(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地図の描画に必要な地図データ、３次元構成物データおよび遮蔽物データ、地上地下の識別可能な道路データが格納されている地図データ記憶手段と、前記遮蔽物で区分された領域に前記３次元構成物を同時に描画するための投影パラメータを設定する設定手段と、前記設定手段で設定された前記投影パラメータに基づいて前記３次元構成物データを投影変換して３次元構成物描画データを作成する投影手段と、前記３次元構成物描画データの描画を行う描画手段とを備え、前記投影パラメータは、視点位置からみた視界情報と前記視点位置からの前記３次元構成物を描画する視線方向の描画範囲を定める描画近平面の位置および描画遠平面の位置とを含み、前記設定手段は、前記視界情報と前記遮蔽物の位置との位置関係から前記描画近平面および前記描画遠平面の位置を算出して設定し、地上表示と地下表示を同時に立体図表示することを特徴とする地図表示装置。
【請求項２】
前記地図データ記憶手段に前記遮蔽物の第１の遮蔽面データと第２の遮蔽面データとが記憶され、前記設定手段が、前記視線方向と直交し前記第１の遮蔽面と交差する点を含む第１の平面と、前記視線方向と直交し前記第２の遮蔽面と交差する点を含む第２の平面との間に前記描画近平面の位置を設定することによって、前記描画手段が、前記遮蔽物で区分された領域の３次元構成物を同時に描画することを特徴とする請求項１に記載の地図表示装置。
【請求項３】
地図表示装置の現在位置を検出する現在位置検出手段と、前記遮蔽物データと前記現在位置検出手段の検出結果とに基づいて、前記遮蔽物で区分された領域の３次元構成物を、前記遮蔽物を堺に２画面表示する２画面判定手段とを備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の地図表示装置。
【請求項４】
前記遮蔽物データが地上と地下との境界データであり、地上の３次元構成物および地下の３次元構成物を同時に描画することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の地図表示装置。
【請求項５】
前記地図データ記憶手段に記憶された、道路の分岐合流情報に基づいて、進行方向の道路が分岐または合流することを報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の地図表示装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の地図表示装置を搭載した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、地図および地図上の建造物などを立体図として３次元表示する地図表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の立体図描画の技術について図４を用いて説明する。
【０００３】
図４（ａ）は、地上１１１と地下１１２に区分された道路で車輌が地下の道路を走行しているところを横から見た図である。自車位置を基準として視点位置１１３と視線方向１１４と視野角１１５を決定し、視点位置１１３を頂点とし、視線方向１１４を垂線とする円錐領域を視界１１６とする。
【０００４】
視点位置１１３に近い位置にその法線ベクトルが視線方向１１４と一致する平面（描画近平面：以下ｎｅａｒ面１１７という）を設定する。視点位置１１３からｎｅａｒ面１１７より遠く離れた位置に、同じくその法線ベクトルが視線方向と一致する平面（描画遠平面：以下ｆａｒ面１１８という）を設定する。視界１１６の中にあり、さらにｎｅａｒ面１１７とｆａｒ面１１８に挟まれた領域にある３次元構成物を透視変換などの変換を施し２次元で描画することによって、立体図描画を実現する。
【０００５】
このとき、視点位置１１３が遮蔽物で遮られた領域内にあるときは、遮蔽物の向こう側にある領域（地上１１１）の地上建造物１２１を表示させるために地上建造物１２１を透過させて表示する手段が用いられており、具体的には、図４（ｂ）に示すように、地下の道路などを地下表示１３２のように表示し、地上建造物１２１などを地上表示１３１のように地下表示１３２に透過させて表示するようになっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の技術では、遮蔽物を透過させて表示させるので図４（ｂ）に示すように遮蔽物の向こう側にある領域の立体図と遮蔽物とが重なり合うために立体図が見にくくなるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたもので、遮蔽物で遮られた複数の領域の立体図を重なることなく同時に描画することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の地図表示装置は、地図の描画に必要な地図データ、３次元構成物データおよび遮蔽物データ、地上地下の識別可能な道路データが格納されている地図データ記憶手段と、前記遮蔽物で区分された領域に前記３次元構成物を同時に描画するための投影パラメータを設定する設定手段と、前記設定手段で設定された前記投影パラメータに基づいて前記３次元構成物データを投影変換して３次元構成物描画データを作成する投影手段と、前記３次元構成物描画データの描画を行う描画手段とを備え、前記投影パラメータは、視点位置からみた視界情報と前記視点位置からの前記３次元構成物を描画する視線方向の描画範囲を定める描画近平面の位置および描画遠平面の位置とを含み、前記設定手段は、前記視界情報と前記遮蔽物の位置との位置関係から前記描画近平面および前記描画遠平面の位置を算出して設定し、地上表示と地下表示を同時に立体図表示する構成とした。この構成により、地図データと視界情報とに基づいて、描画近平面および前記描画遠平面の位置を算出することによって遮蔽物で区分された各領域に３次元構成物を描画することができることとなる。
【０００９】
また、本発明の地図表示装置は、前記地図データ記憶手段に前記遮蔽物の第１の遮蔽面データと第２の遮蔽面データとが記憶され、前記設定手段が、前記視線方向と直交し前記第１の遮蔽面と交差する点を含む第１の平面と、前記視線方向と直交し前記第２の遮蔽面と交差する点を含む第２の平面との間に前記描画近平面の位置を設定することによって、前記描画手段が、前記遮蔽物で区分された領域の３次元構成物を同時に描画する構成とした。この構成により、遮蔽物で区分された各領域に３次元構成物を重ならないように描画することができることとなる。
【００１０】
また、本発明の地図表示装置は、地図表示装置の現在位置を検出する現在位置検出手段と、前記遮蔽物データと前記現在位置検出手段の検出結果とに基づいて、前記遮蔽物で区分された領域の３次元構成物を、前記遮蔽物を堺に２画面表示する２画面判定手段とを備えた構成とした。この構成により、遮蔽物で区分された各領域に３次元構成物を重ならないように２画面に描画することができることとなる。
【００１１】
また、本発明の地図表示装置は、前記遮蔽物データが地上と地下との境界データであり、地上の３次元構成物および地下の３次元構成物を同時に描画する構成とした。この構成により、地上の３次元構成物および地下の３次元構成物を同時に描画することができることとなる。
【００１２】
また、本発明の地図表示装置は、前記地図データ記憶手段に記憶された、道路の分岐合流情報に基づいて、進行方向の道路が分岐または合流することを報知する報知手段を備えた構成とした。この構成により、描画手段に進行方向の分岐または合流する道路が３次元表示され、さらに進行方向の道路が分岐または合流することを報知するので、運転者は分岐または合流を事前に知ることができより安全な走行を行うことができることとなる。
【００１３】
また、本発明の地図表示装置を、ナビゲーション装置に搭載する構成とした。この構成により、ナビゲーション装置が設置された車輌が遮蔽物付近を走行する場合に、遮蔽物で区分された各領域に３次元構成物を重ならないように描画することができることとなる。
【００１４】
また、本発明は、３次元構成物データと、第１の遮蔽面データおよび第２の遮蔽面データを有する遮蔽物データと、地図表示装置からみた視点位置データおよび視線方向データとを用いて、前記地図表示装置に表示する地図表示方法であって、前記視線方向と直交し前記第１の遮蔽面と交差する点を含む第１の平面と前記視線方向と直交し前記第２の遮蔽面と交差する点を含む第２の平面との間に、前記３次元構成物を描画する視線方向の描画範囲を定める前記描画近平面の位置を設定することによって、前記遮蔽物で遮られた複数の領域の３次元構成物を同時に前記地図表示装置に描画する方法とした。この方法により、遮蔽物データと視界情報とに基づいて、描画近平面および前記描画遠平面の位置を算出することによって遮蔽物で区分された各領域に３次元構成物を描画することができることとなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の地図表示装置について図を用いて説明する。本実施の形態の地図表示装置は車輌に搭載されたナビゲーション装置に用いられた構成となっている。
【００１６】
図１に示すように本発明の地図表示装置１は、地図の描画に必要な地図データ、地上地下の識別可能な道路データ、地図上に表示する建物などの３次元構成物データおよび遮蔽物のデータなどが格納されている地図データ記憶部２と、自車の現在位置を検出する現在位置検出部３と、地図データ記憶部２に記憶されたデータに基づいて現在位置検出部３で検出した現在位置が遮蔽物で区分された領域にあるかどうかを検出して２画面表示を行うかどうかを判定する２画面判定部４と、自車の視点位置情報、視線方向情報などから３次元構成物（以下立体図とも表記する）描画に必要な投影パラメータを算出して設定する設定部５と、地図データ記憶部２に記憶された立体図データと設定部５で設定された投影パラメータとに基づいて立体図を２次元データとして描画するための投影変換を行う投影部６と、投影部６で２次元データに変換された立体図をＬＣＤディスプレイなど（図示せず）に描画する描画部７とで構成される。
【００１７】
次に図２を用いて、遮蔽物で区分された領域に立体図を表示するための周囲状況について説明する。
【００１８】
図２（ａ）は、地上１１と地下１２に区分された道路で車輌が地下の道路を走行しているところを横から見た図である。つまり地下道路の天井が遮蔽物となる場合を示したものである。図２（ａ）に示すように、自車位置を基準として視点位置１３と視線方向１４と視野角１５を決定し、視点位置１３を頂点とし、視線方向１４を垂線とする円錐領域を視界１６としている。
【００１９】
視点位置１３から遠く離れた位置に、その法線ベクトルが視線方向１４と一致する平面（描画遠平面：以下ｆａｒ面１８という）を設定する。次に、ｆａｒ面１８と視点位置１３と間に、その法線ベクトルが視線方向１４と一致する平面（描画近平面：以下ｎｅａｒ面１７という）を算出し設定する。このｎｅａｒ面１７の位置の算出については後述する。
【００２０】
視界１６の中にあり、さらにｎｅａｒ面１７とｆａｒ面１８に挟まれた領域にある構造物を透視変換などの変換を施し２次元で描画することによって、図２（ｂ）に示すように、地上表示３１と地下表示３２とを重なることなく同時に立体図表示する。
【００２１】
次に、本実施の形態の地図表示装置の動作について説明する。図３は本実施の形態の地図表示装置の処理を示すフローチャートである。
【００２２】
地図データ記憶部２には、地図の描画に必要な地図データ、地上地下の識別可能な道路データ、地図上に表示する建物などの３次元構成物データおよび遮蔽物のデータなどが格納されている。現在位置検出部３は、ＧＰＳ衛星からの位置データや３次元ジャイロセンサーなどにより自車の現在位置を検出する。ここで現在位置検出部３は、地図データ記憶部２に記憶された地図データなどに基づき、自車が地上地下の区別のある道路（トンネル内や地下道など）を走行している場合には、その地上地下の識別を含み自車の現在位置を検出する（Ｓ４１）。
【００２３】
検出された現在位置情報に応じて、設定部５が立体図描画のための視点位置１３、視線方向１４、視野角１５などを含む視界情報を設定し（Ｓ４２）、続いて、設定部５がｆａｒ面１８の位置を設定する（Ｓ４３）。
【００２４】
２画面判定部４は、現在位置検出部３で検出された自車の位置と、地図データ記憶部２に記憶された地上地下の識別可能な道路データや遮蔽物データとから、遮蔽物によって遮られて複数に区分された領域に入ったことを検出すると、遮蔽物データを堺に、自車位置の視界内の立体図を２画面で表示する判定を行う（Ｓ４４）。
【００２５】
２画面判定部４で２画面表示を行うと判定した場合、設定部５は、Ｓ４２、Ｓ４３で設定された視点位置、視線方向、視野角などの視界情報から立体図の２画面表示に必要なｎｅａｒ面１７の位置を算出して設定する（Ｓ４５）。
【００２６】
また、２画面判定部４で２画面表示を行うと判定しなかった場合は、ｎｅａｒ面１７の位置を任意の位置に設定する（Ｓ４６）。ここでｎｅａｒ面１７の位置はできるだけ視点位置１３に近く設定することによって立体図を表示する範囲を広げることができるので、ｎｅａｒ面１７の位置はできるだけ視点位置１３に近く設定することが好ましい。
【００２７】
設定部５に設定された、視点位置１３、視点方向１４、視野角１５、ｎｅａｒ面１７の位置およびｆａｒ面１８の位置に基づいて、投影部６が地図データ記憶部２から立体図データを読み出して各立体図について投影変換を行い、２次元の描画データとし、描画部７が投影部６から出力される２次元データをもとに立体図の描画を行う（Ｓ４７）。
【００２８】
ここで、この立体図の２画面表示に必要なｎｅａｒ面１７の位置の算出方法について図２を用いて説明する。
【００２９】
図２（ａ）において、視界１６と上遮蔽面１９とが交差する点を含む平面である第１平面２２と、視界１６と下遮蔽面２０とが交差する点を含む平面を第２平面２３との間に位置するように、設定部５がｎｅａｒ面１７の位置を決定する。
【００３０】
以上の処理で設定された、視点位置１３、視点方向１４、視野角１５、ｎｅａｒ面１７の位置およびｆａｒ面１８などの各投影パラメータにより、投影部６は地図データ記憶部２から立体図データを読み出して各立体図について投影変換を行い、２次元の描画データとし、描画部７が投影部６から出力される２次元データをもとに立体図の描画を行う。
【００３１】
以上説明したように、第１平面２２と第２平面２３との間に位置するようにｎｅａｒ面１７の位置を決定することによって、図２（ｂ）に示すように、地上表示３１と地下表示３２とを重なることなく同時に立体図表示することができるようになる。
【００３２】
設定部５で算出して設定する投影パラメータの中でｎｅａｒ面１７の位置以外は、どのパラメータを予め設定された値とするか、どのパラメータを算出するかについて、装置の設定および遮蔽物の状態などを考慮して任意に設定することができる。すなわち、視線方向１４および視角１５を予め設定しておき、ｎｅａｒ面１７およびｆａｒ面１８の位置を算出するようにしてもよく、また、視線方向１４のみを予め設定しておき、視角１５、ｎｅａｒ面１７およびｆａｒ面１８の位置を算出するようにしてもよい。
【００３３】
このように投影パラメータの算出に自由度を持たせることによって、表示対象に応じた描画を容易に行うことができるようになる。
【００３４】
また、地図表示装置１に、地図データ記憶部に記憶された、道路の分岐合流情報に基づいて進行方向の道路が分岐または合流することを報知する報知部（図示せず）を備えた構成とすることによって、描画部７に進行方向の分岐または合流する道路が３次元表示され、さらに進行方向の道路が分岐または合流することを報知することが可能となり、運転者は分岐または合流を事前に知ることができるようになるので、さらに安全な走行を行うことができるようになる。ここで、報知部は運転者に進行方向の道路が分岐または合流することを事前に伝えるものであって、スピーカやブザーなどの音声によるもの、ＬＥＤやランプなどの光によるもの、描画部に表示させるものなどが考えられる。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、遮蔽物によって区分された領域の立体図を表示する場合に、描画近平面（ｎｅａｒ面）および描画遠平面（ｆａｒ面）の位置を可変させることによって各領域の立体図を重なることなく同時に描画することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の地図表示装置のブロック図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態の描画領域を示した図
（ｂ）本発明の実施の形態の表示例を示した図
【図３】本発明の実施の形態の地図表示装置の描画処理フローチャート
【図４】（ａ）従来技術における描画領域を示した図
（ｂ）従来技術における表示例を示した図
【符号の説明】
１    地図表示装置
２    地図データ記憶部
３    現在位置検出部
４    ２画面判定部
５    設定部
６    投影部
７    描画部
１３  視点位置
１４  視線方向
１５  視野角
１６  視界
１７  ｎｅａｒ面
１８  ｆａｒ面
１９  上遮蔽面
２０  下遮蔽面
２１  地上構造物
２２  第１平面
２３  第２平面
【図１】
0003838143.tif 000002
【図２】
0003838143.tif 000003
【図３】
0003838143.tif 000004
【図４】
0003838143.tif 000005