立体地図表示ナビゲーション装置、立体地図表示システム及び立体地図表示プログラム
【課題】描画負担が低減するだけでなく、立体地図表示に関する総合的なコンピュータ負荷も低減する立体地図表示技術を提供する
【解決手段】道路データを格納する道路データベース２１と立体物の立体図データを格納する立体図データベース２２とを有する地図データベースと、道路データに基づいて設定された案内経路に関する経路情報を記憶する経路情報記憶部と、地図データベースにアクセスするとともに、案内経路と立体物との離散距離を演算し、離散距離に応じて簡略化された立体物に関する立体図データをバッファ部に転送する立体図データ読み込み手段６と、バッファ部７から取り出した立体図データに基づいて３次元の経路案内用地図画像を生成する地図画像生成手段と備えた立体地図表示ナビゲーション装置。
【解決手段】道路データを格納する道路データベース２１と立体物の立体図データを格納する立体図データベース２２とを有する地図データベースと、道路データに基づいて設定された案内経路に関する経路情報を記憶する経路情報記憶部と、地図データベースにアクセスするとともに、案内経路と立体物との離散距離を演算し、離散距離に応じて簡略化された立体物に関する立体図データをバッファ部に転送する立体図データ読み込み手段６と、バッファ部７から取り出した立体図データに基づいて３次元の経路案内用地図画像を生成する地図画像生成手段と備えた立体地図表示ナビゲーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体地図表示技術、特に立体地図表示を行うナビゲーション装置や立体地図表示システム、及び立体図データに基づいて立体地図を作成して表示する立体地図表示プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＶＤやハードディスク内に構築されている地図データベースから地図データを読み出して画面上に建物や道路などの地図を表示し、ＧＰＳ等の自車位置検出センサにより検出した自車位置と目的地への方向を案内経路として地図上に表示するナビゲーション装置が知られている。その際、地図データベースに立体物の立体図データを格納しておいて、通過予定の道路付近の建物を立体的に表示すると、分かり易い道路案内が可能となる。しかしながら、立体物を立体的に表示する場合、各立体物の側面を構成するポリゴンの数が平面的な表示に比べて圧倒的に増大して、コンピュータの演算負荷が大きくなる。また、ナビゲーション装置などで用いられるモニタの画面サイズは比較的小さく、建物などが密接した場所では、多数のポリゴンで立体物を表示しても、かえって見づらくなるという問題もある。
【０００３】
そのような問題を解決するため、移動体の位置あるいはユーザが指定した位置に対応して設定された表示領域内の地図情報を地図データベースから読み込み、当該地図情報を用いて、予め設定された視点から眺めた透視地図を生成し、当該透視地図に対応する景観を表示画面上に表示する立体地図表示方法を用いて地図画像を生成するナビゲーション装置において、前記視点から前記地図情報に含まれる地図要素までの水平距離、直線距離および高度差のうちのいずれかに応じて、該地図要素の表示形態を変更するものが知られている（特許文献１参照）。その際、表示形態の変更に関しては、（ａ）前記視点との水平距離、直線距離および高度差のうちのいずれかが所定値以上の地図要素、（ｂ）前記視点との水平距離、直線距離および高度差のうちのいずれかが所定値以下の地図要素、あるいは、（ｃ）前記視点と前記表示領域中に設定された注視されるべき位置との間に存在する地図要素について、その表示形態を、残りの地図要素に比べて描画詳細度あるいは視認性がより低いものに変更することが提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２２１８７６号（段落番号０００８−００１８、図１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１による立体地図表示技術によれば、立体表示のための視点位置との関係から、表示すべき地図要素の立体化の描画詳細度を低減するので、全ての地図要素を高い描画詳細度で表示することに較べ、コンピュータの演算負荷を低減することができる。しかしながら、この立体地図表示技術では、視点位置と地図要素との関係が変化するたびに簡略化判定が行われるので、描画負担は低減されても簡略化判定の演算負担が多くなり、立体地図表示に関する総合的なコンピュータ負荷に関しては効果的ではなく、場合によっては増大する可能性さえある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、描画負担が低減するだけでなく、立体地図表示に関する総合的なコンピュータ負荷も低減する立体地図表示技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明による立体地図表示ナビゲーション装置は、道路データを格納する道路データベースと立体物の立体図データを格納する立体図データベースとを有する地図データベースと、前記道路データに基づいて設定された案内経路に関する経路情報を記憶する経路情報記憶部と、前記地図データベースにアクセスするとともに、前記案内経路と前記立体物との離散距離を演算し、前記離散距離に応じて簡略化された前記立体物に関する立体図データをバッファ部に転送する立体図データ読み込み手段と、前記バッファ部から取り出した立体図データに基づいて３次元の経路案内用地図画像を生成する地図画像生成手段とを備えている。
【０００７】
この構成によれば、道路データに基づいて設定された案内経路と立体物との離散距離に応じて、前記立体物に関する簡略化された立体図データがバッファ部に転送され、その立体物の描画処理時には、バッファ部から取り出した立体図データに基づいて３次元の経路案内用地図画像が生成される。つまり、立体物の描画処理に先だって、立体図データベースから立体図データがバッファ部に転送される段階で、案内経路と立体物との離散距離に応じて決定された簡略な立体図データがバッファ部に転送される。従って、３次元の経路案内用地図画像の生成時には、常にこのバッファ部の立体図データが使用されるので、前述した従来技術にように視点位置と地図要素との関係が変化するたびに簡略化判定を行う必要がなく、立体地図表示に関する総合的なコンピュータ負荷が低減する。また、この立体地図表示処理に使用されるメモリ容量も少なくなる。
【０００８】
また、立体図データ読み込み手段による簡略立体図データのバッファ部への転送には、複数の異なる特徴構成が可能である。
その１つは、前記離散距離が長いほどより簡略化された立体図データをバッファ部に転送することである。この特徴構成によれば、立体物と経路との間の離散距離が長くなっていくほど、立体物は簡略化された形態で描画されるので、実際の光景に較べ、ほとんど違和感が生じないという利点が得られる。
他の１つは、設定された離散距離しきい値を判定基準とし、演算された離散距離が前記離散距離しきい値を超える立体物に関しては簡略立体図データを前記バッファ部に転送し、演算された離散距離が前記離散距離しきい値以下の立体物に関しては詳細立体図データを前記バッファ部に転送することである。この特徴構成によれば、離散距離しきい値が１つであれば簡略化された立体図データは１つだけで済むし、また、数個の離散距離しきい値が用いられたとしても、連続的に簡略度が変更されていくことに較べて、その簡略化処理が簡単であり、処理速度に関して有利である。判定基準として１つ以上の離散距離しきい値を用いる場合に、この離散距離しきい値は道路条件又は道路周辺条件に応じて可変設定するならば、その簡略化に自在性が生じ、有利である。
【０００９】
一般的に、立体図データベースに格納するために用意されている立体図データは詳細立体図データであるので、この詳細立体図データを利用する場合は、そのまま立体図データベースから読み込んでバッファ部に転送しておけば、描画時に利用できる。しかしながら、簡略立体図データに関しては詳細立体図データから新たに作成する必要がある。このような簡略立体図データの取り扱いに関して、本発明では、２つの特徴構成が提案される。
その１つは、前記立体図データベースが同一立体物に関して詳細立体図データと簡略立体図データとを格納し、前記立体図データ読み込み手段は、前記離散距離に応じて詳細立体図データと簡略立体図データとのいずれかを前記立体図データベースから読み込むことである。この特徴構成では、予め簡略立体図データを作成しておき、立体図データベースに格納しているので、直接立体図データベースから簡略立体図データを読み込むことができ、読み込まれた簡略立体図データはバッファ部に転送される。その読み込み・転送速度は詳細立体図データ読み込み・転送速度に較べ、データ容量が少ないことから速くなるし、詳細立体図データを簡略立体図データに変換する処理も不必要となる。
他の１つは、前記立体図データベースが同一立体物に関して詳細立体図データだけを格納し、前記立体図データ読み込み手段は、前記離散距離が長い立体物に関しては、前記立体図データベースから読み込んだ詳細立体図データを簡略化処理により簡略立体図データに変換して、前記バッファ部に転送することである。この特徴構成では、詳細立体図データを簡略立体図データに変換する処理が必要となるが、予め簡略立体図データが用意しておく必要はないので、立体図データベースの容量が少なくなるという利点がある。
【００１０】
詳細立体図データを簡略立体図データに変換するにあたって、前記詳細立体図データのテクスチャデータの解像度と階調度のいずれかあるいは両方の低減、及びポリゴンデータのポリゴン数低減あるいはそれらの組み合わせが行われることが好ましい。テクスチャデータは画像データであるため、解像度や階調度を低減することでそのデータ容量は大幅に減少する。また、ポリゴンデータのポリゴン数低減は立体の描写速度を大幅に短縮する。
【００１１】
また、前記離散距離は、前記案内経路と前記立体物の立体図データ上の平面外形との間の最短距離とすると、単なる座標計算だけで得られるので、コンピュータ演算にとって有利である。
【００１２】
上述した本発明による立体地図表示ナビゲーション装置の技術的特徴は、カーナビゲーションシステムなどに用いられているような案内経路を基準としてその周辺の立体物を経路とともに立体表示するナビゲーション装置のみならず、特定の道路の特定区間を指定することで、その特定道路区間の周辺の立体物を道路とともに立体表示する汎用的な立体地図表示システムに本発明を適用することも可能である。本発明によるそのような立体地図表示システムは、道路データを格納する道路データベースと立体物の立体図データを格納する立体図データベースとを有する地図データベースと、前記道路データに基づいて予め設定された設定道路に関する道路情報を記憶する道路情報記憶部と、前記地図データベースにアクセスするとともに、前記設定道路と前記立体物との離散距離を演算し、前記離散距離に応じて簡略化された前記立体物に関する立体図データをバッファ部に転送する立体図データ読み込み手段と、前記バッファ部から取り出した立体図データに基づいて３次元の設定道路用地図画像を生成する地図画像生成手段を備えている。
【００１３】
さらには、上述した本発明による立体地図表示ナビゲーション装置の技術的特徴は、立体地図表示ナビゲーションプログラムにも適用可能であり、それゆえ、本発明は、そのような方法やプログラムも権利の対象とすることができる。例えば、道路データを格納する道路データベースと立体物の立体図データを格納する立体図データベースとを有する地図データベースと、前記道路データに基づいて設定された案内経路に関する経路情報を記憶する経路情報記憶部とを備えた立体地図表示ナビゲーション装置のための立体地図表示プログラムは、本発明によれば、前記地図データベースにアクセスするとともに、前記案内経路と前記立体物との離散距離を演算し、前記離散距離に応じて簡略化された前記立体物に関する立体図データをバッファ部に転送する立体図データ読み込み機能と、前記バッファ部から取り出した立体図データに基づいて３次元の経路案内用地図画像を生成する地図画像生成機能とをコンピュータに実現させる。当然ながら、このような立体地図表示プログラムも上述した立体地図表示ナビゲーション装置で述べた作用効果を得ることができ、さらにその好適な形態例として述べたいくつかの付加的技術を組み込むことも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態における立体地図表示ナビゲーション装置の主要要素の構成を模式的に示すブロック図である。この立体地図表示ナビゲーション装置では、自車位置情報検出手段１から出力される自車位置情報に基づいて、立体地図表示に必要な、道路データと立体図データが地図データベース２から読み込まれ、これらのデータを用いて作成された３次元の経路案内用地図画像は、必要に応じて自車位置を示すシンボルを重ね合わせてモニタ３１に表示される。さらに、現在位置と操作入力部３２を通じてユーザが指定した地点（例えば目的地）を結ぶ最適な案内経路が経路探索手段４１によって探索され、探索された案内経路は経路情報記憶部４２に設定される。設定された案内経路と自車位置に基づいて経路案内手段４３がスピーカ３３やモニタ３１を通じてユーザに経路案内を行う。
【００１５】
操作入力部３２は、ユーザからの指示を受け付ける機能を有し、タッチパネル、機械的な操作ボタン、ソフトウエアボタンなどから構成される。タッチパネルやソフトウエアボタンは、表示処理手段３４との協働によりユーザグラフィックインターフェースを構築している。
【００１６】
自車位置情報検出手段１は、自車位置すなわち自車の現在位置を示す自車位置情報を取得する。この実施形態では、自車位置情報検出手段１は、ＧＰＳ受信機１１、方位センサ１２、及び距離センサ１３と接続されている。ここで、ＧＰＳ受信機１１は、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信する装置である。このＧＰＳ信号は、通常１秒おきに受信され、自車位置情報取得手段１へ出力される。自車位置情報検出手段１では、ＧＰＳ受信機１１で受信されたＧＰＳ衛星からの信号を解析し、自車の現在位置（緯度及び経度）、進行方位、移動速度等の情報を取得することができる。方位センサ１２は、自車の進行方位又はその進行方位の変化を検出するセンサである。この方位センサ１２は、例えば、ジャイロセンサ、地磁気センサ、ハンドルの回転部に取り付けた光学的な回転センサや回転型の抵抗ボリューム、車輪部に取り付ける角度センサ等により構成され、その検出結果を自車位置情報検出手段１へ出力する。距離センサ１３は、自車の車速や移動距離を検出するセンサである。この距離センサ１３は、例えば、自車のドライブシャフトやホイール等が一定量回転する毎にパルス信号を出力する車速パルスセンサ、自車の加速度を検知するヨー・Ｇセンサ及び検知された加速度を積分する回路等により構成される。そして、距離センサ１３は、その検出結果としての車速及び移動距離の情報を自車位置情報検出手段１へ出力する。
【００１７】
自車位置情報検出手段１は、これらのＧＰＳ受信機１１、方位センサ１２及び距離センサ１３からの出力に基づいて、公知の方法により自車位置を特定する演算を行う。また、自車位置情報取得手段１は、地図データベース２から自車位置周辺の地図データを取得し、それに基づいて公知のマップマッチングを行うことにより自車位置を地図データに示される道路上に合わせる補正も行う。このようにして、自車位置情報検出手段１は、緯度及び経度で表された自車の現在位置の情報、及び自車の進行方位の情報を含む自車位置情報を取得する。
【００１８】
地図データベース２には、道路データを格納する道路データベース２１と立体物の立体図データを格納する立体図データベース２２とが含まれている。地図データベース２は、ＤＶＤやハードディスクなどの大容量記憶媒体で構成される。また、書き換え可能な記憶媒体を採用している場合には、適時、最新の地図データをデータ通信を通じてダウンロードすることができる。
【００１９】
道路データベース２１から道路データを読み出し、ワーキングメモリに展開するために２次元データ読み込み手段５が備えられている。ワーキングメモリに展開された道路データは、２次元画像生成手段８１により、表示地図画像に適した２次元画像に生成される。
【００２０】
立体図データベース２２にアクセスし、案内経路と立体物との離散距離を演算し、得られた離散距離に応じて簡略化された立体物に関する立体図データをワーキングメモリで構成されているバッファ部である立体図バッファ部７に転送する立体図データ読み込み手段６が備えられている。この実施形態では、立体図データベース２２には、同一立体物に関して詳細立体図データと簡略立体図データとが格納されている。そのため、この実施形態での立体図データ読み込み手段６は、得られた離散距離に応じて詳細立体図データと簡略立体図データとのいずれかが前記立体図データベース２２から読み込み、立体図バッファ部７に転送するように構成されている。
【００２１】
立体物の立体図データの立体図バッファ部７への転送は、所定区画単位毎に該当立体物の立体的描画処理に先立って行われ、自車がその所定区画単位を過ぎ去るまで、その所定区画単位に含まれている立体物の立体図データは立体図バッファ部７に格納される。立体図バッファ部７に格納されている詳細立体図データ又は簡略立体図データを用いた立体物の立体的描画処理は３次元画像生成手段８２によって公知の３次元描画アルゴリズムを用いて行われる。
【００２２】
２次元画像生成手段８１又は３次元画像生成手段８２あるいはその両方によって生成された画像は、地図画像生成手段９によって、モニタ３１の表示に適した地図画像に生成される。表示処理手段３４は、この地図画像に、必要に応じて種々の情報やシンボルを重ね合わせて、モニタ表示データに変換し、モニタ３１に出力する。
【００２３】
地図データベース２の道路データベース２１に格納されている道路データの模式的なデータ構造が図２に示されている。道路データベース２１に格納されている道路データは、所定間隔の緯度経度によって分割された区域を表す標準地域メッシュで管理される。この標準地域メッシュにはメッシュコードが割り当てられている。道路データは、管理テーブル領域と実データ領域とに分かれたデータ構造となっている。管理テーブル領域には、前記メッシュコード、作成年月などの属性情報、実データへのリンク先を示すリンク情報などが含まれている。実データ領域では、リンク情報のリンク先となるリンク列ＩＤ毎にデータ管理されており、交差点データ、接続データ、道路データ、形状データが記録されている。交差点データは、交差点を表すノードの座標情報、信号機や案内標識の有無等を表す交差点の属性情報、当該交差点（ノード）が複数のレイヤの何れのレイヤにまで含まれるかを示す階層情報等を含んでいる。接続データは、交差点を表すノードにどの道路（リンク）が接続されているかを示すノード・リンク情報、交差点での進行方向に応じた案内の要否や規制の有無を示す属性情報等を含んでいる。道路データは、道路を表すリンクの両端ノードの情報、道路種別情報、幅員情報、車線数情報、当該道路（リンク）が複数のレイヤの何れのレイヤにまで含まれるかを示す階層情報等を含んでいる。形状データは、道路を表すリンクの形状を規定する形状補間点群の座標情報等を含んでいる。
【００２４】
地図データベース２の３次元市街地データベース２２に格納されている立体図データの模式的なデータ構造が図３に示されている。３次元市街地データベース２２に格納されている立体図データも、所定間隔の緯度経度によって分割された区域を表す標準地域メッシュで管理されており、管理テーブル領域と実データ領域とに分かれたデータ構造となっている。管理テーブル領域には、前記メッシュコード、作成年月などの属性情報、実データへのリンク先を示すリンク情報などが含まれている。
【００２５】
実データ領域では、リンク情報のリンク先となる立体物ＩＤ毎に立体物の立体図データが管理されているが、この実施形態では、同一立体物に関して詳細立体図データと簡略立体図データが用意されている。このため、立体物ＩＤ毎に、立体物属性データ、詳細立体図データ、簡略立体図データなどが記録されている。立体物属性データには、立体物の種別、立体物の名称、立体物の説明など立体物の属性に関する情報が含まれている。詳細立体図データと簡略立体図データのデータ構造自体は同じであり、それぞれには、底面データ、ポリゴンデータおよびテクスチャデータが含まれている。底面データは、立体物と関連付けられた２次元領域データであり、立体物が含まれる敷地や立体物の底面などの情報であり、底面を規定する各頂点の２次元座標データ群を有する。ポリゴンデータは、立体物を立体的に描画するために使用されるポリゴンのデータであり、立体物を構成するポリゴン数、立体物を構成するポリゴンを識別する識別子、ポリゴン識別子で識別されるポリゴンの頂点の座標データを有する。テクスチャデータは、ポリゴンに貼り付ける画像の画像データであり、各ポリゴンに対応してテクスチャ画像データを有する。
【００２６】
詳細立体図データと簡略立体図データにおける、それぞれの底面データ、ポリゴンデータおよびテクスチャデータの違いは、簡略立体図データのものが詳細立体図データのものより簡略化されていることである。例えば、底面データやポリゴンデータに関しては、その簡略化は、ポリゴンの頂点数を間引くことで実現している。また、テクスチャデータに関しては、テクスチャ画像データの解像度と階調度の両方あるいはいずれかを低減することで簡略化を図っている。
【００２７】
図４に、地図データベース２にアクセスするとともに、案内経路とその周辺の立体物との間の離散距離に応じて簡略化された立体物に関する立体図データを立体図バッファ部７に転送する立体図データ読み込み手段６の機能要素を示すブロック図が示されている。この実施形態では、この立体図データ読み込み手段は、設定された離散距離しきい値を判定基準とし、演算された離散距離がその離散距離しきい値以下の立体物に関しては詳細立体図データを立体図バッファ部７に転送する。また、演算された離散距離がその離散距離しきい値を超える立体物に関しては簡略立体図データを立体図バッファ部７に転送する。
【００２８】
この立体図バッファ部７には、立体図データ読み込み管理部６０、演算予備用道路データ入力部６１、演算予備用立体図データ入力部６２、離散距離演算部６３、詳細／簡略決定部６４、離散距離しきい値設定部６５、立体図データ読み込み部６６、データ転送部６７が備えられている。
【００２９】
立体図データ読み込み管理部６０は、立体図読み込み手段６の上記したような機能要素の動作を管理・制御するものである。演算予備用道路データ入力部６１は、経路情報記憶部４２に記憶されている案内経路と自車位置情報とによって規定されているこれから走行する道路区間の位置情報（座標データ）等を、離散距離演算での利用のために、２次元地図データ読み込み手段２１を介して道路データベース２１から受け取る。演算予備用立体図データ入力部６２は、前記道路区間の周辺に位置する立体物の底面データ等を、離散距離演算での利用のために、３時点市街図データベース２２から読み込む。離散距離演算部６３は、演算予備用道路データ入力部６１で確保されている道路区間の位置情報や演算予備用立体図データ入力部６２で確保されている立体物の底面データ等を用いて、案内経路としての前記道路区間とその周辺の各立体物の平面外形との間の最短距離を離散距離として演算する。なお、立体物の平面外形に関するデータとしては立体物の底面データを用いる。ここでは、地図上での、道路区間と立体物の平面外形との間の最短距離を離散距離としたが、そのほか、道路区間と立体物の平面外形との間を連絡する道路に沿った距離を離散距離として採用してもよい。
【００３０】
詳細／簡略決定部６４は、設定された離散距離しきい値を判定基準とし、離散距離演算部６３で演算された離散距離に応じて対象となっている立体物の詳細立体図データ又は簡略立体図データのいずれを選択するかを決定する。この離散距離しきい値は、離散距離しきい値設定部６５によって設定されるが、この実施形態では、前もって定められた所定値、例えば「１００ｍ」を離散距離しきい値としている。もちろん、この離散距離しきい値は道路条件又は道路周辺条件に応じて可変設定できるような構成を採用してもよい。例えば、その道路区間の道路幅が広い場合、離散距離しきい値を大きくすることで、道路幅の影響を離散距離から取り除くようにすると好都合である。
【００３１】
立体図データ読み込み部６６は、詳細／簡略決定部６４で決定された内容に応じて、立体図データベース２２から該当する立体物の詳細立体図データ又は簡略立体図データを読み込む。データ転送部６７は、立体図データ読み込み部６６によって読み込まれた詳細立体図データ又は簡略立体図データを立体図バッファ部７に転送する。立体図バッファ部７に転送された詳細立体図データ又は簡略立体図データは、立体地図生成時に３次元画像生成手段８２によって利用され、車両が該当する立体物を通過すると、その立体図データは立体図バッファ部７から消去される。
【００３２】
上述したように構成された立体図データ読取手段６による、立体図データの取り込み処理の流れを、図５に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、立体図データ読み込み管理部６０が案内経路のうちで立体地図を作成しようとする区間を処理対象道路区間として選定する（＃０１）。選定された道路区間の位置情報を道路データベース２１から演算予備用道路データ入力部６１を通じて入力する（＃０２）。離散距離しきい値設定部６５が詳細／簡略決定部６４に対して離散距離しきい値：ＳＨを設定する（＃０３）。その際、選定された道路区間の道路条件又は道路周辺条件、例えば道幅や道路種別などによって変動させてもよい。次に、選定された道路区間の周辺に位置する立体物の底面データを立体図データベース２２から演算予備用立体図データ入力部６２を通じて入力する（＃０４）。
【００３３】
以上のステップで、選定された道路区間（案内経路）と立体物との離散距離を演算する準備が完了したので、選定された道路区間の周辺に位置する立体物毎の処理を順次行う。まず、立体図データ読み込み管理部６０が処理対象となる注目立体物を指定する（＃１１）。注目立体物と選定された道路区間との離散距離：Ｘを離散距離演算部６３が行う（＃１２）。求められた離散距離：Ｘと離散距離しきい値：ＳＨとを比較する（＃１３）。離散距離：Ｘが離散距離しきい値：ＳＨ以下の場合（＃１３No分岐）、注目立体物の詳細立体図データを立体図データベース２２から立体図データ読み込み部６６を通じて読み込む（＃１４）。また、離散距離：Ｘが離散距離しきい値：ＳＨを超える場合（＃１３Yes分岐）、注目立体物の簡略立体図データを立体図データベース２２から立体図データ読み込み部６６を通じて読み込む（＃１５）。立体図データ読み込み部６６を通じて読み込まれた立体図データはデータ転送部６７によって立体図バッファ部７に転送される（＃２１）。次に注目立体物として指定する立体物が残っているかどうかを立体図データ読み込み管理部６０がチェックする（＃２２）。残っていれば（＃２２Yes分岐）、ステップ＃１１に戻って注目立体物を指定し、ステップ＃１２から＃２１の処理を繰り返し、残っていなければ（＃２２No分岐）、このルーチンを終了する。
【００３４】
一旦、立体図バッファ部７に転送された詳細立体図データ又は簡略立体図データは、３次元画像生成手段８２によって立体図描画ために指定された立体物毎に、その立体図データに基づいてその立体物が描画される。例えば、ある立体物に関して、詳細立体図データが立体図データ読み込み手段６を通じて立体図バッファ部７に転送されている場合、図７に例示するように、多数のポリゴンを用いていることにより詳細な外観形状を有する立体物となる。さらに、各ポリゴンに貼り付けられるテクスチャ画像の階調度や解像度の高いでの、実物に近い質感をもった立体物が描画されることになる。これに対して、簡略立体図データが立体図データ読み込み手段６を通じて立体図バッファ部７に転送されている立体物の場合、図８に例示するように、かなり頂点数が間引かれたポリゴンが用いられ、場合によっては小さなポリゴンが省略されるので、簡略した外形形状を有する立体物が描画される。その上、各ポリゴンに貼り付けられるテクスチャ画像の階調度や解像度も低いので、その立体物の描画処理速度が高速化される。
【００３５】
３次元画像生成手段８２による、特定視点からの立体視野に入る立体物の描画が終わると、走行中の道路とともに立体地図画像が作成され、表示処理手段３４を通じてモニタ３１に表示される。モニタ３１に表示される立体地図画像の一例は図８に示されている。図８から理解できるように、案内経路である道路から遠い立体物は簡略されて描画されており、道路から近い立体物は詳細に描画されている。この関係は、自車両が走行し、特定の立体物に対して自車両が近づいても、同じである。つまり、最初に案内経路と立体物との間の離散距離に基づいて決定され、立体図バッファ部７に転送された立体図データがそのまま利用されるからである。つまり、立体描画される立体物が詳細表示又は簡略表示されるかどうかは、最初に立体図バッファ部７にどのような形態で転送されているかで決定される。
【００３６】
〔別実施形態〕
上記実施の形態では、地図データベース２の立体図データベース２２には、各立体図に関して詳細立体図データと簡略化立体図データが格納されており、離散距離演算部６３による離散距離と離散距離しきい値を比較して、描画対象となる立体物の詳細立体図データ又は簡略化立体図データが立体図バッファ部７に転送されていた。これに代えて、立体図データベース２２には、各立体図に関して詳細立体図データだけを格納しておき、簡略立体図データが要求される場合には、立体図データ読み込み部６６からデータ転送部６７を通じて立体図データを立体図バッファ部７に転送する前に、詳細立体図データを簡略立体図データに変換する構成を採用してもよい。そのような別実施形態における立体図読み込み手段６のブロック図が示されている。先の実施形態における立体図読み込み手段６のブロック図（図４参照）との違いは、詳細立体図データを簡略立体図データに変換する立体図データ変換部６８が付加されていることである。
【００３７】
この別実施形態での立体地図表示ナビゲーション装置では、立体図データベース２２は同一立体物に関して詳細立体図データだけを格納しており、立体図データ読み込み手段６は、離散距離演算部６３によって求めた離散距離が長い立体物に関しては、立体図データベースから読み込んだ詳細立体図データを立体図データ変換部６８による簡略化処理により簡略立体図データに変換して、立体図バッファ部に７転送することになる。その際、先の実施形態と同様に、離散距離しきい値設定部６５によって設定された離散距離しきい値を判定基準とし、演算された離散距離が前記離散距離しきい値以下の立体物に関しては詳細立体図データを前記バッファ部に転送し、演算された離散距離が前記離散距離しきい値を超える立体物に関しては簡略立体図データを前記バッファ部に転送してもよい。また、立体図データ変換部６８を任意の簡略度で詳細立体図データを簡略立体図データに変換できる構成とし、離散距離が長いほどより簡略化された立体図データをバッファ部に転送する構成を採用してもよい。
【００３８】
この別実施形態における、立体図データ読み込み手段６による立体図データ読み込み制御の流れが図１０のフローチャートに示されている。先の実施形態における立体図データ読み込み制御の流れ（図５参照）との違いは、ステップ＃１３の判定で離散距離：Ｘが離散距離しきい値：ＳＨを超えていることでYes分岐した場合の処理である。この場合、立体図データベース２２には簡略立体図データは含まれていないので、立体図データ読み込み部６６は、とりあえず詳細立体図データを立体図データベース２２から読み込む（＃１６）。読み込まれた詳細立体図データは、立体図データ変換部６８によって、上述したような概略立体図データに変換される（＃１６）。変換された概略立体図データはデータ転送部６７によって立体図バッファ部７に転送される（＃２１）。
つまり、先に実施形態との違いは、ステップ＃１５がステップ＃１６と１７に入れ替わっただけであるが、その際、簡略立体図データへの変換時に離散距離に応じて変化する簡略度に基づいて詳細立体図データの簡略化を行ってもよい。
【００３９】
上述した実施の形態での立体地図表示ナビゲーション装置では、カーナビゲーションシステムなどに用いられているような案内経路を基準としてその周辺の立体物を経路とともに立体表示することが主題となっていたが、単純な地図表示システム、例えば、特定の道路の特定区間を指定することで、その特定道路区間の周辺の立体物を道路ともに立体表示す汎用的な立体地図表示システムに本発明を適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態に係わる立体地図表示ナビゲーション装置のブロック図
【図２】道路データの一例を示すデータ構造図
【図３】立体図データの一例を示すデータ構造図
【図４】立体図読み込み手段のブロック図
【図５】立体図データ読み込み制御の流れを示すフローチャート
【図６】詳細立体図データに基づいて描画され、モニタ表示された立体物の一例を示す図
【図７】簡略立体図データに基づいて描画され、モニタ表示された立体物の一例を示す図
【図８】詳細立体図データ及び簡略立体図データに基づいて描画された立体地図モニタ表示図
【図９】別実施形態における立体図読み込み手段のブロック図
【図１０】別実施形態における立体図データ読み込み制御の流れを示すフローチャート
【符号の説明】
【００４１】
２：地図データベース
６：立体図データ読み込み手段
７：立体図バッファ部（バッファ部）
９：地図画像生成手段
２１：二次元道路データベース
２２：立体図データベース
３１：モニタ
４２：経路情報記憶部
６３：離散距離演算部
６５：離散距離しきい値決定部
６７：データ転送部
６８：立体図データ変換部
８２；３次元画像生成手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体地図表示技術、特に立体地図表示を行うナビゲーション装置や立体地図表示システム、及び立体図データに基づいて立体地図を作成して表示する立体地図表示プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＶＤやハードディスク内に構築されている地図データベースから地図データを読み出して画面上に建物や道路などの地図を表示し、ＧＰＳ等の自車位置検出センサにより検出した自車位置と目的地への方向を案内経路として地図上に表示するナビゲーション装置が知られている。その際、地図データベースに立体物の立体図データを格納しておいて、通過予定の道路付近の建物を立体的に表示すると、分かり易い道路案内が可能となる。しかしながら、立体物を立体的に表示する場合、各立体物の側面を構成するポリゴンの数が平面的な表示に比べて圧倒的に増大して、コンピュータの演算負荷が大きくなる。また、ナビゲーション装置などで用いられるモニタの画面サイズは比較的小さく、建物などが密接した場所では、多数のポリゴンで立体物を表示しても、かえって見づらくなるという問題もある。
【０００３】
そのような問題を解決するため、移動体の位置あるいはユーザが指定した位置に対応して設定された表示領域内の地図情報を地図データベースから読み込み、当該地図情報を用いて、予め設定された視点から眺めた透視地図を生成し、当該透視地図に対応する景観を表示画面上に表示する立体地図表示方法を用いて地図画像を生成するナビゲーション装置において、前記視点から前記地図情報に含まれる地図要素までの水平距離、直線距離および高度差のうちのいずれかに応じて、該地図要素の表示形態を変更するものが知られている（特許文献１参照）。その際、表示形態の変更に関しては、（ａ）前記視点との水平距離、直線距離および高度差のうちのいずれかが所定値以上の地図要素、（ｂ）前記視点との水平距離、直線距離および高度差のうちのいずれかが所定値以下の地図要素、あるいは、（ｃ）前記視点と前記表示領域中に設定された注視されるべき位置との間に存在する地図要素について、その表示形態を、残りの地図要素に比べて描画詳細度あるいは視認性がより低いものに変更することが提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２２１８７６号（段落番号０００８−００１８、図１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１による立体地図表示技術によれば、立体表示のための視点位置との関係から、表示すべき地図要素の立体化の描画詳細度を低減するので、全ての地図要素を高い描画詳細度で表示することに較べ、コンピュータの演算負荷を低減することができる。しかしながら、この立体地図表示技術では、視点位置と地図要素との関係が変化するたびに簡略化判定が行われるので、描画負担は低減されても簡略化判定の演算負担が多くなり、立体地図表示に関する総合的なコンピュータ負荷に関しては効果的ではなく、場合によっては増大する可能性さえある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、描画負担が低減するだけでなく、立体地図表示に関する総合的なコンピュータ負荷も低減する立体地図表示技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明による立体地図表示ナビゲーション装置は、道路データを格納する道路データベースと立体物の立体図データを格納する立体図データベースとを有する地図データベースと、前記道路データに基づいて設定された案内経路に関する経路情報を記憶する経路情報記憶部と、前記地図データベースにアクセスするとともに、前記案内経路と前記立体物との離散距離を演算し、前記離散距離に応じて簡略化された前記立体物に関する立体図データをバッファ部に転送する立体図データ読み込み手段と、前記バッファ部から取り出した立体図データに基づいて３次元の経路案内用地図画像を生成する地図画像生成手段とを備えている。
【０００７】
この構成によれば、道路データに基づいて設定された案内経路と立体物との離散距離に応じて、前記立体物に関する簡略化された立体図データがバッファ部に転送され、その立体物の描画処理時には、バッファ部から取り出した立体図データに基づいて３次元の経路案内用地図画像が生成される。つまり、立体物の描画処理に先だって、立体図データベースから立体図データがバッファ部に転送される段階で、案内経路と立体物との離散距離に応じて決定された簡略な立体図データがバッファ部に転送される。従って、３次元の経路案内用地図画像の生成時には、常にこのバッファ部の立体図データが使用されるので、前述した従来技術にように視点位置と地図要素との関係が変化するたびに簡略化判定を行う必要がなく、立体地図表示に関する総合的なコンピュータ負荷が低減する。また、この立体地図表示処理に使用されるメモリ容量も少なくなる。
【０００８】
また、立体図データ読み込み手段による簡略立体図データのバッファ部への転送には、複数の異なる特徴構成が可能である。
その１つは、前記離散距離が長いほどより簡略化された立体図データをバッファ部に転送することである。この特徴構成によれば、立体物と経路との間の離散距離が長くなっていくほど、立体物は簡略化された形態で描画されるので、実際の光景に較べ、ほとんど違和感が生じないという利点が得られる。
他の１つは、設定された離散距離しきい値を判定基準とし、演算された離散距離が前記離散距離しきい値を超える立体物に関しては簡略立体図データを前記バッファ部に転送し、演算された離散距離が前記離散距離しきい値以下の立体物に関しては詳細立体図データを前記バッファ部に転送することである。この特徴構成によれば、離散距離しきい値が１つであれば簡略化された立体図データは１つだけで済むし、また、数個の離散距離しきい値が用いられたとしても、連続的に簡略度が変更されていくことに較べて、その簡略化処理が簡単であり、処理速度に関して有利である。判定基準として１つ以上の離散距離しきい値を用いる場合に、この離散距離しきい値は道路条件又は道路周辺条件に応じて可変設定するならば、その簡略化に自在性が生じ、有利である。
【０００９】
一般的に、立体図データベースに格納するために用意されている立体図データは詳細立体図データであるので、この詳細立体図データを利用する場合は、そのまま立体図データベースから読み込んでバッファ部に転送しておけば、描画時に利用できる。しかしながら、簡略立体図データに関しては詳細立体図データから新たに作成する必要がある。このような簡略立体図データの取り扱いに関して、本発明では、２つの特徴構成が提案される。
その１つは、前記立体図データベースが同一立体物に関して詳細立体図データと簡略立体図データとを格納し、前記立体図データ読み込み手段は、前記離散距離に応じて詳細立体図データと簡略立体図データとのいずれかを前記立体図データベースから読み込むことである。この特徴構成では、予め簡略立体図データを作成しておき、立体図データベースに格納しているので、直接立体図データベースから簡略立体図データを読み込むことができ、読み込まれた簡略立体図データはバッファ部に転送される。その読み込み・転送速度は詳細立体図データ読み込み・転送速度に較べ、データ容量が少ないことから速くなるし、詳細立体図データを簡略立体図データに変換する処理も不必要となる。
他の１つは、前記立体図データベースが同一立体物に関して詳細立体図データだけを格納し、前記立体図データ読み込み手段は、前記離散距離が長い立体物に関しては、前記立体図データベースから読み込んだ詳細立体図データを簡略化処理により簡略立体図データに変換して、前記バッファ部に転送することである。この特徴構成では、詳細立体図データを簡略立体図データに変換する処理が必要となるが、予め簡略立体図データが用意しておく必要はないので、立体図データベースの容量が少なくなるという利点がある。
【００１０】
詳細立体図データを簡略立体図データに変換するにあたって、前記詳細立体図データのテクスチャデータの解像度と階調度のいずれかあるいは両方の低減、及びポリゴンデータのポリゴン数低減あるいはそれらの組み合わせが行われることが好ましい。テクスチャデータは画像データであるため、解像度や階調度を低減することでそのデータ容量は大幅に減少する。また、ポリゴンデータのポリゴン数低減は立体の描写速度を大幅に短縮する。
【００１１】
また、前記離散距離は、前記案内経路と前記立体物の立体図データ上の平面外形との間の最短距離とすると、単なる座標計算だけで得られるので、コンピュータ演算にとって有利である。
【００１２】
上述した本発明による立体地図表示ナビゲーション装置の技術的特徴は、カーナビゲーションシステムなどに用いられているような案内経路を基準としてその周辺の立体物を経路とともに立体表示するナビゲーション装置のみならず、特定の道路の特定区間を指定することで、その特定道路区間の周辺の立体物を道路とともに立体表示する汎用的な立体地図表示システムに本発明を適用することも可能である。本発明によるそのような立体地図表示システムは、道路データを格納する道路データベースと立体物の立体図データを格納する立体図データベースとを有する地図データベースと、前記道路データに基づいて予め設定された設定道路に関する道路情報を記憶する道路情報記憶部と、前記地図データベースにアクセスするとともに、前記設定道路と前記立体物との離散距離を演算し、前記離散距離に応じて簡略化された前記立体物に関する立体図データをバッファ部に転送する立体図データ読み込み手段と、前記バッファ部から取り出した立体図データに基づいて３次元の設定道路用地図画像を生成する地図画像生成手段を備えている。
【００１３】
さらには、上述した本発明による立体地図表示ナビゲーション装置の技術的特徴は、立体地図表示ナビゲーションプログラムにも適用可能であり、それゆえ、本発明は、そのような方法やプログラムも権利の対象とすることができる。例えば、道路データを格納する道路データベースと立体物の立体図データを格納する立体図データベースとを有する地図データベースと、前記道路データに基づいて設定された案内経路に関する経路情報を記憶する経路情報記憶部とを備えた立体地図表示ナビゲーション装置のための立体地図表示プログラムは、本発明によれば、前記地図データベースにアクセスするとともに、前記案内経路と前記立体物との離散距離を演算し、前記離散距離に応じて簡略化された前記立体物に関する立体図データをバッファ部に転送する立体図データ読み込み機能と、前記バッファ部から取り出した立体図データに基づいて３次元の経路案内用地図画像を生成する地図画像生成機能とをコンピュータに実現させる。当然ながら、このような立体地図表示プログラムも上述した立体地図表示ナビゲーション装置で述べた作用効果を得ることができ、さらにその好適な形態例として述べたいくつかの付加的技術を組み込むことも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態における立体地図表示ナビゲーション装置の主要要素の構成を模式的に示すブロック図である。この立体地図表示ナビゲーション装置では、自車位置情報検出手段１から出力される自車位置情報に基づいて、立体地図表示に必要な、道路データと立体図データが地図データベース２から読み込まれ、これらのデータを用いて作成された３次元の経路案内用地図画像は、必要に応じて自車位置を示すシンボルを重ね合わせてモニタ３１に表示される。さらに、現在位置と操作入力部３２を通じてユーザが指定した地点（例えば目的地）を結ぶ最適な案内経路が経路探索手段４１によって探索され、探索された案内経路は経路情報記憶部４２に設定される。設定された案内経路と自車位置に基づいて経路案内手段４３がスピーカ３３やモニタ３１を通じてユーザに経路案内を行う。
【００１５】
操作入力部３２は、ユーザからの指示を受け付ける機能を有し、タッチパネル、機械的な操作ボタン、ソフトウエアボタンなどから構成される。タッチパネルやソフトウエアボタンは、表示処理手段３４との協働によりユーザグラフィックインターフェースを構築している。
【００１６】
自車位置情報検出手段１は、自車位置すなわち自車の現在位置を示す自車位置情報を取得する。この実施形態では、自車位置情報検出手段１は、ＧＰＳ受信機１１、方位センサ１２、及び距離センサ１３と接続されている。ここで、ＧＰＳ受信機１１は、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信する装置である。このＧＰＳ信号は、通常１秒おきに受信され、自車位置情報取得手段１へ出力される。自車位置情報検出手段１では、ＧＰＳ受信機１１で受信されたＧＰＳ衛星からの信号を解析し、自車の現在位置（緯度及び経度）、進行方位、移動速度等の情報を取得することができる。方位センサ１２は、自車の進行方位又はその進行方位の変化を検出するセンサである。この方位センサ１２は、例えば、ジャイロセンサ、地磁気センサ、ハンドルの回転部に取り付けた光学的な回転センサや回転型の抵抗ボリューム、車輪部に取り付ける角度センサ等により構成され、その検出結果を自車位置情報検出手段１へ出力する。距離センサ１３は、自車の車速や移動距離を検出するセンサである。この距離センサ１３は、例えば、自車のドライブシャフトやホイール等が一定量回転する毎にパルス信号を出力する車速パルスセンサ、自車の加速度を検知するヨー・Ｇセンサ及び検知された加速度を積分する回路等により構成される。そして、距離センサ１３は、その検出結果としての車速及び移動距離の情報を自車位置情報検出手段１へ出力する。
【００１７】
自車位置情報検出手段１は、これらのＧＰＳ受信機１１、方位センサ１２及び距離センサ１３からの出力に基づいて、公知の方法により自車位置を特定する演算を行う。また、自車位置情報取得手段１は、地図データベース２から自車位置周辺の地図データを取得し、それに基づいて公知のマップマッチングを行うことにより自車位置を地図データに示される道路上に合わせる補正も行う。このようにして、自車位置情報検出手段１は、緯度及び経度で表された自車の現在位置の情報、及び自車の進行方位の情報を含む自車位置情報を取得する。
【００１８】
地図データベース２には、道路データを格納する道路データベース２１と立体物の立体図データを格納する立体図データベース２２とが含まれている。地図データベース２は、ＤＶＤやハードディスクなどの大容量記憶媒体で構成される。また、書き換え可能な記憶媒体を採用している場合には、適時、最新の地図データをデータ通信を通じてダウンロードすることができる。
【００１９】
道路データベース２１から道路データを読み出し、ワーキングメモリに展開するために２次元データ読み込み手段５が備えられている。ワーキングメモリに展開された道路データは、２次元画像生成手段８１により、表示地図画像に適した２次元画像に生成される。
【００２０】
立体図データベース２２にアクセスし、案内経路と立体物との離散距離を演算し、得られた離散距離に応じて簡略化された立体物に関する立体図データをワーキングメモリで構成されているバッファ部である立体図バッファ部７に転送する立体図データ読み込み手段６が備えられている。この実施形態では、立体図データベース２２には、同一立体物に関して詳細立体図データと簡略立体図データとが格納されている。そのため、この実施形態での立体図データ読み込み手段６は、得られた離散距離に応じて詳細立体図データと簡略立体図データとのいずれかが前記立体図データベース２２から読み込み、立体図バッファ部７に転送するように構成されている。
【００２１】
立体物の立体図データの立体図バッファ部７への転送は、所定区画単位毎に該当立体物の立体的描画処理に先立って行われ、自車がその所定区画単位を過ぎ去るまで、その所定区画単位に含まれている立体物の立体図データは立体図バッファ部７に格納される。立体図バッファ部７に格納されている詳細立体図データ又は簡略立体図データを用いた立体物の立体的描画処理は３次元画像生成手段８２によって公知の３次元描画アルゴリズムを用いて行われる。
【００２２】
２次元画像生成手段８１又は３次元画像生成手段８２あるいはその両方によって生成された画像は、地図画像生成手段９によって、モニタ３１の表示に適した地図画像に生成される。表示処理手段３４は、この地図画像に、必要に応じて種々の情報やシンボルを重ね合わせて、モニタ表示データに変換し、モニタ３１に出力する。
【００２３】
地図データベース２の道路データベース２１に格納されている道路データの模式的なデータ構造が図２に示されている。道路データベース２１に格納されている道路データは、所定間隔の緯度経度によって分割された区域を表す標準地域メッシュで管理される。この標準地域メッシュにはメッシュコードが割り当てられている。道路データは、管理テーブル領域と実データ領域とに分かれたデータ構造となっている。管理テーブル領域には、前記メッシュコード、作成年月などの属性情報、実データへのリンク先を示すリンク情報などが含まれている。実データ領域では、リンク情報のリンク先となるリンク列ＩＤ毎にデータ管理されており、交差点データ、接続データ、道路データ、形状データが記録されている。交差点データは、交差点を表すノードの座標情報、信号機や案内標識の有無等を表す交差点の属性情報、当該交差点（ノード）が複数のレイヤの何れのレイヤにまで含まれるかを示す階層情報等を含んでいる。接続データは、交差点を表すノードにどの道路（リンク）が接続されているかを示すノード・リンク情報、交差点での進行方向に応じた案内の要否や規制の有無を示す属性情報等を含んでいる。道路データは、道路を表すリンクの両端ノードの情報、道路種別情報、幅員情報、車線数情報、当該道路（リンク）が複数のレイヤの何れのレイヤにまで含まれるかを示す階層情報等を含んでいる。形状データは、道路を表すリンクの形状を規定する形状補間点群の座標情報等を含んでいる。
【００２４】
地図データベース２の３次元市街地データベース２２に格納されている立体図データの模式的なデータ構造が図３に示されている。３次元市街地データベース２２に格納されている立体図データも、所定間隔の緯度経度によって分割された区域を表す標準地域メッシュで管理されており、管理テーブル領域と実データ領域とに分かれたデータ構造となっている。管理テーブル領域には、前記メッシュコード、作成年月などの属性情報、実データへのリンク先を示すリンク情報などが含まれている。
【００２５】
実データ領域では、リンク情報のリンク先となる立体物ＩＤ毎に立体物の立体図データが管理されているが、この実施形態では、同一立体物に関して詳細立体図データと簡略立体図データが用意されている。このため、立体物ＩＤ毎に、立体物属性データ、詳細立体図データ、簡略立体図データなどが記録されている。立体物属性データには、立体物の種別、立体物の名称、立体物の説明など立体物の属性に関する情報が含まれている。詳細立体図データと簡略立体図データのデータ構造自体は同じであり、それぞれには、底面データ、ポリゴンデータおよびテクスチャデータが含まれている。底面データは、立体物と関連付けられた２次元領域データであり、立体物が含まれる敷地や立体物の底面などの情報であり、底面を規定する各頂点の２次元座標データ群を有する。ポリゴンデータは、立体物を立体的に描画するために使用されるポリゴンのデータであり、立体物を構成するポリゴン数、立体物を構成するポリゴンを識別する識別子、ポリゴン識別子で識別されるポリゴンの頂点の座標データを有する。テクスチャデータは、ポリゴンに貼り付ける画像の画像データであり、各ポリゴンに対応してテクスチャ画像データを有する。
【００２６】
詳細立体図データと簡略立体図データにおける、それぞれの底面データ、ポリゴンデータおよびテクスチャデータの違いは、簡略立体図データのものが詳細立体図データのものより簡略化されていることである。例えば、底面データやポリゴンデータに関しては、その簡略化は、ポリゴンの頂点数を間引くことで実現している。また、テクスチャデータに関しては、テクスチャ画像データの解像度と階調度の両方あるいはいずれかを低減することで簡略化を図っている。
【００２７】
図４に、地図データベース２にアクセスするとともに、案内経路とその周辺の立体物との間の離散距離に応じて簡略化された立体物に関する立体図データを立体図バッファ部７に転送する立体図データ読み込み手段６の機能要素を示すブロック図が示されている。この実施形態では、この立体図データ読み込み手段は、設定された離散距離しきい値を判定基準とし、演算された離散距離がその離散距離しきい値以下の立体物に関しては詳細立体図データを立体図バッファ部７に転送する。また、演算された離散距離がその離散距離しきい値を超える立体物に関しては簡略立体図データを立体図バッファ部７に転送する。
【００２８】
この立体図バッファ部７には、立体図データ読み込み管理部６０、演算予備用道路データ入力部６１、演算予備用立体図データ入力部６２、離散距離演算部６３、詳細／簡略決定部６４、離散距離しきい値設定部６５、立体図データ読み込み部６６、データ転送部６７が備えられている。
【００２９】
立体図データ読み込み管理部６０は、立体図読み込み手段６の上記したような機能要素の動作を管理・制御するものである。演算予備用道路データ入力部６１は、経路情報記憶部４２に記憶されている案内経路と自車位置情報とによって規定されているこれから走行する道路区間の位置情報（座標データ）等を、離散距離演算での利用のために、２次元地図データ読み込み手段２１を介して道路データベース２１から受け取る。演算予備用立体図データ入力部６２は、前記道路区間の周辺に位置する立体物の底面データ等を、離散距離演算での利用のために、３時点市街図データベース２２から読み込む。離散距離演算部６３は、演算予備用道路データ入力部６１で確保されている道路区間の位置情報や演算予備用立体図データ入力部６２で確保されている立体物の底面データ等を用いて、案内経路としての前記道路区間とその周辺の各立体物の平面外形との間の最短距離を離散距離として演算する。なお、立体物の平面外形に関するデータとしては立体物の底面データを用いる。ここでは、地図上での、道路区間と立体物の平面外形との間の最短距離を離散距離としたが、そのほか、道路区間と立体物の平面外形との間を連絡する道路に沿った距離を離散距離として採用してもよい。
【００３０】
詳細／簡略決定部６４は、設定された離散距離しきい値を判定基準とし、離散距離演算部６３で演算された離散距離に応じて対象となっている立体物の詳細立体図データ又は簡略立体図データのいずれを選択するかを決定する。この離散距離しきい値は、離散距離しきい値設定部６５によって設定されるが、この実施形態では、前もって定められた所定値、例えば「１００ｍ」を離散距離しきい値としている。もちろん、この離散距離しきい値は道路条件又は道路周辺条件に応じて可変設定できるような構成を採用してもよい。例えば、その道路区間の道路幅が広い場合、離散距離しきい値を大きくすることで、道路幅の影響を離散距離から取り除くようにすると好都合である。
【００３１】
立体図データ読み込み部６６は、詳細／簡略決定部６４で決定された内容に応じて、立体図データベース２２から該当する立体物の詳細立体図データ又は簡略立体図データを読み込む。データ転送部６７は、立体図データ読み込み部６６によって読み込まれた詳細立体図データ又は簡略立体図データを立体図バッファ部７に転送する。立体図バッファ部７に転送された詳細立体図データ又は簡略立体図データは、立体地図生成時に３次元画像生成手段８２によって利用され、車両が該当する立体物を通過すると、その立体図データは立体図バッファ部７から消去される。
【００３２】
上述したように構成された立体図データ読取手段６による、立体図データの取り込み処理の流れを、図５に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、立体図データ読み込み管理部６０が案内経路のうちで立体地図を作成しようとする区間を処理対象道路区間として選定する（＃０１）。選定された道路区間の位置情報を道路データベース２１から演算予備用道路データ入力部６１を通じて入力する（＃０２）。離散距離しきい値設定部６５が詳細／簡略決定部６４に対して離散距離しきい値：ＳＨを設定する（＃０３）。その際、選定された道路区間の道路条件又は道路周辺条件、例えば道幅や道路種別などによって変動させてもよい。次に、選定された道路区間の周辺に位置する立体物の底面データを立体図データベース２２から演算予備用立体図データ入力部６２を通じて入力する（＃０４）。
【００３３】
以上のステップで、選定された道路区間（案内経路）と立体物との離散距離を演算する準備が完了したので、選定された道路区間の周辺に位置する立体物毎の処理を順次行う。まず、立体図データ読み込み管理部６０が処理対象となる注目立体物を指定する（＃１１）。注目立体物と選定された道路区間との離散距離：Ｘを離散距離演算部６３が行う（＃１２）。求められた離散距離：Ｘと離散距離しきい値：ＳＨとを比較する（＃１３）。離散距離：Ｘが離散距離しきい値：ＳＨ以下の場合（＃１３No分岐）、注目立体物の詳細立体図データを立体図データベース２２から立体図データ読み込み部６６を通じて読み込む（＃１４）。また、離散距離：Ｘが離散距離しきい値：ＳＨを超える場合（＃１３Yes分岐）、注目立体物の簡略立体図データを立体図データベース２２から立体図データ読み込み部６６を通じて読み込む（＃１５）。立体図データ読み込み部６６を通じて読み込まれた立体図データはデータ転送部６７によって立体図バッファ部７に転送される（＃２１）。次に注目立体物として指定する立体物が残っているかどうかを立体図データ読み込み管理部６０がチェックする（＃２２）。残っていれば（＃２２Yes分岐）、ステップ＃１１に戻って注目立体物を指定し、ステップ＃１２から＃２１の処理を繰り返し、残っていなければ（＃２２No分岐）、このルーチンを終了する。
【００３４】
一旦、立体図バッファ部７に転送された詳細立体図データ又は簡略立体図データは、３次元画像生成手段８２によって立体図描画ために指定された立体物毎に、その立体図データに基づいてその立体物が描画される。例えば、ある立体物に関して、詳細立体図データが立体図データ読み込み手段６を通じて立体図バッファ部７に転送されている場合、図７に例示するように、多数のポリゴンを用いていることにより詳細な外観形状を有する立体物となる。さらに、各ポリゴンに貼り付けられるテクスチャ画像の階調度や解像度の高いでの、実物に近い質感をもった立体物が描画されることになる。これに対して、簡略立体図データが立体図データ読み込み手段６を通じて立体図バッファ部７に転送されている立体物の場合、図８に例示するように、かなり頂点数が間引かれたポリゴンが用いられ、場合によっては小さなポリゴンが省略されるので、簡略した外形形状を有する立体物が描画される。その上、各ポリゴンに貼り付けられるテクスチャ画像の階調度や解像度も低いので、その立体物の描画処理速度が高速化される。
【００３５】
３次元画像生成手段８２による、特定視点からの立体視野に入る立体物の描画が終わると、走行中の道路とともに立体地図画像が作成され、表示処理手段３４を通じてモニタ３１に表示される。モニタ３１に表示される立体地図画像の一例は図８に示されている。図８から理解できるように、案内経路である道路から遠い立体物は簡略されて描画されており、道路から近い立体物は詳細に描画されている。この関係は、自車両が走行し、特定の立体物に対して自車両が近づいても、同じである。つまり、最初に案内経路と立体物との間の離散距離に基づいて決定され、立体図バッファ部７に転送された立体図データがそのまま利用されるからである。つまり、立体描画される立体物が詳細表示又は簡略表示されるかどうかは、最初に立体図バッファ部７にどのような形態で転送されているかで決定される。
【００３６】
〔別実施形態〕
上記実施の形態では、地図データベース２の立体図データベース２２には、各立体図に関して詳細立体図データと簡略化立体図データが格納されており、離散距離演算部６３による離散距離と離散距離しきい値を比較して、描画対象となる立体物の詳細立体図データ又は簡略化立体図データが立体図バッファ部７に転送されていた。これに代えて、立体図データベース２２には、各立体図に関して詳細立体図データだけを格納しておき、簡略立体図データが要求される場合には、立体図データ読み込み部６６からデータ転送部６７を通じて立体図データを立体図バッファ部７に転送する前に、詳細立体図データを簡略立体図データに変換する構成を採用してもよい。そのような別実施形態における立体図読み込み手段６のブロック図が示されている。先の実施形態における立体図読み込み手段６のブロック図（図４参照）との違いは、詳細立体図データを簡略立体図データに変換する立体図データ変換部６８が付加されていることである。
【００３７】
この別実施形態での立体地図表示ナビゲーション装置では、立体図データベース２２は同一立体物に関して詳細立体図データだけを格納しており、立体図データ読み込み手段６は、離散距離演算部６３によって求めた離散距離が長い立体物に関しては、立体図データベースから読み込んだ詳細立体図データを立体図データ変換部６８による簡略化処理により簡略立体図データに変換して、立体図バッファ部に７転送することになる。その際、先の実施形態と同様に、離散距離しきい値設定部６５によって設定された離散距離しきい値を判定基準とし、演算された離散距離が前記離散距離しきい値以下の立体物に関しては詳細立体図データを前記バッファ部に転送し、演算された離散距離が前記離散距離しきい値を超える立体物に関しては簡略立体図データを前記バッファ部に転送してもよい。また、立体図データ変換部６８を任意の簡略度で詳細立体図データを簡略立体図データに変換できる構成とし、離散距離が長いほどより簡略化された立体図データをバッファ部に転送する構成を採用してもよい。
【００３８】
この別実施形態における、立体図データ読み込み手段６による立体図データ読み込み制御の流れが図１０のフローチャートに示されている。先の実施形態における立体図データ読み込み制御の流れ（図５参照）との違いは、ステップ＃１３の判定で離散距離：Ｘが離散距離しきい値：ＳＨを超えていることでYes分岐した場合の処理である。この場合、立体図データベース２２には簡略立体図データは含まれていないので、立体図データ読み込み部６６は、とりあえず詳細立体図データを立体図データベース２２から読み込む（＃１６）。読み込まれた詳細立体図データは、立体図データ変換部６８によって、上述したような概略立体図データに変換される（＃１６）。変換された概略立体図データはデータ転送部６７によって立体図バッファ部７に転送される（＃２１）。
つまり、先に実施形態との違いは、ステップ＃１５がステップ＃１６と１７に入れ替わっただけであるが、その際、簡略立体図データへの変換時に離散距離に応じて変化する簡略度に基づいて詳細立体図データの簡略化を行ってもよい。
【００３９】
上述した実施の形態での立体地図表示ナビゲーション装置では、カーナビゲーションシステムなどに用いられているような案内経路を基準としてその周辺の立体物を経路とともに立体表示することが主題となっていたが、単純な地図表示システム、例えば、特定の道路の特定区間を指定することで、その特定道路区間の周辺の立体物を道路ともに立体表示す汎用的な立体地図表示システムに本発明を適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態に係わる立体地図表示ナビゲーション装置のブロック図
【図２】道路データの一例を示すデータ構造図
【図３】立体図データの一例を示すデータ構造図
【図４】立体図読み込み手段のブロック図
【図５】立体図データ読み込み制御の流れを示すフローチャート
【図６】詳細立体図データに基づいて描画され、モニタ表示された立体物の一例を示す図
【図７】簡略立体図データに基づいて描画され、モニタ表示された立体物の一例を示す図
【図８】詳細立体図データ及び簡略立体図データに基づいて描画された立体地図モニタ表示図
【図９】別実施形態における立体図読み込み手段のブロック図
【図１０】別実施形態における立体図データ読み込み制御の流れを示すフローチャート
【符号の説明】
【００４１】
２：地図データベース
６：立体図データ読み込み手段
７：立体図バッファ部（バッファ部）
９：地図画像生成手段
２１：二次元道路データベース
２２：立体図データベース
３１：モニタ
４２：経路情報記憶部
６３：離散距離演算部
６５：離散距離しきい値決定部
６７：データ転送部
６８：立体図データ変換部
８２；３次元画像生成手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路データを格納する道路データベースと立体物の立体図データを格納する立体図データベースとを有する地図データベースと、
前記道路データに基づいて設定された案内経路に関する経路情報を記憶する経路情報記憶部と、
前記地図データベースにアクセスするとともに、前記案内経路と前記立体物との離散距離を演算し、前記離散距離に応じて簡略化された前記立体物に関する立体図データをバッファ部に転送する立体図データ読み込み手段と、
前記バッファ部から取り出した立体図データに基づいて３次元の経路案内用地図画像を生成する地図画像生成手段とを、
備えた立体地図表示ナビゲーション装置。
【請求項２】
前記立体図データ読み込み手段は、前記離散距離が長いほどより簡略化された立体図データをバッファ部に転送する請求項１に記載の立体地図表示ナビゲーション装置。
【請求項３】
前記立体図データ読み込み手段は、設定された離散距離しきい値を判定基準とし、演算された離散距離が前記離散距離しきい値を超える立体物に関しては簡略立体図データを前記バッファ部に転送し、演算された離散距離が前記離散距離しきい値以下の立体物に関しては詳細立体図データを前記バッファ部に転送する請求項１又は２に記載の立体地図表示ナビゲーション装置。
【請求項４】
前記離散距離しきい値は道路条件又は道路周辺条件に応じて可変設定される請求項３に記載の立体地図表示ナビゲーション装置。
【請求項５】
前記立体図データベースは同一立体物に関して詳細立体図データと簡略立体図データとを格納しており、前記立体図データ読み込み手段は、前記離散距離に応じて詳細立体図データと簡略立体図データとのいずれかを前記立体図データベースから読み込む請求項３又は４に記載の立体地図表示ナビゲーション装置。
【請求項６】
前記立体図データベースは同一立体物に関して詳細立体図データだけを格納しており、前記立体図データ読み込み手段は、前記離散距離が長い立体物に関しては、前記立体図データベースから読み込んだ詳細立体図データを簡略化処理により簡略立体図データに変換して、前記バッファ部に転送する請求項１から４のいずれか一項に記載の立体地図表示ナビゲーション装置。
【請求項７】
前記簡略化処理において、前記詳細立体図データのテクスチャデータの解像度と階調度のいずれかあるいは両方の低減、及びポリゴンデータのポリゴン数低減あるいはそれらの組み合わせが行われる請求項６に記載の立体地図表示ナビゲーション装置。
【請求項８】
前記離散距離は、前記案内経路と前記立体物の立体図データ上の平面外形との間の最短距離である請求項１から７のいずれか一項に記載の立体地図表示ナビゲーション装置。
【請求項９】
道路データを格納する道路データベースと立体物の立体図データを格納する立体図データベースとを有する地図データベースと、
前記道路データに基づいて予め設定された設定道路に関する道路情報を記憶する道路情報記憶部と、
前記地図データベースにアクセスするとともに、前記設定道路と前記立体物との離散距離を演算し、前記離散距離に応じて簡略化された前記立体物に関する立体図データをバッファ部に転送する立体図データ読み込み手段と、
前記バッファ部から取り出した立体図データに基づいて３次元の設定道路用地図画像を生成する地図画像生成手段とを、
備えた立体地図表示システム。
【請求項１０】
道路データを格納する道路データベースと立体物の立体図データを格納する立体図データベースとを有する地図データベースと、前記道路データに基づいて設定された案内経路に関する経路情報を記憶する経路情報記憶部とを備えた立体地図表示ナビゲーション装置のための立体地図表示プログラムにおいて、
前記地図データベースにアクセスするとともに、前記案内経路と前記立体物との離散距離を演算し、前記離散距離に応じて簡略化された前記立体物に関する立体図データをバッファ部に転送する立体図データ読み込み機能と、
前記バッファ部から取り出した立体図データに基づいて３次元の経路案内用地図画像を生成する地図画像生成機能とを、
コンピュータに実現させるための立体地図表示プログラム。
【請求項１】
道路データを格納する道路データベースと立体物の立体図データを格納する立体図データベースとを有する地図データベースと、
前記道路データに基づいて設定された案内経路に関する経路情報を記憶する経路情報記憶部と、
前記地図データベースにアクセスするとともに、前記案内経路と前記立体物との離散距離を演算し、前記離散距離に応じて簡略化された前記立体物に関する立体図データをバッファ部に転送する立体図データ読み込み手段と、
前記バッファ部から取り出した立体図データに基づいて３次元の経路案内用地図画像を生成する地図画像生成手段とを、
備えた立体地図表示ナビゲーション装置。
【請求項２】
前記立体図データ読み込み手段は、前記離散距離が長いほどより簡略化された立体図データをバッファ部に転送する請求項１に記載の立体地図表示ナビゲーション装置。
【請求項３】
前記立体図データ読み込み手段は、設定された離散距離しきい値を判定基準とし、演算された離散距離が前記離散距離しきい値を超える立体物に関しては簡略立体図データを前記バッファ部に転送し、演算された離散距離が前記離散距離しきい値以下の立体物に関しては詳細立体図データを前記バッファ部に転送する請求項１又は２に記載の立体地図表示ナビゲーション装置。
【請求項４】
前記離散距離しきい値は道路条件又は道路周辺条件に応じて可変設定される請求項３に記載の立体地図表示ナビゲーション装置。
【請求項５】
前記立体図データベースは同一立体物に関して詳細立体図データと簡略立体図データとを格納しており、前記立体図データ読み込み手段は、前記離散距離に応じて詳細立体図データと簡略立体図データとのいずれかを前記立体図データベースから読み込む請求項３又は４に記載の立体地図表示ナビゲーション装置。
【請求項６】
前記立体図データベースは同一立体物に関して詳細立体図データだけを格納しており、前記立体図データ読み込み手段は、前記離散距離が長い立体物に関しては、前記立体図データベースから読み込んだ詳細立体図データを簡略化処理により簡略立体図データに変換して、前記バッファ部に転送する請求項１から４のいずれか一項に記載の立体地図表示ナビゲーション装置。
【請求項７】
前記簡略化処理において、前記詳細立体図データのテクスチャデータの解像度と階調度のいずれかあるいは両方の低減、及びポリゴンデータのポリゴン数低減あるいはそれらの組み合わせが行われる請求項６に記載の立体地図表示ナビゲーション装置。
【請求項８】
前記離散距離は、前記案内経路と前記立体物の立体図データ上の平面外形との間の最短距離である請求項１から７のいずれか一項に記載の立体地図表示ナビゲーション装置。
【請求項９】
道路データを格納する道路データベースと立体物の立体図データを格納する立体図データベースとを有する地図データベースと、
前記道路データに基づいて予め設定された設定道路に関する道路情報を記憶する道路情報記憶部と、
前記地図データベースにアクセスするとともに、前記設定道路と前記立体物との離散距離を演算し、前記離散距離に応じて簡略化された前記立体物に関する立体図データをバッファ部に転送する立体図データ読み込み手段と、
前記バッファ部から取り出した立体図データに基づいて３次元の設定道路用地図画像を生成する地図画像生成手段とを、
備えた立体地図表示システム。
【請求項１０】
道路データを格納する道路データベースと立体物の立体図データを格納する立体図データベースとを有する地図データベースと、前記道路データに基づいて設定された案内経路に関する経路情報を記憶する経路情報記憶部とを備えた立体地図表示ナビゲーション装置のための立体地図表示プログラムにおいて、
前記地図データベースにアクセスするとともに、前記案内経路と前記立体物との離散距離を演算し、前記離散距離に応じて簡略化された前記立体物に関する立体図データをバッファ部に転送する立体図データ読み込み機能と、
前記バッファ部から取り出した立体図データに基づいて３次元の経路案内用地図画像を生成する地図画像生成機能とを、
コンピュータに実現させるための立体地図表示プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−１５７０５３（Ｐ２００９−１５７０５３Ａ）
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３４３６１（Ｐ２００７−３３４３６１）
【出願日】平成１９年１２月２６日（２００７．１２．２６）
【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２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２６日（２００７．１２．２６）
【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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