(57)【要約】【課題】三次元表示を行う際のテクスチャの読み出し時間を短縮することができ、簡素な構成を有し、コスト低減を図ることができるナビゲーション装置を提供すること。【解決手段】テクスチャ転送処理部３４は、経路探索によって設定された走行経路に沿って配置された三次元オブジェクトに対応するテクスチャデータを先行して地図バッファ１０から読み出してＶＲＡＭ６０内のテクスチャ領域６４に書き込む。テクスチャマッピング処理部３２は、ＶＲＡＭ６０のテクスチャ領域６４に書き込まれたテクスチャデータを用いて、実際の車両位置に対応する三次元地図画像を描画する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の走行位置から見える構造物を模擬した三次元オブジェクトを、実際の前記構造物の設置状態に対応させて仮想三次元空間に配置するとともに、仮想的な視点位置から前記仮想三次元空間を見た三次元画像を表示するナビゲーション装置において、
前記仮想三次元空間に含まれる前記三次元オブジェクトの配置や形状に関するデータと、前記三次元オブジェクトに対応するテクスチャデータとを格納した地図データ格納手段と、
車両位置を検出する車両位置検出手段と、
車両の走行経路に沿って配置された前記三次元オブジェクトに対応する前記テクスチャデータを前記地図データ格納手段から読み出して画像メモリに転送するテクスチャ転送手段と、
前記画像メモリに格納されている前記テクスチャデータを用いて、前記車両位置検出手段によって検出された車両位置に対応する前記三次元画像を描画する三次元画像描画手段と、
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、
目的地までの走行経路を経路探索処理によって求める経路探索処理手段をさらに備え、
前記テクスチャ転送手段は、前記経路探索処理手段によって設定された走行経路に沿って前記テクスチャデータの転送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、
前記経路探索処理手段は、前記経路探索処理手段によって走行経路を求める際に、この走行経路に沿って存在する前記三次元オブジェクトに対応する前記テクスチャデータの特定情報を予め抽出し、
前記テクスチャ転送手段は、実際の車両走行時に、前記特定情報に基づいて前記テクスチャデータの転送を行う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、車両前方に存在する建物等の三次元画像を生成して表示するナビゲーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近のナビゲーション装置には、自車位置周辺の地図表示を行うだけでなく、運転者の目線で見えるであろう建物等の画像を表示する三次元表示機能を有するものがある。このような表示を行うことにより、臨場感のある画像を生成することができ、実際に車両を運転しているときと同じような画像を見ながら右左折しようとしている交差点を探したり、予め指定された施設を探したりすることが容易となる。
【０００３】
ところで、画像の三次元表示を行う従来技術としては、建物等の三次元オブジェクトをポリゴンで形成し、テクスチャマッピングでポリゴン表面に模様をつける手法が知られている。よりリアルな画像を得ようとすると、三次元オブジェクトを構成するポリゴン数が多くなり、予め用意されるテクスチャの種類も多くなるため、三次元画像の表示処理を高速化しようとすると、処理能力が高いプロセッサを使用したり、テクスチャマッピングを行う構成を工夫する必要がある。例えば、テクスチャマッピングを行う構成を工夫した従来技術としては、テクスチャマッピングをパイプライン処理で行う描画装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この描画装置を用いることにより、テクスチャメモリの読み出し回数および読み出し時間を減らして、全体の描画速度を上げることができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２１２６８０号公報（第３−１１頁、図１−２１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した特許文献１に開示された描画装置では、パイプライン処理を行うために、同種の処理部（エンジン）が複数必要になり、装置構成が複雑になってコスト低減が難しいという問題があった。特に、ナビゲーション装置における三次元表示の場合には、走行位置によって使用するテクスチャに偏りがあるため、全てのテクスチャを高速なＶＲＡＭ（ビデオＲＡＭ）内に保持することは無駄が多いという特徴があり、この特徴を利用して構成が簡素でコスト低減が容易であり、テクスチャの読み出し時間を低減できる手法が望まれている。
【０００６】
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、三次元表示を行う際のテクスチャの読み出し時間を短縮することができ、簡素な構成を有し、コスト低減を図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。
【０００７】
【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、車両の走行位置から見える構造物を模擬した三次元オブジェクトを、実際の構造物の設置状態に対応させて仮想三次元空間に配置するとともに、仮想的な視点位置から仮想三次元空間を見た三次元画像を表示するために、仮想三次元空間に含まれる三次元オブジェクトの配置や形状に関するデータと、三次元オブジェクトに対応するテクスチャデータとを格納した地図データ格納手段と、車両位置を検出する車両位置検出手段と、車両の走行経路に沿って配置された三次元オブジェクトに対応するテクスチャデータを地図データ格納手段から読み出して画像メモリに転送するテクスチャ転送手段と、画像メモリに格納されているテクスチャデータを用いて、車両位置検出手段によって検出された車両位置に対応する三次元画像を描画する三次元画像描画手段とを備えている。これにより、走行経路に沿って必要になるテクスチャデータを選択的に画像メモリに格納しておくことができるため、画像メモリのテクスチャデータ用の格納領域を小さくした簡素な構造とすることができ、コスト低減を図ることができる。また、容量の小さな画像メモリを用いる場合であっても、走行経路に沿って必要なテクスチャデータをこの画像メモリから読み出すことが可能になり、テクスチャの読み出し時間を短縮することができる。
【０００８】
また、目的地までの走行経路を経路探索処理によって求める経路探索処理手段をさらに備え、テクスチャ転送手段は、経路探索処理手段によって設定された走行経路に沿ってテクスチャデータの転送を行うことが望ましい。これにより、実際に必要になるテクスチャデータを確実に先読みすることができるとともに、本当に三次元表示に必要なテクスチャデータのみを転送することができるため、テクスチャの読み出し時間を長くすることなく画像メモリ内のテクスチャデータ用の格納領域をさらに小さくすることができ、画像メモリの小容量化によるコスト低減が可能になる。
【０００９】
また、上述した経路探索処理手段は、経路探索処理手段によって走行経路を求める際に、この走行経路に沿って存在する三次元オブジェクトに対応するテクスチャデータの特定情報を予め抽出し、テクスチャ転送手段は、実際の車両走行時に、特定情報に基づいてテクスチャデータの転送を行うことが望ましい。これにより、画像メモリにテクスチャデータを転送する処理の高速化を図ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した一実施形態の車載用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。
図１は、一実施形態のナビゲーション装置の構成を示す図である。図１に示すナビゲーション装置は、ナビゲーションコントローラ１、ＤＶＤ２、ディスク読取装置３、リモートコントロール（リモコン）ユニット４、車両位置検出部５、ディスプレイ装置６、オーディオ部７を含んで構成されている。
【００１１】
ナビゲーションコントローラ１は、ナビゲーション装置の全体動作を制御するものである。このナビゲーションコントローラ１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を用いて所定の動作プログラムを実行することによりその機能が実現される。ナビゲーションコントローラ１の詳細構成については後述する。
【００１２】
ＤＶＤ２は、地図表示、施設検索、経路探索および高速道路案内画像表示などに必要な地図データが格納されている情報記録媒体である。このＤＶＤ２には、経度および緯度で適当な大きさに区切られた矩形形状の図葉を単位とした地図データが格納されている。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。
【００１３】
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。
【００１４】
リモコンユニット４は、上下左右等の方向を指定するジョイスティックと、数字を入力するテンキーや各種の設定などを確定する「決定キー」などの各種の操作キーとを備えており、操作内容に応じた信号をナビゲーションコントローラ１に出力する。
【００１５】
車両位置検出部５は、例えば、ＧＰＳ受信機、方位センサ、距離センサなどを備えており、所定のタイミングで車両位置（経度、緯度）の検出を行い、検出結果を出力する。
ディスプレイ装置６は、ナビゲーションコントローラ１から出力される映像信号に基づいて、自車位置周辺の地図画像を表示する。オーディオ部７は、ナビゲーションコントローラ１から入力される音声信号に基づいて生成した案内音声等を車室内に出力する。
【００１６】
次に、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。図１に示すナビゲーションコントローラ１は、地図バッファ１０、地図読出制御部１２、２Ｄ（二次元）画像描画部１４、車両位置計算部２０、経路探索処理部２２、探索結果格納部２４、誘導経路描画部２６、音声案内部２８、３Ｄ（三次元）画像処理部３０、テクスチャマッピング処理部３２、テクスチャ転送処理部３４、入力処理部５０、ＶＲＡＭ６０、表示処理部６８を含んで構成されている。
【００１７】
地図バッファ１０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。この地図データには、二次元の地図表示に必要なデータの他に、三次元の地図表示に必要なデータが含まれる。三次元の地図表示に必要なデータには、車両の走行位置から見える構造物を模擬した三次元オブジェクトの配置やそれらを構成するポリゴンのデータや、ポリゴンに対してテクスチャマッピング処理を行うために必要なテクスチャデータ等が含まれる。地図読出制御部１２は、車両位置計算部２０により算出される車両位置や入力処理部５０からの指示に応じて、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に出力する。２Ｄ画像描画部１４は、二次元の地図表示を指示されたときに、地図バッファ１０に格納された地図データに基づいて、二次元の地図画像を表示するために必要な描画処理を行って地図画像描画データを作成する。この描画データは、ＶＲＡＭ６０内のフレームメモリ領域６２に格納される。
【００１８】
車両位置計算部２０は、車両位置検出部５から出力される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２２は、出発地と目的地（あるいは経由地）との間を所定の探索条件にしたがって結ぶ走行経路（誘導経路）を探索する。また、経路探索処理部２２は、経路探索処理と並行して、走行経路に沿って見える範囲に含まれる三次元オブジェクトを抽出するとともに、この抽出した三次元オブジェクトに対応する描画に用いられるテクスチャデータのＩＤ（「テクスチャＩＤ」と称する）も一緒に探索する。これらの探索結果は探索結果格納部２４に格納される。誘導経路描画部２６は、経路探索処理部２２による探索処理によって得られた誘導経路を地図上に重ねて表示するための誘導経路描画データを生成する。音声案内部２８は、経路探索処理部２２による探索処理によって得られた誘導経路に沿って車両を誘導するために必要な交差点案内等の音声信号を生成する。
【００１９】
３Ｄ画像処理部３０は、三次元の地図表示が指示されたときに、車両位置計算部２０によって算出された車両位置に対応する仮想的な視点位置（例えば、運転者の視点位置）を設定し、仮想的な三次元空間内に配置された三次元オブジェクトに対して透視投影変換を行う。本実施形態では、車両の走行位置から見える構造物を模擬した三次元オブジェクトが作成されている。また、これらの三次元オブジェクトは、ポリゴンによって構成されており、仮想的な視点位置から見える範囲に配置されたこれらの三次元オブジェクトを構成するポリゴンを用いて透視投影変換が行われる。
【００２０】
テクスチャマッピング処理部３２は、３Ｄ画像処理部３０によって透視投影変換された結果に対して、ポリゴンの各面にテクスチャを貼り付けるテクスチャマッピング処理を行う。テクスチャマッピング処理によって生成された画像データはＶＲＡＭ６０内のフレームメモリ領域６２に格納される。テクスチャ転送処理部３４は、経路探索処理時に並行して探索されたテクスチャＩＤをＶＲＡＭ６０内のテクスチャＩＤ領域６６に書き込むとともに、経路探索処理によって得られた走行経路に沿って車両が走行しているときに、必要なテクスチャデータを読み出してＶＲＡＭ６０内のテクスチャ領域６４に格納する。
【００２１】
入力処理部５０は、リモコンユニット４から入力される各種の操作指示に対応する動作を行うための命令をナビゲーションコントローラ１内の各部に向けて出力する。
ＶＲＡＭ６０は、高速な読み書きが可能な画像メモリであり、フレームメモリ領域６２、テクスチャ領域６４、テクスチャＩＤ領域６６を有している。フレームメモリ領域６２には、表示画面に対応する描画データが書き込まれる。テクスチャ領域６４は、テクスチャ転送処理部３４によって地図バッファ１０から読み出されるテクスチャデータが書き込まれる。このテクスチャ領域６４がテクスチャキャッシュとして機能しており、テクスチャマッピング処理部３２は、読み出しに時間がかかるＤＲＡＭ（ダイナミックＲＡＭ）等で構成された地図バッファ１０からではなく、高速な読み出しが可能であるＶＲＡＭ６０のテクスチャ領域６４からテクスチャデータを読み出す。テクスチャＩＤ領域６６は、経路探索処理によって走行経路とともに求めたテクスチャＩＤが書き込まれる。
【００２２】
表示処理部６８は、ＶＲＡＭ６０内のフレームメモリ領域６２に書き込まれた描画データを読み出して所定の変換処理を行って映像信号を生成する。この映像信号はディスプレイ装置６に入力され、フレームメモリ領域６２に書き込まれた描画データに対応する画像が表示される。
【００２３】
上述した地図バッファ１０が地図データ格納手段に、車両位置検出部５、車両位置計算部２０が車両位置検出手段に、テクスチャ転送処理部３４がテクスチャ転送手段に、３Ｄ画像処理部３０、テクスチャマッピング処理部３２が三次元画像描画手段にそれぞれ対応する。
【００２４】
本実施形態のナビゲーション装置はこのような構成を有しており、次に、三次元の地図表示に関連する動作を説明する。
図２は、経路探索処理が指示された場合の動作手順を示す流れ図である。経路探索処理部２２は、ナビゲーション装置の利用者によって経路探索が指示されたか否かを判定しており（ステップ１００）、指示されない場合には否定判断を行ってこの判定を繰り返す。また、リモコンユニット４等を用いて利用者によって経路探索が指示されると、経路探索処理部２２は、その時点での車両位置を出発地として設定し、指定された目的地までの最適な走行経路を経路探索処理によって求める（ステップ１０１）。また、経路探索処理部２２は、この経路探索処理と並行して、出発地と目的地とを結ぶ走行経路に沿って見える範囲に含まれる三次元オブジェクトを抽出するとともに、この抽出した三次元オブジェクトに対応する描画に用いられるテクスチャデータのテクスチャＩＤを探索する（ステップ１０２）。また、テクスチャ転送処理部３４は、ステップ１０２の探索処理によって得られたテクスチャＩＤをＶＲＡＭ６０内のテクスチャＩＤ領域６６に書き込む（ステップ１０３）。
【００２５】
図３は、車両が走行中に三次元の地図表示と並行して行われるテクスチャデータの転送動作を示す流れ図である。
テクスチャ転送処理部３４は、ナビゲーション装置の利用者によって三次元の地図表示が指示されたか否かを判定しており（ステップ２００）、指示されない場合には否定判断を行ってこの判定を繰り返す。また、リモコンユニット４等を用いて利用者によって三次元の地図表示が指示されると、テクスチャ転送処理部３４は肯定判断を行い、次に、経路誘導動作中か否かを判定する（ステップ２０１）。誘導経路描画部２６や音声案内部２８を用いた経路誘導動作中でない場合には否定判断が行われ、ステップ２００に戻って三次元地図表示指示の有無判定以降が繰り返される。
【００２６】
また、三次元の地図表示が指示された時点で経路誘導動作が行われていた場合にはステップ２０１の判定において肯定判断が行われ、次に、テクスチャ転送処理部３４は、テクスチャデータの先行読み出しを行う（ステップ２０２）。この先行読み出しは、予めＶＲＡＭ６０内のテクスチャＩＤ領域６６に書き込まれた所定区間分（例えば、現在の車両位置以降の所定距離分）のテクスチャＩＤを読み出し、これらのテクスチャＩＤに対応するテクスチャデータを地図バッファ１０から読み出すことにより行われる。読み出されたテクスチャデータは、ＶＲＡＭ６０内のテクスチャ領域６４に書き込まれる。
【００２７】
次に、テクスチャ転送処理部３４は、車両が所定区間分走行したか否かを判定し（ステップ２０３）、走行していない場合には否定判断を行って、次に三次元の地図表示が終了したか否かを判定する（ステップ２０４）。車両が所定区間分走行した場合にはステップ２０３の判定において肯定判断が行われ、ステップ２０２に戻って、次の所定区間分のテクスチャデータの先行読み出しが行われる。
【００２８】
このようにして、車両が所定区間分走行する毎に、次の所定区間分のテクスチャデータが地図バッファ１０から読み出され、ＶＲＡＭ６０内のテクスチャ領域６４に書き込まれる。したがって、テクスチャマッピング処理部３２は、高速読み出しが可能なＶＲＡＭ６０からテクスチャデータを読み出してテクスチャマッピング処理を行うことが可能になる。
【００２９】
このように、走行経路に沿って三次元の画像表示を行う際に必要になるテクスチャデータのみを選択的にＶＲＡＭ６０のテクスチャ領域６４に格納しておくことができるため、このＶＲＡＭ６０内のテクスチャ領域６４を小さくすることができ、容量が小さなＶＲＡＭ６０を用いた簡素な構造とすることができ、コスト低減を図ることができる。また、容量の小さなＶＲＡＭ６０を用いる場合であっても、走行経路に沿って必要なテクスチャデータをこのＶＲＡＭ６０から読み出すことが可能になり、テクスチャの読み出し時間を短縮することができる。
【００３０】
ところで、従来のナビゲーション装置では、ＶＲＡＭ内のテクスチャ領域に三次元の地図表示に必要な全てのテクスチャデータを書き込むことにより、高速なテクスチャデータの読み出しを可能にしていたが、テクスチャ領域を所定の大きさ以下にしようとすると、一つ一つのテクスチャデータをあまり大きくすることができない。このため、従来は、実際には外観が異なる建物等であっても、比較的単純で画一的なテクスチャデータを用いることも多く、図５に示すような、臨場感に乏しい三次元地図表示になっていた。
【００３１】
しかし、本実施形態のナビゲーション装置では、経路探索によって設定された走行経路に沿って実際に必要になる範囲の三次元オブジェクトに対応するテクスチャデータのみを先行して読み出すことができるため、仮に、従来と同じ容量のＶＲＡＭを用いたり、容量の小さなＶＲＡＭを用いた場合であっても、一つ一つのテクスチャデータのデータ量を大きくすることができる。このため、図４に示すような、高精細で臨場感のある三次元地図画像を表示することが可能になり、しかも、全てのテクスチャデータをＶＲＡＭ６０から読み出しているため、テクスチャマッピング処理の速度を低下させることもない。
【００３２】
また、本実施形態では、経路探索と同時に走行経路に沿って存在する三次元オブジェクトに対応するテクスチャデータのテクスチャＩＤを予め抽出し、ＶＲＡＭ６０内のテクスチャＩＤ領域６６に格納しているため、実際に地図バッファ１０からＶＲＡＭ６０内のテクスチャ領域６４にテクスチャデータを転送する際に、転送対象となるテクスチャデータを特定する時間を短縮することができる。
【００３３】
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。本実施形態では、経路探索によって走行経路が設定されている場合にテクスチャデータの先行読み出しを行ったが、経路探索による走行経路が設定されていない場合にも適用できる。この場合には、例えば、車両の現在位置周辺の所定範囲についてテクスチャデータの先行読み出しを行う。このようにした場合であっても、先行してＶＲＡＭのテクスチャ領域に書き込むテクスチャデータの種類を少なくすることが可能になり、しかも一つ一つのテクスチャデータのデータ量を増やすことが可能になるため高精細で臨場感のある三次元地図画像を表示することができる。
【００３４】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、走行経路に沿って必要になるテクスチャデータを選択的に画像メモリに格納しておくことができるため、画像メモリのテクスチャデータ用の格納領域を小さくした簡素な構造とすることができ、コスト低減を図ることができる。また、容量の小さな画像メモリを用いる場合であっても、走行経路に沿って必要なテクスチャデータをこの画像メモリから読み出すことが可能になり、テクスチャの読み出し時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態のナビゲーション装置の構成を示す図である。
【図２】経路探索処理が指示された場合の動作手順を示す流れ図である。
【図３】車両が走行中に三次元の地図表示と並行して行われるテクスチャデータの転送動作を示す流れ図である。
【図４】本実施形態の三次元地図表示の具体例を示す図である。
【図５】従来の三次元地図表示の具体例を示す図である。
【符号の説明】
１  ナビゲーションコントローラ
４  リモコンユニット
５  車両位置検出部
６  ディスプレイ装置
１０  地図バッファ
１４  ２Ｄ地図画像描画部
２０  車両位置計算部
２２  経路探索処理部
２４  探索結果格納部
２６  誘導経路描画部
２８  音声案内部
３０  ３Ｄ画像処理部
３２  テクスチャマッピング処理部
３４  テクスチャ転送処理部３４
５０  入力処理部
６０  ＶＲＡＭ（ビデオＲＡＭ）
６２  フレームメモリ領域
６４  テクスチャ領域
６６  テクスチャＩＤ領域
６８  表示処理部
【図１】
2004219182.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004219182.tif 000006
【図５】
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