３次元地図表示装置
【課題】 ３次元画像を高速に表示可能な３次元地図表示装置を得る。
【解決手段】 複数のエリアに分割された地図上の領域の各領域に対応する３次元地図データが格納された３次元地図データベースと、前記３次元地図データベースから所望のエリアの３次元地図データを抽出する表示エリア抽出手段と、前記表示エリア抽出手段が抽出した３次元地図データを用いてモニタ画面上に表示する画像表示手段とを備え、前記３次元地図データは、前記地図上の道路に沿って設定された複数のエリア毎に対応した地図表示データであり、前記表示エリア抽出手段は、前記複数のエリアの中から、前記モニタ画面上に表示する３次元画像の視点である位置を中心とした半径が予め定めた指定距離、角度範囲が進行方向の所定の角度範囲の円弧が通るエリアを選択する。
【解決手段】 複数のエリアに分割された地図上の領域の各領域に対応する３次元地図データが格納された３次元地図データベースと、前記３次元地図データベースから所望のエリアの３次元地図データを抽出する表示エリア抽出手段と、前記表示エリア抽出手段が抽出した３次元地図データを用いてモニタ画面上に表示する画像表示手段とを備え、前記３次元地図データは、前記地図上の道路に沿って設定された複数のエリア毎に対応した地図表示データであり、前記表示エリア抽出手段は、前記複数のエリアの中から、前記モニタ画面上に表示する３次元画像の視点である位置を中心とした半径が予め定めた指定距離、角度範囲が進行方向の所定の角度範囲の円弧が通るエリアを選択する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、３次元地図データを表示する画面に表示する３次元地図表示装置に関するものである。詳しくは、車両等の移動体から見える景色を擬似的に表示する３次元地図表示装置において、３次元画像の表示に必要となる３次元地図データを選別することで、より高速に、画面上に道路周辺の地図情報を表示することが可能な３次元地図表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地理情報システム（GIS：Geographic Information System）が注目を集めている。３次元ＧＩＳ（３Ｄ−ＧＩＳともいう）は、地理的位置を手がかりに、位置に関する情報を持ったデータ（空間データ）を総合的に管理・加工し、視覚的に表示し、高度な分析や迅速な判断を可能にする技術であり、防災等にも役立っている。
３次元地図表示装置としては、車の運転者の視点から見える道路周辺の景色を３次元の地形データを用いてリアルに再現可能な３次元地形表示装置が開発されている。これにより、例えば車の運転の擬似体験や、交差点近傍を走行する際の危険予知などが可能となっている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ１９９９/０６４８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、３次元の地形表示に使用するデータ量は膨大であり、画面上に表示する表示速度が遅くなるという課題があった。
【０００５】
この発明は係る課題を解決するためになされたものであり、高速表示が可能で応答の速い３次元地図表示装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の３次元地図表示装置は、複数のエリアに分割された地図上の領域の各領域に対応する３次元地図データが格納された３次元地図データベースと、前記３次元地図データベースから所望のエリアの３次元地図データを抽出する表示エリア抽出手段と、前記表示エリア抽出手段が抽出した３次元地図データを用いてモニタ画面上に表示する画像表示手段と、を備えた３次元地図表示装置であって、前記３次元地図データは、前記地図上の道路に沿って設定された複数のエリア毎に対応して前記３次元地図データベースに格納された地図表示データであり、前記表示エリア抽出手段は、前記複数のエリアの中から、前記モニタ画面上に表示する３次元画像の視点である位置を中心とした半径が予め定めた指定距離、角度範囲が進行方向の所定の角度範囲の円弧が通るエリアを選択し、選択した当該エリアに対応する３次元地図データを前記３次元地図データベースから抽出する。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の３次元地図表示装置によれば３次元画像を高速に表示することができ、移動中の画像の表示においても現実での視界と比べて違和感なく道路周辺を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る３次元地図表示装置１００の構成を説明する図である。
【図２】実施の形態１に係る表示エリア抽出手段１１０ｄの構成を示す図である。
【図３】（ａ）実施の形態１に係る３次元地図データベースに格納された３Ｄ-ＧＩＳデータのエリアブロック分割の構成例を示す図である。（ｂ）実施の形態１に係る表示エリア抽出手段１１０ｄがデータロードする対象のエリアブロックを検索する検索方法を説明する図である。
【図４】実施の形態１に係る表示エリア抽出手段１１０ｄが３次元地図データベースの中から表示対象のエリアブロックを抽出しモニタ表示するフローを説明する図である。
【図５】（ａ）実施の形態１に係る領域ＩＤテーブルの一例である。（ｂ）交差点と道路線路の接続状態を表わした模式図である。
【図６】実施の形態１に係る検索座標位置を説明する図である。
【図７】実施の形態１に係る隣接領域ＩＤテーブルの一例である。
【図８】実施の形態１に係る検索座標位置が現在の領域ＩＤ内にある場合の隣接領域ＩＤの取得の説明図である。
【図９】実施の形態１に係る検索座標位置が現在の領域ＩＤ内にない場合の隣接領域ＩＤの取得の説明図である。
【図１０】実施の形態１に係る隣接領域ＩＤの取得を説明する他の図である。
【図１１】実施の形態２に係る５又交差点を説明する図である。
【図１２】実施の形態２に係る３次元地図データの構成例である
【図１３】従来の３次元地図表示装置２００の構成を説明する図である。
【図１４】従来の次元地図データベース１１７に記憶されている３次元地図データの構成例である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
まず、従来の３次元地図表示装置２００の構成例について説明する。図１３は従来の３次元地図表示装置２００の一例を示すブロック図である。図１３において、１１０は各種演算を行うＣＰＵ（中央処理装置）であり、ＧＰＳレシーバやセンサからの信号をもとに自車位置を検出する自車位置検出手段１１０ａと、検出された自車位置から目的地までの経路を検索する経路探索手段１１０ｂと、３次元地図データベース１１６から読み出した道路データを所定の視点からの鳥瞰図データに変換する表示変換手段１１０ｃとを制御する。３次元地図データベース１１７は、例えばＣＤ−ＲＯＭやハードディスク等の記憶手段に格納されている。１１１はＣＰＵ１１０で行う各種の演算のプログラムが記憶されたＲＯＭ（リードオンリーメモリ）であり、１１２は方位センサ、距離センサ、ＧＰＳレシーバ、３次元地図データベース１１６から読み出した地形/地図表示用の３次元地図データ（３Ｄ-ＧＩＳデータともいう）やＣＰＵ１１０での演算結果等を記憶するメモリ（ＤＲＡＭ）、１１３は地図データや自車の現在位置などに基づいて表示画像を形成するための画像プロセッサ、１１４はＣＰＵ１１０から出力される地図データや現在位置のデータなどを合成して液晶ディスプレイに表示される画像を記憶するメモリ（ＶＲＡＭ）、１１５はＶＲＡＭ１１４の出力データを色信号に変換するためのＲＧＢ変換回路であり、色信号はＲＧＢ変換回路１１５から液晶ディスプレイに出力される。
【００１０】
図１４は、３次元地図データベース１１７に格納されている３次元地図データの構成例である。図において１はグリッド、２は道路、３はエリアブロックである。図１４では、地図中の領域が格子状にエリアブロックＡ〜Ｆに分割されている。このように従来の３Ｄ−ＧＩＳでは３Ｄ表示やアニメーション機能を実現する上で地上の領域をグリッドにより複数のエリアブロックに分割し、グリッドで分割されたエリアブロックごとに３次元地図データを保持していた。
【００１１】
次に、従来の３次元地図表示装置の動作について説明する。経路探索手段１１０ｂが実行する経路探索や、表示変換手段１１０ｃが実行する表示変換等の処理はプログラムＲＯＭ１１１に格納されているプログラムにより実行される。経路の探索や表示変換は自車位置検出手段１１０ａで検出した自車位置２０と交差点との距離から表示する鳥瞰図の表示角度θｘを求め、３次元地図データベース１１７から読み出した３Ｄ-ＧＩＳデータと自車位置から方位を決定する。表示変換手段１１０ｃは表示角度θｘで鳥瞰図変換し、画像プロセッサ１１３は進行方向が上向きとなるように拡大図を３Ｄ表示モニタ１１６に描画する。
【００１２】
ここで、ＣＰＵ１１０がプログラムＲＯＭ１１１に格納されたプログラムに従い３次元地図データベース１１７から３Ｄ-ＧＩＳデータを読み出す際、従来は、図１２に示すエリアブロックの単位でデータを読み出すことを実行していた。例えば、自車位置２０が図１２のエリアＢにあるとき、ＣＰＵ１１０はエリアブロックＢ全体を３次元表示可能な３Ｄ-ＧＩＳデータを３次元地図データベースから読み出し、画像プロセッサにデータ登録していた。また、車両の進行方向に沿ってエリアブロックＣやエリアブロックＥを選択し、選択したエリアブロック全体の３Ｄ-ＧＩＳデータを読み出し、画像プロセッサにデータ登録していた。画像プロセッサ１１３は登録されたデータを用いて３Ｄ表示モニタ上に３次元表示を実行していた。
このようにして従来、車両から見る実際の風景に近い鳥瞰図を３Ｄ表示モニタ１１６上に表示することを可能としていた。
【００１３】
しかしながら、従来の３次元地図データベースに格納されている３Ｄ-ＧＩＳデータは、図１４に示されるように格子状に設けられたグリッドで分割したエリアブロック毎に領域分割し保持する構成になっているため、例えば進行方向に長い直線道路を表示する場合であってもグリッドで分割したエリアブロック内の全てのデータをデータロードすることになり、３Ｄ表示モニタ１１に表示されないような本来不要なデータのためにメモリやプロセッサ等のリソースを浪費する状況が発生してしまい、ＣＰＵや画像プロセッサの処理負荷が大きくなるという課題があった。
また、表示の対象とする領域データを抽出する際には、余分なデータロードのために、データ検出にかかる処理負荷が大きくなってしまうことから、３次元表示を行う上で重要な、画面表示におけるシームレス性が低下してしまうという課題があった。本発明ではこれらの課題を解決して３次元画像を高速に表示することを可能とする。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る３次元地図表示装置１００の構成を説明する図である。
実施の形態１の３次元地図表示装置１００は、従来の３次元地図表示装置２００の構成に新たにエリア抽出手段１１０ｄが追加されている。なお、従来の３次元地図表示装置２００（図１３）と同様の機能を有する構成については同一番号を付し、その説明を省略する。
【００１５】
図２は実施の形態１で新たに追加された表示エリア抽出手段１１０ｄの構成図である。
図で１２０は自車位置検出手段１１０ａが検出した現在の位置・姿勢データ１６に基づき対象エリアを認識するエリア認識スレッド、１２０ａはエリア認識スレッド１２０において対象エリアの特定に参照するエリアテーブル、１２０ｂはエリアテーブル１２０ａを参照する際に使用するエリアバッファ、１２１は描画データに必要な処理を行うデータスレッドであり、エリア認識スレッド１２０から送られる現在のエリアや隣接エリアの描画用データ１７（３Ｄ-ＧＩＳデータ）を処理して、画像プロセッサ１１３に登録する。
画像プロセッサ１１３は、登録された３Ｄ-ＧＩＳデータを用いて３Ｄ表示モニタに３次元地図を表示する。
なお、図２で、１１０ａはＧＰＳレシーバやセンサからの信号をもとに自車位置と車両姿勢角を検出する自車位置検出手段であるが、この３次元地図表示装置を、車両から見える風景を擬似的に３Ｄ表示モニタ１１６に映し出して鑑賞するという使い方をする場合には、１１０ａは３Ｄ表示モニタ上に表示する３次元画像の視点位置と視野の方向を指定する視野位置・視野方向指定手段となる。すなわち、自車位置検出手段１１０は、別の言い方をすれば３Ｄ表示モニタ１１６上に３次元画像を表示する際の視点位置と視点方向を検出して出力する手段である。
【００１６】
図３（ａ）は３次元地図データベース１１７に格納された３Ｄ-ＧＩＳデータのエリアブロック分割の一例を示す図である。図３（ａ）において２０は車両の現在位置である。破線はグリッドを表わし、グリッドで囲まれた領域の各々は地図上の領域を分割したエリアブロック３である。このように実施の形態１では車両が走行する道路を基準とし、道路に沿って地図上の領域を分割してエリアブロック３ａ〜３ｎを割り当てるようにした。現在位置２０はエリアブロック３ｅにあり、エリアブロックに隣接する領域として、エリアブロック３ｃ、３ｆ、３ｇ、３ｈが配置されている。
従来の３次元地図データは、所定の間隔で設けられた格子状のグリッドで地図を分割し、分割された領域ごとにエリアブロック３を割り当てる構成としていた（図１２参照）。これに対し、実施の形態１では、道路を基準とし道路に沿ってエリアブロック３を割り付けるようにした。道路から離れた場所については車両で移動するにあたってモニタ表示は不要と判断し、エリアブロックの割付を行わないようにした。
【００１７】
図３（ｂ）は、表示エリア抽出手段１１０ｄが３次元地図データベース１１７から地図データをロードしてモニタ上に表示する対象とするエリアブロックを検索する検索方法を説明する図である。
図３（ｂ）において、２４は現在の車両が向いている方角、別の言い方をすれば人の視野方向（カメラであればカメラが向いている方角）を示すＹａｗ方向の姿勢位置角θ、２５は姿勢位置角θ方向の検索範囲を表わす角度範囲φ、２６は指定距離ｄである。姿勢位置角θ、角度範囲φ、指定距離ｄについては後で説明する。
【００１８】
次に、図２〜１２を参照して、実施の形態１の表示エリア抽出手段１１０ｄが３次元地図データベース１１７から表示対象のエリアブロックの３Ｄ-ＧＩＳデータを抽出し、３次元地図が３Ｄ表示モニタ１１６に表示されるまでのフローについて説明する。
【００１９】
図４は、表示エリア抽出手段１１０ｄが３次元地図データベース１１７から表示対象のエリアブロックを抽出し、モニタ表示するまでフローを説明する図である。以下、図４のフローにしたがって説明する。
【００２０】
（１）情報入力（図４のＳＴ０１）
まず、表示エリア抽出手段１１０ｄは、自車位置検出手段１１０ａから、現在の座標位置（ｘ、ｙ）とＹａｗ角方向を表わす現在の姿勢位置角θを入力する。自車位置検出手段１１０ａは例えばＧＰＳ(Global Positioning System)受信装置であり、方位角（姿勢位置角θ）を出力する方位センサーもセットになっている。
表示エリア抽出手段１１０ｄにはキーボードなどの外部入力手段が接続されており、表示対象となるエリアブロックを表す領域ＩＤを取得する際の、指定距離ｄと角度範囲φとが予め入力され設定されている。
ここで、指定距離ｄとは表示対象とするエリアブロックを検索する際の検索範囲を表わすものであり、現在の自分の位置（ｘ、ｙ）を中心とした半径方向の距離ｄを表わしたのものである。たとえばｄ＝３００[ｍ]であれば、現在の座標位置（ｘ、ｙ）から３００[ｍ]の範囲内で、次にデータロードを行うエリアブロックを検索することを意味する。
また、角度範囲φとは、データロードするエリアブロックを検索する際のＹａｗ方向の角度検索範囲を表わしたのものである。たとえばφ＝４５[°]であれば、現在の姿勢位置角θを中心角として±４５[°]/２の範囲で、次にモニタ表示を行う可能性のあるエリアブロックを検索することを意味する。
指定距離ｄや角度範囲φの値は、例えば、人が見ることが出来る距離や視野角、または、カメラが撮影可能な距離や視野角に関する有効範囲や、を参考にして定めることができる。
【００２１】
（２）領域ＩＤの取得（図４のＳＴ０２）
表示エリア抽出手段１１０ｄは、領域ＩＤテーブル５１を用いて現在の座標位置（ｘ、ｙ）が含まれている領域ＩＤを取得する。図５（ａ）は領域ＩＤテーブル５１の一例であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の領域ＩＤテーブル５１を作成した際の交差点と道路線路の接続状態を表わした模式図である。
領域ＩＤテーブル５１は、領域ＩＤと領域ＩＤの領域範囲とが関連付けされてテーブル化される。領域範囲は例えば４隅の座標位置（ｘ１、ｙ１）〜（ｘ４、ｙ４）で規定される。領域ＩＤは、各領域毎に番号を付したエリア番号と属性番号からなる。属性番号は例えば通常の道路（０１）か、交差点（９９）か、などによって属性番号が付けられる。
表示エリア抽出手段１１０ｄは、現在の座標位置（ｘ、ｙ）が各領域ＩＤの領域範囲（ｘ１、ｙ１）〜（ｘ４、ｙ４）の範囲内にあるか否かをチェックし、その領域にある場合に、現在の領域ＩＤを取得する。図５の例では、現在の座標位置（ｘ、ｙ）が（ｘ１、ｙ１）＝（ａ、ｂ）、（ｘ２、ｙ２）＝（ｃ、ｄ）、（ｘ３、ｙ３）＝（ｅ、ｆ）、（ｘ４、ｙ４）＝（ｇ、ｈ）に囲まれた範囲内にあるので、領域番号＝1001：00を取得する。
【００２２】
（３）隣接領域ＩＤの取得（図４のＳＴ０３）
次に表示エリア抽出手段１１０ｄは、現在の座標位置が属する領域（エリアブロック）に隣接する領域（エリアブロック）がある場合に、その領域の隣接領域ＩＤを求める。
具体的には、現在の座標位置（ｘ、ｙ）と姿勢位置角θと指定距離ｄとから、検索位置を表わす検索座標位置（ｘ'、ｙ'）を次式により求める（図６参照）。
【００２３】
【数１】
【００２４】
一方、３次元地図データベース１１７には、領域ＩＤテーブル５１とは別に隣接領域ＩＤテーブル５２が作成され格納されている。図７は、隣接領域ＩＤテーブル５２の一例である。
この隣接領域ＩＤテーブル５２は位置的に隣接する領域の領域ＩＤ間の関連付けを行ったものであり、基準となる領域を表す領域ＩＤ（エリア番号と属性番号）と、基準となる領域に対して位置的に隣接する領域を表わす領域ＩＤ（エリア番号と属性番号）とその角度方向（Ｙａｗ角）とが関連付けされている。図７の例では、基準となる領域（領域ＩＤ＝0001：99）に対して、Ｙａｗ角＝０[度]の方向に隣接する領域（領域ＩＤ＝1001：00）が位置していることを表わしている。また、基準となる領域（領域ＩＤ＝0001：99）に対して、Ｙａｗ角＝π/２[度]の方向に隣接する領域（領域ＩＤ＝1001：00）が位置していることを表わしている。
【００２５】
次に表示エリア抽出手段１１０ｄは、式（１）で求めた座標位置（ｘ'、ｙ'）がどの領域ＩＤ内にあるか否かをチェックする。
式（１）で求めた座標位置（ｘ'、ｙ'）とは、現在の座標位置（ｘ、ｙ）を基準にして、現在の進行方向に設定した指定距離ｄだけ走行したときの座標位置（ｘ'、ｙ'）を表わしており、所定の時間経過後に指定距離ｄだけ走行した自らがいる可能性のある位置を想定したものである。ここでは、自らがいる可能性のある座標位置のことを検索座標位置（ｘ'、ｙ'）として式（１）により表わしている。
【００２６】
検索座標位置（ｘ'、ｙ'）が属する領域ＩＤを次のステップにより隣接領域ＩＤとして抽出する。
まず、検索座標位置（ｘ'、ｙ'）が、現在いる領域ＩＤ内にある場合（図８参照）には、求める隣接ＩＤを現在の領域領域ＩＤと判断する（すなわち、隣接領域ＩＤ＝現在の領域ＩＤとする）。
検索座標位置（ｘ'、ｙ'）が現在いる領域ＩＤ内にない場合には、［1］隣接領域ＩＤテーブル５２に基づき、現在の領域に隣接する領域ＩＤを全て取得する。［2］そして［1］で取得した領域ＩＤの中から、図３（ｂ）で示したように現在の姿勢位置角θ（Yaw角）を中心方向として±φ/２の範囲内にある領域ＩＤを隣接領域ＩＤとして抽出する（すなわち、隣接領域ＩＤ＝現在位置を中心として半径ｄ、角度範囲がθ±φ/２の扇形曲線が存在する領域を隣接領域としてその隣接領域のＩＤを抽出する）。
図９は隣接領域のＩＤの抽出の具体例である（図は説明のため簡略化している）。図９において、表示エリア抽出手段１１０ｄは、まず現在の領域（エリアブロック３ａ）に隣接する領域（エリアブロック３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｙ）の領域ＩＤを隣接領域ＩＤテーブル５２を用いて抽出する。そして、エリアブロック３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｙの中から、現在の姿勢位置角θ（Yaw角）を中心方向として±φ/２の扇形曲線（図９の扇形曲線３０）が存在する領域を隣接領域として抽出する。ここでは、エリアブロック３ｂ、３ｃ、３ｄが隣接領域として抽出される。表示エリア抽出手段１１０ｄは、エリアブロック３ｂ、３ｃ、３ｄに対応するＩＤを隣接領域ＩＤとして抽出する。
このようにして表示エリア抽出手段１１０ｄは、複数あるエリアブロックの中から、これから車両が進む可能性の高い領域、別の言い方をすればモニタ上に３次元地図を表示しようとする領域（エリアブロック）を抽出することができる。
【００２７】
仮に、現在の領域ＩＤのエリアブロックと抽出した隣接領域ＩＤのエリアブロックとの間に、別のエリアブロックがある場合には、その間にあるエリアブロックについても隣接領域ＩＤとして抽出する。図１０は、現在の領域ＩＤのエリアブロックと抽出した隣接領域ＩＤのエリアブロックとの間に、別のエリアブロックがある場合を説明する図である。この例では、現在の領域ＩＤ（1011：00）のエリアブロックと抽出した隣接領域ＩＤ（1013：00）のエリアブロックの間に別のエリアブロック（領域ＩＤ＝1012：00）がある場合には、隣接領域ＩＤを1012：00と1013：00と判断する。
なお、隣接領域ＩＤが抽出されない場合には、隣接領域ＩＤがないものと判断する。
【００２８】
（４）隣接領域ＩＤの３次元地図データ（３Ｄ-ＧＩＳデータ）をエリアバッファにデータロードする（図４のＳＴ０４）
次に、表示エリア抽出手段１１０ｄは、抽出した隣接領域ＩＤに対応した３Ｄ-ＧＩＳデータを、３次元地図データベースからエリアバッファにデータロードする。データスレッド１２１は描画用に必要な処理を行い、処理後のデータを画像プロセッサ１１３に登録する。
【００２９】
（５）３Ｄ地図表示（図４のＳＴ０５）
画像プロセッサ１１３は、データスレッド１２１の３Ｄ-ＧＩＳデータを用いて３Ｄ表示モニタに表示する。
【００３０】
（６）表示を終了するまで、ＳＴ０１〜ＳＴ０５を繰り返す。
【００３１】
以上のように、実施の形態１の３次元地図表示装置１００は、新たに表示エリア抽出手段１１０ｄを備えるようにした。３次元地図データベースは地図上の道路を基準として道路に沿って領域を分割し、各々の領域にＩＤ番号（領域ＩＤ）を割り当てた。３次元地図データベース１１７は、領域ＩＤと領域ＩＤの領域範囲とが関連付けされてテーブル（領域ＩＤテーブル５１）と、位置的に隣接する領域の領域ＩＤ間が関連付けされたテーブル（隣接領域ＩＤテーブル５２）を備える。表示エリア抽出手段１１０ｄは、現在の車両位置座標を中心とし、半径を指定距離ｄ、角度範囲を車両進行方向（θ±φ/２）とした扇型曲線を描き、この扇型曲線が通る領域のＩＤ（隣接領域ＩＤ）を抽出する。そして、抽出した隣接領域ＩＤに対応した３Ｄ-ＧＩＳデータを、３次元地図データベースからデータロードする。画像プロセッサ１１３は、３Ｄ-ＧＩＳデータを用いて３Ｄ表示モニタに表示する。
【００３２】
このように実施の形態１の３次元地図表示装置は、モニタ上に３次元地図を表示する可能性のある道路周辺の領域だけを的確に抽出することができるため、ＣＰＵや画像プロセッサが処理する３次元地図データ量を従来より減らすことができる。これにより３次元画像をより高速に表示することが可能となり、移動中の動画像を表示する場合であっても現実でみる景色と比べて違和感なく、道路周辺の３次元画像をモニタ上に表示することができる。
【００３３】
なお、指定距離ｄは表示可能性が高いとして抽出する地図上の領域数と対応関係にあり、指定距離ｄを大きな値に設定するとより大きな３Ｄ-ＧＩＳデータを３次元地図データベースからデータロードして蓄えておくことになる。３次元地図表示が途切れる危険は小さくなるがＣＰＵや画像プロセッサの負荷も大きくなる。また、角度範囲φの設定についても同様であり、直線が多い道路の表示の場合には角度範囲φを小さな値に設定しても支障は少ないが、交差点を曲がることが多い表示の場合には、表示の途切れを無くすために角度範囲φを適切な値に設定して３Ｄ-ＧＩＳデータを蓄えておく必要がある。
【００３４】
実施の形態２.
実施の形態１では３次元地図表示装置の動作を、車両が走行する道路は交差点でほぼ直行する道路構造の例を用いて説明したが、斜め方向に交差点に進入するような道路がある場合であっても同様の動作が可能である。また、実施の形態１では、表示エリア抽出手段１１０ｄには予めキーボードなどの外部入力手段により隣接領域ＩＤを取得する際の角度範囲φを設定するようにしていたが、実施の形態２では、角度範囲φを隣接領域ＩＤテーブル５２から取得し、自動的に角度範囲φを設定する。
【００３５】
図１１は、５方向から交差点に進入する５又交差点を表わした模式図である。交差点（領域ＩＤ＝0005:99）に対して、自車両が走行している上り線路（領域ＩＤ＝1023：00）や交差点を通過した後の上り線路（領域ＩＤ＝1021:00、1022:00、1024:00、1025:00）と、自車両が走行している線路と逆方向の下り線路（領域ＩＤ＝1023：01）や交差点を通過した後の下り線路（領域ＩＤ＝1021:01、1022:01、1024:01、1025:01）が接続している。
図１２は隣接領域ＩＤテーブル５２の例であり、図１１の交差点に関して、基準となるエリアブロック（交差点（領域ＩＤ＝0005:99））と基準エリアブロックに隣接するエリアブロックの領域ＩＤとを関連付けしたものである。図１２の隣接領域ＩＤテーブル５２において、たとえば非交差点（領域ＩＤ＝1021:00）は交差点から見て３５°の方向にあるためＹａｗ角＝５π/３６として、各々が関連付けされている。
【００３６】
このような５又交差点において、交差点に侵入した車両が、車線規制によって例えば左折方向にしか走行可能な線路が定められている場合、表示エリア抽出手段１１０ｄが隣接領域ＩＤを取得するにあたり次のような動作を実行するように予めプログラムしておくことも可能である。以下では、表示エリア抽出手段１１０ｄが角度範囲φを隣接領域ＩＤテーブル５２から取得し、自動的に角度範囲φを設定する例について説明する。なお、実施の形態１と同様の動作（（１）情報入力、（２）領域ＩＤの取得）については説明を省略する。
【００３７】
（３）隣接領域ＩＤの取得（図４のＳＴ０３相当）：
実施の形態１と同様に、現在の座標位置（ｘ、ｙ）と、姿勢位置角θと、指定距離ｄとから、検索位置を表わす検索座標位置（ｘ'、ｙ'）を式（１）により求める。
検索座標位置（ｘ'、ｙ'）が現在いる領域ＩＤ内にない場合に、［1］隣接領域ＩＤテーブル５２に基づき、現在の領域に隣接する領域ＩＤを全て取得する。また、隣接領域ＩＤテーブル５２に角度範囲φの指定がある場合には、指定された角度範囲φを読み込む。［2］そして［1］で取得した領域ＩＤの中から、現在の姿勢位置角θ（Yaw角）を中心方向として指定された角度範囲φ（例えば、左半分を示す-π＜φ＜０）内にある領域ＩＤを隣接領域ＩＤとして抽出する。
図１１の隣接領域ＩＤテーブル５２の例では、自車両が上り線路（領域ＩＤ＝1023：00）を交差点に向かって走行する場合には、左側にある上り線路（領域ＩＤ＝1022:00、1021:00）の領域ＩＤを隣接領域ＩＤとして抽出する。
このように左折のみ可能などの車線規制の情報は、交差点の隣接領域ＩＤテーブル５２に記憶させるようにしておけばよく、表示エリア抽出手段１１０ｄは隣接領域ＩＤテーブル５２から車線規制情報を入手して、適切な隣接領域ＩＤを取得することができる。
（４）隣接領域ＩＤの３次元地図データ（３Ｄ-ＧＩＳデータ）をエリアバッファにデータロードする（図４のＳＴ０４相当）
抽出した隣接領域ＩＤの３Ｄ-ＧＩＳデータを、３次元地図データベースからエリアバッファにデータロードする。データスレッド１２１は描画用に必要な処理を行い、画像プロセッサがモニタ上に３次元地図画像を表示する。
【００３８】
このように、実施の形態２の表示エリア抽出手段１１０ｄは道路の車線規制などに応じて抽出する領域を取捨選択できるため、ＣＰＵや画像プロセッサが実行する無駄な処理を減らすことができる。これにより３次元画像を高速に表示することができ、移動中の画像の表示においても現実での視界と比べて違和感なく道路周辺を表示することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１ グリッド、２ 道路 、３ エリアブロック、１０ エリア認識スレッド、１１ エリアテーブル、１２ エリアバッファ、１３ データスレッド、１６ 現在の位置・姿勢データ、１７ 現在のエリア、隣接エリア、１８ データ登録、１９ 描画実行、２０ 現在の位置、２１ 隣接エリアの位置、２２ 現在エリア、２３ 隣接エリア、２４ 姿勢位置角、２５ 隣接領域までのYaw角、２６ 隣接領域までの距離、３０ 扇型曲線、５１ 領域ＩＤテーブル、５２ 隣接領域ＩＤテーブル、１００ ３次元地図表示装置、１１７ ３次元地図データベース、１２０ エリア認識スレッド、１２０ａ エリアテーブル、１２０ｂ エリアバッファ、１２１ データスレッド、２００ 従来の３次元地図表示装置。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、３次元地図データを表示する画面に表示する３次元地図表示装置に関するものである。詳しくは、車両等の移動体から見える景色を擬似的に表示する３次元地図表示装置において、３次元画像の表示に必要となる３次元地図データを選別することで、より高速に、画面上に道路周辺の地図情報を表示することが可能な３次元地図表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地理情報システム（GIS：Geographic Information System）が注目を集めている。３次元ＧＩＳ（３Ｄ−ＧＩＳともいう）は、地理的位置を手がかりに、位置に関する情報を持ったデータ（空間データ）を総合的に管理・加工し、視覚的に表示し、高度な分析や迅速な判断を可能にする技術であり、防災等にも役立っている。
３次元地図表示装置としては、車の運転者の視点から見える道路周辺の景色を３次元の地形データを用いてリアルに再現可能な３次元地形表示装置が開発されている。これにより、例えば車の運転の擬似体験や、交差点近傍を走行する際の危険予知などが可能となっている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ１９９９/０６４８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、３次元の地形表示に使用するデータ量は膨大であり、画面上に表示する表示速度が遅くなるという課題があった。
【０００５】
この発明は係る課題を解決するためになされたものであり、高速表示が可能で応答の速い３次元地図表示装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の３次元地図表示装置は、複数のエリアに分割された地図上の領域の各領域に対応する３次元地図データが格納された３次元地図データベースと、前記３次元地図データベースから所望のエリアの３次元地図データを抽出する表示エリア抽出手段と、前記表示エリア抽出手段が抽出した３次元地図データを用いてモニタ画面上に表示する画像表示手段と、を備えた３次元地図表示装置であって、前記３次元地図データは、前記地図上の道路に沿って設定された複数のエリア毎に対応して前記３次元地図データベースに格納された地図表示データであり、前記表示エリア抽出手段は、前記複数のエリアの中から、前記モニタ画面上に表示する３次元画像の視点である位置を中心とした半径が予め定めた指定距離、角度範囲が進行方向の所定の角度範囲の円弧が通るエリアを選択し、選択した当該エリアに対応する３次元地図データを前記３次元地図データベースから抽出する。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の３次元地図表示装置によれば３次元画像を高速に表示することができ、移動中の画像の表示においても現実での視界と比べて違和感なく道路周辺を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る３次元地図表示装置１００の構成を説明する図である。
【図２】実施の形態１に係る表示エリア抽出手段１１０ｄの構成を示す図である。
【図３】（ａ）実施の形態１に係る３次元地図データベースに格納された３Ｄ-ＧＩＳデータのエリアブロック分割の構成例を示す図である。（ｂ）実施の形態１に係る表示エリア抽出手段１１０ｄがデータロードする対象のエリアブロックを検索する検索方法を説明する図である。
【図４】実施の形態１に係る表示エリア抽出手段１１０ｄが３次元地図データベースの中から表示対象のエリアブロックを抽出しモニタ表示するフローを説明する図である。
【図５】（ａ）実施の形態１に係る領域ＩＤテーブルの一例である。（ｂ）交差点と道路線路の接続状態を表わした模式図である。
【図６】実施の形態１に係る検索座標位置を説明する図である。
【図７】実施の形態１に係る隣接領域ＩＤテーブルの一例である。
【図８】実施の形態１に係る検索座標位置が現在の領域ＩＤ内にある場合の隣接領域ＩＤの取得の説明図である。
【図９】実施の形態１に係る検索座標位置が現在の領域ＩＤ内にない場合の隣接領域ＩＤの取得の説明図である。
【図１０】実施の形態１に係る隣接領域ＩＤの取得を説明する他の図である。
【図１１】実施の形態２に係る５又交差点を説明する図である。
【図１２】実施の形態２に係る３次元地図データの構成例である
【図１３】従来の３次元地図表示装置２００の構成を説明する図である。
【図１４】従来の次元地図データベース１１７に記憶されている３次元地図データの構成例である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
まず、従来の３次元地図表示装置２００の構成例について説明する。図１３は従来の３次元地図表示装置２００の一例を示すブロック図である。図１３において、１１０は各種演算を行うＣＰＵ（中央処理装置）であり、ＧＰＳレシーバやセンサからの信号をもとに自車位置を検出する自車位置検出手段１１０ａと、検出された自車位置から目的地までの経路を検索する経路探索手段１１０ｂと、３次元地図データベース１１６から読み出した道路データを所定の視点からの鳥瞰図データに変換する表示変換手段１１０ｃとを制御する。３次元地図データベース１１７は、例えばＣＤ−ＲＯＭやハードディスク等の記憶手段に格納されている。１１１はＣＰＵ１１０で行う各種の演算のプログラムが記憶されたＲＯＭ（リードオンリーメモリ）であり、１１２は方位センサ、距離センサ、ＧＰＳレシーバ、３次元地図データベース１１６から読み出した地形/地図表示用の３次元地図データ（３Ｄ-ＧＩＳデータともいう）やＣＰＵ１１０での演算結果等を記憶するメモリ（ＤＲＡＭ）、１１３は地図データや自車の現在位置などに基づいて表示画像を形成するための画像プロセッサ、１１４はＣＰＵ１１０から出力される地図データや現在位置のデータなどを合成して液晶ディスプレイに表示される画像を記憶するメモリ（ＶＲＡＭ）、１１５はＶＲＡＭ１１４の出力データを色信号に変換するためのＲＧＢ変換回路であり、色信号はＲＧＢ変換回路１１５から液晶ディスプレイに出力される。
【００１０】
図１４は、３次元地図データベース１１７に格納されている３次元地図データの構成例である。図において１はグリッド、２は道路、３はエリアブロックである。図１４では、地図中の領域が格子状にエリアブロックＡ〜Ｆに分割されている。このように従来の３Ｄ−ＧＩＳでは３Ｄ表示やアニメーション機能を実現する上で地上の領域をグリッドにより複数のエリアブロックに分割し、グリッドで分割されたエリアブロックごとに３次元地図データを保持していた。
【００１１】
次に、従来の３次元地図表示装置の動作について説明する。経路探索手段１１０ｂが実行する経路探索や、表示変換手段１１０ｃが実行する表示変換等の処理はプログラムＲＯＭ１１１に格納されているプログラムにより実行される。経路の探索や表示変換は自車位置検出手段１１０ａで検出した自車位置２０と交差点との距離から表示する鳥瞰図の表示角度θｘを求め、３次元地図データベース１１７から読み出した３Ｄ-ＧＩＳデータと自車位置から方位を決定する。表示変換手段１１０ｃは表示角度θｘで鳥瞰図変換し、画像プロセッサ１１３は進行方向が上向きとなるように拡大図を３Ｄ表示モニタ１１６に描画する。
【００１２】
ここで、ＣＰＵ１１０がプログラムＲＯＭ１１１に格納されたプログラムに従い３次元地図データベース１１７から３Ｄ-ＧＩＳデータを読み出す際、従来は、図１２に示すエリアブロックの単位でデータを読み出すことを実行していた。例えば、自車位置２０が図１２のエリアＢにあるとき、ＣＰＵ１１０はエリアブロックＢ全体を３次元表示可能な３Ｄ-ＧＩＳデータを３次元地図データベースから読み出し、画像プロセッサにデータ登録していた。また、車両の進行方向に沿ってエリアブロックＣやエリアブロックＥを選択し、選択したエリアブロック全体の３Ｄ-ＧＩＳデータを読み出し、画像プロセッサにデータ登録していた。画像プロセッサ１１３は登録されたデータを用いて３Ｄ表示モニタ上に３次元表示を実行していた。
このようにして従来、車両から見る実際の風景に近い鳥瞰図を３Ｄ表示モニタ１１６上に表示することを可能としていた。
【００１３】
しかしながら、従来の３次元地図データベースに格納されている３Ｄ-ＧＩＳデータは、図１４に示されるように格子状に設けられたグリッドで分割したエリアブロック毎に領域分割し保持する構成になっているため、例えば進行方向に長い直線道路を表示する場合であってもグリッドで分割したエリアブロック内の全てのデータをデータロードすることになり、３Ｄ表示モニタ１１に表示されないような本来不要なデータのためにメモリやプロセッサ等のリソースを浪費する状況が発生してしまい、ＣＰＵや画像プロセッサの処理負荷が大きくなるという課題があった。
また、表示の対象とする領域データを抽出する際には、余分なデータロードのために、データ検出にかかる処理負荷が大きくなってしまうことから、３次元表示を行う上で重要な、画面表示におけるシームレス性が低下してしまうという課題があった。本発明ではこれらの課題を解決して３次元画像を高速に表示することを可能とする。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る３次元地図表示装置１００の構成を説明する図である。
実施の形態１の３次元地図表示装置１００は、従来の３次元地図表示装置２００の構成に新たにエリア抽出手段１１０ｄが追加されている。なお、従来の３次元地図表示装置２００（図１３）と同様の機能を有する構成については同一番号を付し、その説明を省略する。
【００１５】
図２は実施の形態１で新たに追加された表示エリア抽出手段１１０ｄの構成図である。
図で１２０は自車位置検出手段１１０ａが検出した現在の位置・姿勢データ１６に基づき対象エリアを認識するエリア認識スレッド、１２０ａはエリア認識スレッド１２０において対象エリアの特定に参照するエリアテーブル、１２０ｂはエリアテーブル１２０ａを参照する際に使用するエリアバッファ、１２１は描画データに必要な処理を行うデータスレッドであり、エリア認識スレッド１２０から送られる現在のエリアや隣接エリアの描画用データ１７（３Ｄ-ＧＩＳデータ）を処理して、画像プロセッサ１１３に登録する。
画像プロセッサ１１３は、登録された３Ｄ-ＧＩＳデータを用いて３Ｄ表示モニタに３次元地図を表示する。
なお、図２で、１１０ａはＧＰＳレシーバやセンサからの信号をもとに自車位置と車両姿勢角を検出する自車位置検出手段であるが、この３次元地図表示装置を、車両から見える風景を擬似的に３Ｄ表示モニタ１１６に映し出して鑑賞するという使い方をする場合には、１１０ａは３Ｄ表示モニタ上に表示する３次元画像の視点位置と視野の方向を指定する視野位置・視野方向指定手段となる。すなわち、自車位置検出手段１１０は、別の言い方をすれば３Ｄ表示モニタ１１６上に３次元画像を表示する際の視点位置と視点方向を検出して出力する手段である。
【００１６】
図３（ａ）は３次元地図データベース１１７に格納された３Ｄ-ＧＩＳデータのエリアブロック分割の一例を示す図である。図３（ａ）において２０は車両の現在位置である。破線はグリッドを表わし、グリッドで囲まれた領域の各々は地図上の領域を分割したエリアブロック３である。このように実施の形態１では車両が走行する道路を基準とし、道路に沿って地図上の領域を分割してエリアブロック３ａ〜３ｎを割り当てるようにした。現在位置２０はエリアブロック３ｅにあり、エリアブロックに隣接する領域として、エリアブロック３ｃ、３ｆ、３ｇ、３ｈが配置されている。
従来の３次元地図データは、所定の間隔で設けられた格子状のグリッドで地図を分割し、分割された領域ごとにエリアブロック３を割り当てる構成としていた（図１２参照）。これに対し、実施の形態１では、道路を基準とし道路に沿ってエリアブロック３を割り付けるようにした。道路から離れた場所については車両で移動するにあたってモニタ表示は不要と判断し、エリアブロックの割付を行わないようにした。
【００１７】
図３（ｂ）は、表示エリア抽出手段１１０ｄが３次元地図データベース１１７から地図データをロードしてモニタ上に表示する対象とするエリアブロックを検索する検索方法を説明する図である。
図３（ｂ）において、２４は現在の車両が向いている方角、別の言い方をすれば人の視野方向（カメラであればカメラが向いている方角）を示すＹａｗ方向の姿勢位置角θ、２５は姿勢位置角θ方向の検索範囲を表わす角度範囲φ、２６は指定距離ｄである。姿勢位置角θ、角度範囲φ、指定距離ｄについては後で説明する。
【００１８】
次に、図２〜１２を参照して、実施の形態１の表示エリア抽出手段１１０ｄが３次元地図データベース１１７から表示対象のエリアブロックの３Ｄ-ＧＩＳデータを抽出し、３次元地図が３Ｄ表示モニタ１１６に表示されるまでのフローについて説明する。
【００１９】
図４は、表示エリア抽出手段１１０ｄが３次元地図データベース１１７から表示対象のエリアブロックを抽出し、モニタ表示するまでフローを説明する図である。以下、図４のフローにしたがって説明する。
【００２０】
（１）情報入力（図４のＳＴ０１）
まず、表示エリア抽出手段１１０ｄは、自車位置検出手段１１０ａから、現在の座標位置（ｘ、ｙ）とＹａｗ角方向を表わす現在の姿勢位置角θを入力する。自車位置検出手段１１０ａは例えばＧＰＳ(Global Positioning System)受信装置であり、方位角（姿勢位置角θ）を出力する方位センサーもセットになっている。
表示エリア抽出手段１１０ｄにはキーボードなどの外部入力手段が接続されており、表示対象となるエリアブロックを表す領域ＩＤを取得する際の、指定距離ｄと角度範囲φとが予め入力され設定されている。
ここで、指定距離ｄとは表示対象とするエリアブロックを検索する際の検索範囲を表わすものであり、現在の自分の位置（ｘ、ｙ）を中心とした半径方向の距離ｄを表わしたのものである。たとえばｄ＝３００[ｍ]であれば、現在の座標位置（ｘ、ｙ）から３００[ｍ]の範囲内で、次にデータロードを行うエリアブロックを検索することを意味する。
また、角度範囲φとは、データロードするエリアブロックを検索する際のＹａｗ方向の角度検索範囲を表わしたのものである。たとえばφ＝４５[°]であれば、現在の姿勢位置角θを中心角として±４５[°]/２の範囲で、次にモニタ表示を行う可能性のあるエリアブロックを検索することを意味する。
指定距離ｄや角度範囲φの値は、例えば、人が見ることが出来る距離や視野角、または、カメラが撮影可能な距離や視野角に関する有効範囲や、を参考にして定めることができる。
【００２１】
（２）領域ＩＤの取得（図４のＳＴ０２）
表示エリア抽出手段１１０ｄは、領域ＩＤテーブル５１を用いて現在の座標位置（ｘ、ｙ）が含まれている領域ＩＤを取得する。図５（ａ）は領域ＩＤテーブル５１の一例であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の領域ＩＤテーブル５１を作成した際の交差点と道路線路の接続状態を表わした模式図である。
領域ＩＤテーブル５１は、領域ＩＤと領域ＩＤの領域範囲とが関連付けされてテーブル化される。領域範囲は例えば４隅の座標位置（ｘ１、ｙ１）〜（ｘ４、ｙ４）で規定される。領域ＩＤは、各領域毎に番号を付したエリア番号と属性番号からなる。属性番号は例えば通常の道路（０１）か、交差点（９９）か、などによって属性番号が付けられる。
表示エリア抽出手段１１０ｄは、現在の座標位置（ｘ、ｙ）が各領域ＩＤの領域範囲（ｘ１、ｙ１）〜（ｘ４、ｙ４）の範囲内にあるか否かをチェックし、その領域にある場合に、現在の領域ＩＤを取得する。図５の例では、現在の座標位置（ｘ、ｙ）が（ｘ１、ｙ１）＝（ａ、ｂ）、（ｘ２、ｙ２）＝（ｃ、ｄ）、（ｘ３、ｙ３）＝（ｅ、ｆ）、（ｘ４、ｙ４）＝（ｇ、ｈ）に囲まれた範囲内にあるので、領域番号＝1001：00を取得する。
【００２２】
（３）隣接領域ＩＤの取得（図４のＳＴ０３）
次に表示エリア抽出手段１１０ｄは、現在の座標位置が属する領域（エリアブロック）に隣接する領域（エリアブロック）がある場合に、その領域の隣接領域ＩＤを求める。
具体的には、現在の座標位置（ｘ、ｙ）と姿勢位置角θと指定距離ｄとから、検索位置を表わす検索座標位置（ｘ'、ｙ'）を次式により求める（図６参照）。
【００２３】
【数１】
【００２４】
一方、３次元地図データベース１１７には、領域ＩＤテーブル５１とは別に隣接領域ＩＤテーブル５２が作成され格納されている。図７は、隣接領域ＩＤテーブル５２の一例である。
この隣接領域ＩＤテーブル５２は位置的に隣接する領域の領域ＩＤ間の関連付けを行ったものであり、基準となる領域を表す領域ＩＤ（エリア番号と属性番号）と、基準となる領域に対して位置的に隣接する領域を表わす領域ＩＤ（エリア番号と属性番号）とその角度方向（Ｙａｗ角）とが関連付けされている。図７の例では、基準となる領域（領域ＩＤ＝0001：99）に対して、Ｙａｗ角＝０[度]の方向に隣接する領域（領域ＩＤ＝1001：00）が位置していることを表わしている。また、基準となる領域（領域ＩＤ＝0001：99）に対して、Ｙａｗ角＝π/２[度]の方向に隣接する領域（領域ＩＤ＝1001：00）が位置していることを表わしている。
【００２５】
次に表示エリア抽出手段１１０ｄは、式（１）で求めた座標位置（ｘ'、ｙ'）がどの領域ＩＤ内にあるか否かをチェックする。
式（１）で求めた座標位置（ｘ'、ｙ'）とは、現在の座標位置（ｘ、ｙ）を基準にして、現在の進行方向に設定した指定距離ｄだけ走行したときの座標位置（ｘ'、ｙ'）を表わしており、所定の時間経過後に指定距離ｄだけ走行した自らがいる可能性のある位置を想定したものである。ここでは、自らがいる可能性のある座標位置のことを検索座標位置（ｘ'、ｙ'）として式（１）により表わしている。
【００２６】
検索座標位置（ｘ'、ｙ'）が属する領域ＩＤを次のステップにより隣接領域ＩＤとして抽出する。
まず、検索座標位置（ｘ'、ｙ'）が、現在いる領域ＩＤ内にある場合（図８参照）には、求める隣接ＩＤを現在の領域領域ＩＤと判断する（すなわち、隣接領域ＩＤ＝現在の領域ＩＤとする）。
検索座標位置（ｘ'、ｙ'）が現在いる領域ＩＤ内にない場合には、［1］隣接領域ＩＤテーブル５２に基づき、現在の領域に隣接する領域ＩＤを全て取得する。［2］そして［1］で取得した領域ＩＤの中から、図３（ｂ）で示したように現在の姿勢位置角θ（Yaw角）を中心方向として±φ/２の範囲内にある領域ＩＤを隣接領域ＩＤとして抽出する（すなわち、隣接領域ＩＤ＝現在位置を中心として半径ｄ、角度範囲がθ±φ/２の扇形曲線が存在する領域を隣接領域としてその隣接領域のＩＤを抽出する）。
図９は隣接領域のＩＤの抽出の具体例である（図は説明のため簡略化している）。図９において、表示エリア抽出手段１１０ｄは、まず現在の領域（エリアブロック３ａ）に隣接する領域（エリアブロック３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｙ）の領域ＩＤを隣接領域ＩＤテーブル５２を用いて抽出する。そして、エリアブロック３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｙの中から、現在の姿勢位置角θ（Yaw角）を中心方向として±φ/２の扇形曲線（図９の扇形曲線３０）が存在する領域を隣接領域として抽出する。ここでは、エリアブロック３ｂ、３ｃ、３ｄが隣接領域として抽出される。表示エリア抽出手段１１０ｄは、エリアブロック３ｂ、３ｃ、３ｄに対応するＩＤを隣接領域ＩＤとして抽出する。
このようにして表示エリア抽出手段１１０ｄは、複数あるエリアブロックの中から、これから車両が進む可能性の高い領域、別の言い方をすればモニタ上に３次元地図を表示しようとする領域（エリアブロック）を抽出することができる。
【００２７】
仮に、現在の領域ＩＤのエリアブロックと抽出した隣接領域ＩＤのエリアブロックとの間に、別のエリアブロックがある場合には、その間にあるエリアブロックについても隣接領域ＩＤとして抽出する。図１０は、現在の領域ＩＤのエリアブロックと抽出した隣接領域ＩＤのエリアブロックとの間に、別のエリアブロックがある場合を説明する図である。この例では、現在の領域ＩＤ（1011：00）のエリアブロックと抽出した隣接領域ＩＤ（1013：00）のエリアブロックの間に別のエリアブロック（領域ＩＤ＝1012：00）がある場合には、隣接領域ＩＤを1012：00と1013：00と判断する。
なお、隣接領域ＩＤが抽出されない場合には、隣接領域ＩＤがないものと判断する。
【００２８】
（４）隣接領域ＩＤの３次元地図データ（３Ｄ-ＧＩＳデータ）をエリアバッファにデータロードする（図４のＳＴ０４）
次に、表示エリア抽出手段１１０ｄは、抽出した隣接領域ＩＤに対応した３Ｄ-ＧＩＳデータを、３次元地図データベースからエリアバッファにデータロードする。データスレッド１２１は描画用に必要な処理を行い、処理後のデータを画像プロセッサ１１３に登録する。
【００２９】
（５）３Ｄ地図表示（図４のＳＴ０５）
画像プロセッサ１１３は、データスレッド１２１の３Ｄ-ＧＩＳデータを用いて３Ｄ表示モニタに表示する。
【００３０】
（６）表示を終了するまで、ＳＴ０１〜ＳＴ０５を繰り返す。
【００３１】
以上のように、実施の形態１の３次元地図表示装置１００は、新たに表示エリア抽出手段１１０ｄを備えるようにした。３次元地図データベースは地図上の道路を基準として道路に沿って領域を分割し、各々の領域にＩＤ番号（領域ＩＤ）を割り当てた。３次元地図データベース１１７は、領域ＩＤと領域ＩＤの領域範囲とが関連付けされてテーブル（領域ＩＤテーブル５１）と、位置的に隣接する領域の領域ＩＤ間が関連付けされたテーブル（隣接領域ＩＤテーブル５２）を備える。表示エリア抽出手段１１０ｄは、現在の車両位置座標を中心とし、半径を指定距離ｄ、角度範囲を車両進行方向（θ±φ/２）とした扇型曲線を描き、この扇型曲線が通る領域のＩＤ（隣接領域ＩＤ）を抽出する。そして、抽出した隣接領域ＩＤに対応した３Ｄ-ＧＩＳデータを、３次元地図データベースからデータロードする。画像プロセッサ１１３は、３Ｄ-ＧＩＳデータを用いて３Ｄ表示モニタに表示する。
【００３２】
このように実施の形態１の３次元地図表示装置は、モニタ上に３次元地図を表示する可能性のある道路周辺の領域だけを的確に抽出することができるため、ＣＰＵや画像プロセッサが処理する３次元地図データ量を従来より減らすことができる。これにより３次元画像をより高速に表示することが可能となり、移動中の動画像を表示する場合であっても現実でみる景色と比べて違和感なく、道路周辺の３次元画像をモニタ上に表示することができる。
【００３３】
なお、指定距離ｄは表示可能性が高いとして抽出する地図上の領域数と対応関係にあり、指定距離ｄを大きな値に設定するとより大きな３Ｄ-ＧＩＳデータを３次元地図データベースからデータロードして蓄えておくことになる。３次元地図表示が途切れる危険は小さくなるがＣＰＵや画像プロセッサの負荷も大きくなる。また、角度範囲φの設定についても同様であり、直線が多い道路の表示の場合には角度範囲φを小さな値に設定しても支障は少ないが、交差点を曲がることが多い表示の場合には、表示の途切れを無くすために角度範囲φを適切な値に設定して３Ｄ-ＧＩＳデータを蓄えておく必要がある。
【００３４】
実施の形態２.
実施の形態１では３次元地図表示装置の動作を、車両が走行する道路は交差点でほぼ直行する道路構造の例を用いて説明したが、斜め方向に交差点に進入するような道路がある場合であっても同様の動作が可能である。また、実施の形態１では、表示エリア抽出手段１１０ｄには予めキーボードなどの外部入力手段により隣接領域ＩＤを取得する際の角度範囲φを設定するようにしていたが、実施の形態２では、角度範囲φを隣接領域ＩＤテーブル５２から取得し、自動的に角度範囲φを設定する。
【００３５】
図１１は、５方向から交差点に進入する５又交差点を表わした模式図である。交差点（領域ＩＤ＝0005:99）に対して、自車両が走行している上り線路（領域ＩＤ＝1023：00）や交差点を通過した後の上り線路（領域ＩＤ＝1021:00、1022:00、1024:00、1025:00）と、自車両が走行している線路と逆方向の下り線路（領域ＩＤ＝1023：01）や交差点を通過した後の下り線路（領域ＩＤ＝1021:01、1022:01、1024:01、1025:01）が接続している。
図１２は隣接領域ＩＤテーブル５２の例であり、図１１の交差点に関して、基準となるエリアブロック（交差点（領域ＩＤ＝0005:99））と基準エリアブロックに隣接するエリアブロックの領域ＩＤとを関連付けしたものである。図１２の隣接領域ＩＤテーブル５２において、たとえば非交差点（領域ＩＤ＝1021:00）は交差点から見て３５°の方向にあるためＹａｗ角＝５π/３６として、各々が関連付けされている。
【００３６】
このような５又交差点において、交差点に侵入した車両が、車線規制によって例えば左折方向にしか走行可能な線路が定められている場合、表示エリア抽出手段１１０ｄが隣接領域ＩＤを取得するにあたり次のような動作を実行するように予めプログラムしておくことも可能である。以下では、表示エリア抽出手段１１０ｄが角度範囲φを隣接領域ＩＤテーブル５２から取得し、自動的に角度範囲φを設定する例について説明する。なお、実施の形態１と同様の動作（（１）情報入力、（２）領域ＩＤの取得）については説明を省略する。
【００３７】
（３）隣接領域ＩＤの取得（図４のＳＴ０３相当）：
実施の形態１と同様に、現在の座標位置（ｘ、ｙ）と、姿勢位置角θと、指定距離ｄとから、検索位置を表わす検索座標位置（ｘ'、ｙ'）を式（１）により求める。
検索座標位置（ｘ'、ｙ'）が現在いる領域ＩＤ内にない場合に、［1］隣接領域ＩＤテーブル５２に基づき、現在の領域に隣接する領域ＩＤを全て取得する。また、隣接領域ＩＤテーブル５２に角度範囲φの指定がある場合には、指定された角度範囲φを読み込む。［2］そして［1］で取得した領域ＩＤの中から、現在の姿勢位置角θ（Yaw角）を中心方向として指定された角度範囲φ（例えば、左半分を示す-π＜φ＜０）内にある領域ＩＤを隣接領域ＩＤとして抽出する。
図１１の隣接領域ＩＤテーブル５２の例では、自車両が上り線路（領域ＩＤ＝1023：00）を交差点に向かって走行する場合には、左側にある上り線路（領域ＩＤ＝1022:00、1021:00）の領域ＩＤを隣接領域ＩＤとして抽出する。
このように左折のみ可能などの車線規制の情報は、交差点の隣接領域ＩＤテーブル５２に記憶させるようにしておけばよく、表示エリア抽出手段１１０ｄは隣接領域ＩＤテーブル５２から車線規制情報を入手して、適切な隣接領域ＩＤを取得することができる。
（４）隣接領域ＩＤの３次元地図データ（３Ｄ-ＧＩＳデータ）をエリアバッファにデータロードする（図４のＳＴ０４相当）
抽出した隣接領域ＩＤの３Ｄ-ＧＩＳデータを、３次元地図データベースからエリアバッファにデータロードする。データスレッド１２１は描画用に必要な処理を行い、画像プロセッサがモニタ上に３次元地図画像を表示する。
【００３８】
このように、実施の形態２の表示エリア抽出手段１１０ｄは道路の車線規制などに応じて抽出する領域を取捨選択できるため、ＣＰＵや画像プロセッサが実行する無駄な処理を減らすことができる。これにより３次元画像を高速に表示することができ、移動中の画像の表示においても現実での視界と比べて違和感なく道路周辺を表示することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１ グリッド、２ 道路 、３ エリアブロック、１０ エリア認識スレッド、１１ エリアテーブル、１２ エリアバッファ、１３ データスレッド、１６ 現在の位置・姿勢データ、１７ 現在のエリア、隣接エリア、１８ データ登録、１９ 描画実行、２０ 現在の位置、２１ 隣接エリアの位置、２２ 現在エリア、２３ 隣接エリア、２４ 姿勢位置角、２５ 隣接領域までのYaw角、２６ 隣接領域までの距離、３０ 扇型曲線、５１ 領域ＩＤテーブル、５２ 隣接領域ＩＤテーブル、１００ ３次元地図表示装置、１１７ ３次元地図データベース、１２０ エリア認識スレッド、１２０ａ エリアテーブル、１２０ｂ エリアバッファ、１２１ データスレッド、２００ 従来の３次元地図表示装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のエリアに分割された地図上の領域の各領域に対応する３次元地図データが格納された３次元地図データベースと、
前記３次元地図データベースから所望のエリアの３次元地図データを抽出する表示エリア抽出手段と、
前記表示エリア抽出手段が抽出した３次元地図データを用いてモニタ画面上に表示する画像表示手段と、を備えた３次元地図表示装置であって、
前記３次元地図データは、前記地図上の道路に沿って設定された複数のエリア毎に対応して前記３次元地図データベースに格納された地図表示データであり、
前記表示エリア抽出手段は、前記複数のエリアの中から、前記モニタ画面上に表示する３次元画像の視点である位置を中心とした半径が予め定めた指定距離、角度範囲が進行方向の所定の角度範囲の円弧が通るエリアを選択し、選択した当該エリアに対応する３次元地図データを前記３次元地図データベースから抽出することを特徴とする３次元地図表示装置。
【請求項２】
前記表示エリア抽出手段は、位置的に隣接しているエリアを、前記隣接するエリアの名称と前記隣接する角度方向とで関連付けした隣接領域テーブルを備え、
前記表示エリア抽出手段は、前記隣接領域テーブルを用いて、前記所望のエリアを選択することを特徴とする請求項１記載の３次元地図表示装置。
【請求項１】
複数のエリアに分割された地図上の領域の各領域に対応する３次元地図データが格納された３次元地図データベースと、
前記３次元地図データベースから所望のエリアの３次元地図データを抽出する表示エリア抽出手段と、
前記表示エリア抽出手段が抽出した３次元地図データを用いてモニタ画面上に表示する画像表示手段と、を備えた３次元地図表示装置であって、
前記３次元地図データは、前記地図上の道路に沿って設定された複数のエリア毎に対応して前記３次元地図データベースに格納された地図表示データであり、
前記表示エリア抽出手段は、前記複数のエリアの中から、前記モニタ画面上に表示する３次元画像の視点である位置を中心とした半径が予め定めた指定距離、角度範囲が進行方向の所定の角度範囲の円弧が通るエリアを選択し、選択した当該エリアに対応する３次元地図データを前記３次元地図データベースから抽出することを特徴とする３次元地図表示装置。
【請求項２】
前記表示エリア抽出手段は、位置的に隣接しているエリアを、前記隣接するエリアの名称と前記隣接する角度方向とで関連付けした隣接領域テーブルを備え、
前記表示エリア抽出手段は、前記隣接領域テーブルを用いて、前記所望のエリアを選択することを特徴とする請求項１記載の３次元地図表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−１９７０６４（Ｐ２０１１−１９７０６４Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６０７２９（Ｐ２０１０−６０７２９）
【出願日】平成２２年３月１７日（２０１０．３．１７）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１７日（２０１０．３．１７）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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