JP4338645B2 - モバイル・ナビゲーション・ユニットのための高度3d視覚化システム及び方法 - Google Patents
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Description
本発明は、視覚的ナビゲーション・システムに関するものであり、より詳細には、モバイル・ナビゲーションのために地理的に参照されるデータを視覚表示するシステム及び方法に関する。本発明は、目標対象物の図形をオンデマンドでロードする階層的な方法と、局所の地理的な環境を一層効率的且つ正確に描くために複数の解像度の画像を合成する方法とを含む。
コンピュータ・グラフィック・ソフトウェアを用いて、固定された観察者の視野内にある(観察者により選択された特定の地点からの)局所の地理的な環境の外観を視覚的に正確に描写することは、それ自体が難しい課題である。なぜなら、観察者の視点に従って風景を再構成することの問題に加えて、風景の様々な質感や描画上の細部を正確にシミュレートすることが難しいからである。しかし、昨今の開発において、現代の視覚的ナビゲーション・システムは、グラフィック・ソフトウェアに対し、移動する観察者の視覚環境を、ナビゲーションの補助となるよう正確にシミュレートせよという遥かに大きな要求を行う。車両内の運転者のような移動する観察者の局所の地理的な環境を、描画ソフトウェアを用いてリアルタイムに描くことは、固定された観察者の環境を描写するよりも明らかに難しい。なぜなら、観察者の位置が変わるにつれて、観察者の視野内の地理的な対象物と対象物の外観とが変化するため、ナビゲーションされる局所の環境に関する情報を正確に描写及び提供するために、新しい描画の対象物(局所的な「目的点」)、質感、特徴及び眺望、並びに他の参照データが容易にダウンロード可能となるような継続的な更新の仕組みが必要とされるからである。
上記の必要を満たすため、本発明は、モバイル・ユニットに三次元の視覚的ナビゲーションを提供するシステムであって、モバイル・ユニットの現在位置を計算する位置計算ユニットと、モバイル・ユニットの現在位置に基づいて視錐台を決定する視点制御ユニットと、少なくとも1つの地理データベースと通信して、少なくとも1つの地理データベースから視錐台と関連付けられた地理的な対象物のデータを入手し、得られた地理的な対象物のデータを編成する風景図を生成する風景図管理部と、風景図を三次元の描画としてリアルタイムで描写する風景図描写部とを備えるシステムを提供する。
本発明に係るシステムは、モバイル・ナビゲーション、位置把握及び参照のための、任意の視点からの地理的な領域の一連の3次元描画による視覚化を生成する。描画による視覚化即ち描写は、局所的な地理情報が入手可能である任意の種別の対象物のデータの描写を含み得る。そのようなデータには、衛星、航空又は地上からの画像、デジタル道路地図、建物の幾何学的モデル、景観の質感的な描写、及び描かれた環境内のガソリン・スタンド及びホテル等の特徴物又は建物を説明する任意の種別の識別情報、或いは、交通情報、気候条件及び日時(明暗)のような動的なデータが(制限なしに)含まれ得る。
p(i)=b(0)*p(i,0)+b(1)*p(i,1)+・・・・+b(n)*p(i,n)
である。
Claims (16)
- モバイル・ユニットのための三次元の視覚的ナビゲーションを提供するシステムであって、
前記モバイル・ユニットの現在位置を計算する位置計算ユニットと、
前記モバイル・ユニットの前記位置に基づいて視錐台を決定する視点制御ユニットと、
少なくとも1つの地理データベースと通信する風景図管理部であって、前記少なくとも1つの地理データベースから前記視錐台と関連付けられた地理的な対象物のデータを得て、該得られた地理的な対象物のデータを含む風景図を生成する風景図管理部と、
前記風景図を三次元の描画としてリアルタイムに描写する風景図描写部と、
を備え、
前記地理データベースは、地理的な対象物のデータを複数のノード・レベルで階層的に配列する定義されたデータ構造を含み、
各レベルにおいて、そのレベルの各ノードが、そのレベルの他のすべてのノードに対応する境界ボックスの外側領域を含むそれぞれの空間的境界ボックスに対応し、
前記データ構造の親ノードの子ノードは、前記親ノードが対応する境界ボックスのそれぞれのサブ境界ボックスに対応し、
前記風景図管理部は、地理的な対象物のデータをオンデマンドでロードするための方法を実行し、該方法は、最上位のノード・レベルにあるルート・ノードから最下位のノード・レベルにあるノードに向かって、前記データ構造を探索することによって、前記地理的な対象物のデータに効果的にアクセスし、
前記探索は、各レベルにおいて、そのレベルのどのノードが前記視錐台と関連する境界ボックスに対応するかを決定し、低位ノードへの探索が、前記視錐台と関連する境界ボックスに対応すると決定されたノードに対してだけ継続され、
前記風景図の生成は、1つの地理的な領域に対して、複数の解像度レベルの画像を混合することを含み、該混合は、
前記それぞれの画像の画像化された対象物からの距離と、前記それぞれの画像の解像度レベルとの関数として、前記画像の各々に対して混合計数を決定し、
各解像度レベルで一度、それぞれの該混合計数を用いて、地理上の領域をマルチパスで描写する、ことを含む、
システム。 - 請求項1記載のシステムであって、前記位置計算ユニットが、更に、前記モバイル・ユニットの現在の瞬時方向を計算するシステム。
- 請求項2記載のシステムであって、更に、
選択された経路と関連付けられた情報を含む経路計算モジュールであって、前記視点制御ユニットがプレビュー動作モードにおいて経路情報に基づいて前記視錐台を修正できるよう、前記視点制御ユニットに経路情報を提供する経路計算モジュール、
を備えるシステム。 - 請求項2記載のシステムであって、更に、
位置センサと、
方向センサと、
を備え、前記位置計算ユニットが、前記位置センサ及び前記方向センサにおいて生成された信号に基づいて前記モバイル・ユニットの前記位置及び方向を計算する、システム。 - 請求項4記載のシステムであって、前記位置センサがGPS受信機を含む、システム。
- 請求項5記載のシステムであって、前記位置センサが慣性センサ装置を含む、システム。
- 請求項2記載のシステムであって、更に、
前記視点制御ユニットの動作を変更するために、前記視点制御ユニットにユーザによる選択を提供するユーザ入力モジュール、
を備えるシステム。 - 請求項7記載のシステムであって、前記視点制御ユニットが、以下の選択可能なビュー・モード、
(a)ヘリコプター・ビュー
(b)視点の位置及び方向が、前記モバイル・ユニットの前記位置及び方向と合致するモード
のうちの1つに基づいて前記視錐台を決定する、システム。 - 請求項1記載のシステムであって、前記風景図がデジタル道路地図、衛星画像、建物の質感及びデジタル幾何学的対象物モデルのうちの少なくとも1つを含む、システム。
- モバイル・ユニットに三次元の視覚的ナビゲーションを提供するシステムであって、
前記モバイル・ユニットの現在位置を計算する位置計算ユニットと、
前記モバイル・ユニットの前記位置に基づいて視錐台を決定する視点制御ユニットと、
地理的な対象物のデータを境界ボックスの大きさに従って複数のノード・レベルで階層的に配列する定義されたデータ構造を含む少なくとも1つの地理データベースであって、前記ノード・レベルのノードが境界ボックスに対応し、子ノードが、該子ノードの親の境界ボックスのサブ境界ボックスに対応する、少なくとも1つの地理データベースと、
前記少なくとも1つの地理データベースと通信する風景図管理部であって、前記少なくとも1つの地理データベースから前記視錐台と関連付けられた地理的な対象物のデータを得て、該得られた地理的な対象物のデータを編成する風景図を生成する風景図管理部と、
前記風景図を三次元の描画としてリアルタイムに描写する風景図描写部と、
を備え、
前記風景図管理部は、地理的な対象物のデータをオンデマンドで効果的にロードするための方法を実行し、該方法は、最上位のノード・レベルにあるルート・ノードから最下位のノード・レベルにあるノードに向かって、前記データ構造を探索することを含み、
各レベルにおいて、前記視錐台と関連しない境界ボックスに対応するノード・レベルのノードに対して前記探索を停止し、
前記風景図の生成は、1つの地理的な領域に対して、複数の解像度レベルの画像を混合することを含み、該混合は、
前記それぞれの画像の画像化された対象物からの距離と、前記それぞれの画像の解像度レベルとの関数として、前記画像の各々に対して混合計数を決定し、
各解像度レベルで一度、それぞれの該混合計数を用いて、地理上の領域をマルチパスで描写する、ことを含む、
システム。 - 請求項10記載のシステムであって、更に、
選択された経路と関連付けられた情報を含む経路計算モジュールであって、前記視点制御ユニットがプレビュー動作モードにおいて経路情報に基づいて前記視錐台を修正できるよう、前記視点制御ユニットに経路情報を提供する経路計算モジュール、を備えるシステム。 - モバイル・ユニットにおける三次元の視覚的ナビゲーション方法であって、
プロセッサが、前記モバイル・ユニットの現在位置を計算するステップと、
前記プロセッサが、前記モバイル・ユニットの前記位置に基づいて視錐台を決定するステップと、
前記プロセッサが、少なくとも1つの地理データベースから、前記視錐台と関連付けられた地理的な対象物のデータを取得するステップと、
前記プロセッサが、前記取得した地理的な対象物のデータを含む風景図を生成するステップと、
描写装置が、前記風景図を三次元の描画としてリアルタイムに描写するステップと、
含み、
地理データベースが、地理的な対象物のデータを複数のノード・レベルで階層的に配列する定義されたデータ構造を含み、
各レベルにおいて、そのレベルの各ノードが、そのレベルの他のすべてのノードに対応する境界ボックスの外側領域を含むそれぞれの空間的境界ボックスに対応し、
前記データ構造の親ノードの子ノードは、前記親ノードが対応する境界ボックスのそれぞれのサブ境界ボックスに対応し、
地理的な対象物のデータを取得するステップは、地理的な対象物のデータをオンデマンドでロードするための方法を実行し、該方法は、最上位のノード・レベルにあるルート・ノードから最下位のノード・レベルにあるノードに向かって、前記データ構造を探索することによって、前記地理的な対象物のデータに効果的にアクセスし、
前記探索は、各レベルにおいて、そのレベルのどのノードが前記視錐台と関連する境界ボックスに対応するかを決定し、低位ノードへの探索が、前記視錐台と関連する境界ボックスに対応すると決定されたノードに対してだけ継続され、
前記風景図の生成は、1つの地理的な領域に対して、複数の解像度レベルの画像を混合することを含み、該混合は、
前記それぞれの画像の画像化された対象物からの距離と、前記それぞれの画像の解像度レベルとの関数として、前記画像の各々に対して混合計数を決定し、
各解像度レベルで一度、それぞれの該混合計数を用いて、地理上の領域をマルチパスで描写する、ことを含む、
方法。 - 請求項12記載の方法であって、更に、
前記プロセッサが移動経路を選択するステップと、
前記プロセッサが前記移動経路に対応する経路情報を用いて前記視錐台を修正するステップと、
を含む方法。 - 請求項12記載の方法であって、更に、
前記プロセッサが前記モバイル・ユニットの現在方向を計算するステップ、
を含む方法。 - 請求項14記載の方法であって、更に、
前記プロセッサがユーザ入力に基づいて前記視錐台を修正するステップ、
を含む方法。 - 請求項14記載の方法であって、前記風景図が、デジタル道路地図、衛星画像及びデジタル幾何学的対象物モデルのうちの少なくとも1つを含む方法。
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