TWI574237B - 三次元地圖顯示系統 - Google Patents

Description

三次元地圖顯示系統

本發明係關於顯示能表現地表面起伏之三次元地圖之三次元地圖顯示系統。

衛星導航裝置或電腦的畫面等中所用之電子地圖，有使用以三次元表現建物等地物之三次元地圖。三次元地圖通常藉由以透視投影等三次元描繪三次元模型而顯示。三次元地圖中，由於地表面亦藉三次元多邊形而準備，故藉此亦可表現出起伏亦即表現出地表面之凹凸狀態。專利文獻1中揭示以三次元描繪地表面之方法。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本特開平10-207351號公報

三次元地圖中，為了表現立體感，僅使用三次元模型並不足夠，而必須藉由於三次元假想空間內設定光源而對三次元模型施以照光而表現出濃淡。通常，照光處理的計算負載較大，故若連對地表面也施以照光，則多邊形數變龐大，而有計算負載變得非常大的課題。

本發明係鑑於該課題，目的係使用三次元之地表面資料，而能以較輕之處理負載表現起伏。

本發明可構成為一種三次元地圖顯示系統，其係顯示三次元地圖之三次元地圖顯示系統，且包含地圖資料庫，其記憶有表現地表面之三次元形狀之地表面資料及基於對前述地表面資料施以特定照光之狀態之投影圖而生成之地表面材質(texture)；及顯示控制部，其藉由對前述地表面資料套用前述地表面材質進行投影，而顯示前述三次元地圖。

本發明之地表面材質由於係基於預先施以照光之狀態的投影圖而生成，故成為藉由照光而反映地表面上產生之濃淡者。本發明中，由於套用該地表面材質而投影地表面，故於地圖顯示時，不必施以照光即可表現地表面之立體感，而可以較輕之處理負載顯示三次元地圖。

本發明中，地表面之材質生成可藉由種種設定而進行。例如照光可自正上方實施，亦可自斜向實施。且生成地表面材質時之投影可利用透視投影、平行投影等之各種方法，但基於生成無變形之地表面材質之觀點而言，較好使用自正上方之平行投影，亦即顯示二次元地圖時之投影方法。

顯示地圖時之投影並無必要必定與生成地表面材質時之投影方法相同。例如可藉由自正上方之平行投影而生成地表面材質，且藉由自斜方向之透視投影顯示地圖。

圖1係表示地表面材質及其套用例之說明圖。以山M的周邊區域為例顯示。圖之中段中，表示對山M之周邊地表面施以照光而投影之地表面材質。藉由照光而成為以對應於地表面之起伏表現濃淡之材質。地表現材質係如此生成之二次元圖像。

圖之下段中，表示對地表面資料貼附上述地表面材質， 藉由透視投影而描繪之投影圖。投影方向係自中段之圖中所示之相機C所見之視線方向V。未施以照光。由於對地表面材質賦予濃淡，故即使未照光，如此亦能獲得對地表面之起伏賦予立體感之投影圖。由於對地表面資料進行投影，故山M的形狀於區域B1內表現。

圖之上段中，表示不使用地表面資料，而僅對平坦面貼附地表面材質並進行透視投影之投影圖。投影方向係中段之圖中所示之視線方向V，並未施以照光。雖然對應於地表面材質表現濃淡，但僅藉由對平坦面進行貼附，無法獲得如下段之圖中所示之立體感。且，山M雖存在於區域A1內，但由於為平坦面，故無法再現其形狀。僅使用地表面材質，將成為無法感覺到山M存在之圖。是否能感覺到立體感並非僅藉由山M的有無而感覺。若比較上段之區域A2與下段之區域B2，可知即使於山M以外之區域，地表面之立體感有無亦不同；如此，本發明中，藉由組合套用表示地表面之三次元形狀之地表面資料與地表面材質，即使不施以照光，亦可使能感受到充分立體感之投影圖再現。

圖1只不過表示最普遍之一例，其不應解釋為意指本發明只能應用於如山M之山地。且，於圖1之下段，雖表示未施以照光而描繪之例，但亦可進而施以照光。

本發明之三次元地圖顯示系統中，前述地表面材質亦設為可基於對前述地表面根據其標高值而賦予特定著色之狀態之投影圖所生成者。

藉由如此，除了地表面之立體感以外，亦可藉由顏色直覺地掌握地表面之高度。著色可任意設定。例如可考慮以隨著標高上升自深綠色至淺綠色變化般進行著色，進而於標高較高之區域賦予棕色等之樣態。

於先前所示之圖1之例中，考慮對地點P1、P3、P2、山 頂M等之區域，分別賦予不同著色。藉由如此，可根據顏色易於辨識標高。

於顯示三次元地圖時，為了減輕投影處理之負載，而有如下方法：準備預先描繪遠景之圖像資料，將其以立於地表面之狀態進行投影之方法。藉由如此，可使投影地表面之範圍縮小至距視點特定之距離範圍內，而可減輕投影處理之負載。本發明中，當然亦可應用該方法。

然而，本發明之三次元地圖顯示系統中，前述顯示控制部亦可為不將貼附有描繪包含前述地表面之遠方景色之背景圖像的多邊形立於該地表面，而藉由前述地表面資料之投影顯示遠方景色者。

本發明中，由於藉由使用地表面材質，而不需照光，因此可減輕顯示地圖時之處理負載。因此，不必準備如上述之遠景圖像，即可藉由地表面之投影而描繪遠景。藉由採用該方法，並無必要預先準備遠景之圖像資料，亦不會產生即使視點或視線方向產生變化遠景亦無變化等之缺陷，而可描繪自近景至遠景無斷開之自然圖像。

本發明之三次元地圖顯示系統中，前述顯示控制部亦可設為前述地表面材質之解像度於距前述投影之視點較遠之區域比較近區域更為減低者。

藉由如此，可進一步減輕遠景描繪所需之負載。

且，一併地，亦可將地表面資料之材質於距視點較遠之區域比較近之區域更粗。例如，可採用於距視點較近之區域，使用以50公尺間隔之格子賦予標高之地表面資料，而於較遠區域使用以100公尺間隔之格子之方式，使格子間隔產生變化之方法。

本文中，距視點較近區域、較遠區域可任意設定。亦可對應於描繪地圖時距離視點之距離而連續使解像度等變化，亦可對 應於距離視點之距離分割成複數個區域，對各區域使解像度等階段性變化。

本發明之三次元地圖顯示系統中，前述地圖資料庫亦可進而記憶有表現地物之三次元形狀之三次元模型與表示對於該地物預先施以特定照光之狀態之外觀的材質，且前述顯示控制部亦可進而對於前述三次元模型套用前述材質而進行前述投影者。

藉由如此，由於針對地物亦即建物等之三次元模型亦不需要照光，因此可進一步減輕處理負載。

套用於地表面之材質與表示三次元模型外觀之材質之照光較好設為相同條件。藉由如此，可實現全體上無不協調感之地圖顯示。

本發明中，並無必要必須包含全部上述各種特徵，亦可適當省略、組合其一部分而構成。

此外，本發明亦可構成為利用電腦進行顯示三次元地圖之三次元地圖顯示方法，亦可構成為用以藉由電腦執行該顯示之電腦程式。且，亦可構成為記錄有該電腦程式之CD-R、DVD等之電腦可讀取之記錄媒體。

100‧‧‧三次元地圖顯示系統

110‧‧‧指令輸入部

120‧‧‧地圖資料讀出部

121‧‧‧位準．網格設定部

122‧‧‧資料格設定部

130‧‧‧地圖資料庫

132‧‧‧地表面資料

133‧‧‧地表面材質

134‧‧‧地物資料

140‧‧‧顯示控制部

141‧‧‧顯示/非顯示設定部

142‧‧‧遠景描繪部

143‧‧‧深度緩衝清除部

144‧‧‧近景描繪部

圖1係表示地表面材質及其套用例之說明圖。

圖2係表示三次元地圖顯示系統之構成之說明圖。

圖3係表示地圖資料庫之資料格(cell)構造之說明圖。

圖4係表示地圖資料庫之資料構造之說明圖。

圖5係地表面材質生成處理之流程圖。

圖6係地圖顯示處理之流程圖(1)。

圖7係地圖顯示處理之流程圖(2)。

圖8係表示深度緩衝清除效果之說明圖。

圖9係表示三次元地圖之顯示例之說明圖。

[實施例1]

關於本發明，說明利用個人電腦，以於其顯示器上顯示三次元地圖之三次元地圖顯示系統而構成之實施例。本發明亦能以作為路徑探索．路徑導引裝置等之其他裝置之三次元地圖顯示功能而組裝之樣態。

A.系統構成：

圖2係表示三次元地圖顯示系統100之構成之說明圖。三次元地圖顯示系統係使用個人電腦而構成，係於顯示器上，根據來自使用者之指示而顯示三次元地圖之系統。

本實施例中，雖例示使用個人電腦單獨運行之系統，但亦可構成為將地圖資料庫130等儲存於伺服器，藉網路連接伺服器與個人電腦之系統。且作為顯示地圖之終端，不僅為個人電腦，亦可利用平板終端、行動電話、智慧型手機等各種終端。

三次元地圖顯示系統具有圖示之各種功能方塊。該等功能方塊可藉由安裝可實現各個功能之軟體而構成，但亦可其一部分或全部以硬體構成。

地圖資料庫130儲存有用以顯示三次元地圖之包含表示地物之三次元形狀等之三次元模型等之地圖資料。本實施例中，如圖中所示，地圖資料係分為數個位準(level)LVa~LVc而儲存。任一者均切分為特定大小之網格(mesh)而管理。位準LVc儲存詳細度最高之資料，亦即儲存到細小巷道、細小地物之資料。由於位準LVc之資料容 量必然較大，故將其切分為比較小的網格而管理。位準LVb之詳細度比位準LVc稍低。於位準LVb，省略細小巷道等之資料，而儲存標準道路、建物等之資料。位準LVb之網格大小設定為大於位準LVc。位準LVa係詳細度進一步降低之資料。係儲存縮小至如高速道路等之主要道路以及如路標等之主要建物等之資料。位準LVa之網格大小係設定為比位準LVb進一步更大的大小。

各位準之資料係由地表面資料132、地表面材質133、地物資料134等所構成。地表面資料132係表示地表面之三次元形狀之資料，將地表面切分為50公尺等之矩形區域，並對每個各區域記憶標高值之資料。地表面材質133係以對地表面資料132施以照光之狀態自正上方投影而生成之投影圖進行切分所生成之二次元圖像。成為表現地表面濃淡之材質圖像。地物資料134係儲存表現建物等之地物的三次元形狀之三次元模型及對地物賦予之材質。

地圖資料雖以分為如此位準而儲存，但不應解釋為地物資料係由各位準任一者選擇儲存。例如，可將如路標之主要建物於位準LVa~LVc之全部位準中共通地儲存。亦即各位準之資料不管用哪個，均能以對應於該位準之詳細度顯示地圖。

本實施例中，地圖資料係以進一步細分網格之資料格進行管理。該資料格之構造將於後述。

指令輸入部110係接收來自使用者之有關三次元地圖顯示之指令。例如包含用以顯示地圖之視點位置、視線方向、顯示範圍(尺標)等之指示。

地圖資料讀出部120係發揮自地圖資料庫130讀出地圖資料之功能。位準．網格設定部121係根據來自使用者所指定之視點位置等，決定使用地圖資料庫130中之哪一位準、哪一網格之資料。資料格設定部122係決定要使用由位準．網格設定部121所設定之網格 內哪一資料格中所儲存之資料。地圖資料讀出部120係自如此設定之網格、資料格讀取用於地圖顯示之資料。

本實施例中，為了顯示一張三次元地圖，而併用複數位準之地圖資料。關於地圖資料併用之控制將於後述。

顯示控制部140係使用地圖資料庫130之地圖資料，顯示三次元地圖。

本實施例中，地圖分為距離視點遠方之遠景區域與距離視點較近之近景區域之2個。各使用不同之位準地圖資料，藉以下方法進行顯示。

顯示/非顯示設定部141根據距離視點位置之距離而決定儲存於地圖資料內之各地物之顯示/非顯示。該處理係對遠景區域、近景區域兩者共通之處理。

遠景描繪部142描繪遠景區域之地圖。本實施例中，設為藉由自所指定之視點位置之透視投影而描繪鳥瞰圖者。亦可設為將視點位置設定為較低之狀態所描繪者。於三次元中，為了進行所謂隱線處理，而於深度緩衝器中記憶投影時之各點距離視點之距離，亦即深度。遠景區域之描繪時，亦將各點深度記憶於深度緩衝器中。

深度緩衝清除部143將遠景區域描繪時所記憶之深度緩衝器之值初始化。藉由該處理，所描繪之遠景區域不具有三次元之意味，而成為構成一張二次元之背景圖像。

近景描繪部144於深度緩衝器經初始化後，描繪近景區域之地圖。近景區域之描繪方法係使用與遠景區域相同視點、相同投影方法而進行。且，近景描繪時之各點深度重新記憶於深度緩衝器中，基於此實施隱線處理。惟，由於遠景區域僅作為背景圖像進行處理，因此成為近景區域被寫在遠景區域上。

B.地圖資料庫之構造：

接著，針對本實施例中之地圖資料庫之構造加以說明。如先前所說明，本實施例中，事先準備分為詳細度不同之位準的地圖資料(參考圖2)，針對各位準，以特定之地理大小所成之網格單位儲存地圖資料。而且，進而於網格內，基於所儲存之地物大小及資料量，定義將網格細分化之資料格，以資料格單位儲存資料。以下，首先說明資料格之概念，其次，針對資料之構造進行說明。

圖3係表示地圖資料庫之資料格構造之說明圖。於左側顯示構成地圖資料之網格之例。

該網格內，儲存有表現各種地物之形狀等之地物資料。圖中之例中，成為儲存水池、道路、鐵路、複數建物之地物資料。而且，各地物之二次元大小不同。例如，道路係於網格內遍及大致全域地存在之「長的」地物。如此之二次元尺寸較大之地物於本文中稱為大地物。水池或鐵路佔有在網格內之比較廣之區域之大小為中程度之地物(以下稱為「中地物」)。大地物、中地物之區分無法根據地物屬性一概定義，係基於網格內之各地物所佔之實際大小而決定者。例如，於存在有比圖2所示更大之水池時，該水池亦可作為大地物加以處理。

此種大地物、中地物以外之二次元大小比較小的建物等稱為小地物。

本實施例中，如上述，根據二次元之大小而區分地物後，設定管理個別地物的單位的資料格。

大地物之情況下，成為如右側所示之與網格相同大小之資料格1(C1)。中地物之情況下，設定比網格小的兩個資料格2(C21、C22)。亦可設為使用將資料格C21、C22合計之大小的資料格者。資料格2是否分割為兩個資料格C21、C22係基於各資料格所含之資料量是否超過預先設定之上限值而判斷。水池及鐵路之地物資料的 總資料量超過資料格2中所設定之上限值時，成為分割成資料格C21、C22進行管理，於收斂於上限值以下時，只要將資料格C21、C22合計作為單一資料格進行管理即可。如此，資料格C21、C22等之形狀係基於各資料格中所含之地物大小與各資料格內之地物的資料量而決定。

小地物之情況亦相同，將建物之地物資料分成兩個資料格3(C31、C32)進行管理。資料格C31、C32之形狀亦係基於各資料格內所含之地物形狀及資料量而決定。圖3中，資料格3並非對每一個建物進行設定，而於資料格C31中儲存兩個建物，於資料格C32中儲存4個建物，係表示即使於儲存該等複數建物之狀態，各資料格之資料量仍為上限值以下。

左側之圖中所示之一點鏈線表示資料格2，虛線表示資料格3。如此將一張網格之地物資料分割為複數資料格進行管理。於圖3之例中，分類為大地物、中地物、小地物之三種類，對於各者分別設定資料格，但亦可分類為大地物、小地物後，僅針對小地物設定資料格。

本實施例之資料格並非將網格內之地物僅基於地理區分而細分化者，而是將地物本身分類為大地物、小地物等之後，對每分類進行設定者。因此，並非解釋為即使僅讀取任一分類，例如僅讀取儲存小地物之資料格3，亦可顯示地圖。為了顯示適切的地圖，有必要讀取資料格1~3之全部。然而，根據地圖之顯示範圍，只要有資料格C31之資料即已足夠，於資料格C32之資料在顯示範圍外時，依據本實施例，由於可省略資料格C32之讀取，故可減輕地圖顯示之處理負載。

圖中之右下表示各資料格所儲存之地物資料的內容。地物資料具有表示地物之三次元形狀之三次元模型與其上所附之材 質。例示之建物的情況下，材質係對於其上面、側面等之各多邊形進行準備。地物資料中亦可進而加上表示地物種別等之屬性資料。

本實施例中，針對地物之材質，亦設為賦予已施以濃淡之外觀。亦即，將地物配置於三次元假想空間內後，施以照光計算各面之濃淡，並生成反映其結果之材質。藉由如此，於顯示地圖時，若套用該材質，則即使無照光，亦可賦予地物立體感。

圖4係表示地圖資料庫之資料構造之說明圖。

地圖資料庫係如圖2所示分為複數個位準進行管理。

各位準之資料係以特定的地理大小的複數個網格所構成。而且，各網格係如圖3所示，分為儲存大地物之資料格1、儲存中地物之資料格2、儲存小地物之資料格3。亦可省略資料格2，亦可採用4階段以上之資料格構造。

於各網格中，儲存有地表面資料及地表面材質作為所有資料格共通之資料。於各資料格中儲存如下所示之資料。

以資料格1為例，例示對於各地物之資料構造。對於各地物，儲存有圖示之種種資料。

「地物ID」係地物所固有之識別資訊。

「名稱」係地物名稱。

「位置」係地物之代表點位置。例如可使用二次元之形狀的重心之座標值。

「形狀」係表示地物之二次元或三次元形狀之多邊形資料。

「種別」係表示道路、建物等之地物種別之資訊。

「顯示位準」係用以控制與距顯示地圖時之視點之距離對應之地物顯示/非顯示之資訊。本實施例中，如圖中所示，顯示位準設為以0~3之整數值表示者。顯示位準「0」表示該地物顯示在距離 視點比較近的距離D1之範圍內。同樣地，顯示位準「1」表示該地物顯示在與視點之距離D2之範圍內之情況，顯示位準「2」表示該地物顯示在與視點之距離D3之範圍內之情況。顯示位準「3」係由於未設定距離之上限值，故而不管與視點之距離為何均以此表示。

顯示範圍之例於圖中以陰影線表示。對於地物設定顯示位準「2」時，成為在比距離D3短的範圍，亦即圖中以陰影線表示之範圍內進行顯示。

C.地表面材質生成處理：

針對用以生成地表面材質之處理進行說明。此係利用與圖2所示之三次元地圖顯示系統100另外準備之生成裝置預先執行之處理。生成裝置可藉由如下構成：於具有可計算照光之程度的處理能力之電腦中，安裝可實現以下所示之地表面材質之生成功能之電腦程式。當然，亦可於三次元地圖顯示系統100中組裝此種功能。

圖5係地表面材質生成處理之流程圖。生成裝置首先讀取地表面資料(步驟S1)。接著，設定用以實施照光之光線方向(步驟S2)。光線方向可任意設定，並無必要與顯示地圖時之視點方向一致。可設為自正上方照射，亦可設為自斜向照射。且，不限於自一個部位進行照射，亦可自複數個部位實施照射。

本實施例中，設定為與對於地物生成材質時所實施之照光方向相同方向。藉由如此，則可使地物產生濃淡，與地表面產生之濃淡一致而無不協調感。

接著，生成裝置根據標高對地表面進行著色(步驟S3)。著色方法亦可任意設定。本實施例中，以將標高值設為未達50公尺、50公尺以上~未達100公尺---之方式分為複數區分，對每區分設定著色。著色係設定為較低區域為淺綠色，隨著標高升高而成為深綠色，於標高進一步更高之區域則使用棕色。

不限於該方法，亦可藉由對應於標高之函數，設定為使著色之亮度或彩度連續變化。

生成裝置對經如此著色之地表面自正上方投影，進行因步驟S2所設定之照光所產生之陰影的計算(步驟S4)。本實施例中，為了生成變形少之材質，設為使用自正上方之平行投影者。投影方法亦可使用透視投影，投影方向亦可任意設定。

生成裝置藉由切出所得投影結果而生成材質，並將其儲存(步驟S5)。圖中示意性表示儲存狀況。如圖示，自廣範圍之投影結果切出圖像，將其作為地表面材質予以儲存。本實施例中，地表面材質係準備近景用與遠景用兩種。近景用係以高解像度表示比較狹窄範圍之材質。遠景用係以低解像度表示廣範圍之材質。圖之例係遠景用成為近景用之4倍(相似比2)之廣度，但並非限定於該關係。遠景用與近景用之相似比能以任意實數設定。

由於地表面材質係對應於地圖位準與各網格建立關聯地儲存(參考圖4)，因此於上述步驟S5所切出之材質與地圖之網格為相同大小較有效率，但並非限定於必須為相同大小。例如，遠景用之材質亦可套用於比其狹小之網格，或是藉由排列複數張近景用材質，亦可套用於寬的網格。

D.地圖顯示處理：

針對用以顯示地圖之處理進行說明。其係以圖2所示為主之顯示控制部140所執行之處理，且係硬體上由地圖顯示系統100之CPU所執行之處理。

圖6、圖7係地圖顯示處理之流程圖。

處理開始時，地圖顯示系統100之CPU輸入來自使用者之視點、視線方向、顯示尺標之指示(步驟S10)。該等指示亦可使用不履行(default)值。

接著，CPU特定出應讀取地圖資料之位準及網格(步驟S12)。圖中，例示網格之特定方法。

本實施例中，於遠景區域/近景區域之兩個區域，併用位準不同之兩個地圖資料顯示地圖。CPU首先基於來自使用者指定之顯示尺標，特定出遠景/近景各區域之位準。例如，作為顯示尺標，於指定廣域顯示時，選擇圖2所示之位準LVa作為遠景用，選擇位準LVb作為近景用。相對於此，於指定詳細顯示時，選擇圖2所示之位準LVb作為遠景用，選擇位準LVc作為近景用。

選擇位準後，CPU基於視點及視線方向，以各位準，特定出成為地圖資料之讀取對象之網格。圖中例示網格之特定方法。以視點為中心之扇形狀之範圍係地圖之顯示範圍。其中，與視點比較近、附有陰影線之範圍成為近景區域，其遠方之帶白色之範圍為遠景區域。

近景用所選擇之位準之地圖資料中，與近景區域重疊之網格，亦即圖中以虛線表示之9個網格係成為近景用之地圖資料中之讀取對象。關於遠景用亦同樣，與遠景區域重疊之網格，亦即圖中以實線表示之2個網格係成為遠景用之地圖資料中之讀取對象。

如後述，本實施例中，針對遠景區域所描繪之地圖圖像上，覆寫有近景區域之地圖圖像。因此，關於遠景區域，並無必要必定將地圖資料之讀取範圍限定於遠景區域。例如，讀取包含距離視點附近之近景區域、遠景區域之兩者之範圍，利用該等全體描繪遠景圖像亦無妨。

接著，CPU基於地圖顯示位置、視線方向，特定出應讀取地圖資料之資料格(步驟S14)。圖中例示資料格之特定方法。

藉由步驟S12之處理，成為特定出以網格M1、M2為讀取對象者。於網格M1中，以圖中虛線所示般定義資料格C1~C6。於 網格M2中，定義資料格C7~C11。CPU自該網格M1、M2中所含之資料格C1~C11中，特定出以與地圖之顯示範圍V(圖中雖以矩形表示，但嚴格來講作為透視投影之區域係成為扇形狀)重疊之資料格作為讀取對象。該結果，於圖之例中，資料格C4~C9成為讀取對象。

藉由以如此資料格單位特定讀取對象，由於並無必要讀取網格M1、M2全體之地圖資料，故可縮短地圖資料讀取所需之時間。

CPU自被特定之資料格，讀取滿足顯示與視點之距離之位準的地物資料(步驟S16)。例如，如圖4所示，顯示位準「2」意指在與視點之距離D3以內進行顯示，因此於該地物存在於比與視點之距離D3更遠方時，可自讀取對象中被除外。該判斷所用之地物與視點之距離亦可設為對每個地物個別算出，亦可使用資料格之代表點(例如於資料格之邊界上之與視點最近的點)而算出。

亦可代替上述處理，而設為一旦讀取地物資料後，基於顯示位準，控制顯示/非顯示者。

接著，CPU對應於遠景用網格、近景用網格而貼附地表面材質(步驟S17)。如先前圖5所示，本實施例中，對遠景用準備低解像度之地表面材質，對近景用準備高解像度之地表面材質。因此，分開使用該等，分別對於近景區域貼附近景用之地表面材質，對遠景區域貼附遠景用之地表面材質。亦可不進行該分開使用，而設為對於全部區域，統一使用近景用或遠景用之一者。

若以上處理結束，則CPU以透視投影描繪遠景區域(步驟S18)。本實施例中，雖描繪自高的視點之鳥瞰圖，但亦可描繪自低的視點之駕駛者視野。該處理所用者為遠景用之位準的地圖資料。

於步驟S18之處理中，將各點之深度記憶於深度緩衝器，並進行隱線處理。

描繪遠景區域時，於與近景區域之交界附近，以不描繪三次元地物之方式進行控制。該處理可藉由設定在與近景區域之交界附近不顯示地物的非顯示區域，並對每個各地物判斷是否屬於該非顯示區域而實現。亦可代替該處理，而設為在遠景區域不描繪一切地物，而僅描繪地表面之多邊形。

完成遠景區域之描繪後，CPU清除深度緩衝器(步驟S20)。藉此，遠景區域之圖像(以下稱為「遠景圖像」)不具有深度資訊，而成為表示簡單的二次元背景圖像者。

接著，CPU以透視投影描繪近景區域(步驟S22)。透視投影之視點、視線方向與遠景區域之描繪(步驟S18)相同。步驟S22所用者為近景用之位準的地圖資料。

由於清除了深度緩衝器，故近景用之圖像(以下稱為「近景圖像」)覆寫於遠景圖像前面上。惟，近景用之圖像之透視投影時，由於重新將深度儲存於深度緩衝器，故對於近景用之圖像適當施以隱線處理。

此處，針對描繪遠景區域時所設定之非顯示區域之意思進行說明。

本實施例中，如上述，藉由清除深度緩衝器，而在遠景圖像上覆寫近景圖像。因此，於遠景圖像與近景圖像之交界附近描繪三次元地物之情況，會有產生因該近景圖像而不自然地覆蓋隱藏其一部分之虞。如上述，若對遠景圖像於交界附近設有非顯示區域，於交界附近不描繪三次元之地物，則可避免該等缺陷。非顯示區域之大小可基於由近景區域所覆寫之範圍為前提，以可達成上述目的之方式任意設定。

E.三次元地圖之顯示例及效果：

圖8係表示深度緩衝器清除效果之說明圖。

顯示V1係表示遠景圖像之例。此處，例示將亦包含近景區域之自視點附近至遠方之全體作為遠景區域而描繪之例。該例中，該遠景圖像雖主要僅描述地表面，但亦可描繪地物。

顯示V2係表示近景圖像之例。並未描繪遠景圖像。此處所描繪者係如圖6之步驟S12所示，為距離視點之作為近景區域而設定之距離範圍內之投影透視圖。於近景區域以鳥瞰圖描繪道路等，且關於主要地物係以三次元描繪。

顯示V3表示對遠景圖像重疊近景圖像之狀態。此成為在本實施例中實現之三次元地圖。於遠方顯示作為遠景圖像之山等，於接近視點側，描繪有道路、建物等。

顯示V4係作為比較例而表示者，係於描繪遠景圖像後，不清除深度緩衝器即描繪近景圖像之情況之例。可知成為應以近景圖像被描繪之道路等幾乎未被描繪，三次元地物不自然存在之圖像。

右下圖係表示深度緩衝器之影響的說明圖。地表a表示遠景區域之地表面，地表b表示近景區域之地表面。由於在遠景用之地圖資料與近景用之地圖資料分別包含誤差，故若將兩者重疊，則有地表面高度於每個地點不同之情況。描繪遠景區域後，若不清除深度緩衝器即描繪近景區域，則於遠景圖像與近景圖像之間亦進行隱線處理。其結果，於地圖資料上，於遠景區域之地表面高於近景區域之地表面之地點之部分，會成為近景圖像被遠景圖像之地表面覆蓋隱蔽，而成為於顯示V4中表示之不自然圖像。

深度緩衝器之影響不限於於如此不同位準之地圖資料間有不匹配之情況。即使兩者完全匹配之情況下，因顯示處理過程中之化整誤差(rounding error)之影響，結果可能會產生如右下圖所示之地表面高度不匹配之情況。且，於不同位準之地圖資料間地表面高度 完全一致之情況，此時，在深度相同之地點存在複數個多邊形，而圖形引擎(graphics engine)無法判斷對哪一個進行可視覺辨識地描繪才好，亦會產生圖像本身不穩定漂浮之現象。

依據本實施例之三次元地圖顯示系統，描繪遠景圖像後，藉由清除深度緩衝器，可避免該缺陷，即使併用複數位準之地圖資料時，亦可很好看地顯示三次元地圖。且藉由併用複數位準之地圖資料，由於並無必要針對遠景區域讀取詳細之地圖資料，故可對近景資料提供充分詳細之資訊，並且於遠景區域可使用資料量低的地圖資料有效率地描繪地圖。

再者，本實施例中，不僅以網格單位儲存地圖資料，亦能以將網格細分化之資料格單位進行讀出而儲存。藉由如此，可避免地圖顯示中無用之資料讀取，而可實現地圖顯示時資料讀取所需時間之縮短化。

圖9係表示三次元地圖之顯示例的說明圖。如區域E所示，藉由利用地表面材質，表現濃淡，而能感受到立體感。於視點較近區域F中未表現濃淡係因為以該顯示尺標觀看時，區域F成為比較平坦之市街地之故。

且，本實施例中，遠景區域亦藉由投影而描繪地表面資料，並非為藉由描繪預先準備之背景圖像而顯示遠景圖像。因此，區域E係成為基於地表面資料而再現之忠實景色。如此藉由使用地表面資料，可提供若視點位置、視線方向產生變化，則亦根據此而變化之忠實遠景圖像。

依據本實施例之三次元地圖顯示系統，藉由使用預先施以照光而生成之地表面材質，可提供一面減輕地圖顯示時所需之處理負載，一面能感到地表面濃淡之地圖。且，其結果，可使用地表面資料描繪至遠景，而可提供忠實且自然的遠景圖像。

以上，針對本發明之實施例加以說明。

本發明之三次元地圖顯示系統並無必要具備上述實施例之全部功能，亦可僅實現一部分。且亦可設置對於上述內容追加之功能。

本發明不限於上述實施例，不用說在不脫離其主旨之範圍內，可採用各種構成。例如，實施例中以硬體構成之部分亦可藉由軟體構成，亦可相反。

[產業上之可利用性]

本發明可利用於使用三次元之地表面資料且以較輕之處理負載表現起伏。

Claims (9)

1. 一種三次元地圖顯示系統，其係顯示將地物以三次元表現之三次元地圖之三次元地圖顯示系統，且包含地圖資料庫，其記憶前述地物之三次元模型；投影條件設定部，其設定用以投影前述三次元地圖之投影條件；透化目標物擷取部，其將前述地物中被地表面或其他地物所遮蔽者之至少一部分，根據其屬性作為透化目標物予以擷取；投影處理部，其分別生成對前述透化目標物投影之透化目標物投影圖與對前述透化目標物以外之地物投影之非透化目標物投影圖；及重疊處理部，其於上述非透化目標物投影圖上，以特定透化率重疊前述透化目標物投影圖。
2. 如請求項1之三次元地圖顯示系統，其中前述透化目標物為地下構造物。
3. 如請求項2之三次元地圖顯示系統，其中前述地圖資料庫以表示線或道路面之多邊形之形狀記憶隧道之三次元模型，前述透化目標物為前述隧道，且該三次元地圖顯示系統進而包含隧道模型生成部，其對於於前述地圖資料庫所記憶之隧道之三次元模型，於道路面兩側附加壁而生成隧道模型；且前述投影處理部係基於前述隧道模型而生成前述透化目標物投影圖。
4. 如請求項3之三次元地圖顯示系統，其中包含 網路資料，其以節點及鏈路表示道路；及現在位置檢測部，其檢測前述三次元地圖顯示系統之使用者現在位置；前述透化目標物擷取部係基於以前述鏈路連結表示前述三次元地圖顯示系統欲導引之路徑之路徑資料與前述網路資料，而將前述隧道中之位於前述路徑上者或與前述現在位置所存在之鏈路前方之節點連接者，作為前述透化目標物進行擷取。
5. 如請求項2至4中任一項之三次元地圖顯示系統，其中前述投影處理部係藉由於對於前述地下構造物有相對之特定視點高度之位置設定用於前述投影之視點並進行透視投影，而進行前述投影，前述地下構造物之三次元模型係以地表面下之深度抑制為比前述視點高度更小之狀態予以準備。
6. 如請求項1至4中任一項之三次元地圖顯示系統，其中前述重疊處理部係使前述透化目標物投影圖之上方透化率高於下方而進行前述重疊。
7. 一種地圖資料生成裝置，其係生成如請求項5之三次元地圖顯示系統所用之地下構造物資料之地圖資料生成裝置，且包含地圖資料庫，其儲存前述地下構造物之三次元模型；修正部，其對前述地下構造物之三次元模型中地表面下之深度大於前述視點高度之部位，進行高度資料修正以使該深度成為前述視點高度以下；及地圖資料庫管理部，其將該修正後之三次元模型儲存於前述地圖資料庫中。
8. 一種三次元地圖顯示方法，其係顯示將地物以三次元表現之三次元地圖之三次元地圖顯示方法，且作為由電腦所執行之步驟 係包含：於記憶有前述地物之三次元模型之地圖資料庫進行存取之步驟；設定用以投影前述三次元地圖之投影條件之步驟；將前述地物中被地表面或其他地物所遮蔽者之至少一部分，根據其屬性作為透化目標物予以擷取之步驟；分別生成對前述透化目標物投影之透化目標物投影圖與對前述透化目標物以外之地物投影之非透化目標物投影圖之步驟；及於上述非透化目標物投影圖上，以特定透化率重疊前述透化目標物投影圖之步驟。
9. 一種電腦程式，其係用以顯示將地物以三次元表示之三次元地圖之電腦程式，且係藉由電腦實現下列功能：於記憶有前述地物之三次元模型之地圖資料庫進行存取之功能；設定用以投影前述三次元地圖之投影條件之功能；將前述地物中被地表面或其他地物所遮蔽者之至少一部分，根據其屬性作為透化目標物予以擷取之功能；分別生成對前述透化目標物投影之透化目標物投影圖與對前述透化目標物以外之地物投影之非透化目標物投影圖之功能；及於上述非透化目標物投影圖上，以特定透化率重疊前述透化目標物投影圖之功能。