JP4539228B2 - 地図表示装置およびナビゲーション装置 - Google Patents

Description

本発明は、地図データに基づいて地図の各構成要素を画面表示する地図表示装置およびナビゲーション装置に関する。

ナビゲーション装置の画面に緑地や水域などを表すポリゴン（背景ポリゴンと称す）を表示する場合、背景ポリゴンの種類に応じて色やテクスチャパターン（模様）を変えることによって視認性の向上を図っている。また、特許文献１には、道路地図を地形とともに三次元表示する場合に、表示画面の視点高度の如何にかかわらず川、湖沼、池などの陥没状地形部分の存在を確実に表示するために、表示中の画面において手前側の表示対象に隠れて水域部分が表示されなくなる場合に、その水域部分に対応した領域を水域表示のための色で表示する技術が開示されている。
特開２０００−３２２５９３号公報

従来の二次元表示では、例えば緑地部分を緑色、水域部分を水色や青色で表示するものが多い。しかし、緑地や水域の背景ポリゴンは、道路や建造物などとは異なり形状等に特徴が現れにくく且つ単一色で表され、しかも使用者にとってはただの背景としか映らない存在であるため、地図表示において認識しにくいという問題がある。また、三次元表示でも、地図データとして高さデータを有していない上記背景ポリゴンは平面的に表示されるに過ぎず、二次元表示と同様に認識上の問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、画面に表示される地図の視認性を高めた地図表示装置およびこれを用いたナビゲーション装置を提供することにある。

請求項１に記載した手段によれば、地図データに基づいて地図の各構成要素を画面表示するときに、緑地や水域などの平面的な自然物（構造物でないもの）を表すポリゴンであって地図データに高さデータを有しないものを台形状の断面を持つように立体化して表示するので、二次元表示モードまたは三次元表示モードの何れの場合であっても、緑地や水域が***状または陥没状に表示され、これら緑地や水域ひいては地図全体の視認性が向上する。

地図に表示する緑地や水域は、構造物例えば道路や建造物と比較して面積が大きいものが多く、また構造物ほど多数点在することは少ないため、画面表示において***や陥没が複雑に入り組むことが少なく視認性の低下は起こりにくいと考えられる。また、断面を台形状としたので、壁面が垂直に立ち上がる建造物とは異なり、縁部において徐々に***しまたは陥没する自然な印象を与えることができる。なお、ここでいう台形とは、上底＜下底の関係にあるもの、上底＞下底の関係にあるもの（いわゆる逆台形と称されるもの）の何れをも含む。

また、地図を二次元表示する場合において、ポリゴンの外周に沿って側面を表す枠ポリゴンを付加し、その枠ポリゴンに陰影を表す色を付加することにより立体化表示を行うことができる。

また、上記ポリゴンをその重心位置を中心として縮小変換して表示し、その縮小後のポリゴンと元のポリゴンとに挟まれた領域を枠ポリゴンとして表示するので、元のポリゴンの大きさをそのままに保ちつつ立体的に表示することができる。

請求項２に記載した手段によれば、地図内の緑地を台形状の断面を持つように***状に立体化して表示し、地図内の川、池、湖沼、海などの水域を台形状（より具体的には逆台形状）の断面を持つように陥没状に立体化して表示するので、人の持っているイメージと合致し易く、一層視認性が向上する。

請求項３に記載したナビゲーション装置は上述した地図表示装置を備えているので、運転者の地図に対する視認性が向上し、より安全で快適な案内サービスを受けられる。

以下、本発明をカーナビゲーション装置に適用した一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、全体の電気的構成を概略的に示すブロック図である。この図１において、カーナビゲーション装置１（ナビゲーション装置、地図表示装置に相当）は、制御回路２、およびこの制御回路２にそれぞれ接続された位置検出器３、地図データ入力器４、操作スイッチ群５、外部メモリ６、表示装置７、外部情報入出力装置８、リモコンセンサ９およびリモコン１０から構成されている。

制御回路２（表示制御手段に相当）は、カーナビゲーション装置１の動作全般を制御する機能を有しており、マイクロコンピュータを主体として構成されている。この制御回路２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェース、これらを接続するバスなど（いずれも図示せず）を備えている。
ＲＯＭには、カーナビゲーション装置１がナビゲーション動作を実行するためのナビゲーション実行プログラムが格納されている。また、ＲＡＭにはプログラム実行時の一時データ、地図データ入力器４から取得した地図データなどが一時的に格納されるようになっている。

位置検出手段である位置検出器３は、地磁気センサ１１、ジャイロスコープ１２、距離センサ１３およびＧＰＳ受信機１４から構成され、車両の現在位置情報を検出するものである。この位置検出器３の各構成要素はそれぞれ性質の異なる検出誤差を有するので、制御回路２は、位置検出器３からの各信号入力を互いに補間しながら使用することにより、車両の現在位置、進行方向、速度、走行距離などを高精度で検出できるようになっている。なお、位置検出器３において、要求される検出精度で現在位置を検出可能であれば、全ての構成要素を備える必要はない。また、ステアリングホイールの回転センサや各タイヤの回転を検出する車輪センサなどを組み合わせて位置検出器３を構成してもよい。

地図データ入力器４は、ＤＶＤ−ＲＯＭなどの情報記録媒体からなる地図ディスク１５からデータを読み取るように構成されている。この場合、地図ディスク１５には、地図データ、位置検出精度向上のためのマップマッチング用データ、建物の高さデータや形状データを含む各種建造物の目印データ、店・施設名称データベース、電話番号と店・施設との対応を示す電話番号データベース、店・施設等により提供されるＷＥＢページの情報等の各種データが記録されている。なお、上記情報記録媒体としては、例えばＣＤ−ＲＯＭやメモリカードなどを用いてもよい。

外部メモリ６は、フラッシュメモリカードなどにより構成されるもので、例えば、制御回路２による経路計算処理により得られた目的地までの誘導経路データなどを記憶するものである。なお、この外部メモリ６の機能を制御回路２内の記憶要素（ＲＡＭなど）により実現することも可能であり、この場合には外部メモリ６を必要に応じて設ければよい。

表示手段としての表示装置７は、地図画面などを表示するための例えばカラー液晶ディスプレイを含んで構成されており、車両の運転席近傍に設置される。この表示装置７の画面には、道路地図が表示されるとともに、その表示に重ね合わせて車両の現在位置および進行方向を示すポインタが表示されるようになっている。また、目的地までの経路計算結果に基づいた経路案内実行時には、道路地図に重ね合わせた状態で進むべき誘導経路が表示されるようになっている（図５参照）。

操作スイッチ群５は、表示装置７の周辺に配置されたメカニカルスイッチや表示装置７のカラー液晶ディスプレイ上に形成されたタッチスイッチなどからなり、設定事項を入力するために用いられる。リモコンセンサ９は、リモコン１０からの操作入力を受信して制御回路２に与えるようになっている。

外部情報入出力装置８は、例えばＶＩＣＳ通信装置や、携帯電話機（専用の携帯電話端末や汎用の携帯電話機等）で構成されている。制御回路２は、この外部情報入出力装置８を介して外部の情報供給センタ例えばＶＩＣＳセンタや種々の情報センタとの間でデータを送受信することができるようになっている。

上記カーナビゲーション装置１の制御回路２は、基本機能として、運転者（同乗する他の使用者でもよい）が操作スイッチ群５、表示装置７のタッチスイッチまたはリモコン１０を操作して目的地を設定すると現在位置から目的地までの誘導経路データを計算する経路計算機能、その誘導経路データにより示される経路を地図画面上に表示したり音声により案内する経路案内機能、現在位置を地図上に位置付けるマップマッチング機能などを備えている。目的地を入力する際には、表示装置７に店・施設名称データベースの索引や電話番号データベースの索引を表示させ、その索引の中から目的地を選択できるようになっている。

次に、カーナビゲーション装置１が実行する地図表示処理の内容について図２ないし図５も参照しながら説明する。
図５は、表示装置７に二次元表示モードで広域地図を表示したときの画面表示例を示している。制御回路２は、例えば経路案内実行時において、表示装置７の画面に地図、現在位置を示すポインタＰ、操作案内ボタンＢ（Ｂ１〜Ｂ６）などを表示するとともに、予め計算した誘導経路Ｎを実線によって強調表示する。図５では、ポインタＰを自動車の形状をモデル化したマークと影の付いたリングとにより表している。

この表示状態で車両が進行すると、画面の地図表示を更新する必要が生じる。図２は、この地図表示の更新処理のフローチャートを示している。制御回路２は、まずステップＳ１において自車位置との関係で新たに表示対象とする地図範囲を決定し、ステップＳ２に移行して地図ディスク１５から地図データ入力器４を介して表示対象の地図データを入力する。入力した地図データは、制御回路２内のＲＡＭなどに一時的に記憶される。

続いて、地図データの描画を開始する。描画は、まず住宅地、平地、田畑、緑地、水域などの背景要素について行い、その後道路や建物などの構造物について行う。制御回路２は、ステップＳ３において、描画要素が背景を構成する平面的な自然物であって地図データに高さデータを含まないもの（こうした要素を表すポリゴンを以下において特定背景ポリゴンと称す）であるか否かを判断する。本実施形態では緑地と水域（川、池、湖沼、海など）を特定背景ポリゴンとみなしており、ステップＳ３で「ＹＥＳ」と判断するとステップＳ４からＳ８において特定背景ポリゴンに特有の加工処理を施した後ステップＳ９で描画処理を行う。

一方、背景を構成する平面的な自然物であっても住宅地、平地、田畑等である場合、あるいは道路や建造物などの構造物の場合には、ステップＳ３で「ＮＯ」と判断してステップＳ９に移行し、従来と同様の描画処理を行う。すなわち、住宅地、平地、田畑、道路などを平面的に描画し、形状データを有する建造物を平面的または立体的に表示する。建造物の立体的表示は、地図データに含まれる形状データを用いて、上方から見た形状に影を付けることにより行う。ただし、影を付ける表示方法では建造物が浮いたように見える。一つの表示要素についての描画が終了するとステップＳ１０に移行して表示処理が全て終了したか否かを判断し、終了した（ＹＥＳ）と判断すると更新処理を終了し、終了していない（ＮＯ）と判断するとステップＳ３に移行して、ＲＡＭに格納された次の描画要素を取り出して描画処理を続行する。

さて、ステップＳ４からＳ８の処理について説明する。図３は、矩形の特定背景ポリゴンを立体的に加工処理する過程を示したものである。制御回路２は、ステップＳ４で特定背景ポリゴンの重心位置を算出し（図３（ａ）参照）、ステップＳ５で重心位置を中心にして縮小変換した後の座標を算出する（図３（ｂ）参照）。続いて、ステップＳ６で、縮小変換後のポリゴンと縮小変換前の元の特定背景ポリゴンとに挟まれた領域を枠ポリゴンとする。この枠ポリゴンは、元の特定背景ポリゴンの外周に沿って当該特定背景ポリゴンの側面を表すものである（図３（ｃ）参照）。

さらに、制御回路２は、ステップＳ７において、特定背景ポリゴンの種類に応じて***状に表示するか陥没状に表示するかを選択する。本実施形態では、緑地を表わすポリゴンを台形状の断面を持つように***状に立体化して表示し、水域を表すポリゴンを台形状（より具体的にはいわゆる逆台形状）の断面を持つように陥没状に立体化して表示する。図４は、緑地と水域を三次元表示モードで表示し視点を０ｍの位置に持ってきた場合の緑地と水域の画面表示を示している。二次元表示または三次元表示における特定背景ポリゴンの高さは、ポリゴンの種類（緑地、水域）ごとに一定とすればよい。

制御回路２は、ステップＳ８において、所定位置の光源の下での特定背景ポリゴンの見え方を想定して特定背景ポリゴンの上面と枠ポリゴンで示す側面に陰影を表す色を付加する。図３（ｄ）は、紙面の左上方向に光源があると仮定した場合の表示例を示している。***状の緑地の場合には図３（ｄ）の上側と左側の枠ポリゴン（外側面）が明るい色で表示され、陥没状の緑地の場合には図３（ｄ）の下側と右側の枠ポリゴン（内側面）が明るい色で表示される。その後、制御回路２は、ステップＳ９において、立体化した特定背景ポリゴンを描画する。図５は、このようにして描画した表示画面例で、緑地Ｇ１〜Ｇ４と川Ｒ１が特定背景ポリゴンとして立体化表示されている。なお、三次元表示モードの場合には、緑地と水域を表す特定背景ポリゴンに一定の高さデータを与え、その後に高さデータを有する建造物と同様にして描画すればよい。

以上説明したように、本実施形態のカーナビゲーション装置１においては、緑地を表すポリゴンを台形状に***しているように立体的に表示し、水域を表すポリゴンを逆台形状に陥没しているように立体的に表示したので、緑地と水域が他の背景や構造物に対して適度に強調して目に映り、これら緑地や水域は勿論のこと地図全体の視認性が向上する。また、特定背景ポリゴンが台形状または逆台形状に見えるように表示したので、壁面が垂直に立ち上がる建造物とは異なり、縁部において徐々に***しまたは陥没する自然な印象を与えることができる。さらに、枠ポリゴンが付加された特定背景ポリゴンの各面には、仮想の光源位置との関係から陰影を持つ色彩が施されているので、よりリアルな立体感が得られる。

特定背景ポリゴンを、その種類（緑地、水域）に応じて一定の高さとなるように立体化表示するので、地図表示が単純化されて視認性が一層向上する。また、特定背景ポリゴンごとに高さデータを持つ必要がないため、従来から用いられている地図ディスク１５をそのまま利用することができる。
二次元表示において、特定背景ポリゴンを立体的に表示する場合、一旦縮小変換を行い、縮小後のポリゴンと元の特定背景ポリゴンとに挟まれた領域を側面となる枠ポリゴンとして表示するので、元の特定背景ポリゴンの大きさが保持され、他の表示要素との位置関係や大きさ関係が変わることがない。

なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように変形または拡張が可能である。
本発明は、カーナビゲーション装置に限らず携帯型等の他の種類のナビゲーション装置、地図表示装置、パソコンや携帯型端末装置の画面における地図の描画などにも幅広く適用できる。また、広域表示のみならず市街地表示などその他の地図表示にも適用できる。

上記実施形態では緑地と水域を示すポリゴンを特定背景ポリゴンとしたが、地図表示の構成要素のうち平面的な自然物を表すポリゴンであって地図データに高さデータを有しないものであれば、他の要素を特定背景ポリゴンとしてもよい。例えば、田畑と住宅地とが混在している地域では、田畑を特定背景ポリゴンとして立体的に表示してもよい。また、狭い緑地や湖沼が点在する地域、川が複雑に交わっているような地域では、立体化することなく従来通り平面的に表示してもよい。さらに、制御回路２が表示する地図内の緑地、水域、田畑等の数、大きさなどを計数（計量）し、上記立体化表示と平面表示との自動切り替えを行うようにしてもよい。また、これに替えて使用者が表示態様を手動操作または音声操作により切り替え可能に構成してもよい。

特定背景ポリゴンを表示する際の高さすなわち枠ポリゴン（側面）の高さは、種類ごとに一定でなくてもよい。例えば、特定背景ポリゴンの面積に応じて高さを変えてもよい。また、三次元表示モードにおいて、視点位置からの距離に応じて高さを変えてもよい。一例として、遠方に見える特定背景ポリゴンほど高く表示することにより更なる視認性の向上を期待できる。

本発明の一実施形態であるカーナビゲーション装置の電気的構成を概略的に示すブロック図 地図表示の更新処理を示すフローチャート 矩形の特定背景ポリゴンを立体的に加工処理する過程を示す図 三次元表示モードで視点を０ｍの位置に持ってきた場合の画面表示を示す図 二次元表示モードで広域地図を表示したときの画面表示例を示す図

符号の説明

１はカーナビゲーション装置（ナビゲーション装置、地図表示装置）、２は制御回路（表示制御手段）である。

Claims (3)

1. 地図データに基づいて地図の各構成要素を画面表示する地図表示装置において、
   前記構成要素のうち緑地や水域などの平面的な自然物を表すポリゴンであって前記地図データに高さデータを有しないものを対象として、当該ポリゴンを台形状の断面を持つように***状または陥没状に立体的に表示する表示制御手段を備え、
   前記表示制御手段は、地図を二次元表示する場合においては、前記ポリゴンをその重心位置を中心として縮小変換して表示するとともに、その縮小変換後のポリゴンと縮小変換前のポリゴンとに挟まれた領域を前記ポリゴンの外周に沿って側面を表す枠ポリゴンとして表示し、その枠ポリゴンに陰影を表す色を付加することにより立体的に表示することを特徴とする地図表示装置。
2. 前記表示制御手段は、地図内の緑地を台形状の断面を持つように***状に立体化して表示し、地図内の川、池、湖沼、海などの水域を台形状の断面を持つように陥没状に立体化して表示することを特徴とする請求項１記載の地図表示装置。
3. 請求項１または２記載の地図表示装置を備えたことを特徴とするナビゲーション装置。

Images