地圖顯示系統、地圖數據處理裝置、地圖顯示裝置和方法
2023-05-20 07:07:21 4
專利名稱：地圖顯示系統、地圖數據處理裝置、地圖顯示裝置和方法
技術領域：
本發明涉及地圖顯示系統、地圖數據處理裝置、地圖顯示裝置、和地圖顯示方法，其用於一般導航系統，如汽車導航系統和用於給步行者顯示到其目的地的路線的步行導航系統，本發明特別涉及具有顯示三維地圖的功能的地圖顯示系統、地圖數據處理裝置、地圖顯示裝置、和地圖顯示方法。
背景技術：
在近幾年裡，用於汽車導航系統的三維地圖顯示技術得到了發展，已經可以在汽車導航屏幕上顯示三維地圖。這樣，通過汽車導航系統，用戶能夠以三維方式知道當前位置與諸如周圍建築和十字路口的三維結構的關係。
同樣，在諸如個人數字助理(PDA)和可攜式電話的終端上已經安裝或可選地安裝用於了解當前位置的全球定位系統(GPS)。因此，用於引導持有這種終端的用戶從當前位置去往其目的地的步行導航系統已經投入實際使用。
而且，能夠通過硬體實時高速地在這種可攜式終端的屏幕上繪製(render)三維圖形的三維圖形繪製引擎最近已經投入實際使用，甚至在可攜式終端上也能夠高速繪製圖形。
硬碟也可以安裝在汽車導航裝置上。同樣，外設大容量存儲器，如Memory Stick(Memory Stick(記憶棒)是索尼公司的註冊商標)，可以安裝在諸如PDA的可攜式終端上。大量的數據，如三維地圖數據，被存儲在這樣的存儲器中，使得可以高速訪問這些數據。
布景圖(scene graph)，顯示三維圖形的一種技術，用於繪製有複雜結構的物體。
圖33A和33B顯示了利用布景圖構造的物體的例子。圖33A顯示了作為物體的三維機器人140，圖33B顯示了構造該物體的部分。
圖34顯示了呈現圖33A所示物體的結構的布景圖的例子。
圖35顯示了構成用布景圖呈現的物體的部分的配置。
例如，為了表現圖33A所示的機器人140，預先定義了用作頭或身體的部分141、用作胳膊的部分142、用作腿的部分143，而部分ID，如「1」、「2」、和「3」，被分別分配給部分141、142、和143，以進行管理，如圖33B所示。這些部分的位置關係從一個根來描述，從而每一部分都在縮放比例、旋轉、平移(translation)方面以此順序轉換，如在圖34的布景圖中所定義。
從而，例如，如圖35所示，表現並繪製(render)機器人的頭141a、身體141b、左臂142a、右臂142b、左腿143a、和右腿143b。
通常，有多種用於描述布景圖的格式和多種用於管理布景圖的應用編程接口(API)可用。Softimage公司的虛擬實境造型語言(VRML)和XSI(商標)是典型的格式。已知Java3D(註冊商標)和OpenInventor(商標)是能夠管理布景圖的API。
一種能夠在布景圖中用K維樹結構(更具體的，6維樹結構)定義三維建築物以便於搜索的數據保持方法已經被公開，例如，在公開號為10-293862的日本未審批專利申請中(圖14)。
相反地，儘可能精確地實現高速繪製而不降低三維物體外形輪廓的詳細度級別(level of detail)(LOD)技術已經被使用。
圖36至38說明了LOD技術的例子。
例如，如圖36所示，根據LOD技術，為要繪製的物體預先準備多個詳細度級別，如物體150為級別1，物體151為級別2，而物體152為級別3。為了繪製，根據與觀察點(攝像機155的位置)的距離選擇處於最合適的詳細度級別的物體。
例如，對於與攝像機155非常接近的物體，繪製級別1的物體150；對於與攝像機155距離較遠的物體，繪製級別2的物體151；對於與攝像機155距離非常遠的物體，繪製級別3的物體152。因此，與必須為任何位置的任何物體繪製全部數據的常規技術相比較，通過引入LOD技術，可以實現了為遠離攝像機的物體繪製簡化數據，而為位於攝像機附加的物體繪製詳細數據，如圖38所示。這樣，由於可以在不降低三維物體的外形輪廓的情況下減少圖形繪製引擎的負擔，所以可以提高繪製速度。
為了在通信期間實時發送和繪製三維數據時避免幀下降(framedropping)，在公開號為2002-279449的日本未審專利申請公開(第0072段至第0077段)中公開了一種通過採用LOD技術根據詳細度級別對物體分類並通過延遲繪製細節部分而以幀頻避免幀下降的方法。
有許多種LOD技術，一種四叉樹結構(quadtree structure)被廣泛用作適用於具有類似三維地圖的結構的物體數據的技術。
按照該技術，在特定平面如三維地圖上廣泛分布的三維數據，通過根據物體的詳細度級別分入處於多個等級級別的節點，而被記錄，並且在每個等級級別上每個節點被分成四個節點。
圖39至41說明了四叉樹結構。
在圖39中，原始數據160被分到三個等級級別上的節點，如節點161的級別1具有大物體；節點162的級別2具有中等大小的物體；而節點163的級別3具有小物體，在每個等級級別上每個節點被分成四個節點。從而，可以通過執行對每個節點的繪製來實現LOD，使得為接近觀察點的物體繪製高詳細度級別的節點，而為遠離觀察點的物體繪製低詳細度級別的節點。
例如，如圖40所示，如果與攝像機170的距離超過閾值(遠平面)171，則不執行繪製。如果與攝像機170的距離在閾值171和閾值172之間，則繪製僅在最低詳細度級別的節點的地圖。如果與攝像機170的距離在閾值172和閾值173之間，則繪製第二低詳細度級別的節點的地圖。如果與攝像機170的距離在閾值173和閾值174之間，則繪製第三低詳細度級別的節點的地圖。如果與攝像機170的距離在閾值174和閾值(近平面)175之間，則繪製最高詳細度級別的節點的地圖。如果與攝像機170的距離低於閾值175，則不執行繪製。
圖41顯示了怎樣實現LOD四叉樹結構。首先，假定存在覆蓋例如地表面的二維寬平面內構成的整個數據空間的正方形180，正方形180被分成四個相等的分平面(divided surface)180a、180b、180c、和180d。多個分平面延伸的組成部分181和182被認為是廣泛延伸的巨大組成部分。因此，組成部分181和182存儲在較高等級級別的節點190。提供對應於各分平面180a、180b、180c、和180d的節點191a、191b、191c、和191d，作為較低等級級別的子節點，並且將其它組成部分歸到相應的子節點。
通過根據需要重複這樣的處理，地圖可以根據詳細度級別分級構成。
具體地，當該方法應用於三維地圖時，該地圖可以自動分級構成(雖然用於定義等級級別邊界上的物體是例外)，如最高等級級別的節點用於存儲在廣域擴展的山脈、海洋、道路；較低等級級別的節點用於存儲如建築物的大結構；而最低等級級別節點用於存儲房子、信號燈、交通標誌等等。因此，可以採用LOD技術有效地繪製三維地圖。
對於以最近已經變得很常見的三維汽車導航系統來代表的各種三維導航系統，三維地圖必須以高精確度高速實時繪製。然而，用眾所周知的布景圖來表現三維地圖需要處理極大量的數據，這使得難以進行高速處理。
另外，在眾所周知的四叉樹結構中，作為地標的高大建築很可能被分到針對小物體的節點。這樣，遠離觀察點的高大建築即使在實際可見時也可能被忽略。為了避免這種情況，需要諸如繪製包括高大建築的節點的處理。然而，這種用於確定節點是否包括高大建築的處理降低了繪製速度並使數據省略的重大意義降級。
另外，不僅需要高速繪製，而且需要顯示適於地標的關注點(POI，pointof interest)信息，例如地圖上用戶指定的建築物。
發明內容
為了解決上述問題，本發明的一個目的是提供一種能夠高速繪製三維地圖的地圖顯示系統、地圖數據處理裝置、地圖顯示裝置、和地圖顯示方法。
為了實現上述目的，根據本發明的具有顯示三維地圖的功能的地圖顯示系統包括地圖數據處理部分，用於把三維地圖數據分成用樹結構表示三維地圖的數據結構的布景圖數據和用來繪製該三維地圖中包括的物體的繪製數據，並處理該布景圖數據和該繪製數據；地圖數據顯示部分，用於參考布景圖數據指定顯示區域，並根據指定顯示區域讀取和顯示繪製數據。
利用這種配置，地圖數據處理部分把三維數據分成用樹結構表示三維地圖的數據結構的布景圖數據和用來繪製三維地圖中包括的物體的繪製數據，並處理該布景圖數據和該繪製數據。地圖數據顯示部分參考布景圖數據指定顯示區域，並根據指定顯示區域讀取和顯示繪製數據。這樣，就可以高速繪製三維地圖。
另外，根據本發明的用於處理三維地圖數據的地圖數據處理裝置包括存儲單元，用於存儲該三維地圖數據；以及地圖數據處理單元，用於把三維地圖數據分成用樹結構表示三維地圖的數據結構的布景圖數據和用來繪製三維地圖中包括的物體的繪製數據，並處理該布景圖數據和該繪製數據。
利用這種配置，該地圖數據處理單元把存儲單元中存儲的三維地圖數據分成用樹結構表示三維地圖的數據結構的布景圖數據和用來繪製三維地圖中包括的物體的繪製數據，並處理該布景圖數據和該繪製數據。
另外，根據本發明的具有顯示三維地圖的功能的地圖顯示裝置包括布景圖數據存儲單元，用於存儲用樹結構表示三維地圖的數據結構的布景圖數據；繪製數據存儲單元，用於存儲用來繪製三維地圖中包括的物體的繪製數據；顯示區域指定單元，用於參考布景圖數據指定顯示區域；數據讀取單元，用於根據指定的顯示區域讀取繪製數據；以及顯示處理單元，用於基於所讀取的繪製數據執行顯示處理。
利用這種配置，顯示區域指定單元參考布景圖數據存儲單元中存儲的布景圖數據指定顯示區域。數據讀取單元根據指定的顯示區域讀取繪製數據。顯示處理單元基於所讀取的繪製數據執行顯示處理。
另外，根據本發明的用於顯示三維地圖的地圖顯示方法包括以下步驟在三維地圖中設置觀察點和視線；搜索採用具有取決於詳細度級別的多個等級級別的節點的樹結構來表示三維地圖的數據結構的布景圖數據，並根據從觀察點到每個節點表示的三維地圖的地表面的距離，基於觀察點和視線來確定是否顯示每個節點表示的三維地圖；當顯示每個節點表示的三維地圖時，讀取用於繪製在每個節點表示的三維地圖中包括的物體的繪製數據；以及基於所讀取的繪製數據執行顯示處理。
利用這種配置，在所顯示的三維地圖中設置觀察點和視線，通過搜索布景圖數據，根據從觀察點到每個節點表示的三維地圖的地表面的距離，基於觀察點和視線來確定是否顯示每個節點表示的三維地圖。當顯示每個節點表示的三維地圖時，讀取用於繪製在每個節點表示的三維地圖中包括的物體的繪製數據，並基於所讀取的繪製數據執行顯示處理。
根據本發明，由取決於地圖詳細度級別的多個等級級別的節點來表示樹結構，在較低詳細度級別節點顯示高於預定閾值的物體。這樣，避免了不顯示作為地標的物體的情況。
另外，通過搜索用戶在屏幕上顯示的三維地圖上指定的物體的布景圖數據，讀取所搜索物體的關注點信息。從而，在屏幕上顯示正確的關注點信息。
因此，本發明可應用於導航系統，如汽車導航系統和為步行者顯示到其目的地的路線的步行導航系統。
圖1是說明根據本發明實施例的地圖顯示系統的功能的功能方框圖；圖2顯示了由地圖處理部分分類的數據結構的例子；圖3示意性地顯示了根據本發明實施例的導航系統的結構；圖4顯示了根據本發明實施例的導航系統的硬體結構的例子；圖5顯示了布景圖數據的結構；圖6顯示了物體的數據結構的例子；圖7說明了物體的POIID；圖8說明了物體的標誌；圖9說明了物體的邊界框(bounding box)信息；圖10顯示了要用布景圖數據描述的地圖；圖11顯示了在布景圖數據中應用的XML格式的例子；圖12顯示了用於三維地圖的繪製數據的結構；圖13說明了地圖信息段的細節；圖14說明了載入信息段的細節；圖15說明了運行時間信息段的細節；圖16A至16J顯示了圖元(primitive)的例子；圖17A至17D說明了矩陣變換指令組；圖18說明了法線指定結構指令；圖19說明了紋理和紋理坐標。
圖20顯示了用二進位格式寫的繪製指令的例子；圖21是說明讀取三維地圖繪製數據的處理的流程圖；圖22和23是說明繪製標準三維地圖的處理的流程圖；圖24和25是說明由導航系統執行的處理的流程圖；圖26顯示了距離估算所需的要素；圖27是說明確定距離估算的處理的流程圖；圖28說明了包括作為附加要素的高度的四叉樹結構；圖29說明了用於指明用戶指定結構的處理；圖30是說明用於指明用戶指定結構的處理的流程圖；圖31和32說明了當限定了要搜索的級別時對物體的搜索；圖33A顯示了作為用布景圖構造的物體的三維機器人的例子；圖33B顯示了構成物體的部分的例子；
圖34顯示了顯示圖33A所示的物體結構的布景圖的例子；圖35顯示了構成用布景圖表現的物體的部分的配置；圖36至38說明了LOD技術；和圖39至41說明了四叉樹結構。
具體實施例方式
本發明的實施例將參考附圖進行描述。
圖1是根據本發明實施例的地圖顯示系統10的功能的功能方框圖。
地圖顯示系統10包括地圖數據處理部分10a，用於處理由地圖製作公司等提供的原始地圖數據和原始POI信息，其包括由地圖製作公司或各種信息提供公司提供的有關地圖中特定POI的信息；地圖數據顯示部分10b，用於基於處理信息執行顯示處理。
地圖數據處理部分10a包括原始三維地圖資料庫11，用於存儲原始三維地圖數據；地圖處理單元12，用於把原始三維地圖分成用樹結構表示原始三維地圖的結構的布景圖數據和繪製包括在三維地圖中的物體的繪製數據，並用於處理該布景圖數據和該繪製數據；原始POI信息資料庫21，用於存儲原始POI信息；和POI信息處理單元22，用於處理該原始POI信息。
另外，該地圖數據顯示部分10b包括布景圖資料庫13，用於存儲由地圖處理單元12分類的布景圖數據；三維地圖資料庫14，用於存儲繪製三維地圖所需的繪製數據；當前位置指定單元15，用於指定當前位置；布景圖管理單元16，用於管理布景圖數據；攝像機位置設置單元17，用於在三維地圖中設置觀察點和視線；顯示區域指定單元18，用於通過以基於要繪製的三維空間中的觀察點和視線數據，參考布景圖數據，來指定顯示區域；數據讀取單元19，用於根據來自三維地圖資料庫14的指定顯示區域讀取繪製數據；顯示處理單元20，用於基於所讀取的繪製數據執行顯示處理；和POI信息資料庫23，用於存儲在POI信息處理單元22中處理過的POI信息。
圖2顯示了由地圖處理單元12分類的數據結構的例子。
在布景圖資料庫13中存儲的布景圖數據中，用樹結構來描述原始三維地圖資料庫11中的整個廣域地圖的數據結構。雖然一般的布景圖數據可以應付(manage)多種樹結構，但這裡所用的布景圖數據在功能上是專用於地圖的。這樣，該數據結構可以被簡化，並且處理速度可以提高。
這裡所用的樹結構根據三維地圖的詳細度級別有處於多個等級級別的節點。處於最高等級級別的節點用於顯示最低詳細度級別。節點的等級級別越低，所顯示的詳細度級別就越高。
如圖2所示，本實施例中的布景圖數據結構專用於四叉樹結構。換句話說，用每個節點在各個等級級別被分成四個節點的結構來描述廣域三維地圖。
用可擴展標記語言(XML)來描述這樣的樹結構有助於進行編輯和瀏覽。
相反地，以順序執行數據格式，更具體地，使用以一一對應關係與繪製三維地圖所需的三維繪製API的繪製指令相對應的二進位數據，而不使用諸如材料幾何(material geometry)的常用結構數據，來寫入用於繪製三維地圖中包括的建築物和地形(在下文中，稱為物體)的繪製數據。從而，將數據轉換成繪製指令所花費的時間的減少提高了繪製速度，而用二進位數據來描述減小了數據大小。
繪製數據和用四叉樹結構劃分的地圖區域相關聯，下面將進行描述，多個繪製數據段被記錄在三維地圖資料庫14中。
現在對圖1所示的地圖顯示系統10的操作進行描述。
在地圖數據處理部分10a中，從原始三維地圖資料庫11中捕獲(capture)原始三維地圖數據。地圖處理單元12把原始三維地圖數據分成布景圖數據和繪製數據，布景圖數據和繪製數據被分別存儲在布景圖資料庫13和三維地圖資料庫14中。同樣，從原始POI信息資料庫21中捕獲原始POI信息。POI信息處理單元22處理要存儲在POI信息資料庫23中的原始POI信息。
然後，在地圖數據顯示部分10b中，當前位置指定單元15在地圖上指定當前位置。基於這個信息，布景圖管理單元16從布景圖資料庫13中讀取布景圖數據的結構。
布景圖管理單元16把關於布景圖數據讀取結構的信息發送到顯示區域指定單元18。顯示區域指定單元18從攝像機位置設置單元17獲取要繪製的三維空間中的觀察點和視線數據，並根據指定的當前位置以及觀察點和視線數據，參考布景圖數據，指定顯示區域。在這裡，如果布景圖數據採用四叉樹結構，如圖2所示，通過考慮空間中攝像機的位置和布景圖數據中每個節點的位置，指定顯示區域(指定顯示區域的細節將在下面描述)。數據讀取單元19根據指定的顯示區域從三維地圖資料庫14中讀取繪製數據，而顯示處理單元20執行用於在屏幕上繪製的顯示處理。
另外，如果用戶需要表示有關POI如屏幕上顯示的特定建築物的信息，將適用於由用戶指定的物體的POI信息從POI信息資料庫23發送到數據讀取單元19，並與地圖一起顯示。
將通過採用下面描述的導航系統對根據本發明實施例的地圖顯示裝置進行描述。
圖3示意地顯示了根據本發明實施例的導航系統的結構。
這樣的導航系統包括汽車導航裝置30和全球定位系統(GPS)31的組合或安裝有步行導航裝置的可攜式終端40(如個人數字助理(PDA)或行動電話)和GPS41的組合。在這樣導航系統中，在諸如陰極射線管(CRT)或液晶顯示器的顯示設備的屏幕50上顯示以圖3所示當前位置為中心的鳥瞰三維地圖。
這樣的導航系統可以用來顯示以當前位置為中心的城鎮景觀，以及用來顯示用於模擬路線(course)的運動的運動圖片，從而在GPS31或41指示的位置的基礎上向用戶提供從指定出發點到目的地的導航。
圖4顯示了根據本發明實施例的導航系統的硬體結構的例子。
該導航系統包括GPS60、信息處理設備61、顯示設備62、外部存儲設備63、和外部輸入設備64。信息處理設備61包括3D圖形繪製引擎61a、隨機存取存儲器(RAM)61b、只讀存儲器(ROM)61c、中央處理單元(CPU)61d、和對外部設備的接口61e。
GPS60用於獲知當前位置。
3D圖形繪製引擎61a是能根據來自CPU61d的指令在顯示設備62上顯示各種類型文本和圖形如三維圖形的硬體。
RAM61b臨時存儲CPU61d將要執行的程序和要計算的數據。
ROM61c存儲CPU61d將要執行的基礎程序和數據。
三維圖形API，例如Open-GL(註冊商標)，存儲在RAM61b或ROM61c中，其將繪製指令發送到3D圖形繪製引擎61a，並且是實現三維圖形的繪製所必需的。
CPU61d根據RAM61b或ROM61c中存儲的程序控制信息處理設備61的每個單元。
接口61e控制GPS60、外部存儲設備63、外部輸入設備64、和CPU61d之間的信息輸入和輸出。
顯示設備62是，例如，CRT或液晶顯示器。顯示設備62在屏幕上顯示由3D圖形繪製引擎61a處理過的視頻信號。
外部存儲設備63是，例如，光碟只讀存儲器(CD-ROM)、數位化通用盤(DVD)、硬碟驅動器(HDD)、或Memory Stick(註冊商標)。各種類型的信息，例如地圖，存儲在外部存儲設備63。
外部輸入設備64是，例如，汽車導航裝置的遠程控制器、PDA屏的觸摸板、或各種按鈕。外部輸入設備64把用戶控制導航系統所需的信息發送到CPU61d。
現在對這樣導航系統的操作進行示意性說明。
當CPU61d執行RAM61b或ROM61c中記錄的導航程序時，根據從GPS60或外部輸入設備64獲取的信息，從外部存儲設備63通過外部設備接口61e讀取相應區域的地圖信息，並把該地圖信息寫入RAM61b。當CPU61d執行地圖繪製程序時，根據該信息把地圖繪製指令發布到三維圖形API。然後，根據該指令，繪製信號被發送到3D圖形繪製引擎61a，在顯示設備62上顯示該地圖。
在圖4所示的導航系統中，外部存儲設備63中記錄的地圖信息對應於圖1中所示的布景圖資料庫13、三維地圖資料庫14、和POI信息資料庫23。另外，圖1中所示的當前位置指定單元15、布景圖管理單元16、攝像機位置設置單元17、顯示區域指定單元18、數據讀取單元19、和顯示處理單元20作為由CPU61d執行的指令組記錄在圖4中所示的RAM61b或ROM61c中。
圖1中所示的地圖數據處理部分10a是，例如，個人計算機(PC)，並包括存儲設備，用於記錄原始三維地圖資料庫11和原始POI信息資料庫21，雖然沒有對這些進行圖解。另外，例如，地圖數據處理部分10a包括CPU。在CPU的控制下，地圖數據處理部分10a把原始三維數據分成布景圖數據和繪製數據，並處理該布景圖數據和繪製數據。
現在描述由地圖數據處理部分10a分類和處理的布景圖數據和三維地圖繪製數據。
圖5顯示了布景圖數據的結構的例子。
這裡，布景圖數據專用於四叉樹結構。
在布景圖數據中，完整的地圖70被分成多個區域71。每個區域71用經度和緯度來定義。在圖5所示的例子中，一個區域71描述為由用西北經度和維度72a表示的西北邊緣的經度和緯度和用東南經度和維度72b表示的東南邊緣的經度和緯度指定的區域。用具有四叉樹結構的節點73的樹來描述表示該區域的地圖結構。使得節點73具有四個子節點76的結構一直重複，直到達到四叉樹等級級別的設定數目。在下文中，節點樹的等級級別將用術語「級別」來表示。作為根的節點73的級別被定義為級別1，四個子節點76中的每一個的級別被定義為級別2，每個子節點76的子節點的級別被定義為級別3，等等。
除了子節點76之外，組成節點73的組分是節點73的三維地圖數據的文件名(File3D)74和多個物體75，例如地圖上存在的建築物和道路。
圖6顯示了一個物體75的數據結構的例子。
一個物體75包括物體名稱77、一個作為POI的物體75的ID POIID78、指示一個物體75的標誌79、和關於一個物體75的邊界框信息80。
圖7說明了一個物體75的POIID78。
該POIID78指示了POI信息資料庫23中的POI信息23a的ID。例如，如果一個物體75表示東京塔，則POIID78表示POI信息資料庫23中關於東京塔的POI信息23a。
圖8說明了一個物體75的標誌79。
標誌79表示三維地圖的繪製數據中對應於在其中描述關於這一個物體75的數據的這一個區域71的一部分中記錄的標誌的ID。例如，如果對應於圖5所示的一個區域71的三維地圖的繪製數據是由三維地圖資料庫14中存儲的文件名74指定的用於三維地圖的繪製數據14a，如圖8所示，則與這一個物體75的數據相對應的繪製數據14a中的繪製區域14a-1中預先描述的標誌的ID由在布景圖數據中的標誌79指定。
圖9說明了物體75a和75b的邊界框信息80。
邊界框信息80包括覆蓋物體75a和75b各自所在區域的立方體的坐標(coordinate)81a和81b，如圖9所示。坐標81a和81b是用來獲知物體75a和75b之間的空間位置關係的數據。
根據以上詳細描述，布景圖數據可以如下所示以XML格式來寫出。
圖10顯示了用布景圖數據描述的地圖。
圖11顯示了以XML格式寫出的布景圖數據的例子。
在圖10中，表示東京市區及郊區(Greater Tokyo Area)的地圖82被分成多個地圖區域83。多個地圖區域83與從圖5所示地圖70中劃分出的多個區域71相對應。例如，表示Ota-ku的西北部分的地圖區域83以XML格式寫出，如圖11所示。
現在根據圖5所示的布景圖數據對圖11中的描述進行說明。
″Northwest Part of Ota-ku″被描述為一個區域71。然後，以西北經度和緯度72a和東南經度和緯度72b來指定經緯度。然後，″otaku-NW-root″被描述為文件名74，其中描述了關於對應於三維地圖的繪製數據。然後，指定多個物體75。
每個物體75的數據結構如圖6所示配置。在圖11所示的例子中，″JROmori Station″、″Omori Police Station″等，以名稱77來描述。為每個物體75描述POIID78、標誌79、和邊界框信息80。例如，對於以描述″JR OmoriStation″作為名稱77的一個物體75，提供了描述″Object Name＝″JR OmoriStation″POIID＝″JR_OmoriStation″Tag＝″1″Bbox＝″12，100，5，30，5，40，...″/″。上面的描述意思是對″JR Omori Station″的繪製數據記錄在″otaku-NW-root″中提供了標誌1的那部分中。
每個區域71根據圖5中所示的四個子節點76被分成四個區域。對每個區域描述文件名和多個物體，如上所述。在圖11中所示的例子中，″otaku-NW-01″、″otaku-NW-02″、″otaku-NW-03″、和″otaku-NW-04″作為文件名而被描述。從而，控制了子節點76的三維繪製數據的位置。
現在參考圖12對用於三維地圖的繪製數據的結構進行描述。
例如，在地圖數據處理部分10a中的CPU的控制下，以二進位格式寫繪製數據。繪製數據的內容被大致分成地圖信息段84、載入信息段85、和運行時間信息段86。
現在描述每個組成繪製數據的段。
圖13說明了地圖信息段84的細節。
地圖信息段84包括繪製三維圖形的右手坐標系統的三維空間內以及由經度和緯度表示的地圖體現的真實空間內的縮放比例信息。更具體地，通過用由X-、Y-、和Z-軸定義的一般三維右手坐標系統，地表面在XZ-平面87上表現。地圖信息段84包括在空間地圖區域展開(develop)的三維地圖的繪製數據的左上端點88和右下端點89的坐標。地圖信息段84還包括分別對應於真實區域90的西北端點和東南端點的坐標91和92的經度和緯度。為了繪製，根據這些信息執行縮放。
圖14說明了載入信息段85的細節。
載入信息段85包括表示物體外觀的材料、紋理(texture)、和顏色的信息列表。在這裡定義了多種材料、紋理、和顏色，它們按照定義的次序編號直到定義的數目。
在材料列表中，用RGB或RGBA格式指定表示材料外觀的環境顏色、漫射顏色、反射顏色、和輻射顏色。材料列表還包括表示光的反射的反射係數。在材料列表中定義了多種顏色。
紋理列表包括要附加到三維物體上的圖像，如建築物的牆面。真實紋理記錄在圖1所示的三維地圖資料庫14中，作為用原始或公知的圖像格式，如聯合攝影編碼專家組(JPEG)格式或圖形交換格式(GIF)，記錄的圖像數據。紋理列表包括圖像的文件名。
顏色列表包括以RGB或RGBA格式寫的物體顏色。
圖15說明了運行時間信息段86的細節。
圖12所示的運行時間信息段86包括用於繪製三維地圖的繪製指令和用於提供繪製指令所在區域的ID的標誌指令。標誌指令用於指定嵌入在地圖中的物體的繪製區域，如地圖中的特定建築物和道路。標誌指令還指定該標誌的ID和區域。該段中嵌入了多個標誌指令。標誌的ID對應於在布景圖數據中指定其ID的物體的標誌。
繪製指令大致分為繪製開始指令、矩陣變換指令組、矩陣推進(push)和取出(pop)指令、材料指定指令、紋理指定指令、顏色指定指令、法線指定指令、紋理頂點指定指令、頂點繪製指令、和繪製終止宣告指令。這些指令對應於諸如Open-GL的一般三維圖形庫的基本繪製指令。
現在對上面提到的每個繪製指令進行描述。
繪製開始指令宣告三維圖形的繪製開始，並宣告所用的圖元的類型。
圖16A至16J顯示了圖元的例子。
術語「圖元(primitive)」指要繪製的多邊形的類型。圖元由頂點v0、v1、v2等等來指定，如圖16A中的點、圖16B中的線條、圖16C中的線條帶(strip)、圖16D中的線路迴路、圖16E中的三角形、圖16F中的三角形帶、圖16G中的三角形扇、圖16H中的四邊形、圖16I中的四邊形帶、和圖16J中的多邊形(N邊多邊形)所示。
繪製開始指令對應於Open-GL的glBegin指令。同樣地，繪製終止宣告指令對應於Open-GL的glEnd指令。根據繪製開始指令和繪製終止宣告指令之間提供的頂點繪製指令，在三維空間繪製多邊形。
圖17A至17D說明了矩陣變換指令組。
矩陣變換指令組被提供用於三維空間中的矩陣處理，如在空間中繪製的物體向原點的移動、平移、旋轉、和縮放，分別如圖17A至17D所示。當執行這樣的指令時，設置當前物體的參數，如要繪製物體的位置、相對於坐標軸的旋轉角、和縮放因子。而且，這些指令可以組合。
向原點移動、平移、旋轉、和縮放的指令分別對應於Open-GL的glLoadIdentity指令、glTranslate指令、glRotate指令、和glScale指令。
矩陣推進和取出指令用於存儲或恢復用於當前物體的矩陣變換指令的參數。矩陣推進和取出指令對應於Open-GL的glPushMatrix指令和glPopMatrix指令。通過它們的組合，可以繪製樹上的布景圖結構。
材料指定指令、紋理指定指令、和顏色指定指令指定由載入信息指定的材料、紋理、和顏色的ID作為物體當前的外觀、紋理、和顏色。
法線指定指令、紋理頂點指定指令、和頂點繪製指令在繪製開始指令和繪製終止宣告指令之間分別指定用於為了寫入而進行計算的法線(normal)、紋理頂點的坐標、和空間中指定圖元的頂點。
圖18說明了法線指定指令。
為要繪製的表面93和頂點v0、v1、和v2指定法線n0、n1、和n2。
圖19說明了紋理和紋理坐標。
在紋理頂點指定指令中，根據由紋理指定指令預先指定的當前圖像，從由載入信息段85預先指定的紋理圖像94中指定要附到表面95上的部分的坐標t0、t1、t2、t3，並給出附著圖像的指令。
類似地，為指定的頂點和表面指定由顏色指定指令指定的當前顏色。
同樣地，頂點繪製指令指定當前圖元的頂點坐標。
下面將描述這樣以二進位格式寫出的繪製指令。
圖20顯示了以二進位格式寫出的繪製指令的例子。
每個指令的基本長度有取決於基本段長度的固定字節數。例如，如果段長度是2位元組，則定義指令的基本段(指令單元段)96的單元是2位元組。另外，為了表示指令所需的多個參數，除了指令單元段96之外，還定義了參數單元段97。指令單元段96和參數單元段97被分離配置，因為與類型有限的繪製指令不同，數據通常需要有4位元組或更多字節來表示真實的數目，如空間坐標。
根據特性，繪製指令被分成1段指令和2段或更多段指令，如圖20所示。2段或更多段指令有含指令單元段和兩個或更多個參數段的結構。
例如，不需要任何參數的繪製終止宣告指令是1段指令。由2段指令載入信息段85設置的具有圖元類型參數的繪製開始指令以及分別具有作為材料、紋理、和顏色指標的參數的材料指定指令、紋理指定指令、和顏色指定指令是2段指令。
另外，具有兩個參數如紋理圖像的坐標(二維XY坐標)的紋理頂點指定指令、以及雖不是繪製指令但也有標誌的ID和長度參數的標誌指令是3段指令。另外，具有三個參數如三維空間坐標的頂點指定指令是4段指令。參數的數量是根據指令的類型和需要來確定的。
原始POI信息也同樣被處理，使得添加了對應於與每個物體75相關聯的POIID78的ID，如圖6所示。
如上所示，由地圖數據處理部分10a處理後的布景圖數據、繪製數據、POI信息等被提供給圖4所示的導航系統，並被記錄在外部存儲設備63中。由地圖數據處理部分10a處理的數據可以記錄在CD-ROM或DVD上，以用來提供。可選擇地，數據可以通過諸如網際網路的網絡來提供。
雖然可以通過實時順序下載，在導航系統上顯示紋理圖像，以便不引起幀下降，但是優選地是，根據處理速度等在使用之前把數據記錄在導航系統的外部存儲設備63中。
如上所述，在本實施例中，由於為圖4所示的導航系統中使用的具有處理速度較慢的CPU61d的信息處理設備61，而預先執行了用於減少計算量的數據處理，所以可以減少導航系統的處理負荷。
現在描述由圖4所示的導航系統執行的處理的細節。
現在參照圖21所示的流程圖描述讀取三維地圖的繪製數據的處理。
稍後將對利用布景圖數據的全部處理進行描述。
當讀取三維地圖的繪製數據的處理開始時，在CPU61d的控制下，通過接口61e從在三維地圖資料庫14中描述並記錄在外部存儲設備63中的繪製數據中讀取地圖信息段84，獲取要為其繪製地圖的區域，並記錄在RAM61b中(步驟S1)。
然後，執行載入信息段85的讀取和記錄。這裡，在CPU61d的控制下，圖14所示的材料數據被讀取和記錄在RAM61b中(步驟S2)，從紋理數據中讀取所需紋理的文件名，並將其載入，以記錄在RAM61b中(步驟S3)。然後，顏色數據被讀取和記錄在RAM61b中(步驟S4)。
讀取運行時間信息段86(步驟S5)，確定是否出現了標誌指令(步驟S6)。如果出現了標誌指令，則將標誌的位置、ID、和長度記錄在RAM61b中(步驟S7)，處理進入步驟8。如果沒有出現標誌，則將所讀取的運行時間信息記錄在RAM61b中(步驟S8)。CPU61d確定整個運行時間信息段86的讀取是否已完成(步驟S9)。重複從步驟S6起的處理步驟，直到已讀取了整個運行時間信息段86。當已讀取了整個運行時間信息段86時，終止讀取三維地圖的繪製數據的處理。
現在參照圖22和23所示的流程圖介紹繪製標準三維地圖的處理。
當繪製三維地圖的處理開始時，訪問RAM61b中的運行時間信息段86的第一地址。獲取運行時間信息(步驟S10)，並讀取第一繪製指令段(步驟S11)。然後，確定是否設置了矩陣相關指令，如矩陣變換指令或推進和取出指令(步驟S12)。如果設置了矩陣相關指令，則在必要時獲取參數(步驟S13)，執行該指令(步驟S14)。讀取下一個指令段(步驟S15)，處理進入步驟S16。從而，預先定義要繪製的圖元的當前位置、縮放比例、旋轉等。如果沒有設置矩陣相關指令，則處理進入步驟S16。
在步驟S16中，確定是否給出了圖元開始指令。如果給出了圖元開始指令，則獲取表示指定圖元類型的參數(步驟S17)，並將其設置為當前圖元(步驟S18)。然後，在圖23中處理進入步驟S19。如果沒有給出圖元開始指令，則處理返回到步驟S12。
在步驟S18中設置當前圖元後，要指定的頂點用作指定圖元的頂點，直到發布繪製終止宣告指令。例如，如果圖元的類型是三角形，如圖16E所示，則要指定的頂點以指定順序用作三角形的頂點。
分別在步驟S19、S22、和S25中執行對是否已讀取顏色指定指令、材料指定指令、紋理指定指令的確定。如果已經讀取了顏色指定指令、材料指定指令、和紋理指定指令，則分別在步驟S20、S23、和S26中獲取表示各自的ID的參數。(分別在步驟S21、S24、和S27)為當前紋理指定設置在載入信息段85中的相應的顏色、材料、和紋理。在指定之後，讀取下一個指令段(步驟S38)，處理返回到步驟S19。
如果在步驟S19、S22、和S27中，都分別沒有讀取顏色指定指令、材料指定指令、和紋理指定指令，則確定是否已讀取了法線指定指令(步驟S28)。如果已經讀取了法線指定指令，則獲取法向矢量的參數(步驟S29)，並設置當前頂點的法線(步驟S30)。然後，處理進入步驟S38。
如果沒有讀取法線指定指令，則確定是否已讀取了紋理頂點指定指令(步驟S31)。如果已經讀取了紋理頂點指定指令，則獲取紋理頂點的坐標參數(步驟S32)，並設置當前紋理頂點(步驟S33)。然後，處理進入步驟S38。
如果沒有讀取紋理頂點指定指令，則確定是否已讀取了頂點繪製指令(步驟S34)。如果已經讀取了頂點繪製指令，則獲取頂點坐標參數(步驟S35)，並設置圖元的頂點(步驟S36)。然後，處理進入步驟S38。例如，如果圖元的類型是三角形，則當指定了三個頂點時，繪製包含具有當前紋理、當前材料、或當前顏色的三角形。
重複上述處理，直到出現繪製終止宣告指令。換句話說，確定是否出現了繪製終止宣告指令(步驟S37)。如果確定沒有出現繪製終止宣告指令，則在步驟S38中讀取下一個指令段，而處理返回到步驟S19。如果出現了繪製終止宣告指令，則調用對應的三維圖形API，並向圖4所示的3D圖繪製引擎61a發布繪製指令(步驟S39)。
重複這樣的處理，直到已讀取了運行時間信息段86中的所有數據。換句話說，確定是否已經完成對運行時間信息段86的讀取(步驟S40)。如果確定已經讀取了運行時間信息段86中的所有數據，則繪製處理終止。如果沒有讀取所有數據，則重複從步驟S12起的處理步驟。
現在描述布景圖數據的結構和由使用根據上述處理顯示的三維地圖繪製數據的導航系統執行的處理。
圖24和25顯示了由導航系統執行的處理。
首先，在CPU61d的控制下執行啟動系統所需的處理(步驟S50)。稍後將對步驟S50的細節進行描述。
然後，由接口61e接收用戶使用外部輸入裝置64設置的關於觀察點的信息，並且在CPU61d的控制下，該觀察點的信息是固定的(步驟S51)。然後，CPU61d將圖5所示的布景圖數據的節點樹中要搜索的節點的級別L設置為1(＝根節點)(步驟S52)，用在級別L的節點數替換節點數N(步驟S53)。對於根節點，這個值是1。對於根節點的每個子節點，這個值是4。
然後，把常數I設置為0(步驟S54)，把在級別L的第I節點設置為當前節點(步驟S55)。然後，估算當前節點的距離(步驟S56)。後面將說明對距離進行估算的細節。
然後，確定對當前節點距離的估算結果是否在可繪製區域內(步驟S57)。換句話說，如果估算結果在為每個級別設置的閾值內，或者說，如果估算結果小於到邊界的距離，如圖40所示，則讀取對應節點的區域的地圖的繪製數據(步驟S58)。然後，常數I加1(步驟S59)。重複從步驟S55起的處理步驟，直到在步驟S60確定常數I達到了在級別L的節點數N。如果常數I達到了在級別L的節點數N，則級別L加1(步驟S61)。重複從步驟S53起的處理步驟，直到在步驟S62確定已經估算了在所有級別的節點。如果已經估算了所有級別的節點，則根據在步驟S58中讀取的三維地圖繪製數據，通過圖21、22、和23所示的處理利用3D圖繪製引擎61a繪製三維地圖，並顯示在顯示設備62上(步驟S63)。
現在說明圖24的步驟S56中執行距離估算的細節。
因為上述處理所需的距離估算重複多次，所以估算必須以儘可能高的速度來執行。因此，採用下面描述的方法。
圖26顯示了距離估算所需的要素。
這裡，m表示當前級別，坐標(C0、C1、C2)表示要估算距離的當前節點的地表面100上的中心點C。然後，(P0、P1、P2)表示攝像機的位置P，而(V0、V1、V2)表示攝像機的視線矢量V。
此外，當由(V0、0、V2)表示具有與視線矢量V相同的X和Z分量並與XZ-平面平行的矢量V′時，定義具有用作視線矢量V′的垂直線並通過點P的平面101。另外，為用作LOD距離估算的基準的平面稱為基準平面S。
另外，d表示從基準平面S到當前地表面100的距離，lm表示從基準平面S到用於確定是否繪製在當前級別m上的地表面的基準線的距離。
參照上述定義，距離估算定義如下lm＞d＝|V0(C0-P0)+V2(C2-P2)|/(V02+V22)1/2......(1)更具體地，如果滿足公式(1)，則繪製該平面上的地圖。公式(1)表示從基準平面S到當前地表面100的中心點C的距離。通常，LOD計算僅根據相對於觀察點的位置。然而，利用公式(1)的估算對導航三維地圖是最有效的。這是因為精確繪製接近屏幕還有觀察點(攝像機位置P)的區域的地圖是更有效的。另外，這還因為觀察點(攝像機位置P)接近地表面100，其中有平行於地表面的視角，或者為導航用的三維地圖使用了地表面100和視線矢量V之間為銳角的鳥瞰圖。
而且，公式(1)的距離估算把計算的維數限定在二維。這樣，可以實現比常規距離估算減少一維的距離估算。所以，計算總量減少了。
這裡，一般的，對於CPU61d執行的計算，加減運算需要較小花費。乘法需要稍高一點的花費，而特別計算，如公式(1)中用到的除法和平方根計算，需要較大花費。因此，通過簡單計算，下面描述的同等的估算公式可以從公式(1)通過消除這種沉重負荷而推導出。
lm＞dlm2＞d2(根據1m，d＞0)lm2-d2＞0lm2-(V0(C0-P0)+V2(C2-P2))2/(V02+V22)＞0lm2(V02+V22)-(V0(C0-P0)+V2(C2-P2))2＞0 ......(2)然後，將不需要循環計算的參數預先定義為固定常數。固定觀察點後(圖24中的步驟S51)，對表示地表面的多個節點進行距離估算。這樣，在此期間，因為觀察點(攝像機位置P)和視線矢量V是固定的，所以表示坐標值的V0和V2也是固定的。這樣，(V02+V22)也是固定不變的，在這個階段把該值設置成常數W。
此外，因為距離lm也是固定的常數，所以對於每個級別m，lm2是固定常數。這裡，把lm2定義為Lm。因為該值將一直是固定不變的，所以其在啟動系統的處理(圖24中的步驟S50)過程中預先定義。類似地，通過將V0(C0-P0)+V2(C2-P2)定義為常數D，得到下面的估算公式LmW-D2＞0 ......(3)圖27是說明確定距離估算的處理的流程圖。
確定距離估算的處理分布在整個繪製處理過程中，該處理大致分為三個階段。
在第一階段中，隨著啟動系統的處理過程而計算Lm(該計算與圖24中的步驟S50相對應)。這裡，級別m設置為1(步驟S70)，用預先為每個級別m設置的閾值lm的平方替換Lm(步驟S71)。級別m加1(步驟S72)，並重複步驟S71，直到在步驟S73確定級別m達到四叉樹的級別數。
在第二階段中，執行觀察點固定時的處理。該處理對應於圖24中步驟S51中的內部處理。在該處理中，設置攝像機的位置(步驟S74)，固定觀察點(攝像機點P)和視線矢量V。這樣，由於固定了V0、V2、P0、和P2，所以W被計算出來(步驟S75)。
在第三階段中，對每個節點進行距離估算。該處理對應於圖24中的步驟S56中的內部處理。在該處理中，確定繪製區域的節點(步驟S76)。從而，確定了當前地表面100的中心點C。然後，計算D(步驟S77)，執行估算公式(3)(步驟S78)。確定結果是真還是假(步驟S79)。如果確定該結果是真，則繪製該節點的地圖(步驟S80)。在步驟S81中重複從步驟S76起的處理步驟，直到確定繪製已經完成。如果在步驟S79中確定該結果是假，則處理進入步驟S81。
因此，與利用每次使用估算公式都必須執行兩次乘法和一次減法的公式(1)的情況相比較，利用估算公式(3)進行距離估算顯著地減少了CPU61d的負擔，從而實現了高速計算。
利用上述布景圖數據中的四叉樹結構的LOD方法引起下述問題。
一般地，如圖41所示，在採用這樣四叉樹結構的LOD方法中，要估算的區域被機械地劃分成四個區域，並根據物體是否在分區域中來構造樹中的節點的等級。然而，如果這種方法用於三維地圖，那麼，例如，由於機械數據劃分的LOD處理，可能不在屏幕上顯示可以從遠處看到的作為地標的物體，如東京塔或其他高大建築物，即使這樣的物體位於可看見的位置。這是因為這樣物體不佔用大面積的地表面。
下面將描述布景圖數據的四叉樹結構中添加高度作為要素的情形。
圖28說明了添加了高度作為要素的四叉樹結構。
儘管通常在四叉樹結構中的一個分區域內的物體110被分到較低節點，但是如果該物體110的高度超過了閾值，則將該物體110分到較高節點。
從而，避免了原來不顯示能在那個位置上看見的高大建築物的情形。
下面描述一種在三維地圖數據結構中用戶指定的點上顯示POI信息的方法。
圖29說明了用於指明用戶指定的建築物的處理。
例如，當用戶用手指或記錄筆在圖4所示的顯示設備62的屏幕上指定一點時，對應於用戶在屏幕120上指定點的點121的坐標表示為(x，y)。這裡，根據圖6所示布景圖數據中描述的與坐標(x，y)交迭的表示建築物等物體的邊界框的投影(projection)，投影最接近屏幕的物體作為指定建築物被指明。在圖29所示的例子中，在物體126、127和128中，物體126和128的邊界框126a和128a在屏幕120上與坐標點(x，y)交迭。因為邊界框126a的位置更接近屏幕，在此例子中，物體126被指定。
現在參考圖30所示流程圖描述指明用戶指定的建築物的處理。
CPU61d根據用戶使用外部輸入設備64等指定的點的信息，指明屏幕上的點的坐標(x，y)，如圖29所示(步驟S90)。然後，基於指明的坐標(x，y)搜索布景圖數據。首先，把當前級別設置為1(步驟S91)，獲取設置在當前級別的物體的邊界框(步驟S92)。將所獲取的邊界框投影在屏幕上的三維坐標上(步驟S93)。確定邊界框是否與用戶指定的點(x，y)交迭(步驟S94)。如果邊界框與點(x，y)交迭，則將該物體的ID和坐標加入列表，並臨時存儲在RAM61b中(步驟S95)。然後，處理進入步驟S96。如果在步驟S94中確定邊界框沒有與點(x，y)交迭，則處理進入步驟S96。
在步驟S96中，確定是否已經處理了所有物體。如果不是所有物體都已經被處理，則獲取在當前級別的下一個物體的邊界框(步驟S97)，重複從步驟S93起的處理步驟。如果在步驟S96中確定已經處理了所有物體，處理進入步驟S98。
在步驟S98中，確定是否已搜索了所有級別。如果不是所有級別都已被搜索，則當前級別加1(步驟S99)，並重複從步驟S92起的處理步驟。如果在步驟S98中確定已經搜索了所有級別，則確定從在步驟S95中加入列表的物體的邊界框的坐標中，選擇三維空間中最接近的物體，並提取該物體(步驟S100)。
另外，因為所選物體的ID對應於三維地圖中的標誌，所以可以執行特殊效果繪製，例如僅放大屏幕上顯示的所選物體或改變所選物體的顏色。
對於上述三維地圖的這種交互，當顯示有許多建築物的市區內的廣域地圖時，指定特定建築物可能是困難的。例如，即使用戶想在屏幕上指定高大建築物，當機械地應用圖30所示的處理時，因為想指定的建築物周圍有很多小的和中等大小的建築物，所以可能很難確定用戶要指定的建築物。在圖30的步驟S98中，如果把要搜索的布景圖數據的級別限定設置成比物體實際所在的級別低的詳細度級別，則僅剩下大於預定閾值和高於預定閾值的建築物。這樣，用戶可以容易地進行搜索。另外，因為要搜索的物體的數量減少，搜索所花費的時間也減少了。例如，如下所述執行該處理。
圖31和32說明了當限定要搜索的級別時對物體的搜索。
如果用戶想在圖31所示屏幕上指定公園130，因為公園130被多個建築物131、132、和133包圍，很難指定公園130。在這種情況下，因為公園130與建築物131、132、和133的大小是明顯不同的，所以在布景圖數據中公園130屬於與建築物131、132、和133不同的級別。這樣，通過把布景圖數據劃分成要搜索的級別和不被搜索的級別，如圖32所示，用戶可以很容易地指定公園130。也就是說，如果將詳細度級別高於預定級別的布景圖數據設置成不被搜索，則可以很容易地指定期望的點。
權利要求
1.一種具有顯示三維地圖的功能均地圖顯示系統，包括地圖數據處理部分，用於把三維地圖數據分成用樹結構表示三維地圖的數據結構的布景圖數據和用來繪製該三維地圖中包括的物體的繪製數據，並處理該布景圖數據和該繪製數據；以及地圖數據顯示部分，用於參考布景圖數據指定顯示區域，並根據指定顯示區域讀取和顯示繪製數據。
2.一種用於處理三維地圖數據的地圖數據處理裝置，包括存儲單元，用於存儲三維地圖數據；以及地圖數據處理單元，用於把三維地圖數據分成用樹結構表示三維地圖的數據結構的布景圖數據和用來繪製該三維地圖中包括的物體的繪製數據，並處理該布景圖數據和該繪製數據。
3.如權利要求2所述的地圖數據處理裝置，其中樹結構包括取決於三維地圖的詳細度級別的多個等級級別的節點。
4.如權利要求3所述的地圖數據處理裝置，其中，在樹結構中，在每個等級級別，每個節點被劃分成四個節點。
5.如權利要求3所述的地圖數據處理裝置，其中地圖數據處理單元處理布景圖數據，使得對於較低詳細度級別的節點顯示高於預定閾值的物體。
6.如權利要求2所述的地圖數據處理裝置，其中樹結構以XML格式寫出。
7.如權利要求2所述的地圖數據處理裝置，其中繪製數據以順序執行數據格式寫出。
8.如權利要求2所述的地圖數據處理裝置，其中地圖數據處理單元把用於使布景圖數據和繪製數據相關聯的標誌信息添加到布景圖數據和繪製數據。
9.一種具有顯示三維地圖的功能的地圖顯示裝置，包括布景圖數據存儲單元，用於存儲用樹結構表示三維地圖的數據結構的布景圖數據；繪製數據存儲單元，用於存儲用來繪製三維地圖中包括的物體的繪製數據；顯示區域指定單元，用於參考布景圖數據指定顯示區域；數據讀取單元，用於根據指定的顯示區域讀取繪製數據；以及顯示處理單元，用於基於所讀取的繪製數據執行顯示處理。
10.如權利要求9所述的地圖顯示裝置，還包括當前位置指定單元，用於指定當前位置；和攝像機位置設置單元，用於在三維地圖中設置觀察點和視線，其中顯示區域指定單元基於指定的當前位置、觀察點、和視線通過參考布景圖數據指定顯示區域。
11.如權利要求10所述的地圖顯示裝置，其中該樹結構包括取決於三維地圖的詳細度級別的多個等級級別的節點；並且該顯示區域指定單元根據從觀察點到每個節點表示的三維地圖的地表面的距離，基於觀察點和視線確定詳細度級別，並指定顯示區域。
12.如權利要求9所述的地圖顯示裝置，還包括關注點信息存儲單元，用於存儲為物體提供的關注點信息，其中數據讀取單元在布景圖數據中搜索用戶在顯示處理單元顯示的三維地圖上指定的物體，並讀取搜索物體的關注點信息；以及顯示處理單元在屏幕上顯示關注點信息。
13.如權利要求12所述的地圖顯示裝置，其中數據讀取單元限定要搜索的布景圖數據的等級級別。
14.一種用於顯示三維地圖的地圖顯示方法，包括以下步驟在三維地圖中設置觀察點和視線；搜索採用具有取決於詳細度級別的多個等級級別的節點的樹結構來表示三維地圖的數據結構的布景圖數據，並根據從觀察點到每個節點表示的三維地圖的地表面的距離，基於觀察點和視線來確定是否顯示每個節點表示的三維地圖；當顯示每個節點表示的三維地圖時，讀取用於繪製在每個節點的三維地圖中包括的物體的繪製數據；以及基於所讀取的繪製數據執行顯示處理。
全文摘要
地圖數據處理部分把原始三維地圖數據分成用樹結構表示三維地圖的數據結構的布景圖數據和用於繪製在該三維地圖中包括的物體的繪製數據，並處理該布景圖數據和該繪製數據。地圖數據顯示部分通過參考布景圖數據指定顯示區域，並根據指定的顯示區域讀取和顯示繪製數據。
文檔編號G06T17/05GK1619596SQ20041010384
公開日2005年5月25日 申請日期2004年8月2日 優先權日2003年8月1日
發明者龜田健司, 香田夏雄, 伊藤淳平, 長田尚憲 申請人:索尼株式會社