(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地図を表示して移動体の移動を補助するナビゲーション装置における地図情報表示装置であって、
地形の高さデータが含まれた地図データに対応する地形を地上の一視点から透視する方向に沿って、前記高さデータのうち、該一視点と所定間隔を有し地上面と略垂直に交わる視平面よりも透視方向奥側の前記高さデータを取得し、各透視方向ごとに最も大きな値の高さデータを、前記視平面と地上面との交線上の各座標における高さデータとして設定する高さデータ設定手段と、
前記高さデータ設定手段により設定された高さデータを含む地図データを、前記一視点を通る垂線上の空中視点から前記地図データに対応する地形を透視した一点透視投影図である鳥瞰図に変換し、鳥瞰地図データを出力する地図データ変換手段と、
前記鳥瞰地図データに対応する鳥瞰地図を表示する表示手段と、
を備えたことを特徴とするナビゲーション装置における地図情報表示装置。
【請求項２】
前記高さデータ設定手段により設定された高さデータを、前記地図データの各座標のデータの一つとして予め記憶する地図データ記憶手段を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション装置における地図情報表示装置。
【請求項３】
地図を表示して移動体の移動を補助するナビゲーション装置における地図情報表示方法であって、
地形の高さデータが含まれた地図データに対応する地形を地上の一視点から透視する方向に沿って、前記高さデータのうち、該一視点と所定間隔を有し地上面と略垂直に交わる視平面よりも透視方向奥側の前記高さデータを取得する工程と、
前記工程により取得した高さデータのうち、各透視方向ごとに最も大きな値の高さデータを、前記視平面と地上面との交線上の各座標における高さデータとして設定する工程と、
前記工程により設定された高さデータを含む地図データを、前記一視点を通る垂線上の空中視点から前記地図データに対応する地形を透視した一点透視投影図である鳥瞰図に変換し、鳥瞰地図データを出力する工程と、
前記工程により出力された前記鳥瞰地図データに対応する鳥瞰地図を表示する工程と、
を備えたことを特徴とするナビゲーション装置における地図情報表示方法。
【請求項４】
前記高さデータを設定する工程により設定された高さデータを、前記地図データの各座標のデータの一つとして予め記憶する工程を更に備えたことを特徴とする請求項３に記載のナビゲーション装置における地図情報表示方法。
【請求項５】
地図を表示して移動体の移動を補助するナビゲーション装置における地図情報表示制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
地形の高さデータが含まれた地図データに対応する地形を地上の一視点から透視する方向に沿って、前記高さデータのうち、該一視点と所定間隔を有し地上面と略垂直に交わる視平面よりも透視方向奥側の前記高さデータを取得する工程と、
前記工程により取得した高さデータのうち、各透視方向ごとに最も大きな値の高さデータを、前記視平面と地上面との交線上の各座標における高さデータとして設定する工程と、
前記工程により設定された高さデータを含む地図データを、前記一視点を通る垂線上の空中視点から前記地図データに対応する地形を透視した一点透視投影図である鳥瞰図に変換し、鳥瞰地図データを出力する工程と、
前記工程により出力された前記鳥瞰地図データに対応する鳥瞰地図を表示する工程とを、
コンピュータに実行させることを特徴とするナビゲーション装置における地図情報表示制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項６】
地図を表示して移動体の移動を補助するナビゲーション装置における地図情報表示制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
前記高さデータを設定する工程により設定された高さデータを、前記地図データの各座標のデータの一つとして予め記憶する工程を更にコンピュータに実行させることを特徴とする請求項５に記載のナビゲーション装置における地図情報表示制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両等の移動体の移動における経路や当該経路近辺の著名地物の名称等を地図と共に表示して当該移動体の移動を補助するナビゲーション装置における当該地図の鳥瞰図表示の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、車両、航空機、船舶等の各種の移動体のための測位装置として、移動体が現在存在している地点を含む地図を、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）表示装置やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）装置などの画面に表示し、更に地図上の当該地点に移動体の位置を示す位置マークを重畳して表示し、これに基づいて目的地までの経路誘導等を行う、いわゆるナビゲーション装置が知られている。
【０００３】
これらのナビゲーション装置のうち、車両に搭載されている車両ナビゲーション装置には、大別して自立型ナビゲーション装置とＧＰＳ（Global Positioning System）型ナビゲーション装置がある。
【０００４】
前者は、移動体に備えられた速度センサ、角速度センサ、方位センサ等により移動体の移動方向及び移動距離を求め、それを基準地点に加算して現在位置を算出し、算出した現在位置に基づいて、表示画面上に位置マーク及び該当する地図を表示するものである。
【０００５】
また、後者は、宇宙空間に打ち上げられている複数個のＧＰＳ衛星からの電波を受信し、受信結果に基づいて３次元測量法または２次元測量法により移動体の現在位置を算出し、算出した現在位置に基づいて、表示画面上に位置マーク及び該当する地図を表示するものである。
【０００６】
更に最近では、上述の自立型とＧＰＳ型の双方の機能を備えた車両ナビゲーション装置が一般化しつつある。
【０００７】
このようなナビゲーション装置では、使用者が初めて通過する地域であっても迷うことなく目的地まで到達できるように、使用者の自己の現在位置と当該現在位置付近の地図とを関連付けて把握するできるように、地図表示を行っている。
【０００８】
近年においては、この地図表示として一度に表示できる範囲が拡大されており、更により臨場感のある地図表示を行うことを目的として、いわゆる鳥瞰図により地図を表示することが行われている。
【０００９】
ここで、前記鳥瞰図による地図表示とは、例えば、道路地図を上空から斜めに見下ろしたように、即ち、地図に対応する地形を空中の一点から透視した一点透視投影図により地図を表示させるものであり、一般には、例えばフライトシュミレータ等で広く用いられている。
【００１０】
この鳥瞰図表示について図１２及び図１３を用いて概要を説明する。図１２において、平面Ｐは地図を、長方形ａｂｃｄは地図を表示するディスプレイの表示範囲を示している。そして、視点を図１２に示す位置に設定すると、この視点から長方形ａｂｃｄを通して見ることのできる地図範囲は、図１２における平面Ｐ上の台形ＡＢＣＤを見ているかのような画像をディスプレイ上に表示させるのが鳥瞰図表示である。
【００１１】
より具体的に図１３を用いて説明すると、図１３は車両の現在位置から目的地までの経路周辺の道路地図を、ディスプレイ上に鳥瞰図表示させた例を示している。この図１３は、現在位置を基準として目的地と反対方向の上空に視点を置き、そこから目的地方向を見下ろしたものである。このような位置に視点を置くと、図１３に示すように、目的地から現在位置に近付くにつれて地図の縮尺率が連続的に増加する画像が表示される。即ち、地図を平面的に見る場合に比して現在位置周辺が拡大表示されると共に、経路を目的地近くまでの広い範囲にわたって表示することができる。
【００１２】
上述の鳥瞰図表示を用いれば、地図を平面的に表示する場合に比して、格段に広い範囲を一度に表示できると共に、より実際の運転に近い臨場感のある地図表示が可能となる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の鳥瞰図表示は、標高データ等の高さのデータを用いた表示を行っていなかったため、画面に表示された最遠方の位置に、実際には山並みが形成されている場合でも、擬似的に地平線が形成されているように直線表示を行うのみであった。
【００１４】
従って、山並みの見え方により方位を認識している使用者にとっては、画面表示だけでは走行方向を認識することが困難なことがあった。
【００１５】
そこで、本発明は、前記問題点を解決し、山並み表示を行うことのできるナビゲーション装置における地図情報表示装置、地図表示方法、及びナビゲーション装置における地図表示制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することを課題としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の地図情報表示装置は、前記課題を解決するために、地図を表示して移動体の移動を補助するナビゲーション装置における地図情報表示装置であって、地形の高さデータが含まれた地図データに対応する地形を地上の一視点から透視する方向に沿って、前記高さデータのうち、該一視点と所定間隔を有し地上面と略垂直に交わる視平面よりも透視方向奥側の前記高さデータを取得し、各透視方向ごとに最も大きな値の高さデータを、前記視平面と地上面との交線上の各座標における高さデータとして設定する高さデータ設定手段と、前記高さデータ設定手段により設定された高さデータを含む地図データを、前記一視点を通る垂線上の空中視点から前記地図データに対応する地形を透視した一点透視投影図である鳥瞰図に変換し、鳥瞰地図データを出力する地図データ変換手段と、前記鳥瞰地図データに対応する鳥瞰地図を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
請求項１に記載の地図情報表示装置によれば、高さデータ設定手段によって、地図データに対応する地形を地上の一視点から透視する方向に沿って、地形の高さデータが取得される。この高さデータは、前記一視点と所定間隔を有し地上面と略垂直に交わる視平面よりも透視方向奥側の高さデータであり、地図として描画される領域外のデータである。そして、これらの高さデータのうち、各透視方向ごとに最も大きな値の高さデータが、前記視平面と地上面との交線上の各座標、即ち地図として描画される領域端における高さデータとして設定される。次に、地図データ変換手段によって、前記のようにして設定された高さデータを含む地図データが、前記一視点を通る垂線上の空中視点から、前記地図データに対応する地形を透視した一点透視投影図である鳥瞰図に変換され、鳥瞰地図データとして出力される。そして、この鳥瞰地図データに対応する鳥瞰地図が表示手段により表示されることになる。従って、道路あるいは地名等が表示された地図の描画領域端には、実際には当該描画領域端よりも奥側に存在する所定の高さを有する山あるいは丘陵等が表示されることなり、方位の認識が容易となる。
【００１８】
請求項２に記載の地図情報表示装置は、前記請求項１に記載のナビゲーション装置における地図情報表示装置において、前記高さデータ設定手段により設定された高さデータを、前記地図データの各座標のデータの一つとして予め記憶する地図データ記憶手段を更に備えたことを特徴とする。
【００１９】
請求項２に記載の地図情報表示装置によれば、地図データ記憶手段には、前記高さデータ設定手段により設定された高さデータが、前記地図データの各座標のデータの一つとして予め記憶されているので、前記鳥瞰図変換を行うための前記空中視点及び前記空中視点に対応する前記一視点が定まると、その定められた一視点に対応する座標から、既に記憶されている前記高さデータ設定手段により設定された高さデータが取得され、処理の高速化が図られる。
【００２０】
請求項３に記載の地図情報表示方法は、前記課題を解決するために、地図を表示して移動体の移動を補助するナビゲーション装置における地図情報表示方法であって、地形の高さデータが含まれた地図データに対応する地形を地上の一視点から透視する方向に沿って、前記高さデータのうち、該一視点と所定間隔を有し地上面と略垂直に交わる視平面よりも透視方向奥側の前記高さデータを取得する工程と、前記工程により取得した高さデータのうち、各透視方向ごとに最も大きな値の高さデータを、前記視平面と地上面との交線上の各座標における高さデータとして設定する工程と、前記工程により設定された高さデータを含む地図データを、前記一視点を通る垂線上の空中視点から前記地図データに対応する地形を透視した一点透視投影図である鳥瞰図に変換し、鳥瞰地図データを出力する工程と、前記工程により出力された前記鳥瞰地図データに対応する鳥瞰地図を表示する工程とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
請求項３に記載の地図情報表示方法によれば、まず、地図データに対応する地形を地上の一視点から透視する方向に沿って、地形の高さデータが取得される。この高さデータは、前記一視点と所定間隔を有し地上面と略垂直に交わる視平面よりも透視方向奥側の高さデータであり、地図として描画される領域外のデータである。そして、これらの高さデータのうち、各透視方向ごとに最も大きな値の高さデータが、前記視平面と地上面との交線上の各座標、即ち地図として描画される領域端における高さデータとして設定される。次に、前記のようにして設定された高さデータを含む地図データが、前記一視点を通る垂線上の空中視点から、前記地図データに対応する地形を透視した一点透視投影図である鳥瞰図に変換され、鳥瞰地図データとして出力される。そして、この鳥瞰地図データに対応する鳥瞰地図が表示されることになる。従って、道路あるいは地名等が表示された地図の描画領域端には、実際には当該描画領域端よりも奥側に存在する所定の高さを有する山あるいは丘陵等が表示されることなり、方位の認識が容易となる。
【００２２】
請求項４に記載の地図情報表示方法は、前記請求項３に記載のナビゲーション装置における地図情報表示方法において、前記高さデータを設定する工程により設定された高さデータを、前記地図データの各座標のデータの一つとして予め記憶する工程を更に備えたことを特徴とする。
【００２３】
請求項４に記載の地図情報表示方法によれば、前記のように設定される高さデータが、前記地図データの各座標のデータの一つとして予め記憶されているので、前記鳥瞰図変換を行うための前記空中視点及び前記空中視点に対応する前記一視点が定まると、その定められた一視点に対応する座標から、前記設定された高さデータが取得され、処理の高速化が図られる。
【００２４】
請求項５に記載の地図情報表示制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、地図を表示して移動体の移動を補助するナビゲーション装置における地図情報表示制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、地形の高さデータが含まれた地図データに対応する地形を地上の一視点から透視する方向に沿って、前記高さデータのうち、該一視点と所定間隔を有し地上面と略垂直に交わる視平面よりも透視方向奥側の前記高さデータを取得する工程と、前記工程により取得した高さデータのうち、各透視方向ごとに最も大きな値の高さデータを、前記視平面と地上面との交線上の各座標における高さデータとして設定する工程と、前記工程により設定された高さデータを含む地図データを、前記一視点を通る垂線上の空中視点から前記地図データに対応する地形を透視した一点透視投影図である鳥瞰図に変換し、鳥瞰地図データを出力する工程と、前記工程により出力された前記鳥瞰地図データに対応する鳥瞰地図を表示する工程とを、コンピュータに実行させることを特徴とするナビゲーション装置における地図情報表示制御プログラムが記録されている。
【００２５】
請求項５に記載の地図情報表示制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体を、コンピュータに読み取らせることより、まず、地図データに対応する地形を地上の一視点から透視する方向に沿って、地形の高さデータが取得される。この高さデータは、前記一視点と所定間隔を有し地上面と略垂直に交わる視平面よりも透視方向奥側の高さデータであり、地図として描画される領域外のデータである。そして、これらの高さデータのうち、各透視方向ごとに最も大きな値の高さデータが、前記視平面と地上面との交線上の各座標、即ち地図として描画される領域端における高さデータとして設定される。次に、前記のようにして設定された高さデータを含む地図データが、前記一視点を通る垂線上の空中視点から、前記地図データに対応する地形を透視した一点透視投影図である鳥瞰図に変換され、鳥瞰地図データとして出力される。そして、この鳥瞰地図データに対応する鳥瞰地図が表示されることになる。従って、道路あるいは地名等が表示された地図の描画領域端には、実際には当該描画領域端よりも奥側に存在する所定の高さを有する山あるいは丘陵等が表示されることなり、方位の認識が容易となる。
【００２６】
請求項６に記載の地図情報表示制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、前記請求項５に記載の記録媒体において、前記高さデータを設定する工程により設定された高さデータを、前記地図データの各座標のデータの一つとして予め記憶する工程を更にコンピュータに実行させることを特徴とするナビゲーション装置における地図情報表示制御プログラムが記録されている。
【００２７】
請求項６に記載の地図情報表示制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体を、コンピュータに読み取らせることより、前記のように設定される高さデータが、前記地図データの各座標のデータの一つとして予め記憶されているので、前記鳥瞰図変換を行うための前記空中視点及び前記空中視点に対応する前記一視点が定まると、その定められた一視点に対応する座標から、前記設定された高さデータが取得され、処理の高速化が図られる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態においては、本発明を自動車等における車両ナビゲーション装置に適用した場合について説明する。
【００２９】
まず、本実施形態の車両ナビゲーション装置の全体構成について図１を用いて説明する。
【００３０】
図１に示すように、本実施形態の車両ナビゲーション装置Ｓは、自車の方向変換時の角速度を検出し、角速度データ及び相対方位データを出力する角速度センサ１と、車輪の回転に伴って出力される所定周期のパルス信号におけるパルス数をカウントすることにより車輪一回転当たりのパルス数を算出し、当該一回転当たりのパルス数に基づく走行距離データを出力する走行距離センサ２と、ＧＰＳ衛星からの電波を受信してＧＰＳ測位データを出力すると共に、自車の進行方向の絶対方位データを出力するＧＰＳレシーバ３と、相対方位データ、角速度データ、走行距離データ、ＧＰＳ測位データ及び絶対方位データに基づいて、ナビゲーション装置全体の制御を行うシステムコントローラ４と、各種データを入力するためのリモコン装置等の入力装置１０と、システムコントローラ４による制御の下、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）ディスクＤＫから車線数、道幅等を示す道路データを含む地図データや各施設の名称あるいは詳細情報を示すデータ等の各種データを読み出し、出力するＣＤ−ＲＯＭドライブ１１と、システムコントローラ４による制御の下、各種表示データを表示する表示ユニット１２と、システムコントローラ４による制御の下、各種音声データを再生し、出力する音響再生ユニット１７とを備えて構成されている。
【００３１】
また、システムコントローラ４は、ＧＰＳレシーバ３等の外部センサとのインターフェース動作を行うインターフェース部５と、システムコントローラ４全体を制御するＣＰＵ６と、システムコントローラ４を制御する制御プログラム等が格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）７と、図示しない不揮発性メモリ等を有し、入力装置１０を介して使用者により予め設定された経路データ等の各種データを読み出し可能に格納するＲＡＭ８とを備えており、入力装置１０、ＣＤ−ＲＯＭドライブ１１、表示ユニット１２及び音響再生ユニット１７とは、バスライン９を介して接続されている。
【００３２】
表示ユニット１２は、バスライン９を介してＣＰＵ６から送られる制御データに基づいて表示ユニット１２全体の制御を行うグラフィックコントローラ１３と、ＶＲＡＭ(Video RAM)等のメモリからなり、即時表示可能な画像情報を一時的に記憶するバッファメモリ１４と、グラフィックコントローラ１３から出力される画像データに基づいて、ＬＣＤ装置、ＣＲＴ表示装置等のディスプレイ１６を表示制御する表示制御部１５とを備えて構成されている。
【００３３】
音響再生ユニット１７は、ＣＤ−ＲＯＭドライブ１１またはＲＡＭ８からバスライン９を介して送られる音声ディジタルデータのＤ／Ａ変換を行うＤ／Ａコンバータ１８と、Ｄ／Ａコンバータ１８から出力される音声アナログ信号を増幅する増幅器１９と、増幅された音声アナログ信号を音声に変換して外部出力するスピーカ２０とを備えて構成されている。
【００３４】
本実施形態のナビゲーション装置は、以上のような構成により、使用者が入力装置１０により目的地点等を入力すると、この入力情報を基にシステムコントローラ４によりＣＤ−ＲＯＭディスクＤＫ内に記憶された地図データ等を読み出し、表示ユニット１２に表示するようになっている。
【００３５】
そして、この地図表示の方法には、道路地図を上空から斜めに見下ろしたように、地図に対応する地形を空中の一点から透視した一点透視投影図により地図を表示させる鳥瞰図表示方法が採られる。鳥瞰図表示により広範囲の地図を表示することができ、自車の進行方向を大局的に把握することができる。
【００３６】
しかし、地平領域に山並みが存在する地形の場合には、この山並みの見え方によって、方向をより一層正確に認識することができる。
【００３７】
そこで、本実施形態においては、鳥瞰図表示された地図の奥行き方向の所定位置に、擬似的な地平線を設け、該擬似的な地平線よりも更に奥行き方向の地図データとして記録しておいた標高データに基づいて、前記擬似的な地平線上に山並み形状を形成し、この山並み形状を前記のように鳥瞰図表示することにより、ディスプレイ１６上に山並み表示を行うように構成したものである。
【００３８】
以下、本実施形態における地図表示処理について説明する。
【００３９】
まず、図２のフローチャートを用いて、本実施形態における地図表示処理の全体を説明する。なお、以下に説明する地図表示処理は、高さデータ設定手段、地図データ変換手段として機能するＣＰＵ６またはグラフィックコントローラ１３において実行されるものであり、車両ナビゲーション装置Ｓ全体を制御してナビゲーション動作を実行するメインナビゲーションプログラムの一部として実行される。従って、メインナビゲーションプログラム実行中に所定の指定操作が入力装置１０において行われたとき、以下の地図表示処理が行われることになる。
【００４０】
また、以下の処理を実現するための制御プログラムは、記録媒体としてのＣＤ−ＲＯＭディスクＤＫに予め格納されており、必要に応じてＣＤ−ＲＯＭドライブ１１を介して読み出されるものである。
【００４１】
まず、入力装置１０において、地図表示を鳥瞰図表示にする旨の指示が入力されたとき、所定のメインナビゲーションプログラムから次の処理が実行される。
【００４２】
始めに、現在地から目的地までの通過予定経路としての設定経路が設定され、ＲＡＭ８に記憶されているか否かが判定される。そして、設定経路が設定されている場合には、当該設定経路がより遠方まで表示されるように鳥瞰図変換における視線の方位（以下、表示方位という）が当該設定経路を含むように算出される（ステップＳ１）。次に、当該算出された表示方位と車両の現在位置を考慮して、当該現在位位置を含み、かつ、表示方位で示される方向の表示位置周辺の地図データ（地点名称当の文字データを含む）がＣＤ−ＲＯＭディスクＤＫからＣＤ−ＲＯＭディスクドライブ１１を介して読み出され、ＲＡＭ８に一時的に記憶される（ステップＳ２）。
【００４３】
また、設定経路が設定されていない場合には、車両の現在位置及び現在の進行方向を考慮して当該進行方向が前記表示方位として算出され、上述と同様に表示位置周辺の地図データの読み込みが行われる。
【００４４】
必要な地図データがＲＡＭ８に記憶されると、次に、記憶されている地図データから当該地図データに含まれる道路データ、川などの背景データ、及び名称データ（地点名称、著名施設名、道路名等を表す文字そのもの及び学校、警察署、工場等の地図記号を表す図形並びにコンビニエンスストア、ガソリンスタンド等を示す指標（ランドマーク）を表す図形を含む）が抽出され、座標変換処理が行われる（ステップＳ３）。この処理の詳細については、後述する。
【００４５】
次に、擬似地平線を設ける位置を設定し、ＲＡＭ８に一時的に記憶させる（ステップＳ４）。なお、この擬似地平線の位置設定処理の詳細については後述する。
【００４６】
そして、この擬似地平線から更に奥行き方向の所定領域における標高データをサンプリングして、擬似地平線上に投影される山並み表示データを作成する（ステップＳ５）。この山並み表示データの作成処理については詳しくは後述する。
【００４７】
次に、ＲＡＭ８に格納されている前記それぞれの地図データを、ディスプレイ１６に表示すべき一枚の地図画像データに変換し（ステップＳ６）、次に、ＣＰＵ６により算出された車両の現在位置に対応する現在位置指標並びに設定経路上の目的地までの距離等の付加情報に対応する画像の画像データを作成し（ステップＳ７）、最後にこれらの地図画像データ及び車両・付加情報画像データを画像メモリに格納し（ステップＳ８）、ナビゲーションプログラムに戻る。
【００４８】
その後は、表示制御部１５により制御されるタイミングで地図画像データ及び車両・付加情報画像データが画像メモリから読み出され、対応する表示地図がディスプレイ１６に表示されることとなる。
【００４９】
次に、前記ステップＳ３の鳥瞰図データ座標変換処理について説明する。鳥瞰図は、図３に示すように、（Ｘ,Ｙ,Ｚ）座標軸における（Ｘ，Ｙ）平面を基準として表現される地図ＡＢＣＤ領域を視点Ｅ（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0）から（Ｘ，Ｙ）平面上の参照点Ｂ（Ｘｂ,Ｙｂ,０）に向けて俯角θで見下ろした映像を、その視線方向に対して垂直に配置された視平面Ｇに投影させることにより得られる画像である。このとき、視点Ｅからの前記視覚方向は、ＸＹ平面におけるＸ軸を基準として角度αを有するものとする。即ち、当該角度αはディスプレイ１６上に表示される地図の表示方位となる。
【００５０】
更に、視点Ｅと視平面Ｇとの距離をＶｄとする。そして、視平面Ｇにおける中央線（縦線）を基準線とし、当該基準線上にある所定の点Ｑを一点透視投影における基準点とする。即ち、当該基準点Ｑは地図上においてＸＹ平面として考えたときの視点Ｅと参照点Ｂとを結ぶ直線上にある点となる。
【００５１】
次に、実際に地図データを鳥瞰地図データに変換する処理を図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００５２】
なお、鳥瞰地図データの変換処理においては、車両の現在位置Ｐ0を視点Ｅから地図上（ＸＹ平面上）に下ろした垂線の足となる位置とする方法と、現在位置Ｐ0を基準点Ｑとする方法があるが、両者に基本的な相異はないので、ここでは説明の明確化のために、現在位置Ｐ0が基準点Ｑであり、更に当該基準点Ｑが前記参照点Ｂと一致している場合について説明する。
【００５３】
図４に示すように、始めに、現在位置Ｐ0が基準点Ｑ及び参照点Ｂとして設定され（ステップＳ７１）、次に、視点Ｅの高さｈが入力装置１０から入力されると、これに基づいて俯角θが算出され、更に前記表示方位αが読み出される（ステップＳ７２）。次に、視点Ｅ（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0）の座標が参照点Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ，０）を基準として以下の式により算出される（ステップＳ７３）。
【００５４】
Ｘ0＝Ｘｂ−ｈ×ｃｏｓα／ｔａｎθ
Ｙ0＝Ｙｂ−ｈ×ｓｉｎα／ｔａｎθ
Ｚ0＝ｈ
次に、地図データに対して、前記算出された視点Ｅの座標に基づいて鳥瞰図変換を施す（ステップＳ７４）。ステップＳ７４においては、ＸＹ平面上の任意の点Ｍ（Ｍｘ,Ｍｙ，Ｍｚ）を、対応する視平面Ｇにおける点Ｓ（Ｓｘ，Ｓｙ）に座標変換する場合に、以下の［数１］に示す関係式（行列式）が用いられる。
【００５５】
【数１】
0003790011.tif 000002
なお、前記［数１］において、「Ｅｘ」、「Ｅｙ」及び「Ｅｚ」は、視点Ｅから見た点Ｍの３次元表示（視点Ｅからの奥行をも加味した表示）における座標値であり、点Ｍの座標を、「Ｅｘ」、「Ｅｙ」及び「Ｅｚ」で示される座標に一旦変換した後に、これらを用いて視平面Ｇ上の点Ｓへの変換が行われている。
【００５６】
そして、一つの点Ｍについて点Ｓ（Ｓｘ，Ｓｙ）（Ｓｚについては、元々零であるので省略している）が算出されると、変換すべき地図データ上の全ての点Ｍについて、同様に対応する視平面Ｇ上の点Ｓへの座標変換を行い、全ての点Ｍについての座標変換が終了した後、それらをＲＡＭ８に格納して地図データとする。以上の処理により鳥瞰地図データ変換が行われる。
【００５７】
また、本実施形態においては、名称データについても３次元座標変換を行っている。名称データは、いわゆるベクトルフォントとしてＣＤ−ＲＯＭディスクＤＫに記憶されており、このベクトルフォントとしての名称データを構成する各線分における始点と終点の座標に対して、上述したような［数１］による座標変換を行っている。
【００５８】
ここで、ベクトルフォントとは、一つの文字や記号を構成する直線が、その始点を示す始点座標と、その終点を示す終点座標で表されているものをいう。より具体的には、例えば、「未」という文字を示すベクトルフォントには、それぞれの横線または縦線を示す始点座標及び終点座標が、所定の基準点を基準とした相対座標として含まれている。なお、文字等における斜線または曲線については、それぞれ横線または縦線の組み合わせとして表現されており、当該横線または縦線の始点座標、及び終点座標を含むことにより、斜線または曲線を示すベクトルフォントが構成されている。
【００５９】
なお、名称データは、ベクトルフォントで構成する必要はなく、いわゆるイメージフォントとして構成しても良い。イメージフォントとは、一つの文字や記号が、上述のベクトルフォントのような線分ごとの座標として含まれるのではなく、文字または記号が一つの画像データとして、ディスプレイ２０における画素（ドット）の集合として表されているものをいう。
【００６０】
更に、名称データを、名称データ以外の地図データと共に、一体的に画像データ（イメージデータ）として構成しても良い。
【００６１】
次に、図２のステップＳ４の擬似地平線の位置設定処理について説明する。図１０（Ａ）はＸＹ平面をＹ軸上の点から見た図であり、ＸＹ平面上に地図が表されているものとする。ここで、俯角をθ１とする視点Ｅ１と、俯角をθ２（θ２＜θ１）とする視点Ｅ２におくとすると、俯角が図１０（Ａ）に示すθLimitよりも大きいθ１となる視点Ｅ１の場合は、平面図に近い表示となるため、擬似地平線を表示すると違和感を感じさせることになる。
【００６２】
そこで、図１１に示すように、まず、俯角θと基準角度θLimitとを比較し（ステップＳ２０）、俯角θが基準角度θLimitよりも大きい時には（ステップＳ２０；ＮＯ）、擬似地平線を設けないことにした。
【００６３】
一方、俯角θが基準角度θLimitよりも小さい時には（ステップＳ２０；ＹＥＳ）、見下ろし点Ｏからの奥行き距離Ｌを算出し（ステップＳ２１）、この奥行き距離Ｌが最短描画距離Ｌminよりも大きい時に（ステップＳ２２；ＮＯ）、図１０（Ｂ）に示す擬似地平線幅Ｄを設定することにした（ステップＳ２３）。
【００６４】
このように、俯角θが小さく、縮尺率が小さい時には、見下ろし点ＯとＬ２との間の距離が大きくなり、最短描画距離Ｌminを超えるので、例えば図１１に示すＬ２’の位置に擬似地平線を設定する。そして、この擬似的地平線の位置Ｌ２’上に山並み表示データを作成するのである。
【００６５】
但し、俯角θが小さい場合でも、拡大図を表示している時は、見下ろし点ＯとＬ２との距離が小さいので、違和感が生じるのを防ぐために擬似地平線は表示しないことにしている。
【００６６】
次に、図２のステップＳ５の山並み表示データ作成処理について図５及び図６を用いて説明する。
【００６７】
始めに、山並み表示データ作成に必要な標高データが、ＲＡＭ８に記憶されているか否かを判定する（ステップＳ１０）。記憶されていない場合には（ステップＳ１０；ＮＯ）、必要な標高データをＲＡＭ８に読み込む（ステップＳ１１）。
【００６８】
この標高データは、図６に示すように地図データを管理するメッシュ内に記憶されている。１グリッド内には図６に示すように、Ｎ（＝ｎ＊ｍ）個のメッシュが形成されており、滑らかな山並み表示を行うのに十分な数の標高データが記録されている。
【００６９】
また、前記の必要なデータとは、擬似地平線よりも更に鳥瞰図の視線方向奧側のデータである。この擬似地平線が設定される位置は、上述したように、前記鳥瞰図変換における前記俯角が極めて小さくなり、ディスプレイ１６上での視認が困難になる領域となっている。このような領域は、視認が困難であるにも拘わらず、描画データとしては多数のデータが存在するため、これらを全て記憶しておくと、メモリを無駄に消費してしまうことになる。そこで、前記領域における所定の位置に、擬似地平線を設け、これより奧側の描画データについては、表示しないこととした。
【００７０】
しかし、この擬似地平線以降を単に空の表示のみとしてしまうと、方位の認識が困難になるため、本実施形態では、擬似地平線上に山並み表示を行うようにしたのである。
【００７１】
図７に擬似地平線以降の標高データを３次元表示した例を示す。図７における視点Ｅ’は、図３に示す鳥瞰図変換の際の視点Ｅから下した垂線の足に当たる点であり、本実施形態では、この視点Ｅ’からの視線方向に沿って、標高データをサンプリングする。
【００７２】
これにより、一つの視線方向には、メッシュの数に応じた個数の標高データがサンプリングされることになり、これが所定の角度ごとに左右に見渡した時の各視線方向分だけ存在する。
【００７３】
そこで、本実施形態では、この標高データの総数Ｎを取得して、前記各視線方向ごとに擬似地平線上での描画座標に変換する（ステップＳ１４）。この変換処理は、まず、前記各視線方向ごとに、各標高データを擬似地平線上の座標に変換し、更に、上述した鳥瞰図変換を行う。これを繰り返すと、最終的には、最も大きな値の標高データが擬似地平線上のデータとして変換されることになる。
【００７４】
図７の例では、Ｂ点での高さはｈ２である。ＸＹ平面上の視点Ｅ’から見て、Ｂ点を擬似地平線のＡ点に投影した場合、Ｂ点から高さｈ２離れたＢ’点はＡ点からｈ１離れたＡ’点に投影される。
【００７５】
同様に、Ｃ点での高さはｈ３である。Ｃ点を擬似地平線に投影した場合、ＸＹ平面上の視点Ｅ’から見てＣ点はＢ点と同一視線方向なので前記Ｂ点と同様にＡ点に投影される。従って、Ｃ点から高さｈ３離れたＣ’点は、Ａ点からｈ４離れたＡ”点に投影される。
【００７６】
この時、ＸＹ平面上のＡ点には高さｈ２とｈ３のデータが投影されるが、山並みデータとしては最も大きな値の高さデータである、Ａ−Ａ’間の高さｈ１を使用する。
【００７７】
以上の処理を前記総数Ｎが０になるまで繰り返すと（ステップＳ１５〜ステップＳ１３〜ステップＳ１４）、擬似地平線上には、前記各視線方向にて最も大きな値の標高データが残ることになり、これらの擬似地平線上の各座標を接続して、山並み表示データを作成する（ステップＳ１６）。
【００７８】
これにより、擬似地平線上には、図８（Ａ）に示すように山並み形状が形成され、ＸＹ平面上で視点Ｅ’から見た場合には図８（Ｂ）に示すような山並み形状を再現することができる。
【００７９】
そして、以上のようにして作成された山並み表示データ、鳥瞰図データ、車両／付加情報を地図画像データに変換して、画像メモリに格納し、ディスプレイ１６に表示させた図が図９である。図９に示すように、画面奥行き方向に山並みが表示され、方向をより正確に認識することができる。
【００８０】
また、上述した実施形態では、随時標高データを描画座標に変換する例について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、各メッシュに予め各方向から見た山並み形状を示す座標変換された標高データを記録させておき、擬似地平線より奧方向のメッシュから直接に当該座標変換された標高データを読み出すように構成しても良い。そして、ＸＹ平面上の視点Ｅ’から見て、各要素点を前記の手法と同様に擬似地平線上に標高データを投影した後、視点Ｅから鳥瞰図変換しても良い。
【００８１】
このように構成すれば、標高データを読み出すメッシュの数を少なくでき、処理の高速化を図ることができる。
【００８２】
【発明の効果】
請求項１に記載の地図情報表示装置によれば、道路あるいは地名等の表示を有する地図として描画される領域外のデータから、高さデータを取得して、これらの高さデータのうち、各透視方向ごとに最も大きな値の高さデータを、前記地図として描画される領域端における高さデータとして設定し、この高さデータを含む地図データに基づいて鳥瞰図表示を行うので、道路あるいは地名等が表示された地図の描画領域端には、実際には当該描画領域端よりも奥側に存在する所定の高さを有する山あるいは丘陵等が表示されることなり、使用者は方位を容易に認識することができる。
【００８３】
請求項２に記載の地図情報表示装置によれば、地図データ記憶手段により、前記高さデータ設定手段により設定された高さデータを、前記地図データの各座標のデータの一つとして予め記憶するので、前記地図の描画領域端における山あるいは丘陵等の表示処理を高速に行うことができる。
【００８４】
請求項３に記載の地図情報表示方法によれば、道路あるいは地名等の表示を有する地図として描画される領域外のデータから、高さデータを取得して、これらの高さデータのうち、各透視方向ごとに最も大きな値の高さデータを、前記地図として描画される領域端における高さデータとして設定し、この高さデータを含む地図データに基づいて鳥瞰図表示を行うので、道路あるいは地名等が表示された地図の描画領域端には、実際には当該描画領域端よりも奥側に存在する所定の高さを有する山あるいは丘陵等が表示されることなり、使用者は方位を容易に認識することができる。
【００８５】
請求項４に記載の地図情報表示方法によれば、前記のように設定された高さデータを、前記地図データの各座標のデータの一つとして予め記憶するので、前記地図の描画領域端における山あるいは丘陵等の表示処理を高速に行うことができる。
【００８６】
請求項５に記載の地図情報表示制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体を、コンピュータに読み取らせることより、道路あるいは地名等の表示を有する地図として描画される領域外のデータから、高さデータが取得され、これらの高さデータのうち、各透視方向ごとに最も大きな値の高さデータが、前記地図として描画される領域端における高さデータとして設定され、この高さデータを含む地図データに基づいて鳥瞰図表示が行われるので、道路あるいは地名等が表示された地図の描画領域端には、実際には当該描画領域端よりも奥側に存在する所定の高さを有する山あるいは丘陵等が表示されることなり、使用者は方位を容易に認識することができる。
【００８７】
請求項６に記載の地図情報表示制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体を、コンピュータに読み取らせることより、前記のように設定された高さデータが、前記地図データの各座標のデータの一つとして予め記憶されるので、前記地図の描画領域端における山あるいは丘陵等の表示処理を高速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるナビゲーション装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態における地図情報表示制御処理の全体を示すフローチャートである。
【図３】鳥瞰図変換を説明する図である。
【図４】鳥瞰図変換の処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態における山並み表示データ作成処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態における地図データ管理用のメッシュを説明する図である。
【図７】本発明の一実施形態における高さデータ設定処理を説明する図である。
【図８】（Ａ）,（Ｂ）は本発明の一実施形態における山並み表示の一例を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態における山並み表示を含む地図表示例を示す図である。
【図１０】（Ａ）は本発明の一実施形態における擬似地平線位置の設定処理を説明する図、（Ｂ）は視平面上の擬似地平線の幅を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態における擬似地平線位置の設定処理のフローチャートである。
【図１２】鳥瞰図変換の概要を示す図である。
【図１３】鳥瞰地図表示の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…角速度センサ
２…走行距離センサ
３…ＧＰＳセンサ
４…システムコントローラ
５…インターフェース
６…ＣＰＵ
７…ＲＯＭ
８…ＲＡＭ
９…バスライン
１０…入力装置
１１…ＣＤ−ＲＯＭドライブ
１２…表示ユニット
１３…グラフィックコントローラ
１４…バッファメモリ
１５…表示制御部
１６…ディスプレイ
１７…音響再生ユニット
１８…Ｄ／Ａコンバータ
１９…増幅器
２０…スピーカ
Ｓ…ナビゲーション装置
ＤＫ…ＣＤ−ＲＯＭディスク
【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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