(57)【要約】  【目的】歩行者の操作と入力するデータが少なく、現在地が歩行者にとって理解しやすいなどの「人にやさしい」条件を満たす歩行者ナビゲーションを提供することを目的としている．  【構成】３次元地図データなどから合成された歩行者から見えるランドマーク間の角度を格納した演算用データからなるランドマーク視角マップデータにより、ランドマーク間の角度と，歩行者の状況から，歩行者の位置を特定する歩行者ナビゲーション．【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元地図データなどから合成された歩行者から見えるランドマーク（例えば、建物，道路，看板など）の間の角度を格納した演算用データからなるランドマーク視角マップデータにより、ランドマーク間の角度と，その他の位置特定に役立つ歩行者の状況（例えば，歩行者のいるおおよその範囲など）から，歩行者の位置を特定することを特徴とするナビゲーションシステム．
【請求項２】
請求項１記載のランドマーク視角マップデータが、歩行者の位置（以下，「セグメント」という。）に応じてランドマーク間の角度がどのように変化するかを格納したランドマーク視角マトリクス及びセグメント定義表（例えば，セグメントの位置，幅，名前といったセグメントの特徴を表す表）の２つの要素から構成されていることを特徴とする請求項１記載のナビゲーションシステム．
【請求項３】
請求項２記載のランドマーク視角マトリクスが、道路上の各セグメントからランドマーク間の角度がどれくらいであるのかを示した表であることを特徴とする請求項１又は2記載のナビゲーションシステム．
【請求項４】
請求項３記載のランドマーク間の角度が、量子化されていることを特徴とする請求項１、2又は3記載のナビゲーションシステム．
[請求項５]  焦点距離が可変のレンズ系，フォーカス調整のためにレンズ系を移動させるフォーカス調整機能，像の大きさを計測するための２つのマーカとピントが合っている度合いを通知する機能を有する撮像面，焦点距離の変更要求を伝えるズームボタン，ズームボタンが押されるとレンズ系の焦点距離を変化させる焦点距離調整機能，撮像面に投影された像の大きさを２つのマーカにより観測する観測機能，撮像面に結ばれた像の長さ像長を測定する像長測定機能，撮像面とレンズ系との距離及び像長から撮像面に投影された像に対する視角を計算して通知する視角計算機能からなることを特長とする視角計．
[請求項６]  歩行者からみえるランドマークの間の角度を，請求項５に記載の視角計により測定し，請求項１，２，３又は４に記載の視角マップデータと照合することを特徴とするナビゲーションシステム．
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランドマーク視角マップを用いたナビゲーションシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年，有望性の高いマルチメディア事業として評価されているITSは，人と道路と車両とを最先端の情報通信技術を用いて一体のシステムとして構築することにより，安全性の向上，輸送効率の向上，快適性の向上を達成し，環境保全を目指した社会システムとして発展しつつある．よく耳にするものでは，道路交通情報通信システム（VICS）やノンストップ自動料金支払いシステム（ETC）があり，これらITSサービスがすでに運用開始されて，交通や暮らしが安全で快適なものへと変化している．その中で歩行者ITSは，ITSの主要な開発分野であり，歩行者，車椅子使用者，自転車などに安全・快適・利便を提供する道路システムとして今後，「誰もが快適に歩ける環境を提供するための仕組み」を実現する必要がある．これには，近年，歩行者が携帯電話やPDAといった携帯端末を持ち歩くようになり，行先案内，観光案内，買物案内，展示案内など，外出先で利用者のいる場所に応じたサービス（LBS）を受けたいと言う要求が高まりつつある背景がある．このような歩行者ITSの1つに位置づけられる現在のLBS（位置情報サービス）を発展させて人にやさしい歩行者ナビゲーションシステムを構築することが，望まれる。
「人にやさしい」歩行者ナビゲーションシステムであるためには、次の7つの項目を満たすことが必要である．
・  システムの示す現在地が歩行者にとって理解しやすい
・  歩行者は画面を逐一見ながら歩行する必要がない
・  目的地に向かうまでに歩行者の操作と入力するデータが少ない
・  歩行者にとって不必要に見せられるデータが少ない
・  音声でも歩行者の誘導案内が可能
・  コースを外れた場合でも目的地に向かうことが可能
・  位置取得センサがない場合でも誘導案内が可能
（以下、前記各項目を「目標項目１〜７」と表示する．）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし，次の2つの従来例に示すように、従来の歩行者ナビゲーションでは，「人にやさしい」という前記目標項目を満足するものはなかった。
【０００４】
すなわち、一つ目の従来例として、図１１で示すような2次元地図による歩行者ナビゲーションシステムがあり，現在実用化され，普及しているものに，EZナビウォーク（au）などがある．これらは， GPSセンサなどの位置取得センサから歩行者の位置座標を取得し，その位置座標に応じた2次元地図データを2次元地図ビューアにより，携帯電話等の画面に表示する．そして歩行者の位置座標をその2次元地図上に指し示すことにより，自分がどのように移動しているかが携帯電話の画面上でリアルタイムにわかる．このようなナビゲーションシステムが，「人にやさしい」という観点から考察すると，歩行者はGPSセンサなどの位置取得センサを持ちながら歩行するだけで自身の位置がわかることから，歩行者の操作と入力するデータがほとんど必要ないといえる．ただ，そのほかの「人にやさしい」とする目標項目に関しては，2次元地図上に現在地が表示されるため，歩行者は直感的に理解しがたいという問題がある．つまり，頭の中で地図とその地図上に示された現在地，そして実際に目の周りに見える風景との３つを対応付けしなければならない．また，GPSセンサによって取得された位置座標をそのまま画面の地図上に表示するため，GPSセンサから取得する位置座標の誤差が大きい場合や，位置座標そのものが取得不可能のときは，ナビゲーションシステムが誤差を含んだ位置をそのまま表示することで人を惑わすことや，位置を表示できないことでシステムそのものが利用できないという問題点がある． 
次に、二つ目の従来例として、図１２で示すような３次元地図を用いた歩行者ナビゲーションシステムがあり，歩行者位置を取得する方法は前記のシステムと同様にGPSセンサを用いた位置座標の取得が主流だが，歩行者位置を指し示す画面において，3次元地図ビューアにより3次元地図データを描画する特徴がある．これにより，２次元地図上に歩行者位置を指し示す一つ目のナビゲーションシステムに対し，現在地が直感的に理解可能といえる．つまり，歩行者は実際に見える風景と，その画面を比較することで現在地を理解できるため，現在地の理解しやすさという点では，「人にやさしい」といえる．しかし，他の目標項目に関して言えば，３次元地図を画面上で描画するデータが多いことや，そのデータを扱うことが可能なメディアが携帯電話などの計算能力が低いものでは難しいことが問題点として挙げられる．また，歩行者の快適に歩ける環境という点で大きな問題は，画面をちらちらと見て歩く必要があることである．つまり，歩行者が歩くことで逐一変化する目の周りの風景と画面上の風景を比較しながら歩かなければならないという問題点を有している．
これより，従来の歩行者ナビゲーションは，我々が「人にやさしい」と考えるナビゲーションシステムとは言い難い．
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、「人にやさしい」前記目標項目を満たす歩行者ナビゲーションとして，ランドマーク視角マップを用いたナビゲーションシステムを提供することを解決すべき課題としている．
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の発明のナビゲーションシステムは、３次元地図データなどから合成された歩行者から見えるランドマーク（例えば、建物，道路，看板など）の間の角度を格納した演算用データからなるランドマーク視角マップデータにより、ランドマーク間の角度と，その他の位置特定に役立つ歩行者の状況（例えば，歩行者のいるおおよその範囲など）から歩行者の位置を特定することを特徴とする．
第２の発明のナビゲーションシステムは、第１の発明記載のランドマーク視角マップデータが、歩行者の位置に応じてランドマーク間の角度がどのように変化するかを格納したランドマーク視角マトリクス及びセグメント定義表（例えば，セグメントの位置，幅，名前といったセグメントの特徴を表す表）の２つの要素から構成されていることを特徴とする．
第３の発明のナビゲーションシステムは、第2の発明記載のランドマーク視角マトリクスが、道路上の各セグメントからランドマーク間の角度がどれくらいであるのかを示した表であることを特徴とする．
第4の発明のナビゲーションシステムは、第３の発明記載のランドマーク間の角度が、後述の実施例のように量子化されていることを特徴とする．
第５の発明の視角計は、焦点距離が可変のレンズ系，フォーカス調整のためにレンズ系を移動させるフォーカス調整機能，像の大きさを計測するための２つのマーカとピントが合っている度合いを通知する機能を有する撮像面，焦点距離の変更要求を伝えるズームボタン，ズームボタンが押されるとレンズ系の焦点距離を変化させる焦点距離調整機能，撮像面に投影された像の大きさを２つのマーカにより観測する観測機能，撮像面に結ばれた像の長さ像長を測定する像長測定機能，撮像面とレンズ系との距離及び像長から撮像面に投影された像に対する視角を計算して通知する視角計算機能からなることを特徴とする．
第６の発明のナビゲーションシステム歩行者からみえるランドマークの間の角度を，第５の発明の視角計の視角計により測定し，第１，２，３又は４の発明の視角マップデータと照合することを特徴とする．
【発明の効果】
【０００６】
本発明のナビゲーションシステムは、３次元地図データなどから歩行者が視認可能であるランドマーク間の角度を蓄積したランドマーク視角マップデータを生成し、該ランドマーク視角マップデータにより，ランドマークの角度比較に必要なデータだけを保持することで，データ量と計算量を削減することができる．具体的には，ランドマーク間の角度計算を行うために必要な，歩道の位置，建物の位置，建物の高さのデータから，ランドマーク間の角度を計算し，ランドマーク視角マップデータとして記録する．ランドマーク視角マップデータとは，歩行者の位置を基準としたランドマーク間の角度を格納した演算用データである．これを用いれば，ランドマーク間の角度と，その他の位置特定に役立つ歩行者の状況（歩行者のいるおおよその範囲（例えば、名古屋市栄にいる）などが該当）から，歩行者の位置を特定することができる．
歩行者がシステムの示す歩行者位置の正誤を判別するとき，従来の2次元地図を用いたナビゲーション(ナビ)では，地図上に示された多数の地名や建物名のうち，いくつかを周囲の情報(看板など)から見つけて，地図と現在地と風景とを対応付けしなければならないが，本発明では，歩行者から見える風景に存在するランドマークにのみ注目すればよいので目標項目１，４を満たすことができる．また、システムが誤って認識している歩行者位置を，歩行者が正しく入力する場合，3次元地図を用いた従来のナビでは，3次元ビューアを操作して，見える風景と同じ風景をビューア上で見つけてから自身の位置を入力する必要があるが，本発明では，ランドマーク視角マップ上によって求められたランドマーク間の角度を計測することだけに注目すればよいので目標項目3を満たすことができる．そしてまた、GPSなどの位置特定センサを用いた従来のナビゲーションシステムにおいて，位置特定センサの位置取得が不十分・不正確であった場合，目的地に向かうことが困難になるが，本発明では，歩行者から見えるランドマーク間の角度を測りさえすれば位置の特定は容易であるため目標項目７を満たすことができる． 
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を具体化した実施例について図面を参照しつつ説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１〜図5により本発明の、ランドマーク視角マップを用いて歩行者の位置を特定する流れを示す．なお，ここでいうランドマークは，歩行者によって認識が容易な建物，道路，看板などを指し，広い意味で捉えている．また，ランドマーク視角マップとは，歩行者から見えるランドマーク間の角度が付加された地図のことである．
まず、図１では、歩行者が，現在地を見失った状態にあり、本図の太く囲った部分のどこに歩行者はいるのかがわからない状態にあることを示している．次にステップ１として図２に示すように、歩行者は，歩行者から見えるランドマークに対して，その間の角度を計測する。さらに次のステップ２として図３に示すように、ステップ１で計測した角度によって，歩行者の現在地の候補地が絞られる(図３の例では，太く囲った部分に絞り込まれているとする)．
ステップ３として図４に示すように、ステップ２で絞り込まれた候補地から歩行者が現在地を特定できなかった場合，次に角度を測るべきランドマーク間が表示され，歩行者は，そのランドマーク間の角度を再計測する．ここで表示される”次に角度を測るべきランドマーク間” は，歩行者の位置をより絞り込みやすくなるように，システムが求めたランドマーク間である．
ステップ３で計測した角度によって，図５に示すように、歩行者の現在地の候補地がさらに絞られる．
ステップ３，4を歩行者が現在地を特定できるまで繰り返し歩行者の位置を特定する．
次に、本発明の歩行者ナビゲーションシステムの構造を図6により説明する．図6に示すように本発明のシステムは，３次元地図データなどから合成された歩行者から見えるランドマーク間の角度を格納したランドマーク視角マップデータを作成し，それを利用して歩行者の位置を特定する．そして，その結果をナビゲーションシステムで利用する．
前記したようにランドマーク視角マップデータとは，歩行者の位置を基準としたランドマーク間の角度を格納した演算用データである．ランドマーク視角マップデータにより，ランドマークの角度比較に必要なデータだけを保持することで，データ量と計算量を削減することができる．具体的には，ランドマーク間の角度計算を行うために必要な，歩道の位置，建物の位置，建物の高さのデータから，ランドマーク間の角度を計算し，ランドマーク視角マップデータとして記録する．次に、このランドマーク視角視認マップデータについて説明する． 
ランドマーク視角マップデータは，図７,８のように２つの要素から構成される．
1つ目は，図７に示したランドマーク視角マトリクスであり，歩行者の位置（以降，セグメントと呼ぶ）に応じてランドマーク間の角度がどのように変化するかを格納したものである．これは，後ほど詳しく述べる．
2つ目は，図８示したセグメント定義表であり，セグメントの特徴を表す．例えば，セグメントの位置，幅，名前といったものである．
これら２つから構成されるランドマーク視角マップデータによって，歩行者から見えるランドマークの特徴から位置を特定し，目的地に誘導することが可能である．
ランドマーク視角マトリクスは，図7のような表であり，道路上の各セグメントからランドマーク間の角度がどのくらいであるのかを示した表である．この角度は，マトリクスのデータ量や計算量の削減のため，量子化されている．(量子化の一例：10度以上15度以下はすべて10度として扱う)．
図7における計測対象1，計測対象2，計測対象3は，角度の計測対象であり，どことどこの間の角度を測るかという決まりごとである．例えば，地面と，歩道の反対側の正面にある建物の屋上との角度(建物の高さの角度)が計測対象として挙げられる．
また，図7におけるS1，S2，S3，S4は，セグメントを示す．セグメントとは，ある条件によって道路を区切ったものであり，その条件は以下の2つである．
・  ランドマーク間の角度(量子化された角度)が変わったとき
・  ランドマーク間の角度が計測できなくなったとき，または，その逆
次に、本発明の歩行者ナビゲーションシステムによる歩行者の位置特定を行うモデルの一例として，本システムの適用された携帯端末（ＰＤＡ）を持つ歩行者が，ランドマーク視角マップデータが格納されたサーバーと通信する状況を挙げる．このモデルに対し，歩行者の位置を特定するまでの各ステップの流れを，図９，１０を用いて示す．なお、歩行者の位置をある程度は、分かっている状態から位置を特定するものとする。まず、図９の各ステップについて説明する。
Ｓｔｅｐ１：歩行者は，角度の計測対象（どことどこの間の角度を測るのか）を決める．（ＰＤＡに表示された候補の中から選択する）．
Ｓｔｅｐ２：歩行者は，Ｓｔｅｐ１で決めた計測対象について角度を計測する．
Ｓｔｅｐ３：ＰＤＡのシステムは、Ｓｔｅｐ１で決めた角度の計測対象と、Ｓｔｅｐ２で計った角度をサーバーに送信する．
Ｓｔｅｐ４：サーバーは、受信した角度の計測対象とその角度より、ランドマーク視角マトリクスを用いて歩行者の現在地を絞り込む．
Ｓｔｅｐ５：Ｓｔｅｐ４で歩行者の現在地を1つに絞れなかった場合、サーバーは、次に歩行者が測るべき計測対象を決める．この計測対象は、歩行者の現在地の候補地をできるだけ絞れるようなものにする．
次に、Ｓｔｅｐ５からの続きを図１０により説明する． 
Ｓｔｅｐ６：サーバーは、Ｓｔｅｐ４で求めた歩行者の現在地の候補と、Ｓｔｅｐ５で求めた次の計測対象を送信する．
Ｓｔｅｐ７：歩行者のＰＤＡに現在地の候補が表示される．
Ｓｔｅｐ８：歩行者が、Ｓｔｅｐ７で表示された現在地の候補を見て、現在地が1つに特定できた場合、システムは終了する．歩行者が、現在地を1つに特定できなかった場合、サーバーが示した次の計測対象の角度を測り、以降Ｓｔｅｐ３〜８を繰り返す．
第５の発明のナビゲーションシステムの視角計は，図１３に示すように，レンズ系，レンズ調整装置，撮像面，視角計算装置，レンズ調整ボタン，観測窓からなる．レンズ調整装置は，レンズ調整ボタンが押されると，レンズ系の焦点距離ｆを変化させる．撮像面は，レンズ系により作られた対象物の像を表示し，フォーカス調整のためレンズ系を移動させることによりレンズ系と撮像面の距離ｂを変化させる．視角計算装置は，レンズ系の焦点距離ｆ，レンズ系と撮像面の距離ｂ，マーカ１とマーカ２の距離Lから，対象物に対する視角を計算して，視角計測結果を送出する．観測装置は，撮像面における像，および，マーカ１，マーカ２を観測するためのものである．レンズ調整ボタンは，レンズ調整装置の焦点距離を変化させるためのものである．
利用者は，観測装置を通して撮像面における対象物の像を観測し，対象物の像の大きさがマーカ１とマーカ２の長さLに一致するように，レンズ調整ボタンを押してレンズ系の焦点距離を変化させる．一致した時点で，利用者は，レンズ調整ボタンを離す．視角計算装置は，このときのレンズ系の焦点距離fとレンズ系と撮像面との距離ｂとマーカ１とマーカ2の距離Lから対象物の視角を計算し，その値を視角計測結果として送出する．
【産業上の利用可能性】
【０００９】
このようなナビシステムは、行先案内、観光案内、買物案内、展示案内などにおおいに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ランドマーク視角マップを用いて歩行者の位置を特定する流れを示す説明図において、歩行者は，現在地を見失った状態にある．
【図２】ランドマーク視角マップを用いて歩行者の位置を特定する流れを示す説明図において、ステップ１として、歩行者は，歩行者から見えるランドマークに対して，その間の角度を計測することを示した図である．
【図３】ステップ１で計測した角度によって，歩行者の現在地の候補地が絞られることを示した図である．
【図４】ステップ２で絞り込まれた候補地から歩行者が現在地を特定できなかった場合，ステップ３として、次に角度を測るべきランドマーク間が表示され，歩行者は，そのランドマーク間の角度を再計測することを示した図である．
【図５】ステップ３で計測した角度によって，図５に示すように、歩行者の現在地の候補地がさらに絞られる．
【図６】本発明の歩行者ナビゲーションシステムの構造を示す説明図である．
【図７】ランドマーク視角マトリクスを示す説明図である．
【図８】セグメント定義表である．
【図９】サーバ-PDAクライアントモデルにおける位置特定の流れを示す説明図である．
【図１０】サーバ-PDAクライアントモデルにおける位置特定の流れを示す説明図である．
【図１１】2次元地図による従来の歩行者ナビゲーションシステムを示す説明図である．
【図１２】３次元地図を用いた従来の歩行者ナビゲーションシステムを示す説明図である．
【図１３】視覚計の構成を示す説明図である．
【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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【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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