(57)【要約】  補間処理エンジン３は速度計から一定周期で入力される速度の情報をフルレート表示の周期に補間し、マトリクス生成エンジン４がベクタ形式の指針データについて補間速度に応じた回転角度と座標位置を算出し、ベクタグラフィックスエンジン５が描画処理してメータ表示画像を生成する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
メータ表示画面を構成する部品であって外部から入力される数値情報に応じて表示状態を変化させる部品を、ベクタ形式で定義したベクタ形式部品データとして記憶する部品データ記憶部と、
一定間隔で外部から入力される前記数値情報を、当該一定間隔より短い所定の間隔に補間した補間数値情報を算出する補間処理部と、
前記部品データ記憶部に記憶されている部品について、前記補間処理部の算出した補間数値情報に応じた表示状態に変化させるための前記メータ表示画面上の座標位置を表すマトリクスを生成するマトリクス生成部と、
前記マトリクス生成部の生成したマトリクスで表される座標位置にベクタ形式部品データの前記部品を描画して、前記メータ表示画面を生成するベクタグラフィックス部とを備えるメータ表示装置。
【請求項２】
補間数値情報とマトリクスとを対応付けたマトリクス変換テーブルを備え、
ベクタグラフィックス部は、前記補間処理部の算出した補間数値情報に対応するマトリクスを当該マトリクス変換テーブルからディスプレイリスト方式で読み出すことを特徴とする請求項１記載のメータ表示装置。
【請求項３】
外部から入力される画像と、ベクタグラフィックス部の生成したメータ表示画面とを合成する表示合成部を備えることを特徴とする請求項１記載のメータ表示装置。
【請求項４】
車両に搭載され、速度計から一定間隔で入力される速度の数値情報を用いて、車速度を表示する指針式のメータ表示画面を生成する請求項１記載のメータ表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ベクタデータを用いたメータ表示画面を生成するメータ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、鉄道および自動車などの移動体に搭載された速度計などのメータ表示をリアルタイムにグラフィックス処理する場合、速度に応じて角度が異なる指針のビットマップ画像を予め複数準備しておき、速度計の計測する速度に対応した最適なビットマップ画像を選択して描画する手法が用いられていた（例えば、特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２７６９４３号公報
【特許文献２】特開２００７−３３２００号公報
【特許文献３】特開平８−２１０８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のメータ表示用の表示装置は以上のように構成されているので、計測値に対応した大量のビットマップ画像を保持するための大容量メモリが必要となり、ハードウェア上のコストが高くなるという課題があった。また、ビットマップ画像の作成コストもかかってしまった。【０００５】
また、通常、速度情報などの計測値は離散的な値ではなく連続的な値である。その一方で、ビットマップ画像を描画する手法では連続的な指針の画像を作成することは事実上不可能である。そのため、計測値の細やかな表現が困難で離散的な値の表示しかできないという課題があった。また、計測値が変動するときの滑らかな指針の動きの表現が困難であるという課題もあった。【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、メータの無段階表示を実現するメータ表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るメータ表示装置は、メータ表示画面を構成する部品であって外部から入力される数値情報に応じて表示状態を変化させる部品を、ベクタ形式で定義したベクタ形式部品データとして記憶する部品データ記憶部と、一定間隔で外部から入力される数値情報を、当該一定間隔より短い所定の間隔に補間した補間数値情報を算出する補間処理部と、部品データ記憶部に記憶されている部品について、補間処理部の算出した補間数値情報に応じた表示状態に変化させるためのメータ表示画面上の座標位置を表すマトリクスを生成するマトリクス生成部と、マトリクス生成部の生成したマトリクスで表される座標位置にベクタ形式部品データの部品を描画して、メータ表示画面を生成するベクタグラフィックス部とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、メータ表示画面用の指針などの部品をベクタ形式で定義し、補間処理した数値情報に応じて部品の座標位置を算出してベクタグラフィックスの描画処理を行うようにしたので、数値情報取得の周期に関係なく、指針などの動きを６０ｆｐｓのフルレートでスムーズにアニメーション表示させることが可能となり、メータの無段階表示を実現するメータ表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係るメータ表示装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係るメータ表示装置が用いるベクタ形式の部品データの例を示す図である。
【図３】実施の形態１に係るメータ表示装置の補間処理エンジンの動作を説明するための図である。
【図４】実施の形態１に係るメータ表示装置のベクタグラフィックスエンジンの内部構成を示すブロック図である。
【図５】ベクタグラフィックスエンジンの描画処理を説明するための図である。
【図６】ベクタグラフィックスエンジンにおいて、エッジ情報および内外判定の判定値等の一例を示す説明図である。
【図７】ベクタグラフィックスエンジンにおいて、エッジ情報および内外判定の判定値等の別の例を示す説明図である
【図８】ベクタグラフィックスエンジンにおいて。８−Ｑｕｅｅｎの配置を用いる離散的なサンプリングポイントを示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係るメータ表示装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】実施の形態２に係るメータ表示装置のディスプレイリストメモリに格納されたマトリクス変換テーブルの一例を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態３に係るメータ表示装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】実施の形態３に係るメータ表示装置が用いる画像データの例を示す図である。
【図１３】実施の形態３に係るメータ表示装置の表示合成エンジンの動作例を説明するための図である。
【図１４】実施の形態３に係るメータ表示装置の表示合成エンジンの別の動作例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１に示すメータ表示装置１は、鉄道および自動車などの移動体に搭載され、同じく移動体に搭載された速度計から数値情報を取得してメータ表示するものであり、部品データメモリ２、補間処理エンジン（補間処理部）３、マトリクス生成エンジン（マトリクス生成部）４、ベクタグラフィックスエンジン（ベクタグラフィックス部）５、およびフレームバッファ６から構成される。なお、速度計からメータ表示装置１へは、速度を表す数値情報が一定周期で入力される。また、メータ表示装置１はＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：液晶ディスプレイ）などのディスプレイ（図示せず）を備え、フレームバッファ６に格納された画像データを読み出して表示する。
【００１１】
部品データメモリ２は、ディスプレイに表示するメータ画面を構成する部品をベクタ形式で定義した部品データ群を格納する。図２に、ベクタ形式の部品データの例を示す。本実施の形態１では部品データメモリ２に格納された背景の文字盤データ１０１、針データ１０２および数字データ１０３を用いて、メータ画像１０４を作成する。文字盤データ１０１は速度計の計測する速度に応じて表示状態を変化させはしないが、この文字盤データ１０１に重ねて画面表示される針データ１０２は速度に応じて回転角度を変化させて文字盤上の速度値を指し示す。また、数字データ１０３として、例えば０〜９までの形状の数字部品データを３桁分用意し、速度計の計測する速度に応じた数字部品データを組み合わせて速度値を表す。
なお、部品データメモリ２は、ＣＰＵの主記憶装置で構成してもよいし、フレームバッファ６が部品データメモリ２を兼ねる構成でもよい。
【００１２】
補間処理エンジン３は、速度計から一定周期で出力される速度の数値情報を、内挿または外挿によってより短い周期に補間する。図３は、補間処理エンジン３の動作を説明するための図である。速度計から速度（例えば４０ｋｍ／ｈ，６０ｋｍ／ｈ）が２００ｍｓ間隔で入力された場合、この２００ｍｓ間隔はフルレート表示６０ｆｐｓの周期（１５ｍｓ）より長いので、補間処理エンジン３がこれら速度を線形補間処理して１５ｍｓ間隔での補間速度（例えば４０ｋｍ／ｈ，４１．３ｋｍ／ｈ，４２．６ｋｍ／ｈ，４３．９ｋｍ／ｈ，・・・，６０ｋｍ／ｈ）を算出する。
補間処理としては、通常は内挿法を使用するが、過去に入力された速度の履歴に基づき外挿法を使用して速度を予測するようにしてもよい。また、非線形補間を施して、重力加速度のように時間と共に速度がより一層加速するような数値を算出するようにしてもよい。
なお、補間処理エンジン３は、ハードワイヤードの回路で構成して当該回路が専用処理することで実現してもよいし、小型プロセッサ（例えば、マイクロコンピュータ）で構成して当該プロセッサが補間処理のプログラムを実行することで実現してもよい。
【００１３】
マトリクス生成エンジン４は、補間処理エンジン３からフルレート表示６０ｆｐｓに合わせた１５ｍｓ間隔で出力される速度の補間数値情報を用いて、針の回転角度、棒グラフの大きさなど画面上の座標位置を表すマトリクスを生成する。一例として、図２のメータ画像１０４に示すような指針式のメータを表示する場合には、例えば速度０ｋｍ／ｈの場合は−２０度、速度２０ｋｍ／ｈの場合は０度、速度４０ｋｍ／ｈの場合は＋２０度といった速度に応じた角度θを算出し、この角度θに応じたマトリクス（回転行列）を下式（１）に従い生成する。
2012107952.tif 000003
また、補間数値情報を棒グラフにして表示する場合には、マトリクス生成エンジン４が速度に応じた棒グラフの長さを算出し、この長さに応じた棒グラフの大きさを指定するマトリクスを生成すればよい。
【００１４】
ベクタグラフィックスエンジン５は、マトリクス生成エンジン４から出力される１５ｍｓ間隔のマトリクスの情報を用いて座標変換してベクタグラフィックスの描画処理を行い、フルレートのメータ画像を生成する。具体的には、部品データメモリ２が保持しているベクタ形式の部品データを、マトリクス生成エンジン４から出力されるマトリクス情報で座標変換して描画処理を行う。ベクタグラフィックスエンジン５の詳細は後述する。
【００１５】
フレームバッファ６は、ベクタグラフィックスエンジン５により描画されたメータ画像１０４を格納するメモリである。このメモリはメータ画像の各ピクセルについて少なくともカラーコンポーネント（ＲＧＢ）の値を記憶する。このフレームバッファ６へ描画されたメータ画像は、読み出されてディスプレイにアニメーション表示される。
【００１６】
図４は、ベクタグラフィックスエンジン５の内部構造を示すブロック図である。図４において、パラメータ設定部１１は、予め設定されたアンチエイリアス設定パラメータを出力する。このアンチエイリアス設定パラメータは、部品（以下、オブジェクトとも称す）を座標変換した後のベクタデータ（以下、パスデータとも称す）に対して施されるアンチエイリアス強度を指定するパラメータであり、外部カットオフ値と内部カットオフ値で示されるものである。
カットオフ値を大きくすればオブジェクトの輪郭部のボケを大きくすることができ、カットオフ値を小さくすればボケを小さくすることができる。また、カットオフ値を０にすればアンチエイリアスなしと同等になり、ジャギー付きの輪郭にすることができる。さらに、外部カットオフ値を内部カットオフ値より大きくすればオブジェクトの全体を太らせる効果を出すことができ、外部カットオフ値を内部カットオフ値より小さくすればオブジェクトの全体を細らせる効果を出すことができる。
【００１７】
距離ラスタライズ部１２は、座標変換されたパスデータを複数の微小線分に分割し、パラメータ設定部１１から出力されるアンチエイリアス設定パラメータに従ってその微小線分を直線セルとコーナーセルの組み合わせでラスタライズ処理することで、メータ画像１０４を表示するディスプレイ（図示せず）の各ピクセルに対応する距離値Ｄを算出して距離バッファ１３に出力する。
距離値Ｄは、−１から１までの範囲の値で、輪郭線上の値は０で表現され、負の値はそのピクセルがオブジェクトの外部にあることを示す。
距離バッファ１３は、距離ラスタライズ部１２が算出した距離値Ｄを格納するメモリである。
【００１８】
エッジラスタライズ部１４は、距離ラスタライズ部１２により分割された微小線分のエッジをラスタライズ処理し、ラスタライズ処理後のエッジに係るエッジ情報（＋１／−１）をエッジバッファ１５に出力する。
エッジバッファ１５は、エッジラスタライズ部１４が算出したエッジ情報を格納するメモリである。
【００１９】
マッピング部１６は、エッジバッファ１５に格納されているエッジ情報に基づいて内外判定を実施して塗りつぶし処理を行う領域を判別し、距離バッファ１３に格納されている距離値Ｄをフレームバッファ６のアンチエイリアスの強度Ｉにマッピングする処理を実施する。
【００２０】
ここで、図５を用いて、ベクタグラフィックスエンジン５の描画処理の具体例を説明する。図５（ａ）では、微小線分が直線セルとコーナーセルの組み合わせでラスタライズ処理される様子を示すものである。直線セルは、外部カットオフ側の長方形ＡＢＥＦと内部カットオフ側の長方形ＢＣＤＥから構成されている。このとき、両長方形の幅は、外部カットオフ値と内部カットオフ値を比較して、大きい方が選択される。微小線分は真の輪郭線でもあるので、微小線分上の点は距離値が０として表現される。また、この段階ではオブジェクトの内外判定を行っていないので、カットオフ側頂点の距離値を一律に−１とする。従って、長方形ＡＢＥＦの各頂点の距離値は−１，０，０，−１と定義され、長方形ＢＣＤＥの各頂点の距離値は０，−１，−１，０と定義される。
【００２１】
距離ラスタライズ部１２は、上記のようにして、長方形ＡＢＤＥと長方形ＢＣＤＥを決定すると、ラスタライズ処理によりピクセル単位に距離値Ｄを算出する。ラスタライズ処理では予めＸ方向およびＹ方向について距離値の増分値を求め、図５（ｂ）に示すように、スキャンライン方向へ線形補間処理することにより高速に距離値Ｄを算出することができる。
【００２２】
一方、コーナーセルは、外部カットオフ値または内部カットオフ値を半径とする真円で構成される。この円の中心点における距離値は０、円周上の距離値は−１として表現される。ピクセルから中心点までの距離は下式（２）を計算することで求めることができる。なお、この距離は、ルックアップテーブルを用いた近似計算を行って高速に算出してもよい。
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【００２３】
直線セルとコーナーセルは、お互い重なり合いながら、距離バッファ１３にピクセル単位でラスタライズされる。そこで、最も大きな距離値を格納するために、距離ラスタライズ部１２が距離値を距離バッファ１３に書き込む際にソースとデスティネーション間で距離値の大小比較を実施し、大きな方（０に近い方）の距離値を書き込むようにする。
このように微小線分を直線セルとコーナーセルの組み合わせでラスタライズ処理することで、アンチエイリアス処理に必要な正確な距離情報を微小線分同士の連結部においても隙間なく高速に生成することができる。
【００２４】
続いてエッジラスタライズ部１４が、微小線分のエッジ情報をラスタライズ処理し、ラスタライズ処理後のエッジ情報をエッジバッファ１５に書き込む。即ち、エッジラスタライズ部１４は、ＤＤＡ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ａｎａｌｙｚｅｒ：デジタル微分解析器）を用いて、微小線分の始点座標と終点座標から描画すべき座標を算出し、後述する図６および図７に示すように、エッジが上向きの場合はエッジバッファ１５に格納されているエッジ情報に＋１を加算し、エッジが下向きの場合は−１を減算する。
なお、同一座標におけるエッジの重なりが、例えば１２８回までと定義されている場合には、エッジバッファ１５の深さ方向のビット幅として８ｂｉｔ（２７＝１２８＋符号ビット）が必要である。
【００２５】
マッピング部１６は、エッジラスタライズ部１４が微小線分のエッジをラスタライズ処理すると、距離バッファ１３から距離値Ｄを、エッジバッファ１５からエッジ情報を１ピクセルずつ読み出しながら内外判定処理を行い、塗りつぶし処理を行う領域を判別する。
図６の例では、エッジが対象スキャンラインと２点（点Ｐ，Ｑ）で交わっており、エッジ情報が０→＋１→０→−１→０と変化するので、点Ｐより左側の領域の内外判定の判定値が０、点Ｐ，Ｑの間の領域の判定値が１、点Ｑより右側の領域の判定値が０となる。従って、図５（ｃ）に示すように、点Ｐより左側の領域と点Ｑより右側の領域は部品の外側の領域であると判定して（Ｎｏｎ−Ｚｅｒｏルール、Ｅｖｅｎ−Ｏｄｄルールを適用）、塗りつぶし処理を行わない領域であると判別する。
また、点Ｐ，Ｑの間の領域は、オブジェクトの内側の領域であると判定して（Ｎｏｎ−Ｚｅｒｏルール、Ｅｖｅｎ−Ｏｄｄルールを適用）、塗りつぶし処理を行う領域であると判別する。
ここで、Ｎｏｎ−Ｚｅｒｏルールは、内外判定の判定値が０であれば当該領域の塗りつぶし処理を行わないが、１であれば塗りつぶし処理を行うとするルールである。また、Ｅｖｅｎ−Ｏｄｄルールは、内外判定の判定値が偶数であれば当該領域の塗りつぶし処理を行わないが、奇数であれば塗りつぶし処理を行うとするルールである。
図７の例も同様に判別する。
【００２６】
マッピング部１６は、上記のようにして塗りつぶし処理を行う領域を判別すると、図５（ｄ）に示すように、距離バッファ１３に格納されている距離値Ｄをアンチエイリアスの強度Ｉにマッピングする。即ち、輪郭部のジャギーが滑らかになるように、微小線分の周辺に位置するピクセルの輝度値をガンマ補正する。
【００２７】
なお、マッピング部１６が距離バッファ１３に格納されている距離値Ｄをアンチエイリアスの強度Ｉにマッピングするものについて示したが、距離バッファ１３に格納されている距離値Ｄを用いずに、図８に示すように、一つのピクセルを８−Ｑｕｅｅｎの配置を用いる離散的なサンプリングポイント（８個）によって、カバレッジを算出してアンチエイリアスの強度を算出するようにしてもよい。
この場合、ベクタグラフィックスエンジン５は直線セルとコーナーセルに分けて距離値を描画する必要がないが、８サンプル分のエッジバッファ１５を保持する必要がある。
【００２８】
以上より、実施の形態１に係るメータ表示装置１は、メータ画像１０４を構成する文字盤データ１０１、針データ１０２および数字データ１０３などの部品をベクタ形式で定義した部品データメモリ２と、速度計より２００ｍｓ間隔で入力される速度の数値情報を補完して１５ｍｓ間隔の補間数値情報を算出する補間処理エンジン３と、部品データメモリ２の記憶している針データ１０２などの部品について、補間処理エンジン３の算出した補間数値情報に応じた表示状態に変化させるために回転角度、移動量および大きさなどを表すマトリクスを生成するマトリクス生成エンジン４と、マトリクス生成エンジン４の生成したマトリクスに基づいてベクタ形式の針データ１０２などの部品を描画処理してメータ画像１０４を生成するベクタグラフィックスエンジン５とを備えるように構成した。このように、指針などのメータ表示画面用の部品をベクタ形式で定義し、補間処理した数値情報に応じて部品の座標位置を算出するようにしたので、数値情報取得の周期に関係なく指針などの動きを１５ｍｓ間隔のフルレート（６０ｆｐｓ）でスムーズにアニメーション表示させることが可能となり、メータの無段階表示を実現することができる。よって、あたかもアナログ針のような動きを表現することができる。
また、ＣＰＵ負荷をかけることなくハードウェアで演算処理できるようになるため、処理能力の低い組み込み向けＣＰＵおよびマイクロコンピュータ等であっても高速で滑らかなメータ表示ができる。
さらに、ベクタグラフィックスを用いるため、従来のように速度に応じたビットマップ画像を予め保持しておく必要がないのでデータサイズを削減できる。
【００２９】
なお、上記実施の形態１では速度をメータ表示する例を説明したが、速度に限定されるものではなく、電力など他の物理量をメータ表示する構成であってもよい。また、指針式のメータ表示に限定されるものではなく、棒グラフなどの表示形態であってもよい。
【００３０】
実施の形態２．
図９は、この発明の実施の形態２に係るメータ表示装置１の構成を示すブロック図である。本実施の形態２に係るメータ表示装置１はディスプレイリストメモリ２１と補間データメモリ２２とを新たに備える。なお、図９において図１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
【００３１】
ディスプレイリストメモリ２１は、予め準備された補間数値情報とマトリクスの変換テーブルを格納するメモリである。このテーブルは、補間処理エンジン３から入力される補間数値情報を示す数値インデクスに対してマトリクスとパスデータポインタ情報とを対応付けて格納している。マトリクスは上記説明のように、ベクタ形式の部品データの座標変換を行うための行列であり、パスデータポインタは補間データメモリ２２に格納された所望の部品のパスデータへのポインタである。
なお、ディスプレイリストメモリ２１は、ＣＰＵの主記憶装置で構成してもよいし、フレームバッファ６がディスプレイリストメモリ２１を兼ねる構成でもよい。
【００３２】
図１０に、マトリクス変換テーブルの一例を示す。例えば、図１０のインデクス００３は、風車（ファン）の回転度合いを表すメータ００３（５目盛分）を示すもので、棒グラフのマトリクスＭ０と棒グラフのパスデータＭ０のポインタを格納する。棒グラフの大きさおよび配置情報はマトリクスＭ０で表現される。また、このインデクス００３には、風車のマトリクスＦ０と風車のパスデータＦのポインタも格納する。風車の回転角度Ｘ、大きさ、および配置情報はマトリクスＦ０で表現される。
同様に、インデクス００４は、メータ００４（７目盛分）を示すもので、棒グラフのマトリクスＭ１と棒グラフのパスデータＭ１のポインタを格納する。棒グラフの大きさおよび配置情報はマトリクスＭ１で表現される。また、このインデクス００４には、風車のマトリクスＦ１と風車のパスデータＦのポインタも格納する。風車の回転角度Ｙ、大きさ、および配置情報はマトリクスＦ１で表現される。
【００３３】
補間データメモリ２２は、複数の部品データから構成される図柄のベクタ形式のデータについて、補間数値情報に対応するデータを格納するメモリである。
図１０の例では、風車のパスデータＦは単独の部品データから構成され、回転角度（マトリクスＦ０，Ｆ１）に応じて描画処理することで、補間数値によらず共通に使用することができる。そのため、部品データメモリ２に格納された風車の部品データをそのまま使用することができる。即ち、風車に関するパスデータポインタは部品データメモリ２内の風車の部品データを指す。
これに対して、棒グラフのパスデータＭ１，Ｍ２は複数の部品が組み合わさって構成された図柄であり、単独の部品データで表現できない複雑な形状である。このようなデータについては、事前に補間数値毎の図形のベクタ形式データを作成しておき、補間データメモリ２２に格納しておけばよい。即ち、棒グラフに関するパスデータポインタは補間データメモリ２２内の各棒グラフのデータを指す。
なお、図９では補間データメモリ２２を新たに設けたが、部品データメモリ２またはフレームバッファ６が兼ねる構成であってもよい。
【００３４】
本実施の形態２のマトリクス生成エンジン４は、補間処理エンジン３の算出した補間数値情報に応じたマトリクスおよびパスデータポインタをディスプレイリストメモリ２１より取得する。ベクタグラフィックスエンジン５は、マトリクス生成エンジン４から入力されるパスデータポインタとマトリクスを用い、そのポインタが指示するベクタデータを補間データメモリ２２または部品データメモリ２より読み出して、マトリクスに基づいて座標変換して描画処理する。
【００３５】
以上より、実施の形態２に係るメータ表示装置１は、補間数値情報とベクタデータとを対応付けたマトリクス変換テーブルを記憶するディスプレイリストメモリ２１と、補間数値情報に応じたベクタデータを格納した補間データメモリ２２とを備え、マトリクス生成エンジン４は、補間処理エンジン３の算出した補間数値情報に応じたマトリクスを当該マトリクス変換テーブルからディスプレイリスト方式で読み出すように構成した。このため、複雑な形状のメータ画像を作成できる。また、風車などのようにベクタ形式の部品を共用で使用することにより、データサイズを小さくすることができる。また、マトリクス変換テーブルのデータサイズは小さいため、細かな間隔の補間数値情報に対応する部品データを多数準備してあたかも無段階のメータ表示であるかのような表現が可能となる。
【００３６】
実施の形態３．
図１１は、この発明の実施の形態３に係るメータ表示装置１の構成を示すブロック図である。本実施の形態３に係るメータ表示装置１は移動体に搭載された撮像装置からビデオ画像（動画）を取得してメータ画像に重畳表示する表示合成エンジン（表示合成部）３１を新たに備える。なお、図１１において図１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
【００３７】
表示合成エンジン３１は、撮像装置から入力されるビデオ画像とベクタグラフィックスエンジン５が描画したメータ画像を合成する。この表示合成エンジン３１はスケーラ回路を備え、このスケーラ回路によりビデオ画像を任意の場所に任意の大きさで表示する。また、表示合成エンジン３１は画像の合成処理として透過情報であるアルファ値（以下、α値）を用いたアルファブレンド（以下、αブレンド）を行い、固定値のα値による合成、またはフレームバッファ６に格納されたα値を用いてピクセル毎に異なるα値による合成が可能である。
【００３８】
図１２に、合成画像の例を示す。本実施の形態３ではメータ表示装置１を搭載した車両の通常走行時はベクタグラフィックスエンジン５が描画してフレームバッファ６に格納したメータ画像をディスプレイ（図示せず）に表示し、後進時および緊急時には表示合成エンジン３１がメータ画像にビデオ画像２０１を合成した合成画像２０２を作成してディスプレイ表示する。この他にも、通常走行時にはメータを大きく表示したメータ画像２０３を生成し、後進時および緊急時にはメータを小さくしてビデオ画像２０１を合成した合成画像２０２を生成してもよい。
【００３９】
図１３は、表示合成エンジン３１の動作を説明するための図である。フレームバッファ６には、ベクタグラフィックスエンジン５により描画されたメータ画像が格納されている。このフレームバッファ６のピクセルフォーマットはカラーコンポーネント（図１３のＲＧＢ）に加え、合成ビットを含む。この合成ビットは、ベクタグラフィックスエンジン５が描画したメータ画像を表示するか、外部より取得したビデオ画像２０１を表示するかを決定する値である。例えば、合成ビット（図１３のＡ）が８ビットの場合、あるピクセルの合成ビットが０ｘ００の場合はこのピクセルにビデオ画像２０１を表示し、０ｘＦＦの場合はメータ画像を表示する。一方、あるピクセルの合成ビットが０ｘ００，０ｘＦＦ以外の場合は、表示合成エンジン３１がメータ画像とビデオ画像２０１をαブレンドで合成処理する。αブレンドのα値には合成ビットの値そのものを使用する。
このようにメータ画像とビデオ画像２０１の相互の透過処理を行うことにより、ビデオ画像２０１の上に、運転者にガイドを促すための表示を行う、緊急情報の表示を行うなどすることが可能となる。ガイドを促すための表示用データおよび緊急情報の表示用データなどは予め部品データメモリ２などに格納しておき、部品データと同様にマトリクスを生成して描画すればよい。
【００４０】
図１４は、表示合成エンジン３１の動作を説明するための図であり、ビデオ画像が２チャンネル入力される場合の例である。この場合には、表示合成エンジン３１は、フレームバッファ６のピクセルフォーマットに含まれる合成ビットをビデオ選択ビット（図１４のＳ）とαビット（図１４のＡ）に細分化する。このビデオ選択ビットは、どちらのチャンネルを合成の対象にするかを決定する値である。表示合成エンジン３１はビデオ選択ビットにより選択されたビデオチャンネルのビデオ画像（２０１または２０４）とフレームバッファ６のメータ画像を、図１３と同様にαブレンドで合成処理する。αブレンドのα値にはαビットを使用する。
なお、ビデオ画像の入力が複数チャンネルある場合には、ビデオ選択ビットの幅を増やすことにより上記と同様に合成処理することができる。
【００４１】
以上より、実施の形態３に係るメータ表示装置１は、撮像装置から入力されるビデオ画像と、ベクタグラフィックスエンジン５の生成したメータ画像とを合成する表示合成エンジン３１を備えるように構成した。このため、メータ画像に車両周辺のビデオ画像を合成して表示することができる。また、メータとビデオ画像の大きさをそれぞれ変えながら１画面に表示することができる。これにより、状況に応じて、メータ画像とビデオ画像の最適な表示が可能となる。例えば、自動車のインストゥルメントパネルにメータ表示を行うメータ表示装置１であれば、通常はメータを全画面に表示し、後進するときまたは緊急のときに車両周囲のカメラ画像を大きく表示すると共にメータを小さく表示することで、運転者にとって一番有益な情報を的確に伝えることができる。
また、フレームバッファ６に合成ビットＡを追加することにより、グラフィックス表示（メータ画像）とビデオ画像を任意の形状で合成することができる。さらに、相互画像の透過処理を行うことにより、ビデオ画像の上に、運転者にガイドを促すための表示を行う、または緊急情報をわかりやすく表示することが可能となる。
【００４２】
なお、上記説明では、表示合成エンジン３１を上記実施の形態１に係るメータ表示装置１に組み合わせる例を説明したが、これに限定されるものではなく、上記実施の形態２に係るメータ表示装置１に組み合わせてもよい。
【００４３】
また、上記実施の形態１と同様に上記実施の形態２，３に係るメータ表示装置１についても、速度または風車のメータ表示だけでなく電力などの物理量のメータ表示を行う構成にしてもよい。
【００４４】
上記以外にも、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように、この発明に係るメータ表示装置は、計測値の取得周期によらず、メータをフルレートでアニメーション表示するようにしたので、車載表示器、鉄道表示器、産業表示器、電力表示器、ＡＶ表示器、並びに家庭電化製品および携帯型端末などの操作パネルなどの組み込み機器向けのメータ表示装置に用いるのに適している。
【符号の説明】
【００４６】
１  メータ表示装置、２  部品データメモリ、３  補間処理エンジン、４  マトリクス生成エンジン、５  ベクタグラフィックスエンジン、６  フレームバッファ、１１  アンチエイリアス設定パラメータ、１２  距離ラスタライズ部、１３  距離バッファ、１４  エッジラスタライズ部、１５  エッジバッファ、１６  マッピング部、２１  ディスプレイリストメモリ、２２  補間データメモリ、１０１  文字盤データ、１０２  針データ、１０３  数字データ、１０４  メータ画像、２０１，２０４  ビデオ画像、２０２  合成画像、２０３  メータ画像。
【図１】
2012107952.tif 000005
【図２】
2012107952.tif 000006
【図３】
2012107952.tif 000007
【図４】
2012107952.tif 000008
【図５】
2012107952.tif 000009
【図６】
2012107952.tif 000010
【図７】
2012107952.tif 000011
【図８】
2012107952.tif 000012
【図９】
2012107952.tif 000013
【図１０】
2012107952.tif 000014
【図１１】
2012107952.tif 000015
【図１２】
2012107952.tif 000016
【図１３】
2012107952.tif 000017
【図１４】
2012107952.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成25年4月15日(2013.4.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ベクタデータを用いたメータ表示画面を生成するメータ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、鉄道および自動車などの移動体に搭載された速度計などのメータ表示をリアルタイムにグラフィックス処理する場合、速度に応じて角度が異なる指針のビットマップ画像を予め複数準備しておき、速度計の計測する速度に対応した最適なビットマップ画像を選択して描画する手法が用いられていた（例えば、特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２７６９４３号公報
【特許文献２】特開２００７−３３２００号公報
【特許文献３】特開平８−２１０８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のメータ表示用の表示装置は以上のように構成されているので、計測値に対応した大量のビットマップ画像を保持するための大容量メモリが必要となり、ハードウェア上のコストが高くなるという課題があった。また、ビットマップ画像の作成コストもかかってしまった。
【０００５】
また、通常、速度情報などの計測値は離散的な値ではなく連続的な値である。その一方で、ビットマップ画像を描画する手法では連続的な指針の画像を作成することは事実上不可能である。そのため、計測値の細やかな表現が困難で離散的な値の表示しかできないという課題があった。また、計測値が変動するときの滑らかな指針の動きの表現が困難であるという課題もあった。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、メータの無段階表示を実現するメータ表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るメータ表示装置は、メータ表示画面を構成する部品であって外部から入力される数値情報に応じて表示状態を変化させる部品を、ベクタ形式で定義したベクタ形式部品データとして記憶する部品データ記憶部と、一定間隔で外部から入力される数値情報を、任意のタイミングで補間した補間数値情報を算出する補間処理部と、部品データ記憶部に記憶されている部品について、補間処理部の算出した補間数値情報に応じた表示状態に変化させるためのメータ表示画面上の座標位置を表すマトリクスを生成するマトリクス生成部と、補間数値情報とマトリクスとを対応付けてディスプレイリスト形式に変換したマトリクス変換テーブルと、マトリクス変換テーブルから読み出したマトリクスで表される座標位置にベクタ形式部品データの前記部品を描画して、メータ表示画面を生成するベクタグラフィックス部とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、メータ表示画面用の指針などの部品をベクタ形式で定義し、補間処理した数値情報に応じて部品の座標位置を算出してベクタグラフィックスの描画処理を行うようにしたので、数値情報取得の周期に関係なく、指針などの動きを６０ｆｐｓのフルレートでスムーズにアニメーション表示させることが可能となり、メータの無段階表示を実現するメータ表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係るメータ表示装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係るメータ表示装置が用いるベクタ形式の部品データの例を示す図である。
【図３】実施の形態１に係るメータ表示装置の補間処理エンジンの動作を説明するための図である。
【図４】実施の形態１に係るメータ表示装置のベクタグラフィックスエンジンの内部構成を示すブロック図である。
【図５】ベクタグラフィックスエンジンの描画処理を説明するための図である。
【図６】ベクタグラフィックスエンジンにおいて、エッジ情報および内外判定の判定値等の一例を示す説明図である。
【図７】ベクタグラフィックスエンジンにおいて、エッジ情報および内外判定の判定値等の別の例を示す説明図である
【図８】ベクタグラフィックスエンジンにおいて。８−Ｑｕｅｅｎの配置を用いる離散的なサンプリングポイントを示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係るメータ表示装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】実施の形態２に係るメータ表示装置のディスプレイリストメモリに格納されたマトリクス変換テーブルの一例を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態３に係るメータ表示装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】実施の形態３に係るメータ表示装置が用いる画像データの例を示す図である。
【図１３】実施の形態３に係るメータ表示装置の表示合成エンジンの動作例を説明するための図である。
【図１４】実施の形態３に係るメータ表示装置の表示合成エンジンの別の動作例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１に示すメータ表示装置１は、鉄道および自動車などの移動体に搭載され、同じく移動体に搭載された速度計から数値情報を取得してメータ表示するものであり、部品データメモリ２、補間処理エンジン（補間処理部）３、マトリクス生成エンジン（マトリクス生成部）４、ベクタグラフィックスエンジン（ベクタグラフィックス部）５、およびフレームバッファ６から構成される。なお、速度計からメータ表示装置１へは、速度を表す数値情報が一定周期で入力される。また、メータ表示装置１はＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：液晶ディスプレイ）などのディスプレイ（図示せず）を備え、フレームバッファ６に格納された画像データを読み出して表示する。
【００１１】
部品データメモリ２は、ディスプレイに表示するメータ画面を構成する部品をベクタ形式で定義した部品データ群を格納する。図２に、ベクタ形式の部品データの例を示す。本実施の形態１では部品データメモリ２に格納された背景の文字盤データ１０１、針データ１０２および数字データ１０３を用いて、メータ画像１０４を作成する。文字盤データ１０１は速度計の計測する速度に応じて表示状態を変化させはしないが、この文字盤データ１０１に重ねて画面表示される針データ１０２は速度に応じて回転角度を変化させて文字盤上の速度値を指し示す。また、数字データ１０３として、例えば０〜９までの形状の数字部品データを３桁分用意し、速度計の計測する速度に応じた数字部品データを組み合わせて速度値を表す。
なお、部品データメモリ２は、ＣＰＵの主記憶装置で構成してもよいし、フレームバッファ６が部品データメモリ２を兼ねる構成でもよい。
【００１２】
補間処理エンジン３は、速度計から一定周期で出力される速度の数値情報を、内挿または外挿によってより短い周期に補間する。図３は、補間処理エンジン３の動作を説明するための図である。速度計から速度（例えば４０ｋｍ／ｈ，６０ｋｍ／ｈ）が２００ｍｓ間隔で入力された場合、この２００ｍｓ間隔はフルレート表示６０ｆｐｓの周期（１５ｍｓ）より長いので、補間処理エンジン３がこれら速度を線形補間処理して１５ｍｓ間隔での補間速度（例えば４０ｋｍ／ｈ，４１．３ｋｍ／ｈ，４２．６ｋｍ／ｈ，４３．９ｋｍ／ｈ，・・・，６０ｋｍ／ｈ）を算出する。
補間処理としては、通常は内挿法を使用するが、過去に入力された速度の履歴に基づき外挿法を使用して速度を予測するようにしてもよい。また、非線形補間を施して、重力加速度のように時間と共に速度がより一層加速するような数値を算出するようにしてもよい。
なお、補間処理エンジン３は、ハードワイヤードの回路で構成して当該回路が専用処理することで実現してもよいし、小型プロセッサ（例えば、マイクロコンピュータ）で構成して当該プロセッサが補間処理のプログラムを実行することで実現してもよい。
【００１３】
マトリクス生成エンジン４は、補間処理エンジン３からフルレート表示６０ｆｐｓに合わせた１５ｍｓ間隔で出力される速度の補間数値情報を用いて、針の回転角度、棒グラフの大きさなど画面上の座標位置を表すマトリクスを生成する。一例として、図２のメータ画像１０４に示すような指針式のメータを表示する場合には、例えば速度０ｋｍ／ｈの場合は−２０度、速度２０ｋｍ／ｈの場合は０度、速度４０ｋｍ／ｈの場合は＋２０度といった速度に応じた角度θを算出し、この角度θに応じたマトリクス（回転行列）を下式（１）に従い生成する。
2012107952.tif 000019
また、補間数値情報を棒グラフにして表示する場合には、マトリクス生成エンジン４が速度に応じた棒グラフの長さを算出し、この長さに応じた棒グラフの大きさを指定するマトリクスを生成すればよい。
【００１４】
ベクタグラフィックスエンジン５は、マトリクス生成エンジン４から出力される１５ｍｓ間隔のマトリクスの情報を用いて座標変換してベクタグラフィックスの描画処理を行い、フルレートのメータ画像を生成する。具体的には、部品データメモリ２が保持しているベクタ形式の部品データを、マトリクス生成エンジン４から出力されるマトリクス情報で座標変換して描画処理を行う。ベクタグラフィックスエンジン５の詳細は後述する。
【００１５】
フレームバッファ６は、ベクタグラフィックスエンジン５により描画されたメータ画像１０４を格納するメモリである。このメモリはメータ画像の各ピクセルについて少なくともカラーコンポーネント（ＲＧＢ）の値を記憶する。このフレームバッファ６へ描画されたメータ画像は、読み出されてディスプレイにアニメーション表示される。
【００１６】
図４は、ベクタグラフィックスエンジン５の内部構造を示すブロック図である。図４において、パラメータ設定部１１は、予め設定されたアンチエイリアス設定パラメータを出力する。このアンチエイリアス設定パラメータは、部品（以下、オブジェクトとも称す）を座標変換した後のベクタデータ（以下、パスデータとも称す）に対して施されるアンチエイリアス強度を指定するパラメータであり、外部カットオフ値と内部カットオフ値で示されるものである。
カットオフ値を大きくすればオブジェクトの輪郭部のボケを大きくすることができ、カットオフ値を小さくすればボケを小さくすることができる。また、カットオフ値を０にすればアンチエイリアスなしと同等になり、ジャギー付きの輪郭にすることができる。さらに、外部カットオフ値を内部カットオフ値より大きくすればオブジェクトの全体を太らせる効果を出すことができ、外部カットオフ値を内部カットオフ値より小さくすればオブジェクトの全体を細らせる効果を出すことができる。
【００１７】
距離ラスタライズ部１２は、座標変換されたパスデータを複数の微小線分に分割し、パラメータ設定部１１から出力されるアンチエイリアス設定パラメータに従ってその微小線分を直線セルとコーナーセルの組み合わせでラスタライズ処理することで、メータ画像１０４を表示するディスプレイ（図示せず）の各ピクセルに対応する距離値Ｄを算出して距離バッファ１３に出力する。
距離値Ｄは、−１から１までの範囲の値で、輪郭線上の値は０で表現され、負の値はそのピクセルがオブジェクトの外部にあることを示す。
距離バッファ１３は、距離ラスタライズ部１２が算出した距離値Ｄを格納するメモリである。
【００１８】
エッジラスタライズ部１４は、距離ラスタライズ部１２により分割された微小線分のエッジをラスタライズ処理し、ラスタライズ処理後のエッジに係るエッジ情報（＋１／−１）をエッジバッファ１５に出力する。
エッジバッファ１５は、エッジラスタライズ部１４が算出したエッジ情報を格納するメモリである。
【００１９】
マッピング部１６は、エッジバッファ１５に格納されているエッジ情報に基づいて内外判定を実施して塗りつぶし処理を行う領域を判別し、距離バッファ１３に格納されている距離値Ｄをフレームバッファ６のアンチエイリアスの強度Ｉにマッピングする処理を実施する。
【００２０】
ここで、図５を用いて、ベクタグラフィックスエンジン５の描画処理の具体例を説明する。図５（ａ）では、微小線分が直線セルとコーナーセルの組み合わせでラスタライズ処理される様子を示すものである。直線セルは、外部カットオフ側の長方形ＡＢＥＦと内部カットオフ側の長方形ＢＣＤＥから構成されている。このとき、両長方形の幅は、外部カットオフ値と内部カットオフ値を比較して、大きい方が選択される。微小線分は真の輪郭線でもあるので、微小線分上の点は距離値が０として表現される。また、この段階ではオブジェクトの内外判定を行っていないので、カットオフ側頂点の距離値を一律に−１とする。従って、長方形ＡＢＥＦの各頂点の距離値は−１，０，０，−１と定義され、長方形ＢＣＤＥの各頂点の距離値は０，−１，−１，０と定義される。
【００２１】
距離ラスタライズ部１２は、上記のようにして、長方形ＡＢＤＥと長方形ＢＣＤＥを決定すると、ラスタライズ処理によりピクセル単位に距離値Ｄを算出する。ラスタライズ処理では予めＸ方向およびＹ方向について距離値の増分値を求め、図５（ｂ）に示すように、スキャンライン方向へ線形補間処理することにより高速に距離値Ｄを算出することができる。
【００２２】
一方、コーナーセルは、外部カットオフ値または内部カットオフ値を半径とする真円で構成される。この円の中心点における距離値は０、円周上の距離値は−１として表現される。ピクセルから中心点までの距離は下式（２）を計算することで求めることができる。なお、この距離は、ルックアップテーブルを用いた近似計算を行って高速に算出してもよい。
2012107952.tif 000020
【００２３】
直線セルとコーナーセルは、お互い重なり合いながら、距離バッファ１３にピクセル単位でラスタライズされる。そこで、最も大きな距離値を格納するために、距離ラスタライズ部１２が距離値を距離バッファ１３に書き込む際にソースとデスティネーション間で距離値の大小比較を実施し、大きな方（０に近い方）の距離値を書き込むようにする。
このように微小線分を直線セルとコーナーセルの組み合わせでラスタライズ処理することで、アンチエイリアス処理に必要な正確な距離情報を微小線分同士の連結部においても隙間なく高速に生成することができる。
【００２４】
続いてエッジラスタライズ部１４が、微小線分のエッジ情報をラスタライズ処理し、ラスタライズ処理後のエッジ情報をエッジバッファ１５に書き込む。即ち、エッジラスタライズ部１４は、ＤＤＡ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ａｎａｌｙｚｅｒ：デジタル微分解析器）を用いて、微小線分の始点座標と終点座標から描画すべき座標を算出し、後述する図６および図７に示すように、エッジが上向きの場合はエッジバッファ１５に格納されているエッジ情報に＋１を加算し、エッジが下向きの場合は−１を減算する。
なお、同一座標におけるエッジの重なりが、例えば１２８回までと定義されている場合には、エッジバッファ１５の深さ方向のビット幅として８ｂｉｔ（２7＝１２８＋符号ビット）が必要である。
【００２５】
マッピング部１６は、エッジラスタライズ部１４が微小線分のエッジをラスタライズ処理すると、距離バッファ１３から距離値Ｄを、エッジバッファ１５からエッジ情報を１ピクセルずつ読み出しながら内外判定処理を行い、塗りつぶし処理を行う領域を判別する。
図６の例では、エッジが対象スキャンラインと２点（点Ｐ，Ｑ）で交わっており、エッジ情報が０→＋１→０→−１→０と変化するので、点Ｐより左側の領域の内外判定の判定値が０、点Ｐ，Ｑの間の領域の判定値が１、点Ｑより右側の領域の判定値が０となる。従って、図５（ｃ）に示すように、点Ｐより左側の領域と点Ｑより右側の領域は部品の外側の領域であると判定して（Ｎｏｎ−Ｚｅｒｏルール、Ｅｖｅｎ−Ｏｄｄルールを適用）、塗りつぶし処理を行わない領域であると判別する。
また、点Ｐ，Ｑの間の領域は、オブジェクトの内側の領域であると判定して（Ｎｏｎ−Ｚｅｒｏルール、Ｅｖｅｎ−Ｏｄｄルールを適用）、塗りつぶし処理を行う領域であると判別する。
ここで、Ｎｏｎ−Ｚｅｒｏルールは、内外判定の判定値が０であれば当該領域の塗りつぶし処理を行わないが、１であれば塗りつぶし処理を行うとするルールである。また、Ｅｖｅｎ−Ｏｄｄルールは、内外判定の判定値が偶数であれば当該領域の塗りつぶし処理を行わないが、奇数であれば塗りつぶし処理を行うとするルールである。
図７の例も同様に判別する。
【００２６】
マッピング部１６は、上記のようにして塗りつぶし処理を行う領域を判別すると、図５（ｄ）に示すように、距離バッファ１３に格納されている距離値Ｄをアンチエイリアスの強度Ｉにマッピングする。即ち、輪郭部のジャギーが滑らかになるように、微小線分の周辺に位置するピクセルの輝度値をガンマ補正する。
【００２７】
なお、マッピング部１６が距離バッファ１３に格納されている距離値Ｄをアンチエイリアスの強度Ｉにマッピングするものについて示したが、距離バッファ１３に格納されている距離値Ｄを用いずに、図８に示すように、一つのピクセルを８−Ｑｕｅｅｎの配置を用いる離散的なサンプリングポイント（８個）によって、カバレッジを算出してアンチエイリアスの強度を算出するようにしてもよい。
この場合、ベクタグラフィックスエンジン５は直線セルとコーナーセルに分けて距離値を描画する必要がないが、８サンプル分のエッジバッファ１５を保持する必要がある。
【００２８】
以上より、実施の形態１に係るメータ表示装置１は、メータ画像１０４を構成する文字盤データ１０１、針データ１０２および数字データ１０３などの部品をベクタ形式で定義した部品データメモリ２と、速度計より２００ｍｓ間隔で入力される速度の数値情報を補完して１５ｍｓ間隔の補間数値情報を算出する補間処理エンジン３と、部品データメモリ２の記憶している針データ１０２などの部品について、補間処理エンジン３の算出した補間数値情報に応じた表示状態に変化させるために回転角度、移動量および大きさなどを表すマトリクスを生成するマトリクス生成エンジン４と、マトリクス生成エンジン４の生成したマトリクスに基づいてベクタ形式の針データ１０２などの部品を描画処理してメータ画像１０４を生成するベクタグラフィックスエンジン５とを備えるように構成した。このように、指針などのメータ表示画面用の部品をベクタ形式で定義し、補間処理した数値情報に応じて部品の座標位置を算出するようにしたので、数値情報取得の周期に関係なく指針などの動きを１５ｍｓ間隔のフルレート（６０ｆｐｓ）でスムーズにアニメーション表示させることが可能となり、メータの無段階表示を実現することができる。よって、あたかもアナログ針のような動きを表現することができる。
また、ＣＰＵ負荷をかけることなくハードウェアで演算処理できるようになるため、処理能力の低い組み込み向けＣＰＵおよびマイクロコンピュータ等であっても高速で滑らかなメータ表示ができる。
さらに、ベクタグラフィックスを用いるため、従来のように速度に応じたビットマップ画像を予め保持しておく必要がないのでデータサイズを削減できる。
【００２９】
なお、上記実施の形態１では速度をメータ表示する例を説明したが、速度に限定されるものではなく、電力など他の物理量をメータ表示する構成であってもよい。また、指針式のメータ表示に限定されるものではなく、棒グラフなどの表示形態であってもよい。
【００３０】
実施の形態２．
図９は、この発明の実施の形態２に係るメータ表示装置１の構成を示すブロック図である。本実施の形態２に係るメータ表示装置１はディスプレイリストメモリ２１と補間データメモリ２２とを新たに備える。なお、図９において図１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
【００３１】
ディスプレイリストメモリ２１は、予め準備された補間数値情報とマトリクスの変換テーブルを格納するメモリである。このテーブルは、補間処理エンジン３から入力される補間数値情報を示す数値インデクスに対してマトリクスとパスデータポインタ情報とを対応付けて格納している。マトリクスは上記説明のように、ベクタ形式の部品データの座標変換を行うための行列であり、パスデータポインタは補間データメモリ２２に格納された所望の部品のパスデータへのポインタである。
なお、ディスプレイリストメモリ２１は、ＣＰＵの主記憶装置で構成してもよいし、フレームバッファ６がディスプレイリストメモリ２１を兼ねる構成でもよい。
【００３２】
図１０に、マトリクス変換テーブルの一例を示す。例えば、図１０のインデクス００３は、風車（ファン）の回転度合いを表すメータ００３（５目盛分）を示すもので、棒グラフのマトリクスＭ０と棒グラフのパスデータＭ０のポインタを格納する。棒グラフの大きさおよび配置情報はマトリクスＭ０で表現される。また、このインデクス００３には、風車のマトリクスＦ０と風車のパスデータＦのポインタも格納する。風車の回転角度Ｘ、大きさ、および配置情報はマトリクスＦ０で表現される。
同様に、インデクス００４は、メータ００４（７目盛分）を示すもので、棒グラフのマトリクスＭ１と棒グラフのパスデータＭ１のポインタを格納する。棒グラフの大きさおよび配置情報はマトリクスＭ１で表現される。また、このインデクス００４には、風車のマトリクスＦ１と風車のパスデータＦのポインタも格納する。風車の回転角度Ｙ、大きさ、および配置情報はマトリクスＦ１で表現される。
【００３３】
補間データメモリ２２は、複数の部品データから構成される図柄のベクタ形式のデータについて、補間数値情報に対応するデータを格納するメモリである。
図１０の例では、風車のパスデータＦは単独の部品データから構成され、回転角度（マトリクスＦ０，Ｆ１）に応じて描画処理することで、補間数値によらず共通に使用することができる。そのため、部品データメモリ２に格納された風車の部品データをそのまま使用することができる。即ち、風車に関するパスデータポインタは部品データメモリ２内の風車の部品データを指す。
これに対して、棒グラフのパスデータＭ１，Ｍ２は複数の部品が組み合わさって構成された図柄であり、単独の部品データで表現できない複雑な形状である。このようなデータについては、事前に補間数値毎の図形のベクタ形式データを作成しておき、補間データメモリ２２に格納しておけばよい。即ち、棒グラフに関するパスデータポインタは補間データメモリ２２内の各棒グラフのデータを指す。
なお、図９では補間データメモリ２２を新たに設けたが、部品データメモリ２またはフレームバッファ６が兼ねる構成であってもよい。
【００３４】
本実施の形態２のマトリクス生成エンジン４は、補間処理エンジン３の算出した補間数値情報に応じたマトリクスおよびパスデータポインタをディスプレイリストメモリ２１より取得する。ベクタグラフィックスエンジン５は、マトリクス生成エンジン４から入力されるパスデータポインタとマトリクスを用い、そのポインタが指示するベクタデータを補間データメモリ２２または部品データメモリ２より読み出して、マトリクスに基づいて座標変換して描画処理する。
【００３５】
以上より、実施の形態２に係るメータ表示装置１は、補間数値情報とベクタデータとを対応付けたマトリクス変換テーブルを記憶するディスプレイリストメモリ２１と、補間数値情報に応じたベクタデータを格納した補間データメモリ２２とを備え、マトリクス生成エンジン４は、補間処理エンジン３の算出した補間数値情報に応じたマトリクスを当該マトリクス変換テーブルからディスプレイリスト方式で読み出すように構成した。このため、複雑な形状のメータ画像を作成できる。また、風車などのようにベクタ形式の部品を共用で使用することにより、データサイズを小さくすることができる。また、マトリクス変換テーブルのデータサイズは小さいため、細かな間隔の補間数値情報に対応する部品データを多数準備してあたかも無段階のメータ表示であるかのような表現が可能となる。
【００３６】
実施の形態３．
図１１は、この発明の実施の形態３に係るメータ表示装置１の構成を示すブロック図である。本実施の形態３に係るメータ表示装置１は移動体に搭載された撮像装置からビデオ画像（動画）を取得してメータ画像に重畳表示する表示合成エンジン（表示合成部）３１を新たに備える。なお、図１１において図１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
【００３７】
表示合成エンジン３１は、撮像装置から入力されるビデオ画像とベクタグラフィックスエンジン５が描画したメータ画像を合成する。この表示合成エンジン３１はスケーラ回路を備え、このスケーラ回路によりビデオ画像を任意の場所に任意の大きさで表示する。また、表示合成エンジン３１は画像の合成処理として透過情報であるアルファ値（以下、α値）を用いたアルファブレンド（以下、αブレンド）を行い、固定値のα値による合成、またはフレームバッファ６に格納されたα値を用いてピクセル毎に異なるα値による合成が可能である。
【００３８】
図１２に、合成画像の例を示す。本実施の形態３ではメータ表示装置１を搭載した車両の通常走行時はベクタグラフィックスエンジン５が描画してフレームバッファ６に格納したメータ画像をディスプレイ（図示せず）に表示し、後進時および緊急時には表示合成エンジン３１がメータ画像にビデオ画像２０１を合成した合成画像２０２を作成してディスプレイ表示する。この他にも、通常走行時にはメータを大きく表示したメータ画像２０３を生成し、後進時および緊急時にはメータを小さくしてビデオ画像２０１を合成した合成画像２０２を生成してもよい。
【００３９】
図１３は、表示合成エンジン３１の動作を説明するための図である。フレームバッファ６には、ベクタグラフィックスエンジン５により描画されたメータ画像が格納されている。このフレームバッファ６のピクセルフォーマットはカラーコンポーネント（図１３のＲＧＢ）に加え、合成ビットを含む。この合成ビットは、ベクタグラフィックスエンジン５が描画したメータ画像を表示するか、外部より取得したビデオ画像２０１を表示するかを決定する値である。例えば、合成ビット（図１３のＡ）が８ビットの場合、あるピクセルの合成ビットが０ｘ００の場合はこのピクセルにビデオ画像２０１を表示し、０ｘＦＦの場合はメータ画像を表示する。一方、あるピクセルの合成ビットが０ｘ００，０ｘＦＦ以外の場合は、表示合成エンジン３１がメータ画像とビデオ画像２０１をαブレンドで合成処理する。αブレンドのα値には合成ビットの値そのものを使用する。
このようにメータ画像とビデオ画像２０１の相互の透過処理を行うことにより、ビデオ画像２０１の上に、運転者にガイドを促すための表示を行う、緊急情報の表示を行うなどすることが可能となる。ガイドを促すための表示用データおよび緊急情報の表示用データなどは予め部品データメモリ２などに格納しておき、部品データと同様にマトリクスを生成して描画すればよい。
【００４０】
図１４は、表示合成エンジン３１の動作を説明するための図であり、ビデオ画像が２チャンネル入力される場合の例である。この場合には、表示合成エンジン３１は、フレームバッファ６のピクセルフォーマットに含まれる合成ビットをビデオ選択ビット（図１４のＳ）とαビット（図１４のＡ）に細分化する。このビデオ選択ビットは、どちらのチャンネルを合成の対象にするかを決定する値である。表示合成エンジン３１はビデオ選択ビットにより選択されたビデオチャンネルのビデオ画像（２０１または２０４）とフレームバッファ６のメータ画像を、図１３と同様にαブレンドで合成処理する。αブレンドのα値にはαビットを使用する。
なお、ビデオ画像の入力が複数チャンネルある場合には、ビデオ選択ビットの幅を増やすことにより上記と同様に合成処理することができる。
【００４１】
以上より、実施の形態３に係るメータ表示装置１は、撮像装置から入力されるビデオ画像と、ベクタグラフィックスエンジン５の生成したメータ画像とを合成する表示合成エンジン３１を備えるように構成した。このため、メータ画像に車両周辺のビデオ画像を合成して表示することができる。また、メータとビデオ画像の大きさをそれぞれ変えながら１画面に表示することができる。これにより、状況に応じて、メータ画像とビデオ画像の最適な表示が可能となる。例えば、自動車のインストゥルメントパネルにメータ表示を行うメータ表示装置１であれば、通常はメータを全画面に表示し、後進するときまたは緊急のときに車両周囲のカメラ画像を大きく表示すると共にメータを小さく表示することで、運転者にとって一番有益な情報を的確に伝えることができる。
また、フレームバッファ６に合成ビットＡを追加することにより、グラフィックス表示（メータ画像）とビデオ画像を任意の形状で合成することができる。さらに、相互画像の透過処理を行うことにより、ビデオ画像の上に、運転者にガイドを促すための表示を行う、または緊急情報をわかりやすく表示することが可能となる。
【００４２】
なお、上記説明では、表示合成エンジン３１を上記実施の形態１に係るメータ表示装置１に組み合わせる例を説明したが、これに限定されるものではなく、上記実施の形態２に係るメータ表示装置１に組み合わせてもよい。
【００４３】
また、上記実施の形態１と同様に上記実施の形態２，３に係るメータ表示装置１についても、速度または風車のメータ表示だけでなく電力などの物理量のメータ表示を行う構成にしてもよい。
【００４４】
上記以外にも、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１  メータ表示装置、２  部品データメモリ、３  補間処理エンジン、４  マトリクス生成エンジン、５  ベクタグラフィックスエンジン、６  フレームバッファ、１１  アンチエイリアス設定パラメータ、１２  距離ラスタライズ部、１３  距離バッファ、１４  エッジラスタライズ部、１５  エッジバッファ、１６  マッピング部、２１  ディスプレイリストメモリ、２２  補間データメモリ、１０１  文字盤データ、１０２  針データ、１０３  数字データ、１０４  メータ画像、２０１，２０４  ビデオ画像、２０２  合成画像、２０３  メータ画像。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メータ表示画面を構成する部品であって外部から入力される数値情報に応じて表示状態を変化させる部品を、ベクタ形式で定義したベクタ形式部品データとして記憶する部品データ記憶部と、
一定間隔で外部から入力される前記数値情報を、任意のタイミングで補間した補間数値情報を算出する補間処理部と、
前記部品データ記憶部に記憶されている部品について、前記補間処理部の算出した補間数値情報に応じた表示状態に変化させるための前記メータ表示画面上の座標位置を表すマトリクスを生成するマトリクス生成部と、
前記補間数値情報と前記マトリクスとを対応付けてディスプレイリスト形式に変換したマトリクス変換テーブルと、
前記マトリクス変換テーブルから読み出した前記マトリクスで表される座標位置にベクタ形式部品データの前記部品を描画して、前記メータ表示画面を生成するベクタグラフィックス部
とを備えるメータ表示装置。
【請求項２】
外部から入力される画像と、ベクタグラフィックス部の生成したメータ表示画面とを合成する表示合成部を備えることを特徴とする請求項１記載のメータ表示装置。
【請求項３】
車両に搭載され、速度計から一定間隔で入力される速度の数値情報を用いて、車速度を表示する指針式のメータ表示画面を生成する請求項１記載のメータ表示装置。
【手続補正書】
【提出日】平成25年8月26日(2013.8.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明に係るメータ表示装置は、メータ表示画面を構成する個々の部品のベクタ形式の画像データをベクタ形式部品データとして記憶する部品データ記憶部と、一定間隔で外部から入力される数値情報を、任意の間隔で補間した補間数値情報を算出する補間処理部と、ベクタ形式部品データを、補間数値情報に応じた表示状態に変化させた場合のメータ表示画面上の座標位置を表すマトリクスを生成するマトリクス生成部と、補間数値情報とマトリクスとを対応付けてディスプレイリスト形式に変換したマトリクス変換テーブルを記憶するディスプレイリスト記憶部と、複数の部品を組み合わせて補間数値情報に応じた表示状態に変化させた場合の図柄のベクタ形式の画像データをベクタ形式図柄データとして記憶する補間データ記憶部と、マトリクス変換テーブルから読み出したマトリクスで表される座標位置にベクタ形式部品データを描画するか、または予め記憶したベクタ形式図柄データを描画して、メータ表示画面を生成するベクタグラフィックス部とを備えるものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メータ表示画面を構成する個々の部品のベクタ形式の画像データをベクタ形式部品データとして記憶する部品データ記憶部と、
一定間隔で外部から入力される数値情報を、任意の間隔で補間した補間数値情報を算出する補間処理部と、
前記ベクタ形式部品データを、前記補間数値情報に応じた表示状態に変化させた場合の前記メータ表示画面上の座標位置を表すマトリクスを生成するマトリクス生成部と、
前記補間数値情報と前記マトリクスとを対応付けてディスプレイリスト形式に変換したマトリクス変換テーブルを記憶するディスプレイリスト記憶部と、
複数の前記部品を組み合わせて前記補間数値情報に応じた表示状態に変化させた場合の図柄のベクタ形式の画像データをベクタ形式図柄データとして記憶する補間データ記憶部と、
前記マトリクス変換テーブルから読み出した前記マトリクスで表される座標位置に前記ベクタ形式部品データを描画するか、または予め記憶した前記ベクタ形式図柄データを描画して、前記メータ表示画面を生成するベクタグラフィックス部
とを備えるメータ表示装置。
【請求項２】
外部から入力される画像と、ベクタグラフィックス部の生成したメータ表示画面とを合成する表示合成部を備えることを特徴とする請求項１記載のメータ表示装置。
【請求項３】
車両に搭載され、速度計から一定間隔で入力される速度の数値情報を用いて、車速度を表示する指針式のメータ表示画面を生成する請求項１記載のメータ表示装置。
【国際調査報告】
2012107952.tif 000021
2012107952.tif 000022