(57)【要約】【課題】前景周辺映像に道路案内情報を重畳表示する際の見づらさを改善して、道路案内情報を認知する運転者の負担低減を図り得る道路案内表示装置および道路案内表示方法を提供する。【解決手段】車両の進行方向前方を周辺映像として撮影する周辺映像撮影カメラ１０７と、周辺映像を表示する表示装置１１２と、車両の現在位置を検出する自車両位置検出部１０２と、道路の接続関係を記憶している地図データベース１０４と、を備えた道路案内表示装置において、経路探索部１０３により、操作者の指示および自車両の現在位置に応じて地図データベース１０４を基に先の経路を探索し、経路映像合成部１１１により、経路図を表示装置１１２の表示映像のうち空に該当する部分に重畳して表示する。【選択図】図１
2009250714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の進行方向前方を周辺映像として撮影する周辺映像撮影手段と、
前記周辺映像を表示する表示手段と、
車両の現在位置を検出する自車両位置検出手段と、
道路の接続関係を記憶している地図データベースと、
操作者の指示および自車両の現在位置に応じて前記地図データベースを基に先の経路を探索する経路探索手段と、
前記経路探索手段による経路図を前記表示手段の表示映像のうち空に該当する部分に重畳して表示する映像合成手段と、
を備えることを特徴とする道路案内表示装置。
【請求項２】
前記経路図の縦方向およびまたは横方向を拡大または圧縮する座標変換式に基づき、前記経路図を鳥瞰表示に変換する映像変換手段、を備え、
前記映像合成手段は、前記鳥瞰表示の経路図を前記表示手段の表示映像のうち空に該当する部分に重畳して表示することを特徴とする請求項１に記載の道路案内表示装置。
【請求項３】
前記座標変換式が、前記経路図の縦方向およびまたは横方向の拡大または圧縮を不等間隔に行なうように設定されていることを特徴とする請求項２に記載の道路案内表示装置。
【請求項４】
前記座標変換式が、前記経路図の横方向の拡大または圧縮について、中心から左右に離れるに従って横方向長さが長くなるように設定されていることを特徴とする請求項２または請求項３の何れか１項に記載の道路案内表示装置。
【請求項５】
前記座標変換式が、予め設定された範囲内において、前記鳥瞰表示の経路図の縦方向と横方向との拡大または圧縮率の比が一定の比率となるように設定されていることを特徴とする請求項２〜請求項４の何れか１項に記載の道路案内表示装置。
【請求項６】
前記座標変換式が、予め設定された範囲内において、前記鳥瞰表示の経路図の縦方向と横方向との拡大または圧縮率が略同一となるように設定されていることを特徴とする請求項２〜請求項４の何れか１項に記載の道路案内表示装置。
【請求項７】
前記鳥瞰表示の経路図の視点位置に応じたグリッド線を伴うグラフィックデータを記憶するグラフィックデータ記憶手段と、
前記グラフィックデータ記憶手段に記憶されたグラフィックデータを、前記映像合成手段による前記周辺映像と前記経路図または前記鳥瞰表示の経路図との合成映像に重畳して前記表示手段に表示するグラフィック重畳手段と、を備えることを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の道路案内表示装置。
【請求項８】
車両の進行方向前方を周辺映像として撮影する周辺映像撮影手段と、前記周辺映像を表示する表示手段と、車両の現在位置を検出する自車両位置検出手段と、道路の接続関係を記憶している地図データベースと、を備えた道路案内表示装置の道路案内表示方法であって、
操作者の指示および自車両の現在位置に応じて前記地図データベースを基に先の経路を探索する経路探索ステップと、
前記経路探索ステップによる経路図を前記表示手段の表示映像のうち空に該当する部分に重畳して表示する映像合成ステップと、
を備えることを特徴とする道路案内表示方法。
【請求項９】
前記経路図の縦方向およびまたは横方向を拡大または圧縮する座標変換式に基づき、前記経路図を鳥瞰表示に変換する映像変換ステップ、を備え、
前記映像合成ステップは、前記鳥瞰表示の経路図を前記表示手段の表示映像のうち空に該当する部分に重畳して表示することを特徴とする請求項８に記載の道路案内表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は道路案内表示装置および道路案内表示方法に係り、特に、前景周辺映像に道路案内情報を重畳表示する道路案内表示装置および道路案内表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カーナビ等の地図情報を理解することが苦手な運転者のために、地図情報の読み取り支援や、認知の負荷低減を図る目的から、車両前方の風景をカメラ映像として取り込み、取り込んだ映像に道路案内用の図形等を重畳表示する加工を施して、車載モニタに表示する試みが行なわれるようになってきている。
【０００３】
例えば、特開平１０−２８１７９５号公報に開示の「車両用案内表示装置」では、車載用カメラによってオンタイムで撮影する前景カメラ映像、即ち車両前方の周辺映像を車載モニタ上に表示し、さらに道路案内情報（交差点進行方向指示、車線変更指示等）を重畳表示する手法が提案されている。
【特許文献１】特開平１０−２８１７９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１に開示された技術においては、車載モニタ上に数百メートル先の交差点を案内表示するのが精一杯で、その先の交差点を無理に案内表示しようとすると、水平線付近に情報が集まるために極端に見難くなる。そのため、２〜３つ先の交差点の進行方向を案内表示によって確認するのが困難であるという事情があった。
【０００５】
本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、前景周辺映像に道路案内情報を重畳表示する際の見づらさを改善して、道路案内情報を認知する運転者の負担低減を図り得る道路案内表示装置および道路案内表示方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を解決するため、本発明は、経路探索された経路図を車両進行方向前方の表示映像のうち空に該当する部分に重畳して表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、水平線付近に情報が集まることによる見づらさが改善され、２〜３つ先の交差点の進行方向も案内表示によって容易に確認することができ、結果として、道路案内情報を認知する運転者の負担低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の道路案内表示装置および道路案内表示方法の実施例について、〔実施例１〕、〔実施例２〕、〔実施例３〕の順に図面を参照して詳細に説明する。
【０００９】
〔実施例１〕
図１は本発明の実施例１に係る道路案内表示装置の構成図である。同図において、本実施例の道路案内表示装置は、目的地入力部１０１、自車両位置検出部（自車両位置検出手段）１０２、経路探索部（経路探索手段）１０３、地図データベース１０４、経路誘導部１０５、座標変換式記憶部１０６、周辺映像撮影カメラ（周辺映像撮影手段）１０７、案内矢印映像生成部１０８、案内矢印映像合成部１０９、経路映像変換部（映像変換手段）１１０、経路映像合成部（映像合成手段）１１１および表示装置（表示手段）１１２を備えて構成されている。
【００１０】
目的地入力部１０１は、例えば表示装置１１２の表示画面に重ねて設置されたタッチパネルであり、住所または電話番号等を基に目的地を設定する。この入力設定された情報は車載コンピュータ１３０に送られる。
【００１１】
また自車両位置検出部１０２は、例えばＧＰＳレシーバであり、衛星から送られる情報をもとに、自車両の現在位置を算出する。この算出された位置情報は車載コンピュータ１３０に送られる。
【００１２】
また、周辺映像撮影カメラ１０７は、ＣＣＤ撮像素子等からなる車載用カメラで構成され、撮影した周辺映像は電気的な映像信号に変換されて車載コンピュータ１３０に送られる。
【００１３】
また、表示装置１１２は、車載コンピュータ１３０で作成された合成画面すなわちカーナビゲーション用の合成映像を表示画面に表示するものであり、例えば液晶ディスプレイ等で構成されている。
【００１４】
また、列挙した構成要素群の内、目的地入力部１０１、自車両位置検出部１０２、周辺映像撮影カメラ１０７および表示装置１１２を除く他の構成要素、即ち経路探索部１０３、地図データベース１０４、経路誘導部１０５、座標変換式記憶部１０６、案内矢印映像生成部１０８、案内矢印映像合成部１０９、経路映像変換部１１０および経路映像合成部１１１は、車載コンピュータ１３０における処理プログラムおよびデータである。つまり、車載コンピュータ１３０は、例えば、ＣＰＵ、ＭＰＵ（マイクロプロセッサ）またはＤＳＰ（ディジタル信号処理プロセッサ）等のプロセッサおよびＲＡＭ，ＲＯＭ等のメモリ、並びに外部機器群とのインタフェース部によって実現され、経路探索部１０３、経路誘導部１０５、座標変換式記憶部１０６、案内矢印映像合成部１０９および経路映像合成部１１１はメモリに記憶されてプロセッサ上で実行されるプログラムである。
【００１５】
経路探索部１０３は、現在位置から目的地までの経路を探索するものであり、例えばダイクストラ法等を用いて最小コスト経路を探索する。この経路探索部１０３では、目的地入力部１０１による目的地情報と自車両位置検出部１０２による現在位置情報とに基づいて、地図データベース１０４から地図データを読み出して、現在位置から目的地までの経路と、該経路のルート特徴量とを算出する。
【００１６】
また、経路誘導部１０５は、経路およびルート特徴量に基づいて、自車両の現在位置近傍にある道路のうち、目的地へ向かう経路上にある道路に関する情報を抽出して、誘導経路情報として出力する。
【００１７】
また、車両の進行方向の案内図形を生成する案内矢印映像生成部１０８は、経路誘導部１０５からの誘導経路情報に基づいて、表示装置１１２の表示映像上に道路案内用として表示する案内矢印を生成するものである。なお、本実施例においては、車両の進行方向を案内するための案内図形として、案内矢印を用いることにしているが、案内図形としては、係る案内矢印に限るものではなく、例えば、車両の進行方向を適当な色の丸マークや車両グラフィックの点滅表示などで案内するようにしても良いし、如何なる図形を用いてもかまわない。
【００１８】
また、案内矢印映像合成部１０９は、周辺映像撮影カメラ１０７で撮影された自車両前方の周辺の撮影映像に案内矢印映像生成部１０８で生成された案内矢印（案内図形）を合成して出力する。
【００１９】
また、経路映像変換部１１０は、経路誘導部１０５の誘導経路情報に基づく経路図を、座標変換式記憶部１０６に記憶されている座標変換式に基づき該経路図の縦方向およびまたは横方向を拡大または圧縮して、鳥瞰表示に変換する。
【００２０】
さらに、経路映像合成部１１１は、案内矢印映像合成部１０９で案内矢印が合成された前方周辺映像のうち空に該当する部分に、経路映像変換部１１０で変換された鳥瞰表示の経路図を重畳して合成する。この合成映像はカーナビゲーション用として表示装置１１２に対して出力される。
【００２１】
以上のような構成により、本実施例の道路案内表示装置では、操作者の目的地入力部１０１を介した指示並びに自車両位置検出部１０２による自車両の現在位置に応じて、経路探索ステップ（経路探索部１０３）により地図データベース１０４を基に先の経路を探索し、経路誘導部１０５により誘導経路情報を抽出して、映像変換ステップ（経路映像変換部１１０）により、誘導経路情報に基づく経路図を、座標変換式記憶部１０６に記憶されている座標変換式に基づき該経路図の縦方向およびまたは横方向を拡大または圧縮して、鳥瞰表示に変換し、さらに、映像合成ステップ（経路映像合成部１１１）により、鳥瞰表示の経路図を前方周辺映像のうち空に該当する部分に重畳合成して、これを表示装置１１２に表示する。
【００２２】
次に、本発明の映像変換ステップ（経路映像変換部１１０）における座標変換式に基づく経路図の縦方向およびまたは横方向の拡大または圧縮の手法の概要について、図２〜図６を参照して詳細に説明する。
【００２３】
ここで、図２〜図６の何れの図も、前方に交差点を有する道路地図の表示例を示している。図２は道路地図の上方からプランビューとして見た表示例であり、図３は道路地図を俯瞰して見た鳥瞰表示の表示例である。また、図４は、図３の鳥瞰表示を単純に縦方向にのみ拡大した場合の拡大鳥瞰表示を示す表示例であり、図３に示す鳥瞰表示を適当に分割した各エリアについて、横方向はそのままとして、縦方向のみを縦方向の比率ｙ１：ｙ２：ｙ３：ｙ４をそのまま保持した比率ｎ・ｙ１：ｎ・ｙ２：ｎ・ｙ３：ｎ・ｙ４とｎ倍に拡大した拡大鳥瞰表示を例示している。
【００２４】
また、図５は、道路を俯瞰した状態で撮影した図２のプランビューを縦方向と横方向との比が一定となるように拡大・縮小変換した場合の全体拡大鳥瞰表示を例示しており、縦方向を比率ｎ・ｙ１：ｎ・ｙ２：ｎ・ｙ３：ｎ・ｙ４によりｎ倍に拡大した場合、横方向についても、同様にｎ・ｘ１：ｎ・ｘ２：ｎ・ｘ３：ｎ・ｘ４とｎ倍に拡大して得られる相似形変換を行なっている。すなわち、図５の全体拡大鳥瞰表示においては、変換前の各エリアの縦横の比率ａ：ｂ＝ａ’：ｂ’＝ａ”：ｂ”＝ａ’’’：ｂ’’’の関係が拡大・縮小変換後においても成立するようにしている。
【００２５】
さらに、図６は、図３の鳥瞰表示の一部の注目エリアについて縦方向と横方向との比が一定となるように拡大・縮小変換した場合の一部拡大鳥瞰表示を例示するものであり、一部の注目したエリアについてのみ、縦方向を比率ｎ・ｙ１：ｎ・ｙ２：ｎ・ｙ３：ｎ・ｙ４によりｎ倍に拡大した場合、横方向についても、同様にｎ・ｘ１：ｎ・ｘ２：ｎ・ｘ３：ｎ・ｘ４とｎ倍に拡大して得られる相似形変換を行なっている。すなわち、図６の一部拡大鳥瞰表示においては、注目したエリアのみについて、変換前の各エリアの縦横の比率ａ：ｂ＝ａ’：ｂ’＝ａ”：ｂ”＝ａ’’’：ｂ’’’の関係が拡大・縮小変換後においても成立するようにしている。
【００２６】
図２のプランビューのような平面的表示の場合は、ずっと前方にある交差点やカーブも実形状通り忠実に画面表示することができるので、運転者が道路地図から前方の交差点やカーブを識別する上で特に問題が発生することはない。しかしながら、この道路地図は表示画面上で前方周辺映像に重畳して表示され、また、見易さの観点から前方周辺映像のうち空に該当する部分領域に限定して重畳表示されることから、限られた表示領域内に平面的な表示で目的地までの経路図を全て表示することは難しい。そこで、図３のような鳥瞰表示によって限られた表示領域内に目的地までの経路図を表示することが考えられるが、この鳥瞰表示の場合は、ずっと前方にある交差点やカーブは縦方向につぶれて画面表示されてしまい、運転者が正確に地図情報を読み取ることが難しくなってくる。
【００２７】
この問題を対策する手法としては、図３においてつぶれて表示される映像の縦方向のみを図３における各エリアの比率に応じてそれぞれｎ倍に拡大した拡大鳥瞰表示に変換する手法（図４）が考えられる。しかし、図４に示す拡大鳥瞰表示のように、つぶれて表示される縦方向のみを単純に拡大した表示画面では、交差点やカーブの形状自体も崩れてしまうことになるので、交差点やカーブの形状が実形状とは異なったものとなり、地図情報の認識が不得手な運転者にとっては、交差点やカーブを識別し難い画面表示となっている。すなわち、単に、縦方向または横方向に拡大するだけでは、交差点やカーブ等の道路形状が変化してしまい、理解し難い表示となってしまい、カーナビに用いる場合、運転者の前方経路に対する認知ストレスを低減することはできない。
【００２８】
一方、図５の全体鳥瞰表示や図６の一部鳥瞰表示に示すように、変換前の各エリアの縦横の比率ａ：ｂ＝ａ’：ｂ’＝ａ”：ｂ”＝ａ’’’：ｂ’’’の比が拡大・縮小変換後においても成立するように相似形変換を行なった場合は、前方に存在する交差点やカーブの形状自体が保持された状態で拡大して画面表示されることになり、地図情報の認識が不得手な運転者であっても、交差点やカーブ等を容易に識別することができる画面表示となる。
【００２９】
すなわち、本発明は、図５の全体鳥瞰表示や図６の一部鳥瞰表示に示すように、実際の道路形状を反映した座標変換を行なうことにより、縦方向と横方向との拡大・圧縮の比率を、経路表示全体で、あるいは、注目するエリアで、同一にし、車両前方にある交差点やカーブ等の形状を略正確に反映して画面表示させることを可能にしている。逆に言えば、実際の道路地図の実寸法からの縮尺率の比率を、注目エリアに応じて、縦方向と横方向とで略同一にして、車両前方にある交差点やカーブ等の形状を略正確に画面表示させることができる。すなわち、注目エリアの縦横の比を一定にして相似形を維持して変換して画面表示することによって、運転者に対する地図情報の読み取り支援を強化し、道路案内情報を認知する運転者の負担を低減することが可能になる。
【００３０】
次に、本実施例の経路映像変換部１１０において、経路誘導部１０５の誘導経路情報に基づく経路図を縦方向およびまたは横方向を拡大または圧縮して鳥瞰表示に変換するための座標変換式（座標変換式記憶部１０６に記憶されている座標変換式）について、図７および図８を参照して詳細に説明する。
【００３１】
一般に、道路地図のように実寸法を正確に反映したプランビューの上面座標上の任意の点を鳥瞰表示の座標に変換する場合、次のように変換すれば良い。たとえば、図７に示すような位置関係にある場合、道路地図座標を示すプランビューの上面座標の縦方向（Ｙ方向）の座標Ｙに関して、鳥瞰表示座標のｙ方向座標ｙに、以下のような数式により変換することができる。ここに、図７は、鳥瞰表示において、上面座標上のＹ方向の任意の点Ｙを表示座標上の点ｙに変換する座標変換式（Ｙ方向）を説明するための説明図である。
【００３２】
すなわち、鳥瞰表示座標のｙ方向座標ｙは、
（数１）
ｙ＝−ＤＳ・tanθ−ＤＳ・tanω＝−ＤＳ(tanθ＋tanω） …（１）
として与えられる。また、上面座標上の任意の点Ｙは、次の式２によって与えられる。
【００３３】
（数２）
Ｙ＝〔ｈ／sin(θ＋ω）〕・（cosω／sinθ）＋ｃ …（２）
ここで、式２をさらに整理すると、次の式３が得られる。
【００３４】
（数３）
Ｙ＝〔ｈ／(tanθ＋tanω）〕・（１／cos２θ）＋ｃ …（３）
したがって、式１と式３とから、上面座標Ｙから鳥瞰表示座標ｙへ座標変換するための座標変換式として、鳥瞰表示座標上の点ｙと上面座標上の点Ｙとの間に、次の式４の関係が成立する。
【００３５】
（数４）
Ｙ＝（−ｈ・ＤＳ／cos２θ）・（１／ｙ）＋ｃ …（４）
ここで、式４の最初のかっこ内の関係を、次の式５に示すような定数ｂを用いて与える。
【００３６】
（数５）
ｂ＝ｈ・ＤＳ／cos２θ …（５）
すなわち、式４の座標変換式を、定数ｂを用いて表現すると、上面座標（地図座標）のＹ方向の座標Ｙに対する鳥瞰表示座標ｙは、次の式６に示す関係となる。
【００３７】
（数６）
Ｙ＝（−ｂ／ｙ）＋ｃ …（６）
経路映像変換部１１０においては、場合によっては、経路図全体、或いは、注目する特定のエリアについては、さらに縦方向のつぶれを緩和させて、正しい距離感を認識しやすい表示とするために、式６に示す座標変換式に対して、さらに縦方向に不等間隔に圧縮または拡大するような修正を加えるようにしても良い。具体的な一例をあげると、次の式７に示すように、表示上のｘ方向、ｙ方向の任意の点（ｘ、ｙ）に対して修正量ｄを乗じた値を用いて補正するようにしても良い。
【００３８】
（数７）
Ｙ＝（−ｂ／ｙ）−ｄ・ｘ・ｙ＋ｃ …（７）
なお、さらには、縦方向と横方向との拡大・圧縮率の比を一定にした相似形変換により、正しい道路形状をより正確に把握しやすいように、縦方向（Ｙ方向）のみならず、横方向（Ｘ方向）についても、同様に、不等間隔に圧縮または拡大するような修正を加えるようにしても良い。
【００３９】
一方、道路地図データのように実寸法を正確に反映したプランビューの上面座標上の任意の点を鳥瞰表示の座標に変換する場合、上面座標上のＹ方向と直行するＸ方向の座標Ｘに関しては、たとえば図８に示すように、表示画面上の表示座標のｘ方向の座標ｘとの間に、次の式８の関係が成立する。ここに、図８は、鳥瞰表示において、上面座標上のＸ方向の任意の点Ｘを表示座標上の点ｘに変換する座標変換式（Ｘ方向）を説明するための説明図である。
【００４０】
（数８）
Ｘ／｛（Ｙ−ｃ）・cosθ｝＝ｘ／ＤＳ …（８）
式８をさらに整理すると、次の式９が得られる。
【００４１】
（数９）
Ｘ＝（cosθ／ＤＳ）・ｘ・（Ｙ−ｃ） …（９）
さらに、式９の（Ｙ−ｃ）を、前記式６を用いて変形すると、上面座標Ｘから表示座標ｘへの座標変換式としては、表示座標上の点ｘと上面座標上の点Ｘとの間に、次の式１０の関係が成立する。
【００４２】
（数１０）
Ｘ＝（cosθ／ＤＳ）・ｘ・（−ｂ／ｙ）
＝−ｂ・（cosθ／ＤＳ）・（ｘ／ｙ） …（１０）
ここで、式１０の最初のかっこまでの関係を、次の式１１に示すように、定数ａを用いて与える。
【００４３】
（数１１）
ａ＝ｂ・（cosθ／ＤＳ） …（１１）
すなわち、式１０の座標変換式を、定数ａを用いて表現すると、鳥瞰表示座標上の座標ｘに対する上面座標（Ｘ方向）上の座標Ｘは、表示座標上のｙ方向の座標ｙにも関連する形で、次の式１２に示す関係となる。
【００４４】
（数１２）
Ｘ＝−ａ・（ｘ／ｙ） …（１２）
以上のように、経路誘導部１０５の誘導経路情報に基づく経路図の鳥瞰表示への変換は、前記式６および式１２の各式における各定数ａ，ｂ，ｃに対して具体的な数値（すなわち視点や表示範囲等に対応する値）を代入することにより可能であり、地図座標を示す上面座標上の任意の点Ｘ、Ｙについて、式６および式１２の座標変換式を用いて実際の鳥瞰表示の座標位置(ｘ、ｙ)に変換することができる。
【００４５】
さらに、Ｘ方向に関する前記座標変換式、即ち式１２については、前方正面方向だけではなく、斜め前方向についても正しい距離感が認識しやすい映像を表示できるように、中心線から左右に離れるにしたがって、横方向の長さが長くなるように、横方向の座標Ｘに対して修正を加えるようにしても良い。具体的な一例をあげると、次の式１３に示すように、表示映像上のｘ方向の任意の点ｘの２乗値に対して修正量ｄを乗じた値を用いて補正するようにしても良い。
【００４６】
（数１３）
Ｘ＝−ａ・（ｘ／ｙ）−ｄ・ｘ2 …（１３）
この場合、上面映像から横方向に修正された鳥瞰表示座標への座標変換式は、前記式６および式１３の各式における各定数ａ，ｂ，ｃ，ｄに対して具体的な数値（すなわち視点や表示範囲等に対応する値）を代入することにより、上面座標上の任意の点Ｘ、Ｙについて鳥瞰表示上の座標位置(ｘ、ｙ)に変換することができる。
【００４７】
本実施例の道路案内表示装置による表示装置１１２の具体的な画面表示例を図９および図１０に示す。図９は、周辺映像撮影カメラ１０７で撮影された自車両前方の周辺の撮影映像に、案内矢印映像合成部１０９によって案内矢印映像生成部１０８で生成された案内矢印を合成した表示映像を例示している。
【００４８】
また、図１０は、図９の映像に対して、経路映像合成部１１１によって経路映像変換部１１０で変換生成された鳥瞰表示の経路図を前方周辺映像のうち空に該当する部分に重畳合成した表示映像を例示している。
【００４９】
図１０では、道路地図を省いた経路のみを経路図として表示しているが、これは、経路図を前方周辺映像のうち空に該当する部分領域に限定して重畳表示するとしても、ナビゲーション用の道路地図をそのまま用いたのでは煩雑で見づらいことから、運転者の直観的な認知をより高めるため最も簡略化した表示としたものである。なお、この表示例では、目的地に丸マークを付与すると共に、交差点の個所についても適当な（例えば目的地とは異なる）色の丸マークを付与している。
【００５０】
なお、表示する経路図については、盛り込む情報量に応じた段階的な設定を行えるようにすることも可能である。つまり、簡略化した経路形状のみの表示、主要な地名や建物名称を付与した表示等々を運転者が選択設定できるようにしても良い。
【００５１】
以上説明したように、本実施例の道路案内表示装置および道路案内表示方法では、車両の進行方向前方を周辺映像として撮影する周辺映像撮影カメラ１０７と、周辺映像を表示する表示装置１１２と、車両の現在位置を検出する自車両位置検出部１０２と、道路の接続関係を記憶している地図データベース１０４と、を備えた道路案内表示装置において、経路探索部１０３（経路探索ステップ）により、操作者の指示および自車両の現在位置に応じて地図データベース１０４を基に先の経路を探索し、経路映像合成部１１１（映像合成ステップ）により、経路図を表示装置１１２の表示映像のうち空に該当する部分に重畳して表示する。これにより、水平線付近に情報が集まることによる極端な見づらさを解消し、２〜３つ先の交差点の進行方向も案内表示によって容易に確認することができ、結果として、道路案内情報を認知する運転者の負担低減を図ることができる。
【００５２】
また、本実施例の道路案内表示装置および道路案内表示方法では、経路映像変換部１１０（映像変換ステップ）により、座標変換式記憶部１０６の経路図の縦方向およびまたは横方向を拡大または圧縮する座標変換式に基づき経路図を鳥瞰表示に変換し、経路映像合成部１１１（映像合成ステップ）により、鳥瞰表示の経路図を表示装置１１２の表示映像のうち空に該当する部分に重畳して表示する。このように、鳥瞰表示の経路図によって限られた表示領域内に目的地までの経路図を表示することができ、また座標変換式に基づく変換によって縦方向のつぶれが緩和され、前方の一定の距離範囲において交差点の交差角度が分かり易くなり、曲がるべき場所を確認し易くなる。
【００５３】
また、本実施例の道路案内表示装置では、座標変換式記憶部１０６の座標変換式を、経路図の縦方向およびまたは横方向の拡大または圧縮を不等間隔に行なうように設定している。つまり、座標変換式（式７および式１２）について定数ａ，ｂ，ｃ，ｄに代入する具体的な値を視点や表示範囲等に応じて適切に設定することにより、縦方向または横方向の圧縮または拡大を不等間隔にすることができ、これにより、縦のつぶれが緩和されて、前方の注目エリアにおいて交差点の交差角度がさらに分かり易くなり、曲がるべき場所をさらに確認し易くすることができる。
【００５４】
また、本実施例の道路案内表示装置では、座標変換式記憶部１０６の座標変換式を、経路図の横方向の拡大または圧縮について、中心から左右に離れるに従って横方向長さが長くなるように設定している。つまり、座標変換式（式６および式１３）について定数ａ，ｂ，ｃ，ｄに代入する具体的な値を視点や表示範囲等に応じて適切に設定することにより、中心線から左右に離れるに従って、横方向長さを長くすることができ、これにより、前方正面だけでなく、斜め前向の交差点の交差角度が分かり易くなり、曲がるべき場所をより確認し易くすることができる。
【００５５】
〔実施例２〕
次に、本発明の実施例２に係る道路案内表示装置および道路案内表示方法について説明する。本実施例の道路案内表示装置の構成は実施例１（図１）と同等であるが、経路映像変換部１１０が行う経路図の鳥瞰表示への変換において、ある定められた注目エリアに関して、鳥瞰表示の経路図の縦方向と横方向との拡大または圧縮率の比が一定の比率となるように、或いは、鳥瞰表示の経路図の縦方向と横方向との拡大または圧縮率が略同一となるように変換するものである。
【００５６】
実施例１で経路映像変換部１１０における座標変換式に基づく経路図の縦方向およびまたは横方向の拡大または圧縮の手法の概要説明（図２〜図６参照）でも述べたように、実際の道路地図の実寸法からの縮尺率の比率を、注目エリアに応じて、縦方向と横方向とで略同一にして、車両前方にある交差点やカーブ等の形状を略正確に画面表示させることができ、注目エリアの縦横の比を一定にして相似形を維持して変換して画面表示することによって、運転者に対する地図情報の読み取り支援を強化し、道路案内情報を認知する運転者の負担を低減することが可能になる。
【００５７】
以下、縦方向と横方向との拡大または圧縮率の比を一定の比率とする、或いは、縦方向と横方向との拡大または圧縮率を略同一とする座標変換式について詳細に説明する。
【００５８】
まず、注目エリアとする所定の領域で、縦方向の拡大・圧縮率と横方向の拡大・圧縮率との比を一定にする方法について説明する。ここで、上面座標（Ｘ，Ｙ）、鳥瞰表示座標（ｘ，ｙ）が、次の式１４および式１５を満たすものと仮定する。なお、Ｙ方向の任意の点Ｙを与える式１４は、実施例１における式７と同じものであると仮定している。
【００５９】
（数１４）
Ｙ＝（−ｂ／ｙ）−ｄ・ｘ・ｙ＋ｃ …（１４）
（数１５）
Ｘ＝ｆ(ｘ) …（１５）
式１４および式１５をそれぞれ微分すると、次の式１６および式１７が得られる。
【００６０】
（数１６）
ｄＹ／ｄｙ＝ｂ／ｙ2 −ｄ・ｘ …（１６）
（数１７）
ｄＸ／ｄｘ＝ｄｆ(ｘ)／ｄｘ …（１７）
すなわち、式１６は、縦方向の拡大・圧縮率に比例するｄＹ／ｄｙの値が｛ｂ／ｙ2 −ｄ・ｘ｝となることを意味し、一方、式１７は、横方向の拡大・圧縮率に比例するｄＸ／ｄｘの値が｛ｄｆ(ｘ)／ｄｘ｝になることを意味している。
【００６１】
したがって、縦方向の拡大・圧縮率と横方向の拡大・圧縮率との比を一定にするには、注日エリア内において、次の式１８が成立するようにすれば良い。
【００６２】
（数１８）
ｄＸ／ｄｘ＝ｋ・ｄＹ／ｄｙ …（１８）
ここで、ｋは定数である。式１８の条件を満たすようにした場合、式１６および式１７より、次の式１９および式２０を得ることができる。
【００６３】
（数１９）
ｄｆ(ｘ)／ｄｘ＝ｋ・ｂ／ｙ2−ｋ・ｄ・ｘ …（１９）
（数２０）
ｆ(ｘ)＝ｋ・ｂ・（ｘ／ｙ2）−ｋ・ｄ・ｘ2／２ …（２０）
すなわち、次に示す式２１および式２２による座標変換を行なうようにすれば、注目エリアにおいては、縦方向の拡大・圧縮率と横方向の拡大・圧縮率との比を、定数ｋで与えられる比として一致させて、実寸法をより正しく反映しつつ、相対的距離感がより認知しやすい鳥瞰表示映像を画面表示することができる。なお、Ｙ方向の任意の点Ｙを与える式２１は、前記式１４と同じものであり、Ｘ方向の任意の点Ｘを与える式２２は、前記式１５の｛ｆ（ｘ）｝に前述の式２０を代入したものである。
【００６４】
（数２１）
Ｙ＝（−ｂ／ｙ）−ｄ・ｘ・ｙ＋ｃ …（２１）
（数２２）
Ｘ＝ｋ・ｂ・（ｘ／ｙ2）−ｋ・ｄ・ｘ2／２ …（２２）
前記式２１および式２２の各定数ｂ，ｃ，ｄ，ｋに具体的な数値（すなわち視点や表示範囲等に対応する値）を代入することにより、任意の点Ｘ、Ｙについて、式２１および式２２の座標変換式を用いて、注目エリアにおけるＹ方向（縦方向）と横方向（Ｘ方向）との拡大・圧縮率の比を同一にした鳥瞰表示上の座標位置を演算することができる。
【００６５】
なお、前記式２１および式２２のような関数を用いる場合に限ることなく、座標変換式として他の関数を用いる場合であっても、｛ｄＸ／ｄｘ＝ｋ・ｄＹ／ｄｙ｝の条件を満たすことによって、縦横の拡大・圧縮率の比を一定にした同様の映像表示を作成することも可能である。
【００６６】
さらに場合によっては、ある定められた範囲内において、ｋ＝１と設定すれば、縦方向と横方向との拡大・圧縮率そのものを一致させる相似形変換を施すことができる。
【００６７】
本実施例の道路案内表示装置による表示装置１１２の具体的な画面表示例を図１１に示す。図１１は、周辺映像撮影カメラ１０７で撮影された自車両前方の周辺の撮影映像のうち空に該当する部分に、経路映像変換部１１０で変換生成された鳥瞰表示の経路図を重畳合成した表示映像を例示している。なお、同図は、縦方向の拡大・圧縮率と横方向の拡大・圧縮率を略同一とした相似形変換を行った場合の例である。
【００６８】
以上説明したように、本実施例の道路案内表示装置では、座標変換式記憶部１０６の座標変換式を、予め設定された範囲内において、鳥瞰表示の経路図の縦方向と横方向との拡大または圧縮率の比が一定の比率となるように設定している。つまり、座標変換式（式２１および式２２）について定数ａ，ｂ，ｃ，ｄに代入する具体的な値を視点や表示範囲等に応じて適切に設定することにより、注目エリアにおいて縦方向の拡大・圧縮率と横方向の拡大・圧縮率との比を、定数ｋで与えられる比として一致させて、実形状をより正しく反映しつつ、距離感がより認知し易い表示を行うことができ、結果として、運転者に対する地図情報の読み取り支援を強化し、道路案内情報を認知する運転者の負担を低減することができる。
【００６９】
また、本実施例の道路案内表示装置では、座標変換式記憶部１０６の座標変換式を、予め設定された範囲内において、鳥瞰表示の経路図の縦方向と横方向との拡大または圧縮率が略同一となるように設定している。つまり、座標変換式（式２１および式２２）について定数ａ，ｂ，ｃ，ｄに代入する具体的な値を視点や表示範囲等に応じて適切に設定することにより、注目エリアにおいて縦方向の拡大・圧縮率と横方向の拡大・圧縮率を略同一として、実形状をより正しく反映しつつ、（特に横方向の）距離感がより認知し易い表示を行うことができ、結果として、運転者に対する地図情報の読み取り支援を強化し、道路案内情報を認知する運転者の負担を低減することができる。
【００７０】
〔実施例３〕
次に、実施例３に係る道路案内表示装置について説明する。本実施例は、実施例１および実施例２において周辺映像に経路図または鳥瞰表示の経路図を重畳させた領域に、さらにグリッド線を伴うグラフィック画像を重畳するものである。
【００７１】
図１２に、本実施例の道路案内表示装置の構成図を示す。実施例１（図１参照）と同様に、目的地入力部１０１、自車両位置検出部１０２、周辺映像撮影カメラ１０７および表示装置１１２を備えた構成であるが、車載コンピュータ２３０の内部構成が実施例１とは異なる。
【００７２】
すなわち、車載コンピュータ２３０は、実施例１の車載コンピュータ１３０が備える経路探索部１０３、地図データベース１０４、経路誘導部１０５、座標変換式記憶部１０６、案内矢印映像生成部１０８、案内矢印映像合成部１０９、経路映像変換部１１０および経路映像合成部１１１に、グラフィックデータ記憶部１２０およびグラフィック重畳部１２１を付加した構成である。
【００７３】
グラフィックデータ記憶部１２０は、鳥瞰表示の経路図の視点位置に応じたグリッド線（升目表示）を伴うグラフィックデータを記憶する。またグラフィック重畳部１２１は、経路映像合成部１１１による周辺映像と鳥瞰表示の経路図との合成映像に、グラフィックデータ記憶部１２０に記憶されたグラフィックデータを重畳して合成する。この合成映像はカーナビゲーション用として表示装置１１２に対して出力される。
【００７４】
このような構成により、本実施例の道路案内表示装置では、操作者の目的地入力部１０１を介した指示並びに自車両位置検出部１０２による自車両の現在位置に応じて、経路探索部１０３により地図データベース１０４を基に先の経路を探索し、経路誘導部１０５により誘導経路情報を抽出して、経路映像変換部１１０により、誘導経路情報に基づく経路図を、座標変換式記憶部１０６に記憶されている座標変換式に基づき該経路図の縦方向およびまたは横方向を拡大または圧縮して鳥瞰表示に変換し、経路映像合成部１１１により、鳥瞰表示の経路図を前方周辺映像のうち空に該当する部分に重畳合成し、さらに、グラフィック重畳部１２１により、経路映像合成部１１１による周辺映像と鳥瞰表示の経路図との合成映像に、鳥瞰表示の経路図の視点位置に応じたグリッド線（升目表示）を伴うグラフィックデータを重畳して合成して、これを表示装置１１２に表示する。
【００７５】
本実施例の道路案内表示装置による表示装置１１２の具体的な画面表示例を図１３に示す。図１３は、周辺映像撮影カメラ１０７で撮影された自車両前方の周辺の撮影映像のうち空に該当する部分に、経路映像変換部１１０で変換生成された鳥瞰表示の経路図を重畳合成し、さらにグリッド線（升目表示）を伴うグラフィックデータを重畳合成した表示映像を例示している。
【００７６】
以上説明したように、本実施例の道路案内表示装置では、グラフィックデータ記憶部１２０に記憶された鳥瞰表示の経路図の視点位置に応じたグリッド線を伴うグラフィックデータを、グラフィック重畳部１２１により、経路映像合成部１１１による周辺映像と鳥瞰表示の経路図との合成映像に重畳して表示装置１１２に表示する。このように、グリッド線を重畳表示することにより、運転者は立体的な距離感が認識し易くなり、前方に位置する交差点の交差角度もさらにわかりやすくなり、曲がるべき場所もさらに確認し易くなり、結果として、運転者に対する地図情報の読み取り支援を強化し、道路案内情報を認知する運転者の負担を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施例１に係る道路案内表示装置の構成図である。
【図２】道路地図の上方からプランビューとして見た表示例を例示する説明図である。
【図３】道路地図を俯瞰して見た鳥瞰表示の表示例を例示する説明図である。
【図４】図３の鳥瞰表示を縦方向にのみ拡大した表示例を例示する説明図である。
【図５】図３の鳥瞰表示を縦方向と横方向との比が一定となるように拡大・縮小変換した表示例を例示する説明図である。
【図６】図３の鳥瞰表示の中の注目エリアについて縦方向と横方向との比が一定となるように拡大・縮小変換した表示例を例示する説明図である。
【図７】鳥瞰表示において上面座標上のＹ方向の任意の点Ｙを表示座標上の点ｙに変換する座標変換式（Ｙ方向）を説明する説明図である。
【図８】鳥瞰表示において上面座標上のＸ方向の任意の点Ｘを表示座標上の点ｘに変換する座標変換式（Ｘ方向）を説明する説明図である。
【図９】周辺映像に案内矢印を合成した表示映像を例示する説明図である。
【図１０】図９の映像に鳥瞰表示の経路図を重畳合成した表示映像を例示する説明図である。
【図１１】周辺映像に鳥瞰表示の経路図を重畳合成した表示映像を例示する説明図（縦方向の拡大・圧縮率と横方向の拡大・圧縮率が略同一）である。
【図１２】実施例３の道路案内表示装置の構成図である。
【図１３】周辺映像に鳥瞰表示の経路図を重畳した合成映像にさらにグラフィックデータを重畳合成した表示映像を例示する説明図である。
【符号の説明】
【００７８】
１０１  目的地入力部
１０２  自車両位置検出部（自車両位置検出手段）
１０３  経路探索部（経路探索手段）
１０４  地図データベース
１０５  経路誘導部
１０６  座標変換式記憶部
１０７  周辺映像撮影カメラ（周辺映像撮影手段）
１０８  案内矢印映像生成部
１０９  案内矢印映像合成部
１１０  経路映像変換部（映像変換手段）
１１１  経路映像合成部（映像合成手段）
１１２  表示装置（表示手段）
１２０  グラフィックデータ記憶部
１２１  グラフィック重畳部
１３０，２３０  車載コンピュータ
【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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