(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元の地図画像表示に必要な地図データを格納する地図データ格納手段と、
前記地図データに基づいて、自車位置周辺の地図画像を表示するために必要な二次元の矩形形状の地図描画データを作成する地図描画部と、
水平方向両端部に近づくほど次第に縮小率を小さく設定し、前記矩形形状の下辺を中心にして前記地図画像を構成する各画素の上下方向の表示座標を移動させる座標変換処理を行うことにより、前記座標変換処理前の前記矩形形状の上辺に対応して中央が凸になった曲線形状の地平線が画面の上辺より下側に配置された地図描画データを生成する座標変換部と、
前記座標変換部によって生成された地図描画データに基づいて地図画像を表示する表示手段と、
を備えることを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記座標変換部は、表示画面が上下方向に沿って複数の領域に分割されているときに、最も上部に配置された領域に対して前記座標変換処理を行うことを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記座標変換部は、前記矩形形状の上辺に近づくほど次第に縮小率を小さく設定し、前記矩形形状の水平方向に沿った中心を基準として前記地図画像を構成する各画素の水平方向の表示座標を移動させる座標変換処理を行うことを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記地図データに基づいて、自車の進行方向に山があることが判定されたときに山と雲が含まれる青空からなる遠景描画データを生成し、自車の進行方向に山がないことが判定されたときに雲と青空からなる遠景描画データを生成する遠景描画部をさらに備え、
前記表示手段は、前記地平線を境として、下側に前記地図描画データに基づく地図画像を、上側に前記遠景描画データに基づく遠景画像をそれぞれ表示することを特徴とするナビゲーション装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自車位置周辺の地図画像を表示するナビゲーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、車載用のナビゲーション装置は、車両の現在位置を検出し、その近傍の地図データをＣＤ、ＤＶＤ等のデータ蓄積媒体から読み出して画面上に表示する。また、画面中央には自車位置を示す車両位置マークが表示されており、この車両位置マークを中心に車両の進行にしたがって近傍の地図画像がスクロールされ、常時自車位置周辺の地図情報がわかるようになっている。
【０００３】
また、最近では、自車位置上空の所定位置を視点位置として車両の進行方向の地図画像を鳥瞰図として表示する手法が汎用されている。このように、鳥瞰図として表示を行った場合には、地図画像を平面的（二次元的）に表示する場合に比べて、運転者が実際に見る風景に近い画像が表示されることとなるので、自車の進行方向を確認しやすくなるという利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したように自車位置周辺の地図情報を鳥瞰図として表示する場合には、自車位置上空の視点位置から車両の進行方向前方を斜め方向に見た場合に得られる地図描画データを生成する必要がある。一般に、この地図描画データは所定の投影変換を行うことにより得られるが、自車位置の進行に応じて時々刻々変化する地図描画データを生成するために、この投影変換を所定の時間間隔で行う必要があり、二次元の地図描画データを生成する場合に比べて地図画像の描画に要する処理の負担が大きいという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、描画に要する処理の負担を軽減することができるナビゲーション装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明のナビゲーション装置は、地図データ格納手段に格納された二次元の地図画像表示に必要な地図データに基づいて、地図描画手段によって、中央が凸になった曲線形状を有する地平線が画面の上部に配置された地図描画データを生成し、表示手段によって、この生成された地図描画データに基づいて地図画像を表示している。二次元の地図画像表示に必要な地図データに基づいて凸形状に湾曲した地平線を有する地図描画データが生成されるため、投影変換等の複雑な処理が不要であり、描画に要する処理の負担を軽減することができる。特に、丸みを帯びた地平線を表示することにより、自車位置近傍から遠方までを見渡すような画像を容易に得ることができ、利用者が選択可能な地図画像のバリエーションを増やすことができる。
【０００７】
また、上述した地図描画手段によって、地平線よりも上側に山および雲の少なくとも一方と空が描かれた遠景描画データを生成し、表示手段によって、地平線を境として下側に地図描画データに基づく地図画像を、上側に遠景描画データに基づく遠景画像をそれぞれ表示することが望ましい。遠景に雲や山を配置することにより、より臨場感のある地図画像を得ることができる。
【０００８】
また、上述した地図描画手段は、地図画像に含まれる建物について、地図画像の表示縮尺に応じて設定された高さを有する地図描画データを生成することが望ましい。あるいは、上述した地図描画手段は、地図描画データに含まれる地平線の曲率を、地図画像の表示縮尺に応じて可変に設定することが望ましい。表示縮尺に応じて、建物の高さや地平線の曲率を変えることにより、さらに地図画像の臨場感を増すことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した一実施形態のナビゲーション装置について図面を参照しながら説明する。
【００１０】
（１）ナビゲーション装置の全体構成
図１は、本発明を適用した一実施形態の車載用ナビゲーション装置の全体構成を示す図である。図１に示すナビゲーション装置は、全体を制御するナビゲーションコントローラ１と、地図表示や経路探索等に必要な各種の地図データを記録したＤＶＤ２と、このＤＶＤ２に記録された地図データを読み出すディスク読取装置３と、利用者が各種の指示を入力する操作部としてのリモートコントロール（リモコン）ユニット４と、自車位置と自車方位の検出を行うＧＰＳ受信機５および自律航法センサ６と、地図画像やこれに重ねて交差点に関する情報等を表示するディスプレイ装置７とを備えている。
【００１１】
上述したディスク読取装置３は、１枚あるいは複数枚のＤＶＤ２が装填可能であり、ナビゲーションコントローラ１の制御によっていずれかのＤＶＤ２から地図データの読み出しを行う。なお、装填されるディスクは必ずしもＤＶＤでなくてもよく、ＣＤでもよい。また、ＤＶＤとＣＤの双方を選択的に装填可能としてもよい。
【００１２】
リモコンユニット４は、経路探索指示を与えるための探索キー、経路誘導モードの設定に用いる経路誘導モードキー、目的地入力キー、左右上下のカーソルキー、地図の縮小／拡大キー、表示画面上のカーソル位置にある項目の確定を行う設定キー等の各種操作キーを備えており、キーの操作状態に応じた赤外線信号をナビゲーションコントローラ１に向けて送信する。
【００１３】
ＧＰＳ受信機５は、複数のＧＰＳ衛星から送られてくる電波を受信して、３次元測位処理あるいは２次元測位処理を行って車両の絶対位置および方位を計算し（車両方位は現時点における自車位置と１サンプリング時間ΔＴ前の自車位置とに基づいて計算する）、これらを測位時刻とともに出力する。また、自律航法センサ６は、車両回転角度を相対方位として検出する振動ジャイロ等の角度センサと、所定走行距離毎に１個のパルスを出力する距離センサとを備えており、車両の相対位置および方位を検出する。
【００１４】
ディスプレイ装置７は、ナビゲーションコントローラ１から出力される画像データに基づいて、自車周辺の地図情報を出発地マーク、目的地マーク等とともに表示したり、この地図上に誘導経路を表示する。
【００１５】
（２）地図データの詳細内容
次に、ＤＶＤ２に記録された地図データの詳細について説明する。ＤＶＤ２に記録された地図データは、所定の経度および緯度で区切られた矩形形状の図葉を単位としており、各図葉の地図データは、図葉番号を指定することにより特定され、読み出すことが可能となる。図２は、各図葉毎の地図データの内容を示す図である。図２に示すように、各図葉毎の地図データには、▲１▼地図表示に必要な各種のデータからなる描画ユニットと、▲２▼マップマッチングや経路探索、経路誘導等の各種の処理に必要なデータからなる道路ユニットと、▲３▼交差点等の詳細データからなる交差点ユニットが含まれている。また、上述した描画ユニットには、建物あるいは河川等を表示するために必要な背景レイヤのデータと、市町村名や道路名等を表示するために必要な文字レイヤのデータが含まれている。
【００１６】
図３は、交差点ユニットの詳細な内容を示す図である。図３に示すように、交差点ユニットは、各交差点毎に、交差点そのものに関するデータが含まれる交差点レコードと、交差点から延びた道路の行先等に関するデータが含まれる交差点方面情報レコードと、交差点を構成する道路の各車線に関するデータが含まれる交差点車線情報レコード等を格納している。
【００１７】
各交差点レコードは、図４に示すように、存在する交差点のそれぞれに対応して、
ａ．この交差点に信号が立っているか否かを示す信号フラグなどからなる「交差点情報フラグ」、
ｂ．この交差点が何差路であるかを示す「交差点の差路数」、
ｃ．交差点名称を表示する場合の表示座標、
ｄ．表示する交差点名称文字列、
ｅ．この交差点を構成する各リンクのリンクＩＤとこのリンクに対応する交差点方面情報レコードの格納位置（交差点の差路数分）、
等が含まれる。
【００１８】
（３）ナビゲーションコントローラの詳細構成および動作
次に、図１に示したナビゲーションコントローラ１の詳細構成について説明する。ナビゲーションコントローラ１は、ディスプレイ装置７に所定の地図画像等を表示するためのデータバッファ１６、地図読出制御部１８、表示縮尺検出部２０、地図描画部２２、座標変換部２４、遠景描画部２６、ＶＲＡＭ２８、画像合成部３０と、自車位置の計算やマップマッチング処理、経路探索処理、経路誘導処理を行うとともにその結果を表示するための車両位置計算部３２、経路探索処理部３４、誘導経路描画部３６、マーク画像描画部３８と、利用者に対する各種の操作画面を表示したりリモコンユニット４からの操作指示を各部に伝えるためのリモコン制御部６０、カーソル位置計算部６２、操作画面発生部６４とを備えている。
【００１９】
データバッファ１６は、ディスク読取装置３によってＤＶＤ２から読み出された地図データを一時的に格納するためのものである。地図読出制御部１８は、車両位置計算部３０によって自車位置が算出されると、この自車位置を含む所定範囲の地図データの読み出し要求をディスク読取装置３に送り、地図表示に必要な地図データをＤＶＤ２から読み出してデータバッファ１６に格納する。
【００２０】
表示縮尺検出部２０は、利用者によりリモコンユニット４を介して与えられた地図画像を表示する際の表示縮尺を検出する。表示縮尺は、予め複数段階の選択候補値が用意されており、リモコンユニット４に備わった広域キーあるいは詳細キーが押下される毎に、その時点で設定されている値よりも１段階小さな、あるいは大きな値が選択されるようになっている。
【００２１】
地図描画部２２は、データバッファ１６に格納された地図データに含まれる描画ユニットおよび表示縮尺検出部２０によって検出された表示縮尺に基づき、自車位置周辺の地図画像を表示するために必要な二次元の地図描画データを作成する。また、地図描画部２２は、地図描画データを作成する際に、擬似的に建物の高さを示すために、高さ方向にほぼ一定の厚みを持たせており、表示縮尺検出部２０によって検出された表示縮尺に応じてこの厚みを可変に設定している。例えば、表示縮尺が大きいほどこの厚み（建物の高さ）が大きく設定され、反対に表示縮尺が小さいほどこの厚みが小さく設定される。
【００２２】
座標変換部２４は、地図描画部２２によって作成された地図描画データに対して所定の座標変換処理を施して、中央が凸になった曲線形状を有する地平線が画面の上部に配置された地図描画データを作成する。上述した地平線の曲率は表示縮尺に対応しており、表示縮尺が大きいほど地平線の曲率は小さく設定され、反対に表示縮尺が小さいほど地平線の曲率は大きく設定される。すなわち、詳細表示を行う場合には、より直線に近い地平線形状が設定され、広域表示になるにしたがって、より小さな半径を有する地平線形状が設定される。なお、座標変換部２４によって行われる座標変換処理の具体例については後述する。
【００２３】
遠景描画部２６は、地図画像に含まれる地平線よりも上側に山、雲、空等を描くための遠景描画データを作成する。本実施形態の遠景描画部２６は、車両位置計算部３２によって求められた自車の進行方向に基づいて、自車の進行方向の遠方に対応する地図データを読み出して遠景描画データを作成している。例えば、自車進行方向の遠方に山がある場合には、山と雲が含まれる青空からなる遠景描画データが作成され、遠方に山がない場合には、雲と青空からなる円形描画データが作成される。
【００２４】
座標変換部２４によって作成された地図描画データと遠景描画部２６によって作成された遠景描画データは、ともにＶＲＡＭ２８に格納されて、画像合成部３０によって読み出される。画像合成部３０は、ＶＲＡＭ２８から読み出した地図描画データおよび遠景描画データや、誘導経路描画部３６、マーク画像描画部３８、操作画面発生部６４のそれぞれから出力される画像データを重ねて画像合成を行う。画像合成部３０によって合成された画像は、ディスプレイ装置７の画面上に表示される。
【００２５】
車両位置計算部３２は、ＧＰＳ受信機５および自律航法センサ６の各検出データに基づいて自車位置を計算するとともに、計算した自車位置が地図データの道路上にない場合には、自車位置を修正するマップマッチング処理を行う。経路探索処理部３４は、あらかじめ設定された目的地と出発地との間を所定の条件下で結ぶ走行経路を探索する。例えば、距離最短、時間最短等の各種の条件下で、コストが最小となる誘導経路が設定される。経路探索の代表的な手法としてはダイクストラ法や横型探索法が知られている。誘導経路描画部３６は、経路探索処理部３４によって設定された誘導経路を地図画像上に重ねて描画するための誘導経路描画データを作成する。マーク画像描画部３８は、マップマッチング処理された後の自車位置に車両位置マークを発生させたり、所定形状を有するカーソルマークを発生する。
【００２６】
上述したデータバッファ１６が地図データ格納手段に、表示縮尺検出部２０、地図描画部２２、座標変換部２４、遠景描画部２６が地図描画手段に、ＶＲＡＭ２８、画像合成部３０およびディスプレイ装置７が表示手段にそれぞれ対応している。
【００２７】
ナビゲーション装置の全体およびナビゲーションコントローラ１は上述した構成を有しており、次に、上述した座標変換部２４において行われる座標変換処理について、その具体例を説明する。図５は、座標変換処理の概略を示す図である。まず、地図描画部２２によって図５（Ａ）に示すような矩形の地図画像に対応した地図描画データを生成する。この地図描画データには、表示画面の垂直方向に縮小処理される領域▲１▼と、縮小処理されない領域▲２▼とが含まれている。
【００２８】
次に、座標変換部２４は、領域▲１▼に含まれる地図描画データのみを垂直方向に縮小するための座標変換を行う。具体的には、図５（Ｂ）に示すように、中央部近傍で縮小率が最も小さく、左右に行くにしたがって縮小率が大きくなるような縮小処理が、領域▲１▼の下辺を中心に行われて、領域▲１▼に含まれる各画素の表示位置（座標）の変換が行われる。この結果、領域▲１▼の上辺が楕円あるいは円の一部に対応した曲線形状に変換され、この曲線形状の上辺によって地平線が現された領域▲１▼′に対応した地図描画データが作成される。
【００２９】
このように、本実施形態では、二次元の地図画像表示に必要な地図描画データに対して所定の座標変換を施すことにより凸形状に湾曲した地平線を有する地図描画データが生成されるので、複雑な投影変換等の処理が不要であり、描画に要する処理の負担を軽減することができる。
【００３０】
ところで、上述した図５（Ｃ）に示したように、座標変換部２４によって座標変換処理された後の地図描画データに基づき表示される地図画像では、地平線の上側には何も表示されないこととなるが、この部分には、上述した遠景描画部２６によって作成された遠景描画データに基づく遠景画像が配置されて表示される。
【００３１】
次に、本実施形態のナビゲーション装置において、自車位置周辺の地図画像を表示する際の動作手順について説明する。図６は、地図画像を表示する際の動作手順を示す流れ図である。まず、表示縮尺検出部２０は、利用者により設定された表示縮尺を検出する（ステップ１００）。地図読出制御部１８は、車両位置計算部３２によって求められた自車位置を中心として、所定枚数分の図葉に対応する地図データを読み出す指示をディスク読取部３に送る。ディスク読取部３では、この指示に従って、ＤＶＤ２から地図データを読み出し、この読み出された地図データがデータバッファに格納される（ステップ１０１）。
【００３２】
次に、表示縮尺検出部２０は、表示縮尺の設定が変更されているか否かを判定する（ステップ１０２）。表示縮尺が変更されている場合には、ステップ１００における表示縮尺の検出動作以降が繰り返される。また、表示縮尺の変更がない場合にはステップ１０２の判定処理において否定判断が行われ、次に、地図描画部２２は、データバッファ１６から読み出した地図データを用いて、その時点での表示縮尺に対応した自車位置周辺の地図描画データを作成する（ステップ１０３）。この地図描画データにおいては、建物の高さが表示縮尺に応じて設定されており、表示縮尺が変更されたときに建物の高さも同時に変更されるようになっている。
【００３３】
次に、座標変換部２４は、地図描画部２２によって作成された地図描画データに対して、図５に概略を示した座標変換処理を行う（ステップ１０４）。座標変換部２４によって座標変換処理が施された地図画像データ、すなわち、中央が凸となった曲線形状の地平線が画面の上部に配置された地図画像データは、ＶＲＡＭ２８に格納される。次に、遠景描画部２６は、表示縮尺検出部２０によって検出された表示縮尺に基づいて、雲あるいは雲に加えて山が含まれる遠景描画データを作成する（ステップ１０５）。この遠景描画データはＶＲＡＭ２８に格納される。なお、上述したステップ１０３〜１０５に示された各処理を行う順番については、特にこの順番に限定されるものではなく、任意に入れ替えることができる。また、ステップ１０３〜１０５の処理を同時に行うようにしてもよい。
【００３４】
次に、画像合成部３０によって、ＶＲＡＭ２８から読み出される地図描画データおよび遠景描画データと、マーク画像描画部３８等によって作成された各種の描画データとが合成され、この合成によって得られた画像がディスプレイ７の画面に表示される（ステップ１０６）。その後、ステップ１０２に戻って、表示縮尺変更があるか否かの判定処理以降の動作が繰り返される。
【００３５】
図７は、本実施形態のナビゲーション装置において表示される地図画像の一例を示す図である。図７において、画像１００は自車位置を示す車両位置マークを、画像１１０は地平線を、画像１２０は表示縮尺に応じた高さを有する建物の一例を示している。また、地平線よりも上側の表示領域が遠景画像に対応しており、山に対応した画像１３０（ハッチングが施されている部分）と、雲に対応する複数の画像１４０が配置されている。また、遠景画像の領域において山（画像１３０）および雲（画像１４０）以外の部分は空を示している。図７に示すように、中央が凸となった曲線形状を有する地平線（画像１１０）を画面上部に配置することにより、自車位置近傍から遠方までを見渡すような雰囲気を有する地図画像を容易に得ることができる。特に、この地平線に対応する画像１１０の上側に、山、雲、空のそれぞれが描かれた遠景画像を表示するとともに、高さを有する建物（画像１２０等）を表示することにより、正確に投影変換を行って鳥瞰図表示をした場合と同様の臨場感のある地図画像を表示することができる。
【００３６】
このように、本実施形態のナビゲーション装置は、二次元の地図画像表示に必要な地図データに基づいて、中央が凸になった曲線形状を有する地平線が画面の上部に配置され、この地平線よりも上側に山、雲、空が描かれた遠景画像が配置された地図画像を表示している。このように丸みを帯びた地平線を表示することにより、自車位置近傍から遠方までを見渡すような雰囲気を有する画像を容易に得ることができる。また、山、雲、空等を含む遠景画像を地平線の上側に配置することにより、臨場感のある地図画像を得ることができる。特に、二次元の地図画像に対して簡単な座標変換処理を施すことにより上述した地平線を含む地図描画データを作成しているので、投影変換等の複雑な処理が不要であり、地図画像描画に要する負担を軽減できる。また、本実施形態では、表示縮尺に対応して、地図画像に含まれる建物の高さや地平線の曲率を変化させており、さらに臨場感のある地図画像を表示することができる。
【００３７】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、図５に示したように、２つの領域▲１▼、▲２▼に対応した地図画像データを生成した後に、一方の領域▲１▼に対応する部分のみに対して座標変換処理を行うようにしたが、図８に示すように、３つ（あるいはそれ以上）の領域に分割して座標変換を行うようにしてもよい。領域数を増やすことにより、自車位置周辺から地平線に近づくにしたがって次第に縮尺を小さくすることができるため、より自然な遠近感が得られるようになる。また、図９に示すように、領域▲１▼については水平方向に縮小処理を行った後に、垂直方向の縮小処理を行うことにより、さらに地図画像の臨場感を増すことができる。
【００３８】
また、上述した実施形態では、二次元の地図描画データに対して簡単な座標変換処理を行うことにより、鳥瞰図表示を行った場合と同様の雰囲気を有する地図画像を得ることができるが、この地図画像に交差点案内の立体表示を組み合わせることにより、さらに地図画像の立体感を増すことができる。図１０は、誘導経路に沿って２つ先までの交差点について案内画像を表示した場合の表示例を示す図である。図１０に含まれる２箇所の交差点に対応して設けられた交差点案内情報は、図３に示した交差点ユニットの詳細情報および図４に示した交差点レコードの詳細情報に基づいて作成される。また、図１０に示した表示例では、誘導経路に沿って最初に通過する２箇所の交差点に対応するように交差点案内情報を表示したが、３箇所以上の交差点について、あるいは誘導経路から外れる交差点について、同様の交差点案内情報を作成して表示するようにしてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、二次元の地図画像表示に必要な地図データに基づいて、中央が凸になった曲線形状を有する地平線が画面の上部に配置された地図描画データを生成しており、投影変換等の複雑な処理が不要であるため、描画に要する処理の負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の車載用ナビゲーション装置の全体構成を示す図である。
【図２】各図葉毎の地図データの内容を示す図である。
【図３】交差点ユニットの詳細な内容を示す図である。
【図４】交差点レコードの詳細な内容を示す図である。
【図５】座標変換処理の概略を示す図である。
【図６】地図画像を表示する際の動作手順を示す流れ図である。
【図７】本実施形態のナビゲーション装置において表示される地図画像の一例を示す図である。
【図８】座標変換処理の変形例を示す図である。
【図９】座標変換処理の他の変形例を示す図である。
【図１０】交差点案内表示を組み合わせた地図画像の表示例を示す図である。
【符号の説明】
１  ナビゲーションコントローラ
７  ディスプレイ装置
１６  データバッファ
２０  表示縮尺検出部
２２  地図描画部
２４  座標変換部
２６  遠景描画部
２８  ＶＲＡＭ
３０  画像合成部
【図１】
0003619076.tif 000002
【図２】
0003619076.tif 000003
【図３】
0003619076.tif 000004
【図４】
0003619076.tif 000005
【図５】
0003619076.tif 000006
【図６】
0003619076.tif 000007
【図７】
0003619076.tif 000008
【図８】
0003619076.tif 000009
【図９】
0003619076.tif 000010
【図１０】
0003619076.tif 000011