地図表示装置、記録媒体及び地図表示方法
【課題】 遠近地図上に建造物を立体的に見やすく表示でき、位置の確認が容易にできるようにする。
【解決手段】 建造物を立体的に表示する地図表示装置において、ユーザにより建造物の高さ情報を入力する入力手段１と、２次元座標及び高さ情報を有する建造物データを格納する情報記憶手段３と、該情報記憶手段に記憶された２次元座標及び高さ情報に基づいて建造物を遠近地図上に立体的に描画する描画制御手段１４と、該描画制御手段により描画された建造物を表示する表示手段６とを備え、描画制御手段１４は、入力手段１により入力された高さ情報に基づいて描画する建造物を選択し、建造物を立体的に表示しても地図が煩雑になることなく、ユーザにとって目立つ建造物を選択して表示する。
【解決手段】 建造物を立体的に表示する地図表示装置において、ユーザにより建造物の高さ情報を入力する入力手段１と、２次元座標及び高さ情報を有する建造物データを格納する情報記憶手段３と、該情報記憶手段に記憶された２次元座標及び高さ情報に基づいて建造物を遠近地図上に立体的に描画する描画制御手段１４と、該描画制御手段により描画された建造物を表示する表示手段６とを備え、描画制御手段１４は、入力手段１により入力された高さ情報に基づいて描画する建造物を選択し、建造物を立体的に表示しても地図が煩雑になることなく、ユーザにとって目立つ建造物を選択して表示する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建造物を立体的に表示する地図表示装置、記録媒体及び地図表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
経路探索や経路案内の機能を有する車両用ナビゲーション装置では、進行方向の情報を判りやすく提供できるように走行イメージを立体的に表示する装置や車両の現在位置周辺の道路地図を遠方よりも拡大して表示する、いわゆる鳥瞰図表示方式により道路地図を表示する装置等が提案されている（例えば、特許文献１〜６参照）。
【０００３】
従来提案されている装置のあるものは、例えば鳥瞰図上の一部にウインドウ表示領域を設けて広域地図を表示し、さらには鳥瞰図の範囲を枠で表示することにより、鳥瞰図の欠点である距離感が把握しにくくなるのを解消し、道路地図範囲の広さがわかりにくくなるのを解消している。また、あるものは、表示領域の上辺側所定範囲内に平面地図又は平面地図に近い鳥瞰図を表示することにより、遠方の道路状況が判りにくくなるのを解消し、遠方の道路情報を正確に把握できるようにしている。
【特許文献１】特開平１−２６３６８８号公報
【特許文献２】特開平８−１３６２７０号公報
【特許文献３】特開平８−１６０８５３号公報
【特許文献４】特開平８−１６６２４９号公報
【特許文献５】特開平８−２９２７２０号公報
【特許文献６】特開平９−１２７８６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記のような鳥瞰図でしかもその中に、例えば建屋属性情報表示システム（特開平４−２６８５９３号公報参照）により建造物を立体的に表示しようとする場合には、平面地図より建造物を立体的に表示する分だけ地図上での形状情報が多くなり、見た目に地図が煩雑になる、つまり、ユーザにとって地図自体が見にくくなり、視認性が悪くなるという問題が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するものであって、遠近地図上に建造物を立体的に見やすく表示でき、位置の確認が容易にできるようにするものである。
【０００６】
そのために本発明は、建造物を立体的に表示する地図表示装置において、ユーザにより建造物の高さ情報を入力する入力手段と、２次元座標及び高さ情報を有する建造物データを格納する情報記憶手段と、該情報記憶手段に記憶された２次元座標及び高さ情報に基づいて建造物を遠近地図上に立体的に描画する描画制御手段と、該描画制御手段により描画された建造物を表示する表示手段とを備え、前記描画制御手段は、前記入力手段により入力された高さ情報に基づいて描画する建造物を選択することを特徴とするものである。
【０００７】
さらに、前記描画制御手段は、前記高さ情報が所定高さ以上の建造物データを選択することを特徴とし、前記入力手段は、前記表示手段に表示された建造物の高さ情報を選択する選択画面により建造物の高さ情報を入力することを特徴とし、前記入力手段は、地図の縮尺毎に建造物の高さ情報を入力可能であることを特徴とし、前記高さ情報は、建造物の階数であることを特徴とするものである。
【０００８】
また、建造物を立体的に表示する地図表示装置用のコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、２次元座標及び高さ情報を有する建造物データと、ユーザにより入力される建造物の高さ情報に基づいて前記建造物データから描画する建造物を選択する機能、前記選択された建造物を前記建造物データの２次元座標及び高さ情報に基づいて遠近地図上に立体的に描画する描画制御機能、及び前記描画制御機能により描画された建造物を遠近地図上に立体的に表示する表示機能を実現させるためのプログラムとを記録したことを特徴とするものである。
【０００９】
建造物を立体的に表示する地図表示方法において、２次元座標及び高さ情報を有する建造物データを情報記憶手段に格納し、ユーザにより入力される建造物の高さ情報に基づき描画する建造物を選択し、前記情報記憶手段に格納された２次元座標及び高さ情報に基づいて建造物を遠近地図上に立体的に描画し、前記描画された建造物を遠近地図上に立体的に表示することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、建造物を立体的に表示しても地図が煩雑になることなく、ユーザにとって目立つ建造物を選択して表示することができる。したがって、ユーザが目立つ建造物を容易に見つけ出すことができ、車両の現在位置をカーソル等で表示した場合に、地図画面の建造物から現在位置の大まかな位置を容易に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る地図表示装置の実施の形態を示す図であり、２次元座標及び高さ情報を有する地図データから地図を展開して表示する場合の表示条件や座標変換パラメータ、経路案内に関する情報を入力する入力装置１、自車両の現在位置に関する情報を検出する現在位置検出装置２、２次元座標及び高さ情報を有する地図データ、経路の算出に必要なナビゲーション用データ、経路案内に必要な表示／音声の案内データ、さらに地図を表示、経路算出、案内を行うためのプログラム（アプリケーション及び／又はＯＳ）等が記録されている情報記憶装置３、ナビデータ処理手段として地図の表示処理、経路探索処理、経路案内に必要な表示／音声案内処理、さらにシステム全体の制御を行う中央処理装置４、車両の走行に関する情報である、例えば道路情報、交通情報を送受信したり、車両の現在位置に関する情報を検出したり、さらに現在位置に関する情報を送受信したりする情報送受信装置５、経路案内に関する情報を出力するディスプレイやスピーカその他の出力装置６から構成されている。つまり、本発明に係る地図表示装置をナビゲーション装置に適用した例を示している。
【００１２】
入力装置１は、地図を選択して目的地を入力したり、運転者の意志によりナビゲーション処理を中央処理装置４に指示する機能を備えている。その機能を実現するための手段として、目的地を電話番号や地図上の座標などにて入力したり、経路案内をリクエストしたりするタッチスイッチやジョグダイアル等のリモートコントローラ等を用いることができる。また、本発明では音声入力による対話を行うための装置を備えており、音声入力装置として機能する。また、ＩＣカードや磁気カードに記録されたデータを読み取るための記録カード読み取り装置を付加することもできる。また、ナビゲーションに必要なデータを蓄積し、運転者の要求により通信回線を介して情報提供する情報センターや、地図データや目的地データ、簡易地図、建造物形状地図などのデータを有する携帯型の電子装置等の情報源との間でデータのやりとりを行うためのデータ通信装置を付加することもできる。
【００１３】
現在位置検出装置２は、衛星航法システム（ＧＰＳ）を利用して車両の現在位置情報を入手するもの、車両の進行方位を、例えば地磁気を利用することにより絶対方位で検出する絶対方位センサ、車両の進行方位を、例えばステアリングセンサ、ジャイロセンサを利用することにより相対方位で検出する相対方位センサ、例えば車輪の回転数から車両の走行距離を検出する距離センサ等から構成される。
【００１４】
情報記憶装置３は、ナビゲーション用のプログラム及びデータを記憶した外部記憶装置で、例えばＣＤ−ＲＯＭ等からなっている。プログラムは、経路探索などの処理を行うためのプログラム、本実施例記載のフローチャートに示される処理プログラムや経路案内に必要な表示出力制御、音声入力により対話的に案内を行うためのプログラム及びそれに必要なデータ、音声案内に必要な音声出力制御を行うためのプログラム及びそれに必要なデータが格納されている。記憶されるデータとしては、地図データ、探索データ、案内データ、マップマッチングデータ、目的地データ、登録地点データ、道路データ、交差点等分岐点の画像データ、ジャンル別データ、ランドマークデータ等のファイルからなり、ナビゲーション装置に必要なすべてのデータが記憶されている。地図データは、所定単位毎のブロックに区分けされて矩形の形で記憶されている。なお、本発明は、ＣＤ−ＲＯＭにはデータのみ格納し、プログラムは中央処理装置に格納するタイプのものにも適用可能である。ここでは、情報記憶装置として、ＣＤ−ＲＯＭだけでなくＤＶＤ−ＲＯＭ等の光ディスク、フロッピィディスク等の磁気ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスクでもよい。
【００１５】
中央処理装置４は、建造物を立体的に表示するための制御を行う遠近表示制御部１１、建造物を含む地図を遠近地図で表示するときにそのための座標変換を行う座標変換部１２、遠近地図に座標を変換するための変換パラメータ１３からなる描画制御部１４を備えるものであり、種々の演算処理を実行するＣＰＵ、情報記憶装置３のＣＤ−ＲＯＭからプログラムを読み込んで格納するフラッシュメモリ、フラッシュメモリのプログラムチェック、更新処理を行うプログラム（プログラム読み込み手段）を格納したＲＯＭ、設定された目的地の地点座標、道路名コードＮｏ．等の探索された経路案内情報や演算処理中のデータを一時的に格納するＲＡＭからなっている。また、この他にも図示は省略するが、ディスプレイ等の出力装置に表示するためのデータを格納するフレームメモリ、入力装置１からの音声入力による対話処理を行ったり、ＣＰＵからの音声出力制御信号に基づいて情報記憶装置３から読み出した音声、フレーズ、１つにまとまった文章、音等を合成してアナログ信号に変換してスピーカに出力する音声プロセッサ、通信による入出力データのやり取りを行う通信インタフェースおよび現在位置検出装置２のセンサ信号を取り込むためのセンサ入力インタフェース、内部ダイアグ情報に日付や時間を記入するための時計などを備えている。なお、前記した更新処理を行うプログラムを外部記憶装置に格納しておいてもよい。
【００１６】
プログラム、その他ナビゲーションを実行するためのプログラムは全て外部記憶媒体であるＣＤ−ＲＯＭに格納されてもよいし、それらプログラムの一部または全てが本体側のＲＯＭ４２に格納されていてもよい。この外部記憶媒体に記憶されたデータやプログラムが外部信号としてナビゲーション装置本体の中央処理装置に入力されて演算処理されることにより、種々のナビゲーション機能が実現される。
【００１７】
ナビゲーション装置では、上記のように外部記憶装置のＣＤ−ＲＯＭからプログラムを読み込むための比較的大容量のフラッシュメモリ、ＣＤの立ち上げ処理を行うプログラム（プログラム読み込み手段）を格納した小容量のＲＯＭを内蔵する。フラッシュメモリは、電源が切断しても記憶情報が保持される、つまり不揮発性の記憶手段である。そして、ＣＤの立ち上げ処理として、プログラム読み込み手段であるＲＯＭのプログラムを起動してフラッシュメモリに格納したプログラムチェックを行い、情報記憶装置３のＣＤ−ＲＯＭのディスク管理情報等を読み込む。プログラムのローディング処理（更新処理）は、この情報とフラッシュメモリの状態から判断して行われる。
【００１８】
情報送受信装置５は、衛星航法システム（ＧＰＳ）を利用して情報を入手するＧＰＳ受信装置、ＦＭ多重放送、電波ビーコン、光ビーコン等を利用して情報を入手するためのＶＩＣＳ情報受信装置、携帯電話、パソコン等を利用することにより、情報センター（例えばＡＴＩＳ）や他車両と情報を双方向に通信するためのデータ送受信装置等から構成される。
【００１９】
出力装置６は、運転者が必要な時に案内情報を音声および／または画面により出力したり、中央処理装置４でナビゲーション処理されたデータなどをプリント出力する機能を備えている。そのための手段として、中央処理装置４で処理したデータや情報記憶装置３に格納されたデータを画面表示するために展開、描画するメモリ、メモリに描画したイメージデータを表示するディスプレイ、中央処理装置４で処理したデータや情報記憶装置３に格納されたデータをプリント出力するプリンタ、経路案内を音声で出力するスピーカなどを備えている。
【００２０】
ディスプレイは、簡易型の液晶表示器等により構成されており、中央処理装置４が処理する地図の表示データや案内データに基づき展開、描画された交差点拡大図画面、目的地名、時刻、距離、進行方向矢印等を表示する。ディスプレイに表示する画像データは、２値画像データ（ビットマップデータ）であり、中央処理装置４が処理する地図の表示データや案内データをシリアル通信等で使用する通信線を使用し、また、他の通信線を兼用して受信し、出力装置６内でメモリに展開、描画した後、指示された表示範囲をディスプレイの画面に表示する。
【００２１】
このディスプレイは、運転席近傍のインストルメントパネル内に設けられており、運転者はこれを見ることにより自車両の現在地を確認したり、またこれからの経路についての情報を得ることができる。また、図示は省略するが、ディスプレイの表示画面にタッチパネル、タッチスクリーン等を含むタブレットを使用し、画面に触れる、或いは画面をなぞることにより、地点入力、道路入力等を行えるように構成してもよい。
【００２２】
本発明は、２次元座標及び高さ情報を有する建造物データに基づき遠近地図上に建造物を立体的に表示する場合、建造物の高さの情報に応じてその表示数を適正に制御することにより、地図が煩雑で見にくくなることがないようにするものである。図２は表示する建造物データの登録処理の例を示す図、図３は建造物の描画処理の例を示す図、図４は建造物の描画処理における表示建造物設定処理の例を示す図、図５は建造物の表示数を制御するパラメータの設定例を説明するための図である。
【００２３】
建造物データに基づき建造物を立体的に表示する場合には、図２に示すようにまず、予め表示条件としてのユーザの指定階数が有るか否かを判定し（ステップＳ１１）、ユーザの指定階数がない場合には、最低の階数Ｎ、例えば３階以上の建造物データを自動的に登録し（ステップＳ１２）、ユーザの指定階数が有る場合には、ユーザの指定階数以上の建造物データを登録する（ステップＳ１３）。ここでは、車両の現在地やユーザによって地図がスクロールされた場合のカーソルの現在地を基準に、描画範囲を設定し、描画範囲内に位置する２次元座標の建造物を登録する。この登録された建造物データを表示処理対象として、次に描画処理を行う。
【００２４】
描画処理では、図３に示すようにまず、ユーザの指定階数が有るか否かを判定し（ステップＳ１４）、ユーザの指定階数がない場合には、登録された建造物データについて表示建造物設定を行った後（ステップＳ１５）、ユーザの指定階数が有る場合には、登録された建造物データについて現在地からの距離でソートし（ステップＳ１６）、遠方の建造物から描画を行う（ステップＳ１７）。なお、手前の建造物から描画を行ってもよい。
【００２５】
表示建造物設定処理では、図４に示すようにまず、登録された建造物データの総数が最小閾値より小さいか否かを判定し（ステップＳ２１）、総数が最小閾値より小さい場合にはそのまま処理を終了し、総数が最小閾値以上の場合には登録された建造物データを高さでソートして（ステップＳ２２）、さらに総数が最大閾値より小さいか否かを判定し（ステップＳ２３）、総数が最大閾値より小さい場合には総数に応じた割合で表示数を計算し（ステップＳ２４）、総数が最大閾値以上の場合には総数の半分を表示数として（ステップＳ２５）、表示数のデータをソートした高い方のデータから登録する（ステップＳ２６）。
【００２６】
上記のように、ユーザの指定階数がある場合には、それ以上の階数の建造物を全て表示し、特にユーザの指定階数がなければ最小閾値、最大閾値、表示率の上限値に基づき計算した建造物の表示数を地図上に表示する。したがって、図５に示すように総数が最小閾値になるまでは表示率を１００％、総数が最大閾値以上になると表示率を上限値の５０％とし、総数が最小閾値から最大閾値までの間は１００％〜５０％まで表示率を減らすようにするためであり、その表示率を直線的に減らすようにしている。最小閾値と最大閾値は、各縮尺毎に、例えば縮尺が１／１０００では５と４０、１／２５００では１０と１００のように決めておいてもよいし、最小閾値のみを各縮尺毎に決めておき、最大閾値は最小閾値のｎ倍、上記の例では８倍とか１０倍のように決めておいてもよい。そのようにすることにより、対象建造物総数ｍのときの表示率αは、最大閾値ｍａｘと最小閾値ｍｉｎから、
α＝１−０．５×（ｍ−ｍｉｎ）／（ｍａｘ−ｍｉｎ）
となり、ステップＳ２４での表示数は、ｍ×αとなる。結果的に、ステップＳ２６で表示数のデータとして登録されるのは、
ｍ ← ｍ＜ｍｉｎのとき
ｍ×α ← ｍｉｎ≦ｍ＜ｍａｘのとき
ｍ×０．５ ← ｍａｘ≦ｍのとき
となる。
【００２７】
図６は表示モードの選択画面の例を示す図、図７は各設定による３Ｄビル表示のイメージの例を示す図、図８は各設定による３Ｄビル表示の画面の例を示す図である。本発明に係る地図表示装置では、例えば図６に示すような最寄り表示ジャンルや２画面表示、軌跡の表示等を選択する表示モードの選択画面の中に、本発明の「３Ｄビル表示」の選択肢を設け、３Ｄビル表示を選択すると、例えば図７、図８に示すようなイメージで建造物が表示される。図７、図８に示す自動指定では、先に説明した図４の表示建造物設定処理を行い、３階以上、５階以上、１０階以上では、それぞれの指定階数以上の階数の建造物を表示している。なお、図６の画面において、１０ｍ、２５ｍ、５０ｍ、１００ｍは、地図の縮尺が１／１０００、１／２５００、１／５０００、１／１００００のものを示し、オートとは、階数指定なしを示し、システムが自動的にＮ階以上の建造物を選択する。また、３Ｄビル表示の項目の右側に、左右の選択キーを有し、この選択キーにて、なし、オート、２階、３階、……、Ｍ階のいずれかを選択する。
【００２８】
次に、２次元座標系上において地図データの２次元座標を奥行きのある遠近地図に座標変換して行う地図表示について説明する。図９は台形座標変換アルゴリズムを説明するための図、図１０は建造物の高さデータの座標変換アルゴリズムを説明するための図である。中央処理装置４の変換パラメータ１３は、地図の矩形座標を台形座標に変換する台形変換パラメータや曲面の座標を投影平面の座標に座標変換する曲面変換パラメータなどの座標変換パラメータを保持するものである。座標変換部１２は、２次元座標により構成される地図データを変換パラメータ１３に保持された座標変換パラメータに基づき座標変換を行うものであり、この座標変換した地図データを描画して出力装置６の画面に遠近地図が表示される。
【００２９】
まず、図９（Ａ）に示すような地図データの２次元座標空間を対象として、図９（Ｂ）に示すような台形への座標変換を行う場合の台形変換パラメータについて説明する。まず、地図データの２次元座標空間の矩形に関しては、図９（Ａ）に示すように幅（Ｘ方向の長さの２分の１）ｇが設定され、台形に関しては、図９（Ｂ）に示すように上辺の長さ（Ｘ方向の長さの２分の１）ａ、及び下辺の長さ（Ｘ方向の長さの２分の１）ｂが設定され、そして、矩形及び台形に共通の縦の長さ（Ｙ方向の長さ）Ｌが設定される。
【００３０】
これらのパラメータに基づき地図データのＰ（Ｘ，Ｙ）から座標変換部１２により変換される新たな座標がＰ１（ｓｘ，ｓｙ）であるとすると、まず、Ｙ座標値ｓｙは、台形の上辺の長さａと縦の長さＬの積及び台形の上下辺の長さの差（ｂ−ａ）とＹ座標値との積の和｛ａＬ＋（ｂ−ａ）Ｙ｝に対する台形の下辺の長さｂと縦の長さＬとＹ座標値との積ｂ・Ｌ・Ｙの比、つまり、
〔数１〕
ｓｙ＝｛ｂ・Ｌ・Ｙ｝／｛ａ・Ｌ＋（ｂ−ａ）Ｙ｝
＝（ｋ1 Ｙ）／（ｋ2 ＋ｋ3 Ｙ）
ただし、ｋ1 ＝ｂ・Ｌ ｋ2 ＝ａ・Ｌ ｋ3 ＝（ｂ−ａ）
により求められる。また、Ｘ座標値ｓｘは、台形の下辺の長さｂから台形の上下辺の長さの差（ｂ−ａ）にＹ座標値を乗じて台形の縦の長さＬで除した値（ｂ−ａ）ｓｙ／Ｌを減じ、矩形のＸ方向の長さｇに対するＸ座標値の比を乗じて、つまり、
〔数２〕
Ｘ ｓｙ
ｓｘ＝───｛ｂ−────（ｂ−ａ）｝
ｇ Ｌ
＝ Ｘ・（ｋ5 −ｋ6 ｓｙ）／ｋ4
ただし、ｋ4 ＝ｇ ｋ5 ＝ｂ ｋ6 ＝（ｂ−ａ）／Ｌ
により求められる。
【００３１】
以下に、まずＹ座標の変換について説明する。図９（Ａ）において斜めの直線の式は、
〔数３〕
Ｙ＝Ｌ・Ｘ／２ｇ＋Ｌ／２
で表される。そこで、この斜めの直線が変換後も直線として保たれるように、且つＸ座標が等分割となるように変換後の地図を仮定し、この直線ともう１つの地図データの２次元座標におけるＸ座標値が一定の直線により図９（Ｂ）に示すメッシュの三角形を考える。これらは相似となるので、それぞれの三角形の辺の長さの比率を考える。まず、三角形の縦の長さの比が（Ｌ−ｓｙ）：ｓｙとなる。これに対し、三角形の底辺の長さは、上辺がａ−Ｘａ／ｇ、下辺がｂ＋Ｘｂ／ｇとなる。したがって、相似三角形の辺の長さの比が等しいことから、
〔数４〕
（Ｌ−ｓｙ）：ｓｙ＝（ａ−Ｘａ／ｇ）：（ｂ＋Ｘｂ／ｇ）
となる。この〔数４〕と上記〔数３〕からＸを消去すると、〔数１〕が求められる。また、上辺ａ、下辺ｂに変換される固定値ｇのＸ座標値を縦の長さｓｙに対応させると、（ｂ−ａ）ｓｙ／Ｌとなるから、任意のＸ座標値では、ｇとＸとの比を乗じることにより〔数２〕が求められる。
【００３２】
次に、ビル等の立体的な建造物について同様に台形変換パラメータを用いた２次元的な座標変換により立体的に表示する場合について説明する。例えばビルは、階数ｎのデータを有するときには、平均的な階高ｈを階数ｎに乗じてｎ×ｈ＝Ｈとして高さを求め、また、階数ｎではなく、タワーのように全体としての高さＨのデータを有するときにはその高さＨに基づき座標変換を行う。Ｙ座標値ｓｙにおける高さＨのＹ座標値ｓｙ′への座標変換は、２次元平面上で変換されたＸ座標値ｓｘとＹ座標値ｓｙの上に例えば〔数５〕を用いてＹ座標値の加算値ΔＹを求めることにより行うことができる。
【００３３】
〔数５〕
ｓｙ′＝ｓｙ＋ΔＹ
ｂ−ａ ｓｙ
Ｙ＝（１−─────・────）Ｈ＝（１−ｋ7 ｓｙ）Ｈ
ｂ Ｌ
ただし、ｋ7 ＝（ｂ−ａ）／ｂ・Ｌ＝ｋ3 ／ｋ1
したがって、図１０（Ａ）に示すように（ｓｘ１，ｓｙ１）の地点で高さＨの建造物の頂点座標値は、
〔数６〕
（ｓｘ１，ｓｙ１＋ΔＹ） ＝｛ｓｘ１，ｓｙ１＋（１−ｋ7 ｓｙ）Ｈ｝
となり、このようにして変換した各座標を線で結び、枠内を所定の色で塗りつぶし、奥の方から順にこの処理を行って重ね書きすることにより、図１０（Ｂ）に示すような表示を行うことができる。
【００３４】
上記のように台形変換パラメータとして、ａ，ｂ，ｇ，Ｌから、或いはこれらからｋ1 〜ｋ7 を算出して、これらと座標値（Ｘ、Ｙ）、高さｈから立体的な建造物についての座標変換を簡単な加減乗除の計算により実行することができる。したがって、ビルに限らず、家屋や橋等立体的な建造物についても全て同様にして立体的に描画でき、例えば図１２で後述するように建造物のデータとして、建造物の形状を表す座標列（ポリゴンデータ）と、建造物の階数情報（又は建造物の高さ）からなる場合、２次元座標からなる各点及び建造物の階数情報から上記のように座標変換して、現在位置から所定距離以内の建造物だけ描画することにより更に描画レスポンスの向上を図ることができ、現在位置が移動するに伴って、その現在位置から所定距離以内の建造物のみを立体表示することも簡単に行うことができる。
【００３５】
具体的には、現在位置検出装置により検出された現在位置と各建造物との距離を算出し、その距離が所定距離以内か否かを判断する。その判断結果が所定距離以内であれば上記座標変換を行って立体表示する。ここで、距離を算出する際、現在位置と建造物の中心点との距離でもよいし、現在位置と建造物の形状を表す座標列のうち１つの座標との距離でもよい。目的地までの案内において、ユーザが建造物の形状を参考にしながら運転できるようにするには、目的地までの経路沿いにのみ建造物を建てるようにしたり、現在位置から所定距離以内でかつ経路沿い、その他上記の表示態様を組み合わせてもよい。また、現在位置から所定距離以内でかつ現在位置からの距離に応じて建造物の高さＨを増減させてもよい。つまり、現在位置近傍では建造物の高さＨをそのまま用い、現在位置から遠ざかるに従い、高さＨの値を小さくする。また、建造物の表示を行う場合、所定の高さ以上の建造物や車両の現在位置より進行方向前方に位置する建造物のみ立体表示し、所定の高さに達しない建造物や車両の現在位置より進行方向後方に位置する建造物は同一の高さで立体表示もしくは立体表示ではなく平面表示したり、立体交差等においては正確な表示を行えるようにするために、高さの低いものから描画するなど、描画する建造物の順序や選択は自由に組み合わせ可能であることはいうまでもない。
【００３６】
また、上記〔数２〕では、Ｐ（Ｘ，Ｙ）からＰ′（Ｘ，ｓｙ）とした後、そのｓｙを用いてＰ１（ｓｘ，ｓｙ）を求めたが、ｓｙを用いずＸ，Ｙの座標値からｓｘを求めてもよい。例えば、〔数２〕において、ｓｙにＹを用いｓｘ′を求めると、Ｐ（Ｘ，Ｙ）は、図９（Ｂ）に示すＰ１′（ｓｘ′，ｓｙ）に変換されて台形から膨らむので、座標変換した結果はお椀形状になる。
【００３７】
次に、本発明の地図表示装置を備えた車両用ナビゲーション装置で使用されるデータの構成例を説明する。図１１は情報記憶装置に格納された主要なデータファイルの構成例を示す図、図１２は建造物データの構造の例を示す図である。
【００３８】
案内道路データファイルは、図１１（Ａ）に示すように、道路数ｎのそれぞれに対して、道路番号、長さ、道路属性データ、形状データのアドレス、サイズおよび案内データのアドレス、サイズの各データからなり、経路探索部により経路を算出し経路案内を行うために必要なデータとして格納される。道路番号は、分岐点間の道路毎に方向（往路、復路）別に設定されている。道路属性データは、道路案内補助情報データであり、形状データは、図１１（Ｂ）に示すように、各道路の複数のノード（節）で分割したとき、ノード数ｍのそれぞれに対して東経、北緯からなる座標データを有している。案内データは、図１１（Ｃ）に示すように、交差点（または分岐点）名称、信号機データ、ランドマークデータ、注意点データ、道路名称データ、道路名称音声データ、行き先データのアドレス、サイズの各データからなる。
【００３９】
情報記憶装置３に記憶する建造物データ構造は、例えば図１２（Ａ）に示すように建造物のデータ数Ｎの次にＮ個の各建造物のデータが記憶される。そして、各建造物のデータは、建造物の名称、番地（住所）、種別、建造物の形状、高さ、詳細の各情報からなる。名称は、ビルであればそのビル名、個人の家屋であればその居住者名、施設であればその施設名、道路であれば「中央通り」、「国道１号」のように道路種別や通り名であり、番地（住所）は、その建造物の番地である。建造物の形状は、形状を表す座標数ｎとその座標値（ｘ0 ，ｙ0 ）、（ｘ1 ，ｙ1 ）、………、（ｘn-1 ，ｙn-1 ）であり、種別は、一般の家屋、マンション、オフィスビル、公共施設、道路、公園等の情報である。高さは、階数や高さ（ｍ）の情報である。高さを階数で格納している場合には、テーブルを用いて高さ（ｍ）の情報に変換する。そして詳細は、例えばテナントビルであれば各入居者に関する情報であり、名称数ｍと各テナントについて、名称、電話番号、部屋番号、分類（レストラン、コンビニ、……等の業種、事業内容）に関する情報である。したがって、図１２（Ｂ）に示すように建造物の形状に関する情報として座標値を順に読み出して線で結び描画し表示することによって、例えばビルや家屋の平面形状や公園の地形を出力することができる。
【００４０】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、２次元座標を台形変換による遠近地図の２次元座標上に座標変換したが、他の従来から行われている座標変換を行う遠近地図にも同様に適用してもよい。また、ユーザにより階数の指定があった場合にはその階数以上の高さの建造物を選択して表示し、その指定がない場合にはデフォルトとして３階以上の建造物を選択し、その総数が最小閾値から最大閾値までを表示率１００％から上限値の５０％まで徐々に表示率を下げ、最大閾値を越えると一律上限値の表示率５０％として建造物を表示したが、ユーザにより階数の指定があった場合にも同様に表示率を調整してもよい。
【００４１】
さらには、表示数の閾値を１つだけにして、描画範囲内の建造物データ数が閾値までは全数とし、閾値を越える場合には一定の割合の表示数となるようにしたり、描画範囲内の建造物データ数が閾値までは表示数の割合を減らし、閾値を越える場合には一定の割合の表示数となるようにしてもよいし、いずれの場合においても、表示数の上限値を設定してもよい。また、これらの表示数の制限を、画面全体に一律ではなく、画面を上下に２分割あるいは３分割など複数に表示領域を分割し、それぞれの領域毎に指定階数、最小閾値、最大閾値、表示率の上限値、表示数の上限値を設定してもよい。このようにすることにより、例えば遠方になるほど選択する建造物の階数を高くし、また、表示数を少なくするなど遠近に応じてその領域毎に表示する建造物を選択することができる。また、建造物の高さとして階数ではなく高さそのもの（ｍ）で選択するように構成し、あるいは床面積や容積で選択するように構成してもよい。
【００４２】
また、上記実施の形態では、高さデータとして階数を記憶し、ユーザが入力した階数以上の建造物を選択したが、建造物の高さとして、階数ではなく高さそのもの（ｍ）で選択するように構成してもよい。このような場合には、建造物の高さはデータ（階数）に予め決められている１階の階高を乗じて求め、求めた建造物の高さとユーザが入力した高さを比較し選択するようにしてもよい。また、建造物の高さデータとして高さそのもの（ｍ）を記憶するようにしてもよいことはいうまでもない。
【００４３】
また、上記実施の形態では、ユーザが指定した高さ以上の建造物を選択したり、あるいはシステムが自動的に設定した高さ以上の建造物を選択して表示し、遠近表示においては、画面の上方になるほど建造物は低く表示される。そのため、座標変換された後の建造物を比較すると、図３と図１０から分かるように、相対的に画面の上方の低い建造物が表示され、画面下方の高い建造物か消去されることが起こることにより、ユーザは地図に違和感を持つ。そこで、座標変換した後の建造物の高さに対して、ユーザが入力した高さ以上の建造物を抽出したり、あるいは自動的に建造物を選択する場合には、座標変換した後の建造物の高さから平均値を求め、その平均値以上の建造物（勿論、座標変換後の高さに対して）を選択し表示するようにしてもよい。なお、自動的に建造物を選択する場合の表示する高さの基準は、予め決められている高さ、例えば５ｍでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る地図表示装置の実施の形態を示す図である。
【図２】表示する建造物データの登録処理の例を示す図である。
【図３】建造物の描画処理の例を示す図である。
【図４】建造物の描画処理における表示建造物設定処理の例を示す図である。
【図５】建造物の表示数を制御するパラメータの設定例を説明するための図である。
【図６】表示モードの選択画面の例を示す図である。
【図７】各設定による３Ｄビル表示のイメージの例を示す図である。
【図８】各設定による３Ｄビル表示の画面の例を示す図である。
【図９】台形座標変換アルゴリズムを説明するための図である。
【図１０】建造物の高さデータの座標変換アルゴリズムを説明するための図である。
【図１１】情報記憶装置に格納された主要なデータファイルの構成例を示す図である。
【図１２】建造物データの構造の例を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…入力装置、２…現在位置検出装置、３…情報記憶装置、４…中央処理装置、５…情報送受信装置、６…出力装置、１１…遠近表示制御部、１２…座標変換部、１３…変換パラメータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建造物を立体的に表示する地図表示装置、記録媒体及び地図表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
経路探索や経路案内の機能を有する車両用ナビゲーション装置では、進行方向の情報を判りやすく提供できるように走行イメージを立体的に表示する装置や車両の現在位置周辺の道路地図を遠方よりも拡大して表示する、いわゆる鳥瞰図表示方式により道路地図を表示する装置等が提案されている（例えば、特許文献１〜６参照）。
【０００３】
従来提案されている装置のあるものは、例えば鳥瞰図上の一部にウインドウ表示領域を設けて広域地図を表示し、さらには鳥瞰図の範囲を枠で表示することにより、鳥瞰図の欠点である距離感が把握しにくくなるのを解消し、道路地図範囲の広さがわかりにくくなるのを解消している。また、あるものは、表示領域の上辺側所定範囲内に平面地図又は平面地図に近い鳥瞰図を表示することにより、遠方の道路状況が判りにくくなるのを解消し、遠方の道路情報を正確に把握できるようにしている。
【特許文献１】特開平１−２６３６８８号公報
【特許文献２】特開平８−１３６２７０号公報
【特許文献３】特開平８−１６０８５３号公報
【特許文献４】特開平８−１６６２４９号公報
【特許文献５】特開平８−２９２７２０号公報
【特許文献６】特開平９−１２７８６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記のような鳥瞰図でしかもその中に、例えば建屋属性情報表示システム（特開平４−２６８５９３号公報参照）により建造物を立体的に表示しようとする場合には、平面地図より建造物を立体的に表示する分だけ地図上での形状情報が多くなり、見た目に地図が煩雑になる、つまり、ユーザにとって地図自体が見にくくなり、視認性が悪くなるという問題が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するものであって、遠近地図上に建造物を立体的に見やすく表示でき、位置の確認が容易にできるようにするものである。
【０００６】
そのために本発明は、建造物を立体的に表示する地図表示装置において、ユーザにより建造物の高さ情報を入力する入力手段と、２次元座標及び高さ情報を有する建造物データを格納する情報記憶手段と、該情報記憶手段に記憶された２次元座標及び高さ情報に基づいて建造物を遠近地図上に立体的に描画する描画制御手段と、該描画制御手段により描画された建造物を表示する表示手段とを備え、前記描画制御手段は、前記入力手段により入力された高さ情報に基づいて描画する建造物を選択することを特徴とするものである。
【０００７】
さらに、前記描画制御手段は、前記高さ情報が所定高さ以上の建造物データを選択することを特徴とし、前記入力手段は、前記表示手段に表示された建造物の高さ情報を選択する選択画面により建造物の高さ情報を入力することを特徴とし、前記入力手段は、地図の縮尺毎に建造物の高さ情報を入力可能であることを特徴とし、前記高さ情報は、建造物の階数であることを特徴とするものである。
【０００８】
また、建造物を立体的に表示する地図表示装置用のコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、２次元座標及び高さ情報を有する建造物データと、ユーザにより入力される建造物の高さ情報に基づいて前記建造物データから描画する建造物を選択する機能、前記選択された建造物を前記建造物データの２次元座標及び高さ情報に基づいて遠近地図上に立体的に描画する描画制御機能、及び前記描画制御機能により描画された建造物を遠近地図上に立体的に表示する表示機能を実現させるためのプログラムとを記録したことを特徴とするものである。
【０００９】
建造物を立体的に表示する地図表示方法において、２次元座標及び高さ情報を有する建造物データを情報記憶手段に格納し、ユーザにより入力される建造物の高さ情報に基づき描画する建造物を選択し、前記情報記憶手段に格納された２次元座標及び高さ情報に基づいて建造物を遠近地図上に立体的に描画し、前記描画された建造物を遠近地図上に立体的に表示することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、建造物を立体的に表示しても地図が煩雑になることなく、ユーザにとって目立つ建造物を選択して表示することができる。したがって、ユーザが目立つ建造物を容易に見つけ出すことができ、車両の現在位置をカーソル等で表示した場合に、地図画面の建造物から現在位置の大まかな位置を容易に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る地図表示装置の実施の形態を示す図であり、２次元座標及び高さ情報を有する地図データから地図を展開して表示する場合の表示条件や座標変換パラメータ、経路案内に関する情報を入力する入力装置１、自車両の現在位置に関する情報を検出する現在位置検出装置２、２次元座標及び高さ情報を有する地図データ、経路の算出に必要なナビゲーション用データ、経路案内に必要な表示／音声の案内データ、さらに地図を表示、経路算出、案内を行うためのプログラム（アプリケーション及び／又はＯＳ）等が記録されている情報記憶装置３、ナビデータ処理手段として地図の表示処理、経路探索処理、経路案内に必要な表示／音声案内処理、さらにシステム全体の制御を行う中央処理装置４、車両の走行に関する情報である、例えば道路情報、交通情報を送受信したり、車両の現在位置に関する情報を検出したり、さらに現在位置に関する情報を送受信したりする情報送受信装置５、経路案内に関する情報を出力するディスプレイやスピーカその他の出力装置６から構成されている。つまり、本発明に係る地図表示装置をナビゲーション装置に適用した例を示している。
【００１２】
入力装置１は、地図を選択して目的地を入力したり、運転者の意志によりナビゲーション処理を中央処理装置４に指示する機能を備えている。その機能を実現するための手段として、目的地を電話番号や地図上の座標などにて入力したり、経路案内をリクエストしたりするタッチスイッチやジョグダイアル等のリモートコントローラ等を用いることができる。また、本発明では音声入力による対話を行うための装置を備えており、音声入力装置として機能する。また、ＩＣカードや磁気カードに記録されたデータを読み取るための記録カード読み取り装置を付加することもできる。また、ナビゲーションに必要なデータを蓄積し、運転者の要求により通信回線を介して情報提供する情報センターや、地図データや目的地データ、簡易地図、建造物形状地図などのデータを有する携帯型の電子装置等の情報源との間でデータのやりとりを行うためのデータ通信装置を付加することもできる。
【００１３】
現在位置検出装置２は、衛星航法システム（ＧＰＳ）を利用して車両の現在位置情報を入手するもの、車両の進行方位を、例えば地磁気を利用することにより絶対方位で検出する絶対方位センサ、車両の進行方位を、例えばステアリングセンサ、ジャイロセンサを利用することにより相対方位で検出する相対方位センサ、例えば車輪の回転数から車両の走行距離を検出する距離センサ等から構成される。
【００１４】
情報記憶装置３は、ナビゲーション用のプログラム及びデータを記憶した外部記憶装置で、例えばＣＤ−ＲＯＭ等からなっている。プログラムは、経路探索などの処理を行うためのプログラム、本実施例記載のフローチャートに示される処理プログラムや経路案内に必要な表示出力制御、音声入力により対話的に案内を行うためのプログラム及びそれに必要なデータ、音声案内に必要な音声出力制御を行うためのプログラム及びそれに必要なデータが格納されている。記憶されるデータとしては、地図データ、探索データ、案内データ、マップマッチングデータ、目的地データ、登録地点データ、道路データ、交差点等分岐点の画像データ、ジャンル別データ、ランドマークデータ等のファイルからなり、ナビゲーション装置に必要なすべてのデータが記憶されている。地図データは、所定単位毎のブロックに区分けされて矩形の形で記憶されている。なお、本発明は、ＣＤ−ＲＯＭにはデータのみ格納し、プログラムは中央処理装置に格納するタイプのものにも適用可能である。ここでは、情報記憶装置として、ＣＤ−ＲＯＭだけでなくＤＶＤ−ＲＯＭ等の光ディスク、フロッピィディスク等の磁気ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスクでもよい。
【００１５】
中央処理装置４は、建造物を立体的に表示するための制御を行う遠近表示制御部１１、建造物を含む地図を遠近地図で表示するときにそのための座標変換を行う座標変換部１２、遠近地図に座標を変換するための変換パラメータ１３からなる描画制御部１４を備えるものであり、種々の演算処理を実行するＣＰＵ、情報記憶装置３のＣＤ−ＲＯＭからプログラムを読み込んで格納するフラッシュメモリ、フラッシュメモリのプログラムチェック、更新処理を行うプログラム（プログラム読み込み手段）を格納したＲＯＭ、設定された目的地の地点座標、道路名コードＮｏ．等の探索された経路案内情報や演算処理中のデータを一時的に格納するＲＡＭからなっている。また、この他にも図示は省略するが、ディスプレイ等の出力装置に表示するためのデータを格納するフレームメモリ、入力装置１からの音声入力による対話処理を行ったり、ＣＰＵからの音声出力制御信号に基づいて情報記憶装置３から読み出した音声、フレーズ、１つにまとまった文章、音等を合成してアナログ信号に変換してスピーカに出力する音声プロセッサ、通信による入出力データのやり取りを行う通信インタフェースおよび現在位置検出装置２のセンサ信号を取り込むためのセンサ入力インタフェース、内部ダイアグ情報に日付や時間を記入するための時計などを備えている。なお、前記した更新処理を行うプログラムを外部記憶装置に格納しておいてもよい。
【００１６】
プログラム、その他ナビゲーションを実行するためのプログラムは全て外部記憶媒体であるＣＤ−ＲＯＭに格納されてもよいし、それらプログラムの一部または全てが本体側のＲＯＭ４２に格納されていてもよい。この外部記憶媒体に記憶されたデータやプログラムが外部信号としてナビゲーション装置本体の中央処理装置に入力されて演算処理されることにより、種々のナビゲーション機能が実現される。
【００１７】
ナビゲーション装置では、上記のように外部記憶装置のＣＤ−ＲＯＭからプログラムを読み込むための比較的大容量のフラッシュメモリ、ＣＤの立ち上げ処理を行うプログラム（プログラム読み込み手段）を格納した小容量のＲＯＭを内蔵する。フラッシュメモリは、電源が切断しても記憶情報が保持される、つまり不揮発性の記憶手段である。そして、ＣＤの立ち上げ処理として、プログラム読み込み手段であるＲＯＭのプログラムを起動してフラッシュメモリに格納したプログラムチェックを行い、情報記憶装置３のＣＤ−ＲＯＭのディスク管理情報等を読み込む。プログラムのローディング処理（更新処理）は、この情報とフラッシュメモリの状態から判断して行われる。
【００１８】
情報送受信装置５は、衛星航法システム（ＧＰＳ）を利用して情報を入手するＧＰＳ受信装置、ＦＭ多重放送、電波ビーコン、光ビーコン等を利用して情報を入手するためのＶＩＣＳ情報受信装置、携帯電話、パソコン等を利用することにより、情報センター（例えばＡＴＩＳ）や他車両と情報を双方向に通信するためのデータ送受信装置等から構成される。
【００１９】
出力装置６は、運転者が必要な時に案内情報を音声および／または画面により出力したり、中央処理装置４でナビゲーション処理されたデータなどをプリント出力する機能を備えている。そのための手段として、中央処理装置４で処理したデータや情報記憶装置３に格納されたデータを画面表示するために展開、描画するメモリ、メモリに描画したイメージデータを表示するディスプレイ、中央処理装置４で処理したデータや情報記憶装置３に格納されたデータをプリント出力するプリンタ、経路案内を音声で出力するスピーカなどを備えている。
【００２０】
ディスプレイは、簡易型の液晶表示器等により構成されており、中央処理装置４が処理する地図の表示データや案内データに基づき展開、描画された交差点拡大図画面、目的地名、時刻、距離、進行方向矢印等を表示する。ディスプレイに表示する画像データは、２値画像データ（ビットマップデータ）であり、中央処理装置４が処理する地図の表示データや案内データをシリアル通信等で使用する通信線を使用し、また、他の通信線を兼用して受信し、出力装置６内でメモリに展開、描画した後、指示された表示範囲をディスプレイの画面に表示する。
【００２１】
このディスプレイは、運転席近傍のインストルメントパネル内に設けられており、運転者はこれを見ることにより自車両の現在地を確認したり、またこれからの経路についての情報を得ることができる。また、図示は省略するが、ディスプレイの表示画面にタッチパネル、タッチスクリーン等を含むタブレットを使用し、画面に触れる、或いは画面をなぞることにより、地点入力、道路入力等を行えるように構成してもよい。
【００２２】
本発明は、２次元座標及び高さ情報を有する建造物データに基づき遠近地図上に建造物を立体的に表示する場合、建造物の高さの情報に応じてその表示数を適正に制御することにより、地図が煩雑で見にくくなることがないようにするものである。図２は表示する建造物データの登録処理の例を示す図、図３は建造物の描画処理の例を示す図、図４は建造物の描画処理における表示建造物設定処理の例を示す図、図５は建造物の表示数を制御するパラメータの設定例を説明するための図である。
【００２３】
建造物データに基づき建造物を立体的に表示する場合には、図２に示すようにまず、予め表示条件としてのユーザの指定階数が有るか否かを判定し（ステップＳ１１）、ユーザの指定階数がない場合には、最低の階数Ｎ、例えば３階以上の建造物データを自動的に登録し（ステップＳ１２）、ユーザの指定階数が有る場合には、ユーザの指定階数以上の建造物データを登録する（ステップＳ１３）。ここでは、車両の現在地やユーザによって地図がスクロールされた場合のカーソルの現在地を基準に、描画範囲を設定し、描画範囲内に位置する２次元座標の建造物を登録する。この登録された建造物データを表示処理対象として、次に描画処理を行う。
【００２４】
描画処理では、図３に示すようにまず、ユーザの指定階数が有るか否かを判定し（ステップＳ１４）、ユーザの指定階数がない場合には、登録された建造物データについて表示建造物設定を行った後（ステップＳ１５）、ユーザの指定階数が有る場合には、登録された建造物データについて現在地からの距離でソートし（ステップＳ１６）、遠方の建造物から描画を行う（ステップＳ１７）。なお、手前の建造物から描画を行ってもよい。
【００２５】
表示建造物設定処理では、図４に示すようにまず、登録された建造物データの総数が最小閾値より小さいか否かを判定し（ステップＳ２１）、総数が最小閾値より小さい場合にはそのまま処理を終了し、総数が最小閾値以上の場合には登録された建造物データを高さでソートして（ステップＳ２２）、さらに総数が最大閾値より小さいか否かを判定し（ステップＳ２３）、総数が最大閾値より小さい場合には総数に応じた割合で表示数を計算し（ステップＳ２４）、総数が最大閾値以上の場合には総数の半分を表示数として（ステップＳ２５）、表示数のデータをソートした高い方のデータから登録する（ステップＳ２６）。
【００２６】
上記のように、ユーザの指定階数がある場合には、それ以上の階数の建造物を全て表示し、特にユーザの指定階数がなければ最小閾値、最大閾値、表示率の上限値に基づき計算した建造物の表示数を地図上に表示する。したがって、図５に示すように総数が最小閾値になるまでは表示率を１００％、総数が最大閾値以上になると表示率を上限値の５０％とし、総数が最小閾値から最大閾値までの間は１００％〜５０％まで表示率を減らすようにするためであり、その表示率を直線的に減らすようにしている。最小閾値と最大閾値は、各縮尺毎に、例えば縮尺が１／１０００では５と４０、１／２５００では１０と１００のように決めておいてもよいし、最小閾値のみを各縮尺毎に決めておき、最大閾値は最小閾値のｎ倍、上記の例では８倍とか１０倍のように決めておいてもよい。そのようにすることにより、対象建造物総数ｍのときの表示率αは、最大閾値ｍａｘと最小閾値ｍｉｎから、
α＝１−０．５×（ｍ−ｍｉｎ）／（ｍａｘ−ｍｉｎ）
となり、ステップＳ２４での表示数は、ｍ×αとなる。結果的に、ステップＳ２６で表示数のデータとして登録されるのは、
ｍ ← ｍ＜ｍｉｎのとき
ｍ×α ← ｍｉｎ≦ｍ＜ｍａｘのとき
ｍ×０．５ ← ｍａｘ≦ｍのとき
となる。
【００２７】
図６は表示モードの選択画面の例を示す図、図７は各設定による３Ｄビル表示のイメージの例を示す図、図８は各設定による３Ｄビル表示の画面の例を示す図である。本発明に係る地図表示装置では、例えば図６に示すような最寄り表示ジャンルや２画面表示、軌跡の表示等を選択する表示モードの選択画面の中に、本発明の「３Ｄビル表示」の選択肢を設け、３Ｄビル表示を選択すると、例えば図７、図８に示すようなイメージで建造物が表示される。図７、図８に示す自動指定では、先に説明した図４の表示建造物設定処理を行い、３階以上、５階以上、１０階以上では、それぞれの指定階数以上の階数の建造物を表示している。なお、図６の画面において、１０ｍ、２５ｍ、５０ｍ、１００ｍは、地図の縮尺が１／１０００、１／２５００、１／５０００、１／１００００のものを示し、オートとは、階数指定なしを示し、システムが自動的にＮ階以上の建造物を選択する。また、３Ｄビル表示の項目の右側に、左右の選択キーを有し、この選択キーにて、なし、オート、２階、３階、……、Ｍ階のいずれかを選択する。
【００２８】
次に、２次元座標系上において地図データの２次元座標を奥行きのある遠近地図に座標変換して行う地図表示について説明する。図９は台形座標変換アルゴリズムを説明するための図、図１０は建造物の高さデータの座標変換アルゴリズムを説明するための図である。中央処理装置４の変換パラメータ１３は、地図の矩形座標を台形座標に変換する台形変換パラメータや曲面の座標を投影平面の座標に座標変換する曲面変換パラメータなどの座標変換パラメータを保持するものである。座標変換部１２は、２次元座標により構成される地図データを変換パラメータ１３に保持された座標変換パラメータに基づき座標変換を行うものであり、この座標変換した地図データを描画して出力装置６の画面に遠近地図が表示される。
【００２９】
まず、図９（Ａ）に示すような地図データの２次元座標空間を対象として、図９（Ｂ）に示すような台形への座標変換を行う場合の台形変換パラメータについて説明する。まず、地図データの２次元座標空間の矩形に関しては、図９（Ａ）に示すように幅（Ｘ方向の長さの２分の１）ｇが設定され、台形に関しては、図９（Ｂ）に示すように上辺の長さ（Ｘ方向の長さの２分の１）ａ、及び下辺の長さ（Ｘ方向の長さの２分の１）ｂが設定され、そして、矩形及び台形に共通の縦の長さ（Ｙ方向の長さ）Ｌが設定される。
【００３０】
これらのパラメータに基づき地図データのＰ（Ｘ，Ｙ）から座標変換部１２により変換される新たな座標がＰ１（ｓｘ，ｓｙ）であるとすると、まず、Ｙ座標値ｓｙは、台形の上辺の長さａと縦の長さＬの積及び台形の上下辺の長さの差（ｂ−ａ）とＹ座標値との積の和｛ａＬ＋（ｂ−ａ）Ｙ｝に対する台形の下辺の長さｂと縦の長さＬとＹ座標値との積ｂ・Ｌ・Ｙの比、つまり、
〔数１〕
ｓｙ＝｛ｂ・Ｌ・Ｙ｝／｛ａ・Ｌ＋（ｂ−ａ）Ｙ｝
＝（ｋ1 Ｙ）／（ｋ2 ＋ｋ3 Ｙ）
ただし、ｋ1 ＝ｂ・Ｌ ｋ2 ＝ａ・Ｌ ｋ3 ＝（ｂ−ａ）
により求められる。また、Ｘ座標値ｓｘは、台形の下辺の長さｂから台形の上下辺の長さの差（ｂ−ａ）にＹ座標値を乗じて台形の縦の長さＬで除した値（ｂ−ａ）ｓｙ／Ｌを減じ、矩形のＸ方向の長さｇに対するＸ座標値の比を乗じて、つまり、
〔数２〕
Ｘ ｓｙ
ｓｘ＝───｛ｂ−────（ｂ−ａ）｝
ｇ Ｌ
＝ Ｘ・（ｋ5 −ｋ6 ｓｙ）／ｋ4
ただし、ｋ4 ＝ｇ ｋ5 ＝ｂ ｋ6 ＝（ｂ−ａ）／Ｌ
により求められる。
【００３１】
以下に、まずＹ座標の変換について説明する。図９（Ａ）において斜めの直線の式は、
〔数３〕
Ｙ＝Ｌ・Ｘ／２ｇ＋Ｌ／２
で表される。そこで、この斜めの直線が変換後も直線として保たれるように、且つＸ座標が等分割となるように変換後の地図を仮定し、この直線ともう１つの地図データの２次元座標におけるＸ座標値が一定の直線により図９（Ｂ）に示すメッシュの三角形を考える。これらは相似となるので、それぞれの三角形の辺の長さの比率を考える。まず、三角形の縦の長さの比が（Ｌ−ｓｙ）：ｓｙとなる。これに対し、三角形の底辺の長さは、上辺がａ−Ｘａ／ｇ、下辺がｂ＋Ｘｂ／ｇとなる。したがって、相似三角形の辺の長さの比が等しいことから、
〔数４〕
（Ｌ−ｓｙ）：ｓｙ＝（ａ−Ｘａ／ｇ）：（ｂ＋Ｘｂ／ｇ）
となる。この〔数４〕と上記〔数３〕からＸを消去すると、〔数１〕が求められる。また、上辺ａ、下辺ｂに変換される固定値ｇのＸ座標値を縦の長さｓｙに対応させると、（ｂ−ａ）ｓｙ／Ｌとなるから、任意のＸ座標値では、ｇとＸとの比を乗じることにより〔数２〕が求められる。
【００３２】
次に、ビル等の立体的な建造物について同様に台形変換パラメータを用いた２次元的な座標変換により立体的に表示する場合について説明する。例えばビルは、階数ｎのデータを有するときには、平均的な階高ｈを階数ｎに乗じてｎ×ｈ＝Ｈとして高さを求め、また、階数ｎではなく、タワーのように全体としての高さＨのデータを有するときにはその高さＨに基づき座標変換を行う。Ｙ座標値ｓｙにおける高さＨのＹ座標値ｓｙ′への座標変換は、２次元平面上で変換されたＸ座標値ｓｘとＹ座標値ｓｙの上に例えば〔数５〕を用いてＹ座標値の加算値ΔＹを求めることにより行うことができる。
【００３３】
〔数５〕
ｓｙ′＝ｓｙ＋ΔＹ
ｂ−ａ ｓｙ
Ｙ＝（１−─────・────）Ｈ＝（１−ｋ7 ｓｙ）Ｈ
ｂ Ｌ
ただし、ｋ7 ＝（ｂ−ａ）／ｂ・Ｌ＝ｋ3 ／ｋ1
したがって、図１０（Ａ）に示すように（ｓｘ１，ｓｙ１）の地点で高さＨの建造物の頂点座標値は、
〔数６〕
（ｓｘ１，ｓｙ１＋ΔＹ） ＝｛ｓｘ１，ｓｙ１＋（１−ｋ7 ｓｙ）Ｈ｝
となり、このようにして変換した各座標を線で結び、枠内を所定の色で塗りつぶし、奥の方から順にこの処理を行って重ね書きすることにより、図１０（Ｂ）に示すような表示を行うことができる。
【００３４】
上記のように台形変換パラメータとして、ａ，ｂ，ｇ，Ｌから、或いはこれらからｋ1 〜ｋ7 を算出して、これらと座標値（Ｘ、Ｙ）、高さｈから立体的な建造物についての座標変換を簡単な加減乗除の計算により実行することができる。したがって、ビルに限らず、家屋や橋等立体的な建造物についても全て同様にして立体的に描画でき、例えば図１２で後述するように建造物のデータとして、建造物の形状を表す座標列（ポリゴンデータ）と、建造物の階数情報（又は建造物の高さ）からなる場合、２次元座標からなる各点及び建造物の階数情報から上記のように座標変換して、現在位置から所定距離以内の建造物だけ描画することにより更に描画レスポンスの向上を図ることができ、現在位置が移動するに伴って、その現在位置から所定距離以内の建造物のみを立体表示することも簡単に行うことができる。
【００３５】
具体的には、現在位置検出装置により検出された現在位置と各建造物との距離を算出し、その距離が所定距離以内か否かを判断する。その判断結果が所定距離以内であれば上記座標変換を行って立体表示する。ここで、距離を算出する際、現在位置と建造物の中心点との距離でもよいし、現在位置と建造物の形状を表す座標列のうち１つの座標との距離でもよい。目的地までの案内において、ユーザが建造物の形状を参考にしながら運転できるようにするには、目的地までの経路沿いにのみ建造物を建てるようにしたり、現在位置から所定距離以内でかつ経路沿い、その他上記の表示態様を組み合わせてもよい。また、現在位置から所定距離以内でかつ現在位置からの距離に応じて建造物の高さＨを増減させてもよい。つまり、現在位置近傍では建造物の高さＨをそのまま用い、現在位置から遠ざかるに従い、高さＨの値を小さくする。また、建造物の表示を行う場合、所定の高さ以上の建造物や車両の現在位置より進行方向前方に位置する建造物のみ立体表示し、所定の高さに達しない建造物や車両の現在位置より進行方向後方に位置する建造物は同一の高さで立体表示もしくは立体表示ではなく平面表示したり、立体交差等においては正確な表示を行えるようにするために、高さの低いものから描画するなど、描画する建造物の順序や選択は自由に組み合わせ可能であることはいうまでもない。
【００３６】
また、上記〔数２〕では、Ｐ（Ｘ，Ｙ）からＰ′（Ｘ，ｓｙ）とした後、そのｓｙを用いてＰ１（ｓｘ，ｓｙ）を求めたが、ｓｙを用いずＸ，Ｙの座標値からｓｘを求めてもよい。例えば、〔数２〕において、ｓｙにＹを用いｓｘ′を求めると、Ｐ（Ｘ，Ｙ）は、図９（Ｂ）に示すＰ１′（ｓｘ′，ｓｙ）に変換されて台形から膨らむので、座標変換した結果はお椀形状になる。
【００３７】
次に、本発明の地図表示装置を備えた車両用ナビゲーション装置で使用されるデータの構成例を説明する。図１１は情報記憶装置に格納された主要なデータファイルの構成例を示す図、図１２は建造物データの構造の例を示す図である。
【００３８】
案内道路データファイルは、図１１（Ａ）に示すように、道路数ｎのそれぞれに対して、道路番号、長さ、道路属性データ、形状データのアドレス、サイズおよび案内データのアドレス、サイズの各データからなり、経路探索部により経路を算出し経路案内を行うために必要なデータとして格納される。道路番号は、分岐点間の道路毎に方向（往路、復路）別に設定されている。道路属性データは、道路案内補助情報データであり、形状データは、図１１（Ｂ）に示すように、各道路の複数のノード（節）で分割したとき、ノード数ｍのそれぞれに対して東経、北緯からなる座標データを有している。案内データは、図１１（Ｃ）に示すように、交差点（または分岐点）名称、信号機データ、ランドマークデータ、注意点データ、道路名称データ、道路名称音声データ、行き先データのアドレス、サイズの各データからなる。
【００３９】
情報記憶装置３に記憶する建造物データ構造は、例えば図１２（Ａ）に示すように建造物のデータ数Ｎの次にＮ個の各建造物のデータが記憶される。そして、各建造物のデータは、建造物の名称、番地（住所）、種別、建造物の形状、高さ、詳細の各情報からなる。名称は、ビルであればそのビル名、個人の家屋であればその居住者名、施設であればその施設名、道路であれば「中央通り」、「国道１号」のように道路種別や通り名であり、番地（住所）は、その建造物の番地である。建造物の形状は、形状を表す座標数ｎとその座標値（ｘ0 ，ｙ0 ）、（ｘ1 ，ｙ1 ）、………、（ｘn-1 ，ｙn-1 ）であり、種別は、一般の家屋、マンション、オフィスビル、公共施設、道路、公園等の情報である。高さは、階数や高さ（ｍ）の情報である。高さを階数で格納している場合には、テーブルを用いて高さ（ｍ）の情報に変換する。そして詳細は、例えばテナントビルであれば各入居者に関する情報であり、名称数ｍと各テナントについて、名称、電話番号、部屋番号、分類（レストラン、コンビニ、……等の業種、事業内容）に関する情報である。したがって、図１２（Ｂ）に示すように建造物の形状に関する情報として座標値を順に読み出して線で結び描画し表示することによって、例えばビルや家屋の平面形状や公園の地形を出力することができる。
【００４０】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、２次元座標を台形変換による遠近地図の２次元座標上に座標変換したが、他の従来から行われている座標変換を行う遠近地図にも同様に適用してもよい。また、ユーザにより階数の指定があった場合にはその階数以上の高さの建造物を選択して表示し、その指定がない場合にはデフォルトとして３階以上の建造物を選択し、その総数が最小閾値から最大閾値までを表示率１００％から上限値の５０％まで徐々に表示率を下げ、最大閾値を越えると一律上限値の表示率５０％として建造物を表示したが、ユーザにより階数の指定があった場合にも同様に表示率を調整してもよい。
【００４１】
さらには、表示数の閾値を１つだけにして、描画範囲内の建造物データ数が閾値までは全数とし、閾値を越える場合には一定の割合の表示数となるようにしたり、描画範囲内の建造物データ数が閾値までは表示数の割合を減らし、閾値を越える場合には一定の割合の表示数となるようにしてもよいし、いずれの場合においても、表示数の上限値を設定してもよい。また、これらの表示数の制限を、画面全体に一律ではなく、画面を上下に２分割あるいは３分割など複数に表示領域を分割し、それぞれの領域毎に指定階数、最小閾値、最大閾値、表示率の上限値、表示数の上限値を設定してもよい。このようにすることにより、例えば遠方になるほど選択する建造物の階数を高くし、また、表示数を少なくするなど遠近に応じてその領域毎に表示する建造物を選択することができる。また、建造物の高さとして階数ではなく高さそのもの（ｍ）で選択するように構成し、あるいは床面積や容積で選択するように構成してもよい。
【００４２】
また、上記実施の形態では、高さデータとして階数を記憶し、ユーザが入力した階数以上の建造物を選択したが、建造物の高さとして、階数ではなく高さそのもの（ｍ）で選択するように構成してもよい。このような場合には、建造物の高さはデータ（階数）に予め決められている１階の階高を乗じて求め、求めた建造物の高さとユーザが入力した高さを比較し選択するようにしてもよい。また、建造物の高さデータとして高さそのもの（ｍ）を記憶するようにしてもよいことはいうまでもない。
【００４３】
また、上記実施の形態では、ユーザが指定した高さ以上の建造物を選択したり、あるいはシステムが自動的に設定した高さ以上の建造物を選択して表示し、遠近表示においては、画面の上方になるほど建造物は低く表示される。そのため、座標変換された後の建造物を比較すると、図３と図１０から分かるように、相対的に画面の上方の低い建造物が表示され、画面下方の高い建造物か消去されることが起こることにより、ユーザは地図に違和感を持つ。そこで、座標変換した後の建造物の高さに対して、ユーザが入力した高さ以上の建造物を抽出したり、あるいは自動的に建造物を選択する場合には、座標変換した後の建造物の高さから平均値を求め、その平均値以上の建造物（勿論、座標変換後の高さに対して）を選択し表示するようにしてもよい。なお、自動的に建造物を選択する場合の表示する高さの基準は、予め決められている高さ、例えば５ｍでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る地図表示装置の実施の形態を示す図である。
【図２】表示する建造物データの登録処理の例を示す図である。
【図３】建造物の描画処理の例を示す図である。
【図４】建造物の描画処理における表示建造物設定処理の例を示す図である。
【図５】建造物の表示数を制御するパラメータの設定例を説明するための図である。
【図６】表示モードの選択画面の例を示す図である。
【図７】各設定による３Ｄビル表示のイメージの例を示す図である。
【図８】各設定による３Ｄビル表示の画面の例を示す図である。
【図９】台形座標変換アルゴリズムを説明するための図である。
【図１０】建造物の高さデータの座標変換アルゴリズムを説明するための図である。
【図１１】情報記憶装置に格納された主要なデータファイルの構成例を示す図である。
【図１２】建造物データの構造の例を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…入力装置、２…現在位置検出装置、３…情報記憶装置、４…中央処理装置、５…情報送受信装置、６…出力装置、１１…遠近表示制御部、１２…座標変換部、１３…変換パラメータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建造物を立体的に表示する地図表示装置において、
ユーザにより建造物の高さ情報を入力する入力手段と、
２次元座標及び高さ情報を有する建造物データを格納する情報記憶手段と、
該情報記憶手段に記憶された２次元座標及び高さ情報に基づいて建造物を遠近地図上に立体的に描画する描画制御手段と、
該描画制御手段により描画された建造物を表示する表示手段と
を備え、前記描画制御手段は、前記入力手段により入力された高さ情報に基づいて描画する建造物を選択することを特徴とする地図表示装置。
【請求項２】
前記描画制御手段は、前記高さ情報が所定高さ以上の建造物データを選択することを特徴とする請求項１記載の地図表示装置。
【請求項３】
前記入力手段は、前記表示手段に表示された建造物の高さ情報を選択する選択画面により建造物の高さ情報を入力することを特徴とする請求項１記載の地図表示装置。
【請求項４】
前記入力手段は、地図の縮尺毎に建造物の高さ情報を入力可能であることを特徴とする請求項１乃至３記載の地図表示装置。
【請求項５】
前記高さ情報は、建造物の階数であることを特徴とする請求項１乃至４記載の地図表示装置。
【請求項６】
建造物を立体的に表示する地図表示装置用のコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
２次元座標及び高さ情報を有する建造物データと、
ユーザにより入力される建造物の高さ情報に基づいて前記建造物データから描画する建造物を選択する機能、前記選択された建造物を前記建造物データの２次元座標及び高さ情報に基づいて遠近地図上に立体的に描画する描画制御機能、及び前記描画制御機能により描画された建造物を遠近地図上に立体的に表示する表示機能を実現させるためのプログラムと
を記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項７】
建造物を立体的に表示する地図表示方法において、２次元座標及び高さ情報を有する建造物データを情報記憶手段に格納し、ユーザにより入力される建造物の高さ情報に基づき描画する建造物を選択し、前記情報記憶手段に格納された２次元座標及び高さ情報に基づいて建造物を遠近地図上に立体的に描画し、前記描画された建造物を遠近地図上に立体的に表示することを特徴とする地図表示方法。
【請求項１】
建造物を立体的に表示する地図表示装置において、
ユーザにより建造物の高さ情報を入力する入力手段と、
２次元座標及び高さ情報を有する建造物データを格納する情報記憶手段と、
該情報記憶手段に記憶された２次元座標及び高さ情報に基づいて建造物を遠近地図上に立体的に描画する描画制御手段と、
該描画制御手段により描画された建造物を表示する表示手段と
を備え、前記描画制御手段は、前記入力手段により入力された高さ情報に基づいて描画する建造物を選択することを特徴とする地図表示装置。
【請求項２】
前記描画制御手段は、前記高さ情報が所定高さ以上の建造物データを選択することを特徴とする請求項１記載の地図表示装置。
【請求項３】
前記入力手段は、前記表示手段に表示された建造物の高さ情報を選択する選択画面により建造物の高さ情報を入力することを特徴とする請求項１記載の地図表示装置。
【請求項４】
前記入力手段は、地図の縮尺毎に建造物の高さ情報を入力可能であることを特徴とする請求項１乃至３記載の地図表示装置。
【請求項５】
前記高さ情報は、建造物の階数であることを特徴とする請求項１乃至４記載の地図表示装置。
【請求項６】
建造物を立体的に表示する地図表示装置用のコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
２次元座標及び高さ情報を有する建造物データと、
ユーザにより入力される建造物の高さ情報に基づいて前記建造物データから描画する建造物を選択する機能、前記選択された建造物を前記建造物データの２次元座標及び高さ情報に基づいて遠近地図上に立体的に描画する描画制御機能、及び前記描画制御機能により描画された建造物を遠近地図上に立体的に表示する表示機能を実現させるためのプログラムと
を記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項７】
建造物を立体的に表示する地図表示方法において、２次元座標及び高さ情報を有する建造物データを情報記憶手段に格納し、ユーザにより入力される建造物の高さ情報に基づき描画する建造物を選択し、前記情報記憶手段に格納された２次元座標及び高さ情報に基づいて建造物を遠近地図上に立体的に描画し、前記描画された建造物を遠近地図上に立体的に表示することを特徴とする地図表示方法。
【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２００６−９９７６８（Ｐ２００６−９９７６８Ａ）
【公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２７９４９５（Ｐ２００５−２７９４９５）
【出願日】平成１７年９月２７日（２００５．９．２７）
【分割の表示】特願２０００−２６５５８４（Ｐ２０００−２６５５８４）の分割
【原出願日】平成１２年９月１日（２０００．９．１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＶＩＣＳ
【出願人】（０００１００７６８）アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 (3,717)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月２７日（２００５．９．２７）
【分割の表示】特願２０００−２６５５８４（Ｐ２０００−２６５５８４）の分割
【原出願日】平成１２年９月１日（２０００．９．１）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＶＩＣＳ
【出願人】（０００１００７６８）アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 (3,717)
【Ｆターム（参考）】
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