JPWO2007142084A1 - ナビゲーション装置 - Google Patents

Abstract

自車位置から案内点までの距離に基づいて、案内矢印の右左折方向を指示する部分の大きさ、又は透明度を制御することによって、案内点の直前において、案内矢印によって背景画像が隠蔽されてしまうことを軽減するナビゲーション装置を提供する。案内オブジェクトを生成するオブジェクト生成部（１０７）と、自車位置から案内点までの距離に基づいて、案内オブジェクトの所定部分について、表示上の大きさ、又は透明度を制御するオブジェクト制御部（１０８）と、オブジェクト制御部（１０８）が制御して得られる案内オブジェクトに基づいて、ドライバーズビューによってナビゲーション表示する表示制御部（１０９）とを備える。

Description

本発明は、ナビゲーション装置に関し、より特定的には、３次元空間画像に案内オブジェクトを重畳表示するナビゲーション装置に関する。

従来、設定された目的地に対して現在の自車位置からの経路探索を行い、経路上に存在する案内点に対して、蓄積された地図データを利用して経路案内を行うナビゲーション装置が広く普及している。

近年のナビゲーション装置は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｃａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等の記録メディアの大容量化により、より詳細な地図データを記憶しておくことが可能である。そのため、例えば、３次元的な鳥瞰図表示やリアルな３次元ＣＧを用いたドライバーズ・ビュー等、分かり易さやリアリティを追求した地図表示が行われている。

このように３次元的な地図表示が行われる際には、案内矢印（経路案内線）の見易さが重要であり、特に、視点高度を車両の高さ程度まで下げて運転者の目線で見た状態の３次元的な地図表示が行われることが好ましい。

従来、車両の前方映像をビデオカメラ等の撮像手段で取得し、誘導のポイントとなる案内点（経路上に存在する右左折する対象の交差点や分岐点）に近づくと、案内点における車両の進路を示す進路案内情報として矢印画像を重畳表示する車載用ナビゲーション装置の走行案内画像表示方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このような３次元的な地図表示では、案内点が現在の自車位置から遠方に存在すると、図１５に示すように、案内矢印の右左折方向を指示する部分が細く表示され、ユーザにとって見え辛くなってしまう。

そこで、従来、右左折道路に沿って伸びる案内オブジェクトは通常細く表示され、視認性が悪い案内オブジェクトであるため、地平面に対して高さを有するように表示させる技術が提案されている（特許文献２参照）。
特開平７−６３５７２号公報 特開２００３−３３７０３３号公報

しかしながら、従来技術は、案内矢印の右左折方向を指示する部分が３次元画像の地平面に対して垂直に立った状態で表示されるため、右左折方向を指示する部分の高さが大きくなり、図１６に示すように、案内点の直前では、案内矢印によって背景画像が隠蔽されてしまう。このため、ユーザは、案内点周辺の様子を認識し辛い。なお、地平面とは、車両と道路の接平面のことを表す。以下では、地平面と称する。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされた。すなわち、自車位置から案内点までの距離に基づいて、３次元空間画像の地平面に対する案内矢印の右左折方向を指示する部分の高さ、又は透明度を制御することによって、案内点の直前において、案内矢印によって背景画像が隠蔽されてしまうことを軽減するナビゲーション装置を提供することを目的とする。なお、３次元空間画像は、実写画像、及び３次元地図画像を含む。

本発明の局面は、ナビゲーション装置に向けられている。本発明は、案内オブジェクトを生成するオブジェクト生成部と、自車位置から案内点までの距離に基づいて、案内オブジェクトの所定部分について、表示上の大きさ、又は透明度を制御するオブジェクト制御部と、オブジェクト制御部が制御して得られる案内オブジェクトに基づいて、ドライバーズビューによってナビゲーション表示する表示制御部とを備える。

また、オブジェクト制御部は、自車位置から案内点までの距離に基づいて、案内オブジェクトの所定部分について、傾きを制御することにより、表示上の大きさを制御することが好ましい。

また、オブジェクト制御部は、自車位置から案内点までの距離に基づいて、案内オブジェクトのうち、右左折を指示する部分について、角度を制御することにより、傾きを制御することが好ましい。

また、オブジェクト制御部は、自車位置から案内点までの距離が近い程、角度を小さくすることが好ましい。

また、オブジェクト制御部は、角度を９０度から０度の範囲内で小さくすることが好ましい。

また、オブジェクト制御部は、自車位置から案内点までの距離に基づいて、案内オブジェクトの所定部分について、高さを制御することにより、表示上の大きさを制御することが好ましい。

また、オブジェクト制御部は、自車位置から案内点までの距離に基づいて、案内オブジェクトのうち、右左折を指示する部分について、高さを制御することが好ましい。

また、オブジェクト制御部は、自車位置から案内点までの距離が近い程、高さを低くすることが好ましい。

また、オブジェクト制御部は、案内オブジェクトのうち、右左折を指示する部分について、自車位置から案内点までの距離が近くなる程、透明度を大きくすることが好ましい。

また、表示制御部は、３次元地図画像上に前記案内オブジェクトを重畳表示させることが好ましい。

また、表示制御部は、実写画像上に前記案内オブジェクトを重畳表示させることが好ましい。

以上説明したように、本発明の局面によれば、自車位置から案内点までの距離に基づいて、３次元空間画像の地平面に対する案内矢印の右左折方向を指示する部分の大きさ、又は透明度を制御することによって、案内点の直前において、案内矢印によって背景画像が隠蔽されてしまうことを軽減するナビゲーション装置を提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係るナビゲーション装置の全体構成を示すブロック図である。 図２は、地図データベースに記憶されている情報の一例を示す図である。 図３は、地図データベースに記憶されているノード、補間ノード、及びリンクにより形成される道路と分岐点のネットワークの一例を示す図である。 図４は、本発明の実施の形態に係るナビゲーション装置の動作を示すフロー図である。 図５は、３次元地図空間におけるカメラ視野空間の設定方法を示す図である。 図６は、道路検出処理によって検出される道路を示す図である。 図７は、直進方向矢印と右左折方向矢印の定義を示す図である。 図８は、距離Ｄと角度θの関係を示す図である。 図９は、右左折方向矢印と地平面との角度θを示す断面図である。 図１０は、案内対象交差点から離れた地点における案内矢印を示す図である。 図１１は、案内対象交差点に近づいた地点における案内矢印を示す図である。 図１２は、距離と高さの関係を示す図である。 図１３は、従来技術の案内対象交差点から離れた地点における案内矢印を示す図である。 図１４は、距離と透明度の関係を示す図である。 図１５は、従来技術の案内対象交差点から離れた地点における案内矢印を示す図である。 図１６は、従来技術の案内対象交差点から近い地点における案内矢印を示す図

符号の説明

１００ ナビゲーション装置
１０１ 映像取得部
１０２ 測位部
１０３ 地図データベース
１０４ 入力部
１０５ 制御部
１０６ 経路探索部
１０７ 矢印制御部
１０８ 矢印生成部
１０９ 表示制御部
１１０ 表示部

以下、本発明のナビゲーション装置１００について図面を参照しながら説明する。なお、各図面において、本発明に関係のない構成要素は省略している。

図１は、本発明の一実施の形態に係るナビゲーション装置１００の全体構成を示すブロック図である。図１において、ナビゲーション装置１００は、映像取得部１０１、測位部１０２、地図データベース１０３、入力部１０４、制御部１０５、経路探索部１０６、矢印生成部１０７、矢印制御部１０８、表示制御部１０９、及び表示部１１０を備える。

映像取得部１０１は、車両の前方の実写映像を撮像する、例えば、カメラである。測位部１０２は、自車位置に関する情報を取得する、例えば、車両に取り付けられたＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）やジャイロなどに代表される測位センサである。

地図データベース１０３は、道路や交差点に関するデータ等の地図情報が格納される、例えば、ＨＤＤやＤＶＤである。なお、これに限らず、図示しない通信手段（例えば、携帯電話）によって、地図情報が地図データベース１０３にセンター設備から適宜ダウンロードされる構成としてもよい。

図２に、地図データベース１０３に記憶されている地図情報の中で、本実施の形態に関連する情報を抜粋したデータを示す。地図データベース１０３には、（Ａ）ノードデータ、（Ｂ）補間ノードデータ及び（Ｃ）リンクデータが含まれる。

ノードデータは、交差点や合流地点など、幾方向かに道路が分岐する地点であり、ノード毎の緯度・経度等の位置情報、及び当該ノードに接続する、後述するリンクの数、及びリンクのＩＤから構成される。

補間ノードデータは、後述するリンク上に存在し、リンクが直線状でない場合等、その形状を表現するための曲折点を表すものであり、緯度・経度等の位置情報、自身が存在するリンクＩＤにより構成される。

リンクデータはノードとノードを結ぶ道路を表すものであり、リンクの端点である始点ノード、終点ノード、リンクの長さ（単位はメートルやキロメートルなど）、前述した補間ノードの数、道路幅、及びそのＩＤにより構成される。

このような地図データにより形成される道路と交差点のネットワークの例を図３に示す。図３に示すように、ノードには３つ以上のリンクが接続して、別のノードと結ばれており、そのリンク上にはリンクの形状を支配するための補間ノードが存在する。なお、リンクが直線的な道路である場合には、補間ノードは必ずしも存在しない。

入力部１０４は、ナビゲーション装置に対して目的地に関する情報を入力するための、例えば、リモコン、タッチパネル、又は音声入力用のマイクである。制御部１０５は、ナビゲーション装置１００全体を制御する。

経路探索部１０６は、入力部１０４から入力された目的地に関する情報、及び測位部１０２から取得した自車位置情報に基づいて、地図データベース１０３を参照して、目的地に至る最適経路を探索する。

矢印生成部１０７は、３次元空間画像において、道路検出処理により検出された道路のうち、経路探索部１０６によって探索された案内経路に該当する道路に沿った形状の案内矢印を生成する。

矢印制御部１０８は、案内矢印の右左折方向を指示する部分が３次元地図の地平面となす角度を制御する。表示制御部１０９は、実写映像に矢印制御部１０８の制御によって得られる案内矢印を重畳して表示部１１０に表示させる。

次に本発明の実施の形態に係るナビゲーション装置１００の動作について図４に従って説明する。図４は、本発明の実施の形態に係るナビゲーション装置１００の動作を示すフロー図である。

まず、制御部１０５は、入力部１０４から目的地が設定されたか否かを判定する（ステップＳ４０１）。ステップＳ４０１において、目的地が設定されなかった場合、制御部１０５は、Ｓ４０１に処理を戻す。一方、ステップＳ４０１において、目的地が設定された場合、経路探索部１０６は、測位部１０２で取得した自車位置情報に基づいて、地図データベース１０３を参照して、目的地に至る経路を探索する（ステップＳ４０２）。目的地に至る経路が探索されると、制御部１０５は、案内を開始する（ステップＳ４０３）。

更に、制御部１０５は、地図データベース１０３に格納されている３次元地図、映像取得部１０１の撮像方向、撮像範囲を定めるパラメータであるカメラ位置、カメラ角（水平角、仰角）、焦点距離、及び画像サイズに基づいて、３次元地図空間におけるカメラの視野空間を算出する（ステップＳ４０４）。ここで、３次元地図は、緯度、経度、及び高度に基づいて、位置情報が表される。

カメラの視野空間は、例えば、図５に示すような方法で求める。３次元空間において、カメラ位置（視点）Ｅからカメラ角方向に焦点距離ｆだけ進んだ点（点Ｆ）が求められ、そこに画像サイズに相当する横ｘ縦ｙの平面（カメラ画面）が視点Ｅと点Ｆを結んだベクトルに垂直になるように設定される。次に、制御部１０５は、視点Ｅからカメラ画面の４隅の点を結ぶ半直線がつくる３次元空間を求める。この３次元空間は、理論上無限遠まで延びるが、視点Ｅから適当な距離だけ離れた所で打ち切られ、視野空間とされる。

なお、制御部１０５は、３次元地図の代わりに、３次元地図から高度情報を除いた２次元地図を用い、２次元地図空間におけるカメラの視野空間を算出するようにしても構わない。また、撮像方向と撮像範囲を定めるパラメータは上記のものに限らず、撮像方向と撮像範囲が定まるものであれば、画角等の他のパラメータを用いて算出されても構わない。

次に、制御部１０５は、自車が目的地に到達したか否かを判定する（ステップＳ４０５）。ステップＳ４０５において、目的地に到達していた場合、制御部１０５は、処理を終了する。一方、ステップＳ４０５において、目的地に到達していなかった場合、制御部１０５は、３次元地図空間内において、カメラの視野空間内に存在する道路とその位置とを検出する道路検出処理を行う（ステップＳ４０６）。

道路検出処理では、制御部１０５は、３次元地図空間において、カメラの視野空間と道路領域との重なりを求める。図６は、道路検出処理で検出される道路を示している。なお、図６は、３次元地図空間とカメラ視野空間とを上方向から見た図である。道路検出処理では、上述したノードデータ、補間ノードデータ、及びリンクデータに基づいて、自車近傍の道路の形状や道路幅が抽出される。そして、図６に示すように、視野空間に囲まれた道路（斜線を付した部分）がカメラの視野空間内に存在する道路として検出される。

次に、矢印生成部１０７は、３次元地図空間において、道路検出処理により検出された道路のうち、経路探索部１０６によって探索された案内経路に該当する道路に沿った形状の案内矢印を生成する（ステップＳ４０７）。

矢印制御部１０８は、案内矢印を直進方向矢印と右左折方向矢印とに分離して、それぞれについて、３次元地図空間において、案内経路に該当する道路上の配置を決定する。この分離処理は、案内矢印を構成するノードの情報に基づいて、どのノードが直進方向矢印と右左折方向矢印との分離点になるのかが判別されることによって行われる。

図７は、直進方向矢印、及び右左折方向矢印の定義をそれぞれ説明した図である。図７に示すように、走行中の道路（道路Ｒ１）上に配置される矢印が直進方向矢印であり、案内対象交差点で右左折した先の道路（道路Ｒ２）上に配置される矢印が右左折方向矢印である。なお、図７は、あくまで直進方向矢印、及び右左折方向矢印の定義について説明するものであり、実際に配置処理によって決定された案内矢印の配置を示すものではない。また、案内矢印の形状は、図７に示した矢印図形に限らず、例えば、矢印図形から先端の三角形を除いた折れ線図形を用いても構わない。

矢印制御部１０８は、案内矢印の配置処理において、直進方向矢印を３次元地図空間の該当する道路上の地平面に平行に重なるように配置する（ステップＳ４０８）。一方、矢印制御部１０８は、自車位置から案内対象交差点までの距離に応じて右左折方向矢印の配置を変更する。具体的には、矢印制御部１０８は、まず、自車位置から自車が次に通過する案内対象交差点までの距離を算出する（ステップＳ４０９）。なお、以降では自車位置から案内対象交差点までの距離は定期的に算出されるものとする。

次に、矢印制御部１０８は、自車位置から案内対象交差点までの距離Ｄが所定の値（距離Ｄ１）以下か否かを判定する（ステップＳ４１０）。ステップＳ４１０において、矢印制御部１０８は、距離Ｄが距離Ｄ１より大きいと判定した場合、右左折方向矢印を配置せずに直進方向矢印のみを配置する。

次に、矢印制御部１０８は、直進方向矢印を配置すると、直進方向矢印からなる案内矢印の投影処理（ステップＳ４１０→Ｓ４１２）に処理を移す。なお、以降では、距離Ｄ１は２００ｍであるとして説明を行う。また、自車位置から目的地に至る経路中に案内対象交差点が存在しない場合にも、右左折方向矢印が表示されないこととする。

一方、ステップＳ４１０において、自車位置から案内対象交差点までの距離Ｄが距離Ｄ１（２００ｍ）以下であると判定された場合、矢印制御部１０８は、右左折方向矢印を配置する（ステップＳ４１０→Ｓ４１１）。このとき、右左折方向矢印は、３次元地図空間の該当する道路上に、地平面に対して自車位置から案内対象交差点までの距離に応じた角度をつけて配置される。具体的には、右左折方向矢印は、自車位置から案内対象交差点までの距離が近い程、地平面に対する案内矢印の角度θが小さくなるように配置される。例えば、角度θが（式１）を満たすように配置される。
（式１）
θ＝９０（Ｄ＞２００）
θ＝Ｄ／２−１０（２０≦Ｄ≦２００）
θ＝０（０≦Ｄ＜２０）
このとき、角度θは図８に示すように自車位置から案内対象交差点までの距離Ｄに応じて変化する。図９は、３次元地図空間の道路Ｒ１を通り、且つ地平面に垂直な断面から見た図である。図９に示すように、自車位置から案内対象交差点までの距離が２００ｍの場合は、角度θは９０度となり、右左折方向矢印は立った状態で配置される（図９（ａ）参照）。

自車位置から案内対象交差点までの距離が近くなるにつれて、案内矢印は立った状態から徐々に寝かせた状態に変化していき（自車位置から案内対象交差点までの距離が１００ｍのとき角度θは４０度・図９（ｂ）参照）、自車位置から案内対象交差点までの距離が２０ｍになると右左折方向矢印は、完全に寝かせた状態（道路上の平面に平行に重なる状態）で配置される（図９（ｃ）参照）。

次に、矢印制御部１０８は、右左折方向矢印を配置すると、図５に示すカメラ画面を投影面として、直進方向矢印と右左折方向矢印からなる案内矢印に対して投影処理を行う（ステップＳ４１２）。

投影処理において案内矢印が投影される投影面は、映像取得部１のカメラ画面と一致するため、表示制御部１０９は、図１０及び図１１に示すように、案内矢印を実写画像上に映っている道路（案内経路に該当）上に重畳して表示部１１０に表示させる。

図１０に示すように、交差点から離れた地点（例えば、交差点手前２００ｍ）では、右左折方向矢印が高さを有した状態で表示がなされる。このときの右左折方向矢印は、遠くからでも容易に視認できる程度に充分大きく表示される。

また、図１１に示すように、交差点に近い地点（例えば、交差点手前２０ｍ）では、右左折方向矢印が高さを有さない状態で地平面上に配置されるため、案内矢印が背景画像を隠蔽することはない。

なお、上述の実施の形態では、案内矢印の地平面に対する角度θは（式１）に従って変更される例を説明したが、これに限らず、自車位置から案内対象交差点までの距離Ｄが小さくなるに連れて角度θが小さくなるものであれば、どのような式であってもよい。また、案内点までの距離だけでなく、自車の速度等が参照され、角度θが制御されてもよい。

また、図１２は、図９と同様の断面図であり、図１２（ａ）が自車位置が案内対象交差点から最も離れた地点である場合であり、図１２（ｃ）が自車位置が案内対象交差点に最も近い地点である場合である。図１２に示すように、自車位置から案内対象交差点までの距離が近くなるに連れて、立体表示された右左折方向矢印の高さが徐々に低くなる。

この場合においても、右左折方向矢印の地平面に対する角度θを制御する場合と同様に、交差点から離れた地点における右左折方向矢印の視認性を確保できる一方で、交差点に近づいた地点では右左折方向矢印が背景映像を隠蔽することがない。すなわち、交差点から離れた位置における右左折方向矢印の見易さと交差点直前における背景画像の見易さとが両立された案内表示が行われる。

なお、案内オブジェクトは、特開２００３−３３７０３３号公報第３の実施形態で記載されるのと同じように、地平面上にあるように表示される案内オブジェクトと、その上方に別個に立体表示される案内オブジェクトとの２つの別個の案内オブジェクトから構成されていてもよい。上方に別個に立体表示される案内オブジェクトとは、例えば、図１３における鏃形状オブジェクトである。なお、ここでいう立体表示とは、既定の形態では地平面内に表示されるオブジェクトを、地平面内ではなく、高さ方向に表示することをいう。このとき、オブジェクト制御部１０８の制御対象となるオブジェクトは、鏃形状オブジェクトとすれば、上記と同様の効果を発揮することができる。

また、 案内オブジェクトが２つの別個の案内オブジェクトから構成される場合、オブジェクト制御部１０８は上方の別個に立体表示される案内オブジェクトの大きさを制御するのではなく、透明度を制御するようにしても良い。

具体的には、上方の別個に立体表示される案内オブジェクトは、自車位置から案内点までの距離が近い程、案内オブジェクトの透明度αが大きくなるように配置される。例えば、透明度αが（式２）を満たすように配置される。
（式２）
α＝０（Ｄ＞２００）
α＝−５Ｄ／９＋１０００／９（２０≦Ｄ≦２００）
α＝１００（０≦Ｄ＜２０）
このとき、透明度αは図１４に示すように自車位置から案内点までの距離Ｄに応じて変化する。これによって、交差点から離れた地点における上方の別個に立体表示される案内オブジェクトの視認性を確保できる一方で、交差点に近づいた地点では上方の別個に立体表示される案内オブジェクトは透明になるので背景映像を隠蔽することがない。すなわち、交差点から離れた位置における上方の別個に立体表示される案内オブジェクトの見易さと交差点直前における背景画像の見易さとが両立された案内表示が行われる。

また、上述の実施の形態では、車両の前方を向いたカメラで撮像された実写画像が用いられる例を説明したが、予め記憶媒体に保存されている実写画像や通信によって取得した実写画像上に案内オブジェクトが重畳表示される場合に適用しても構わない。

また、上述の実施の形態では、実写画像によるドライバーズビュー表示に適用される場合について説明したが、特に、視点高度を車両の高さ程度まで下げて運転者の目線で見た状態の三次元地図表示によるドライバーズビュー表示が行われる場合に本発明が適用されても同様の効果を得ることができる。

このように、本発明によれば、自車位置から案内点までの距離に基づいて、３次元空間画像の地平面に対する案内矢印の右左折方向を指示する部分の表示上の大きさ、又は透明度を制御することによって、案内点の直前において、案内矢印によって背景画像が隠蔽されてしまうことを軽減するナビゲーション装置を提供することができる。特に、実写画像に案内オブジェクトを重畳する表示方法において、実風景と案内画面の対比が取り辛くなり、ユーザに対して直感的な経路誘導を行うことが困難となる問題を回避することができる。

また、上述の実施の形態では、右左折方向を指示する部分の角度、又は高さが制御される例を示したが、例えば、道路形状がカーブしている場合、右左折方向を指示する形状を成した当該カーブの区間の部分の角度、又は高さが制御される構成としてもよい。

上記実施の形態で説明した構成は、単に具体例を示すものであり、本願発明の技術的範囲を制限するものではない。本願の効果を奏する範囲において、任意の構成を採用することが可能である。

本発明のナビゲーション装置は、車両に設置されるカーナビゲーション装置等として有用である。また、携帯電話におけるナビゲーション装置等としても有用である。

本発明は、ナビゲーション装置に関し、より特定的には、３次元空間画像に案内オブジェクトを重畳表示するナビゲーション装置に関する。

従来、設定された目的地に対して現在の自車位置からの経路探索を行い、経路上に存在する案内点に対して、蓄積された地図データを利用して経路案内を行うナビゲーション装置が広く普及している。

近年のナビゲーション装置は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｃａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等の記録メディアの大容量化により、より詳細な地図データを記憶しておくことが可能である。そのため、例えば、３次元的な鳥瞰図表示やリアルな３次元ＣＧを用いたドライバーズ・ビュー等、分かり易さやリアリティを追求した地図表示が行われている。

このように３次元的な地図表示が行われる際には、案内矢印（経路案内線）の見易さが重要であり、特に、視点高度を車両の高さ程度まで下げて運転者の目線で見た状態の３次元的な地図表示が行われることが好ましい。

従来、車両の前方映像をビデオカメラ等の撮像手段で取得し、誘導のポイントとなる案内点（経路上に存在する右左折する対象の交差点や分岐点）に近づくと、案内点における車両の進路を示す進路案内情報として矢印画像を重畳表示する車載用ナビゲーション装置の走行案内画像表示方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このような３次元的な地図表示では、案内点が現在の自車位置から遠方に存在すると、図１５に示すように、案内矢印の右左折方向を指示する部分が細く表示され、ユーザにとって見え辛くなってしまう。

そこで、従来、右左折道路に沿って伸びる案内オブジェクトは通常細く表示され、視認性が悪い案内オブジェクトであるため、地平面に対して高さを有するように表示させる技術が提案されている（特許文献２参照）。
特開平７−６３５７２号公報 特開２００３−３３７０３３号公報

しかしながら、従来技術は、案内矢印の右左折方向を指示する部分が３次元画像の地平面に対して垂直に立った状態で表示されるため、右左折方向を指示する部分の高さが大きくなり、図１６に示すように、案内点の直前では、案内矢印によって背景画像が隠蔽されてしまう。このため、ユーザは、案内点周辺の様子を認識し辛い。なお、地平面とは、車両と道路の接平面のことを表す。以下では、地平面と称する。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされた。すなわち、自車位置から案内点までの距離に基づいて、３次元空間画像の地平面に対する案内矢印の右左折方向を指示する部分の高さ、又は透明度を制御することによって、案内点の直前において、案内矢印によって背景画像が隠蔽されてしまうことを軽減するナビゲーション装置を提供することを目的とする。なお、３次元空間画像は、実写画像、及び３次元地図画像を含む。

本発明の局面は、ナビゲーション装置に向けられている。本発明は、経路探索部によって探索された案内経路に該当する道路に沿った形状の案内オブジェクトを生成するオブジェクト生成部と、自車位置から案内点までの距離が近い程、案内オブジェクトの右左折を指示する部分について、３次元空間画像の地平面に対する高さを低く制御するオブジェクト制御部と、オブジェクト制御部が制御して得られる案内オブジェクトに基づいて、ドライバーズビューによってナビゲーション表示する表示制御部とを備える。

また、オブジェクト制御部は、自車位置から案内点までの距離に基づいて、前記案内オブジェクトの右左折を指示する部分について、３次元空間画像の地平面に対する傾きを制御することにより、３次元空間画像の地平面に対する高さを制御することが好ましい。

また、オブジェクト制御部は、自車位置から案内点までの距離に基づいて、前記案内オブジェクトの立体表示された右左折を指示する部分について、高さを制御することにより、３次元空間画像の地平面に対する高さを制御することが好ましい。

また、オブジェクト生成部は、右左折を指示する部分について、案内オブジェクトとは別個に立体表示される案内オブジェクトを生成し、オブジェクト制御部は、別個に立体表示される案内オブジェクトの、３次元空間画像の地平面に対する高さを制御することが好ましい。

また、オブジェクト制御部は、案内オブジェクトの右左折を指示する部分について、自車位置から案内点までの距離が近くなる程、透明度を大きくすることが好ましい。

また、表示制御部は、３次元地図画像上に前記案内オブジェクトを重畳表示させることが好ましい。

また、表示制御部は、実写画像上に前記案内オブジェクトを重畳表示させることが好ましい。

以上説明したように、本発明の局面によれば、自車位置から案内点までの距離に基づいて、３次元空間画像の地平面に対する案内矢印の右左折方向を指示する部分の大きさ、又は透明度を制御することによって、案内点の直前において、案内矢印によって背景画像が隠蔽されてしまうことを軽減するナビゲーション装置を提供することができる。

以下、本発明のナビゲーション装置１００について図面を参照しながら説明する。なお、各図面において、本発明に関係のない構成要素は省略している。

図１は、本発明の一実施の形態に係るナビゲーション装置１００の全体構成を示すブロック図である。図１において、ナビゲーション装置１００は、映像取得部１０１、測位部１０２、地図データベース１０３、入力部１０４、制御部１０５、経路探索部１０６、矢印生成部１０７、矢印制御部１０８、表示制御部１０９、及び表示部１１０を備える。

映像取得部１０１は、車両の前方の実写映像を撮像する、例えば、カメラである。測位部１０２は、自車位置に関する情報を取得する、例えば、車両に取り付けられたＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）やジャイロなどに代表される測位センサである。

地図データベース１０３は、道路や交差点に関するデータ等の地図情報が格納される、例えば、ＨＤＤやＤＶＤである。なお、これに限らず、図示しない通信手段（例えば、携帯電話）によって、地図情報が地図データベース１０３にセンター設備から適宜ダウンロードされる構成としてもよい。

図２に、地図データベース１０３に記憶されている地図情報の中で、本実施の形態に関連する情報を抜粋したデータを示す。地図データベース１０３には、（Ａ）ノードデータ、（Ｂ）補間ノードデータ及び（Ｃ）リンクデータが含まれる。

ノードデータは、交差点や合流地点など、幾方向かに道路が分岐する地点であり、ノード毎の緯度・経度等の位置情報、及び当該ノードに接続する、後述するリンクの数、及びリンクのＩＤから構成される。

補間ノードデータは、後述するリンク上に存在し、リンクが直線状でない場合等、その形状を表現するための曲折点を表すものであり、緯度・経度等の位置情報、自身が存在するリンクＩＤにより構成される。

リンクデータはノードとノードを結ぶ道路を表すものであり、リンクの端点である始点ノード、終点ノード、リンクの長さ（単位はメートルやキロメートルなど）、前述した補間ノードの数、道路幅、及びそのＩＤにより構成される。

このような地図データにより形成される道路と交差点のネットワークの例を図３に示す。図３に示すように、ノードには３つ以上のリンクが接続して、別のノードと結ばれており、そのリンク上にはリンクの形状を支配するための補間ノードが存在する。なお、リンクが直線的な道路である場合には、補間ノードは必ずしも存在しない。

入力部１０４は、ナビゲーション装置に対して目的地に関する情報を入力するための、例えば、リモコン、タッチパネル、又は音声入力用のマイクである。制御部１０５は、ナビゲーション装置１００全体を制御する。

経路探索部１０６は、入力部１０４から入力された目的地に関する情報、及び測位部１０２から取得した自車位置情報に基づいて、地図データベース１０３を参照して、目的地に至る最適経路を探索する。

矢印生成部１０７は、３次元空間画像において、道路検出処理により検出された道路のうち、経路探索部１０６によって探索された案内経路に該当する道路に沿った形状の案内矢印を生成する。

矢印制御部１０８は、案内矢印の右左折方向を指示する部分が３次元地図の地平面となす角度を制御する。表示制御部１０９は、実写映像に矢印制御部１０８の制御によって得られる案内矢印を重畳して表示部１１０に表示させる。

次に本発明の実施の形態に係るナビゲーション装置１００の動作について図４に従って説明する。図４は、本発明の実施の形態に係るナビゲーション装置１００の動作を示すフロー図である。

まず、制御部１０５は、入力部１０４から目的地が設定されたか否かを判定する（ステップＳ４０１）。ステップＳ４０１において、目的地が設定されなかった場合、制御部１０５は、Ｓ４０１に処理を戻す。一方、ステップＳ４０１において、目的地が設定された場合、経路探索部１０６は、測位部１０２で取得した自車位置情報に基づいて、地図データベース１０３を参照して、目的地に至る経路を探索する（ステップＳ４０２）。目的地に至る経路が探索されると、制御部１０５は、案内を開始する（ステップＳ４０３）。

更に、制御部１０５は、地図データベース１０３に格納されている３次元地図、映像取得部１０１の撮像方向、撮像範囲を定めるパラメータであるカメラ位置、カメラ角（水平角、仰角）、焦点距離、及び画像サイズに基づいて、３次元地図空間におけるカメラの視野空間を算出する（ステップＳ４０４）。ここで、３次元地図は、緯度、経度、及び高度に基づいて、位置情報が表される。

カメラの視野空間は、例えば、図５に示すような方法で求める。３次元空間において、カメラ位置（視点）Ｅからカメラ角方向に焦点距離ｆだけ進んだ点（点Ｆ）が求められ、そこに画像サイズに相当する横ｘ縦ｙの平面（カメラ画面）が視点Ｅと点Ｆを結んだベクトルに垂直になるように設定される。次に、制御部１０５は、視点Ｅからカメラ画面の４隅の点を結ぶ半直線がつくる３次元空間を求める。この３次元空間は、理論上無限遠まで延びるが、視点Ｅから適当な距離だけ離れた所で打ち切られ、視野空間とされる。

なお、制御部１０５は、３次元地図の代わりに、３次元地図から高度情報を除いた２次元地図を用い、２次元地図空間におけるカメラの視野空間を算出するようにしても構わない。また、撮像方向と撮像範囲を定めるパラメータは上記のものに限らず、撮像方向と撮像範囲が定まるものであれば、画角等の他のパラメータを用いて算出されても構わない。

次に、制御部１０５は、自車が目的地に到達したか否かを判定する（ステップＳ４０５）。ステップＳ４０５において、目的地に到達していた場合、制御部１０５は、処理を終了する。一方、ステップＳ４０５において、目的地に到達していなかった場合、制御部１０５は、３次元地図空間内において、カメラの視野空間内に存在する道路とその位置とを検出する道路検出処理を行う（ステップＳ４０６）。

道路検出処理では、制御部１０５は、３次元地図空間において、カメラの視野空間と道路領域との重なりを求める。図６は、道路検出処理で検出される道路を示している。なお、図６は、３次元地図空間とカメラ視野空間とを上方向から見た図である。道路検出処理では、上述したノードデータ、補間ノードデータ、及びリンクデータに基づいて、自車近傍の道路の形状や道路幅が抽出される。そして、図６に示すように、視野空間に囲まれた道路（斜線を付した部分）がカメラの視野空間内に存在する道路として検出される。

次に、矢印生成部１０７は、３次元地図空間において、道路検出処理により検出された道路のうち、経路探索部１０６によって探索された案内経路に該当する道路に沿った形状の案内矢印を生成する（ステップＳ４０７）。

矢印制御部１０８は、案内矢印を直進方向矢印と右左折方向矢印とに分離して、それぞれについて、３次元地図空間において、案内経路に該当する道路上の配置を決定する。この分離処理は、案内矢印を構成するノードの情報に基づいて、どのノードが直進方向矢印と右左折方向矢印との分離点になるのかが判別されることによって行われる。

図７は、直進方向矢印、及び右左折方向矢印の定義をそれぞれ説明した図である。図７に示すように、走行中の道路（道路Ｒ１）上に配置される矢印が直進方向矢印であり、案内対象交差点で右左折した先の道路（道路Ｒ２）上に配置される矢印が右左折方向矢印である。なお、図７は、あくまで直進方向矢印、及び右左折方向矢印の定義について説明するものであり、実際に配置処理によって決定された案内矢印の配置を示すものではない。また、案内矢印の形状は、図７に示した矢印図形に限らず、例えば、矢印図形から先端の三角形を除いた折れ線図形を用いても構わない。

矢印制御部１０８は、案内矢印の配置処理において、直進方向矢印を３次元地図空間の該当する道路上の地平面に平行に重なるように配置する（ステップＳ４０８）。一方、矢印制御部１０８は、自車位置から案内対象交差点までの距離に応じて右左折方向矢印の配置を変更する。具体的には、矢印制御部１０８は、まず、自車位置から自車が次に通過する案内対象交差点までの距離を算出する（ステップＳ４０９）。なお、以降では自車位置から案内対象交差点までの距離は定期的に算出されるものとする。

次に、矢印制御部１０８は、自車位置から案内対象交差点までの距離Ｄが所定の値（距離Ｄ１）以下か否かを判定する（ステップＳ４１０）。ステップＳ４１０において、矢印制御部１０８は、距離Ｄが距離Ｄ１より大きいと判定した場合、右左折方向矢印を配置せずに直進方向矢印のみを配置する。

次に、矢印制御部１０８は、直進方向矢印を配置すると、直進方向矢印からなる案内矢印の投影処理（ステップＳ４１０→Ｓ４１２）に処理を移す。なお、以降では、距離Ｄ１は２００ｍであるとして説明を行う。また、自車位置から目的地に至る経路中に案内対象交差点が存在しない場合にも、右左折方向矢印が表示されないこととする。

一方、ステップＳ４１０において、自車位置から案内対象交差点までの距離Ｄが距離Ｄ１（２００ｍ）以下であると判定された場合、矢印制御部１０８は、右左折方向矢印を配置する（ステップＳ４１０→Ｓ４１１）。このとき、右左折方向矢印は、３次元地図空間の該当する道路上に、地平面に対して自車位置から案内対象交差点までの距離に応じた角度をつけて配置される。具体的には、右左折方向矢印は、自車位置から案内対象交差点までの距離が近い程、地平面に対する案内矢印の角度θが小さくなるように配置される。例えば、角度θが（式１）を満たすように配置される。
（式１）
θ＝９０（Ｄ＞２００）
θ＝Ｄ／２−１０（２０≦Ｄ≦２００）
θ＝０（０≦Ｄ＜２０）
このとき、角度θは図８に示すように自車位置から案内対象交差点までの距離Ｄに応じて変化する。図９は、３次元地図空間の道路Ｒ１を通り、且つ地平面に垂直な断面から見た図である。図９に示すように、自車位置から案内対象交差点までの距離が２００ｍの場合は、角度θは９０度となり、右左折方向矢印は立った状態で配置される（図９（ａ）参照）。

自車位置から案内対象交差点までの距離が近くなるにつれて、案内矢印は立った状態から徐々に寝かせた状態に変化していき（自車位置から案内対象交差点までの距離が１００ｍのとき角度θは４０度・図９（ｂ）参照）、自車位置から案内対象交差点までの距離が２０ｍになると右左折方向矢印は、完全に寝かせた状態（道路上の平面に平行に重なる状態）で配置される（図９（ｃ）参照）。

次に、矢印制御部１０８は、右左折方向矢印を配置すると、図５に示すカメラ画面を投影面として、直進方向矢印と右左折方向矢印からなる案内矢印に対して投影処理を行う（ステップＳ４１２）。

投影処理において案内矢印が投影される投影面は、映像取得部１のカメラ画面と一致するため、表示制御部１０９は、図１０及び図１１に示すように、案内矢印を実写画像上に映っている道路（案内経路に該当）上に重畳して表示部１１０に表示させる。

図１０に示すように、交差点から離れた地点（例えば、交差点手前２００ｍ）では、右左折方向矢印が高さを有した状態で表示がなされる。このときの右左折方向矢印は、遠くからでも容易に視認できる程度に充分大きく表示される。

また、図１１に示すように、交差点に近い地点（例えば、交差点手前２０ｍ）では、右左折方向矢印が高さを有さない状態で地平面上に配置されるため、案内矢印が背景画像を隠蔽することはない。

なお、上述の実施の形態では、案内矢印の地平面に対する角度θは（式１）に従って変更される例を説明したが、これに限らず、自車位置から案内対象交差点までの距離Ｄが小さくなるに連れて角度θが小さくなるものであれば、どのような式であってもよい。また、案内点までの距離だけでなく、自車の速度等が参照され、角度θが制御されてもよい。

また、図１２は、図９と同様の断面図であり、図１２（ａ）が自車位置が案内対象交差点から最も離れた地点である場合であり、図１２（ｃ）が自車位置が案内対象交差点に最も近い地点である場合である。図１２に示すように、自車位置から案内対象交差点までの距離が近くなるに連れて、立体表示された右左折方向矢印の高さが徐々に低くなる。

この場合においても、右左折方向矢印の地平面に対する角度θを制御する場合と同様に、交差点から離れた地点における右左折方向矢印の視認性を確保できる一方で、交差点に近づいた地点では右左折方向矢印が背景映像を隠蔽することがない。すなわち、交差点から離れた位置における右左折方向矢印の見易さと交差点直前における背景画像の見易さとが両立された案内表示が行われる。

なお、案内オブジェクトは、特開２００３−３３７０３３号公報第３の実施形態で記載されるのと同じように、地平面上にあるように表示される案内オブジェクトと、その上方に別個に立体表示される案内オブジェクトとの２つの別個の案内オブジェクトから構成されていてもよい。上方に別個に立体表示される案内オブジェクトとは、例えば、図１３における鏃形状オブジェクトである。なお、ここでいう立体表示とは、既定の形態では地平面内に表示されるオブジェクトを、地平面内ではなく、高さ方向に表示することをいう。このとき、オブジェクト制御部１０８の制御対象となるオブジェクトは、鏃形状オブジェクトとすれば、上記と同様の効果を発揮することができる。

また、 案内オブジェクトが２つの別個の案内オブジェクトから構成される場合、オブジェクト制御部１０８は上方の別個に立体表示される案内オブジェクトの大きさを制御するのではなく、透明度を制御するようにしても良い。

具体的には、上方の別個に立体表示される案内オブジェクトは、自車位置から案内点までの距離が近い程、案内オブジェクトの透明度αが大きくなるように配置される。例えば、透明度αが（式２）を満たすように配置される。
（式２）
α＝０（Ｄ＞２００）
α＝−５Ｄ／９＋１０００／９（２０≦Ｄ≦２００）
α＝１００（０≦Ｄ＜２０）
このとき、透明度αは図１４に示すように自車位置から案内点までの距離Ｄに応じて変化する。これによって、交差点から離れた地点における上方の別個に立体表示される案内オブジェクトの視認性を確保できる一方で、交差点に近づいた地点では上方の別個に立体表示される案内オブジェクトは透明になるので背景映像を隠蔽することがない。すなわち、交差点から離れた位置における上方の別個に立体表示される案内オブジェクトの見易さと交差点直前における背景画像の見易さとが両立された案内表示が行われる。

また、上述の実施の形態では、車両の前方を向いたカメラで撮像された実写画像が用いられる例を説明したが、予め記憶媒体に保存されている実写画像や通信によって取得した実写画像上に案内オブジェクトが重畳表示される場合に適用しても構わない。

また、上述の実施の形態では、実写画像によるドライバーズビュー表示に適用される場合について説明したが、特に、視点高度を車両の高さ程度まで下げて運転者の目線で見た状態の三次元地図表示によるドライバーズビュー表示が行われる場合に本発明が適用されても同様の効果を得ることができる。

このように、本発明によれば、自車位置から案内点までの距離に基づいて、３次元空間画像の地平面に対する案内矢印の右左折方向を指示する部分の表示上の大きさ、又は透明度を制御することによって、案内点の直前において、案内矢印によって背景画像が隠蔽されてしまうことを軽減するナビゲーション装置を提供することができる。特に、実写画像に案内オブジェクトを重畳する表示方法において、実風景と案内画面の対比が取り辛くなり、ユーザに対して直感的な経路誘導を行うことが困難となる問題を回避することができる。

また、上述の実施の形態では、右左折方向を指示する部分の角度、又は高さが制御される例を示したが、例えば、道路形状がカーブしている場合、右左折方向を指示する形状を成した当該カーブの区間の部分の角度、又は高さが制御される構成としてもよい。

上記実施の形態で説明した構成は、単に具体例を示すものであり、本願発明の技術的範囲を制限するものではない。本願の効果を奏する範囲において、任意の構成を採用することが可能である。

本発明のナビゲーション装置は、車両に設置されるカーナビゲーション装置等として有用である。また、携帯電話におけるナビゲーション装置等としても有用である。

本発明の実施の形態に係るナビゲーション装置の全体構成を示すブロック図 地図データベースに記憶されている情報の一例を示す図 地図データベースに記憶されているノード、補間ノード、及びリンクにより形成される道路と分岐点のネットワークの一例を示す図 本発明の実施の形態に係るナビゲーション装置の動作を示すフロー図 ３次元地図空間におけるカメラ視野空間の設定方法を示す図 道路検出処理によって検出される道路を示す図 直進方向矢印と右左折方向矢印の定義を示す図 距離Ｄと角度θの関係を示す図 右左折方向矢印と地平面との角度θを示す断面図 案内対象交差点から離れた地点における案内矢印を示す図 案内対象交差点に近づいた地点における案内矢印を示す図 距離と高さの関係を示す図 従来技術の案内対象交差点から離れた地点における案内矢印を示す図 距離と透明度の関係を示す図 従来技術の案内対象交差点から離れた地点における案内矢印を示す図 従来技術の案内対象交差点から近い地点における案内矢印を示す図

符号の説明

１００ ナビゲーション装置
１０１ 映像取得部
１０２ 測位部
１０３ 地図データベース
１０４ 入力部
１０５ 制御部
１０６ 経路探索部
１０７ 矢印制御部
１０８ 矢印生成部
１０９ 表示制御部
１１０ 表示部

Claims (11)

1. 案内オブジェクトを生成するオブジェクト生成部と、
   自車位置から案内点までの距離に基づいて、前記案内オブジェクトの所定部分について、表示上の大きさ、又は透明度を制御するオブジェクト制御部と、
   前記オブジェクト制御部が制御して得られる前記案内オブジェクトに基づいて、ドライバーズビューによってナビゲーション表示する表示制御部とを備える、ナビゲーション装置。
2. 前記オブジェクト制御部は、自車位置から案内点までの距離に基づいて、前記案内オブジェクトの所定部分について、傾きを制御することにより、表示上の大きさを制御することを特徴とする、請求項１に記載のナビゲーション装置。
3. 前記オブジェクト制御部は、自車位置から案内点までの距離に基づいて、前記案内オブジェクトのうち、右左折を指示する部分について、角度を制御することにより、傾きを制御することを特徴とする、請求項２に記載のナビゲーション装置。
4. 前記オブジェクト制御部は、自車位置から案内点までの距離が近い程、前記角度を小さくすることを特徴とする、請求項３に記載のナビゲーション装置。
5. 前記オブジェクト制御部は、前記角度を９０度から０度の範囲内で小さくすることを特徴とする請求項４に記載のナビゲーション装置。
6. 前記オブジェクト制御部は、自車位置から案内点までの距離に基づいて、前記案内オブジェクトの所定部分について、高さを制御することにより、表示上の大きさを制御することを特徴とする、請求項１に記載のナビゲーション装置。
7. 前記オブジェクト制御部は、自車位置から案内点までの距離に基づいて、前記案内オブジェクトのうち、右左折を指示する部分について、高さを制御することを特徴とする、請求項６に記載のナビゲーション装置。
8. 前記オブジェクト制御部は、自車位置から案内点までの距離が近い程、前記高さを低くすることを特徴とする、請求項７に記載のナビゲーション装置。
9. 前記オブジェクト制御部は、前記案内オブジェクトのうち、右左折を指示する部分について、自車位置から案内点までの距離が近くなる程、透明度を大きくすることを特徴とする、請求項１に記載のナビゲーション装置。
10. 前記表示制御部は、３次元地図画像上に前記案内オブジェクトを重畳表示させることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載のナビゲーション装置。
11. 前記表示制御部は、実写画像上に前記案内オブジェクトを重畳表示させることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載のナビゲーション装置。

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