专利名称：地图生成装置及导航装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及地图生成装置、导航装置、地图生成方法、地图生成程序和记录介质。
背景技术：
以往，提出有能够三维地显示地图的车载导航装置。在该车载导航装置中，地图检索装置从地图存储装置读出通过位置计算装置计算出的车辆当前位置附近的地图信息，或者通过输入装置所指定的待显示地图范围的地图数据。然后，运算处理装置根据从输入装置输入的视点和注视点坐标，对读出的地图数据的四个顶点进行透视变换，把地图数据映射到变换后的坐标上，而且进行修剪后，在输出装置中显示映射后的地图(例如，参照下述专利文献1)。
专利文献1日本特开平9-138136号公报但是在上述专利文献1的车载导航装置中，与描绘的道路宽度无关地，以链路数据表现道路，作为纹理贴附到三维地盘信息的多边形面上。因而，无法在三维地盘信息上真实地表现与实际地形对应的具有宽度的道路。
另一方面，在三维地盘对象上描绘沿着与实际地形相对应的具有宽度的道路对象等地盘面的对象时，由于必须对三维地盘对象的多边形面全部进行处理，而导致计算量庞大。并且，存在相应地需要安装高性能的CPU，而使导航装置变得昂贵的问题。
发明内容
权利要求1的发明的地图生成装置，其特征在于，该地图生成装置包括三维地盘信息存储单元，其存储表示地盘的三维形状的三维地盘信息；简易三维地盘信息生成单元，其使用由所述三维地盘信息存储单元存储的三维地盘信息，生成信息量比该三维地盘信息少的简易三维地盘信息；三维地表物信息生成单元，其使用通过所述简易三维地盘信息生成单元所生成的简易三维地盘信息，对表示存在于所述地盘表面的地表物的二维形状的二维地表物信息附加高度信息，生成表示所述地表物的三维形状的三维地表物信息；以及三维地图信息生成单元，其基于所述三维地盘信息存储单元所存储的三维地盘信息，以及通过所述三维地表物信息生成单元所生成的三维地表物信息，生成三维地图信息。
权利要求10的发明的导航装置，其特征在于，该导航装置具有三维地盘信息存储单元，其存储表示地盘的三维形状的三维地盘信息；地点信息输入单元，其接收表示任意地点的地点信息的输入；三维地盘信息提取单元，其从由所述三维地盘信息存储单元存储的三维地盘信息中，提取表示包含通过所述地点信息输入单元输入的地点信息在内的预定范围内的地盘的三维形状的三维地盘信息；简易三维地盘信息生成单元，其使用通过所述三维地盘信息提取单元所提取的三维地盘信息，生成信息量比该三维地盘信息少的简易三维地盘信息；三维地表物信息生成单元，其使用通过所述简易三维地盘信息生成单元生成的简易三维地盘信息，对表示包含所述地点信息在内的范围内的地盘表面存在的地表物的二维形状的二维地表物信息附加高度信息，生成表示所述地表物的三维形状的三维地表物信息；三维地图信息生成单元，其基于通过所述三维地盘信息提取单元提取出的三维地盘信息，以及通过所述三维地表物信息生成单元生成的三维地表物信息，生成三维地图信息；地图显示信息生成单元，其使用所述三维地图信息，生成从与所述地点信息的位置相对应的视点位置看到的地图显示信息；具有显示画面的显示单元；以及显示控制单元，其控制所述显示画面，使用通过所述地图显示信息生成单元所生成的地图显示信息，来显示地图画面。
权利要求12的发明的地图生成方法，其特征在于，该地图生成方法包括以下步骤三维地盘信息输入步骤，输入表示所述地盘的三维形状的三维地盘信息；简易三维地盘信息生成步骤，使用通过所述三维地盘信息输入步骤输入的三维地盘信息，生成信息量比该三维地盘信息少的简易三维地盘信息；三维地表物信息生成步骤，使用通过所述简易三维地盘信息生成步骤所生成的简易三维地盘信息，对表示存在于所述地盘表面的地表物的二维形状的二维地表物信息附加高度信息，生成表示所述地表物的三维形状的三维地表物信息；以及三维地图信息生成步骤，基于通过所述三维地盘信息输入步骤所输入的三维地盘信息，以及通过所述三维地表物信息生成步骤所生成的三维地表物信息，生成三维地图信息。
权利要求13的发明的地图生成程序，其特征在于，该程序使计算机执行所述地图生成方法。
权利要求14的发明的计算机可读记录介质，其特征在于，该记录介质记录有权利要求13所述的程序。
图1是表示实施方式1的地图生成装置的功能结构的框图。
图2是表示三维地盘对象的一例的说明图。
图3是表示二维地表物对象的一例的说明图。
图4是表示道路链路数据的说明图。
图5是表示在与生成范围相对应的矩形二维信息上存在的三维地盘对象的说明图。
图6是表示矩形二维信息的变形前后的状态的说明图。
图7是表示图6中所示的分割三维矩形数据的说明图。
图8是表示使用二维形状信息生成二维地表物对象的例子的说明图。
图9是表示对矩形多边形的连接部位进行补全的例子的说明图。
图10是表示通过图1中所示的三维地图信息生成部所生成的三维地图信息的一例的说明图。
图11是表示通过图1中所示的三维地图信息生成部所生成的三维地图信息的另一例的说明图。
图12是表示图1中所示的地图生成装置的硬件结构的说明图。
图13是表示实施方式1的地图生成装置的三维地图信息生成处理流程的流程图。
图14是表示简易三维地盘对象的生成处理流程的流程图。
图15是表示三维地表物对象的生成处理流程的流程图。
图16是表示三维地图信息的生成处理流程的流程图。
图17是表示实施例2的简易三维地表物对象的生成处理流程的流程图。
图18是表示实施例3的三维地图信息的生成处理流程的流程图。
图19是表示本发明实施方式2的导航装置的硬件结构的框图。
图20是表示本发明实施方式2的导航装置的功能性结构的框图。
图21是表示图20中所示的导航装置的导航处理流程的流程图。
符号说明100地图生成装置101存储部104简易三维地盘信息生成部105三维地表物信息生成部106三维地图信息生成部107显示部108显示控制部200三维地盘对象300、800二维地表物对象400道路链路数据600简易三维地盘对象900、910三维地表物对象1000、1100三维地图信息具体实施方式
下面参照附图对本发明实施方式的地图生成装置、导航装置、地图生成方法、地图生成程序和记录介质的优选实施方式详细地进行说明。
(实施方式1)首先，在实施方式1中，对地图生成装置、地图生成方法、地图生成程序和记录介质进行说明。
(地图生成装置的功能结构)首先，对实施方式1的地图生成装置的功能结构进行说明。图1是表示实施方式1的地图生成装置的功能结构的框图。在图1中，地图生成装置100由以下部分构成存储部101；提取部103；简易三维地盘信息生成部104；三维地表物信息生成部105；三维地图信息生成部106；显示部107；以及显示控制部108。
存储部101由以下部分构成三维地盘信息存储部111；二维地表物信息存储部112；二维形状信息存储部113；以及厚度信息存储部114。三维地盘信息存储部111存储三维地盘信息。三维地盘信息是用于在显示画面上模拟地三维显示表示地盘的三维形状的地盘图像的立体对象(以下称为“三维地盘对象”)。
图2是表示三维地盘对象的一例的说明图。在图2中，该三维地盘对象200由多个多边形201连接而成的网格数据构成。另外，该多边形201的各顶点202具有表示地盘高度的高度信息，各多边形201表示从水平面倾斜的地盘的表面。
另外，在图1中，二维地表物信息存储部112存储二维地表物信息。二维地表物信息是表示存在于地盘表面的地表物的二维形状的平面对象(以下称为“二维地表物对象”)。其中，“地表物”可包括车道、人行道、桥等的道路或者包含铁路的线路和铁桥等的交通路，以及该交通路上的车道、街区或绿地等铺设于地盘上的铺设物。此外，“地表物”也可包括形成于地盘表面的路或河流等自然形成物。
该二维地表物对象具体而言是用于在显示画面上模拟地二维显示地表物图像的二维地表物对象。图3是表示二维地表物对象的一例的说明图。二维地表物对象300存在于任意的范围301内。二维地表物对象300在这里表示道路对象。另外，二维地表物对象300也具有位置信息(例如经纬度信息)，该位置信息与三维地盘对象200相对应。
二维形状信息存储部113存储二维形状信息。二维形状信息是作为上述二维地表物信息的生成源的信息。具体而言，二维形状信息可包含表示所述地表物的二维形状的基准线的基准线信息，以及表示所述地表物的二维形状在垂直于该基准线的方向上的宽度的宽度信息。该基准线信息例如是节点和链路构成的道路链路数据。另外，在节点中除了链路端点的节点以外，在链路的中途部也包含有补全链路形状的形状补全点。
图4是表示道路链路数据的说明图。在图4中，道路链路数据400存在于任意的范围301内。在图4中作为一例示出了由五个节点401～405和四个链路411～414构成的道路链路数据400。另外，宽度信息是道路的宽度。对全部道路设定实际的道路宽度信息则会导致数据量变得庞大，因此根据道路类别而不是实际宽度来进行设定，或者设定与车道数量相对应的宽度。另外，二维形状信息还具有位置信息(例如经纬度信息)，该位置信息与三维地盘信息相对应。
另外，在图1中，厚度信息存储部114存储厚度信息。厚度信息是表示地表物的二维形状在高度方向上的厚度的信息，具体而言是使二维地表物对象300在高度方向上平行延伸的数据。该厚度信息可对于全部道路设定为一个基准值，或者也可以根据地域等设定几个基准值。例如，对于地盘数据量较多的地域可以使厚度信息比基准值大，在起伏程度较大的地域使厚度信息比基准值大，从而能够使二维地表物对象300调整为变厚。
提取部103由三维地盘信息提取部131、二维地表物信息提取部132、二维形状信息提取部133以及厚度信息提取部134构成。三维地盘信息提取部131从存储于三维地盘信息存储部111中的三维地盘对象中提取三维地盘对象200。
二维地表物信息提取部132从存储于二维地表物信息存储部112中的二维地表物对象中提取二维地表物对象300。二维形状信息提取部133从存储于二维形状信息存储部113中的二维形状信息中提取二维形状信息。厚度信息提取部134从存储于厚度信息存储部114中的厚度信息中，提取与二维地形信息相对应的厚度信息。
简易三维地盘信息生成部104使用存储于三维地盘信息存储部111中的三维地盘信息，生成信息量比该三维地盘信息少的简易三维地盘信息。另外，简易三维地盘信息生成部104对于表示分割为多边形、例如矩形的二维平面的矩形二维信息，使用三维地盘信息生成在多边形、例如矩形的顶点上附加了高度信息的矩形三维信息，作为简易三维地盘信息。
另外，简易三维地盘信息生成部104可以将存在于多边形例如矩形的顶点附近的三维地盘信息的高度信息的平均值作为矩形顶点的高度信息，生成简易三维地盘信息。通过设二维平面的形状为矩形，能够简单地计算顶点以外的高度信息。另外，即使二维平面的形状为多边形以外的形状时，只要是信息量较少的二维平面即可。另外，将在后面对简易三维地盘信息的具体的生成例进行说明。
简易三维地盘信息是信息量比存储于三维地盘信息存储部111中的三维地盘对象200少的立体对象(以下称为“简易三维地盘对象”)。例如，当存储于三维地盘信息存储部111中的三维地盘对象200通过连接多个多边形201而成的网格数据进行表示时，可以生成顶点数比该多边形201的顶点数少的网格数据，作为简易三维地盘对象。另外，可以生成面数比网格数据的面数(多边形数)少的网格数据，作为简易三维地盘对象。
另外，三维地表物信息生成部105使用由简易三维地盘信息生成部104生成的简易三维地盘信息，对表示存在于地盘表面的地表物的二维形状的二维地表物信息附加高度信息，生成表示地表物的三维形状的三维地表物信息。例如，对图3所示的二维地表物对象300等二维地表物信息的弯曲位置或端部，附加由简易三维地盘信息获得的高度信息，从而能够将二维地表物对象300转换为三维表现的三维地表物对象。
另外，三维地表物信息生成部105可以使用存储于二维形状信息存储部113中的二维形状信息，以及通过简易三维地盘信息生成部104生成的简易三维地盘信息，生成三维地表物信息。具体而言，在将包含于二维形状信息中的基准线信息作为图4所示的道路链路数据400的情况下，使用简易三维地盘对象计算构成道路链路数据400的节点的高度信息并附加于节点。
附加了高度信息的节点202位于构成简易三维地盘对象的作为简易三维地盘面的多边形的面上。并且，通过连接简易三维地盘面上的节点并附加宽度信息，在简易三维地盘面上形成道路链路数据400。由此，能够将二维形状信息转换为三维地表物对象。另外，三维地表物信息生成部105也可以在将节点高度信息附加于节点之前根据链路和节点做成二维道路对象，对做成的二维道路对象的节点附加高度信息。
另外，当在三维地盘对象200上描绘上述任一三维地表物对象时，可以预先使从简易三维地盘对象获得的高度信息增加预定量。由此，能够使三维地表物对象位于三维地盘对象200的地盘面的同一高度以上，将三维地表物对象重叠显示于三维地盘对象200之上。
另外，可以代替该预定量的增加，而在增加预定量的同时使用存储于厚度信息存储部114中的厚度信息，使三维地表物对象具有厚度。由此，能够使三维地表物对象位于三维地盘对象200的地盘面的同一高度以上，将三维地表物对象重叠显示于三维地盘对象200之上。进而，能够使三维地表物对象和三维地盘对象200之间通过厚度而不显示出间隙。
另外，三维地图信息生成部106基于存储于三维地盘信息存储部111中的三维地盘信息，以及通过三维地表物信息生成部105所生成的三维地表物信息，生成三维地图信息。具体而言，描绘三维地盘对象200，并在所描绘的三维地盘对象200上描绘三维地表物对象。由此，能够生成在三维地盘对象200上重叠了三维地表物对象的三维地图信息。
另外，三维地图信息生成部106能够对三维地表物信息是否重叠于三维地盘信息上进行判定。具体而言，通过对仅有二维平面坐标为同一坐标的三维地表物对象的点、以及三维地盘对象200的点的高度方向的各个坐标进行比较来判定。
通过该判定，当判定为三维地表物对象的点的高度较低时，计算该点高度方向的坐标的差分信息(高低差分信息)。并且，将计算出的高低差分信息附加于三维地表物对象的点的高度信息上。由此，能够重叠显示沿着三维地盘对象200的地盘面的三维地表物对象。
另外，显示部107具有显示画面。显示控制部108对显示画面进行控制，并显示通过三维地图信息生成部106所生成的三维地图信息。具体而言，将任意的范围301的三维地图信息坐标变换为从预定视点位置看到的地图显示信息，并在显示画面上显示。
下面对根据由上述网格数据构成的三维地盘对象200生成简易三维地盘对象的例子进行说明。图5是表示在与任意的范围301相对应的矩形二维信息500上存在的三维地盘对象200的说明图。在图5中，三维地盘对象200由26个三角形的多边形201构成。顶点202的数量为18个。矩形二维信息500被9等分为矩形形状。分割后的各个矩形二维信息分别称为分割矩形数据501～509。
在简易三维地盘信息生成部104中，对应于各个分割矩形数据501～509的顶点，使用存在于该顶点附近的三维地盘对象200的多边形201的顶点202的高度信息，计算各个分割矩形数据501～509的顶点的高度信息。这里，在图5中，以左下方的分割矩形数据507的四个顶点507a～507d中的顶点507a为例进行说明。
包含该顶点507a的范围数据510表示以顶点507a为中心的矩形范围(图5中阴影线范围)，其中包含多边形201的顶点202a、顶点202b和顶点202c。顶点507a的高度信息可以作为这些顶点202a、顶点202b和顶点202c的高度信息的平均值而进行计算。另外，也可以提取出顶点202a、顶点202b和顶点202c的高度信息中的中间值。另外，范围数据510的形状也可以不为矩形，例如可以是以顶点507a为中心的圆形。
另外，当得到了分割矩形数据501～509的全部顶点的高度信息时，对分割矩形数据501～509的各个顶点赋予其高度信息，使矩形二维信息500变形而生成矩形三维信息。图6是表示矩形二维信息500的变形前后状态的说明图。
在图5中，虚线的图形为对分割矩形数据501～509的各个顶点赋予其高度信息之前(变形前)的状态的矩形二维信息500，实线的图形是通过对分割矩形数据501～509的各个顶点赋予其高度信息而变形后的状态的矩形二维信息，即矩形三维信息。该矩形三维信息成为简易三维地盘对象600。另外，将对分割矩形数据501～509赋予高度信息所得的矩形数据称为分割三维矩形数据601～609。
这里，对使用图4所示道路链路数据400和图6所示简易三维地盘对象600，生成三维地表物对象的例子进行说明。图7是表示图6所示分割三维矩形数据608的说明图。在图6和图7中，分割三维矩形数据608的四个顶点R～U分别具有x方向、y方向和z方向的坐标。
这里，顶点R的坐标为(Rx，Ry，Rz)；顶点S的坐标为(Sx，Sy，Sz)；顶点T的坐标为(Tx，Ty，Tz)；顶点U的坐标为(Ux，Uy，Uz)。由于高度方向为y方向，因此四个顶点R～U的高度方向坐标值Ry～Uy是通过图5中说明的所述方法而赋予的高度信息。另外，分割三维矩形数据608内的点N为是待在该分割三维矩形数据608上描绘的道路链路数据400的节点401。由于分割三维矩形数据608的四个顶点R～U的高度信息已知，因此能够根据比率计算作为节点401的点N(坐标为(Nx，Ny，Nz))的高度信息Ny。
这里对点N的高度信息Ny的计算方法的一例进行说明。例如，设通过点N且平行于x方向的线段与对角线RT的交点为点P，通过点N且平行于x方向的线段与边ST的交点为Q。设交点P的坐标为(Px，Py，Pz)，交点Q的坐标为(Qx，Qy，Qz)时，点N的高度信息Ny可以如下所述求得。
求出对角线RT上与点N的z坐标相同的点P，以及边ST上与点N的z坐标相同的点Q。根据顶点R和顶点T的坐标，求出点P的x，y坐标，根据顶点S和顶点T的坐标，求出点Q的x，y坐标。由此而能够根据点P和点Q的坐标求出点N。
下面对使用二维形状信息存储部113所存储的二维形状信息，生成二维地表物对象的例子进行说明。图8是表示使用二维形状信息生成二维地表物对象的例子的说明图。这里，作为包含于二维形状信息中的基准线信息，使用图4所示的道路链路数据400。
另外，使用包含于二维形状信息中的宽度信息，使道路链路数据400向垂直于各链路411～414的方向扩展。该扩展幅度例如与宽度信息(宽度)一致或成正比。当宽度信息为关于四车道道路的宽度信息时，成为关于两车道道路的宽度信息的2倍。
由此，能够生成由矩形多边形801～804构成的二维地表物对象800。另外，这里虽然对二维地表物对象800的生成例进行了说明，但是也可以对道路链路400的各节点401～405，附加预先通过图7中说明的方法计算出的各节点401～405的高度信息。由此，能够生成对二维地表物对象800附加各节点401～405的高度信息而成的三维地表物对象900。
下面说明对构成二维地表物对象800(或者三维地表物对象900)的矩形多边形801～804的连接部位进行补全的例子。图9是表示对矩形多边形的连接部位进行补全的例子的说明图。在图8中，当彼此连接的链路411、412互不平行时，该矩形多边形801的顶点801a和矩形多边形802的顶点802a隔离开，形成由顶点801a、顶点802a以及节点402构成的三角形空间810。此时，如图9所示，根据该三角形的顶点801a、顶点802a以及节点402的坐标，生成与空间三角形810相同形状的补全三角形多边形820。
下面对通过图1中所示的三维地图信息生成部106所生成的三维地图信息进行说明。图10是表示通过图1中所示的三维地图信息生成部106所生成的三维地图信息的一例的说明图。在图10中，把三维地图信息1000描绘为使三维地表物对象900重叠在三维地盘对象200上。图11是表示通过图1中所示的三维地图信息生成部106所生成的三维地图信息的另一例的说明图。在图11所示的三维地图信息1100中，将对图10所示的三维地表物对象900附加厚度信息而成的三维地表物对象910描绘于三维地盘对象200上。
(地图生成装置的硬件结构)下面对图1所示的地图生成装置100的硬件结构进行说明。图12是表示图1所示地图生成装置100的硬件结构的说明图。在图12中，地图生成装置100具有CPU 1201；ROM 1202；RAM 1203；HDD(硬盘驱动器)1204；HD(硬盘)1205；CD/DVD驱动器1206；作为可插拔记录介质一例的CD/DVD 1207；视频/音频I/F(接口)1208；显示器1209；音箱(耳机)1210；输入I/F(接口)1211；遥控器1212；输入键1213；通信I/F(接口)1214。另外，各个构成部1201～1214通过总线1200而分别连接。
其中，CPU 1201负责地图生成装置100的整体控制。ROM 1202存储引导程序等程序。RAM 1203用作CPU 1201的工作区。HDD 1204在CPU 1201控制下，进行对HD 1205的数据读/写控制。HD 1205存储通过HDD 1204的控制而写入的数据。
CD/DVD驱动器1206在CPU 1201控制下，进行对CD/DVD 1207的数据读/写控制。CD/DVD 1207是可自由插拔的记录介质，能够在CD/DVD驱动器1206的控制下读出所记录的数据。CD/DVD 1207也可以采用可写记录介质。另外，作为可插拔记录介质，除了CD/DVD 1207之外，也可以采用CD-ROM(CD-R、CD-RW)、MO、存储卡等。
另外，视频/音频I/F 1208与视频显示用显示器1209和用于音频输出的耳机(音箱)1210连接。在显示器1209上显示有图标、光标、菜单、窗口或者文字以及图像等各种数据。该显示器1209例如可以采用CRT、TFT液晶显示器以及等离子显示器等。
另外，输入I/F 1211输入从具有用于输入文字、数值和各种指示等的多个键的遥控器1212或输入键(包括键盘和鼠标)1213发送来的数据。
另外，虽然没有图示，但是可以根据需要设置输出I/F，经由该输出I/F能够与光学读取文字和图像的扫描仪、或打印文字或图像的打印机连接。
通信I/F 1214以无线方式或经由通信线缆与网络1215连接，并作为该网络1215和CPU 1201之间的接口发挥作用。网络1215例如有LAN、WAN、公共电话网或便携电话网等。
该ROM 1202、RAM 1203、HD 1205、CD/DVD 1207等记录介质可构成图1所示的存储部101。另外，通过CPU 1201执行存储于ROM 1202中的程序，从而能够实现图1所示的提取部103；简易三维地盘信息生成部104；三维地表物信息生成部105；三维地图信息生成部106以及显示控制部108的功能。另外，显示器1209可构成图1所示的显示部107。
实施例1下面对上述实施方式1的实施例1进行说明。在该实施例1中，表示了地图生成装置100的三维地图信息生成处理流程。图13是表示实施方式1的地图生成装置100的三维地图信息生成处理流程的流程图。在图13中，首先提取三维地盘对象200(步骤S1301)。
接着，使用提取出的三维地盘对象200，生成简易三维地盘对象600(步骤S1302)。然后，使用所生成的简易三维地盘对象600，生成三维地表物对象900(步骤S1303)。接着，使用在步骤S1301中提取出的三维地盘对象200和所生成的三维地表物对象900，生成三维地图信息1000(步骤S1304)。
这里，对步骤S1302所示的简易三维地盘对象600的生成处理流程进行说明。图14是表示简易三维地盘对象600的生成处理流程的流程图。在图14中，首先生成矩形二维信息500(步骤S1401)。另外，在该处理中，当预先存储有矩形二维信息时，提取所存储的矩形二维信息500。接着，如图5所示，在矩形二维信息500上重叠三维地盘对象200(步骤S1402)。
接着，对矩形二维信息500进行分割，生成相同形状的多个(图5中为9个)矩形数据501～509(步骤S1403)。然后，计算矩形数据501～509的各个顶点的高度信息(步骤S1404)，如图6所示，对矩形数据501～509的各个顶点的高度方向的坐标值，附加计算出的高度信息(步骤S1405)。由此，能够生成图6所示的简易三维地盘对象600。
下面对图13中步骤S1303所示的三维地表物对象900的生成处理流程进行说明。图15是表示三维地表物对象900的生成处理流程的流程图。在图15中，首先如图3所示提取任意的范围301内的道路链路数据(步骤S1501)。接着，使用图7所示手法，计算与各个分割三维矩形数据601～609相对应的矩形二维信息500的矩形数据501～509中存在的节点401～405的高度信息，并将高度信息附加于节点401～405(步骤S1502)。也可以对此时的高度信息进一步附加预定量的高度。
然后，参照原始的道路链路数据400，连接附加了高度信息的节点401～405，生成三维道路链路数据，并根据道路链路数据400的宽度信息，扩展三维道路链路数据，生成矩形多边形801～804(步骤S1503)。接着，如图9所示，补全矩形多边形801～804之间的连接部(步骤S1504)。由此，能够生成如图10所示的三维地表物对象900。然后，对三维地图信息生成部106输出该生成的三维地表物对象900(步骤S1505)。
下面，对图13中步骤S1304所示的三维地图信息的生成处理流程进行说明。图16是表示三维地图信息的生成处理流程的流程图。在图16中，首先描绘三维地盘对象200(步骤S1601)。然后，描绘在步骤S1303中生成的三维地表物对象900(步骤S1602)。由此，能够生成在三维地盘对象200上描绘了三维地表物对象900的三维地图信息1000。
根据该实施例1，能够使用信息量比三维地盘对象200少的简易三维地盘对象600生成三维地表物对象900，该三维地表物对象900表现出了表示铺设于地表面的道路等地表物的二维地表物对象800的起伏状态。
因此，与使用三维地盘对象200生成三维地表物对象的情况相比，能够简化运算处理并实现处理能力的提高。另外，通过使用该简易三维地盘对象600的道路等的二维数据，能够在真实再现地貌的三维地盘对象200上，模拟地融合道路等的二维地表物对象800，从而能够减少信息量并生成真实的三维地图信息。
实施例2下面，对该实施方式1的实施例2进行说明。在该实施例2中，在实施例1中示出的三维地表物对象900的生成处理流程的流程图(参照图15)中，为使矩形多边形801～804具有厚度的处理流程。图17是表示实施例2的简易三维地表物对象的生成处理流程的流程图。另外，对与图15中所示步骤相同的步骤赋予相同编号而省略说明。
在图17中，在步骤S1504之后，根据厚度信息在高度方向上伸展已连接的矩形多边形801～804(步骤S1701)。然后，输出对矩形多边形801～804添加了厚度的三维地表物对象910(步骤1702)。
根据该实施例2，能够使三维地表物对象910处于与三维地盘对象200的地盘面同一高度以上，从而能够将三维地表物对象910重叠显示于三维地盘对象200之上。进而，能够在三维地表物对象910和三维地盘对象200之间通过厚度使得不显示出间隙。并且能够也对预先存储的二维地表物对象附加厚度信息。
实施例3下面对该实施方式1的实施例3进行说明。在该实施例3中，在表示实施例1中示出的三维地图信息的生成处理流程的流程图(参照图16)中，为对三维地表物对象的描绘状态进行反馈而进行自动修正的处理流程。图18是表示实施例3的三维地图信息的生成处理流程的流程图。另外，对与图16所示步骤相同的步骤赋予相同编号而省略说明。
在步骤S1602之后，对表示三维地表物对象900(或者910)的节点401～405的点N的高度信息Ny，以及成为与点N相同平面坐标的三维地盘对象200的点G的高度信息Gy进行比较(步骤S1801)。当高度信息Gy大于高度信息Ny时(步骤S1802“是”)，该部分的三维地表物对象900被三维地盘对象200覆盖而变为一部分不显示。因而，此时计算高低差分信息D(D＝Gy-Ny)(步骤S1803)。
然后，在步骤S1803或步骤S1802中为“否”之后，判定是否对三维地表物对象900的全部节点401～405进行了比较(步骤S1804)。当判定为没有对三维地表物对象900(或者910)的全部节点401～405进行比较时(步骤S1804“否”)，转入步骤S1801。另一方面，当判定为对全部节点401～405进行了比较时(步骤S1804“是”)，则判定是否存在高低差分信息D(步骤S1805)。
当存在高低差分信息D时(步骤S1805“是”)，使用计算出的高低差分信息D来修正三维地图信息(步骤S1806)。具体而言，对在步骤S1802中判定为比高度信息Gy低的节点，附加该高度差分信息D，对三维地表物对象900(或者910)进行再描绘，从而进行三维地图信息1000(或者1100)的修正。另一方面，当不存在高低差分信息D时(步骤S1805“否”)，结束处理。根据该实施例3，通过对三维地图信息1000(或者1100)的描绘状态进行反馈，能够自动修正三维地图信息1000(或者1100)，而真实地进行表现。
(实施方式2)下面对本发明实施方式2的导航装置进行说明。该导航装置是安装有实施方式1的地图生成装置100的各个功能结构101～108、111～114、131～134的导航装置。
(导航装置的硬件结构)首先对本发明实施方式2的导航装置的硬件结构进行说明。图19是表示本发明实施方式2的导航装置的硬件结构的说明图。另外，对与图12所示结构相同的结构赋予相同的标号而省略说明。
在图19所示的导航装置1900中，通信I/F 1901输入从GPS(GlobalPositioning System，全球定位系统)接收器1902、角速度传感器1903、行驶距离传感器1904和倾斜传感器1905输出的各种数据。
GPS接收器1902接收来自GPS卫星的电波，求出与GPS卫星之间的几何位置，在地球上的任何位置均可进行测量。作为电波例如使用通过1575.42MHz的载波载有C/A(Coarse and Access)码和导航消息的L1电波。C/A码的比特率为1.023Mbps，码的长度为1023bit＝1ms。另外，导航消息的比特率为50bps，码的长度为子帧300bit＝6s，主帧1500bit＝30s，5个子帧为1个主帧，25个主帧为1个总帧(master frame)。即，接收来自GPS卫星的电波，输出GPS测位数据，并且输出本车的行进方向的绝对方位数据。
角速度传感器1903检测本车旋转时的角速度，并输出角速度数据和相对方位数据。行驶距离传感器1904通过对伴随车轮旋转而输出的预定周期的脉冲信号的脉冲数进行计数，计算车轮每旋转一周的脉冲数，并基于该每旋转一周的脉冲数来输出行驶距离数据。倾斜传感器1905检测路面的倾斜角度，并输出倾斜角数据。
(导航装置的功能结构)首先对本发明实施方式2的导航装置1900的功能结构进行说明。图20是表示本发明实施方式2的导航装置1900的功能结构的框图。另外，对与图1所示结构相同的结构标以相同标号而省略说明。
在图20中，在导航装置1900中设有地点信息输入部2001和路线搜索部2002。地点信息输入部2001接收表示任意地点的地点信息的输入。该任意地点可以是由用户操作输入的地点，也可以是通过运算处理得到的装置本体的当前地点。具体而言，例如在由用户进行操作输入时，从图19所示遥控器1212或者输入键1213输入任意地点的名称、地址等。
另外，当通过运算处理输入装置本体的当前地点时，在独立式导航装置1900中，根据以下数据从图19所示的从角速度传感器1903输出的角速度数据和相对方位数据、从行驶距离传感器1904输出的行驶距离数据、以及从倾斜传感器1905输出的倾斜角数据，来计算装置本体的移动方向和移动距离，并将其结果与基准地点进行相加，由此求出当前位置。
另外，在GPS型导航装置1900中，接收来自发射到宇宙空间中的多个GPS卫星的电波，并基于接收结果使用三维测量法或二维测量法来计算移动体的当前位置。并且，根据计算出的当前位置，在显示画面上显示装置本体的位置标记和当前位置附近的地图。另外，也可以具有上述独立式和GPS型双方的功能。在任何一种情况下，都能够使用由该地点信息输入部1901输入的地点信息，来设定生成地图的范围。
另外，路线搜索部2002根据通过地点信息输入部2001输入的表示任意两个地点的地点信息，搜索两个地点之间的路线。具体而言，当存在路线搜索输入时，执行从装置本体到目的地的路线(路径)的搜索。更具体而言，即根据通过地点信息输入部2001输入的装置本体和目的地的地点信息(经度信息和纬度信息)，以及与该地点信息相对应的三维地图信息进行路径搜索。另外，路线搜索采用公知的方法来进行。
显示控制部2003对显示画面进行控制，并显示通过三维地图信息生成部106所生成的三维地图信息。具体而言，通过修剪生成范围，在显示画面上显示三维地图对象。另外，显示控制部2003对三维地表物对象900(或者三维地表物对象910)中的与通过路线搜索部2002搜索到的路线对应的对象进行强调显示。
另外，地点信息输入部2001、路线搜索部2002和显示控制部2003，具体而言例如通过CPU 1201执行存储于图19所示的ROM 1202、RAM1203、HD 1205、CD/DVD 1207等记录介质中的程序，而实现其功能。
实施例4下面对本实施方式2的实施例4进行说明。该实施例4表示图20中所示的导航装置1900的导航处理流程。图21是表示图20中所示的导航装置1900的导航处理流程的流程图。另外，对与图13所示流程图相同的步骤赋予相同步骤编号而省略说明。
在图21中，当不是路线搜索模式时(步骤S2101“否”)，输入表示任意地点的地点信息(步骤S2102)。另一方面，当是路线搜索模式时(步骤S2101“是”)，输入两个地点，例如当前地点和目的地的地点信息(步骤S2103)。然后，执行这两个地点之间的路线搜索(步骤S2104)。
当在步骤S2102中为“否”或者步骤S2104之后，设定包含地点信息的地图生成范围(步骤S2105)。然后，进行图13所示步骤S1302～S1305的处理。另外，当执行了路线搜索时(步骤S2106“是”)，显示在步骤S1305中生成的三维地图信息(或者三维地表物对象910)，并且生成关于已搜索到的路线的引导用三维地表物对象(或者三维地表物对象910)(步骤S2107)。这里的引导用三维地表物对象表示沿着道路的指引线(表示行驶道路的线)。
然后，将包含地点信息的生成范围的三维地图信息转换为地图显示信息(步骤S2108)。具体而言，从三维地图信息坐标转换为从预定的视点位置看到的地图显示信息。该视点位置可以是对所输入的地点信息附加了高度信息的位置，或者从该位置起移动了预定量的位置。另外，根据引导用三维地表物对象和转换后的地图显示信息，显示地图画面(步骤S2109)。另一方面，当未执行路线搜索时(步骤S2106“否”)，转入步骤S2108。
根据该实施例，能够三维显示任意地点附近的地图信息，并且能够沿着三维地盘对象200，立体地显示道路等的二维地表物对象800。因此，通过观察显示部107上显示的三维地图信息，能够视觉辨认行进道路的起伏等状况。并且，由此，根据道路的起伏可作为是否通行的判断材料。并且，当判断为不想通行时，也可以进行绕行路线的设定。
以上，根据该实施方式1和2，能够描绘信息量较大的详细的三维地盘对象200，并且对二维地表物对象800生成信息量比三维地盘对象200少的简易三维地盘对象600。另外，使用该简易三维地盘对象600，将二维地表物对象800转换为三维地表物对象900，并描绘到三维地盘对象200上，从而能够使二维地表物对象800相对于三维地盘对象200虚拟地进行融合。
即，简易三维地盘对象600仅用于根据二维地表物对象800生成三维地表物对象900，实际进行显示的地盘对象为三维地盘对象200。因此可起到能够在三维地盘对象200上真实地表现具有与实际地形相对应的宽度的道路等地表物的效果。
另外，在将二维地表物对象800描绘到三维地盘对象200上的情况下，由于可通过使用简易三维地盘对象600生成三维地表物对象900，因此不需要对三维地盘对象200的多边形全部进行处理。因此，可起到能够抑制将二维地表物对象800描绘到三维地盘对象200上时的计算量的效果。并且因此起到不需要安装高性能的CPU，而能够提供价廉的导航装置1900的效果。
这样，根据该实施方式1和2，起到能够生成简单且真实的三维地图信息的效果。另外，通过本实施方式的各个实施例说明的地图生成方法和导航方法能够通过个人电脑或工作站等计算机执行预先准备的程序而实现。该程序可以存储于硬盘、软盘、CD-ROM、MO、DVD等计算机可读记录介质中，并通过计算机从记录介质中读出而执行。另外，该程序可以是经由因特网等网络进行发布的传输介质。
权利要求
1.一种地图生成装置，其特征在于，该地图生成装置包括三维地盘信息存储单元，其存储表示地盘的三维形状的三维地盘信息；简易三维地盘信息生成单元，其使用通过所述三维地盘信息存储单元存储的三维地盘信息，生成信息量比该三维地盘信息少的简易三维地盘信息；三维地表物信息生成单元，其使用通过所述简易三维地盘信息生成单元所生成的简易三维地盘信息，对表示存在于所述地盘表面的地表物的二维形状的二维地表物信息附加高度信息，生成表示所述地表物的三维形状的三维地表物信息；以及三维地图信息生成单元，其根据通过所述三维地盘信息存储单元存储的三维地盘信息，以及通过所述三维地表物信息生成单元所生成的三维地表物信息，来生成三维地图信息。
2.根据权利要求1所述的地图生成装置，其特征在于，该地图生成装置具有二维形状信息存储单元，其存储二维形状信息，该二维形状信息包含表示存在于所述地盘表面的地表物的二维形状的基准线的基准线信息，以及表示所述地表物的二维形状在垂直于所述基准线的方向上的宽度的宽度信息，所述三维地表物信息生成单元使用通过所述二维形状信息存储单元所存储的二维形状信息，以及通过所述简易三维地盘信息生成单元所生成的简易三维地盘信息，生成所述三维地表物信息。
3.根据权利要求1或2所述的地图生成装置，其特征在于，所述简易三维地盘信息生成单元生成下述的多边形三维信息作为所述简易三维地盘信息，该多边形三维信息是使用所述三维地盘信息，对表示被分割为多边形的二维平面的多边形二维信息，在所述多边形的顶点上附加高度信息而得到的。
4.根据权利要求3所述的地图生成装置，其特征在于，所述简易三维地盘信息生成单元将存在于所述多边形的顶点附近的所述三维地盘信息的高度信息的平均值作为所述多边形的顶点的高度信息。
5.根据权利要求3所述的地图生成装置，其特征在于，所述三维地表物信息生成单元使用所述多边形的顶点的高度信息，对所述二维地表物信息附加高度信息，来生成所述三维地表物信息。
6.根据权利要求1或2所述的地图生成装置，其特征在于，所述三维地表物信息生成单元从所述简易三维地盘信息中提取所述地表物的二维形状的特定位置的高度信息，并将所提取的高度信息附加于所述特定位置，而生成所述三维地表物信息。
7.根据权利要求6所述的地图生成装置，其特征在于，所述三维地图信息生成单元对从所述简易三维地盘信息中提取出的高度信息进行调整而附加于所述特定位置。
8.根据权利要求1或2所述的地图生成装置，其特征在于，该地图生成装置具有厚度信息存储单元，其存储厚度信息，该厚度信息表示所述地表物的二维形状在高度方向上的厚度，所述三维地表物信息生成单元对所述二维地表物信息进一步附加通过所述厚度信息存储单元存储的厚度信息，从而生成所述三维地表物信息。
9.根据权利要求8所述的地图生成装置，其特征在于，所述三维地图信息生成单元对通过所述厚度信息存储单元存储的厚度信息进行调整而附加于所述二维地表物信息。
10.一种导航装置，其特征在于，该导航装置具有三维地盘信息存储单元，其存储表示地盘的三维形状的三维地盘信息；地点信息输入单元，其接收表示任意地点的地点信息的输入；三维地盘信息提取单元，其从通过所述三维地盘信息存储单元存储的三维地盘信息中提取下述的三维地盘信息，该三维地盘信息表示包含了通过所述地点信息输入单元输入的地点信息的预定范围内的地盘的三维形状；简易三维地盘信息生成单元，其使用通过所述三维地盘信息提取单元提取出的三维地盘信息，生成信息量比该三维地盘信息少的简易三维地盘信息；三维地表物信息生成单元，其使用通过所述简易三维地盘信息生成单元所生成的简易三维地盘信息，对表示包含所述地点信息的范围内的地盘表面存在的地表物的二维形状的二维地表物信息附加高度信息，生成表示所述地表物的三维形状的三维地表物信息；三维地图信息生成单元，其根据通过所述三维地盘信息提取单元提取出的三维地盘信息，以及通过所述三维地表物信息生成单元所生成的三维地表物信息，生成三维地图信息；地图显示信息生成单元，其使用所述三维地图信息，生成从与所述地点信息的位置相对应的视点位置看到的地图显示信息；具有显示画面的显示单元；以及显示控制单元，其控制所述显示画面，使用通过所述地图显示信息生成单元所生成的地图显示信息，来显示地图画面。
11.根据权利要求10所述的导航装置，其特征在于，该导航装置还具有路线搜索单元，其根据通过所述地点信息输入单元输入的表示任意两个地点的地点信息，来搜索所述两个地点之间的路线，所述三维地表物信息生成单元以强调与通过所述路线搜索单元搜索到的路线相对应的三维地表物信息的方式生成三维地表物信息。
12.一种地图生成方法，其特征在于，该地图生成方法包括以下步骤三维地盘信息输入步骤，输入表示所述地盘的三维形状的三维地盘信息；简易三维地盘信息生成步骤，使用通过所述三维地盘信息输入步骤输入的三维地盘信息，生成信息量比该三维地盘信息少的简易三维地盘信息；三维地表物信息生成步骤，使用通过所述简易三维地盘信息生成步骤生成的简易三维地盘信息，对表示存在于所述地盘表面的地表物的二维形状的二维地表物信息附加高度信息，生成表示所述地表物的三维形状的三维地表物信息；以及三维地图信息生成步骤，根据通过所述三维地盘信息输入步骤输入的三维地盘信息，以及通过所述三维地表物信息生成步骤生成的三维地表物信息，来生成三维地图信息。
13.一种地图生成程序，其特征在于，该程序使计算机执行所述地图生成方法。
14.一种计算机可读记录介质，其特征在于，该记录介质记录有权利要求13所述的程序。
全文摘要
本发明提供了地图生成装置及导航装置。在地图生成装置(100)中，简易三维地盘信息生成部(104)使用表示地盘的三维形状的三维地盘对象，生成信息量比三维地盘对象少的简易三维地盘对象。三维地表物信息生成部(105)使用所生成的简易三维地盘对象，对表示存在于地盘表面的地表物的二维形状的二维地表物对象附加高度信息。然后，生成表示地表物三维形状的三维地表物对象。三维地图信息生成部(106)根据三维地盘对象和三维地表物对象，生成三维地图信息。
文档编号G01C21/26GK1938738SQ20058001074
公开日2007年3月28日 申请日期2005年3月24日 优先权日2004年3月31日
发明者熊谷俊一, 安达肇, 松本令司, 广濑卓也, 铃木昌义 申请人:日本先锋公司, 日本先锋软件技术股份有限公司