(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
座標情報を有した道路データ及びこの道路データに関連する座標情報を有する複数の文字列データを含む地図データを格納する地図データ格納手段と、
車両の現在位置地点を検出する現在位置検出手段と、
前記車両の現在位置地点を基にした視点位置から前記地図データを透視変換して鳥瞰地図を作成し、前記鳥瞰地図を前記車両の現在位置地点と共にディスプレイに表示すると共に前記車両の進行に伴って前記鳥瞰地図を更新表示する地図描画手段とを備えたナビゲーション装置の地図表示方法であって、
前記地図描画手段は、
前記ディスプレイの画面下端から前記文字列データの前記ディスプレイ上の位置までの高さと予め定められた所定値とを比較するステップと、
比較結果に基づき前記文字列データの前記ディスプレイ上の位置までの高さが前記所定値より小さい場合はこの文字列データの座標に基づいて前記鳥瞰地図上に文字列を表示するステップと
を行うことを特徴とするナビゲーション装置の地図表示方法。
【請求項２】
請求項1において、抽出された文字列データが複数ある場合には前記地図描画手段はそれぞれを同じ大きさで表示することを特徴とするナビゲーション装置の地図表示方法。
【請求項３】
座標情報を有した道路データ及びこの道路データに関連する座標情報を有する複数の文字列データを含む地図データを格納する地図データ格納手段と、
車両の現在位置地点を検出する現在位置検出手段と、
前記車両の現在位置地点を基にした視点位置から前記地図データを透視変換して鳥瞰地図を作成し、前記鳥瞰地図を前記車両の現在位置地点と共にディスプレイに表示すると共に前記車両の進行に伴って前記鳥瞰地図を更新表示する地図描画手段とを備えたナビゲーション装置であって、
前記地図描画手段は、
前記ディスプレイの画面下端から前記文字列データの前記ディスプレイ上の位置までの高さと予め定められた所定値とを比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に基づき前記文字列データの前記ディスプレイ上の位置までの高さが前記所定値より小さい場合はこの文字列データの座標に基づいて前記鳥瞰地図上に文字列を表示する文字列表示手段と
を備えていることを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項４】
請求項３において、抽出された文字列データが複数ある場合には前記地文字列表示手段はそれぞれを同じ大きさで表示することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項５】
座標情報を有した道路データ及びこの道路データに関連する座標情報を有する複数の文字列データを含む地図データを格納する地図データ格納手段と、
車両の現在位置地点を検出する現在位置検出手段と、
前記車両の現在位置地点を基にした視点位置から前記地図データを透視変換して鳥瞰地図を作成し、前記鳥瞰地図を前記車両の現在位置地点と共にディスプレイに表示すると共に前記車両の進行に伴って前記鳥瞰地図を更新表示する地図描画手段とを備えたナビゲーション装置であって、
前記地図描画手段は、
前記透視変換の視点位置から前記透視変換された前記鳥瞰地図上に存在する文字列データまでの距離と予め定められた所定値とを比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に基づき前記文字列データまでの距離が前記所定値より小さい場合はこの文字列データの座標に基づいて前記鳥瞰地図上に文字列を表示する文字列表示手段と
を備えていることを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項６】
請求項５において、抽出された文字列データが複数ある場合には前記地文字列表示手段はそれぞれを同じ大きさで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】
【産業上の利用分野】
本発明は、移動体の位置を測定しユーザに現在位置を知らせるナビゲーションシステムと、該システムに使用する地図表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動体に搭載するナビゲーションシステムでは、各種センサからの情報を演算処理することで移動体の位置を測定し、その位置を表示するといった処理を実行する。
【０００３】
このナビゲーションシステムは、移動体の絶対位置を測定する位置測定装置と、道路や構造物等の地上の点をユニバーサル横メルカトル投影でメッシュ分割した平面に投射し、得られた２次元ベクトルデータとこれらに付随する文字データで構成される地図データが格納された記憶装置と、外部からの指示を受ける入力装置と、入力装置から入力された指示に従い記憶装置に格納された地図メッシュから必要なベクトルデータを読み出し、そのデータを変換処理することでディスプレイに地図を表示する表示装置とで構成される。
【０００４】
ここでデータ変換処理には、地図の表示位置を変更する移動変換と、地図を任意の縮尺で表示するために用いる拡大／縮小といった縮尺変換と、地図の表示する向きを変更する回転変換とがある。これら処理により、ディスプレイ上には地面を真上からの正射影で描いた平面地図が表示される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のナビゲーションシステムでは、地図を表示する際に地面を真上からの正射影で描いた平面地図表示を行なっていた。そのため、互いに距離の離れた２地点間を同時に表示しようとすると必然的に縮尺が大きくなり詳細な情報が表示できなくなるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、平面（地面）を任意の高さの視点から斜め方向に見おろしたとき、該平面（地面）と視点との間にある任意の平面に投射される投影図である鳥瞰図を用いて地図を表現する鳥瞰図作成方法と、地図表示装置と、該装置を備えるナビゲーションシステムとを提供することを目的とする。
【０００７】
【問題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、地図データを用いて鳥瞰図で表現された地図の描画データを作成する鳥瞰図作成方法であって、定められた位置を視点として、定められた投射平面に、上記地図データに含まれる座標データを透視変換して、鳥瞰図の描画データを作成することを特徴とする鳥瞰図作成方法が提供される。
【０００８】
なお、本発明の鳥瞰図作成方法は、上記視点の位置の入力を受け付けるステップと、上記地図データに含まれるあらかじめ定められた２地点（例えば、現在地および目的地）の座標、および、上記入力された視点位置をもとに、上記透視変換後の上記２地点の描画位置があらかじめ定められた位置になるように、上記投射平面を決定するステップとを備えることが望ましい。
【０００９】
あるいは、縮尺率の入力を受け付けるステップと、上記地図データに含まれるあらかじめ定められた２地点の座標、および、上記入力された縮尺率をもとに、上記透視変換後の上記２地点の描画位置があらかじめ定められた位置になり、描画の縮尺率が上記入力された縮尺率になるように、上記視点の位置および上記投射平面を決定するステップとを備えるようにしてもよい。
【００１０】
また、上記地図データの定義された平面と、上記投射平面とのなす角度である投射角度の入力を受け付けるステップと、上記入力された投射角度、および、定められた視点位置をもとに、上記投射平面を決定するステップとを備えるようにすることもできる。
【００１１】
さらに、本発明では、上述の鳥瞰図描画方法を用いて鳥瞰図を表示する地図表示装置と、該地図表示装置により地図を表示するナビゲーションシステムとが提供される。
【００１２】
【作用】
本発明の鳥瞰図表示装置およびナビゲーションシステムは、地図描画手段が座標変換手段を備え、この座標変換手段が透視変換を行うことにより、地図を鳥瞰図に変換して表示する。従って、本発明によれば、ユーザは、見やすく、地図内に表示される地点の位置関係が認識しやすい鳥瞰地図表示を得ることができる。本発明の鳥瞰図作成方法によれば、視点位置を任意に設定することができるため、ユーザのニーズに的確に応じることができる。
【００１３】
なお、つぎの第１〜７の問題を解決する構成にすれば、さらに操作性、利便性のよいナビゲーションシステムを得ることができる。
【００１４】
第１に、鳥瞰図表示におけるスクロール処理の処理速度が、平面表示のスクロール処理よりも遅い場合には、鳥瞰図表示で所定の地点を捜すようにスクロール処理を多用する場合、操作性が悪くなってしまうことがある。
【００１５】
そこで、本発明は、平面地図表示と鳥瞰図表示とを任意に切り替えることができるようにすることが望ましい。このようにすれば、ユーザの要求に従って、平面図および鳥瞰図の両方を表示することができ、利便性が向上する。
【００１６】
なお、このようにした場合には、平面地図表示と鳥瞰図表示との切り替えに際して、ユーザによる位置関係の把握が困難になるという第２の問題が生じることがある。これは、地図を見る視点が変化するため、ある同一地点が画面上に表示される位置が大きく変化するとともに、これまで表示されていなかった地点が表示されたり、あるいは表示されなくなったりするためである。
【００１７】
そこで、本発明では、平面地図表示と鳥瞰図表示との切り替えを可能にする場合、鳥瞰図表示および平面地図表示の切り替えに際して、地図を投射する平面と地図データが含まれる平面のなす角度を時系列で徐々に増加ないし減少させることが望ましい。すなわち、本発明では、平面地図表示と鳥瞰図表示との変換において、鳥瞰図を得るための視点が滑らかに移動するようにすることが望ましい。このようにすれば、平面図と鳥瞰図との間の移行が滑らかに行われるため、平面地図に表示された地点と鳥瞰地図に表示された地点との相関関係を容易に認識できる。
【００１８】
第３に、地図を鳥瞰図表示する場合は、透視変換のパラメータである視点位置が固定されてしまうと現在地の移動と共に画面に表示される現在位置のマーク表示する位置が移動してゆき、表示している地図領域を逸脱したときは現在位置のマークが表示されなくなってしまうという問題がある。
【００１９】
そこで、本発明では、鳥瞰図を得るための視点を、常に現在位置からある一定方向、一定距離離れた位置に固定するようにすることができる。また、操作入力に従って、視点の高さを変更できるようにすることもできる。上述のように視点を固定すれば、常に画面のある一点に現在地が固定されるように鳥瞰図表示されるため、ユーザは現在地を容易に把握できるようになる。また、視点位置をユーザの所望の位置に設定することができるようにすれば、利便性が向上する。
【００２０】
さらに、ある２地点を同一画面に表示しようとしたとき、従来の平面地図表示では２地点間の距離に応じ縮尺を更新すれば良かったが、地図の鳥瞰図表示では縮尺を更新しただけでは最適に地図が表示できないという第４の問題がある。
【００２１】
そこで、本発明では、２地点（例えば、現在地と目的地）の位置の指定を受け付け、その２地点が画面上の定められた位置に表示されるように視点、及び、地図を投射する平面と地図データが含まれる平面とのなす角度を決定し、その結果を用い鳥瞰図表示を実行するようにしてもよい。このようにすれば、当該２地点の位置的関係を容易に判断することができる。また、当該２地点の位置が変化した場合でも、常に同じ画面内に表示されるので、ユーザは複雑な操作をすることなく２地点の位置的関係を把握できる。
【００２２】
また、本発明では、鳥瞰図表示に際して道路や線路などの線背景、川や緑地帯などの面背景、文字列を透視変換し描画する。しかし、文字列を透視変換すると、視点遠方の文字の形状が小さく、かつゆがみ、一方、視点近傍の文字が拡大されてしまい文字列が読みにくくなることがあるという第５の問題がある。
【００２３】
そこで、本発明の座標変換手段は、文字イメージについては透視変換を行わないようにすることが望ましい。このようにすれば、鳥瞰図に含まれる文字が、同じ大きさに正立して表示されるため、文字列の判読が容易になる。
【００２４】
また、多くの文字データを表示する場合には、文字列が重なりあって表示されることになる。特に、鳥瞰図では、視点遠方は、視点からの俯角が小さいため、縮小率が大きくなり、単位面積当たりに表示される文字データが多くなる性質がある。従って、鳥瞰図では、視点遠方で文字データと文字データの重なりが発生しやすくなるという第６の問題がある。
【００２５】
そこで、本発明の描画判定手段は、地図データ中の文字データ位置の視点からの距離が近いほど、該文字データの表示の優先順位を高くすることが望ましい。このようにすれば、優先順位の高いものを、低いものの上に重ねて表示することにより、文字列の欠損を防止して、判読を容易にすることができる。
【００２６】
なお、現在地を底辺近傍、または視点近傍にする場合、この優先順位の基準として、表示される高さや、視点からの距離を基準にすることが好ましい。重なって表示される２以上の文字列がある場合、表示される高さ（表示画面における底辺からの高さ）が低い（あるいは視点からの距離が近い）ほど優先して（すなわち、他の文字列に覆われないように、他の文字列の上に重ねて）表示するようにすれば、現在地近傍の文字データが、他の表示に覆われるて欠損することなく表示される。そこで、このようにすれば、ユーザが希望するであろう現在地に近い文字情報の欠損を防止でき、その文字列の判読が容易になる。
【００２７】
上述のように、鳥瞰図表示を行うと、視点から遠い領域（俯角の小さい領域）では、単位面積当たりに描画される線データ、面背景データ、および文字データが大量になる。従って、これらのデータのうち文字データを、他のデータの上に重ねて描画する場合には、視点遠方領域では、文字データによって線データや面背景データが覆い隠されてしまうため、視点遠方の道路等の形状を読みとることが困難になることがあるという第７の問題がある。
【００２８】
そこで、本発明の描画判定手段は、地図を透視変換した結果得られる画面上での文字列を描画する高さが、所定の値より高い場合は、描画対象から削除することが望ましい。あるいは、描画判定手段は、視点から所定の距離以遠の位置に定義された文字列について、描画対象から削除するようにしてもよい。このように、所定の高さ以上または所定の距離以遠の領域、すなわち、鳥瞰図表示した場合に、俯角が小さくなるため単位面積当たりに描画されるデータ量が非常に多くなる領域については文字列を描画しないようにすることにより、この領域の道路表示や面背景表示等が文字列表示により覆われなくなる。従って、このようにすれば、鳥瞰図表示をしても、視点遠方の道路等の認識が阻害されにくいという利点がある。
【００２９】
【実施例】
以下、図面を用いて、本発明の一実施例について説明する。
本実施例のナビゲーションシステムに搭載された鳥瞰地図表示装置により表示される鳥瞰地図の例を図１に示す。本実施例の鳥瞰地図表示装置は、２次元地図データ（図１では１０１として図示）の投影図として、特定位置から鳥瞰した状態を示す鳥瞰図１０２を作成し、ディスプレイ２の表示画面に表示する。なお、図１に示した鳥瞰図１０２において、路線１０４は、径路を示すために強調表示されている（図１では線の幅を太くすることにより強調を表現しているが、点滅や変色により強調してもよい）。マーク１０５は現在位置を示すための記号である。また、図１において、矢印は、２次元地図データ１０１から鳥瞰図１０２への投影関係を表している。
【００３０】
本実施例の移動体ナビゲーションシステムの外観斜視図を図１７に示す。本実施例のナビゲーションシステムは、筐体６９に収納されており、筐体６９には、ディスプレイ２の表示画面と、スクロールキー６６と、縮尺変更キー６７と、投射角度変更キー６８とディスプレイ２の表示画面上に設けられたタッチパネル７０などを備える。
【００３１】
スクロールキー６６は、表示画面に表示される画像のスクロール指示を受け付けるためのキーであり、上下左右へのスクロール指示をそれぞれ受け付けるための４つの方向指定キー６６０を備える。縮尺変更キー６７は、表示画面に表示される地図の縮尺の変更を受け付けるためのキーであり、拡大、縮小をそれぞれ受け付けるための２つの縮尺指定キー６７ａ，６７ｂを備える。投射角度変更キー６８は、表示画面に表示される鳥瞰図の投射面の角度の指定を受け付けるためのキーであり、投射角度の上昇、下降をそれぞれ受け付けるための２つの角度指定キー６８ａ，６８ｂを備える。また、タッチパネル７０は、該タッチパネル７０表面への接触を検出して、接触された位置を出力する入力手段である。
【００３２】
本実施例の移動体ナビゲーションシステムは、図２に示すように、演算処理部１と、該演算処理部１に信号線Ｓ１を介して接続されたディスプレイ２と、該演算処理部１に信号線Ｓ２を介して接続された地図記憶装置３と、該演算処理部１に信号線Ｓ３を介して接続された音声入出力装置４と、該演算処理部１に信号線Ｓ４を介して接続された入力装置５と、該演算処理部１に信号線Ｓ５を介して接続された車輪速センサ６と、該演算処理部１に信号線Ｓ６を介して接続された地磁気センサ７と、該演算処理部１に信号線Ｓ７を介して接続されたジャイロ８と、該演算処理部１に信号線Ｓ８を介して接続されたＧＰＳ（Global Positioning System）受信装置９と、該演算処理部１に信号線Ｓ９を介して接続された交通情報受信装置１０とを備える。なお、各信号線Ｓ１〜Ｓ９は、信号を伝達することができれば、有線であると、無線であるとを問わないが、本実施例では有線回線が用いられている。
【００３３】
演算処理部１は、各種センサ６〜９から出力される情報を基に現在位置を検出し、得られた現在位置情報をもとに必要な地図情報を地図記憶装置３から読み込むと共に、地図データをグラフィックス展開し、そこに現在地マークを重ねて表示したり、ユーザから指示された目的地と現在地を結ぶ最適な道路を選択し、音声やグラフィック表示を用いてユーザに知らせる、等といった様々な処理を行う中心的なユニットである。
【００３４】
ディスプレイ２は、演算処理部１で生成されたグラフィックス情報を表示するユニットで、ＣＲＴや液晶ディスプレイで構成される。また、通常演算処理部とディスプレイとの間Ｓ１は、通常のシステムと同様に、本実施例でも、ＲＧＢ（Red Green Blue）信号やＮＴＳＣ（National Television System Committee）信号で接続する。
【００３５】
地図記憶装置３は、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk - Read Only Memory）やＩＣ（Integrated Circuit）カードといった大容量記憶媒体を備え、演算処理部１の要求に応じて、該大容量記憶媒体に保持されたデータを読み出してこれを演算処理部１に通知する読み出し処理や、演算処理部１より通知されたデータを該大容量記憶媒体に格納する書き込み処理を行う。
【００３６】
また、音声入出力装置４は、演算処理部１で生成したユーザへのメッセージを変換し、音声出力を行うと共に、音声入力を受け付けて、その内容を認識し、演算処理部１に転送する処理を行う。
【００３７】
入力装置５は、外部からの指示入力を受け付けるユニットであり、本実施例では、上述のスクロールキー６６、縮尺変更キー６７、投射角度変更キー６８、およびタッチパネル７０を備える。なお、入力装置５の構成はこれに限られず、ジョイスティック、キーボードやマウス、ペン入力装置など、他の入力手段を用いてもよい。
【００３８】
また、移動体ナビゲーションで位置を検出するために使用するセンサとして、本実施例のナビゲーションシステムは、車輪の円周と計測される車輪の回転数の積から距離を測定し、さらに対となる車輪の回転数の差から移動体が曲がった角度を計測する車輪速センサ６、地球が保持している磁場を検知し移動体が向いている方位を測定する地磁気センサ７、移動体が回転した角度を測定し、光ファイバジャイロ、振動ジャイロなどで構成されるジャイロ８、および、ＧＰＳ衛星からの信号を受信し移動体とＧＰＳ衛星間の距離と距離の変化率を３個以上の衛星に対して測定することで移動体の現在位置、進行方向及び進行方位を測定するＧＰＳ受信装置９を備える。
【００３９】
さらに、本実施例のナビゲーションシステムは、道路の渋滞、工事、通行止め情報や駐車場情報といった交通情報を発するビーコン送信機やＦＭ放送からの信号を受けるため、交通情報受信装置１０を備える。
【００４０】
上述した演算処理部１のハードウェア構成を、図３に示す。演算処理部１は、数値演算および各デバイス２２〜３１の制御といった処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）２１と、地図や演算データを保持するためのＲＡＭ（Random Access Memory）２２と、プログラムを保持するためのＲＯＭ（Read Only Memory）２３と、高速にメモリ−メモリ間及びメモリ−各デバイス間のデータ転送を実行するＤＭＡ（Direct Memory Access）２４と、ベクトルデータをイメージに展開するといったグラフィックス描画を高速に実行し、かつ表示制御を行う描画コントローラ２５と、グラフィックスイメージデータを蓄えるＶＲＡＭ（Video Random Access Memory）２６と、イメージデータをＲＧＢ信号に変換するカラーパレット２７と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換器２８と、シリアル信号をバスに同期したパラレル信号に変換するＳＣＩ（Serial Communication Interface）２９と、パラレル信号と同期をとりバス上にのせるＩ／Ｏ（Input/Output）装置３０と、パルス信号を積分するカウンタ３１とを備える。これらのデバイス２１〜３１は、相互にバスで接続されている。
【００４１】
つぎに、図４を用いて演算処理部１の機能構成について説明する。演算処理部１は、ユーザ操作解析手段４１と、径路計算手段４２と、径路誘導手段４３と、地図描画手段４４と、現在位置演算手段４５と、マップマッチ処理手段４６と、データ読み込み処理手段４７と、メニュー描画手段４８と、グラフィックス処理手段４９とを備える。これらの各手段４１〜４９は、ＲＯＭ２３に保持されたインストラクションをＣＰＵ２１が実行することにより実現される。
【００４２】
現在位置演算手段４５は、車輪速センサ６で計測される距離パルスデータ、およびジャイロ８で計測される角加速度データを各々積分した結果得られる距離データ及び角度データを用い、そのデータを時間軸で積分していくことにより、初期位置（Ｘ，Ｙ）をもとに移動体走行後の位置（Ｘ’，Ｙ’）を演算する処理を行う。ここで、現在位置演算手段４５は、移動体の回転した角度と進む方位の関係を一致させるため、地磁気センサ７から得られる方位データとジャイロから得られる角度データから進む方向の絶対方位を補正する。上述のようにセンサから得られたデータを積分してゆくとセンサの誤差が蓄積する。そこで、現在位置演算手段４５は、あるあらかじめ定められた時間周期（本実施例では１秒ごと）で、ＧＰＳ受信装置９より得られる位置データをもとに、蓄積された誤差をキャンセルするという補正処理を施し、現在位置情報としてこの補正後のデータを出力する。
【００４３】
このようにして得られた現在位置情報には、依然として、センサに起因する微小な誤差が含まれている。そこで、さらに位置精度を高めるため、本実施例のナビゲーションシステムでは、マップマッチ処理手段４６により、マップマッチ処理を行う。これは、データ読み込み処理手段４７によって読み込まれた現在地周辺の地図に含まれる道路データと、現在位置演算手段４５から得られた走行軌跡を互いに照らし合わせ、形状の相関が最も高い道路に現在地を合わせ込むという処理である。マップマッチ処理を施すことで現在地は多くの場合走行道路と一致するようになるため精度よく現在位置情報を出力することができる。
【００４４】
一方、ユーザ操作解析手段４１は、入力装置５を介して受け付けられた操作指示の要求内容を解析し、対応する処理が実行されるよう各ユニット４２〜４８を制御する。例えば、目的地までの経路誘導要求が入力されたときは、目的地を設定するため地図を表示する処理を地図描画手段４４に要求した後、現在地から目的地までの経路を演算する処理を経路計算手段４２に要求し、そして経路誘導手段４３に経路誘導情報をユーザに提示する処理を要求するように動作する。
【００４５】
経路計算手段４２は、ダイキストラ法等を用い指定された２地点間の結ぶノードを検索し、最も優先順位の高い径路を求める。径路計算手段４２は、優先順位の基準を複数備え、径路の決定に、操作指示により指定された基準を用いる。本実施例では、操作指示に応じて、２地点間の距離が最短になる経路、最も短い時間で到達可能な経路、あるいは最もコストが安くなる経路等が求められる。
【００４６】
経路誘導手段４３は、経路計算手段４２で求められた誘導経路のリンク情報と現在位置演算手段４５及びマップマッチ処理手段４６で求められる現在位置情報を比較し、交差点等を通過する前に直進すべきか、右左折すべきかなどの方向指示情報を音声入出力装置４に通知し、音声として出力させたり、ディスプレイ２の表示画面に表示された地図上に進行すべき方向を描画したりする。
【００４７】
データ読み込み処理手段４７は、要求された領域の地図データを地図記憶装置３から読み込み準備するように動作する。また地図描画手段４４は、表示の指定がされた地点周辺の地図データをデータ読み込み処理手段４７から受け取り、指定された縮尺で、指定された方角を上方向に、指定されたオブジェクトを描画するコマンドをグラフィック処理手段４９に転送するように動作する。
【００４８】
一方、メニュー描画手段４８は、ユーザ操作解析手段４１から出力される命令を受け、要求される様々な種類のメニューを描画するコマンドをグラフィック処理手段４９に転送するように動作する。
【００４９】
グラフィックス処理手段４９は地図描画手段４４およびメニュー描画手段４８で生成される描画コマンドを受け、ＶＲＡＭ２６にイメージを展開する。
【００５０】
つぎに、地図描画手段４４の機能を図５を用いて説明する。地図描画手段４４は、初期データクリップ手段６１と、座標変換手段６２と、描画判定手段６３と、データクリップ手段６４と、描画命令発行手段６５とを備える。
【００５１】
初期データクリップ手段６１は、データ読み込み処理手段４７によって地図記憶装置３より取り込まれた地図データの各メッシュから、以後の処理に必要な領域に関する道路データ、面及び線背景データ、文字データをクリップ処理で選択して、その結果を座標変換手段６２に通知する。本実施例では、初期データクリップ手段６１は、０．５秒周期で起動される。また、ユーザ操作解析手段４１からの操作指示通知によっても起動される。
【００５２】
ここで使用するクリップ処理アルゴリズムとして、道路データや線データに関してはＣｏｈｅｎ−Ｓｕｔｈｅｒｌａｎｄ線クリップアルゴリズム、面データに関してはＳｕｔｈｅｒｌａｎｄ−Ｈｏｄｇｍａｎポリゴンクリップアルゴリズム等がある（Foley, van Dam, Feiner, Hughes : Computer Graphics : Addison-Wesley Publishing Company pp.111-127）。この処理により、以後の座標変換や描画処理をすべきデータ量を削減することが可能になるため高速化が見込まれる。
【００５３】
座標変換手段６２は、クリップ処理により得られた地図データの拡大縮小、回転、投影処理など、地図データの各座標値を変換する処理を行う。座標変換手段６２は、初期データクリップ手段６１またはユーザ操作解析手段４１からの通知に応じて起動される。
【００５４】
描画判定手段６３は、座標変換手段６２で得られた地図データで実際に描画する必要のあるデータを選択するように働く。例えば、描画判定手段６３は、縮尺が大きくなったときには実質的に描画するデータ量が増えるため、細い道路や省略可能な地名などを削除するように動作する。これにより、描画のための処理速度が極端に遅くなるのを防ぐことができる。描画判定手段６３は、座標変換手段６２またはユーザ操作解析手段４１からの通知に応じて起動される。
【００５５】
データクリップ手段６４は、描画判定手段６３によって得られる地図データから、描画領域に関する地図データをクリップ処理により選択するように動作する。ここで使用するクリップ処理アルゴリズムは初期データクリップ手段と同じアルゴリズムを使用可能である。データクリップ手段６４は、描画判定手段６３またはユーザ操作解析手段４１からの通知に応じて起動される。なお、データクリップ手段６４は省略してもよい。
【００５６】
描画命令発行手段６５は、データクリップ手段６４により得られた地図データに含まれる道路や面および線、背景データ、文字データなどを指定された色や模様で描画するため、ライン、ポリゴン、文字等を描画するコマンドや色、模様を設定するコマンドをグラフィックス処理手段４９に発行するように動作する。描画命令発行手段６５は、データクリップ手段６４からの通知に応じて起動される。
【００５７】
本実施例では、初期データクリップ手段６１は、０．５秒ごとに起動され、クリップ処理の結果得られたデータを座標変換手段６２に通知する。従って、本実施例では、外部からの操作指示の場合を除いて、０．５秒ごとに描画が行われることになる。
【００５８】
つぎに、鳥瞰図表示の概要を図６を用いて説明する。
印刷された地図帳や従来のナビゲーションシステムでは、地図を表示するとき、地上から無限遠点から見るという平面地図表示で表現している。平面地図表示では、同一画面内はその地点によらず縮尺が一定になるという利点があるため距離感を掴みやすい。しかし、ある２地点間を同一画面に表示しようとすると、地図を表示する縮尺が最適になるように調整するという操作が必要になるとともに、その２地点間の距離が離れていると一度に表示可能な情報量はディスプレイの大きさや精細度によって制約されるため限られた情報しか表示できないという欠点がある。この問題を解決する手段として鳥瞰図表示がある。
【００５９】
鳥瞰図表示は、平面Ａの２次元的ないし３次元的な地図情報５３を、平面Ａとある角度θをなす平面Ｂに投射して投影図情報５４を得るという透視変換により実現される。図６に示した概念図では、座標（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）の点５５を視点として、平面Ａ（四角形５１として図示）上の矩形で表現された地図５３（点ａ，点ｂ，点ｃ，点ｄを頂点とする四角形で表されている）を、平面Ａと角度θをなす平面Ｂ（四角形５２として図示）に投影して投影図５４（点ａ’，点ｂ’，点ｃ’，点ｄ’を頂点とする四角形で表されている）を得る場合が図示されている。ここで、地図５３の点ａ，点ｂ，点ｃ，点ｄは、それぞれ点ａ’，点ｂ’，点ｃ’，点ｄ’に投影されている。なお、本明細書においては、投影処理において視点座標系の原点である視点５５を、単に「視点」と呼ぶ。本明細書では、単に「視点」という場合、ユーザの目の位置としての「視点」は意味しない。
【００６０】
鳥瞰図表現を行うと、視点５５に近い部分（例えば直線ａｂ）の情報は拡大され、視点から遠い部分（例えば直線ｃｄ）の情報は縮小されて表現される。これにより、ある２地点間を同一画面に表示する場合には、より詳細な情報を得たい地点を視点の近くに、もう一方を視点の遠くとし、２地点を同一画面に表示することで、互いの位置間隔をわかりやすく表現できると共に、視点の近くの情報についてはより大量の情報をユーザに提供することが可能になる。
【００６１】
本実施例では、鳥瞰図表示に使用する地図情報に２次元的な地図データを使用することが可能なので、従来のナビゲーションシステムにこのような透視変換を行う手段を付加することで、新たな地図データ量を加えることなく鳥瞰図表示を実現することができる。本実施例では、座標変換手段６２により、この透視変換が実行される。なお、鳥瞰図表示の実現にあたっては、後述するような、様々な工夫を行うことが望ましい。
【００６２】
まず、基本的な鳥瞰図表示の実現方法について図７を用いて説明する。
最初に、座標変換手段６２は、視点の位置を定め、該視点位置からどの方角を見るか、そして、投影面の角度（図６では角度θとして図示）を決定する（ステップ１）。これにより、鳥瞰図表示すべき領域が決定される。矩形の表示画面に鳥瞰図を表示する場合、視点近傍の領域は狭く、視点遠方の領域は広くなる。そこで、最終的に描画される地図データは、地図メッシュ７１内の台形領域７２となる。
【００６３】
次に、座標変換手段６２は、初期データクリップ手段６１を用い、鳥瞰図表示すべき領域を含む地図メッシュデータ７１から、実際に描画する台形領域７２に外接する矩形領域７３の地図データを抽出する（ステップ２）。
【００６４】
次に、座標変換手段６２は、抽出されたデータを拡大ないし縮小した後、アフィン変換をかけ、台形が正立するようにしたのち、さらに透視変換により地図データの各座標値をデータ変換する（ステップ３）。このときの、アフィン変換のによる座標変換は、平面Ａと平面Ｂがなす角度をθ、変換前の地図データ座標値を（ｘ，ｙ）、変換後の地図データ座標値を（ｘ’，ｙ’）とすると、つぎの（数１）により表現される。
【００６５】
◎
【数１】
0003679777.tif 000002
【００６６】
また、このときの透視処理における座標変換は、視点の位置座標を（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）、平面Ａと平面Ｂがなす角度をθ、変換前の地図データ座標値を（ｘ，ｙ）、変換後の地図データ座標値を（ｘ’，ｙ’）とすると、つぎの（数２）および（数３）により表現される。
【００６７】
◎
【数２】
0003679777.tif 000003
【００６８】
◎
【数３】
0003679777.tif 000004
【００６９】
ステップ３において、ステップ２の時点では台形７２であった描画対象領域は、矩形領域７４に変換され、台形７２に外接する矩形７３は、矩形に外接する四角形７５に座標変換される。ここで、四角形７５内の領域のうち、描画対象領域７４外の部分は描画する必要がない。そこで、座標変換手段６２は、データクリップ手段６４を用いて、描画対象の矩形領域７４外の領域をクリップ処理して除く（ステップ４）。
【００７０】
このようにして得られた地図データは、描画命令発行手段６５に通知される。描画命令発行手段６５は、通知された地図データを用い、描画コマンドを生成してグラフィックス処理手段４９に描画データを作成させる。グラフィックス処理手段４９は、描画データを作成してＶＲＡＭ２６へ格納し、ディスプレイ２に表示を指示する。ディスプレイ２は、ＶＲＡＭ２６に保持された描画データを表示画面に表示する。これにより、図１に示すような鳥瞰地図１０２がディスプレイ２の表示画面に表示される。
【００７１】
ところで、鳥瞰図表示を用いれば、任意の２地点間の方位や位置関係の認識が容易になる。さらに、鳥瞰図表示は、ある地点周辺については詳細な情報を提供し、他の地点周辺については概略の情報を提供する場合に適している。このように、特定の地点周辺について詳細情報または概略情報を提供する場合、その特定の地点の座標をあらかじめ定めておいてもよく、あるいは、あらかじめ定められた条件を満たす座標を求めることによりその位置を定めてもよく、該地点の位置の入力を受け付けてもよい。
【００７２】
ナビゲーションシステムでは、一方の地点に現在地が選ばれる場合が多い。この現在地の位置情報は、現在位置演算手段４５ないしマップマッチ処理手段４６から得られる。そこで、入力装置５を介して、詳細情報表示地点および概略情報表示地点のいずれかに対して現在地が指示された場合、地図描画手段４４は、現在位置演算手段４５ないしマップマッチ処理手段４６から得られる現在地の座標を用いる。
【００７３】
しかし、表示画面に表示された地図上の位置の指定を受け付けて、詳細情報表示地点および概略情報表示地点のいずれかとする場合には、ユーザが詳細情報または概略情報を表示する地点を探すために、地図をスクロール表示しなければならないことが多い。しかし、鳥瞰図表示は、表示する領域を変更する度に全面再描画する必要があるため、スクロール速度が遅い。従って、スクロール表示を多様する操作は、使い勝手が悪いという問題がある。
【００７４】
この問題を解決するため、本実施例では、座標変換において、図８に示す処理を行う。
【００７５】
まず、座標変換手段６２は、地図の拡大または縮小が必要であれば（ステップ１０００）、処理対象の領域について、拡大または縮小演算を行い（ステップ１０１０）、地図の回転が必要であれば（ステップ１０２０）、回転変換処理（ステップ１０３０）を実行する。なお、回転変換処理（ステップ１０３０）には、回転角度演算（ステップ１０３１）とアフィン変換演算（ステップ１０３２）とが含まれる。
【００７６】
つぎに、座標変換手段６２は、鳥瞰図表示をするか否か判定する（ステップ１０４０）。ここで、例えば、入力装置５を介して、任意の地点を地図中から探し出す操作の指示が入力された場合や、入力装置５を介して、平面図の表示の指示が入力された場合は、座標変換手段６２は、鳥瞰図表示判定（ステップ１０４０）において、透視変換を行わないと判定し、透視変換処理（ステップ１０５０）を実行せずに、座標変換処理を終了する。この場合、透視変換処理が実行されないため、ディスプレイ２の表示画面には、平面地図が表示される。
【００７７】
本実施例によれば、任意の地点を地図中から探し出す操作においては、地図が鳥瞰図ではなく平面地図で表示されるため、素早く目標とする地点を探し出すことができる。
【００７８】
また、例えば、入力装置５を介して鳥瞰図の表示指示が入力された場合や、平面図表示中に、入力装置５を介して任意の地点が目的地として指示された場合などには、それらの指示をユーザ操作解析手段４１を介して受け付けた座標変換手段６２は、ステップ１０４０における鳥瞰図表示判定において、透視変換を要すると判定し、透視変換処理（ステップ１０５０）を実行する。
【００７９】
この透視変換処理（ステップ１０５０）には、投射角度の演算（ステップ１０５１）と、投射面の位置演算（ステップ１０５２）と、透視変換演算（ステップ１０５３）とが含まれている。これにより、描画命令発行手段６５に通知される地図データは、鳥瞰図に変換されたものになるので、グラフィックス処理手段４９が作成しＶＲＡＭ２６へ格納する描画データも、鳥瞰図のものになる。従って、ディスプレイ２に表示される地図も、平面図から鳥瞰図に切り替わる。
【００８０】
このように、鳥瞰図から平面図へ、平面図から鳥瞰図へ、任意に切り替えることができるため、本実施例によれば、わかりやすい地図表現を提供することができる。
【００８１】
また、上記処理に於いて発生する平面地図から鳥瞰図への画面切り替え、または入力装置５などを介しユーザから平面地図表示から鳥瞰図表示への切り替え、ないし鳥瞰図から平面地図への切り替えを指示された場合に、平面地図と鳥瞰図を直ちに切り替えてしまうと画面内の地図表現が大きく変わるため、ユーザは地図の認識が困難になってしまう。そこで、平面図と鳥瞰図との間の移行が徐々に行われるようにすることが望ましい。
【００８２】
本実施例では、平面地図から鳥瞰図に画面切り替えが発生したときには、透視変換処理（ステップ１０５０）における投射角度θ演算（ステップ１０５１）において、投射角度θを０°から経時的に（本実施例では０．５秒ごとに）徐々に（本実施例では５°ずつ）増加させ、目的の投射角度になった時点で増加を中止するように動作させる。このとき増加する投射角度単位は一定値にすると良い。
【００８３】
このように、経時的に投射角度を増加させ、透視変換演算（ステップ１０５３）することで平面地図から鳥瞰図へ滑らかに変化するため、ユーザは平面地図と鳥瞰図に表示された地点の位置関係を容易に把握することができるようになる。なお、鳥瞰図から平面地図に切り替える場合にも最初に設定されていた投射角度から０度まで時系列的に徐々に減少させることで、上述同様の効果を得ることができる。
【００８４】
つぎに、鳥瞰図表示における透視変換パラメータである地図と投射面とのなす角θ（投射角）、および、地図平面が含まれる物体座標系から見た投射面が含まれる視点座標系の原点座標（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）、即ち投射面の位置の決定方法について図８、図９を用いて説明する。
【００８５】
ナビゲーションシステムでは、一般に、ユーザが現在走行している地点、即ち現在地の周辺を詳細に表示することが望まれている。そこで、まず、図９の（ｃ）に示すように、現在地が画面中央下側に位置するように鳥瞰図表示する場合について説明する。この場合、画面上には現在地から見た進行方向前方と、これまで走行してきた道路地図が鳥瞰図表示される。なお、図９（ａ）に地図メッシュ９１における視界（描画表示される範囲）９２を示し、図９（ｂ）に鳥瞰図を得るための視点位置および投射角度を示す。また、図９（ｃ）に、得られる鳥瞰図表示における現在地の位置と進行方向を示す。なお、図９において点線の矢印は進行方向を示す。
【００８６】
図９（ｃ）のような鳥瞰図表示を実現するため、座標変換手段６２は、まず、必要な拡大／縮小処理を実行したのち（ステップ１０００および１０１０）、回転を要すると判断して（ステップ１０２０）、図９（ａ）に示すように進行方向ベクトルと地図メッシュの底辺がなす角度φを求め（ステップ１０３１）、さらに描画する地図データについて角度φだけ回転するというアフィン変換を各座標値に対して行う（ステップ１０３２）。
【００８７】
ステップ１０４０では鳥瞰図表示すると判定されるので、座標変換手段６２は、投射角度θおよび視点位置を演算する処理を実行する（ステップ１０５１および１０５２）。
【００８８】
投射角度θは、例えば、０°の近傍に設定すれば、視点近傍と視点遠方の縮尺の差が小さくなり、９０°の近傍に設定すれば、視点近傍と視点遠方の縮尺の差が大きくなる。本実施例では、通常、投射角度θを３０°〜４５°程度に設定する。
【００８９】
なお、本実施例では、座標変換手段６２は、ユーザ操作解析手段４１から通知された角度変更方向指示（投射角度変更キー６８により入力されたもの）に応じて、投射角度θを変更する。すなわち、ユーザ操作解析手段４１は、上昇を示す角度指示キー６８ａの押下を検出すると、投射角度の上昇指示を座標変換手段６２に通知する。また、押下が、この投射角度上昇指示の通知から０．５秒継続されたことを検出するたびに、座標変換手段６２に投射角度の上昇指示を通知する。この上昇指示の通知を受けた座標変換手段６２は、投射角度θを５°増加させる（すなわち、投射角度を５°上昇させる）。また、投射角度の下降指示についても、同様であり、下降を示す角度指示キー６８ｂの押下および０．５秒間の継続のたびに、ユーザ操作解析手段４１は、投射角度下降指示を座標変換手段６２に通知し、これを受けた座標変換手段６２は、投射角度θを５°減少させる（すなわち、投射角度を５°下降させる）。
【００９０】
このようにすることで、本実施例では、鳥瞰図地図表示で表示すべき地図領域をユーザが任意に設定できる。このようにして、投射角度の増加が指示された場合は、投射角度θが増えるためより遠方の地図が表示される。また投射角度を減少すると操作された場合は投射角度θが減るために現在地近傍の地図が表示されるようになる。
【００９１】
つぎに、座標変換手段６２は、投射面の位置（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）を、現在地（ｘ，ｙ，ｚ）から投射面の位置（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）を引いた差分値（Δｘ，Δｙ，Δｚ）が常に一定値になるように求める（ステップ１０５２）。また、座標変換手段６２は、絶対量としては、Δｘは０を、Δｚには地図を表示する縮尺に合わせ小さな縮尺で表示するときはΔｚに小さな値を、大きな縮尺で表示するときはΔｚに大きな値を設定する。通常は、平面図の縮尺と鳥瞰図表示の中央付近のある一点の縮尺が一致するようにΔｚを選択すると良い。
【００９２】
また、地図の縮尺はユーザの要求に応じ変更できることが望まれる。そこで、本実施例では、座標変換手段６２は、ユーザ操作解析手段４１から通知された縮尺変更指示（縮尺変更キー６７により入力されたもの）に応じて、表示される地図の縮尺を変更する。すなわち、ユーザ操作解析手段４１は、拡大指示キー６７ａの押下を検出すると、拡大指示を座標変換手段６２に通知する。また、押下が、この拡大指示の通知から０．５秒継続されたことを検出するたびに、座標変換手段６２に拡大指示を通知する。この拡大指示の通知を受けた座標変換手段６２は、ステップ１０５２において、Δｚを所定の値だけ増加させる。縮小指示についても、同様であり、縮小指示キー６７ｂの押下および０．５秒間の継続のたびに、ユーザ操作解析手段４１は、縮小指示を座標変換手段６２に通知し、これを受けた座標変換手段６２は、ステップ１０５２において、Δｚを所定の値だけ減少させる。
【００９３】
本実施例では、Δｙは、図９に示すように負の値を採ることもできるが、図１５に示すように正の値を取ることもできる。本実施例では、視点位置が、現在地の前方及び後方のどちらになった場合でも、何ら問題なく鳥瞰図表示ができる。なお、図１５は、図９に示したものと同様の範囲の異なる視点の鳥瞰図を得る場合の説明図である。図１５（ａ）に地図メッシュ１５１における視界（描画表示される範囲）１５２を示し、図１５（ｂ）に鳥瞰図を得るための視点位置および投射角度を示す。また、図１５（ｃ）に、得られる鳥瞰図表示における現在地の位置と進行方向を示す。なお、図１５において点線の矢印は進行方向を示す。
【００９４】
本実施例では、座標変換手段６２は、ユーザ操作解析手段４１から通知された視点位置（タッチセンサ７０により入力されたもの）に応じて、視点の位置（具体的にはΔｙ）を決定する。すなわち、ユーザ操作解析手段４１は、タッチセンサ７０への接触を検出すると、接触位置を座標変換手段６２に通知する。この位置情報の通知を受けた座標変換手段６２は、ステップ１０５２において、視点が通知された位置になるようにΔｙを設定する。
【００９５】
上述のように、本実施例では、ユーザの指示に応じて、Δｙを正〜負の広い範囲の任意の値に設定できる。従って、本実施例によれば、詳細に表示される位置を柔軟性に設定することができる。
【００９６】
最後に、座標変換手段６２は、このようにして得られた投射角度θおよび投射面の位置（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）を用いて地図データの各座標値を透視変換（ステップ１０５３）する。得られた地図データを用いてグラフィックス処理手段４９が描画処理することで、図９（ｃ）および図１５（ｃ）に示す地図の鳥瞰図表示において、進行方向が常に上方向になり、かつ現在地が画面上の同一地点に表示されるようになる。
【００９７】
ナビゲーションシステムでは、ユーザが現在走行している地点、即ち現在地周辺を詳細に表示することが望まれている。そこで、上述のように、本実施例のナビゲーションシステムでは、図９（ｃ）、図１０（ｃ）、図１５（ｃ）および図１６（ｃ）に示すように、現在地を画面中央下側に表示する。
【００９８】
本実施例のナビゲーションシステムでは、タッチパネル７０への接触を介して、目的地の指定を受け付けることができる。本実施例のナビゲーションシステムは、目的地が指定されると、その目的地が視野（表示画面に描画される範囲）に含まれるように描画する。この際、座標変換手段６２は、上述のように現在地が画面中央下側になるように、さらに、目的地が画面中央上側になるように（図１０（ｃ）および図１６（ｃ）に図示）、回転角度φを定める。
【００９９】
この場合の鳥瞰図表示方法について図８、図１０、図１６を用いて説明する。なお、図１０は、現在地と目的地とが両方同一画面（視野）に描画されるような鳥瞰図を得る場合の説明図であり、図１６は、図１０に示したものと同様の範囲の異なる視点の鳥瞰図を得る場合の説明図である。図１０（ａ）および図１６（ａ）に地図メッシュ１６１における視界（描画表示される範囲）１６２を示し、図１０（ｂ）および図１６（ｂ）に鳥瞰図を得るための視点位置および投射角度を示す。また、図１０（ｃ）および図１６（ｃ）に、得られる鳥瞰図表示における現在地と目的地の位置を示す。図１０および図１６における点線の矢印は、目的地の方向を表す。
【０１００】
なお、ここでは、画面中央下側を現在地、画面中央上側を目的地として表示する場合を例に説明するが、任意の二点の指定入力を受け付けて、該二点の一方を画面中央下側に、他方を画面中央上側に表示する場合も、同様にして処理される。
【０１０１】
図１０（ｃ）、図１６（ｃ）のような鳥瞰図表示を実現するため、座標変換手段６２は、ステップ１０３１において、図１０（ａ）および図１６（ａ）に示すように現在地と目的地を結ぶ線分に垂直な線と地図メッシュの底辺がなす角度φを求め、ステップ１０３２において、描画する地図データの各座標値を角度φだけアフィン変換する。
【０１０２】
ステップ１０４０では鳥瞰図表示すると判定されるので、つぎに、座標変換手段６２は、投射角度θおよび視点位置を演算する処理に移る（ステップ１０５１および１０５２）。上述のように、投射角度θの初期値は３０〜４０°のあらかじめ定められた値であり、投射角度変更キー６８による入力に応じて変更される。また、投射面の初期位置も、上述のように、現在地の座標から投射面の位置座標を引いた差分値があらかじめ定められた値になる用に決定され、縮尺指定キー６７による入力に応じて変更される。また、座標の回転には、上記（数２）および（数３）に示した変換式が用いられ、アフィン変換には、上記（数１）に示した変換式が用いられる。なお、投射面の位置を示すパラメータＴｙ及びＴｚは、Ｔｘにある適当な値、例えば０を代入し、現在地及び目的地の位置座標及び表示する位置を代入し、連立１次方程式を解くことで求められる。
【０１０３】
つぎに、座標変換手段６２は、透視変換演算処理（ステップ１０５３）を実行する。すなわち、座標変換手段６２は、上述のようにして得られた投射角度θおよび投射面の位置を用い、地図データの各座標値を透視変換する。
【０１０４】
これにより、得られた地図データを用いてグラフィックス処理手段４９が描画処理することで、現在地及び目的地を同一画面に表示することが可能になる。また、これらの処理を現在地が変わる度に実行すれば、経時的に現在地が変化しても、現在地と目的地が同一画面の同一位置に表示される。なお、鳥瞰図表示中は常にステップ１０４０における判定において透視変換処理が必要と判断されるようにすれば、常に、現在地の経時的変化に対応して画面表示が変更されることになる。また、ステップ１０４０における判定において、現在地があらかじめ定められた距離以上に移動した場合のみ、透視変換処理が必要であると判断するようにすれば、現在地が一定距離移動するまでは、同じ鳥瞰地図上で現在地を示すマーク１０５のみが移動し、現在地が一定距離移動して目的地に近づくと、地図の表示が拡大されたものに変化するようになる。
【０１０５】
上記処理を現在地が変わる度に実行し、かつ画面上に表示する現在地及び目的地の位置を固定することで、目的地に近づくにつれて地図が拡大表示されるようにすることもできる。
【０１０６】
また、現在地と目的地との距離が短くなるほど投射角度θを小さな値に変更してゆくことで、現在地と目的地との距離が離れている場合は鳥瞰図表示により互いの関係を理解しやすいように、そして現在地と目的地の距離が近づいた場合は平面図に近い表示にすることもできる。あるいは、逆に、現在地と目的地の距離が短くなるほど投射角度θを大きな値に変更してゆくことで、現在地と目的地との距離が離れている場合は全体の位置関係の把握が容易になるように、平面図を表示し、現在地と目的地との距離が近づくにつれて徐々に視点位置が上昇するように表示することで、距離感を把握しやすいようにしてもよい。
【０１０７】
つぎに、鳥瞰図表示における文字データの描画方法について説明する。まず、座標変換手段６２の透視変換演算（ステップ１０５３）の詳細を、図１１を用いて説明する。
【０１０８】
座標変換手段６２は、まず、入力された地図データが面データか判定する（ステップ１１００）。面データと判定すると、座標変換手段６２は、投射角度θ演算（ステップ１０５１）および視点位置演算（ステップ１０５２）で求められたパラメータを用いて、与えられた面データの各ノード座標値を透視変換する（ステップ１１０１）。このノードの透視変換処理（ステップ１１０１）は、入力された全ノードに関する処理が終了するまで繰り返される（ステップ１１０２）。
【０１０９】
つぎに、座標変換手段６２は、線データについても、面データ同様の処理を実行し、各ノードの座標値を透視変換する（ステップ１１０３〜１１０５）。
【０１１０】
線データに関する処理が終了すると、座標変換手段６２は、入力された地図データが文字データか判定する（ステップ１１０６）。文字データと判定されると、透視変換手段６２は、与えられた文字列の描画を開始する地点の座標値について、ステップ１０５１および１０５２で求められた投射角度θ及び視点位置座標値を用いて透視変換を行う（ステップ１１０７）。なお、本実施例では、文字イメージに関して透視変換を行わない。このステップ１１０７におけるノードの透視変換処理は、入力された全ノードに関する処理が終了するまで繰り返される（ステップ１１０８）。
【０１１１】
得られた透視変換結果を用いてグラフィックス描画すると、例えば、図１に示した地図１０３のような鳥瞰図が得られる。本実施例では、ステップ１１０７において、文字イメージの透視変換を行わないため、図１の地図１０３に示すように、文字は全て同じ大きさでかつ正立するように描画される。
【０１１２】
つぎに、描画判定手段６３の処理について図１２を用いて説明する。地図データに含まれる各データについて、描画するか否か判定する手段である。
【０１１３】
まず、描画判定手段６３は、入力される地図データに面データが含まれるか判定する（ステップ１２００）。面データが含まれると判定した場合、描画判定手段６３は、あらかじめ定められた面データ描画判定処理を行う（ステップ１２０１）。ここで行われる面データ描画判定処理（ステップ１２０１）は、例えば、あらかじめ面データごとに定められた属性を判断し、必要とする所定の面データを選択する処理である。
【０１１４】
この面データに関する処理が終了すると、描画判定手段６３は、次に、入力される地図データに道路や線背景などの線データが含まれるか判定する（ステップ１２０２）。線データが含まれると判定すると、描画判定手段６３は、あらかじめ定められた線データ描画判定処理を行う（ステップ１２０３）。ここで行われる線データ描画判定処理（ステップ１２０３）は、例えば、あらかじめ線データごとに定められた属性を判断し、必要とする所定の線データを選択する処理である。
【０１１５】
この線データに関する処理も終了すると、描画判定手段６３は、次に、入力された地図データに文字データが含まれるか判定する（ステップ１２０４）。文字データが含まれると判定すると、描画判定手段６３は、まず、文字列の描画を開始する地点の座標値について、視点遠方から視点近傍の並びになるように並び替え処理を行う（ステップ１２０５）。
【０１１６】
次に、描画判定手段６３は、並び替えられた各文字列の描画を開始する地点の高さｙと、表示画面上のあらかじめ定められた高さｈとの大小関係を比較する（ステップ１２０６）。なお、本実施例では、高さｈは、表示画面の高さを１としたとき、底辺から２／３の高さであり、あらかじめ定めらた一定の値である。これは、通常、底辺からの高さが２／３以上の場合、俯角が非常に小さくなり、描画すべきノードの密度が非常に高くなってしまうからである。しかし、この基準値（高さｈ）は、視点の高さ等に応じて定められるようにしてもよい。
【０１１７】
また、文字列を描画するか否かの基準として、その高さではなく、視点からの距離を用いてもよい。例えば、視点と目的地との距離を１とするとき、視点からの距離が２／３以下である文字列のみを描画し、２／３より距離が長い文字列については、描画対象から削除するようにしてもよい。
【０１１８】
描画判定手段６３は、位置判定の結果、画面上で文字列の描画を開始する地点の高さｙが高さｈより低ければ、その文字列を描画対象とし、高ければ、その文字列を描画対象文字列から削除する（ステップ１２０７）。このようにして、本実施例では、描画判定手段６３により取捨選択された地図データを用いてグラフィックス処理手段４９が描画することにより、鳥瞰図表示が繁雑になるのを防ぎ、すっきりと見やすい表示を得ることができる。
【０１１９】
なお、本実施例では、表示される高さのみを基準として、文字列の描画の有無を決定するが、文字列ごとに優先度をあらかじめ定めておき、表示される高さ（または視点からの距離）に応じて表示する文字列の優先度の範囲を定め、その範囲に含まれる優先度の付された文字列のみを描画するようにしてもよい。例えば、表示する文字列の優先度の上限は、高さに無関係に一定とし、表示する文字列の優先度の下限は、表示画面における高さに応じて高くなるようにすれば、表示画面の上辺に近い領域では、優先度の高い文字列のみが表示され、表示画面の底辺に近い領域では、優先度の高い文字列のみならず、優先度の低い文字列までも表示されることになる。そこで、現在位置を表示画面の底辺付近としている場合には、現在位置に近いほど詳細な文字情報を得ることができ、現在位置から遠ければ、重要な情報のみが表示されることになり、利便性が高い。
【０１２０】
また、文字列ごとにあらかじめ属性（表示文字の字体、文字列の意味内容等）が定められている場合には、上記優先度の代わりに、この属性を用い、領域ごとにあらかじめ定められた属性の文字のみを表示するようにしてもよい。
【０１２１】
なお、目的地としてあらかじめ定められた地点に文字列が定義されていれば、該文字列のみは表示するようにしてもよい。
【０１２２】
上述したステップ１２０５〜１２０７は、省略することもできるが、実行することが望ましい。これらのステップの効果を、図１３および図１４を用いて説明する。なお、図１３（ａ）は、ステップ１２０５〜１２０７の並び替え処理および描画文字列選択処理を行わずに描画した場合に得られる鳥瞰図である。図１３（ｂ）および図１４（ａ）は、ステップ１２０５の並び替え処理を実行し、ステップ１２０６および１２０７の描画文字列選択処理を行わずに描画した場合に得られる鳥瞰図である。図１４（ｂ）は、本実施例により得られる鳥瞰図、すなわち、ステップ１２０５〜１２０７の処理を実行した場合に得られる鳥瞰図である。なお、図１３および図１４では、面データおよび線データを元に描画される図形等の図示は省略した。
【０１２３】
ステップ１２０５の並び替え処理を行わずに鳥瞰図表示すると、図１３（ａ）に示すように、各文字列が、視点との遠近にかかわりなく、文字列の格納順序に従って表示されるため、視点近傍の文字列の上に視点遠方の文字列が重ねて表示されてしまうことがある。
【０１２４】
一方、ステップ１２０５による文字列の並び替え処理を実行すると、図１３（ｂ）に示すように、視点遠方の文字列と視点近傍の文字列とが重なる場合には、視点から近い方が遠い方の文字列の上に重ねて表示される。このように表示された鳥瞰図は、現在地に近い情報ほど容易に読みとることができるので望ましい。
【０１２５】
また、ステップ１２０６および１２０７による描画文字列選択処理を行わずに鳥瞰図表示すると、図１４（ａ）に示すように、視点から遠くなるほど、視点からの俯角が小さくなるため縮小圧縮され、単位面積当たりに描画される線、面、文字のデータ量が増大する。これらのデータのうち文字データは、他のデータの上に重ねて描画されるため、描画される文字データにより線や面背景が文字データで隠されてしまう。このような鳥瞰図では、遠方の道路や川、緑地帯などの面情報を表示画面から読みとることが非常に困難である。
【０１２６】
一方、本実施例では、ステップ１２０６および１２０７の描画文字列選択処理を実行するため、図１４（ｂ）に示すように、表示画面の底辺から高さがｈまでの範囲（文字描画範囲）にある文字データは描画され、それ以外の文字データは描画されない。従って、本実施例により描画される鳥瞰図では、視点遠方の道路や川、緑地帯などの面情報を、表示画面から容易に読みとることができる。
【０１２７】
本実施例の鳥瞰図表示装置およびナビゲーションシステムは、鳥瞰図により表現された地図を表示することができる。従って、本実施例によれば、ユーザは、見やすく、地図内に表示される地点の位置関係が認識しやすい地図表示を得ることができる。このような効果に加えて、本実施例には、つぎに列挙するような効果があると考えられる。
【０１２８】
第１に、本実施例では、平面地図表示と鳥瞰図表示とを任意に切り替えることができる。従って、本実施例では、ユーザの要求に従って、平面図および鳥瞰図の両方を表示することができる。
【０１２９】
第２に、本実施例では、鳥瞰図表示および平面地図表示の切り替えるに際して、地図を投射する平面と地図データが含まれる平面のなす角度を時系列で徐々に増加ないし減少させる。すなわち、本実施例では、平面地図表示と鳥瞰図表示との変換において、鳥瞰図を得るための視点が滑らかに移動するようにした。従って、本実施例では、平面図と鳥瞰図との間の移行が滑らかに行われるため、平面地図に表示された地点と鳥瞰地図に表示された地点との相関関係を容易に認識できる。
【０１３０】
第３に、本実施例では、鳥瞰図を得るための視点を、常に現在位置からある一定方向、一定距離離れた位置に固定することができ、また、操作入力に従って、視点の高さを変更することもできる。視点を固定すれば、常に画面のある一点に現在地が固定されるように鳥瞰図表示されるため、ユーザは現在地を容易に把握できるようになる。また、本実施例によれば、視点位置をユーザの所望の位置に設定することもできる。
【０１３１】
第４に、本実施例では、２地点（例えば、現在地と目的地）の位置が指定されると、その２地点が画面上の定められた位置に表示されるように視点及び地図を投射する平面と地図データが含まれる平面のなす角度を決定し、その結果を用い鳥瞰図表示を実行する。従って、本実施例によれば、当該２地点の位置的関係を容易に判断することができる。また、当該２地点の位置が変化した場合でも、常に同じ画面内に表示されるので、ユーザは複雑な操作をすることなく２地点の位置的関係を把握できる。
【０１３２】
第５に、本実施例の座標変換手段は、文字イメージについては透視変換を行わない。従って、本実施例では、鳥瞰図に含まれる文字は、すべて同じ大きさで正立して表示されるため、判読しやすい。
【０１３３】
第６に、本実施例の描画判定手段は、地図データ中の文字データ位置の視点からの距離に応じて、文字データ列をソーティングする。すなわち、視点からの位置が近い文字列ほど、表示の優先順位が高いものとして扱われる。従って、本実施例では、視点近傍の文字データが、他の表示に覆われるて欠損することなく表示されるので、視点に近い文字情報の識別が容易になる。
【０１３４】
第７に、本実施例の描画判定手段は、地図を透視変換した結果得られる画面上での文字列を描画する高さが、所定の値より高い場合は、描画対象から削除する。あるいは、描画判定手段は、視点から所定の距離以遠の位置に定義された文字列について、描画対象から削除するようにしてもよい。このように、所定の高さ以上または所定の距離以遠の領域、すなわち、鳥瞰図表示した場合に、俯角が小さくなるため単位面積当たりに描画されるデータ量が非常に多くなる領域については文字列を描画しないようにすることにより、この領域の道路表示や面背景表示等が文字列表示により覆われなくなるため、本実施例では、鳥瞰図表示をしても、視点遠方の道路等の認識が阻害されない。
【０１３５】
【発明の効果】
本発明の鳥瞰図表示装置および該装置を備えるナビゲーションシステムは、鳥瞰図により表現された地図を表示することができる。従って、本発明によれば、見やすく、地図内に表示される地点の位置関係が認識しやすい地図表示が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明により描画される地図の鳥瞰図表示例を示す説明図である。
【図２】  実施例のナビゲーションシステムの構成図である。
【図３】  演算処理部のハードウェア構成図である。
【図４】  演算処理部の機能ブロック図である。
【図５】  地図描画手段の機能ブロック図である。
【図６】  地図の透視変換を示す説明図である。
【図７】  鳥瞰図表示のための座標変換過程を示す説明図である。
【図８】  座標変換手段の処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】  鳥瞰図表示のための視点および投射面の設定方法を示す説明図である。
【図１０】  鳥瞰図表示のための視点および投射面の設定方法を示す説明図である。
【図１１】  透視変換演算の流れを示すフローチャートである。
【図１２】  描画判定手段の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】  文字列の並び替え処理の効果を示す説明図である。
【図１４】  描画文字列選択処理の効果を示す説明図である。
【図１５】  鳥瞰図表示のための視点および投射面の設定方法を示す説明図である。
【図１６】  鳥瞰図表示のための視点および投射面の設定方法を示す説明図である。
【図１７】  実施例のナビゲーションシステムの外観斜視図である。
【符号の説明】
１…演算処理部、２…ディスプレイ、３…地図記憶装置、４…音声入出力装置、５…入力装置、６…車輪速センサ、７…地磁気センサ、８…ジャイロ、９…ＧＰＳ受信装置、１０…交通情報受信装置、２１…ＣＰＵ、２２…ＲＡＭ、２３…ＲＯＭ、２４…ＤＭＡ、２５…描画コントローラ、２６…ＶＲＡＭ、２７…カラーパレット、２８…Ａ／Ｄ変換器、２９…ＳＣＩ、３０…Ｉ／Ｏ装置、３１…カウンタ、４１…ユーザ操作解析手段、４２…経路計算手段、４３…経路誘導手段、４４…地図描画手段、４５…現在位置演算手段、４６…マップマッチ処理手段、４７…データ読み込み処理手段、４８…メニュー描画手段、４９…グラフィックス処理手段、６１…初期データクリップ手段、６２…座標変換手段、６３…描画判定手段、６４…データクリップ手段、６５…描画命令発行手段、６６…スクロールキー、６７…縮尺変更キー、６８…投射角度変更キー、６９…筐体、７０…タッチセンサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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