(57)【要約】【課題】三次元（３Ｄ）仮想環境のグラフィックスを生成するための方法に関する。【解決手段】当該方法は、プロセッサによって、１つの地理的領域に対応する天候データを受け取ること、ただし、天候データは降水強度値系列を含み、各降水強度値はタイムスタンプ時系列の個々のタイムスタンプに関連づけられており、プロセッサによって、降水強度値系列に基づき第１の時点に対応する第１の降水累積値を計算すること、及び、プロセッサによって、第１の降水累積値に応じた累積降水の描画を３Ｄ仮想環境にレンダリングすることを含む。【選択図】図２
2019175459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元（３Ｄ）仮想環境のグラフィックスを生成するための方法であって、
プロセッサによって、１つの地理的領域に対応する天候データを受け取ること、ただし、前記天候データは降水強度値系列を含み、各降水強度値はタイムスタンプ時系列の個々のタイムスタンプに関連づけられており、
プロセッサによって、前記降水強度値系列に基づき第１の時点に対応する第１の降水累積値を計算すること、及び、
プロセッサによって、前記第１の降水累積値に応じた累積降水の描画を３Ｄ仮想環境にレンダリングすること
を含む、
三次元（３Ｄ）仮想環境のグラフィックスを生成するための方法。
【請求項２】
前記第１の降水累積値を計算することはさらに、
累積バッファ長を定義すること、
前記降水強度値系列から降水強度値サブセットを特定すること、ただし、前記降水強度値サブセット内の降水強度値の個数は、前記累積バッファ長と等しく、前記降水強度値サブセット内の前記降水強度値は、前記第１の時点と比較して前記タイムスタンプ時系列の最新の個々のタイムスタンプに関連づけられた降水強度値であり、及び、
前記降水強度値サブセットに基づき、前記第１の降水累積値を計算すること
を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の降水累積値を計算することはさらに、
前記降水強度値サブセット内の各降水強度値について個々のバッファ値を計算すること、及び、
前記降水強度値サブセット内の前記降水強度値すべてに対する前記個々のバッファ値の和として、前記第１の降水累積値を計算すること
を含む、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記降水強度値サブセット内の各降水強度値について個々のバッファ値を計算することはさらに、
前記個々のバッファ値の少なくとも一部を、個々の降水強度値に等しい高さ、及び、前記降水強度値系列内の次の降水強度値に関連づけられたタイムスタンプと前記降水強度値系列内の先行の降水強度値に関連づけられたタイムスタンプとの差に等しい底辺を有する個々の三角形の面積として計算すること
を含む、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記降水強度値サブセット内の各降水強度値について個々のバッファ値を計算することはさらに、
前記第１の時点と比較して前記タイムスタンプ時系列の最新の個々のタイムスタンプに関連づけられた、前記降水強度値サブセット内の１つの最新の降水強度値について、前記個々のバッファ値を、
Ｂｉ＝１／２×Ｐｉ×（Ｔｉ＋１−Ｔｉ−１）−１／２×Ｐｉ×（（Ｔｉ＋１−ｔ）／（Ｔｉ＋１−Ｔｉ））×（Ｔｉ＋１−ｔ）
として計算すること、ここで、Ｂｉは前記個々のバッファ値、Ｐｉは前記個々の降水強度値、Ｔｉは前記個々の降水強度値に関連づけられたタイムスタンプ、Ｔｉ＋１は、前記降水強度値系列内の次の降水強度値に関連づけられたタイムスタンプ、Ｔｉ−１は、前記降水強度値系列内の先行の降水強度値に関連づけられたタイムスタンプであり、及び、
前記最新の降水強度値以外の前記降水強度値サブセット内の各降水強度値について、前記個々のバッファ値を、
Ｂｉ＝１／２×Ｐｉ×（Ｔｉ＋１−Ｔｉ−１）
として計算すること、ここで、Ｂｉは前記個々のバッファ値、Ｐｉは前記個々の降水強度値、Ｔｉ＋１は、前記降水強度値系列内の次の降水強度値に関連づけられたタイムスタンプ、Ｔｉ−１は、前記降水強度値系列内の先行の降水強度値に関連づけられたタイムスタンプである、
を含む、
請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記累積バッファ長を定義することはさらに、
前記天候データにより表される降水タイプに応じて前記累積バッファ長を定義すること
を含む、
請求項２に記載の方法。
【請求項７】
当該方法はさらに、
前記第１の降水累積値を計算する前に、（ｉ）前記第１の時点及び（ｉｉ）前記天候データにより表される降水タイプのうちの少なくとも一方に応じて、前記降水強度値系列内の各降水強度値を重み付けること
を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
三次元（３Ｄ）仮想環境のグラフィックスを生成するためのシステムであって、
３Ｄ仮想環境のグラフィックスを表示するように構成されたディスプレイデバイス、
ネットワークデバイス、
プログラミングされた命令を記憶するように構成されたメモリ、並びに、
前記ディスプレイデバイス、ワイヤレスの前記ネットワークデバイス、及び、前記メモリと動作可能に接続されたプロセッサ
を含み、
前記プロセッサは、前記プログラミングされた命令を実行して、
前記ネットワークデバイスを介して、１つの地理的領域に対応する天候データを受け取り、ただし、前記天候データは降水強度値系列を含み、各降水強度値はタイムスタンプ時系列の個々のタイムスタンプに関連づけられており、
前記降水強度値系列に基づき第１の時点に対応する第１の降水累積値を計算し、
前記第１の降水累積値に応じた累積降水の描画を前記３Ｄ仮想環境にレンダリングする
ように構成されている、
三次元（３Ｄ）仮想環境のグラフィックスを生成するためのシステム。
【請求項９】
前記プロセッサはさらに、前記プログラミングされた命令を実行して、
累積バッファ長を定義し、
前記降水強度値系列から降水強度値サブセットを特定し、ただし、前記降水強度値サブセット内の降水強度値の個数は、前記累積バッファ長と等しく、前記降水強度値サブセット内の前記降水強度値は、前記第１の時点と比較して前記タイムスタンプ時系列の最新の個々のタイムスタンプに関連づけられた降水強度値であり、
前記降水強度値サブセットに基づき、前記第１の降水累積値を計算する
ように構成されている、
請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記プロセッサはさらに、前記プログラミングされた命令を実行して、
前記降水強度値サブセット内の各降水強度値について個々のバッファ値を計算し、
前記降水強度値サブセット内の前記降水強度値すべてに対する前記個々のバッファ値の和として、前記第１の降水累積値を計算する
ように構成されている、
請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記プロセッサはさらに、前記プログラミングされた命令を実行して、
前記個々のバッファ値の少なくとも一部を、個々の降水強度値に等しい高さ、及び、前記降水強度値系列内の次の降水強度値に関連づけられたタイムスタンプと前記降水強度値系列内の先行の降水強度値に関連づけられたタイムスタンプとの差に等しい底辺を有する個々の三角形の面積として計算する
ように構成されている、
請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記プロセッサはさらに、前記プログラミングされた命令を実行して、
前記第１の時点と比較して前記タイムスタンプ時系列の最新の個々のタイムスタンプに関連づけられた、前記降水強度値サブセット内の１つの最新の降水強度値について、前記個々のバッファ値を、
Ｂｉ＝１／２×Ｐｉ×（Ｔｉ＋１−Ｔｉ−１）−１／２×Ｐｉ×（（Ｔｉ＋１−ｔ）／（Ｔｉ＋１−Ｔｉ））×（Ｔｉ＋１−ｔ）
として計算する
ように構成されており、ここで、Ｂｉは前記個々のバッファ値、Ｐｉは前記個々の降水強度値、Ｔｉは前記個々の降水強度値に関連づけられたタイムスタンプ、Ｔｉ＋１は、前記降水強度値系列内の次の降水強度値に関連づけられたタイムスタンプ、Ｔｉ−１は、前記降水強度値系列内の先行の降水強度値に関連づけられたタイムスタンプであり、
前記最新の降水強度値以外の前記降水強度値サブセット内の各降水強度値について、前記個々のバッファ値を、
Ｂｉ＝１／２×Ｐｉ×（Ｔｉ＋１−Ｔｉ−１）
として計算する
ように構成されており、ここで、Ｂｉは前記個々のバッファ値、Ｐｉは前記個々の降水強度値、Ｔｉ＋１は、前記降水強度値系列内の次の降水強度値に関連づけられたタイムスタンプ、Ｔｉ−１は、前記降水強度値系列内の先行の降水強度値に関連づけられたタイムスタンプである、
請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記プロセッサはさらに、前記プログラミングされた命令を実行して、
前記天候データにより表される降水タイプに応じて前記累積バッファ長を定義する
ように構成されている、
請求項９に記載のシステム。
【請求項１４】
前記プロセッサはさらに、前記プログラミングされた命令を実行して、
前記第１の降水累積値を計算する前に、（ｉ）前記第１の時点及び（ｉｉ）前記天候データにより表される降水タイプのうちの少なくとも一方に応じて、前記降水強度値系列内の各降水強度値を重み付ける
ように構成されている、
請求項８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は全般的には、運転者情報及び運転者支援システム（これらは車載情報システムとしても知られる）の分野に関し、さらに詳細には、マッピングアプリケーション及びナビゲーションアプリケーションのために車両操作者にグラフィック表示を提供するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
本明細書において別段の指示がない限り、このセクションで説明する題材は本願の特許請求の範囲に対する従来技術ではなく、これらをこのセクションに含めたからといって従来技術であると認められるものではない。
【０００３】
最近の自動車は、１つ又は複数の運転者情報システム及び運転者支援システム（以下では車載情報システムと称する）を含むことが多く、これによって多種多様な情報及びエンターテイメントオプションが車両内の乗員に提供される。車載情報システムによって提供される一般的なサービスとしては、以下に限定されるものではないが、車両状態及び診断情報、マッピングアプリケーション及びナビゲーションアプリケーション、ハンズフリー電話、ラジオ及び音楽再生、並びに、交通状況警報が挙げられる。車載情報システムは、複数の入力デバイス及び出力デバイスを含むことが多い。たとえば、ラジオシステム及びオーディオシステムを操作するために使用される慣用のボタン及び制御ノブが、車載情報システムにおいて共通に使用される。車両における入力のごく最近の形態として挙げられるのは、入力及び表示を単一の画面に統合したタッチスクリーン入力デバイス、並びに、車載情報システムが音声命令に応答する音声作動機能である。出力システムの例としては、機械的な計器類、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルなどのような出力ディスプレイパネル、及び、合成音声を作成するオーディオ出力デバイスが挙げられる。
【０００４】
三次元（３Ｄ）グラフィックス方法は、種々の運転者支援アプリケーション及び運転者情報アプリケーションにおいて広く使用されてきた。１つの典型例は、３Ｄマップに基づくナビゲーションシステムである。慣用の二次元（２Ｄ）マップと比べて３Ｄマップは、容易な運転者オリエンテーション及び高速なロケーション認識のために、より有用なものであるとみなされている。たとえば写真のようにリアルな３Ｄのマッピングサービス及びナビゲーションサービスが、Ａｐｐｌｅ，Ｇｏｏｇｌｅ及びＮｏｋｉａにより提供されるサービスを含め、複数のオンラインサービス及びオフラインサービスによって用意されている。最新の３Ｄグラフィックスによれば、高度にリアルな幅広いグラフィックエフェクトを作成することができる。３Ｄのマッピングアプリケーション及びナビゲーションアプリケーションという状況において、グラフィックス表示システムは、地勢、道路、建物などのような目印及びその他の目印を、極めて詳細に生成することができる。しかも一部の３Ｄマッピングシステムによれば、マッピングアプリケーションにおいて再現される現実の地理的領域における現在の天候状況に対応する天候状況及び照射状況を、３Ｄ仮想環境において描画するグラフィックエフェクトを適用することができる。たとえば３Ｄグラフィックスシステムは、ある地理的領域における現在の天候状況に基づき、降水のグラフィックレンダリングを作成することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
最新の３Ｄグラフィックスのハードウェア及びソフトウェアは、幅広いグラフィックスを再現可能である一方、降水などのようなグラフィックエフェクトの生成は一般に、３Ｄマッピングアプリケーションを使用するのに妥当なレンダリング速度でそれらのグラフィックエフェクトを作成するために、かなりのハードウェア実行リソースを必要とする。リアルな降水の複雑なグラフィックレンダリングを実行可能なグラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）を含む最新の処理デバイスが存在するけれども、自動車に組み込まれたグラフィックスシステム及び安価なモバイル電子デバイスのグラフィックスシステムを含む多くのハードウェアプラットフォームには、降水のリアルなグラフィック描画を作成するのに必要とされるハードウェアが欠けている可能性がある。しかも、いまや高性能のグラフィックスハードウェアがますます含まれるようになってきている一部のモバイル電子デバイスでさえ、グラフィックスを作成するために不所望に大量の電力を消費してしまう可能性があり、その結果、バッテリを消耗させることが多く、これは走行中にマッピングアプリケーション及びナビゲーションアプリケーションを使用するためには非生産的なものとなる可能性がある。したがって、３Ｄ仮想環境に降水のグラフィックレンダリングを作成するための方法及びシステムを、計算上効率的な手法で改善することが有用となるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
概要
三次元（３Ｄ）仮想環境のグラフィックスを生成するための方法が開示される。この方法は、プロセッサによって、１つの地理的領域に対応する天候データを受け取ること、ただし、天候データは降水強度値系列を含み、各降水強度値はタイムスタンプ時系列の個々のタイムスタンプに関連づけられており、プロセッサによって、降水強度値系列に基づき第１の時点に対応する第１の降水累積値を計算すること、及び、プロセッサによって、第１の降水累積値に応じた累積降水の描画を３Ｄ仮想環境にレンダリングすることを含む。
【０００７】
三次元（３Ｄ）仮想環境のグラフィックスを生成するためのシステムが開示される。このシステムは、３Ｄ仮想環境のグラフィックスを表示するように構成されたディスプレイデバイス、ネットワークデバイス、プログラミングされた命令を記憶するように構成されたメモリ、並びに、これらのディスプレイデバイス、ワイヤレスのネットワークデバイス及びメモリと動作可能に接続されたプロセッサを含む。このプロセッサは、プログラミングされた命令を実行して、ネットワークデバイスを介して、１つの地理的領域に対応する天候データを受け取り、ただし、天候データは降水強度値系列を含み、各降水強度値はタイムスタンプ時系列の個々のタイムスタンプに関連づけられており、降水強度値系列に基づき第１の時点に対応する第１の降水累積値を計算し、さらに第１の降水累積値に応じた累積降水の描画を３Ｄ仮想環境にレンダリングするように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
方法及びシステムの上述の態様及びその他の特徴について、添付の図面を参照しながら以下の記載で説明する。
【図１】現実世界の地理的ロケーションにおける現在の天候状況を反映する降水表現を含む３Ｄ仮想環境のグラフィック表示を生成するように構成された車載情報システムの概略図である。
【図２】累積降水を計算上効率的な手法で３Ｄ仮想環境にレンダリングするための方法を示す図である。
【図３】個々のタイムスタンプに関連づけられた例示的な降水強度系列を含むデータプロットを示す図である。
【図４】降水強度値系列に基づき降水累積値を計算する１つの例示的な方法を示す図である。
【図５】１５：１０ＰＭにおける累積降雪に関する降水累積値の例示的な確定を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
詳細な説明
次に、本開示の原理を理解しやすくする目的で、図面に例示され以下に記載された明細書中で説明される実施形態について言及する。自明のとおり、本開示の範囲に対する限定がこれによって意図されるものではない。さらに自明のとおり、本開示には、例示した実施形態に対するあらゆる代案や変更が含まれ、また、本開示が属する技術分野の当業者であれば通常想定するであろう本開示の原理のさらなる応用も含まれる。
【００１０】
車載情報システム
図１には、３Ｄ仮想環境のグラフィック表示を生成する車載情報システム１０４（本明細書ではこれを「グラフィック表示システム」と称することもある）を含むシステム１００が示されており、このグラフィック表示には、現実世界の地理的ロケーションにおける現在の天候状況を計算上効率的な手法で反映する降水表現が含まれる。車載情報システム１０４には、プロセッサ１０８、メモリ１２０、ディスプレイ１４４、任意選択のポジショニングシステム１４８、及び、任意選択のネットワークデバイス１５２が含まれる。車載情報システム１０４のハードウェアの実施形態には、以下に限定されるものではないが、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）のハードウェア、自動車において使用するための組み込みコンピューティングハードウェアを含む組み込みシステムのハードウェア、並びに、スマートフォン及びタブレットコンピューティングデバイスを含むモバイル電子デバイスが含まれる。システム１００においてワイヤレスデータネットワーク１８０により、車載情報システム１０４が１つ又は複数のオンライン天候情報源１９０と接続されている。
【００１１】
車載情報システム１０４において、プロセッサ１０８は１つ又は複数の集積回路を含み、この回路は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）１１２とグラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）１１６の機能を実装する。一部の実施形態によれば、プロセッサは、ＣＰＵ１１２及びＧＰＵ１１６の機能、さらに任意選択でメモリ１２０、ネットワークデバイス１５２及びポジショニングシステム１４８を含む他の構成要素の機能を単一の集積デバイスに集積するシステム・オン・チップ（ＳｏＣ）であるのに対し、他の実施形態によれば、ＰＣＩエクスプレスなどのような周辺接続デバイス又は他の適切な周辺データ接続を介して、ＣＰＵ１１２及びＧＰＵ１１６が互いに接続されている。１つの実施形態によれば、ＣＰＵ１１２は、ｘ８６、ＡＲＭ、Ｐｏｗｅｒ又はＭＩＰＳの命令セットファミリーのうちの１つなどのような命令セットを実装する市販の中央処理デバイスである。ＧＰＵは、２Ｄグラフィックス及び３Ｄグラフィックスの双方を表示するためのハードウェア及びソフトウェアを含む。１つの実施形態によれば、プロセッサ１０８はソフトウェアドライバを実行し、たとえばＯｐｅｎＧＬ、ＯｐｅｎＧＬ ＥＳ，Ｖｕｌｋａｎ又はＤｉｒｅｃｔ３Ｄのグラフィックスアプリケーションプログラミングインタフェース（ＡＰＩ）を用いて、３Ｄグラフィックスを生成するための、ＧＰＵ１１６におけるハードウェア機能を含む。たとえばＧＰＵ１１６は、１つ又は複数のハードウェア実行ユニットを含み、このユニットは、フラグメントシェーダ、頂点シェーダ、及び、任意選択的にジオメトリシェーダ、テッセレーションシェーダを実装し、２Ｄグラフィックス及び３Ｄグラフィックスを処理及び表示するためにシェーダを計算する。動作中、ＣＰＵ１１２及びＧＰＵ１１６は、メモリ１２０から取り出されたストアドプログラム方式の命令１４０を実行する。１つの実施形態によれば、ストアドプログラム方式の命令１４０は、オペレーティングシステムソフトウェアと、マッピングアプリケーション及びナビゲーションアプリケーションを含め３Ｄグラフィックスを生成する１つ又は複数のソフトウェアアプリケーションプログラムとを含む。ストアドプログラム方式の命令１４０は、本明細書で説明する実施形態に基づき降水のグラフィック描画を生成するために、ＣＰＵ１１２及びＧＰＵ１１６の動作を制御するソフトウェアを含む。
【００１２】
プロセッサ１０８は、マッピングプログラム及びナビゲーションプログラムを実行し、マップフィーチャと、車両外部の地理的領域における降水を含む天候状況とを、直観的な手法で描画するグラフィック変換によって、３Ｄグラフィック出力を生成する。プロセッサ１０８は、ソフトウェア及びハードウェアの機能と共に構成されており、この場合、プログラミングされた命令がプロセッサ１０８と動作可能に接続された１つ又は複数のメモリに記憶され、以下で説明するプロセス及びシステムの実施形態をプロセッサが実装できるようにする目的で、センサ又はデータソースからデータを供給するために、ハードウェアの機能がプロセッサ及び／又は他の電子的、電気機械的又は機械的な構成要素と動作可能に接続される。
【００１３】
メモリ１２０は、不揮発性メモリと揮発性メモリの双方を含む。不揮発性メモリは、ＮＡＮＤフラッシュメモリなどのような半導体メモリ、磁気記憶媒体及び光学記憶媒体、又は、車載情報システム１０４がデアクティベートされたとき若しくは電力を失ったときにデータを保持する他の何らかの適切なデータストレージデバイスを含む。揮発性メモリは、車載情報システム１０４の動作中、ソフトウェアと、グラフィックスデータ及びマップフィーチャデータを含むデータとを記憶するスタティックランダムアクセスメモリ及びダイナミックランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含む。一部の実施形態によれば、ＧＰＵ１１６及びＣＰＵ１１２は各々、別個のＲＡＭデバイス（たとえばＣＰＵ１１２についてはＤＤＲ ＳＤＲＡＭの一種、ＧＰＵ１１６についてはＧＤＤＲ，ＨＢＭの一種又はその他のＲＡＭ）へのアクセスを有する一方、他の実施形態によれば、ＣＰＵ１１２及びＧＰＵ１１６は共有メモリデバイスにアクセスする。プログラミングされた命令１４０に加えてメモリ１２０は、三次元仮想環境グラフィックスデータ１２４を記憶している。グラフィックスデータ１２４は、幾何学的モデル、テクスチャ、及び、３Ｄ仮想環境の三次元グラフィックスを生成するためにプロセッサ１０８が使用するその他のデータを含む。
【００１４】
車載情報システム１０４は、任意選択のネットワークデバイス１５２を含み、このデバイスはデータネットワーク１８０を介して、オンライン天候情報源１９０などのような外部のコンピューティングシステムからの天候データを送信及び受信するように構成されている。ネットワークデバイス１５２の例として挙げられるのは、イーサネットアダプタ及び汎用シリアルバス（ＵＳＢ）アダプタといった有線ネットワークアダプタ、並びに、ワイヤレスワイドエリアネットワーク（ＷＷＡＮ）アダプタ、８０２．１１アダプタ、又は、ブルートゥースワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）アダプタなどのような無線ネットワークアダプタである。
【００１５】
図１に示されているように、オンライン天候情報源１９０は、データネットワーク１８０を介して車載情報システム１０４によりアクセス可能な手法でデータを提供する任意のオンラインサービスを含む。たとえばオンライン情報源１９０は、雲翳、風、温度、降水及び道路ハザード状況を含め、車両周囲の地理的領域における天候に関連する情報を提供するライブ天候サービスを含む。他のオンライン情報源１９０は、交通量、事故及びその他の交通情報に関する報告を作成するオンライン交通サービスである。
【００１６】
車載情報システム１０４は、プロセッサ１０８と動作可能に接続された任意選択のポジショニングシステム１４８を含む。ポジショニングシステムの例として挙げられるのは、１つ又は複数の衛星航法システムを使用するグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）受信機、定置されたワイヤレス送信機に対する車載情報システム１０４のロケーションを特定する無線三角測量受信機、及び、慣性航法システムである。動作中、プロセッサ１０８は、マッピングソフトウェアアプリケーション及びナビゲーションソフトウェアアプリケーションを実行し、これによりポジショニングシステム１４８からロケーション情報を取り出して、車載情報システム１０４の地理的ロケーションを特定し、車載情報システム１０４のロケーションに対応するよう仮想環境の表示を調節する。ナビゲーションアプリケーションにおいてプロセッサ１０８は、車載情報システム１０４のロケーション及び運動を特定して、選択された目的地までのルートを生成し、３Ｄ仮想環境においてルートを表示する。
【００１７】
動作中、プロセッサ１０８は、複数のソースから車両周囲の環境に対応するデータを受信する。図１の実施形態によれば、それらのソースには車両センサ１７０、オンライン天候情報源１９０及びポジショニングシステム１４８が含まれる。プロセッサ１０８は、いくつかの環境データを間接的に使用する。たとえばポジショニングシステム１４８は、車両ロケーションに関連するデータを提供し、プロセッサ１０８は、ポジションデータをオンライン情報源１９０へのクエリの一部として使用して、たとえば、車両周囲の地理的領域又は車両のルート沿いにあり車両が今後走行することになる他の地理的領域における天候状況及び交通を特定する。
【００１８】
車載情報システム１０４においてディスプレイ１４４は、車載情報システム１０４のハウジングと一体化された統合型ディスプレイデバイス、たとえばＬＣＤ又は他のビジュアルディスプレイデバイスであり、又は、ディスプレイ１４４は、有線又は無線のインタフェースを介して車載情報システム１０４と動作可能に接続された外部ディスプレイデバイスであり、これはプロセッサ１０８から出力信号を受信して、３Ｄ仮想環境の表示を生成する。車載情報システム１０４が車載組み込みコンピューティングデバイスである実施形態の場合、ディスプレイ１４４は、車両のコンソールに配置されたＬＣＤ若しくは他のフラットパネルディスプレイであり、又は、ディスプレイ１４４は、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）又はフロントガラス若しくは車両における他の表示面上に３Ｄ仮想環境を表示する他のプロジェクションディスプレイである。他のディスプレイデバイスの実施形態にはたとえば、仮想環境の本物の三次元表示をシミュレートするために、３Ｄ仮想環境の２つの異なる２Ｄイメージを形成する立体ディスプレイが含まれる。
【００１９】
車載情報システム１０４において車両センサ１７０は、車両のコンディション又は車両周囲の環境に対応するディジタルデータを生成する車両内の任意のデバイスを含み、プロセッサ１０８はこのデータを使用して、静的なマップフィーチャの仮想描画を調節する。種々の車両構成において使用されるセンサの例として挙げられるのは、以下に限定されるものではないが、カメラ、光センサ、温度計、湿度計、モーションセンサ、速度計、距離測定センサなどである。一部の実施形態によれば、車載時計は、車両周囲の時刻を記録するさらに他のセンサである。一部の実施形態によれば、ポジショニングシステム１４８又はネットワークデバイス１５２は、時刻データを受信して時計を設定し、車両が種々の地理的ロケーションにあるときに、種々の時刻での空における太陽又は月のポジションを特定する。図１の例によれば、ポジショニングシステム１４８は、車両のロケーション及び任意選択的に走行方向及び速度を表すセンサとしても動作する。一部の車両の場合には、車両において他の機能を実施するサブシステムから間接的に、付加的なセンサデータを供給することができる。
【００２０】
累積降水を効率的にレンダリングするための方法
累積降水又は他の同様の天候エフェクトをレンダリングするための様々な方法及びプロセスについて、以下で説明する。方法の説明において、方法が何らかのタスク又は機能を実施するという記述は、このタスク又は機能を実施するためにコントローラ又は汎用プロセッサが、コントローラ又はプロセッサと動作可能に接続された非一時的コンピュータ可読媒体に記憶されたプログラミングされた命令を実行して、車載情報システム１０４においてデータを操作する、又は、１つ又は複数の構成要素を動作させる、ということを指す。詳細には、上述のプロセッサ１０８、ＣＰＵ１１２及び／又はＧＰＵ１１６を、かかるコントローラ又はプロセッサとすることができ、実行されるプログラム命令を、メモリ１２０に記憶されたプログラミングされた命令１４０とすることができる。これに加え方法のステップを、図面に示されている順序又はステップを説明する順序にかかわらず、実現可能な任意の時間順序で実施することができる。
【００２１】
図２には、累積降水又は他の同様の天候エフェクトを計算上効率的な手法で３Ｄ仮想環境にレンダリングするための方法２００が示されている。詳細には、上述のマッピングアプリケーション及びナビゲーションアプリケーションに対して適用されるならば、方法２００は、車両周囲及び／又は車載情報システム１０４周囲の現実世界の地理的ロケーションにおける過去及び現在の天候状況を反映する累積降水の表現を含む、３Ｄ仮想環境のグラフィック表示を生成する。方法２００は、プロセッサ１０８が特定のルールのセットを実行して、累積降水又は他の同様の天候エフェクトを３Ｄ仮想環境に効率的にレンダリングできるようにすることによって、車載情報システム１０４の機能を改善する。これに加え方法２００は、処理能力が相対的に制限されている組み込みデバイス及びモバイルデバイスにおいて使用するのに十分に効率的なものである。
【００２２】
本明細書で用いられる用語「降水」は、雨、霧雨、着氷性の雨、雪、みぞれ、雹など、及び、ここで挙げた天候状況の任意の組み合わせのことを指す。本明細書で用いられるフレーズ「累積降水」又は「降水範囲」は、ある環境における地面、又は、建物、目印若しくは他の物体の表面における雪片、粒雪、雪あられ、雨、凍結した雨滴、凍雨又は他の降水形態の経時的な蓄積のことを指す。
【００２３】
方法２００は、ある地理的領域に対応する天候データを受け取るステップ（ブロック２１０）によって始まり、この天候データには降水強度値系列が含まれ、各降水強度値はタイムスタンプ時系列の個々のタイムスタンプに関連づけられている。詳細には、プロセッサ１０８は、本明細書で詳述する実施形態に関しては、ネットワークデバイス１５２を動作させて、車両周囲及び／又は車載情報システム１０４周囲の地理的領域に対応する１つ又は複数のオンライン天候情報源１９０から、データネットワーク１８０を介して天候データを受け取る及び／又は取り出すように構成されている。天候データには、たとえば降水中であるか否か、及び、降水中であるならば、降水タイプ（たとえば雨、雪、みぞれ等）及び降水強度を表す降水情報が含まれる。詳細には、プロセッサ１０８は少なくとも、離散的なタイムスタンプＴの相応の時系列に関連づけられた離散的な降水強度値Ｐの系列を受け取る及び／又は取り出すように構成されている。本明細書で用いられるフレーズ「降水強度値」は、降水の天候状況（たとえば雨、雪、みぞれ等）の激しさ、強さ又は力を表す任意の値のことを指す。一例として、降水強度値は「弱い」、「中くらい」又は「強い」といった文字列を含むことができ、これらを数値に変換することができる（たとえば「弱い」＝１、「中くらい」＝２及び「強い」＝３）。他の例によれば、降水強度値は数字又はパーセンテージを含むことができ、これを予め定められた何らかのスケール又は範囲によって制限してもよいし制限しなくてもよい。
【００２４】
図３には、個々のタイムスタンプＴ０乃至Ｔ９に関連づけられた降水強度値Ｐ０乃至Ｐ９の例示的な系列を含むデータプロット３００が示されている。「時間」という書き込みが付されたデータプロット３００の水平軸は、タイムスタンプＴ０乃至Ｔ９の値を表す。「降水の強さ」という書き込み付されたデータプロット３００の垂直軸は、降水強度値Ｐ０乃至Ｐ９の大きさを表す。降水強度値Ｐ０乃至Ｐ９の例示的な値は、Ｐ０＝０，Ｐ１＝０．２，Ｐ２＝０．３５，Ｐ３＝０．６，Ｐ４＝０．８，Ｐ５＝０．６７，Ｐ６＝０．４，Ｐ７＝０．２２，Ｐ８＝０及びＰ９＝０を含むことができる。タイムスタンプＴ０乃至Ｔ９の例示的な値は、Ｔ０＝１１：００ＡＭ，Ｔ１＝１２：００ＰＭ，Ｔ２＝１３：００ＰＭ，Ｔ３＝１４：００ＰＭ，Ｔ４＝１５：００ＰＭ，Ｔ５＝１６：００ＰＭ，Ｔ６＝１７：００ＰＭ，Ｔ７＝１８：００ＰＭ，Ｔ８＝１９：００ＰＭ及びＴ９＝２０：００ＰＭを含むことができる。
【００２５】
少なくとも１つの実施形態によれば、降水強度値Ｐ０乃至Ｐ９は実際には重み付けられた降水強度値であり、これはオンライン天候情報源１９０から受け取った現実の降水強度値とは異なる。詳細には、プロセッサは、現実の降水強度値Ｐ０＝０．６，Ｐ１＝０．８，Ｐ２＝０．７，Ｐ３＝０．８，Ｐ４＝０．８，Ｐ５＝０．９，Ｐ６＝０．８，Ｐ７＝０．９，Ｐ８＝０．７及びＰ９＝０．８を受け取ったものとする。次いでプロセッサ１０８は、現実の降水強度値を重み付け値Ｗ０＝０，Ｗ１＝０．２５，Ｗ２＝０．５，Ｗ３＝０．７５，Ｗ４＝０．１，Ｗ５＝０．７５，Ｗ６＝０．５，Ｗ７＝０．２５，Ｗ８＝０及びＷ９＝０によって乗算し、これにより重み付けられた降水強度値Ｐ０＝０，Ｐ１＝０．２，Ｐ２＝０．３５，Ｐ３＝０．６，Ｐ４＝０．８，Ｐ５＝０．６７，Ｐ６＝０．４，Ｐ７＝０．２２，Ｐ８＝０及びＰ９＝０となる。少なくとも１つの実施形態によれば、重み付け値は特定の着目時点ｔに依存し、これについては以下で詳細に説明する。詳細には、この例では、特定の着目時点ｔは１５：１０ＰＭである。特定の着目時点ｔに最も近い現実の降水強度値（たとえばＰ４）は、最も重く重み付けられ、特定の着目時点ｔから最も遠い現実の降水強度値は、最も軽く重み付けられる。一部の実施形態によれば、重み付け値は、以下で詳細に説明する累積バッファ長にも依存し、又は、天候データにより表される降水タイプなど他の要因にも依存する。
【００２６】
再び図２を参照すると、降水強度値系列に基づき、第１の時点に対応する第１の降水累積値を計算するステップ（ブロック２２０）によって方法２００が続けられる。詳細には、プロセッサ１０８は、降水強度値Ｐの系列に基づき、特定の着目時点ｔについて降水累積値Ｐａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎを計算するように構成されている。着目時点ｔをたとえば、現在の時点とすることができ、又は、過去の何らかの時点とすることができる。本明細書で用いられるフレーズ「降水累積値」は、累積した降水の量又は程度を表す任意の値のことを指す。降水累積値は、インチ又はフィートといった単位を有することができるけれども、単位なしのスカラーとしてもよい。
【００２７】
図４には、降水強度値系列に基づき降水累積値Ｐａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎが計算されるステップ２２０を実現する１つの例示的な方法が示されている。なお、降水強度値系列を含む、オンライン天候情報源１９０により供給される天候データは、一般に離散的であり、完全にアニメーション化された天候エフェクトをレンダリングするためにそのまま使用することはできない、ということに留意されたい。いくつかのタイプのアニメーションに関しては、補間を用いてアニメーション用のデータを生成することができるけれども、単純な補間を用いて、積もった雪又は蓄積した湿り気の視覚的効果のために累積値を計算することはできない。ステップ２２０を実現するこの例示的な方法は、プロセッサ１０８が特定のルールのセットを実行して、任意の所定の時点ｔにおける近似的な累積降水を効率的に計算できるようにすることによって、車載情報システム１０４の機能を改善するものであり、これによれば累積降水の正確な描画を３Ｄ仮想環境にレンダリングすることができるようになる。
【００２８】
ステップ２２０を実現する例示的な方法は、累積バッファ長を定義するステップ（ブロック２２２）によって始まる。詳細には、プロセッサ１０８は、累積バッファ長を定義するように構成されている。少なくとも１つの実施形態によれば、累積バッファ長は、降水強度値Ｐの系列のうち累積降水を近似するために用いられることになるサンプルの整数の数量Ｌである。他の実施形態によれば、累積バッファ長は、累積降水を近似するために用いられることになるサンプルを包含する、特定の着目時点ｔから過去に遡って広がる時間窓Ｗである。
【００２９】
１つの実施形態によれば、プロセッサ１０８は、天候データにより表される降水タイプに応じて累積バッファ長を定義するように構成されている。たとえば、降雪中であることを天候データが表しているのであれば、累積バッファ長を４個のサンプル又は４時間の窓として定義することができる。同様に、降雨中であることを天候データが表しているのであれば、累積バッファ長を２個のサンプル又は２時間の窓として定義することができる。一般に、累積バッファ長も上述の重み付け値Ｗ０乃至Ｗ９も、累積降水の蒸発及び／又は吸収の予期される速度に応じて定義され、さらに蒸発及び／又は吸収の速度に影響を及ぼす他の要因（たとえば湿度、温度、地形タイプ）に応じて定義することもできる。
【００３０】
引き続き図４を参照すると、ステップ２２０を実現する方法は、降水強度値系列から降水強度値サブセットを特定するステップ（ブロック２２４）によって続けられる。この場合、降水強度値サブセット内の降水強度値の個数は累積バッファ長と等しく、降水強度値サブセット内の降水強度値は、第１の時点と比較して最新の個々のタイムスタンプに関連づけられた降水強度値である。詳細には、プロセッサ１０８は、定義された累積バッファ長及び着目時点ｔに基づき、降水強度値Ｐの系列から降水強度値サブセットを特定するように構成されている。詳細には、累積バッファ長がサンプルの整数の数量Ｌとして定義されているケースであれば、プロセッサ１０８は、着目時点ｔからＬ個の最新の降水強度値をサブセットとして特定するように構成されている。同様に、累積バッファ長が時間窓Ｗとして定義されているケースであれば、プロセッサ１０８は、特定の着目時点ｔから遡って広がる時間窓Ｗの範囲内に入る降水強度値をサブセットとして特定するように構成されている。
【００３１】
図５には、１５：１０ＰＭにおける累積降雪に関する降水累積値Ｐａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎの例示的な確定を示すデータプロット５００が示されている。この例では、バッファの累積バッファ長をＬ＝４（たとえば４個のサンプル）として定義した。したがって時点ｔ＝１５：１０ＰＭに関して最新の降水強度値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３及びＰ４が、降水累積値Ｐａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎを計算するために使用すべき降水強度値サブセットとして特定される。
【００３２】
再び図４を参照すると、ステップ２２０を実現する方法は、降水強度値サブセット内の各降水強度値について個々のバッファ値を計算するステップ（ブロック２２６）によって続けられる。詳細には、プロセッサ１０８は、降水強度値Ｐのサブセット内の各降水強度値Ｐｉについて個々のバッファ値を計算するように構成されている。
【００３３】
少なくとも１つの実施形態によれば、プロセッサ１０８は、１つのバッファ値を除きすべてのバッファ値について、図５に示されているような三角形の面積として計算するように構成されている。詳細には、図５の例の場合には、降水強度値Ｐ１に対するバッファ値Ｂ１が、点（Ｔ１，Ｐ１），（Ｔ０，０）及び（Ｔ２，０）により形成される三角形Ａの面積として計算される。同様に、降水強度値Ｐ２に対するバッファ値Ｂ２が、点（Ｔ２，Ｐ２），（Ｔ１，０）及び（Ｔ３，０）により形成される三角形Ｂの面積として計算される。最後に、降水強度値Ｐ３に対するバッファ値Ｂ３が、点（Ｔ３，Ｐ３），（Ｔ２，０）及び（Ｔ４，０）により形成される三角形Ｃの面積として計算される。三角形の面積に関する公知の公式を用いて、個々のバッファ値Ｂｉ各々の計算を式
Ｂｉ＝１／２×Ｐｉ×（Ｔｉ＋１−Ｔｉ−１）
（１）
の形態で一般化することができる。ここで、ｉはバッファ値を計算中の個々の降水強度値に対するインデックス、Ｐｉは個々の降水強度値、Ｔｉ＋１は次の降水強度値Ｐｉ＋１に関連づけられたタイムスタンプ、さらにＴｉ−１は先行の降水強度値Ｐｉ−１に関連づけられたタイムスタンプである。
【００３４】
しかしプロセッサ１０８は、最新の降水強度値については変形された式を用いてバッファ値を計算するように構成されている。詳細には、図５の例の場合には、降水強度値Ｐ４に対するバッファ値Ｂ４が、点（Ｔ４，Ｐ４），（Ｔ３，０），（ｔ，０）及び（ｔ，Ｐｔ）により形成される四角形Ｄの面積として計算される。四角形Ｄの面積を、点（Ｔ４，Ｐ４），（Ｔ３，０）及び（Ｔ５，０）により形成される三角形の面積と、点（ｔ、Ｐｔ），（ｔ，０）及び（Ｔ５，０）により形成される三角形の面積との差として計算することができる。三角形の面積に関する公知の公式を用いて、最新のバッファ値Ｂｉの計算を式
Ｂｉ＝１／２×Ｐｉ×（Ｔｉ＋１−Ｔｉ−１）−１／２×Ｐｔ×（Ｔｉ＋１−ｔ）
（２）
の形態で一般化することができる。ここで、ｉはバッファ値を計算中の個々の降水強度値に対するインデックス、Ｐｉは個々の降水強度値、Ｔｉ＋１は次の降水強度値Ｐｉ＋１に関連づけられたタイムスタンプ、Ｔｉ−１は先行の降水強度値Ｐｉ−１に関連づけられたタイムスタンプ、さらにｔは特定の着目時点である。
【００３５】
値Ｐｔは未知であるので、プロセッサ１０８は、点（Ｔ４，Ｐ４）と（Ｔ５，０）とを結ぶ線上の時点ｔにおける値として、値Ｐｔを計算するように構成されている。詳細には、値Ｐｔの計算を式
Ｐｔ＝Ｐｉ×（（Ｔｉ＋１−ｔ）／（Ｔｉ＋１−Ｔｉ））
（３）
の形態で一般化することができる。ここで、ｉはバッファ値を計算中の個々の降水強度値に対するインデックス、Ｐｉは個々の降水強度値、Ｔｉは個々の降水強度値に関連づけられたタイムスタンプ、Ｔｉ＋１は次の降水強度値Ｐｉ＋１に関連づけられたタイムスタンプ、さらにｔは特定の着目時点である。
【００３６】
式（２）と（３）とを組み合わせることにより、降水強度値Ｐ４に対するバッファ値Ｂ４（即ち、四角形Ｄの面積）を、一般化された式
Ｂｉ＝１／２×Ｐｉ×（Ｔｉ＋１−Ｔｉ−１）−１／２×Ｐｉ×（（Ｔｉ＋１−ｔ）／（Ｔｉ＋１−Ｔｉ））×（Ｔｉ＋１−ｔ）
（４）
を用いて計算することができる。ここで、ｉはバッファ値を計算中の個々の降水強度値に対するインデックス、Ｐｉは個々の降水強度値、Ｔｉは個々の降水強度値に関連づけられたタイムスタンプ、Ｔｉ＋１は次の降水強度値Ｐｉ＋１に関連づけられたタイムスタンプ、Ｔｉ−１は先行の降水強度値Ｐｉ−１に関連づけられたタイムスタンプ、さらにｔは特定の着目時点である。
【００３７】
これに加え、着目時点ｔが現在時刻であるケースでは、タイムスタンプＴｉ＋１に対する現在の値は未知である可能性がある。１つの実施形態によれば、プロセッサ１０８は、オンライン天候情報源１９０から（Ｔｉ＋１，Ｐｉ＋１）について予測された値を受け取って活用するように構成されている。しかし必要であれば、タイムスタンプＴｉ＋１を式
Ｔｉ＋１＝２Ｔｉ−Ｔｉ−１
（５）
を用いて求めることができるよう、降水強度値系列について一貫したサンプリング周期であるものとすることによって、タイムスタンプＴｉ＋１に対する値を外挿するように、プロセッサ１０８を構成することができる。ここで、ｉはバッファ値を計算中の個々の降水強度値に対するインデックス、Ｔｉは個々の降水強度値に関連づけられたタイムスタンプ、さらにＴｉ−１は先行の降水強度値Ｐｉ−１に関連づけられたタイムスタンプである。
【００３８】
再び図４を参照すると、ステップ２２０を実現する方法は、降水強度値サブセット内の降水強度値すべてに対する個々のバッファ値の和として、第１の降水累積値を計算するステップ（ブロック２２８）によって続けられる。詳細には、プロセッサ１０８は、降水強度値Ｐの特定されたサブセット内の降水強度値すべてに対する個々のバッファ値Ｂｉの和として、降水累積値Ｐａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎを計算するように構成されている。図５の例に関しては、降水累積値Ｐａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎは、Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤの面積に対応するバッファ値Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３及びＢ４の和として計算される。
【００３９】
最後に再び図２を参照すると、方法２００は、第１の降水累積値に応じた累積降水の描画を３Ｄ仮想環境にレンダリングするステップ（ブロック２３０）によって続けられる。詳細には、プロセッサ１０８は、又は、さらに詳細には、ＧＰＵ１１６は、累積降水の描画を３Ｄ仮想環境にレンダリングするように構成されている。プロセッサ１０８は、降水累積値Ｐａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎに応じて、累積降水の描画を様々にレンダリングするように構成されている。たとえば、かなり長い間にわたり雪が降っていたこと及び降水累積値Ｐａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎが相対的に高いことを、天候データが表しているならば、プロセッサ１０８は、地上及び３Ｄ仮想環境における他の物体の上にかなり多くの積雪を描きながら、３Ｄ仮想環境をレンダリングすることができる。同様に、短期間だけ雨が降っていたこと及び降水累積値Ｐａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎが相対的に低いことを、天候データが表しているならば、プロセッサ１０８は、地上及び３Ｄ仮想環境における他の物体の上に少量の湿り気を描きながら、３Ｄ仮想環境をレンダリングすることができる。少なくとも１つの実施形態によれば、プロセッサ１０８はさらに、道路、建物、目印など３Ｄ仮想環境の付加的なフィーチャをレンダリングするように構成されている。
【００４０】
図面及びこれまでの記載において本開示について説明し詳述してきたけれども、これは例示的なものとしてみなされるべきであり、限定的な性格のものとしてみなされるべきではない。自明のとおり、好ましい実施形態だけをこれまで呈示してきたのであって、本開示の着想内に入るあらゆる変更、修正及びさらなる応用は、保護されるべきものである。
【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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【外国語明細書】
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