレベルを表し、レベル１は中間の解像度レベルを表し、レベル２は最高の解像度レベルを表す。
【００５３】
３つの解像度レベルのそれぞれについて距離の関数として用いられる混合係数のグラフが、図１０に示される。被観察対象物（ｚ０）からの距離が大きい場合、解像度レベル０に対する混合係数は最大になり、レベル１及び２に対する混合係数はゼロになって、レベル０の質感のみが被観察画像を描写するために利用されることを示す。観察者が距離ｚ０から距離ｚ１へと対象物／領域に更に近づくと、解像度レベル０に対する混合係数が減少し、解像度レベル１に対する混合係数が次第に増大して、被観察画像に混合される。観察者が更に距離ｚ２に近づくと、解像度レベル２に対する混合係数が次第に増大して最大値に近づき、解像度レベル１に対する混合係数は、ｚ１とｚ２との間の或る距離において最大レベルに達した後で次第に減少し、解像度レベル０に対する混合係数はゼロへと減少する。図示される通り、３つの異なる解像度レベルに対する各混合係数の徐々の変化は、全ての解像度レベルを通じて全ての距離における解像度の連続性を提供する。
【００５４】
各レベルに対する混合係数を用いて質感及び画像を描写するために、個々の地理上の領域は、各解像度レベルで一度、それぞれの混合係数を用いて、マルチパスで描写される。各位置（ｉ）において、解像度レベル（ｘ）における位置（ｉ）に対するピクセルｐ（ｘ，ｙ）に当該解像度レベルに対する混合係数ｂ（ｘ）を乗じたものの合計ｐ（ｉ）として、結果としての混合が計算される（７０５）。解像度がｎレベルの場合、以下の計算がなされる。即ち、
p(i)=b(0)*p(i,0)+b(1)*p(i,1)+・・・・+b(n)*p(i,n)
である。
【００５５】
複数の解像度の混合された画像の生成は、写真、道路地図及び衛星画像から得られる写実的な質感を持つ三次元のシミュレーションを提供し、従来の視覚的ナビゲーション・システムにおいて提示された人工的なポリゴンによる近似に依存しない。更に、複数のパスによる描写は、粗いレベルから細かいレベルへ移る際に一層高度な詳細が突然出現することに起因する邪魔な視覚的効果を最小化する。更に、この方法は、上記の質感の画像を格納するための階層的フォーマットと組み合せることにより、効率的に実行され得る。具体的には、オリジナルの衛星画像／道路地図画像をタイルに分割し、質感のタイルが視錐台においてユーザに見えるか否かに従ってオンデマンドでタイルをロードすることにより、コンピュータ資源に負担をかけることなく詳細画像の動的な合成を提供可能である。
【００５６】
以上の記述において、本発明に係る方法及びシステムを、限定的に考えられるべきではない幾つかの例により説明した。しかし、本明細書に開示された方法及び装置の原理の変形が当業者により為され得ることが理解され、期待されるべきである。また、そのような修正、変更及び／又は置換は、添付の特許請求の範囲に記載される本発明の範囲内に含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１ａ】第１の方位に従った観察者の視錐台の概略図である。
【図１ｂ】ａに示された図からわずかに変化した方位に従った視錐台の概略図である。
【図２ａ】本発明により提供される、モバイル・ユニットの現在位置に従ったヘリコプター・ビューにおける大都市環境の例としての三次元表現である。
【図２ｂ】モバイル・ユニットが図示された経路に沿って移動した後の、ａの環境の三次元のヘリコプター・ビューによる表現である。
【図２ｃ】モバイル・ユニットが図示された経路に沿って更に移動した後の、ａ及びｂの環境の三次元のヘリコプター・ビューによる表現である。
【図３】本発明の例としての実施の形態に係る視覚的ナビゲーション・システムを示す。
【図４ａ】二次元の領域に地理的に分散させられた目標対象物の抽象的な表現である。
【図４ｂ】ａの境界のある領域の空間の仕切り方と、境界のある領域内の目標対象物の位置とを表すツリー状の構造である。
【図５ａ】境界ボックスとタイルとの間の入れ子の関係を示す、ナビゲーション・システムの二次元の地理的な境界のある領域の例としての抽象的な表現である。
【図５ｂ】ａの境界ボックスの入れ子の関係を表す階層的なツリー状の構造である。
【図６ａ】本発明の実施の形態に係る、記憶媒体又はメモリ内の資源インデックス・ファイル（ＲＩＦ）の物理的レイアウトの例としての表現である。
【図６ｂ】図５ｂの階層的なツリー状の構造に対応するＲＩＦファイルの例としての内容を示す。
【図７ａ】本発明の実施の形態に係る、記憶媒体又はメモリ内の詳細レベル（ＬＯＤ）ファイルの物理的レイアウトの例としての表現である。
【図７ｂ】図５ｂの階層的なツリー状の構造のタイル１〜タイル７に対応する詳細レベル（ＬＯＤ）ファイルの例としての内容である。
【図８ａ】最も遠くから見た場合に提示される、本発明に係る第１の複数解像度の混合された画像を示す。
【図８ｂ】ａよりも近い距離から見た場合の、本発明に係る第２の複数解像度の混合された画像を示す。
【図８ｃ】ｂよりも近い距離から見た場合の、本発明に係る第３の複数解像度の混合された画像を示す。
【図８ｄ】最も近い距離から見た場合の、本発明に係る第４の複数解像度の混合された画像を示す。
【図９】本発明に係るナビゲーション・システムにより実行される複数解像度の画像の合成方法の実施の形態のフロー図である。
【図１０】３つの解像度レベルのそれぞれについて距離の関数として利用される混合係数のグラフを示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モバイル・ユニットのための三次元の視覚的ナビゲーションを提供するシステムであって、
前記モバイル・ユニットの現在位置を計算する位置計算ユニットと、
前記モバイル・ユニットの前記位置に基づいて視錐台を決定する視点制御ユニットと、
少なくとも１つの地理データベースと結合された風景図管理部であって、前記少なくとも１つの地理データベースから前記視錐台と関連付けられた地理的な対象物のデータを得て、該得られた地理的な対象物のデータを編成する風景図を生成する風景図管理部と、
前記風景図を三次元の描画としてリアルタイムに描写する風景図描写部と
を備えるシステム。
【請求項２】
請求項１記載のシステムであって、前記位置計算ユニットが、更に、前記モバイル・ユニットの現在の方向を計算するシステム。
【請求項３】
請求項２記載のシステムであって、更に、
選択された経路と関連付けられた情報を含む経路計算モジュールであって、前記視点制御ユニットがプレビュー動作モードにおいて経路情報に基づいて前記視錐台を編集できるよう、前記視点制御ユニットに経路情報を提供する経路計算モジュール
を備えるシステム。
【請求項４】
請求項２記載のシステムであって、更に、
位置センサと、
方向センサと
を備え、
前記位置計算ユニットが、前記位置センサ及び前記方向センサにおいて生成された信号に基づいて前記モバイル・ユニットの前記位置及び方向を計算するシステム。
【請求項５】
請求項４記載のシステムであって、前記位置センサがＧＰＳ受信機を含むシステム。
【請求項６】
請求項５記載のシステムであって、前記位置センサが慣性センサ装置を含むシステム。
【請求項７】
請求項２記載のシステムであって、更に、
前記視点制御ユニットの動作を変更するために、前記視点制御ユニットにユーザによる選択を提供するユーザ入力モジュール
を備えるシステム。
【請求項８】
請求項７記載のシステムであって、前記視点制御ユニットが、
（ａ）ヘリコプター・ビュー
（ｂ）前記モバイル・ユニットの前記位置と合致する視点の位置
（ｃ）前記モバイル・ユニットの前記位置及び方向と合致する視点の位置及び方向
という選択可能なビュー・モードのうちのいずれか１つに基づいて前記視錐台を決定するシステム。
【請求項９】
請求項１記載のシステムであって、前記風景図がデジタル道路地図、航空画像及び数値地図のうちの少なくとも１つを含むシステム。
【請求項１０】
請求項９記載のシステムであって、前記風景図が複数の解像度の航空画像を含むシステム。
【請求項１１】
請求項１記載のシステムであって、前記風景図管理部が、地理的な対象物のデータをオンデマンドでロードするための階層的な方法を使用し、該階層的な方法が、前記決定された視錐台に関する前記地理的な対象物のデータに効果的にアクセスするために定義されたデータ構造を利用するシステム。
【請求項１２】
モバイル・ユニットの視覚的ナビゲーション・システムに地理的な対象物のデータを提供するシステムであって、
地理的な領域のリアルタイムな視覚的ナビゲーションを可能とする地理的な対象物のデータを格納する少なくとも１つの専門化された地理データベースと、
前記モバイル・ユニットと通信して、前記少なくとも１つの地理データベース内に格納されたデータへのアクセスを提供する通信モジュールと
を備えるシステム。
【請求項１３】
請求項１２記載のシステムであって、前記少なくとも１つの専門化された地理データベースが、航空画像、建物の質感、数値地図及び道路地図データベースのうちの少なくとも１つを含むシステム。
【請求項１４】
モバイル・ユニットに三次元の視覚的ナビゲーションを提供するシステムであって、
前記モバイル・ユニットの現在位置を計算する位置計算ユニットと、
前記モバイル・ユニットの前記位置に基づいて視錐台を決定する視点制御ユニットと、
少なくとも１つの地理データベースと、
前記少なくとも１つの地理データベースと通信する風景図管理部であって、前記少なくとも１つの地理データベースから前記視錐台と関連付けられた地理的な対象物のデータを得て、該得られた地理的な対象物のデータを編成する風景図を生成する風景図管理部と、
前記風景図を三次元の描画としてリアルタイムに描写する風景図描写部と
を備えるシステム。
【請求項１５】
請求項１４記載のシステムであって、前記風景図管理部が、前記少なくとも１つの地理データベースから地理的な対象物のデータをオンデマンドでロードするために階層的な方法を使用し、該階層的な方法が、前記決定された視錐台に関する前記地理的な対象物のデータに効率的にアクセスするために定義されたデータ構造を利用するシステム。
【請求項１６】
請求項１４記載のシステムであって、更に、
選択された経路と関連付けられた情報を含む経路計算モジュールであって、前記視点制御ユニットがプレビュー動作モードにおいて経路情報に基づいて前記視錐台を修正できるよう、前記視点制御ユニットに経路情報を提供する経路計算モジュール
を備えるシステム。
【請求項１７】
モバイル・ユニットにおける三次元の視覚的ナビゲーション方法であって、
前記モバイル・ユニットの現在位置を計算するステップと、
前記モバイル・ユニットの前記位置に基づいて視錐台を決定するステップと、
少なくとも１つの地理データベースから、前記視錐台と関連付けられた地理的な対象物のデータを得るステップと、
前記得られた地理的な対象物のデータを編成する風景図を生成するステップと、
前記風景図を三次元の描画としてリアルタイムに描写するステップと、
を備える方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の方法であって、更に、
移動経路を選択するステップと、
前記移動経路に対応する経路情報を用いて前記視錐台を修正するステップと、
を備える方法。
【請求項１９】
請求項１７記載の方法であって、更に、
前記モバイル・ユニットの現在位置を計算するステップ
を備える方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の方法であって、更に、
ユーザ入力に基づいて前記視錐台を修正するステップ
を備える方法。
【請求項２１】
請求項１９記載の方法であって、更に、
前記決定された視錐台に関する前記地理的な対象物のデータに効率的にアクセスするためのデータ構造を決定するステップ
を備える方法。
【請求項２２】
請求項１９記載の方法であって、前記風景図が、デジタル道路地図、衛星画像及び数値地図のうちの少なくとも１つを含む方法。
【請求項１】
モバイル・ユニットのための三次元の視覚的ナビゲーションを提供するシステムであって、
前記モバイル・ユニットの現在位置を計算する位置計算ユニットと、
前記モバイル・ユニットの前記位置に基づいて視錐台を決定する視点制御ユニットと、
少なくとも１つの地理データベースと結合された風景図管理部であって、前記少なくとも１つの地理データベースから前記視錐台と関連付けられた地理的な対象物のデータを得て、該得られた地理的な対象物のデータを編成する風景図を生成する風景図管理部と、
前記風景図を三次元の描画としてリアルタイムに描写する風景図描写部と
を備えるシステム。
【請求項２】
請求項１記載のシステムであって、前記位置計算ユニットが、更に、前記モバイル・ユニットの現在の方向を計算するシステム。
【請求項３】
請求項２記載のシステムであって、更に、
選択された経路と関連付けられた情報を含む経路計算モジュールであって、前記視点制御ユニットがプレビュー動作モードにおいて経路情報に基づいて前記視錐台を編集できるよう、前記視点制御ユニットに経路情報を提供する経路計算モジュール
を備えるシステム。
【請求項４】
請求項２記載のシステムであって、更に、
位置センサと、
方向センサと
を備え、
前記位置計算ユニットが、前記位置センサ及び前記方向センサにおいて生成された信号に基づいて前記モバイル・ユニットの前記位置及び方向を計算するシステム。
【請求項５】
請求項４記載のシステムであって、前記位置センサがＧＰＳ受信機を含むシステム。
【請求項６】
請求項５記載のシステムであって、前記位置センサが慣性センサ装置を含むシステム。
【請求項７】
請求項２記載のシステムであって、更に、
前記視点制御ユニットの動作を変更するために、前記視点制御ユニットにユーザによる選択を提供するユーザ入力モジュール
を備えるシステム。
【請求項８】
請求項７記載のシステムであって、前記視点制御ユニットが、
（ａ）ヘリコプター・ビュー
（ｂ）前記モバイル・ユニットの前記位置と合致する視点の位置
（ｃ）前記モバイル・ユニットの前記位置及び方向と合致する視点の位置及び方向
という選択可能なビュー・モードのうちのいずれか１つに基づいて前記視錐台を決定するシステム。
【請求項９】
請求項１記載のシステムであって、前記風景図がデジタル道路地図、航空画像及び数値地図のうちの少なくとも１つを含むシステム。
【請求項１０】
請求項９記載のシステムであって、前記風景図が複数の解像度の航空画像を含むシステム。
【請求項１１】
請求項１記載のシステムであって、前記風景図管理部が、地理的な対象物のデータをオンデマンドでロードするための階層的な方法を使用し、該階層的な方法が、前記決定された視錐台に関する前記地理的な対象物のデータに効果的にアクセスするために定義されたデータ構造を利用するシステム。
【請求項１２】
モバイル・ユニットの視覚的ナビゲーション・システムに地理的な対象物のデータを提供するシステムであって、
地理的な領域のリアルタイムな視覚的ナビゲーションを可能とする地理的な対象物のデータを格納する少なくとも１つの専門化された地理データベースと、
前記モバイル・ユニットと通信して、前記少なくとも１つの地理データベース内に格納されたデータへのアクセスを提供する通信モジュールと
を備えるシステム。
【請求項１３】
請求項１２記載のシステムであって、前記少なくとも１つの専門化された地理データベースが、航空画像、建物の質感、数値地図及び道路地図データベースのうちの少なくとも１つを含むシステム。
【請求項１４】
モバイル・ユニットに三次元の視覚的ナビゲーションを提供するシステムであって、
前記モバイル・ユニットの現在位置を計算する位置計算ユニットと、
前記モバイル・ユニットの前記位置に基づいて視錐台を決定する視点制御ユニットと、
少なくとも１つの地理データベースと、
前記少なくとも１つの地理データベースと通信する風景図管理部であって、前記少なくとも１つの地理データベースから前記視錐台と関連付けられた地理的な対象物のデータを得て、該得られた地理的な対象物のデータを編成する風景図を生成する風景図管理部と、
前記風景図を三次元の描画としてリアルタイムに描写する風景図描写部と
を備えるシステム。
【請求項１５】
請求項１４記載のシステムであって、前記風景図管理部が、前記少なくとも１つの地理データベースから地理的な対象物のデータをオンデマンドでロードするために階層的な方法を使用し、該階層的な方法が、前記決定された視錐台に関する前記地理的な対象物のデータに効率的にアクセスするために定義されたデータ構造を利用するシステム。
【請求項１６】
請求項１４記載のシステムであって、更に、
選択された経路と関連付けられた情報を含む経路計算モジュールであって、前記視点制御ユニットがプレビュー動作モードにおいて経路情報に基づいて前記視錐台を修正できるよう、前記視点制御ユニットに経路情報を提供する経路計算モジュール
を備えるシステム。
【請求項１７】
モバイル・ユニットにおける三次元の視覚的ナビゲーション方法であって、
前記モバイル・ユニットの現在位置を計算するステップと、
前記モバイル・ユニットの前記位置に基づいて視錐台を決定するステップと、
少なくとも１つの地理データベースから、前記視錐台と関連付けられた地理的な対象物のデータを得るステップと、
前記得られた地理的な対象物のデータを編成する風景図を生成するステップと、
前記風景図を三次元の描画としてリアルタイムに描写するステップと、
を備える方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の方法であって、更に、
移動経路を選択するステップと、
前記移動経路に対応する経路情報を用いて前記視錐台を修正するステップと、
を備える方法。
【請求項１９】
請求項１７記載の方法であって、更に、
前記モバイル・ユニットの現在位置を計算するステップ
を備える方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の方法であって、更に、
ユーザ入力に基づいて前記視錐台を修正するステップ
を備える方法。
【請求項２１】
請求項１９記載の方法であって、更に、
前記決定された視錐台に関する前記地理的な対象物のデータに効率的にアクセスするためのデータ構造を決定するステップ
を備える方法。
【請求項２２】
請求項１９記載の方法であって、前記風景図が、デジタル道路地図、衛星画像及び数値地図のうちの少なくとも１つを含む方法。
【図３】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図９】
【図１０】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図９】
【図１０】
【公表番号】特表２００６−５１３４０７（Ｐ２００６−５１３４０７Ａ）
【公表日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−５６２６４４（Ｐ２００４−５６２６４４）
【出願日】平成１５年１１月２０日（２００３．１１．２０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００３／０１２９９２
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０５９２５６
【国際公開日】平成１６年７月１５日（２００４．７．１５）
【出願人】（５９１２４５４７３）ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング (591)
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１５年１１月２０日（２００３．１１．２０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００３／０１２９９２
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０５９２５６
【国際公開日】平成１６年７月１５日（２００４．７．１５）
【出願人】（５９１２４５４７３）ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング (591)
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ
【Ｆターム（参考）】
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