３次元マップマッチング処理装置、３次元マップマッチング処理方法、３次元マップマッチング処理プログラム、ナビゲーション装置、ナビゲーション方法、ナビゲーションプログラム、および、自動車
【課題】３次元座標データを用いて移動体の現在位置をマップマッチングするときに誤差の発生を抑制できるようにすることを課題とする。
【解決手段】ロケーションコンピュータ２１では、現在位置および進行情報の情報に基づいて２次元マップマッチングが実行されて２次元位置情報が算出される。その２次元位置情報と３次元座標ＤＢ２２に記憶される３次元座標データとに基づいてＺ座標位置が算出される。さらに、移動体の移動上、Ｚ座標位置に基づいてＺ軸方向の勾配差が検出され、その勾配差に基づいて移動距離が補正されて３次元位置情報が算出される。画像処理装置２７では、３次元位置情報に基づいて経路上の案内画像が生成される。その案内画像には自動車の傾斜補正が加味されて、カメラ７で撮影された実際の風景画像が重畳される。その結果はディスプレイ５に表示出力される。
【解決手段】ロケーションコンピュータ２１では、現在位置および進行情報の情報に基づいて２次元マップマッチングが実行されて２次元位置情報が算出される。その２次元位置情報と３次元座標ＤＢ２２に記憶される３次元座標データとに基づいてＺ座標位置が算出される。さらに、移動体の移動上、Ｚ座標位置に基づいてＺ軸方向の勾配差が検出され、その勾配差に基づいて移動距離が補正されて３次元位置情報が算出される。画像処理装置２７では、３次元位置情報に基づいて経路上の案内画像が生成される。その案内画像には自動車の傾斜補正が加味されて、カメラ７で撮影された実際の風景画像が重畳される。その結果はディスプレイ５に表示出力される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元マップマッチング処理装置、３次元マップマッチング処理方法、３次元マップマッチング処理プログラム、ナビゲーション装置、ナビゲーション方法、ナビゲーションプログラム、および、自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カーナビゲーション装置の普及は著しく、とくにコンピュータグラフィックス（ＣＧ）技術の進歩が目覚しいことから、実際の風景をよりリアルなＣＧ画像で再現することにより臨場感溢れるナビゲーションを実現することが可能である。テクスチャマッピングで３次元ＣＧ画像として生成される建物、樹木等のオブジェクトが立体的に表現されるので、実際の風景に近いリアル感が増している。このように、実際にフロントガラスを通して見える風景とナビゲーション装置によって提供される３次元ＣＧ画像との差異が少なければ少ないほどドライバに対して直感的な認識を促すことが可能となる。
【０００３】
その一方で、地図に更新箇所が発生すると、その都度通信によって更新部分をダウンロードする必要がある。この場合には、更新対象が区画単位であっても地図データの情報量自体が膨大であるため、地図データをダウンロードするための通信コストは嵩むものである。そこで今日、詳細な地図データを必要とせず、カメラで撮影した画像を利用するナビゲーション装置が提案されている。
【０００４】
すなわち、自動車の現在位置と進行方向を検出し、その位置、方向での案内情報を自動車が撮影した画像に重畳させたものをディスプレイに表示するナビゲーション装置が提案されている（特許文献１）。また、そのような案内情報をフロントガラスに投影させるナビゲーション装置の提案もある（特許文献２）。
【０００５】
さらに、３次元座標データを用いるものであって、移動体の現在位置から所定区間における平面座標系の走行予定経路鳥瞰画像を求め、その走行予定経路鳥瞰画像を移動体自身の傾斜角度に基づいて補正し、その補正後の走行予定経路鳥瞰画像に移動体のカメラで撮影した前方視界の画像を合成する位置表示システムの提案もある（特許文献３）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１３２５９８号公報
【特許文献２】特開平１０−１３２５９７号公報
【特許文献３】特願２００５−２３３７１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来例においては、自動車の傾斜角度を検知して走行予定経路鳥瞰画像とカメラで撮影した前方視界の画像との間でカメラ座標系での整合を図っているものもあるが、勾配差のある道路上を走行する自動車の真の現在位置を走行予定経路鳥瞰画像にマップマッチングさせることは困難であった。とくに従来のナビゲーション装置が移動距離の補正を交差点ノードでの右左折を利用していることもあって、勾配差のある道路で自動車の直進移動距離が伸びると、地図上に反映される自動車の現在位置に誤差が蓄積するという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、３次元座標データを用いて移動体の現在位置をマップマッチングするときに誤差の発生を抑制することが可能な３次元マップマッチング処理装置、３次元マップマッチング処理方法、および、３次元マップマッチング処理プログラムを提供することにある。
【０００９】
また、本発明の目的は、３次元座標データを用いて移動体の現在位置をマップマッチングするときに誤差の発生を抑制して、案内精度の高いナビゲーションを実現することが可能なナビゲーション装置、ナビゲーション方法、ナビゲーションプログラム、および、自動車を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係る３次元マップマッチング処理装置は、少なくとも現在位置および進行情報を検出する機能を有する移動体の３次元マップマッチング処理装置であって、ＸＹＺ座標系の３次元座標データを記憶する記憶手段と、現在位置および進行情報の情報を入力する入力手段と、前記入力手段で入力された情報を２次元マップマッチングしてＸ−Ｙ座標上の２次元位置情報を算出する２次元マッチング手段と、前記２次元マップマッチング手段で算出された２次元位置情報と前記記憶手段に記憶される３次元座標データとに基づいてＸ−Ｙ−Ｚ座標上のＺ座標位置を算出する算出手段と、前記移動体の移動上、前記算出手段で算出されたＺ座標位置に基づいてＺ軸方向の勾配差を検出する検出手段と、前記検出手段で検出された勾配差に基づいて移動距離を補正して３次元位置情報を算出する３次元マップマッチング手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項２の発明に係る３次元マップマッチング処理方法は、少なくとも現在位置および進行情報を検出する機能を有する移動体の３次元マップマッチング処理方法であって、現在位置および進行情報の情報を入力する第１ステップと、前記第１ステップで入力された情報を２次元マップマッチングしてＸ−Ｙ座標上の２次元位置情報を算出する第２ステップと、ＸＹＺ座標系の３次元座標データをメモリに記憶しており、前記第２ステップで算出された２次元位置情報と前記メモリに記憶される３次元座標データとに基づいてＸ−Ｙ−Ｚ座標上のＺ座標位置を算出する第３ステップと、前記移動体の移動上、前記第３ステップで算出されたＺ座標位置に基づいてＺ軸方向の勾配差を検出する第４ステップと、前記第４ステップで検出された勾配差に基づいて移動距離を補正して３次元位置情報を算出する第５ステップと、を含んだことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項３の発明に係る３次元マップマッチング処理方法は、少なくとも現在位置および進行情報を検出する機能を有する移動体に設置されるコンピュータにより実行可能な３次元マップマッチング処理プログラムであって、前記コンピュータに、現在位置および進行情報の情報を入力する第１ステップと、前記第１ステップで入力された情報を２次元マップマッチングしてＸ−Ｙ座標上の２次元位置情報を算出する第２ステップと、ＸＹＺ座標系の３次元座標データをメモリに記憶しており、前記第２ステップで算出された２次元位置情報と前記メモリに記憶される３次元座標データとに基づいてＸ−Ｙ−Ｚ座標上のＺ座標位置を算出する第３ステップと、前記移動体の移動上、前記第３ステップで算出されたＺ座標位置に基づいてＺ軸方向の勾配差を検出する第４ステップと、前記第４ステップで検出された勾配差に基づいて移動距離を補正して３次元位置情報を算出する第５ステップと、を実行させることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項４の発明に係るナビゲーション装置は、カメラ、ディスプレイおよび少なくとも現在位置および進行情報を検出する機能を有する移動体のナビゲーション装置であって、ＸＹＺ座標系の３次元座標データを記憶する記憶手段と、前記カメラの撮影で取得される画像情報および現在位置および進行情報の情報を入力する入力手段と、前記入力手段で入力された情報を２次元マップマッチングしてＸ−Ｙ座標上の２次元位置情報を算出する２次元マッチング手段と、前記２次元マップマッチング手段で算出された２次元位置情報と前記記憶手段に記憶される３次元座標データとに基づいてＸ−Ｙ−Ｚ座標上のＺ座標位置を算出する算出手段と、前記移動体の移動上、前記算出手段で算出されたＺ座標位置に基づいてＺ軸方向の勾配差を検出する検出手段と、前記検出手段で検出された勾配差に基づいて移動距離を補正して３次元位置情報を算出する３次元マップマッチング手段と、前記３次元マップマッチング手段で算出された３次元位置情報に基づいてルート案内を示す画像情報を生成する画像生成手段と、前記画像生成手段で生成された画像情報と前記入力手段で入力された画像情報とを重畳する重畳手段と、前記重畳手段で重畳された画像を前記ディスプレイに表示する表示手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
また、請求項５の発明は、請求項４において、さらに、２次元地図データを記憶する地図記憶手段と、前記地図記憶手段に記憶される２次元地図データを参照して前記３次元マップマッチング手段で算出された３次元位置情報に基づいて前記移動体の現在位置情報を含む２次元地図を生成する地図生成手段と、前記地図生成手段で生成された２次元地図を前記ディスプレイに表示する地図表示手段とを有してもよい。
【００１５】
また、請求項６の発明は、請求項４または５において、前記重畳手段は前記入力手段で入力された情報に基づいて前記画像生成手段で生成された画像情報の傾斜を補正してもよい。
【００１６】
また、本発明の請求項７の発明に係るナビゲーション方法は、カメラ、ディスプレイおよび少なくとも現在位置および進行情報を検出する機能を有する移動体のナビゲーション方法であって、前記カメラの撮影で取得される画像情報および現在位置および進行情報の情報を入力する第１ステップと、前記第１ステップで入力された情報を２次元マップマッチングしてＸ−Ｙ座標上の２次元位置情報を算出する第２ステップと、ＸＹＺ座標系の３次元座標データをメモリに記憶しており、前記第２ステップで算出された２次元位置情報と前記メモリに記憶される３次元座標データとに基づいてＸ−Ｙ−Ｚ座標上のＺ座標位置を算出する第３ステップと、前記移動体の移動上、前記第３ステップで算出されたＺ座標位置に基づいてＺ軸方向の勾配差を検出する第４ステップと、前記第４ステップで検出された勾配差に基づいて移動距離を補正して３次元位置情報を算出する第５ステップと、前記第５ステップで算出された３次元位置情報に基づいてルート案内を示す画像情報を生成する第６ステップと、前記第６ステップで生成された画像と前記第１ステップで入力された画像情報とを重畳する第７ステップと、前記第７ステップで重畳された画像を前記ディスプレイに表示する第８ステップと、を含んだことを特徴とするものである。
【００１７】
また、請求項８の発明は、請求項７において、さらに、２次元地図データを前記メモリに記憶しており、前記メモリに記憶される２次元地図データを参照して前記第５ステップで算出された３次元位置情報に基づいて前記移動体の現在位置情報を含む２次元地図を生成する第９ステップと、前記第９ステップで生成された２次元地図を前記ディスプレイに表示する第１０ステップとを含んでもよい。
【００１８】
また、請求項９の発明は、請求項７または８において、前記第７ステップは前記第１ステップで入力された情報に基づいて前記第６ステップで生成された画像情報の傾斜を補正してもよい。
【００１９】
また、本発明の請求項１０の発明に係るナビゲーションプログラムは、カメラ、ディスプレイおよび少なくとも現在位置および進行情報を検出する機能を有する移動体に設置されるコンピュータにより実行可能なナビゲーションプログラムであって、前記コンピュータに、前記カメラの撮影で取得される画像情報および現在位置および進行情報の情報を入力する第１ステップと、前記第１ステップで入力された情報を２次元マップマッチングしてＸ−Ｙ座標上の２次元位置情報を算出する第２ステップと、ＸＹＺ座標系の３次元座標データをメモリに記憶しており、前記第２ステップで算出された２次元位置情報と前記メモリに記憶される３次元座標データとに基づいてＸ−Ｙ−Ｚ座標上のＺ座標位置を算出する第３ステップと、前記移動体の移動上、前記第３ステップで算出されたＺ座標位置に基づいてＺ軸方向の勾配差を検出する第４ステップと、前記第４ステップで検出された勾配差に基づいて移動距離を補正して３次元位置情報を算出する第５ステップと、前記第５ステップで算出された３次元位置情報に基づいてルート案内を示す画像情報を生成する第６ステップと、前記第６ステップで生成された画像と前記第１ステップで入力された画像情報とを重畳する第７ステップと、前記第７ステップで重畳された画像を前記ディスプレイに表示する第８ステップと、を実行させることを特徴とするものである。
【００２０】
また、請求項１１の発明は、請求項１０において、さらに、前記コンピュータに、２次元地図データを前記メモリに記憶しており、前記メモリに記憶される２次元地図データを参照して前記第５ステップで算出された３次元位置情報に基づいて前記移動体の現在位置情報を含む２次元地図を生成する第９ステップと、前記第９ステップで生成された２次元地図を前記ディスプレイに表示する第１０ステップとを実行させてもよい。
【００２１】
また、請求項１２の発明は、請求項１０または１１において、前記第７ステップは前記第１ステップで入力された情報に基づいて前記第６ステップで生成された画像情報の傾斜を補正してもよい。
【００２２】
また、本発明の請求項１３の発明に係る自動車は、自動車であって、前後左右方向のいずれか１つまたはその組み合わせ分の撮影を行うカメラと、ディスプレイと、少なくとも現在位置および進行情報を検出する位置検出ユニットと、ディスプレイを有しており、当該ディスプレイに画像を表示するナビゲーション装置と、を備え、前記ナビゲーション装置は、ＸＹＺ座標系の３次元座標データを記憶する記憶手段と、前記カメラの撮影で取得される画像情報および前記位置検出ユニットで取得される現在位置および進行情報の情報を入力する入力手段と、前記入力手段で入力された情報を２次元マップマッチングしてＸ−Ｙ座標上の２次元位置情報を算出する２次元マッチング手段と、前記２次元マップマッチング手段で算出された２次元位置情報と前記記憶手段に記憶される３次元座標データとに基づいてＸ−Ｙ−Ｚ座標上のＺ座標位置を算出する算出手段と、前記移動体の移動上、前記算出手段で算出されたＺ座標位置に基づいてＺ軸方向の勾配差を検出する検出手段と、前記検出手段で検出された勾配差に基づいて移動距離を補正して３次元位置情報を算出する３次元マップマッチング手段と、前記３次元マップマッチング手段で算出された３次元位置情報に基づいてルート案内を示す画像情報を生成する画像生成手段と、前記画像生成手段で生成された画像情報と前記入力手段で入力された画像情報とを重畳する重畳手段と、前記重畳手段で重畳された画像を前記ディスプレイに表示する表示手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００２３】
また、請求項１４の発明は、請求項１３において、前記ナビゲーション装置は、さらに、２次元地図データを記憶する地図記憶手段と、前記地図記憶手段に記憶される２次元地図データを参照して前記３次元マップマッチング手段で算出された３次元位置情報に基づいて前記移動体の現在位置情報を含む２次元地図を生成する地図生成手段と、前記地図生成手段で生成された２次元地図を前記ディスプレイに表示する地図表示手段とを有してもよい。
【００２４】
また、請求項１５の発明は、請求項１３または１４において、前記重畳手段は前記入力手段で入力された情報に基づいて前記画像生成手段で生成された画像情報の傾斜を補正してもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、３次元座標データを用いて移動体の現在位置をマップマッチングするときに誤差の発生を抑制することが可能である。このように誤差の発生を抑制したことにより、移動体に設けたディスプレイ上で案内精度の高いナビゲーションを実現することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る一実施の形態について詳細に説明する。
【００２７】
まず、全体の構成について説明する。図１は本発明の一実施形態による自動車の内部構成例を示すブロック図である。本実施形態の自動車１は、たとえば図１に示したように、以下に説明するが、本実施形態の３次元マップマッチングにより３次元位置情報の取得等を行うナビゲーション装置２、無線通信により各種の情報を授受するためのアンテナ３、音声を出力するスピーカ４、画像を表示するディスプレイ５、自車の現在位置を検出するＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）機器６１および進行情報となる方位、移動量をそれぞれ検出する２次元振動ジャイロ６２、車速度パルス６３を具備している２次元ナビゲーションセンサ６、自車の前方景色を撮影して画像を入力するＣＣＤ等のカメラ７、自車の傾斜を検知する傾斜センサ８等により構成されている。自動車１の制御系、電気系、エンジン部位等の構成は、本発明の趣旨からその説明を省略する。なお、２次元ナビゲーションコンピュータ６は、自車の現在位置と進行情報を検出できるものであればその他の構成であってもよい。
【００２８】
ナビゲーション装置２は、以下に詳述するが、本実施形態による３次元マップマッチングを実現するものであり、たとえば、ロケーションコンピュータ２１、領域の一部もしくは全部の３次元座標データ（３次元折線形状データ）を蓄積する３次元座標データベース（３次元座標ＤＢ）２２、領域の一部もしくは全部の２次元地図データおよび右左折等のポイントに応じて生成されるべき音声情報（音声データおよび生成ポイントの組み合わせ）を蓄積する地図および音声データベース（地図および音声ＤＢ）２３、通信処理装置２４、操作パネル２５、音声処理装置２６、画像処理装置２７等により構成されている。
【００２９】
ロケーションコンピュータ２１は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭによる制御ユニット、本実施形態の３次元マップマッチング処理等を実現するためのロケーション処理プログラム２１１等を具備している。このロケーションコンピュータ２１は、２次元ナビゲーションセンサ６に接続され、ＧＰＳ機器６１から現在位置情報、２次元振動ジャイロ６２から方位し、車速度パルス６３から移動量をそれぞれ入力してＸ−Ｙ座標系の２次元マップマッチングを実行し、さらに、３次元座標ＤＢ２２から３次元座標データを読み出してＸ−ＹＺ座標系でのＺ座標位置情報を算出する。このロケーションコンピュータ２１は、Ｚ座標位置情報に基づいて移動距離の補正を行ってから３次元位置情報を求めて画像処理装置２７に供給する。
【００３０】
通信処理装置２４は、アンテナ３に接続され、無線通信によってアンテナ３を介して各種の情報（渋滞情報、２次元地図データ、３次元座標データ、音声情報等）を取得する。通信処理装置２４は、アンテナ３を介して受信される２次元地図データや音声情報を地図および音声ＤＢ２３に出力する。これにより、地図および音声ＤＢ２３の更新処理が実行される。また、通信処理装置２４は、アンテナ３を介して受信される３次元座標データを３次元座標ＤＢ２２に出力する。これにより、３次元座標ＤＢ２２の更新処理が実行される。
【００３１】
操作パネル２５においては、ここではナビゲーション装置自体に設けられている例が示されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ナビゲーション装置外に設けてナビゲーション装置に対して操作信号を送る構成としてもよい。操作パネル２５は、出発地、目的地の入力により経路要求をしたり、候補として挙げられる経路の選択をしたり、本実施形態のカメラ撮影画像によるナビゲーション表示と２次元地図によるナビゲーション表示間の切り替えを指示するための操作ボタン等を備えている。
【００３２】
音声処理装置２６は、ロケーションコンピュータ２１、地図および音声ＤＢ２３等に接続され、地図および音声ＤＢ２３を参照してロケーションコンピュータ２から供給される３次元位置情報に基づいて真の現在位置に応じた音声データを後段に接続されるスピーカ４に供給する。スピーカ４は、音声処理装置２６から音声データを入力して音声を再生する。
【００３３】
画像処理装置２７は、ロケーションコンピュータ２１、地図および音声ＤＢ２３等に接続され、ロケーションコンピュータ２１から供給される３次元位置情報に基づいて真の現在位置に応じた経路案内画像を生成し、その画像をカメラ７から供給される風景の画像に重畳して後段に接続されるディスプレイ５に供給する。この画像処理装置２７は、傾斜センサ８にも接続され、その傾斜センサ８から供給される傾斜角度に応じて経路案内画像の角度をカメラ座標系に整合させる。ディスプレイ５は、画像処理装置２７に接続され、そこから出力される画像情報に基づく画像を表示する。
【００３４】
つぎに、主要なデータベースについて詳述する。図２は本実施形態による３次元座標ＤＢ２２の一例を示す図である。３次元座標ＤＢ２２は、たとえば図２に示したように、ヘッダ部を先頭にして座標ポイント毎にＸ，Ｙ，Ｚ座標データを対応付けて記憶している。一例として、座標ポイントＰ０（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）、・・・、Ｐn-1（Ｘn-1，Ｙn-1，Ｚn-1）のように順に記憶されている。３次元座標データの計測手法にもよるが、座標ポイントは、たとえば１ｍ間隔でもよいが、それ以上もしくはそれ以下の間隔でもよいことは言うまでもない。
【００３５】
つづいて、動作について説明する。図３は本実施形態によるナビゲーション処理の一例を説明するフローチャートである。以下に説明する動作は、主として、ナビゲーション装置２のロケーションコンピュータ２１および画像処理装置２３において、各制御ユニットおよびプログラムにより実現されるものである。
【００３６】
ナビゲーション装置２の電源が投入されると、初期設定が実行され（ステップＳ１０１）、２次元ナビゲーションセンサ６および傾斜センサ８からそれぞれにおいて検知される情報の入力が開始される（ステップＳ１０２）。つづいて、ドライバもしくは同乗者から経路設定（出発地、目的地等）等の入力が受け付けられ、メモリに記憶される（ステップＳ１０３）。ここで、メモリは図示せぬがナビゲーション装置２全体を制御する制御ユニットの記憶装置でもよく、あるいは、ロケーションコンピュータ２１や画像処理装置２７のメモリでもよい。
【００３７】
以上の準備が整い、自動車２が走行を開始すると、ロケーションコンピュータ２１において、図４および図５に示す３次元マップマッチング処理が開始される（ステップＳ１０４）。この３次元マップマッチング処理により３次元位置情報（３次元座標データに基づいて算出される情報）が決定すると、画像処理装置２７において、その３次元位置情報に基づいて経路案内画像（矢印で示すものであって右左折の案内、色等で示すものであって識別可能な坂道の案内、数字等で示すものであって車線数が多いときの走行ラインの案内等）が生成される（ステップＳ１０５）。
【００３８】
この経路案内画像には、傾斜センサ８から供給される自車の傾斜角度に応じてカメラ座標系としての補正が施される（ステップＳ１０６）。そして、カメラ７から撮影画像が読み込まれて（ステップＳ１０７）、その撮影画像に傾斜補正された経路案内画像が重畳される（ステップＳ１０８）。このようにして得られた重畳画像データに基づく画像はディスプレイ５に出力されて表示される（ステップＳ１０９）。
【００３９】
さらに、音声処理装置２６においては、ロケーションコンピュータ２１から供給された３次元位置情報に基づいて地図および音声ＤＢ２３から音声情報が抽出され、その音声情報のうち音声データに基づいて音声ガイダンスが生成される。この音声ガイダンスはスピーカ４から音声として出力される（ステップＳ１１０）。
【００４０】
つづいて、３次元マップマッチングについて詳述する。図４は本実施形態による３次元マップマッチングの原理を座標系で説明する図、図５は本実施形態による３次元マップマッチング処理の一例を説明するフローチャートである。３次元マップマッチング処理は、ロケーションコンピュータ２１により実行されるものである。図４（ａ）は、３次元座標系における２次元マップマッチングと３次元マップマッチングとの関係を示すものであり、同図（ｂ）は、走行時、勾配差の発生において、３次元マップマッチングにより移動量の誤差を防止する原理を説明するものである。
【００４１】
図４（ａ）において、２次元座標上の位置Ａ′，Ｐ′，Ｂ′，Ｃ′には、３次元座標系の位置Ａ，Ｐ，Ｂ，Ｃがそれぞれ対応しているものとする。ＸＹ平面に写像した２次元位置情報による線分Ａ′，Ｂ′，Ｃ′上にある点Ｐ′の位置情報が得られた場合、３次元位置情報の線分Ａ，Ｂ上の点Ｐの位置に自車があると推定できる。線分ＡＢは、たとえば１ｍ間隔に取得した位置情報を端点とする。このように、２次元マップマッチングにより自車の位置Ｐ′がわかれば、必然的に高さデータＺすなわちＺ軸座標位置データを算出することが可能となる。これにより、３次元振動ジャイロが用意できなくても、２次元ナビゲーションセンサ６を備えるだけでＸ，Ｙ，Ｚの３次元ナビゲーションセンサをソフトウェアの支援により実現することが可能となる。
【００４２】
図４（ｂ）において、２次元座標上の位置Ｆ′，Ｇ′，Ｈ′，Ｉ′，Ｊ′には、３次元座標系の位置Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊがそれぞれ対応しているものとする。３次元に拡張して勾配の変化を利用して、距離計測の補正を行うと、既存の方法よりも制度が向上する。たとえば、線分ＦＧ間において道路の勾配差（角度θ１）が確認されると、本実施形態の３次元マップマッチングにより移動距離の補正が可能となる。ところが、補正が施されないと線分間の補正前移動距離で示されるように、誤差ｄ１が発生する。同様に、線分ＧＨ間においても道路の勾配差（角度θ２）が確認され、本実施形態の３次元マップマッチングによる移動距離の補正が施されないと、誤差は蓄積して誤差ｄ２が発生する。本実施形態の３次元マップマッチングが施されると、図示の如く、各線分において誤差の発生が抑制された各線分の補正後移動距離が得られる。その結果、誤差の蓄積を防止することが可能となる。
【００４３】
以下、具体的な処理について説明する。３次元マップマッチング処理では、図５に示したように、まず２次元ナビゲーションセンサ６からの情報にしたがって現在位置、移動距離、および、進行方向の算出が行われ、これらの情報に基づいて２次元マップマッチング処理が実行される。その結果、２次元座標位置が算出される（ステップＳ２０２）。ここで、一例として、図４（ａ）に示したように、２次元座標位置（Ｘ−Ｙ座標系）をＰ′とする。そして、３次元座標ＤＢ２２から３次元座標データ（Ｘ−Ｙ−Ｚ座標系）が読み出されて参照され（ステップＳ２０３）、２次元座標位置Ｐ′の位置における高さＺすなわちＺ座標位置が算出される。このようにして、Ｚ位置座標データが取得され、ロケーションコンピュータ２１内のメモリに記憶される（ステップＳ２０４）。
【００４４】
つづいてＺ座標位置間の線分から勾配差が判断される（ステップＳ２０５）。勾配差があるという判断結果が得られた場合には（ステップＳ２０５のＹＥＳルート）、その勾配差に基づいて移動距離が補正される（ステップＳ２０６）。たとえば、図４（ｂ）の場合、線分ＦＧ間では、角度θ１となってそれに基づいて補正処理が実行される。一方、線分ＧＨ間では、角度θ２となってそれに基づいて補正処理が実行される。これにより、それぞれの誤差ｄ１、ｄ２は解消される。
【００４５】
勾配差に基づく補正が施されると、移動距離の補正からＸ−Ｙ座標におけるＸ座標位置およびＹ座標位置が確定し、これらＸ−Ｙ座標位置データにＺ座標位置データが組み合わされて３次元位置情報が確定する。このようにして３次元位置情報が算出されると、ロケーションコンピュータ２１のメモリに記憶される。そして、処理は図３に戻る（ステップＳ２０７）。従来、移動距離の補正は交差点ノードでの右左折を利用しており、直進移動距離が伸びると誤差が蓄積していたが、以上の結果、その蓄積を抑制することができる。
【００４６】
つぎに、表示例について説明する。図６は本実施形態のナビゲーション時における表示案内の一例を示す図であり、図７は本実施形態のナビゲーション時における表示案内の他の例を示す図である。
【００４７】
たとえば立体交差のような場所では、適切な位置で車線変更して早めに経路を確保しなくてはならないところである。たとえば図６（ａ）に示すように自動車２が立体交差に近づくと、その後、同図（ｂ）に示すように、ドライバが見ている景観と同じ映像がディスプレイ５に表示され、景観に対する経路案内画像５１の重畳によって正確に案内することができる。
【００４８】
また、たとえば図７（ａ）に示したように、見通しがよい状態で自動車２が交差点に差し掛かったときはよいが、たとえば同図（ｂ）に示したように、自車前方に大型車両５２が走行して前方の見通しを遮るような場合がある。このような場合でも、ディスプレイ５中に実際の景観に対して経路案内画像５３を重畳させることで、右左折の報知が可能となり、急な右左折でドライバが慌てるようなことはなくなり、交通安全上の効果も期待できる。
【００４９】
つぎに、２次元地図への切り替えについても補足説明する。図８は本実施形態による２次元地図への切り替え処理を説明するフローチャートであり、図９は本実施形態による２次元地図の表示例を示す図である。この処理は、画像処理装置２７によって実行される。
【００５０】
操作パネル２５の操作により景観に対して経路案内画像を重畳させた画像の表示から２次元地図への切り替えが受け付けられると、地図および音声ＤＢ２３の２次元地図データが参照され、ロケーションコンピュータ２１から供給される３次元位置情報のうちからＸ−Ｙ座標位置データが取得される（ステップＳ３０１）。
【００５１】
そして、Ｘ−Ｙ座標位置データに基づいて２次元地図上の自車位置が確定され、その自車位置に自車画像が重畳される。その結果、たとえば図９に示したように、経路画像５４上に自車位置を示す現在位置マーク５５を重畳させた画像が表示される（ステップＳ３０３）。この場合にも、移動距離が補正されていることから誤差が抑制された状態で正確な自車位置の表示によりナビゲーションすることが可能となる。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態によれば、現在位置および進行情報の情報を２次元マップマッチングして２次元位置情報を算出し、その２次元位置情報と３次元折線形状データとに基づいてＺ座標位置を算出し、自動車の移動上、Ｚ座標位置に基づいてＺ軸方向の勾配差を検出し、その勾配差に基づいて移動距離を補正して３次元位置情報を算出するようにしたので、勾配差のある道路で自動車の直進移動距離が伸びても、地図上に反映される自動車の現在位置に誤差が蓄積することはなく、誤差の発生を抑制することが可能である。
【００５３】
また、以上のように誤差の発生を抑制したので、ナビゲーション装置および自動車においては、案内精度の高いナビゲーションを実現することが可能である。
【００５４】
さらに、ＧＰＳ装置、２次元振動ジャイロ、および、車速度パルスのように、既存のナビゲーションセンサでよく、これにより、安価なナビゲーションシステムを提供することができることはもちろん、そのような既存のナビゲーションセンサを利用しても本実施形態のロケーションコンピュータを適用すれば、ナビゲーションシステム全体で高精度の３次元ナビゲーションセンサを実現することが可能である。
【００５５】
そして、本実施形態においても、３次元ＣＧ技術を駆使して実際の風景を再現しないため、膨大な地図データを自動車に取り込む必要はなくなる。
【００５６】
また、自動車の現在位置を精度高く地図上にマップマッチングさせるようにしたので、地図鳥瞰画像とカメラで撮影される画像との間で整合されるカメラ座標系においては、自動車の傾斜補正を正確な現在位置に基づいて反映させることが可能である。
【００５７】
さらに、自動車の現在位置を正確にマップマッチングさせていることから、カメラで撮影される画像に案内画像を重畳させるときにも案内画像をディスプレイに表示される撮影画像中に正確な位置で表示させることが可能である。
【００５８】
そして、３次元折線形状データを使用することから、案内画像の生成もより細かく設定することができるので、右左折の経路においても緩やかな曲線で案内の矢印等を描写することが可能である。
【００５９】
また、３次元折線形状データを使用して、自動車の現在位置を正確にマップマッチングさせていることから、夜間、雨、霧等で見通しの悪い景観や前方の視界を大型車両が遮って交差点が確認できないときの走行時でも、前方に近づく右左折案内等の情報を正確にディスプレイ上で表示することが可能である。
【００６０】
さらに、ディスプレイに実際の景観を表示させ、そこに適宜案内を重ねて表示するようにしたので、ドライバが見ている景観と同じ映像でのナビゲーションを実現することが可能である。これにより、一般のナビゲーション装置に不慣れな利用者であっても矢印等の案内確認さえできればよく、誰でも簡単かつ即座に使いこなせるというメリットがある。また、右左折レーンや側道までもわかりやすく案内することが可能である。
【００６１】
そして、２次元表示する地図においては、必要最小限の情報が収録されていればよく、本実施形態の３次元マップマッチングに対して特別な地図データを用意する必要はないので、この場合にも安価なカーナビゲーションシステムを提供することが可能である。
【００６２】
さて、前述の実施形態においては、自動車の前方に向けてカメラを設置した前方景観に対する説明をしていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、後方の景観を撮影するカメラを設置して同様の機能を実現するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、船舶等の業種においても産業上有用であるとともに、位置情報を取得することが可能な携帯電話、携帯情報端末、万歩計（登録商標）、携帯ゲーム機等の電化製品市場においても有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施形態による自動車の内部構成例を示すブロック図である。
【図２】本実施形態による３次元座標ＤＢの一例を示す図である。
【図３】本実施形態によるナビゲーション処理の一例を説明するフローチャートである。
【図４】本実施形態による３次元マップマッチングの原理を座標系で説明する図である。
【図５】本実施形態による３次元マップマッチング処理の一例を説明するフローチャートである。
【図６】本実施形態のナビゲーション時における表示案内の一例を示す図である。
【図７】本実施形態のナビゲーション時における表示案内の他の例を示す図である。
【図８】本実施形態による２次元地図への切り替え処理を説明するフローチャートである。
【図９】本実施形態による２次元地図の表示例を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ 自動車
２ ナビゲーション装置
３ アンテナ
４ スピーカ
５ ディスプレイ
６ ２次元ナビゲーションセンサ
７ カメラ
８ 傾斜センサ
２１ ロケーションコンピュータ
２２ ３次元座標ＤＢ
２３ 地図および音声ＤＢ
２４ 通信処理装置
２５ 操作パネル
２６ 音声処理装置
２７ 画像処理装置
５１ 経路案内画像
５３ 経路案内画像
５４ 経路画像
５５ 現在位置マーク
６１ ＧＰＳ機器
６２ ２次元振動ジャイロ
６３ 車速度パルス
２１１ ロケーション処理プログラム
２７１ 画像処理プログラム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元マップマッチング処理装置、３次元マップマッチング処理方法、３次元マップマッチング処理プログラム、ナビゲーション装置、ナビゲーション方法、ナビゲーションプログラム、および、自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カーナビゲーション装置の普及は著しく、とくにコンピュータグラフィックス（ＣＧ）技術の進歩が目覚しいことから、実際の風景をよりリアルなＣＧ画像で再現することにより臨場感溢れるナビゲーションを実現することが可能である。テクスチャマッピングで３次元ＣＧ画像として生成される建物、樹木等のオブジェクトが立体的に表現されるので、実際の風景に近いリアル感が増している。このように、実際にフロントガラスを通して見える風景とナビゲーション装置によって提供される３次元ＣＧ画像との差異が少なければ少ないほどドライバに対して直感的な認識を促すことが可能となる。
【０００３】
その一方で、地図に更新箇所が発生すると、その都度通信によって更新部分をダウンロードする必要がある。この場合には、更新対象が区画単位であっても地図データの情報量自体が膨大であるため、地図データをダウンロードするための通信コストは嵩むものである。そこで今日、詳細な地図データを必要とせず、カメラで撮影した画像を利用するナビゲーション装置が提案されている。
【０００４】
すなわち、自動車の現在位置と進行方向を検出し、その位置、方向での案内情報を自動車が撮影した画像に重畳させたものをディスプレイに表示するナビゲーション装置が提案されている（特許文献１）。また、そのような案内情報をフロントガラスに投影させるナビゲーション装置の提案もある（特許文献２）。
【０００５】
さらに、３次元座標データを用いるものであって、移動体の現在位置から所定区間における平面座標系の走行予定経路鳥瞰画像を求め、その走行予定経路鳥瞰画像を移動体自身の傾斜角度に基づいて補正し、その補正後の走行予定経路鳥瞰画像に移動体のカメラで撮影した前方視界の画像を合成する位置表示システムの提案もある（特許文献３）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１３２５９８号公報
【特許文献２】特開平１０−１３２５９７号公報
【特許文献３】特願２００５−２３３７１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来例においては、自動車の傾斜角度を検知して走行予定経路鳥瞰画像とカメラで撮影した前方視界の画像との間でカメラ座標系での整合を図っているものもあるが、勾配差のある道路上を走行する自動車の真の現在位置を走行予定経路鳥瞰画像にマップマッチングさせることは困難であった。とくに従来のナビゲーション装置が移動距離の補正を交差点ノードでの右左折を利用していることもあって、勾配差のある道路で自動車の直進移動距離が伸びると、地図上に反映される自動車の現在位置に誤差が蓄積するという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、３次元座標データを用いて移動体の現在位置をマップマッチングするときに誤差の発生を抑制することが可能な３次元マップマッチング処理装置、３次元マップマッチング処理方法、および、３次元マップマッチング処理プログラムを提供することにある。
【０００９】
また、本発明の目的は、３次元座標データを用いて移動体の現在位置をマップマッチングするときに誤差の発生を抑制して、案内精度の高いナビゲーションを実現することが可能なナビゲーション装置、ナビゲーション方法、ナビゲーションプログラム、および、自動車を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係る３次元マップマッチング処理装置は、少なくとも現在位置および進行情報を検出する機能を有する移動体の３次元マップマッチング処理装置であって、ＸＹＺ座標系の３次元座標データを記憶する記憶手段と、現在位置および進行情報の情報を入力する入力手段と、前記入力手段で入力された情報を２次元マップマッチングしてＸ−Ｙ座標上の２次元位置情報を算出する２次元マッチング手段と、前記２次元マップマッチング手段で算出された２次元位置情報と前記記憶手段に記憶される３次元座標データとに基づいてＸ−Ｙ−Ｚ座標上のＺ座標位置を算出する算出手段と、前記移動体の移動上、前記算出手段で算出されたＺ座標位置に基づいてＺ軸方向の勾配差を検出する検出手段と、前記検出手段で検出された勾配差に基づいて移動距離を補正して３次元位置情報を算出する３次元マップマッチング手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項２の発明に係る３次元マップマッチング処理方法は、少なくとも現在位置および進行情報を検出する機能を有する移動体の３次元マップマッチング処理方法であって、現在位置および進行情報の情報を入力する第１ステップと、前記第１ステップで入力された情報を２次元マップマッチングしてＸ−Ｙ座標上の２次元位置情報を算出する第２ステップと、ＸＹＺ座標系の３次元座標データをメモリに記憶しており、前記第２ステップで算出された２次元位置情報と前記メモリに記憶される３次元座標データとに基づいてＸ−Ｙ−Ｚ座標上のＺ座標位置を算出する第３ステップと、前記移動体の移動上、前記第３ステップで算出されたＺ座標位置に基づいてＺ軸方向の勾配差を検出する第４ステップと、前記第４ステップで検出された勾配差に基づいて移動距離を補正して３次元位置情報を算出する第５ステップと、を含んだことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項３の発明に係る３次元マップマッチング処理方法は、少なくとも現在位置および進行情報を検出する機能を有する移動体に設置されるコンピュータにより実行可能な３次元マップマッチング処理プログラムであって、前記コンピュータに、現在位置および進行情報の情報を入力する第１ステップと、前記第１ステップで入力された情報を２次元マップマッチングしてＸ−Ｙ座標上の２次元位置情報を算出する第２ステップと、ＸＹＺ座標系の３次元座標データをメモリに記憶しており、前記第２ステップで算出された２次元位置情報と前記メモリに記憶される３次元座標データとに基づいてＸ−Ｙ−Ｚ座標上のＺ座標位置を算出する第３ステップと、前記移動体の移動上、前記第３ステップで算出されたＺ座標位置に基づいてＺ軸方向の勾配差を検出する第４ステップと、前記第４ステップで検出された勾配差に基づいて移動距離を補正して３次元位置情報を算出する第５ステップと、を実行させることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項４の発明に係るナビゲーション装置は、カメラ、ディスプレイおよび少なくとも現在位置および進行情報を検出する機能を有する移動体のナビゲーション装置であって、ＸＹＺ座標系の３次元座標データを記憶する記憶手段と、前記カメラの撮影で取得される画像情報および現在位置および進行情報の情報を入力する入力手段と、前記入力手段で入力された情報を２次元マップマッチングしてＸ−Ｙ座標上の２次元位置情報を算出する２次元マッチング手段と、前記２次元マップマッチング手段で算出された２次元位置情報と前記記憶手段に記憶される３次元座標データとに基づいてＸ−Ｙ−Ｚ座標上のＺ座標位置を算出する算出手段と、前記移動体の移動上、前記算出手段で算出されたＺ座標位置に基づいてＺ軸方向の勾配差を検出する検出手段と、前記検出手段で検出された勾配差に基づいて移動距離を補正して３次元位置情報を算出する３次元マップマッチング手段と、前記３次元マップマッチング手段で算出された３次元位置情報に基づいてルート案内を示す画像情報を生成する画像生成手段と、前記画像生成手段で生成された画像情報と前記入力手段で入力された画像情報とを重畳する重畳手段と、前記重畳手段で重畳された画像を前記ディスプレイに表示する表示手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
また、請求項５の発明は、請求項４において、さらに、２次元地図データを記憶する地図記憶手段と、前記地図記憶手段に記憶される２次元地図データを参照して前記３次元マップマッチング手段で算出された３次元位置情報に基づいて前記移動体の現在位置情報を含む２次元地図を生成する地図生成手段と、前記地図生成手段で生成された２次元地図を前記ディスプレイに表示する地図表示手段とを有してもよい。
【００１５】
また、請求項６の発明は、請求項４または５において、前記重畳手段は前記入力手段で入力された情報に基づいて前記画像生成手段で生成された画像情報の傾斜を補正してもよい。
【００１６】
また、本発明の請求項７の発明に係るナビゲーション方法は、カメラ、ディスプレイおよび少なくとも現在位置および進行情報を検出する機能を有する移動体のナビゲーション方法であって、前記カメラの撮影で取得される画像情報および現在位置および進行情報の情報を入力する第１ステップと、前記第１ステップで入力された情報を２次元マップマッチングしてＸ−Ｙ座標上の２次元位置情報を算出する第２ステップと、ＸＹＺ座標系の３次元座標データをメモリに記憶しており、前記第２ステップで算出された２次元位置情報と前記メモリに記憶される３次元座標データとに基づいてＸ−Ｙ−Ｚ座標上のＺ座標位置を算出する第３ステップと、前記移動体の移動上、前記第３ステップで算出されたＺ座標位置に基づいてＺ軸方向の勾配差を検出する第４ステップと、前記第４ステップで検出された勾配差に基づいて移動距離を補正して３次元位置情報を算出する第５ステップと、前記第５ステップで算出された３次元位置情報に基づいてルート案内を示す画像情報を生成する第６ステップと、前記第６ステップで生成された画像と前記第１ステップで入力された画像情報とを重畳する第７ステップと、前記第７ステップで重畳された画像を前記ディスプレイに表示する第８ステップと、を含んだことを特徴とするものである。
【００１７】
また、請求項８の発明は、請求項７において、さらに、２次元地図データを前記メモリに記憶しており、前記メモリに記憶される２次元地図データを参照して前記第５ステップで算出された３次元位置情報に基づいて前記移動体の現在位置情報を含む２次元地図を生成する第９ステップと、前記第９ステップで生成された２次元地図を前記ディスプレイに表示する第１０ステップとを含んでもよい。
【００１８】
また、請求項９の発明は、請求項７または８において、前記第７ステップは前記第１ステップで入力された情報に基づいて前記第６ステップで生成された画像情報の傾斜を補正してもよい。
【００１９】
また、本発明の請求項１０の発明に係るナビゲーションプログラムは、カメラ、ディスプレイおよび少なくとも現在位置および進行情報を検出する機能を有する移動体に設置されるコンピュータにより実行可能なナビゲーションプログラムであって、前記コンピュータに、前記カメラの撮影で取得される画像情報および現在位置および進行情報の情報を入力する第１ステップと、前記第１ステップで入力された情報を２次元マップマッチングしてＸ−Ｙ座標上の２次元位置情報を算出する第２ステップと、ＸＹＺ座標系の３次元座標データをメモリに記憶しており、前記第２ステップで算出された２次元位置情報と前記メモリに記憶される３次元座標データとに基づいてＸ−Ｙ−Ｚ座標上のＺ座標位置を算出する第３ステップと、前記移動体の移動上、前記第３ステップで算出されたＺ座標位置に基づいてＺ軸方向の勾配差を検出する第４ステップと、前記第４ステップで検出された勾配差に基づいて移動距離を補正して３次元位置情報を算出する第５ステップと、前記第５ステップで算出された３次元位置情報に基づいてルート案内を示す画像情報を生成する第６ステップと、前記第６ステップで生成された画像と前記第１ステップで入力された画像情報とを重畳する第７ステップと、前記第７ステップで重畳された画像を前記ディスプレイに表示する第８ステップと、を実行させることを特徴とするものである。
【００２０】
また、請求項１１の発明は、請求項１０において、さらに、前記コンピュータに、２次元地図データを前記メモリに記憶しており、前記メモリに記憶される２次元地図データを参照して前記第５ステップで算出された３次元位置情報に基づいて前記移動体の現在位置情報を含む２次元地図を生成する第９ステップと、前記第９ステップで生成された２次元地図を前記ディスプレイに表示する第１０ステップとを実行させてもよい。
【００２１】
また、請求項１２の発明は、請求項１０または１１において、前記第７ステップは前記第１ステップで入力された情報に基づいて前記第６ステップで生成された画像情報の傾斜を補正してもよい。
【００２２】
また、本発明の請求項１３の発明に係る自動車は、自動車であって、前後左右方向のいずれか１つまたはその組み合わせ分の撮影を行うカメラと、ディスプレイと、少なくとも現在位置および進行情報を検出する位置検出ユニットと、ディスプレイを有しており、当該ディスプレイに画像を表示するナビゲーション装置と、を備え、前記ナビゲーション装置は、ＸＹＺ座標系の３次元座標データを記憶する記憶手段と、前記カメラの撮影で取得される画像情報および前記位置検出ユニットで取得される現在位置および進行情報の情報を入力する入力手段と、前記入力手段で入力された情報を２次元マップマッチングしてＸ−Ｙ座標上の２次元位置情報を算出する２次元マッチング手段と、前記２次元マップマッチング手段で算出された２次元位置情報と前記記憶手段に記憶される３次元座標データとに基づいてＸ−Ｙ−Ｚ座標上のＺ座標位置を算出する算出手段と、前記移動体の移動上、前記算出手段で算出されたＺ座標位置に基づいてＺ軸方向の勾配差を検出する検出手段と、前記検出手段で検出された勾配差に基づいて移動距離を補正して３次元位置情報を算出する３次元マップマッチング手段と、前記３次元マップマッチング手段で算出された３次元位置情報に基づいてルート案内を示す画像情報を生成する画像生成手段と、前記画像生成手段で生成された画像情報と前記入力手段で入力された画像情報とを重畳する重畳手段と、前記重畳手段で重畳された画像を前記ディスプレイに表示する表示手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００２３】
また、請求項１４の発明は、請求項１３において、前記ナビゲーション装置は、さらに、２次元地図データを記憶する地図記憶手段と、前記地図記憶手段に記憶される２次元地図データを参照して前記３次元マップマッチング手段で算出された３次元位置情報に基づいて前記移動体の現在位置情報を含む２次元地図を生成する地図生成手段と、前記地図生成手段で生成された２次元地図を前記ディスプレイに表示する地図表示手段とを有してもよい。
【００２４】
また、請求項１５の発明は、請求項１３または１４において、前記重畳手段は前記入力手段で入力された情報に基づいて前記画像生成手段で生成された画像情報の傾斜を補正してもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、３次元座標データを用いて移動体の現在位置をマップマッチングするときに誤差の発生を抑制することが可能である。このように誤差の発生を抑制したことにより、移動体に設けたディスプレイ上で案内精度の高いナビゲーションを実現することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る一実施の形態について詳細に説明する。
【００２７】
まず、全体の構成について説明する。図１は本発明の一実施形態による自動車の内部構成例を示すブロック図である。本実施形態の自動車１は、たとえば図１に示したように、以下に説明するが、本実施形態の３次元マップマッチングにより３次元位置情報の取得等を行うナビゲーション装置２、無線通信により各種の情報を授受するためのアンテナ３、音声を出力するスピーカ４、画像を表示するディスプレイ５、自車の現在位置を検出するＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）機器６１および進行情報となる方位、移動量をそれぞれ検出する２次元振動ジャイロ６２、車速度パルス６３を具備している２次元ナビゲーションセンサ６、自車の前方景色を撮影して画像を入力するＣＣＤ等のカメラ７、自車の傾斜を検知する傾斜センサ８等により構成されている。自動車１の制御系、電気系、エンジン部位等の構成は、本発明の趣旨からその説明を省略する。なお、２次元ナビゲーションコンピュータ６は、自車の現在位置と進行情報を検出できるものであればその他の構成であってもよい。
【００２８】
ナビゲーション装置２は、以下に詳述するが、本実施形態による３次元マップマッチングを実現するものであり、たとえば、ロケーションコンピュータ２１、領域の一部もしくは全部の３次元座標データ（３次元折線形状データ）を蓄積する３次元座標データベース（３次元座標ＤＢ）２２、領域の一部もしくは全部の２次元地図データおよび右左折等のポイントに応じて生成されるべき音声情報（音声データおよび生成ポイントの組み合わせ）を蓄積する地図および音声データベース（地図および音声ＤＢ）２３、通信処理装置２４、操作パネル２５、音声処理装置２６、画像処理装置２７等により構成されている。
【００２９】
ロケーションコンピュータ２１は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭによる制御ユニット、本実施形態の３次元マップマッチング処理等を実現するためのロケーション処理プログラム２１１等を具備している。このロケーションコンピュータ２１は、２次元ナビゲーションセンサ６に接続され、ＧＰＳ機器６１から現在位置情報、２次元振動ジャイロ６２から方位し、車速度パルス６３から移動量をそれぞれ入力してＸ−Ｙ座標系の２次元マップマッチングを実行し、さらに、３次元座標ＤＢ２２から３次元座標データを読み出してＸ−ＹＺ座標系でのＺ座標位置情報を算出する。このロケーションコンピュータ２１は、Ｚ座標位置情報に基づいて移動距離の補正を行ってから３次元位置情報を求めて画像処理装置２７に供給する。
【００３０】
通信処理装置２４は、アンテナ３に接続され、無線通信によってアンテナ３を介して各種の情報（渋滞情報、２次元地図データ、３次元座標データ、音声情報等）を取得する。通信処理装置２４は、アンテナ３を介して受信される２次元地図データや音声情報を地図および音声ＤＢ２３に出力する。これにより、地図および音声ＤＢ２３の更新処理が実行される。また、通信処理装置２４は、アンテナ３を介して受信される３次元座標データを３次元座標ＤＢ２２に出力する。これにより、３次元座標ＤＢ２２の更新処理が実行される。
【００３１】
操作パネル２５においては、ここではナビゲーション装置自体に設けられている例が示されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ナビゲーション装置外に設けてナビゲーション装置に対して操作信号を送る構成としてもよい。操作パネル２５は、出発地、目的地の入力により経路要求をしたり、候補として挙げられる経路の選択をしたり、本実施形態のカメラ撮影画像によるナビゲーション表示と２次元地図によるナビゲーション表示間の切り替えを指示するための操作ボタン等を備えている。
【００３２】
音声処理装置２６は、ロケーションコンピュータ２１、地図および音声ＤＢ２３等に接続され、地図および音声ＤＢ２３を参照してロケーションコンピュータ２から供給される３次元位置情報に基づいて真の現在位置に応じた音声データを後段に接続されるスピーカ４に供給する。スピーカ４は、音声処理装置２６から音声データを入力して音声を再生する。
【００３３】
画像処理装置２７は、ロケーションコンピュータ２１、地図および音声ＤＢ２３等に接続され、ロケーションコンピュータ２１から供給される３次元位置情報に基づいて真の現在位置に応じた経路案内画像を生成し、その画像をカメラ７から供給される風景の画像に重畳して後段に接続されるディスプレイ５に供給する。この画像処理装置２７は、傾斜センサ８にも接続され、その傾斜センサ８から供給される傾斜角度に応じて経路案内画像の角度をカメラ座標系に整合させる。ディスプレイ５は、画像処理装置２７に接続され、そこから出力される画像情報に基づく画像を表示する。
【００３４】
つぎに、主要なデータベースについて詳述する。図２は本実施形態による３次元座標ＤＢ２２の一例を示す図である。３次元座標ＤＢ２２は、たとえば図２に示したように、ヘッダ部を先頭にして座標ポイント毎にＸ，Ｙ，Ｚ座標データを対応付けて記憶している。一例として、座標ポイントＰ０（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）、・・・、Ｐn-1（Ｘn-1，Ｙn-1，Ｚn-1）のように順に記憶されている。３次元座標データの計測手法にもよるが、座標ポイントは、たとえば１ｍ間隔でもよいが、それ以上もしくはそれ以下の間隔でもよいことは言うまでもない。
【００３５】
つづいて、動作について説明する。図３は本実施形態によるナビゲーション処理の一例を説明するフローチャートである。以下に説明する動作は、主として、ナビゲーション装置２のロケーションコンピュータ２１および画像処理装置２３において、各制御ユニットおよびプログラムにより実現されるものである。
【００３６】
ナビゲーション装置２の電源が投入されると、初期設定が実行され（ステップＳ１０１）、２次元ナビゲーションセンサ６および傾斜センサ８からそれぞれにおいて検知される情報の入力が開始される（ステップＳ１０２）。つづいて、ドライバもしくは同乗者から経路設定（出発地、目的地等）等の入力が受け付けられ、メモリに記憶される（ステップＳ１０３）。ここで、メモリは図示せぬがナビゲーション装置２全体を制御する制御ユニットの記憶装置でもよく、あるいは、ロケーションコンピュータ２１や画像処理装置２７のメモリでもよい。
【００３７】
以上の準備が整い、自動車２が走行を開始すると、ロケーションコンピュータ２１において、図４および図５に示す３次元マップマッチング処理が開始される（ステップＳ１０４）。この３次元マップマッチング処理により３次元位置情報（３次元座標データに基づいて算出される情報）が決定すると、画像処理装置２７において、その３次元位置情報に基づいて経路案内画像（矢印で示すものであって右左折の案内、色等で示すものであって識別可能な坂道の案内、数字等で示すものであって車線数が多いときの走行ラインの案内等）が生成される（ステップＳ１０５）。
【００３８】
この経路案内画像には、傾斜センサ８から供給される自車の傾斜角度に応じてカメラ座標系としての補正が施される（ステップＳ１０６）。そして、カメラ７から撮影画像が読み込まれて（ステップＳ１０７）、その撮影画像に傾斜補正された経路案内画像が重畳される（ステップＳ１０８）。このようにして得られた重畳画像データに基づく画像はディスプレイ５に出力されて表示される（ステップＳ１０９）。
【００３９】
さらに、音声処理装置２６においては、ロケーションコンピュータ２１から供給された３次元位置情報に基づいて地図および音声ＤＢ２３から音声情報が抽出され、その音声情報のうち音声データに基づいて音声ガイダンスが生成される。この音声ガイダンスはスピーカ４から音声として出力される（ステップＳ１１０）。
【００４０】
つづいて、３次元マップマッチングについて詳述する。図４は本実施形態による３次元マップマッチングの原理を座標系で説明する図、図５は本実施形態による３次元マップマッチング処理の一例を説明するフローチャートである。３次元マップマッチング処理は、ロケーションコンピュータ２１により実行されるものである。図４（ａ）は、３次元座標系における２次元マップマッチングと３次元マップマッチングとの関係を示すものであり、同図（ｂ）は、走行時、勾配差の発生において、３次元マップマッチングにより移動量の誤差を防止する原理を説明するものである。
【００４１】
図４（ａ）において、２次元座標上の位置Ａ′，Ｐ′，Ｂ′，Ｃ′には、３次元座標系の位置Ａ，Ｐ，Ｂ，Ｃがそれぞれ対応しているものとする。ＸＹ平面に写像した２次元位置情報による線分Ａ′，Ｂ′，Ｃ′上にある点Ｐ′の位置情報が得られた場合、３次元位置情報の線分Ａ，Ｂ上の点Ｐの位置に自車があると推定できる。線分ＡＢは、たとえば１ｍ間隔に取得した位置情報を端点とする。このように、２次元マップマッチングにより自車の位置Ｐ′がわかれば、必然的に高さデータＺすなわちＺ軸座標位置データを算出することが可能となる。これにより、３次元振動ジャイロが用意できなくても、２次元ナビゲーションセンサ６を備えるだけでＸ，Ｙ，Ｚの３次元ナビゲーションセンサをソフトウェアの支援により実現することが可能となる。
【００４２】
図４（ｂ）において、２次元座標上の位置Ｆ′，Ｇ′，Ｈ′，Ｉ′，Ｊ′には、３次元座標系の位置Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊがそれぞれ対応しているものとする。３次元に拡張して勾配の変化を利用して、距離計測の補正を行うと、既存の方法よりも制度が向上する。たとえば、線分ＦＧ間において道路の勾配差（角度θ１）が確認されると、本実施形態の３次元マップマッチングにより移動距離の補正が可能となる。ところが、補正が施されないと線分間の補正前移動距離で示されるように、誤差ｄ１が発生する。同様に、線分ＧＨ間においても道路の勾配差（角度θ２）が確認され、本実施形態の３次元マップマッチングによる移動距離の補正が施されないと、誤差は蓄積して誤差ｄ２が発生する。本実施形態の３次元マップマッチングが施されると、図示の如く、各線分において誤差の発生が抑制された各線分の補正後移動距離が得られる。その結果、誤差の蓄積を防止することが可能となる。
【００４３】
以下、具体的な処理について説明する。３次元マップマッチング処理では、図５に示したように、まず２次元ナビゲーションセンサ６からの情報にしたがって現在位置、移動距離、および、進行方向の算出が行われ、これらの情報に基づいて２次元マップマッチング処理が実行される。その結果、２次元座標位置が算出される（ステップＳ２０２）。ここで、一例として、図４（ａ）に示したように、２次元座標位置（Ｘ−Ｙ座標系）をＰ′とする。そして、３次元座標ＤＢ２２から３次元座標データ（Ｘ−Ｙ−Ｚ座標系）が読み出されて参照され（ステップＳ２０３）、２次元座標位置Ｐ′の位置における高さＺすなわちＺ座標位置が算出される。このようにして、Ｚ位置座標データが取得され、ロケーションコンピュータ２１内のメモリに記憶される（ステップＳ２０４）。
【００４４】
つづいてＺ座標位置間の線分から勾配差が判断される（ステップＳ２０５）。勾配差があるという判断結果が得られた場合には（ステップＳ２０５のＹＥＳルート）、その勾配差に基づいて移動距離が補正される（ステップＳ２０６）。たとえば、図４（ｂ）の場合、線分ＦＧ間では、角度θ１となってそれに基づいて補正処理が実行される。一方、線分ＧＨ間では、角度θ２となってそれに基づいて補正処理が実行される。これにより、それぞれの誤差ｄ１、ｄ２は解消される。
【００４５】
勾配差に基づく補正が施されると、移動距離の補正からＸ−Ｙ座標におけるＸ座標位置およびＹ座標位置が確定し、これらＸ−Ｙ座標位置データにＺ座標位置データが組み合わされて３次元位置情報が確定する。このようにして３次元位置情報が算出されると、ロケーションコンピュータ２１のメモリに記憶される。そして、処理は図３に戻る（ステップＳ２０７）。従来、移動距離の補正は交差点ノードでの右左折を利用しており、直進移動距離が伸びると誤差が蓄積していたが、以上の結果、その蓄積を抑制することができる。
【００４６】
つぎに、表示例について説明する。図６は本実施形態のナビゲーション時における表示案内の一例を示す図であり、図７は本実施形態のナビゲーション時における表示案内の他の例を示す図である。
【００４７】
たとえば立体交差のような場所では、適切な位置で車線変更して早めに経路を確保しなくてはならないところである。たとえば図６（ａ）に示すように自動車２が立体交差に近づくと、その後、同図（ｂ）に示すように、ドライバが見ている景観と同じ映像がディスプレイ５に表示され、景観に対する経路案内画像５１の重畳によって正確に案内することができる。
【００４８】
また、たとえば図７（ａ）に示したように、見通しがよい状態で自動車２が交差点に差し掛かったときはよいが、たとえば同図（ｂ）に示したように、自車前方に大型車両５２が走行して前方の見通しを遮るような場合がある。このような場合でも、ディスプレイ５中に実際の景観に対して経路案内画像５３を重畳させることで、右左折の報知が可能となり、急な右左折でドライバが慌てるようなことはなくなり、交通安全上の効果も期待できる。
【００４９】
つぎに、２次元地図への切り替えについても補足説明する。図８は本実施形態による２次元地図への切り替え処理を説明するフローチャートであり、図９は本実施形態による２次元地図の表示例を示す図である。この処理は、画像処理装置２７によって実行される。
【００５０】
操作パネル２５の操作により景観に対して経路案内画像を重畳させた画像の表示から２次元地図への切り替えが受け付けられると、地図および音声ＤＢ２３の２次元地図データが参照され、ロケーションコンピュータ２１から供給される３次元位置情報のうちからＸ−Ｙ座標位置データが取得される（ステップＳ３０１）。
【００５１】
そして、Ｘ−Ｙ座標位置データに基づいて２次元地図上の自車位置が確定され、その自車位置に自車画像が重畳される。その結果、たとえば図９に示したように、経路画像５４上に自車位置を示す現在位置マーク５５を重畳させた画像が表示される（ステップＳ３０３）。この場合にも、移動距離が補正されていることから誤差が抑制された状態で正確な自車位置の表示によりナビゲーションすることが可能となる。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態によれば、現在位置および進行情報の情報を２次元マップマッチングして２次元位置情報を算出し、その２次元位置情報と３次元折線形状データとに基づいてＺ座標位置を算出し、自動車の移動上、Ｚ座標位置に基づいてＺ軸方向の勾配差を検出し、その勾配差に基づいて移動距離を補正して３次元位置情報を算出するようにしたので、勾配差のある道路で自動車の直進移動距離が伸びても、地図上に反映される自動車の現在位置に誤差が蓄積することはなく、誤差の発生を抑制することが可能である。
【００５３】
また、以上のように誤差の発生を抑制したので、ナビゲーション装置および自動車においては、案内精度の高いナビゲーションを実現することが可能である。
【００５４】
さらに、ＧＰＳ装置、２次元振動ジャイロ、および、車速度パルスのように、既存のナビゲーションセンサでよく、これにより、安価なナビゲーションシステムを提供することができることはもちろん、そのような既存のナビゲーションセンサを利用しても本実施形態のロケーションコンピュータを適用すれば、ナビゲーションシステム全体で高精度の３次元ナビゲーションセンサを実現することが可能である。
【００５５】
そして、本実施形態においても、３次元ＣＧ技術を駆使して実際の風景を再現しないため、膨大な地図データを自動車に取り込む必要はなくなる。
【００５６】
また、自動車の現在位置を精度高く地図上にマップマッチングさせるようにしたので、地図鳥瞰画像とカメラで撮影される画像との間で整合されるカメラ座標系においては、自動車の傾斜補正を正確な現在位置に基づいて反映させることが可能である。
【００５７】
さらに、自動車の現在位置を正確にマップマッチングさせていることから、カメラで撮影される画像に案内画像を重畳させるときにも案内画像をディスプレイに表示される撮影画像中に正確な位置で表示させることが可能である。
【００５８】
そして、３次元折線形状データを使用することから、案内画像の生成もより細かく設定することができるので、右左折の経路においても緩やかな曲線で案内の矢印等を描写することが可能である。
【００５９】
また、３次元折線形状データを使用して、自動車の現在位置を正確にマップマッチングさせていることから、夜間、雨、霧等で見通しの悪い景観や前方の視界を大型車両が遮って交差点が確認できないときの走行時でも、前方に近づく右左折案内等の情報を正確にディスプレイ上で表示することが可能である。
【００６０】
さらに、ディスプレイに実際の景観を表示させ、そこに適宜案内を重ねて表示するようにしたので、ドライバが見ている景観と同じ映像でのナビゲーションを実現することが可能である。これにより、一般のナビゲーション装置に不慣れな利用者であっても矢印等の案内確認さえできればよく、誰でも簡単かつ即座に使いこなせるというメリットがある。また、右左折レーンや側道までもわかりやすく案内することが可能である。
【００６１】
そして、２次元表示する地図においては、必要最小限の情報が収録されていればよく、本実施形態の３次元マップマッチングに対して特別な地図データを用意する必要はないので、この場合にも安価なカーナビゲーションシステムを提供することが可能である。
【００６２】
さて、前述の実施形態においては、自動車の前方に向けてカメラを設置した前方景観に対する説明をしていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、後方の景観を撮影するカメラを設置して同様の機能を実現するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、船舶等の業種においても産業上有用であるとともに、位置情報を取得することが可能な携帯電話、携帯情報端末、万歩計（登録商標）、携帯ゲーム機等の電化製品市場においても有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施形態による自動車の内部構成例を示すブロック図である。
【図２】本実施形態による３次元座標ＤＢの一例を示す図である。
【図３】本実施形態によるナビゲーション処理の一例を説明するフローチャートである。
【図４】本実施形態による３次元マップマッチングの原理を座標系で説明する図である。
【図５】本実施形態による３次元マップマッチング処理の一例を説明するフローチャートである。
【図６】本実施形態のナビゲーション時における表示案内の一例を示す図である。
【図７】本実施形態のナビゲーション時における表示案内の他の例を示す図である。
【図８】本実施形態による２次元地図への切り替え処理を説明するフローチャートである。
【図９】本実施形態による２次元地図の表示例を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ 自動車
２ ナビゲーション装置
３ アンテナ
４ スピーカ
５ ディスプレイ
６ ２次元ナビゲーションセンサ
７ カメラ
８ 傾斜センサ
２１ ロケーションコンピュータ
２２ ３次元座標ＤＢ
２３ 地図および音声ＤＢ
２４ 通信処理装置
２５ 操作パネル
２６ 音声処理装置
２７ 画像処理装置
５１ 経路案内画像
５３ 経路案内画像
５４ 経路画像
５５ 現在位置マーク
６１ ＧＰＳ機器
６２ ２次元振動ジャイロ
６３ 車速度パルス
２１１ ロケーション処理プログラム
２７１ 画像処理プログラム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも現在位置および進行情報を検出する機能を有する移動体の３次元マップマッチング処理装置であって、
ＸＹＺ座標系の３次元座標データを記憶する記憶手段と、
現在位置および進行情報の情報を入力する入力手段と、
前記入力手段で入力された情報を２次元マップマッチングしてＸ−Ｙ座標上の２次元位置情報を算出する２次元マッチング手段と、
前記２次元マップマッチング手段で算出された２次元位置情報と前記記憶手段に記憶される３次元座標データとに基づいてＸ−Ｙ−Ｚ座標上のＺ座標位置を算出する算出手段と、
前記移動体の移動上、前記算出手段で算出されたＺ座標位置に基づいてＺ軸方向の勾配差を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出された勾配差に基づいて移動距離を補正して３次元位置情報を算出する３次元マップマッチング手段と、
を備えたことを特徴とする３次元マップマッチング装置。
【請求項２】
少なくとも現在位置および進行情報を検出する機能を有する移動体の３次元マップマッチング処理方法であって、
現在位置および進行情報の情報を入力する第１ステップと、
前記第１ステップで入力された情報を２次元マップマッチングしてＸ−Ｙ座標上の２次元位置情報を算出する第２ステップと、
ＸＹＺ座標系の３次元座標データをメモリに記憶しており、前記第２ステップで算出された２次元位置情報と前記メモリに記憶される３次元座標データとに基づいてＸ−Ｙ−Ｚ座標上のＺ座標位置を算出する第３ステップと、
前記移動体の移動上、前記第３ステップで算出されたＺ座標位置に基づいてＺ軸方向の勾配差を検出する第４ステップと、
前記第４ステップで検出された勾配差に基づいて移動距離を補正して３次元位置情報を算出する第５ステップと、
を含んだことを特徴とする３次元マップマッチング処理方法。
【請求項３】
少なくとも現在位置および進行情報を検出する機能を有する移動体に設置されるコンピュータにより実行可能な３次元マップマッチング処理プログラムであって、
前記コンピュータに、
現在位置および進行情報の情報を入力する第１ステップと、
前記第１ステップで入力された情報を２次元マップマッチングしてＸ−Ｙ座標上の２次元位置情報を算出する第２ステップと、
ＸＹＺ座標系の３次元座標データをメモリに記憶しており、前記第２ステップで算出された２次元位置情報と前記メモリに記憶される３次元座標データとに基づいてＸ−Ｙ−Ｚ座標上のＺ座標位置を算出する第３ステップと、
前記移動体の移動上、前記第３ステップで算出されたＺ座標位置に基づいてＺ軸方向の勾配差を検出する第４ステップと、
前記第４ステップで検出された勾配差に基づいて移動距離を補正して３次元位置情報を算出する第５ステップと、
を実行させることを特徴とする３次元マップマッチング処理プログラム。
【請求項４】
カメラ、ディスプレイおよび少なくとも現在位置および進行情報を検出する機能を有する移動体のナビゲーション装置であって、
ＸＹＺ座標系の３次元座標データを記憶する記憶手段と、
前記カメラの撮影で取得される画像情報および現在位置および進行情報の情報を入力する入力手段と、
前記入力手段で入力された情報を２次元マップマッチングしてＸ−Ｙ座標上の２次元位置情報を算出する２次元マッチング手段と、
前記２次元マップマッチング手段で算出された２次元位置情報と前記記憶手段に記憶される３次元座標データとに基づいてＸ−Ｙ−Ｚ座標上のＺ座標位置を算出する算出手段と、
前記移動体の移動上、前記算出手段で算出されたＺ座標位置に基づいてＺ軸方向の勾配差を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出された勾配差に基づいて移動距離を補正して３次元位置情報を算出する３次元マップマッチング手段と、
前記３次元マップマッチング手段で算出された３次元位置情報に基づいてルート案内を示す画像情報を生成する画像生成手段と、
前記画像生成手段で生成された画像情報と前記入力手段で入力された画像情報とを重畳する重畳手段と、
前記重畳手段で重畳された画像を前記ディスプレイに表示する表示手段と、
を備えたことを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項５】
さらに、２次元地図データを記憶する地図記憶手段と、前記地図記憶手段に記憶される２次元地図データを参照して前記３次元マップマッチング手段で算出された３次元位置情報に基づいて前記移動体の現在位置情報を含む２次元地図を生成する地図生成手段と、前記地図生成手段で生成された２次元地図を前記ディスプレイに表示する地図表示手段とを有することを特徴とする請求項４に記載のナビゲーション装置。
【請求項６】
前記重畳手段は前記入力手段で入力された情報に基づいて前記画像生成手段で生成された画像情報の傾斜を補正することを特徴とする請求項４または５に記載のナビゲーション装置。
【請求項７】
カメラ、ディスプレイおよび少なくとも現在位置および進行情報を検出する機能を有する移動体のナビゲーション方法であって、
前記カメラの撮影で取得される画像情報および現在位置および進行情報の情報を入力する第１ステップと、
前記第１ステップで入力された情報を２次元マップマッチングしてＸ−Ｙ座標上の２次元位置情報を算出する第２ステップと、
ＸＹＺ座標系の３次元座標データをメモリに記憶しており、前記第２ステップで算出された２次元位置情報と前記メモリに記憶される３次元座標データとに基づいてＸ−Ｙ−Ｚ座標上のＺ座標位置を算出する第３ステップと、
前記移動体の移動上、前記第３ステップで算出されたＺ座標位置に基づいてＺ軸方向の勾配差を検出する第４ステップと、
前記第４ステップで検出された勾配差に基づいて移動距離を補正して３次元位置情報を算出する第５ステップと、
前記第５ステップで算出された３次元位置情報に基づいてルート案内を示す画像情報を生成する第６ステップと、
前記第６ステップで生成された画像と前記第１ステップで入力された画像情報とを重畳する第７ステップと、
前記第７ステップで重畳された画像を前記ディスプレイに表示する第８ステップと、
を含んだことを特徴とするナビゲーション方法。
【請求項８】
さらに、２次元地図データを前記メモリに記憶しており、前記メモリに記憶される２次元地図データを参照して前記第５ステップで算出された３次元位置情報に基づいて前記移動体の現在位置情報を含む２次元地図を生成する第９ステップと、前記第９ステップで生成された２次元地図を前記ディスプレイに表示する第１０ステップとを含むことを特徴とする請求項７に記載のナビゲーション方法。
【請求項９】
前記第７ステップは前記第１ステップで入力された情報に基づいて前記第６ステップで生成された画像情報の傾斜を補正することを特徴とする請求項７または８に記載のナビゲーション方法。
【請求項１０】
カメラ、ディスプレイおよび少なくとも現在位置および進行情報を検出する機能を有する移動体に設置されるコンピュータにより実行可能なナビゲーションプログラムであって、
前記コンピュータに、
前記カメラの撮影で取得される画像情報および現在位置および進行情報の情報を入力する第１ステップと、
前記第１ステップで入力された情報を２次元マップマッチングしてＸ−Ｙ座標上の２次元位置情報を算出する第２ステップと、
ＸＹＺ座標系の３次元座標データをメモリに記憶しており、前記第２ステップで算出された２次元位置情報と前記メモリに記憶される３次元座標データとに基づいてＸ−Ｙ−Ｚ座標上のＺ座標位置を算出する第３ステップと、
前記移動体の移動上、前記第３ステップで算出されたＺ座標位置に基づいてＺ軸方向の勾配差を検出する第４ステップと、
前記第４ステップで検出された勾配差に基づいて移動距離を補正して３次元位置情報を算出する第５ステップと、
前記第５ステップで算出された３次元位置情報に基づいてルート案内を示す画像情報を生成する第６ステップと、
前記第６ステップで生成された画像と前記第１ステップで入力された画像情報とを重畳する第７ステップと、
前記第７ステップで重畳された画像を前記ディスプレイに表示する第８ステップと、
を実行させることを特徴とするナビゲーションプログラム。
【請求項１１】
さらに、前記コンピュータに、２次元地図データを前記メモリに記憶しており、前記メモリに記憶される２次元地図データを参照して前記第５ステップで算出された３次元位置情報に基づいて前記移動体の現在位置情報を含む２次元地図を生成する第９ステップと、前記第９ステップで生成された２次元地図を前記ディスプレイに表示する第１０ステップとを実行させることを特徴とする請求項１０に記載のナビゲーションプログラム。
【請求項１２】
前記第７ステップは前記第１ステップで入力された情報に基づいて前記第６ステップで生成された画像情報の傾斜を補正することを特徴とする請求項１０または１１に記載のナビゲーションプログラム。
【請求項１３】
自動車であって、
前後左右方向のいずれか１つまたはその組み合わせ分の撮影を行うカメラと、
ディスプレイと、
少なくとも現在位置および進行情報を検出する位置検出ユニットと、
ディスプレイを有しており、当該ディスプレイに画像を表示するナビゲーション装置と、
を備え、
前記ナビゲーション装置は、
ＸＹＺ座標系の３次元座標データを記憶する記憶手段と、
前記カメラの撮影で取得される画像情報および前記位置検出ユニットで取得される現在位置および進行情報の情報を入力する入力手段と、
前記入力手段で入力された情報を２次元マップマッチングしてＸ−Ｙ座標上の２次元位置情報を算出する２次元マッチング手段と、
前記２次元マップマッチング手段で算出された２次元位置情報と前記記憶手段に記憶される３次元座標データとに基づいてＸ−Ｙ−Ｚ座標上のＺ座標位置を算出する算出手段と、
前記移動体の移動上、前記算出手段で算出されたＺ座標位置に基づいてＺ軸方向の勾配差を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出された勾配差に基づいて移動距離を補正して３次元位置情報を算出する３次元マップマッチング手段と、
前記３次元マップマッチング手段で算出された３次元位置情報に基づいてルート案内を示す画像情報を生成する画像生成手段と、
前記画像生成手段で生成された画像情報と前記入力手段で入力された画像情報とを重畳する重畳手段と、
前記重畳手段で重畳された画像を前記ディスプレイに表示する表示手段と、
を備えたことを特徴とする自動車。
【請求項１４】
前記ナビゲーション装置は、さらに、２次元地図データを記憶する地図記憶手段と、前記地図記憶手段に記憶される２次元地図データを参照して前記３次元マップマッチング手段で算出された３次元位置情報に基づいて前記移動体の現在位置情報を含む２次元地図を生成する地図生成手段と、前記地図生成手段で生成された２次元地図を前記ディスプレイに表示する地図表示手段とを有することを特徴とする請求項１３に記載の自動車。
【請求項１５】
前記重畳手段は前記入力手段で入力された情報に基づいて前記画像生成手段で生成された画像情報の傾斜を補正することを特徴とする請求項１３または１４に記載の自動車。
【請求項１】
少なくとも現在位置および進行情報を検出する機能を有する移動体の３次元マップマッチング処理装置であって、
ＸＹＺ座標系の３次元座標データを記憶する記憶手段と、
現在位置および進行情報の情報を入力する入力手段と、
前記入力手段で入力された情報を２次元マップマッチングしてＸ−Ｙ座標上の２次元位置情報を算出する２次元マッチング手段と、
前記２次元マップマッチング手段で算出された２次元位置情報と前記記憶手段に記憶される３次元座標データとに基づいてＸ−Ｙ−Ｚ座標上のＺ座標位置を算出する算出手段と、
前記移動体の移動上、前記算出手段で算出されたＺ座標位置に基づいてＺ軸方向の勾配差を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出された勾配差に基づいて移動距離を補正して３次元位置情報を算出する３次元マップマッチング手段と、
を備えたことを特徴とする３次元マップマッチング装置。
【請求項２】
少なくとも現在位置および進行情報を検出する機能を有する移動体の３次元マップマッチング処理方法であって、
現在位置および進行情報の情報を入力する第１ステップと、
前記第１ステップで入力された情報を２次元マップマッチングしてＸ−Ｙ座標上の２次元位置情報を算出する第２ステップと、
ＸＹＺ座標系の３次元座標データをメモリに記憶しており、前記第２ステップで算出された２次元位置情報と前記メモリに記憶される３次元座標データとに基づいてＸ−Ｙ−Ｚ座標上のＺ座標位置を算出する第３ステップと、
前記移動体の移動上、前記第３ステップで算出されたＺ座標位置に基づいてＺ軸方向の勾配差を検出する第４ステップと、
前記第４ステップで検出された勾配差に基づいて移動距離を補正して３次元位置情報を算出する第５ステップと、
を含んだことを特徴とする３次元マップマッチング処理方法。
【請求項３】
少なくとも現在位置および進行情報を検出する機能を有する移動体に設置されるコンピュータにより実行可能な３次元マップマッチング処理プログラムであって、
前記コンピュータに、
現在位置および進行情報の情報を入力する第１ステップと、
前記第１ステップで入力された情報を２次元マップマッチングしてＸ−Ｙ座標上の２次元位置情報を算出する第２ステップと、
ＸＹＺ座標系の３次元座標データをメモリに記憶しており、前記第２ステップで算出された２次元位置情報と前記メモリに記憶される３次元座標データとに基づいてＸ−Ｙ−Ｚ座標上のＺ座標位置を算出する第３ステップと、
前記移動体の移動上、前記第３ステップで算出されたＺ座標位置に基づいてＺ軸方向の勾配差を検出する第４ステップと、
前記第４ステップで検出された勾配差に基づいて移動距離を補正して３次元位置情報を算出する第５ステップと、
を実行させることを特徴とする３次元マップマッチング処理プログラム。
【請求項４】
カメラ、ディスプレイおよび少なくとも現在位置および進行情報を検出する機能を有する移動体のナビゲーション装置であって、
ＸＹＺ座標系の３次元座標データを記憶する記憶手段と、
前記カメラの撮影で取得される画像情報および現在位置および進行情報の情報を入力する入力手段と、
前記入力手段で入力された情報を２次元マップマッチングしてＸ−Ｙ座標上の２次元位置情報を算出する２次元マッチング手段と、
前記２次元マップマッチング手段で算出された２次元位置情報と前記記憶手段に記憶される３次元座標データとに基づいてＸ−Ｙ−Ｚ座標上のＺ座標位置を算出する算出手段と、
前記移動体の移動上、前記算出手段で算出されたＺ座標位置に基づいてＺ軸方向の勾配差を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出された勾配差に基づいて移動距離を補正して３次元位置情報を算出する３次元マップマッチング手段と、
前記３次元マップマッチング手段で算出された３次元位置情報に基づいてルート案内を示す画像情報を生成する画像生成手段と、
前記画像生成手段で生成された画像情報と前記入力手段で入力された画像情報とを重畳する重畳手段と、
前記重畳手段で重畳された画像を前記ディスプレイに表示する表示手段と、
を備えたことを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項５】
さらに、２次元地図データを記憶する地図記憶手段と、前記地図記憶手段に記憶される２次元地図データを参照して前記３次元マップマッチング手段で算出された３次元位置情報に基づいて前記移動体の現在位置情報を含む２次元地図を生成する地図生成手段と、前記地図生成手段で生成された２次元地図を前記ディスプレイに表示する地図表示手段とを有することを特徴とする請求項４に記載のナビゲーション装置。
【請求項６】
前記重畳手段は前記入力手段で入力された情報に基づいて前記画像生成手段で生成された画像情報の傾斜を補正することを特徴とする請求項４または５に記載のナビゲーション装置。
【請求項７】
カメラ、ディスプレイおよび少なくとも現在位置および進行情報を検出する機能を有する移動体のナビゲーション方法であって、
前記カメラの撮影で取得される画像情報および現在位置および進行情報の情報を入力する第１ステップと、
前記第１ステップで入力された情報を２次元マップマッチングしてＸ−Ｙ座標上の２次元位置情報を算出する第２ステップと、
ＸＹＺ座標系の３次元座標データをメモリに記憶しており、前記第２ステップで算出された２次元位置情報と前記メモリに記憶される３次元座標データとに基づいてＸ−Ｙ−Ｚ座標上のＺ座標位置を算出する第３ステップと、
前記移動体の移動上、前記第３ステップで算出されたＺ座標位置に基づいてＺ軸方向の勾配差を検出する第４ステップと、
前記第４ステップで検出された勾配差に基づいて移動距離を補正して３次元位置情報を算出する第５ステップと、
前記第５ステップで算出された３次元位置情報に基づいてルート案内を示す画像情報を生成する第６ステップと、
前記第６ステップで生成された画像と前記第１ステップで入力された画像情報とを重畳する第７ステップと、
前記第７ステップで重畳された画像を前記ディスプレイに表示する第８ステップと、
を含んだことを特徴とするナビゲーション方法。
【請求項８】
さらに、２次元地図データを前記メモリに記憶しており、前記メモリに記憶される２次元地図データを参照して前記第５ステップで算出された３次元位置情報に基づいて前記移動体の現在位置情報を含む２次元地図を生成する第９ステップと、前記第９ステップで生成された２次元地図を前記ディスプレイに表示する第１０ステップとを含むことを特徴とする請求項７に記載のナビゲーション方法。
【請求項９】
前記第７ステップは前記第１ステップで入力された情報に基づいて前記第６ステップで生成された画像情報の傾斜を補正することを特徴とする請求項７または８に記載のナビゲーション方法。
【請求項１０】
カメラ、ディスプレイおよび少なくとも現在位置および進行情報を検出する機能を有する移動体に設置されるコンピュータにより実行可能なナビゲーションプログラムであって、
前記コンピュータに、
前記カメラの撮影で取得される画像情報および現在位置および進行情報の情報を入力する第１ステップと、
前記第１ステップで入力された情報を２次元マップマッチングしてＸ−Ｙ座標上の２次元位置情報を算出する第２ステップと、
ＸＹＺ座標系の３次元座標データをメモリに記憶しており、前記第２ステップで算出された２次元位置情報と前記メモリに記憶される３次元座標データとに基づいてＸ−Ｙ−Ｚ座標上のＺ座標位置を算出する第３ステップと、
前記移動体の移動上、前記第３ステップで算出されたＺ座標位置に基づいてＺ軸方向の勾配差を検出する第４ステップと、
前記第４ステップで検出された勾配差に基づいて移動距離を補正して３次元位置情報を算出する第５ステップと、
前記第５ステップで算出された３次元位置情報に基づいてルート案内を示す画像情報を生成する第６ステップと、
前記第６ステップで生成された画像と前記第１ステップで入力された画像情報とを重畳する第７ステップと、
前記第７ステップで重畳された画像を前記ディスプレイに表示する第８ステップと、
を実行させることを特徴とするナビゲーションプログラム。
【請求項１１】
さらに、前記コンピュータに、２次元地図データを前記メモリに記憶しており、前記メモリに記憶される２次元地図データを参照して前記第５ステップで算出された３次元位置情報に基づいて前記移動体の現在位置情報を含む２次元地図を生成する第９ステップと、前記第９ステップで生成された２次元地図を前記ディスプレイに表示する第１０ステップとを実行させることを特徴とする請求項１０に記載のナビゲーションプログラム。
【請求項１２】
前記第７ステップは前記第１ステップで入力された情報に基づいて前記第６ステップで生成された画像情報の傾斜を補正することを特徴とする請求項１０または１１に記載のナビゲーションプログラム。
【請求項１３】
自動車であって、
前後左右方向のいずれか１つまたはその組み合わせ分の撮影を行うカメラと、
ディスプレイと、
少なくとも現在位置および進行情報を検出する位置検出ユニットと、
ディスプレイを有しており、当該ディスプレイに画像を表示するナビゲーション装置と、
を備え、
前記ナビゲーション装置は、
ＸＹＺ座標系の３次元座標データを記憶する記憶手段と、
前記カメラの撮影で取得される画像情報および前記位置検出ユニットで取得される現在位置および進行情報の情報を入力する入力手段と、
前記入力手段で入力された情報を２次元マップマッチングしてＸ−Ｙ座標上の２次元位置情報を算出する２次元マッチング手段と、
前記２次元マップマッチング手段で算出された２次元位置情報と前記記憶手段に記憶される３次元座標データとに基づいてＸ−Ｙ−Ｚ座標上のＺ座標位置を算出する算出手段と、
前記移動体の移動上、前記算出手段で算出されたＺ座標位置に基づいてＺ軸方向の勾配差を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出された勾配差に基づいて移動距離を補正して３次元位置情報を算出する３次元マップマッチング手段と、
前記３次元マップマッチング手段で算出された３次元位置情報に基づいてルート案内を示す画像情報を生成する画像生成手段と、
前記画像生成手段で生成された画像情報と前記入力手段で入力された画像情報とを重畳する重畳手段と、
前記重畳手段で重畳された画像を前記ディスプレイに表示する表示手段と、
を備えたことを特徴とする自動車。
【請求項１４】
前記ナビゲーション装置は、さらに、２次元地図データを記憶する地図記憶手段と、前記地図記憶手段に記憶される２次元地図データを参照して前記３次元マップマッチング手段で算出された３次元位置情報に基づいて前記移動体の現在位置情報を含む２次元地図を生成する地図生成手段と、前記地図生成手段で生成された２次元地図を前記ディスプレイに表示する地図表示手段とを有することを特徴とする請求項１３に記載の自動車。
【請求項１５】
前記重畳手段は前記入力手段で入力された情報に基づいて前記画像生成手段で生成された画像情報の傾斜を補正することを特徴とする請求項１３または１４に記載の自動車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−３２５９６（Ｐ２００８−３２５９６Ａ）
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２０７７２０（Ｐ２００６−２０７７２０）
【出願日】平成１８年７月３１日（２００６．７．３１）
【出願人】（５０６０２７８６０）モバイルマッピング株式会社 (5)
【出願人】（５０６１０３０１６）株式会社ＣＹＢＩＳＳ (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月３１日（２００６．７．３１）
【出願人】（５０６０２７８６０）モバイルマッピング株式会社 (5)
【出願人】（５０６１０３０１６）株式会社ＣＹＢＩＳＳ (3)
【Ｆターム（参考）】
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