專利名稱：地圖顯示設(shè)備、方法和用于地圖顯示設(shè)備中的計算機程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地圖顯示設(shè)備、一種地圖顯示方法和一種用于地圖顯示設(shè)備中的計算機程序。本發(fā)明尤其涉及用于汽車導(dǎo)航設(shè)備中的道路地圖顯示技術(shù)。
背景技術(shù)：
關(guān)于地圖顯示設(shè)備的申請案實例包括一種汽車導(dǎo)航設(shè)備。一種用于汽車導(dǎo)航設(shè)備中的地圖顯示設(shè)備必需使得用戶即駕駛員馬上就能理解所顯示的地圖。因此，業(yè)已發(fā)明了各種地圖顯示技術(shù)以使駕駛員能夠馬上理解所顯示的信息。一種這樣的技術(shù)是，強調(diào)顯示駕駛員可能想要的信息。
在駕駛一輛汽車時，有一些駕駛員看來要格外注意的點，例如十字路口和目的地。下文將這些點稱為“興趣點”。一種傳統(tǒng)類型的地圖顯示設(shè)備顯示一興趣點及其附近地區(qū)的放大圖。例如，當(dāng)一輛汽車接近一個主要的十字路口時，這種類型的地圖顯示設(shè)備顯示該十字路口及其附近地區(qū)的放大圖，以幫助駕駛員決定他(或她)應(yīng)當(dāng)采取哪條路線。這里，該放大圖可以不顯示在整個屏幕上而只覆蓋一部分屏幕，以便與顯示在屏幕上的地圖有部分交迭。
另一種類型的地圖顯示設(shè)備將該地圖所覆蓋地區(qū)周邊的寬域視圖以一更小比例顯示在屏幕上所顯示地圖的一部分上。該方法使得駕駛員能夠參考該地圖，同時參考該寬域視圖以查對該地圖所覆蓋地區(qū)周圍存在那些道路。
因此，傳統(tǒng)的地圖顯示設(shè)備通過顯示一興趣點附近地區(qū)的放大圖或一地圖所示區(qū)域周邊的寬域視圖，強調(diào)顯示駕駛員可能想要的信息。這樣，駕駛員可以迅速理解顯示在屏幕上的信息。
但是，當(dāng)興趣點附近地區(qū)的放大圖顯示在整個屏幕上時，駕駛員可以看到該放大圖而看不到該興趣點附近地區(qū)以外區(qū)域的地圖，由此無法查對該興趣點附近地區(qū)周圍存在的道路。
而且，當(dāng)該興趣點附近地區(qū)的放大圖或者地圖所覆蓋區(qū)域周邊的寬域視圖顯示在部分屏幕上時，駕駛員無法看到該顯示部分所隱藏的那部分地圖。另外，在該地圖與比例不同于該地圖的放大圖或?qū)捰蛞晥D之間沒有連續(xù)性。這使得駕駛員很難迅速理解顯示在屏幕上的兩個地圖之間的關(guān)系，尤其是這些地圖之間道路的連接關(guān)系。
而且，當(dāng)駕駛員令其眼睛在地圖與放大圖或?qū)捰蛞晥D之間移動時，他(或她)可能看不到興趣點。
還有一種用透視法(law of perspective)顯示一地圖的傳統(tǒng)技術(shù)。該方法根據(jù)人體視覺特點顯示小的遠(yuǎn)處物體和大的近處物體，由此幫助駕駛員以正確的透視方式觀看地圖。但是，當(dāng)顯示放大圖中興趣點的附近地區(qū)或?qū)捰蛞晥D中區(qū)域的周邊時，該技術(shù)具有與以上相同的問題。
本發(fā)明的概述鑒于以上問題，本發(fā)明旨在提供一種地圖顯示設(shè)備，這種設(shè)備使駕駛員能夠迅速而準(zhǔn)確地理解顯示在一顯示屏上的地圖內(nèi)容。
(1)、所述目的可以通過一種地圖顯示設(shè)備實現(xiàn)，該地圖顯示設(shè)備的特征在于(a)產(chǎn)生具有不同形狀的表面，這些形狀在隨時間逐漸改變一表面曲率的過程中得到，(b)把涉及一地圖的第一坐標(biāo)信息變換為關(guān)于每個所產(chǎn)生表面的第二坐標(biāo)信息，(c)根據(jù)關(guān)于每個所產(chǎn)生表面的第二坐標(biāo)信息顯示地圖。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以以逐漸放大或縮小的理想部分顯示地圖，同時保持道路的連接。例如，可以在地圖上放大駕駛員想要仔細(xì)參考的興趣點及其附近地區(qū)，同時縮小該地圖所覆蓋區(qū)域的周邊以便以寬域視圖顯示該周邊。因此，道路的連接得到保持，駕駛員可以準(zhǔn)確而迅速地理解顯示在顯示屏上的地圖內(nèi)容。而且，地圖以其形狀逐漸從一個形狀變?yōu)榱硪粋€形狀的形式得到顯示。這使得即使當(dāng)目標(biāo)的放大/縮小從一個地圖部分切換至另一個地圖部分時，地圖顯示變換也很平滑。因此，駕駛員不會看不到他(或她)正在關(guān)注的地圖上的興趣點。
(2)、(1)的地圖顯示設(shè)備可以包括一地圖存儲單元，用來存儲第一坐標(biāo)信息，第一坐標(biāo)信息示出地圖中目標(biāo)的位置；一表面產(chǎn)生單元，用來產(chǎn)生在將表面從第一形狀逐漸變形至第二形狀過程中得到的表面，所產(chǎn)生表面包括(a)每一個都具有介于第一形狀和第二形狀之間中間形狀的中間表面和(b)具有第二形狀的表面；一繪制地圖單元，用來(a)將第一坐標(biāo)信息變換為關(guān)于每個所產(chǎn)生表面的第二坐標(biāo)信息，(b)參照第二坐標(biāo)信息示出的位置，把代表目標(biāo)的圖形以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的形式繪制(texture-mapping)到每個所產(chǎn)生表面上，從而得到與所產(chǎn)生表面相對應(yīng)的繪制圖像；一投影/顯示單元，用來把繪制圖像連續(xù)透視投影到一平面虛擬屏幕上以得到投影圖像，并且依次顯示投影圖像。
(3)、在(2)的地圖顯示設(shè)備中，第一形狀和第二形狀可以是(a)一平面和一曲面，(b)一曲面和一平面；或(c)兩個曲面。
根據(jù)這些結(jié)構(gòu)，所產(chǎn)生表面上的繪制圖像透視投影在平面虛擬屏幕上。因此，每個投影圖像以一放大或縮小部分得到顯示，這與將地圖簡單地透視投影到平面虛擬屏幕上的情況不同。而且，由于所產(chǎn)生表面的形狀在空間上是連續(xù)的，所以通過投影圖像使道路的連接得到保持。由于具有這些特征，這種地圖顯示設(shè)備產(chǎn)生以上效果。
(4)、在(2)的地圖顯示設(shè)備中，包括興趣點的一部分地圖可能需要隨時間逐漸放大或縮小，其中表面產(chǎn)生單元(a)當(dāng)該部分地圖需要放大時，產(chǎn)生定義第二形狀的表面，以便具有第二形狀的表面一部分與透視投影中指向該表面該部分的視線之間形成的夾角大于該表面其他部分與透視投影中指向該表面其他部分的視線之間形成的任何夾角，代表包括在具有第二形狀的表面一部分中目標(biāo)的圖形以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的形式繪制到該部分上，(b)當(dāng)該部分地圖需要縮小時，產(chǎn)生定義第二形狀的表面，以便具有第二形狀的表面一部分與透視投影中指向該表面該部分的視線之間形成的夾角小于該表面其他部分與透視投影中指向該表面其他部分的視線之間形成的任何夾角，代表包括在具有第二形狀的表面一部分中目標(biāo)的圖形以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的形式繪制到該部分上。
(5)、在(4)的地圖顯示設(shè)備中，表面產(chǎn)生單元可以包括點接收單元，用來接收來自用戶的興趣點位置的指示和關(guān)于包括該興趣點的部分是否應(yīng)放大或縮小的指示，其中表面產(chǎn)生單元根據(jù)接收的指示產(chǎn)生表面。
根據(jù)這些結(jié)構(gòu)，當(dāng)駕駛員指出興趣點的位置時，包括興趣點的地圖部分逐漸放大或縮小。例如，通過指出要逐漸放大的一個十字路口，駕駛員可以仔細(xì)觀看該十字路口及其附近地區(qū)。而且，通過指出要逐漸縮小的地圖周邊，駕駛員可以觀看寬域視圖下的周邊。該顯示在兩種情況下逐漸變換，以使駕駛員不會看不到他(或她)所關(guān)注的地圖上的興趣點。
(6)、(5)的地圖顯示設(shè)備還可以包括海拔高度存儲單元，用來存儲表示地圖中各點位置與各點海拔高度之間對應(yīng)關(guān)系的海拔高度信息，其中繪制地圖單元包括表面變形單元，用來(a)把海拔高度信息表示的位置變換為每個所產(chǎn)生表面的位置，并且(b)為所變換位置處每一個所產(chǎn)生表面提供對應(yīng)于海拔高度信息表示的海拔高度的波狀曲線(undulation)，從而產(chǎn)生變形表面，該繪制地圖單元把第一坐標(biāo)信息變換為關(guān)于每個變形表面的第二坐標(biāo)信息。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，這種地圖顯示設(shè)備根據(jù)海拔高度顯示三維外觀的地圖，以便把與從空中觀看實際地形的視圖有相同真實程度的地圖呈現(xiàn)給駕駛員。這樣，除了以上效果，還有助于駕駛員理解地形。
(7)、在(6)的地圖顯示設(shè)備中，表面變形單元可以包括海拔高度改變單元，用來改變與屬于地圖中第一區(qū)域的位置對應(yīng)的海拔高度信息中的海拔高度，第一區(qū)域由地圖顯示設(shè)備的當(dāng)前位置及其相鄰位置組成，其中表面變形單元利用改變的海拔高度信息產(chǎn)生變形表面。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，地圖顯示設(shè)備以平面顯示汽車位置的附近地區(qū)，以三維顯示其他區(qū)域。因此，除了以上效果，通過波狀曲線，使得汽車位置的附近地區(qū)的顯示不被阻斷。
(8)、在(7)的地圖顯示設(shè)備中，海拔高度改變單元還可以根據(jù)各位置與第一區(qū)域之間的距離，改變與屬于地圖中第一區(qū)域周圍一區(qū)域的位置對應(yīng)的海拔高度信息中的海拔高度。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，顯示平面顯示的區(qū)域與三維顯示的區(qū)域之間的邊界區(qū)域，以使平面區(qū)域和三維區(qū)域表現(xiàn)出連續(xù)性。因此，除了以上效果，減少了視覺上的不自然。
(9)、在(2)的地圖顯示設(shè)備中，當(dāng)連續(xù)顯示投影圖像時，投影/顯示單元還可以參考代表目標(biāo)的圖形顯示位置來顯示表示目標(biāo)的字符串。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，地圖顯示設(shè)備并不使字體受到以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的形式繪制和透視投影，而是把字體直接顯示在顯示屏上的相應(yīng)位置。因此，避免了因以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的形式繪制和透視投影導(dǎo)致的字體變形，可以提高字體的可視性。
(10)、(1)的地圖顯示設(shè)備可以包括一地圖存儲單元，用來存儲第一坐標(biāo)信息，第一坐標(biāo)信息表示地圖中目標(biāo)的位置；一表面產(chǎn)生單元，用來產(chǎn)生在將表面從第一形狀逐漸變形至第二形狀過程中得到的表面，所產(chǎn)生表面包括(a)每一個都具有介于第一形狀和第二形狀之間中間形狀的中間表面和(b)具有第二形狀的表面；和一投影/顯示單元，用來(a)將第一坐標(biāo)信息變換為關(guān)于每個所產(chǎn)生表面的第二坐標(biāo)信息，(b)參照第二坐標(biāo)信息示出的位置，把代表目標(biāo)的圖形透視投影到每個用作虛擬屏幕的所產(chǎn)生表面上，從而得到與所產(chǎn)生表面相對應(yīng)的投影圖像；以及(c)依次顯示投影圖像。
(11)、在(10)的地圖顯示設(shè)備中，第一形狀和第二形狀可以是(a)一平面和一曲面，(b)一曲面和一平面，或者(c)兩個曲面。
根據(jù)這些結(jié)構(gòu)，將地圖透視投影到所產(chǎn)生表面上。因此，以一放大或縮小的部分顯示每個投影圖像，這與將地圖簡單地透視投影到一平面虛擬屏幕上的情況不同。而且，由于這些所產(chǎn)生表面的形狀在空間上是連續(xù)的，所以通過投影圖像使道路的連接得到保持。由此實現(xiàn)以上效果。
(12)、在(10)的地圖顯示設(shè)備中，包括興趣點的一部分地圖可能需要隨時間逐漸放大或縮小，其中表面產(chǎn)生單元(a)當(dāng)該部分地圖需要放大時，產(chǎn)生定義第二形狀的表面，以便具有第二形狀的表面一部分與透視投影中指向該表面該部分的視線之間形成的夾角小于該表面其他部分與透視投影中指向該表面其他部分的視線之間形成的任何夾角，代表包括在具有第二形狀的表面一部分中目標(biāo)的圖形透視投影到該部分上，(b)當(dāng)該部分地圖需要縮小時，產(chǎn)生定義第二形狀的表面，以便具有第二形狀的表面一部分與透視投影中指向該表面該部分的視線之間形成的夾角大于該表面其他部分與透視投影中指向該表面其他部分的視線之間形成的任何夾角，代表包括在具有第二形狀的表面一部分中目標(biāo)的圖形透視投影到該部分上。
(13)、在(12)的地圖顯示設(shè)備中，表面產(chǎn)生單元可以包括點接收單元，用來接收來自用戶的興趣點位置的指示和關(guān)于包括該興趣點的部分是否應(yīng)放大或縮小的指示，其中表面產(chǎn)生單元根據(jù)接收的指示產(chǎn)生表面。
根據(jù)這些結(jié)構(gòu)，當(dāng)駕駛員指出興趣點的位置時，包括興趣點的地圖部分逐漸放大或縮小。例如，通過指出要逐漸放大的一個十字路口，駕駛員可以仔細(xì)觀看該十字路口及其附近地區(qū)。而且，通過指出要逐漸縮小的地圖周邊，駕駛員可以觀看寬域視圖下的周邊。該顯示在兩種情況下逐漸變換，以使駕駛員不會看不到他(或她)所關(guān)注的地圖上的興趣點。
(14)、(13)的地圖顯示設(shè)備還可以包括海拔高度存儲單元，用來存儲表示地圖中各點位置與各點海拔高度之間對應(yīng)關(guān)系的海拔高度信息，其中投影/顯示單元包括地圖變形單元，用來(a)根據(jù)海拔高度信息計算第一坐標(biāo)信息表示位置的海拔高度，并且(b)根據(jù)計算的海拔高度改變第一坐標(biāo)信息，而且投影/顯示單元把所改變的第一坐標(biāo)信息變換為關(guān)于每個所產(chǎn)生表面的第二坐標(biāo)信息。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，這種地圖顯示設(shè)備根據(jù)海拔高度顯示三維外觀的地圖，以便把與從空中觀看實際地形的視圖有相同真實程度的地圖呈現(xiàn)給駕駛員。這樣，除了以上效果，還有助于駕駛員理解地形。
(15)、在(14)的地圖顯示設(shè)備中，地圖變形單元可以包括海拔高度改變單元，用來把與屬于地圖中第一區(qū)域的位置對應(yīng)的海拔高度信息表示的海拔高度改為一定值，第一區(qū)域由地圖顯示設(shè)備的當(dāng)前位置及其相鄰位置組成，其中地圖變形單元根據(jù)改變的海拔高度信息改變第一坐標(biāo)信息。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，地圖顯示設(shè)備以平面顯示汽車位置的附近地區(qū)，以三維顯示其他區(qū)域。因此，除了以上效果，通過波狀曲線，使得汽車位置的附近地區(qū)的顯示不被阻斷。
(16)、在(15)的地圖顯示設(shè)備中，海拔高度改變單元還可以根據(jù)各位置與第一區(qū)域之間的距離，改變與屬于地圖中第一區(qū)域周圍一區(qū)域的位置對應(yīng)的海拔高度信息所示的海拔高度。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，顯示平面顯示的區(qū)域與三維顯示的區(qū)域之間的邊界區(qū)域，以使平面區(qū)域和三維區(qū)域表現(xiàn)出連續(xù)性。因此，除了以上效果，減少了視覺上的不自然。
(17)、在(10)的地圖顯示設(shè)備中，當(dāng)連續(xù)顯示投影圖像時，投影/顯示單元還可以參考代表目標(biāo)的圖形顯示位置來顯示表示目標(biāo)的字符串。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，地圖顯示設(shè)備并不使字體受到透視投影，而是把字體直接顯示在顯示屏上的相應(yīng)位置。因此，避免了因透視投影導(dǎo)致的字體變形，可以提高字體的可視性。
(18)、以上目的還可以通過一種地圖顯示設(shè)備實現(xiàn)，這種地圖顯示設(shè)備的特征在于(a)當(dāng)用戶指出地圖上一興趣點的位置時，把涉及地圖的第一坐標(biāo)信息變換為一曲面上的第二坐標(biāo)信息，該曲面的形狀對應(yīng)于所指出的位置，和(b)根據(jù)第二坐標(biāo)信息顯示地圖。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，當(dāng)駕駛員指出地圖上興趣點的位置時，地圖顯示設(shè)備顯示該地圖，其中包括該興趣點的一部分被放大或縮小。
(19)、以上目的還可以通過一種地圖顯示方法實現(xiàn)，該方法包括一表面產(chǎn)生步驟，用來產(chǎn)生在將一表面從第一形狀逐漸變形至第二形狀的過程中得到的表面，所產(chǎn)生表面包括(a)每一個都具有介于第一形狀和第二形狀之間中間形狀的中間表面和(b)具有第二形狀的表面；繪制地圖步驟，用來(a)將第一坐標(biāo)信息變換為關(guān)于每個所產(chǎn)生表面的第二坐標(biāo)信息，第一坐標(biāo)信息表示地圖中各目標(biāo)的位置和(b)參照第二坐標(biāo)信息示出的位置，把代表目標(biāo)的圖形以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的形式繪制到每個所產(chǎn)生表面上，從而得到與所產(chǎn)生表面相對應(yīng)的繪制圖像；以及一投影/顯示步驟，用來把繪制圖像連續(xù)透視投影到一平面虛擬屏幕上以得到投影圖像，并且依次顯示投影圖像。
(20)、以上目的還可以通過一種地圖顯示方法實現(xiàn)，這種地圖顯示方法包括一表面產(chǎn)生步驟，用來產(chǎn)生在將一表面從第一形狀逐漸變形至第二形狀的過程中得到的表面，所產(chǎn)生表面包括(a)每一個都具有介于第一形狀和第二形狀之間中間形狀的中間表面和(b)具有第二形狀的表面；以及一投影/顯示步驟，用來(a)將第一坐標(biāo)信息變換為關(guān)于每個所產(chǎn)生表面的第二坐標(biāo)信息，第一坐標(biāo)信息表示一地圖中各目標(biāo)的位置，(b)參照第二坐標(biāo)信息示出的位置，把代表目標(biāo)的圖形透視投影到每個所產(chǎn)生表面上，從而得到與所產(chǎn)生表面相對應(yīng)的投影圖像；以及(c)依次顯示投影圖像。
根據(jù)這些結(jié)構(gòu)，以一逐漸放大或縮小的理想部分顯示地圖，同時保持道路的連接。因此，駕駛員可以迅速而準(zhǔn)確地理解地圖的內(nèi)容。而且，即使當(dāng)目標(biāo)的放大/縮小從一個地圖部分切換至另一個地圖部分時，地圖顯示變換也很平滑，從而駕駛員不會看不到他(或她)正在關(guān)注的地圖上的興趣點。
(21)、以上目的還可以通過一種用來在一計算機上實現(xiàn)地圖顯示方法的計算機可讀程序?qū)崿F(xiàn)，這種程序包括一表面產(chǎn)生步驟，用來產(chǎn)生在將一表面從第一形狀逐漸變形至第二形狀的過程中得到的表面，所產(chǎn)生表面包括(a)每一個都具有介于第一形狀和第二形狀之間的中間形狀的中間表面和(b)具有第二形狀的表面；繪制地圖步驟，用來(a)將第一坐標(biāo)信息變換為關(guān)于每個所產(chǎn)生表面的第二坐標(biāo)信息，第一坐標(biāo)信息表示地圖中各目標(biāo)的位置和(b)參照第二坐標(biāo)信息示出的位置，把代表目標(biāo)的圖形以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的形式繪制到每個所產(chǎn)生表面上，從而得到與所產(chǎn)生表面相對應(yīng)的繪制圖像；以及一投影/顯示步驟，用來把繪制圖像連續(xù)透視投影到一平面虛擬屏幕上以得到投影圖像，并且依次顯示投影圖像。
(22)、以上目的還可以通過一種用來在一計算機上實現(xiàn)地圖顯示方法的計算機可讀程序?qū)崿F(xiàn)，這種程序包括一表面產(chǎn)生步驟，用來產(chǎn)生在將一表面從第一形狀逐漸變形至第二形狀的過程中得到的表面，所產(chǎn)生表面包括(a)每一個都具有介于第一形狀和第二形狀之間的中間形狀的中間表面和(b)具有第二形狀的表面；以及一投影/顯示步驟，用來(a)將第一坐標(biāo)信息變換為關(guān)于每個所產(chǎn)生表面的第二坐標(biāo)信息，第一坐標(biāo)信息表示一地圖中各目標(biāo)的位置，(b)參照第二坐標(biāo)信息示出的位置，把代表目標(biāo)的圖形透視投影到每個所產(chǎn)生表面上，從而得到與所產(chǎn)生表面相對應(yīng)的投影圖像；以及(c)依次顯示投影圖像。
根據(jù)這些結(jié)構(gòu)，可以產(chǎn)生以上效果。
附圖的簡要說明從以下結(jié)合示出本發(fā)明具體實施例的附圖的說明，本發(fā)明的這些和其他目的、優(yōu)點以及特征將變得很明顯。
在附圖中

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的地圖顯示設(shè)備的方框圖；圖2示出存儲在圖1所示一地圖存儲單元中的圖像信息實例；圖3示出該地圖存儲單元中存儲的字符信息實例；圖4示出存儲在圖1所示一表面存儲單元中的曲面形狀實例；圖5示出該表面存儲單元中存儲的信息實例；圖6示出存儲在圖1所示一點存儲單元中的信息實例；圖7示出從圖1所示一表面產(chǎn)生單元中輸出的表面形狀實例；圖8示出從圖1所示一位置信息接收單元中輸出的汽車位置信息實例；圖9是一用來根據(jù)汽車位置信息說明一地圖的地圖繪制范圍的概念視圖；圖10示出由圖1所示一繪制地圖單元所繪制的圖像信息實例；圖11示出該繪制地圖單元所繪制的圖像信息實例；圖12A是用來說明圖1所示一投影單元進行的透視投影的概念視圖；圖12B是x＝0時圖12A的剖視圖；圖13A是用來說明該投影單元進行的透視投影的概念視圖；圖13B是x＝0時圖13A的剖視圖；
圖14示出圖1所示一顯示單元所顯示的例圖；圖15示出該顯示單元所顯示的例圖；圖16是表示用于根據(jù)本發(fā)明地圖顯示的主處理過程的流程圖；圖17是表示第一實施例中子處理過程的流程圖；圖18是表示根據(jù)本發(fā)明第二實施例的地圖顯示設(shè)備的方框圖；圖19示出圖18所示一海拔高度存儲單元中存儲的海拔高度信息實例；圖20是用來說明圖18所示一表面變形單元進行的變形的概念視圖；圖21示出圖18所示一繪制地圖單元所繪制的圖像信息實例；圖22示出圖18所示一顯示單元顯示的例圖；圖23是示出第二實施例中子處理過程的流程圖；圖24是示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例的地圖顯示設(shè)備的方框圖；圖25示出圖24所示一表面變形單元變形的曲面實例；圖26示出圖24所示一繪制地圖單元繪制的圖像信息實例；圖27示出圖24所示一顯示單元顯示的例圖；圖28是示出第三實施例中子處理過程的流程圖；圖29是示出根據(jù)本發(fā)明第四實施例的地圖顯示設(shè)備的方框圖；圖30示出圖29所示一表面存儲單元中存儲的曲面實例；圖31示出圖29所示一表面產(chǎn)生單元中輸出的表面形狀實例；圖32示出位于一用于透視投影的虛擬空間內(nèi)的圖像信息實例；圖33A是用來說明圖29中一投影單元進行的透視投影的概念視圖；圖33B是x＝0時圖33A的剖視圖；圖34A是用來說明該投影單元進行的透視投影概念視圖；圖34B是x＝0時圖34A的剖視圖；圖35是示出第四實施例中子處理過程的流程圖；圖36是示出根據(jù)本發(fā)明第五實施例的地圖顯示設(shè)備的方框圖；圖37是示出第五實施例中子處理過程的流程圖；圖38是示出根據(jù)本發(fā)明第六實施例的地圖顯示設(shè)備的方框圖；圖39是示出第六實施例中此處理過程的流程圖。
優(yōu)選實施例的詳細(xì)描述第一實施例以下是對本發(fā)明第一實施例——一地圖顯示設(shè)備10的說明。該地圖顯示設(shè)備10通過將一表面的形狀逐漸改變至與一地圖上駕駛員所指定興趣點位置相對應(yīng)的預(yù)定形狀，產(chǎn)生各表面。該地圖顯示設(shè)備10以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的形式把表示地圖的坐標(biāo)信息繪制到每個所產(chǎn)生表面上，透視投影所繪制圖像，并且顯示所投影圖像。這樣，以包括興趣點的一部分被放大或縮小的形式顯示該地圖，同時保持道路的連接。
(整體結(jié)構(gòu))如圖1所示，地圖顯示設(shè)備10包括地圖存儲單元110、表面存儲單元140、表面產(chǎn)生單元150、位置信息接收單元155、繪制地圖單元160、投影單元170和顯示單元180。
該地圖顯示設(shè)備10通過軟件和配備有一處理器、一存儲程序的ROM(只讀存儲器)和一工作RAM(隨機存取存儲器)的硬件實現(xiàn)。通過處理器執(zhí)行ROM中存儲的程序來實現(xiàn)每個構(gòu)成部件的功能。而且，通過硬件如RAM來進行構(gòu)成部件之間的數(shù)據(jù)傳送。
(地圖存儲單元110)地圖存儲單元110存儲圖象信息、字符信息和第一坐標(biāo)信息。圖象信息以位圖數(shù)據(jù)方式表示，而字符信息包括字符串。第一坐標(biāo)信息表示圖象信息的每個字符位置和每個象素位置。用覆蓋整個地圖的一個二維垂直坐標(biāo)系中的坐標(biāo)表示第一坐標(biāo)信息。下文將這樣一個坐標(biāo)系稱為“st坐標(biāo)系”。
圖2示出存儲在地圖存儲單元110中的圖象信息實例。該圖象信息對應(yīng)于0≤s≤1000和0≤t≤1000范圍內(nèi)的第一坐標(biāo)信息。
圖3示出存儲在地圖存儲單元110中的字符信息實例。參考數(shù)字111是字符信息表，它列出各個字符串和表示各個字符串位置的第一坐標(biāo)信息。
(表面存儲單元140)表面存儲單元140存儲定義多個不同表面的信息，這些表面存在于一個虛擬空間(下文簡稱“虛擬空間”)中，在該虛擬空間中進行透視投影，并且圖象信息繪制于其上。這里，虛擬空間由一個三維垂直坐標(biāo)系表示，下文將該坐標(biāo)系稱為“xyz坐標(biāo)系”。
更具體地說，表面存儲單元140存儲定義一個曲面的信息，在該曲面中，一個要被放大的地圖部分以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的形式繪制到其上的該曲面一部分與透視投影中視線的夾角大于該曲面其他部分與透視投影中視線之間的任意夾角，這與表示與該地圖部分對應(yīng)顯示屏的信息有關(guān)。表面存儲單元140還存儲定義另一個曲面的信息，在該曲面中，一個要被縮小的地圖部分以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的形式繪制到其上的該曲面一部分與透視投影中視線的夾角小于該曲面其他部分與透視投影中視線之間的任意夾角，這與表示與該地圖部分對應(yīng)顯示屏的信息有關(guān)。以下在對投影單元170的說明中詳細(xì)描述根據(jù)一曲面的形狀放大/縮小一地圖部分的作用。
表面存儲單元140還存儲定義一平面的信息，該平面沒有放大/縮小任何地圖部分的作用。在本說明書中，這些存儲在表面存儲部分中用來定義曲面和平面的信息稱為“表面定義信息”。
表面定義信息以以下一種形式存儲在表面存儲單元140中。
①由x，y和z的關(guān)系式表示的表面。
②通過在一表面上插入多個樣點得到該表面。
③通過用參數(shù)u和v表示一表面上一點的x，y和z坐標(biāo)得到該表面。
圖4A和4B每一個都示出一個曲面實例。圖4A示出以下關(guān)系式表示的曲面141。
X2+(y-0.5)2+(z+1)2＝1.25而圖4B示出以下關(guān)系式表示的曲面142。
X2+(y-0.5)2+(z-1)2＝1.25每個曲面示出的范圍為-0.5≤x≤0.5，0≤y≤1。為了便于理解每個曲面的形狀，對x和y坐標(biāo)都以0.1的間隔設(shè)置測地線。曲面141用來放大一個較近的地圖部分，而曲面142用來放大一個較遠(yuǎn)的地圖部分。該較近的地圖部分和較遠(yuǎn)的地圖部分分別對應(yīng)于顯示屏的下部和上部。
圖5示出用于曲面和平面而存儲在表面存儲單元140中的表面定義信息實例。在表面存儲單元140中，表面定義信息存儲在一個表面定義信息字段中，而表示顯示要放大或縮小的地圖部分的顯示屏部分的信息存儲在一個放大/縮小部分字段中。
應(yīng)指出的是，表面存儲單元140可以改為存儲以上②或③形式下的表面定義信息(圖中未示)。
(表面產(chǎn)生單元150)
表面產(chǎn)生單元150根據(jù)駕駛員的操作，通過將一個表面從一種形狀逐漸改變?yōu)榱硪环N形狀產(chǎn)生曲面。這里，每個曲面假定為兩個形狀之間的一個中間形狀。表面產(chǎn)生單元150把定義每個曲面的表面定義信息輸出給繪制地圖單元160。這將在以下詳細(xì)描述。
表面產(chǎn)生單元150包括點接收單元151和點存儲單元152。
作為一個實例，點接收單元151通過一個觸摸板實現(xiàn)，該觸摸板設(shè)置在裝在顯示單元180中顯示屏的前面。當(dāng)駕駛員觸摸觸摸板上一個興趣點的位置并且指示放大或縮小時，點接收單元151估算顯示屏上該興趣點的位置，并且將顯示屏上該興趣點的位置和放大/縮小的指示通知表面產(chǎn)生單元150。
點存儲單元152存儲該位置和放大/縮小的指示。如圖6所示，點存儲單元152有前一個點字段和當(dāng)前點字段，每個字段存儲一興趣點的位置和放大/縮小的指示。最初，表示沒有指示興趣點的信息存儲在這兩個字段中。
點接收單元151將顯示屏上興趣點的位置和放大/縮小的指示通知表面產(chǎn)生單元150。表面產(chǎn)生單元150將當(dāng)前點字段的內(nèi)容轉(zhuǎn)移至前一個點字段，并且將所通知的信息寫至當(dāng)前點字段。在此之后，如果指示前一個興趣點的位置，那么表面產(chǎn)生單元150從表面存儲單元140中得到定義這樣一個曲面的表面定義信息，即，該曲面包括要被放大或縮小部分內(nèi)的前一個興趣點。如果沒有指示前一個興趣點的位置，那么表面產(chǎn)生單元150從表面存儲單元140中得到定義平面的表面定義信息。同樣，表面產(chǎn)生單元150得到當(dāng)前興趣點的表面定義信息。表面產(chǎn)生單元150通過把針對前一個興趣點得到的表面定義信息所定義的曲面或平面(下文稱作“前一個表面”)的形狀逐漸改變?yōu)獒槍Ξ?dāng)前興趣點得到的表面定義信息所定義的曲面或平面(下文稱作“當(dāng)前表面”)的形狀，依次產(chǎn)生各曲面。這里，所產(chǎn)生的各曲面每個都假定為前一個表面與當(dāng)前表面的形狀之間的中間形狀。
作為用來產(chǎn)生這些曲面的技術(shù)實例，表面產(chǎn)生單元150把從前一個表面向當(dāng)前表面的變換等分成十份，由此產(chǎn)生具有兩個形狀之間的中間形狀的九個曲面。以下詳細(xì)描述該技術(shù)。
(1)若用一個x，y和z的關(guān)系式定義一個曲面，則計算具有關(guān)于前一個表面和當(dāng)前表面的公共x和y坐標(biāo)的多個點。令P1(x1，y1，zp1)…Pn(xn，yn，zpn)為對前一個表面計算的n個點，而
C1(x1，y1，zc1)…Cn(xn，yn，zcn)為對當(dāng)前表面計算的n個點。表面產(chǎn)生單元150依次產(chǎn)生九個曲面，它們每一個都由n個樣點定義，這n個樣點為Sli(x1，y1，zp1+i(zc1-zp1)/10)Sni(xn，yn，zpn+i(zcn-zpn)/10)其中I＝1，…，9。
(2)若用關(guān)于一個曲面的多個樣點定義該曲面，則令P1(x1，y1，zp1)…Pm(xm，ym，zpm)為定義前一個表面的m個樣點，而C1(x1，y1，zc1)…Cm(xm，ym，zpm)為定義當(dāng)前表面的m個樣點。表面產(chǎn)生單元150產(chǎn)生九個曲面，它們每一個都由m個樣點定義，這m個樣點為Sli(x1，y1，zp1+i(zc1-zp1)/10)Smi(xm，ym，zpm+i(zcm-zpm)/10)其中I＝1，…，9。
以上實例示出這樣一種情況，即，前一個表面和當(dāng)前表面由具有公共x和y坐標(biāo)的樣點定義。假定用其x和y坐標(biāo)在兩個前一個表面和當(dāng)前表面之間不同的樣點定義這兩個表面。這種情況下，每一個定義一個表面的樣點的x和y坐標(biāo)被雙線性地插入，以找到具有與定義另一個表面的樣點相同x和y坐標(biāo)的點，該找到的點用作前一個表面的樣點。
(3)若用參數(shù)u和v定義一個曲面上一點的x，y和z坐標(biāo)，則令P(xp(u，v)，yp(u，v)，zp(u，v)為前一個表面，而C(xc(u，v)，yc(u，v)，zc(u，v))為當(dāng)前表面。表面產(chǎn)生單元150依次產(chǎn)生九個曲面，它們每一個都由Mi(xp(u，v)+i(xc(u，v)-xp(u，v))/10，yp(u，v)+i(yc(u，v)-yp(u，v))/10，zp(u，v)+i(zc(u，v)-zp(u，v))/10)定義，其中I=1，…，9。
表面產(chǎn)生單元150將每個所產(chǎn)生曲面的表面定義信息依次輸出給繪制地圖單元160。表面產(chǎn)生單元150最后將當(dāng)前表面的表面定義信息輸出給繪制地圖單元160。
圖7是示出從表面產(chǎn)生單元150中輸出的表面形狀實例的概念視圖，此時，已經(jīng)把位于顯示屏下部的一個興趣點指定為放大目標(biāo)的駕駛員重新將位于顯示屏上部的一個興趣點指定為放大目標(biāo)。
在該實例中，表面產(chǎn)生單元150把用于放大顯示屏下部的曲面141設(shè)定為前一個表面，而把用來放大顯示屏上部的曲面142設(shè)定為當(dāng)前表面。表面產(chǎn)生單元150繼續(xù)產(chǎn)生曲面143，曲面143每一個都具有曲面141的形狀與曲面142的形狀之間的一個中間形狀。表面產(chǎn)生單元150把每個所產(chǎn)生曲面的表面定義信息輸出給繪制地圖單元160，然后將曲面142的表面定義信息輸出給繪制地圖單元160。
(位置信息接收單元155)位置信息接收單元155從一個外部GPS(全球定位系統(tǒng))設(shè)備或慣導(dǎo)設(shè)備接收與其中裝有地圖顯示設(shè)備10的汽車當(dāng)前位置和前進方向有關(guān)的汽車位置信息。該位置信息接收單元155把該汽車位置信息輸出給繪制地圖單元160。
圖8示出該汽車位置信息的一個實例。汽車位置信息156由關(guān)于汽車當(dāng)前位置和前進方向的信息組成。汽車位置由st坐標(biāo)系中的坐標(biāo)表示，而前進方向由從s軸起逆時針測量得到的一個角度表示。
(繪制地圖單元160)繪制地圖單元160從位置信息接收單元155接收汽車位置信息，并且根據(jù)汽車位置信息計算受到地圖顯示的區(qū)域(下文稱為“顯示目標(biāo)區(qū)域”)。繪制地圖單元160把包括在所計算的顯示目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的圖像信息繪制在每個從表面產(chǎn)生單元150中輸出的表面上。下面描述其細(xì)節(jié)。
繪制地圖單元160計算包括汽車當(dāng)前位置的一個矩形區(qū)域，將其作為顯示目標(biāo)區(qū)域。作為一個實例，繪制地圖單元160計算汽車前9公里、汽車后1公里和汽車左右5公里范圍內(nèi)的區(qū)域。
圖9示出繪制地圖單元160所計算的區(qū)域。圖中，參考數(shù)字157是顯示目標(biāo)區(qū)域，158是汽車位置，159是前進方向。
繪制地圖單元160然后找到一個坐標(biāo)變換，該變換使得顯示目標(biāo)區(qū)域的st坐標(biāo)與虛擬空間的xy坐標(biāo)相對應(yīng)。該變換由根據(jù)汽車位置和前進方向的平行移動和旋轉(zhuǎn)以及縮小組成。繪制地圖單元160基于根據(jù)汽車位置和前進方向的平行移動量和旋轉(zhuǎn)量以及縮小的比率計算變換f。
接著，繪制地圖單元160以以下方式對第一坐標(biāo)信息(s0，t0)和第二坐標(biāo)信息(f(s0，t0)，z0進行計算，第一坐標(biāo)信息對應(yīng)于包括在顯示目標(biāo)區(qū)域中的圖像信息的每個象素，第二坐標(biāo)信息表示一個表面上作為將該象素以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的形式繪制在該表面上的基礎(chǔ)的一個位置。
(1)若用x，y和z的關(guān)系式定義該表面，則將f(s0，t0)賦予該關(guān)系式的x和y，找到z0。
(2)若用該表面上的多個樣點定義該表面，則雙線性插入關(guān)于x和y坐標(biāo)的f(s0，t0)附近樣點的坐標(biāo)，得到z0。
(3)若用參數(shù)u和v定義該表面上一個點的x，y和z坐標(biāo)，則將f(s0，t0)賦予x和y以找到u0和v0，從u0和v0得到z0。
繪制地圖單元160基于所得到的該表面上的位置(f(s0，t0)，z0)以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的形式繪制圖像信息的每個象素。這種繪制利用傳統(tǒng)的紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的形式完成。
這里，取決于區(qū)域分?jǐn)偙嚷实囊约y理結(jié)構(gòu)繪制地圖的方法或者用雙線性插入等方法插入象素的以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的方法可以用于用繪制地圖單元160以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的形式繪制的過程，這些方法按常規(guī)用于圖形保真。
圖10示出以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的形式把包括在圖9所示顯示目標(biāo)區(qū)域中的圖像信息繪制在圖4A所示曲面141上的結(jié)果。圖11示出以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的形式把同一圖像信息繪制在圖4B所示曲面142上的結(jié)果。為更好地理解這些形狀，在兩個圖中都設(shè)置了測地線。
繪制地圖單元160對從表面產(chǎn)生單元150中輸出的每個表面進行以紋理結(jié)構(gòu)的形式繪制。
(投影單元170)投影單元170把由繪制地圖單元160以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的形式繪制在每個表面上的圖像信息投射投影到一個平面虛擬屏幕上。下面給出其詳細(xì)內(nèi)容。
圖12A是示出由投影單元170對圖10以紋理結(jié)構(gòu)繪制的結(jié)果進行透視投影的概念視圖，其中示出曲面171、虛擬屏幕172、出射點173和視線174之間的位置關(guān)系。在與采用透視法的傳統(tǒng)地圖顯示相同的方式下，投影單元170實際上將出射點173沿前進方向定位在曲面171之前的一個適當(dāng)高度，并且定位虛擬屏幕172以便提供充分的影象。既然如此，把投影到虛擬屏幕172上的一個圖像模擬成從空中看一實際地理區(qū)域時的視圖。這為駕駛員提供了一幅逼真的地圖，幫助他(或她)理解該透視圖。
圖12B是x＝0時圖12A的剖視圖。圖中，Ls代表虛擬屏幕172的高度，而L1代表前進方向上曲面171近處一半投影到虛擬屏幕172上時的長度。而且，與沒有放大的地圖部分的情況相比，用L0表示具有與曲面171在x和y坐標(biāo)上有相同范圍的平面其近處一半投影到虛擬屏幕172上時的長度。
如圖所示，曲面171在前進方向上的近處部分與視線相交一大夾角θ1，而曲面171在前進方向上的遠(yuǎn)處部分與視線相交一小夾角θ2。關(guān)于曲面171的相同大小部分，該曲面的該部分與視線之間的夾角越小，該曲面的該部分投影到虛擬屏幕上的區(qū)域越小。因此，在作為繪制在曲面171上的地圖透視投影結(jié)果得到的圖像中，附近的區(qū)域被放大，同時遠(yuǎn)處的區(qū)域被縮小。這也通過L0＜L1得到證明。
圖13A是示出由投影單元170對圖11以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的形式繪制結(jié)果進行的透視投影的概念圖。圖中，參考數(shù)字176是一曲面，177是一虛擬屏幕，178是一出射點，179是視線。它們由其實現(xiàn)的定位和作用如上所述。
圖13B是x＝0時圖13A的剖視圖。圖中，Ls代表虛擬屏幕177的高度，L1代表曲面176在前進方向上遠(yuǎn)處一半投影到虛擬屏幕177上時的長度，L0代表具有與曲面176在x和y坐標(biāo)上范圍相同的平面遠(yuǎn)處一半投影到虛擬屏幕177上時的長度。
如圖所示，曲面176在前進方向上的近處部分與視線相交由成一小夾角θ1，而曲面176在前進方向上的遠(yuǎn)處部分與視線相交成一大夾角θ2。因此，在通過透視投影繪制在曲面176上的地圖得到的圖像中，附近的區(qū)域縮小而遠(yuǎn)處的區(qū)域放大。這也可以由L0＜L1證明。
這樣，設(shè)計一曲面以使以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的方式將要放大的地圖部分繪制于其上的曲面一部分與透視投影下視線之間的夾角大于曲面其他部分與視線之間的各夾角，或者以使以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的方式將要縮小的地圖部分繪制于其上的曲面一部分與透視投影下視線之間的夾角小于曲面其他部分與視線之間的各夾角。通過以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的方式將圖像信息繪制于這樣一個曲面上并且透視投影它，可以顯示具有一放大或縮小的期望部分的地圖，同時保持各道路的連接。
對于每一個從表面產(chǎn)生單元150中輸出的表面來說，投影單元170將以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的方式繪制的圖像信息透視投影到一平的虛擬屏幕上。根據(jù)駕駛員的操作，假定前一個表面是圖12中所示的曲面171而當(dāng)前表面是圖13中所示的曲面176。在這樣一種情況下，表面產(chǎn)生單元150依次輸出具有曲面171的形狀與曲面176的形狀之間中間形狀的表面，然后輸出曲面176。繪制地圖單元160以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的方式將圖像信息繪制到每個輸出的表面上。投影單元170把以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的方式繪制到每個表面上的圖像信息透視投影到平的虛擬屏幕上。由此，從投影單元170中輸出所投影的圖像，這表示出從具有放大的近處地圖部分的圖像到具有放大的遠(yuǎn)處地圖部分的圖像的一個逐漸變化。
(顯示單元180)顯示單元180配備有一顯示屏，該顯示屏通過一液晶板、一陰極射線管、一等離子體板、一EL(電致發(fā)光)板或類似物實現(xiàn)。顯示單元180將字符信息和每個投影圖像顯示在顯示屏上。下面說明詳細(xì)內(nèi)容。
顯示單元180放大或縮小每個透視投影到虛擬屏幕上的圖像，并且將其顯示在整個顯示屏上。
顯示單元180還針對每個表面以與繪制地圖單元160相同的方式計算與包括在顯示目標(biāo)區(qū)域中每個字符串的位置(s0，t0)相對應(yīng)表面上的一個點(f(s0，t0)，z0)。顯示單元180還計算虛擬屏幕上的一個點，表面上的點(f(s0，t0)，z0)透視投影到其上，并且顯示單元180以與所計算的虛擬屏幕上的點相對應(yīng)顯示屏上的一個點為中心顯示字符串的字體。
這樣，地圖顯示設(shè)備10并不使字體受到以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的方式繪制和透視投影。而是顯示單元180直接將所計算位置上的字體顯示在顯示屏上，由此防止字體因以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的方式繪制和投影二導(dǎo)致的變形。
圖14示出顯示單元180的一個顯示實例，它是圖12的透視投影結(jié)果。圖15示出顯示單元180的另一個顯示實例，它是圖13的透視投影結(jié)果。根據(jù)駕駛員的操作，假定前一個表面是圖12中的曲面171而當(dāng)前表面是圖13中的曲面176。那么，顯示單元180顯示從圖14逐漸變換到圖15的地圖。
(地圖顯示操作)以下參照圖16和17說明地圖顯示設(shè)備10的地圖顯示操作。
地圖顯示設(shè)備10執(zhí)行主處理過程和子處理過程，以顯示從一個形狀逐漸變至另一個形狀的地圖。在主處理過程中，根據(jù)駕駛員的操作，通過將一個表面的形狀逐漸變至另一個形狀來產(chǎn)生各表面。子處理過程是為相應(yīng)表面定義信息所定義的每個所產(chǎn)生表面而調(diào)用的。在子處理過程中，將一幅地圖以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的方式繪制在表面定義信息所定義的表面上，并且透視投影其結(jié)果。
(主處理過程)點接收單元151得到表示駕駛員所指定的一個地圖上興趣點位置的信息(S010)。根據(jù)該信息，表面產(chǎn)生單元150更新前一個興趣點和當(dāng)前興趣點(S011)。若指示前一個興趣點的位置(S012)，則表面產(chǎn)生單元150從表面存儲單元140得到用來放大包括所指定位置的地圖部分的一個曲面的表面定義信息(S013)。另一方面，若沒有指示位置，則表面產(chǎn)生單元150得到平面的表面定義信息(S014)。表面產(chǎn)生單元150以與上面相同的方式從表面存儲單元140得到當(dāng)前興趣點的表面定義信息(S015-S017)。
從對前一個興趣點得到的表面定義信息定義的前一個表面到對當(dāng)前興趣點得到的表面定義信息定義的當(dāng)前表面(S020)，表面產(chǎn)生單元150產(chǎn)生一個具有前一個表面的形狀與當(dāng)前表面的形狀之間中間形狀的曲面。子處理過程的執(zhí)行針對于該曲面(S022)。對每個具有前一個表面的形狀與當(dāng)前表面的形狀之間中間形狀的所產(chǎn)生曲面重復(fù)進行曲面產(chǎn)生和子處理過程執(zhí)行操作(S023)。最后，對當(dāng)前表面執(zhí)行子處理過程(S024)。
(子處理過程)在子處理過程中，地圖顯示設(shè)備10利用主處理過程中步驟S022和S024每一個中所定義的表面定義信息進行以下操作。
位置信息接收單元155把表示汽車位置和前進方向的汽車位置信息輸出給繪制地圖單元160(S101)。繪制地圖單元160基于該汽車位置和前進方向計算一顯示目標(biāo)區(qū)域(S102)，并且計算從st坐標(biāo)到xy坐標(biāo)的變換f(S103)。
對于表示包括在顯示目標(biāo)區(qū)域中圖像信息的每一個象素位置的第一坐標(biāo)信息來說(S104)，繪制地圖單元160利用變換f計算表示表面定義信息所定義表面上一個位置的第二坐標(biāo)信息(S105)。繪制地圖單元160基于所計算的位置繪制該象素(S106)。投影單元170把繪制地圖單元160所繪制的圖像信息透視投影到平的虛擬屏幕上(S108)。
顯示單元180放大或縮小透視投影到虛擬屏幕上的圖像，并且將其顯示在裝在其中的整個顯示屏上(S109)。而且，對于包括在顯示目標(biāo)區(qū)域中的每個字符串來說(S110)，顯示單元180計算顯示屏上的一個顯示位置(S11)，并目將該字符串的字體顯示在該顯示位置上(S112)。
(結(jié)論)如上所述，地圖顯示設(shè)備10通過將一個表面的形狀逐漸變至與駕駛員所指定一地圖上興趣點的位置相對應(yīng)的形狀，依次產(chǎn)生各表面。這里，所產(chǎn)生的表面由具有前一個形狀與后一個形狀之間中間形狀的曲面和具有后一個形狀的表面構(gòu)成。地圖顯示設(shè)備10然后以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的方式將圖像信息繪制在每個所產(chǎn)生的表面上，透視投影這些以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的方式繪制的圖像，并且顯示最終的圖像。由此，該地圖顯示為具有逐漸放大或縮小的一個期望部分，同時保持各道路的連接。
這里，地圖顯示設(shè)備10通過將一個表面的一種形狀變至另一種形狀來產(chǎn)生各表面，該另一種形狀中，形成于繪制有包括興趣點的地圖部分的該表面一部分與透視投影下視線之間的一個夾角大于形成于該表面其他部分與視線之間的任何夾角。采用這樣所產(chǎn)生的表面，興趣點及其附近地區(qū)可以逐漸地放大在顯示屏上。
而且，地圖顯示設(shè)備10通過將一個表面的一種形狀變至另一種形狀來產(chǎn)生各表面，該另一種形狀中，形成于繪制有包括興趣點的地圖部分的該表面一部分與透視投影下視線之間的一個夾角小于形成于該表面其他部分與視線之間的任何夾角。采用這樣所產(chǎn)生的表面，興趣點及其附近地區(qū)可以逐漸地縮小在顯示屏上。
同時，地圖顯示設(shè)備10并不使得字符信息受到以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的方式進行的繪制和透視投影，而是直接將相應(yīng)位置處的字體顯示在顯示屏上。這樣，字體的顯示可以不受以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的形式進行繪制和透視投影的毀壞。
第二實施例以下是對本發(fā)明第二實施例——一地圖顯示設(shè)備20的說明。該地圖顯示設(shè)備20通過將一表面的形狀逐漸改變至與一地圖上駕駛員所指定興趣點位置相對應(yīng)的預(yù)定形狀，產(chǎn)生各表面。該地圖顯示設(shè)備20提供與每一個所產(chǎn)生表面的海拔高度相對應(yīng)的波狀曲線，以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的形式把表示地圖的坐標(biāo)信息繪制到每個設(shè)有波狀曲線的表面上，并且透視投影以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的坐標(biāo)信息，之后顯示最終的投影圖像。這樣，以包括興趣點的一部分被逐漸放大或縮小的形式顯示該地圖，同時保持道路的連接，且其具有三維外觀。與第一實施例中那些特征相同的特征略去不講，以使以下的說明集中在與第一實施例不同的地方。
(整體結(jié)構(gòu))如圖18所示，地圖顯示設(shè)備20包括第一實施例地圖顯示設(shè)備10的構(gòu)成部件，還包括海拔高度存儲單元120。而且，繪制地圖單元160包括表面變形單元161。
(海拔高度存儲單元120)海拔高度存儲單元120存儲由海拔高度點的位置與海拔高度點的海拔高度相結(jié)合構(gòu)成的海拔高度信息。
圖19示出存儲在海拔高度存儲單元120中的海拔高度信息實例。海拔高度表121列出了每個海拔高度點的位置和海拔高度。這里，以st坐標(biāo)系表示該位置。
(繪制地圖單元160)繪制地圖單元160從位置信息接收單元155接收汽車位置信息，并且根據(jù)汽車位置信息計算顯示目標(biāo)區(qū)域，并且以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的方式將包括在顯示目標(biāo)區(qū)域中的圖像信息繪制在表面變形單元161變形的每個表面上。下面描述其詳細(xì)內(nèi)容。
繪制地圖單元160以與第一實施例中相同的方式計算顯示目標(biāo)區(qū)域和變換f。
繪制地圖單元160將顯示目標(biāo)區(qū)域和變換f通知給表面變形單元161，命令表面變形單元161對從表面產(chǎn)生單元150中輸出的每個表面進行變形，從表面變形單元161中得到每個變形的表面的表面定義信息。
然后，繪制地圖單元160對第一坐標(biāo)信息(s0，t0)和第二坐標(biāo)信息進行計算，第一坐標(biāo)信息對應(yīng)于包括在顯示目標(biāo)區(qū)域中的圖像信息的每個象素，第二坐標(biāo)信息表示變形的表面上作為將該象素以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的形式繪制在該變形的表面上的基礎(chǔ)的一個位置(f(s0，t0)，z0)。通過利用從表面變形單元161中得到的表面定義信息，雙線性插入f(s0，t0)附近以x和y坐標(biāo)表示的樣點的坐標(biāo)來進行這種計算。之后，繪制地圖單元160象在第一實施例中那樣，基于所計算的點(f(s0，t0)，z0)繪制圖像信息的每個象素。
(表面變形單元161)表面變形單元161得到繪制地圖單元160關(guān)于顯示目標(biāo)區(qū)域和變換f的通知，根據(jù)海拔高度信息對從表面產(chǎn)生單元150中輸出的每個表面進行變形，把每個變形的表面輸出給繪制地圖單元160。下面說明其詳細(xì)內(nèi)容。
對于每一個包括在顯示目標(biāo)區(qū)域中的海拔高度點來說，表面變形單元161計算與一位置(s0，t0)上一海拔高度點相對應(yīng)表面上的一個點(f(s0，t0)，z0)。然后，表面變形單元161通過把用常數(shù)a乘以海拔高度h的結(jié)果加至z0來計算點(f(s0，t0)，z0+ah)。表面變形單元161將所計算的點通知繪制地圖單元160，它作為定義變形表面的一個樣點。這里，常數(shù)a是xyz坐標(biāo)系下海拔高度的比例，也代表波狀曲線上的重點程度(degree of emphasis)。換句話說，a的值越大，越多的重點放在波狀曲線上。
圖20是表示表面變形單元161進行的變形的概念圖。圖中，參考數(shù)字165是從表面產(chǎn)生單元150中輸出的表面定義信息所定義的一個表面，166是與一海拔高度點的位置相對應(yīng)的該表面上一例點，167是點166根據(jù)海拔高度h沿z方向移動時的一點，168是變形表面。
這里，具有包括在顯示目標(biāo)區(qū)域中海拔高度值平均或最小值的差可以設(shè)為h。而且，當(dāng)用來定義變形表面的一個樣點需要設(shè)置在一個預(yù)定xy坐標(biāo)位置而該位置處并沒有海拔高度點時，可以通過用雙線性插入等方法插入相鄰海拔高度點的海拔高度來計算該樣點。
圖21示出用圖20所示變形表面上繪制地圖單元160的繪制結(jié)果實例。圖22示出由顯示單元180對用投影單元170通過透視投影圖21的繪制結(jié)果得到的圖像進行顯示的實例。
(地圖顯示操作)以下參照圖23說明地圖顯示設(shè)備20的地圖顯示操作。
地圖顯示設(shè)備20執(zhí)行主處理過程和子處理過程，以顯示從一個形狀逐漸變至另一個形狀的地圖。在主處理過程中，根據(jù)駕駛員的操作，通過將一個表面的形狀逐漸變至另一個形狀來產(chǎn)生各表面。子處理過程是為相應(yīng)表面定義信息所定義的每個所產(chǎn)生表面而調(diào)用的。在子處理過程中，在根據(jù)海拔高度信息變形表面定義信息所定義的表面之后，將一幅地圖以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的方式繪制在該變形表面上，并且透視投影其結(jié)果。
主處理過程與第一實施例中的一樣，因此這里省略對其的說明。
子處理過程利用主處理過程中步驟S022和S024每一個中所定義表面的表面定義信息以以下方式進行。
位置信息接收單元155把表示汽車位置和前進方向的汽車位置信息輸出給繪制地圖單元160(S201)。繪制地圖單元160基于該汽車位置和前進方向計算顯示目標(biāo)區(qū)域(S202)，并且計算變換f(S203)。
根據(jù)與顯示目標(biāo)區(qū)域有關(guān)的海拔高度信息，表面變形單元161對表面定義信息所定義的表面變形(S204)。
對于表示包括在顯示目標(biāo)區(qū)域中圖像信息的每一個象素位置的第一坐標(biāo)信息來說(S205)，繪制地圖單元160計算表示表面變形單元161所變形的表面上一個位置的第二坐標(biāo)信息(S206)，并且基于所計算的位置繪制該象素(S207)。投影單元170把繪制地圖單元160所繪制的圖像信息透視投影到平的虛擬屏幕上(S209)。
顯示單元180放大或縮小透視投影到虛擬屏幕上的圖像，并且將其顯示在裝在其中的整個顯示屏上(S210)。而且，對于包括在顯示目標(biāo)區(qū)域中的每個字符串來說(S211)，顯示單元180計算顯示屏上的一個顯示位置(S212)，并且將該字符串的字體顯示在該顯示位置上(S213)。
(結(jié)論)如上所述，如在第一實施例中那樣，地圖顯示設(shè)備20通過將一個表面的形狀逐漸變至與駕駛員所指定一地圖上興趣點的位置相對應(yīng)的形狀，依次產(chǎn)生各表面。這里，所產(chǎn)生的表面由具有前一個形狀與后一個形狀之間中間形狀的曲面和具有后一個形狀的表面構(gòu)成。地圖顯示設(shè)備20然后為每個所產(chǎn)生表面設(shè)置與海拔高度相對應(yīng)的波狀曲線，以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的方式將圖像信息繪制在每個變形表面上，并且透視投影這些以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的方式繪制的圖像。由此，其中有一個期望部分逐漸放大或縮小同時保持各道路連接的地圖可以顯示為三維外觀。
而且，如在第一實施例中那樣，地圖顯示設(shè)備20防止字體的顯示受到以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的形式進行繪制和透視投影的毀壞。
第三實施例以下是對本發(fā)明第三實施例——一地圖顯示設(shè)備30的說明。該地圖顯示設(shè)備30通過將一表面的形狀逐漸改變至與一地圖上駕駛員所指定興趣點位置相對應(yīng)的預(yù)定形狀，產(chǎn)生各表面。該地圖顯示設(shè)備30提供與除一汽車位置及其附近地區(qū)之外的每一個所產(chǎn)生表面的海拔高度相對應(yīng)的波狀曲線，以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的形式把表示地圖的坐標(biāo)信息繪制到每個設(shè)有波狀曲線的表面上，并且透視投影以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的坐標(biāo)信息，之后顯示最終的投影圖像。這樣，以令一期望部分逐漸放大或縮小的形式顯示該地圖，同時保持道路的連接，且其具有三維外觀。該地圖顯示設(shè)備30還防止該汽車位置周圍的顯示被波狀曲線所掩蓋。與第二實施例中那些特征相同的特征略去不講，以使以下的說明集中在與第二實施例不同的地方。
(整體結(jié)構(gòu))如圖24所示，在第三實施例的地圖顯示設(shè)備30中，表面變形單元161包括一海拔高度改變單元162。
(表面變形單元161)表面變形單元161根據(jù)海拔高度改變單元162已經(jīng)改變的海拔高度信息，對從表面產(chǎn)生單元150中輸出的每個表面進行變形，把結(jié)果輸出給繪制地圖單元160。
(海拔高度改變單元162)海拔高度改變單元162設(shè)定一個含汽車位置及其附近地區(qū)的平面區(qū)域，將該平面區(qū)域中各海拔高度點的海拔高度變至一個相同值，并且根據(jù)它們與平面區(qū)域的距離改變該平面區(qū)域周圍各海拔高度點的海拔高度。以下說明其詳細(xì)內(nèi)容。
海拔高度改變單元162計算作為顯示目標(biāo)區(qū)域一部分并且包含汽車位置的一個矩形區(qū)域，將其作為平面區(qū)域。作為一個實例，海拔高度改變單元162計算汽車前5公里、左右1公里范圍的一個區(qū)域。
海拔高度改變單元162把該平面區(qū)域中所有海拔高度點的海拔高度變至該平面區(qū)域中的最低海拔高度值hlow。
然后，海拔高度改變單元162用與該平面區(qū)域的距離d的函數(shù)q(d)＝d(0＜d≤1)，1(1＜d)把與該平面區(qū)域相距d0處的一個海拔高度點的海拔高度h變至hlow+q(d0)X(h-hlow)圖25示出表面變形單元161利用改變的海拔高度信息所變形的一個表面實例。圖中，對角線陰影區(qū)是該平面區(qū)域。由于該平面區(qū)域中各海拔高度點的海拔高度已經(jīng)變至相同的值，所以在該區(qū)域中看不到波狀曲線。根據(jù)與該平面區(qū)域的距離，這種對波狀曲線的抑制在該平面區(qū)域周圍逐漸去除。
圖26示出繪制地圖單元160在圖25所示的變形表面上繪制地圖的結(jié)果實例。圖27示出顯示單元180對由投影單元170通過透視投影圖26的繪制地圖結(jié)果所得到的圖像進行顯示的實例。
這樣，地圖顯示設(shè)備30抑制該平面區(qū)域中波狀曲線的設(shè)置，以使在汽車正前方的道路可以得到顯示而不會受到山等的阻擋。若與第二實施例中所示顯示實例相比，該結(jié)構(gòu)所實現(xiàn)的效果很顯著。
(地圖顯示操作)以下參照圖28說明地圖顯示設(shè)備30的地圖顯示操作。
地圖顯示設(shè)備30執(zhí)行主處理過程和子處理過程，以顯示從一個形狀逐漸變至另一個形狀的地圖。在主處理過程中，根據(jù)駕駛員的操作，通過將一個表面的形狀逐漸變至另一個形狀來產(chǎn)生各表面。子處理過程是為相應(yīng)表面定義信息所定義的每個所產(chǎn)生表面而調(diào)用的。在子處理過程中，在利用已經(jīng)更改的海拔高度信息變形表面定義信息所定義的表面以便于補償含汽車位置及其附近平面的區(qū)域之后，將一幅地圖以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的方式繪制在該變形表面上，并且透視投影其結(jié)果。
主處理過程與第一實施例中的一樣，因此這里省略對其的說明。
在子處理過程中，位置信息接收單元155把表示汽車位置和前進方向的汽車位置信息輸出給繪制地圖單元160(S301)。繪制地圖單元160基于該汽車位置和前進方向計算顯示目標(biāo)區(qū)域(S302)，并且計算變換f(S303)。
海拔高度改變單元162將平面區(qū)域內(nèi)的海拔高度變至相同的值，并且根據(jù)與平面區(qū)域的距離改變該平面區(qū)域附近地區(qū)的海拔高度(S304)。
根據(jù)海拔高度改變單元162所改變的海拔高度信息，表面變形單元161對表面定義信息所定義的表面變形(S305)。
對于表示包括在顯示目標(biāo)區(qū)域中圖像信息的每一個象素位置的第一坐標(biāo)信息來說(S306)，繪制地圖單元160計算表示表面變形單元161所變形的表面上一個位置的第二坐標(biāo)信息(S307)，并且基于所計算的位置繪制該象素(S308)。投影單元170把繪制地圖單元160所繪制的圖像信息透視投影到虛擬屏幕上(S310)。
顯示單元180放大或縮小透視投影的圖像，并目將其顯示在裝在其中的整個顯示屏上(S311)。而且，對于包括在顯示目標(biāo)區(qū)域中的每個字符串來說(S312)，顯示單元180計算顯示屏上的一個顯示位置(S313)，并且將該字符串的字體顯示在該顯示位置上(S314)。
(結(jié)論)如上所述，如在第一實施例中那樣，地圖顯示設(shè)備30通過將一個表面的形狀逐漸變至與駕駛員所指定一地圖上興趣點的位置相對應(yīng)的形狀，依次產(chǎn)生各表面。這里，所產(chǎn)生的表面由具有前一個形狀與后一個形狀之間中間形狀的曲面和具有后一個形狀的表面構(gòu)成。地圖顯示設(shè)備30為除汽車位置及其附近地區(qū)之外的每個所產(chǎn)生表面設(shè)置與海拔高度相對應(yīng)的波狀曲線，以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的方式將圖像信息繪制在每個變形表面上，并且透視投影這些以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的方式繪制的圖像。由此，地圖可以顯示為有一個期望部分逐漸放大或縮小，同時保持各道路連接，且其具有三維外觀。而且，由于抑制了汽車位置周圍波狀曲線的顯示，所以汽車位置周圍的地圖顯示不會受到這些波狀曲線的影響。
另外，如在第一實施例中那樣，地圖顯示設(shè)備30防止字體的顯示受到以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的形式進行繪制和透視投影的毀壞。
第四實施例以下是對本發(fā)明第四實施例——一地圖顯示設(shè)備40的說明。該地圖顯示設(shè)備40通過將一表面的形狀逐漸改變至與一地圖上駕駛員所指定興趣點位置相對應(yīng)的預(yù)定形狀，產(chǎn)生各表面。該地圖顯示設(shè)備40將表示地圖的坐標(biāo)信息透視投影到用所產(chǎn)生表面不同的一個所代表的每個虛擬平面上，將所透視投影的圖像投影到一個顯示屏上，并且顯示它們。由此以包括興趣點的一部分被放大或縮小的形式顯示該地圖，同時保持道路的連接。以下省略與第一實施例中那些特征相同的特征，以下的說明集中在與第一實施例的不同之處。
(整體結(jié)構(gòu))如圖29所示，地圖顯示設(shè)備40包括地圖存儲單元210、表面存儲單元240、表面產(chǎn)生單元250、位置信息接收單元255、投影單元270和顯示單元280。
(地圖存儲單元210)地圖存儲單元210與第一實施例中的地圖存儲單元110一樣，存儲以位圖數(shù)據(jù)方式表示的圖象信息、包括字符串的字符信息和表示每個象素和字符串位置的第一坐標(biāo)信息。
(表面存儲單元240)表面存儲單元240存儲定義多個不同表面的表面定義信息，這些表面存在于一個虛擬空間中，它們每一個都用作用來透視投影的虛擬屏幕。這里，如在第一實施例中那樣，該虛擬空間由一個稱為“xyz坐標(biāo)系”的三維垂直坐標(biāo)系表示。
更具體地說，表面存儲單元240存儲定義一個曲面的表面定義信息，在該曲面中，一個要被放大的地圖部分透視投影到其上的該曲面一部分與透視投影中視線的夾角小于該曲面其他部分與透視投影中視線之間的任意夾角，這與表示與該地圖部分對應(yīng)的一部分顯示屏的信息有關(guān)。表面存儲單元240還存儲定義另一個曲面的表面定義信息，在該曲面中，一個要被縮小的地圖部分透視投影到其上的該曲面一部分與透視投影中視線的夾角大于該曲面其他部分與透視投影中視線之間的任意夾角，這與表示與該地圖部分對應(yīng)的一部分顯示屏的信息有關(guān)。以下在對投影單元270的說明中詳細(xì)描述根據(jù)一曲面的形狀放大/縮小一地圖部分的作用。
表面存儲單元240還存儲一平面的表面定義信息，該平面沒有放大/縮小任何地圖部分的作用。
如在第一實施例中那樣，表面定義信息以以下一種形式存儲在表面存儲單元240中。
①由x，y和z的關(guān)系式表示的表面。
②通過在一表面上插入多個樣點得到的該表面。
③通過用參數(shù)u和v表示一表面上一點的x，y和z坐標(biāo)得到的該表面。
圖30A和30B每一個都示出一個曲面實例，該曲面由存儲在表面存儲單元240中的表面定義信息定義。圖30A示出以下關(guān)系式表示的曲面241。
X2+(y-1)2+(z-0.5)2＝1.25而圖30B示出以下關(guān)系式表示的曲面242。
X2+(y+1)2+(z-0.5)2＝1.25每個曲面示出的范圍均為-0.5≤x≤0.5，0≤z≤1。為了便于理解每個曲面的形狀，對x和y坐標(biāo)都以0.1的間隔設(shè)置測地線。曲面241放大一個較近的地圖部分，而曲面242放大一個較遠(yuǎn)的地圖部分。該較近的地圖部分和較遠(yuǎn)的地圖部分分別對應(yīng)于顯示屏的下部和上部。
在表面存儲單元240中，如在圖5所示表面存儲單元140中那樣，每一表面的表面定義信息存儲在一個表面定義信息字段中，而表示與要放大/縮小的地圖部分相對應(yīng)的顯示屏部分的信息存儲在一個放大/縮小部分字段中。
應(yīng)指出的是，表面存儲單元240可以改為存儲以上②或③形式下的表面定義信息(圖中未示)。
(表面產(chǎn)生單元250)表面產(chǎn)生單元250根據(jù)駕駛員的操作，通過將一個表面從一種形狀逐漸改變?yōu)榱硪环N形狀產(chǎn)生曲面。這里，每個曲面具有兩個形狀之間的一個中間形狀。然后，表面產(chǎn)生單元250把定義每個曲面的表面定義信息輸出給投影單元270。
表面產(chǎn)生單元250包括點接收單元251和點存儲單元252。
點接收單元251與第一實施例中的點接收單元151一樣。點接收單元251將顯示屏上駕駛員指定的興趣點的位置和放大/縮小的指示通知表面產(chǎn)生單元250。
點存儲單元252象圖6所示的點存儲單元152一樣，有前一個點字段和當(dāng)前點字段。最初，表示沒有指示興趣點的信息存儲在這兩個字段中。
點接收單元251將顯示屏上興趣點的位置和放大/縮小的指示通知表面產(chǎn)生單元250。表面產(chǎn)生單元250更新點存儲單元252的內(nèi)容，并且通過把前一個表面的形狀逐漸變至當(dāng)前表面的形狀來產(chǎn)生曲面。
表面產(chǎn)生單元250將每個所產(chǎn)生曲面的表面定義信息依次輸出給投影單元270。表面產(chǎn)生單元250最后將當(dāng)前表面的表面定義信息輸出給投影單元270。
由于表面產(chǎn)生單元250的這一操作與第一實施例中表面產(chǎn)生單元150的操作相同，所以這里省略對其的詳細(xì)說明。
圖31是示出從表面產(chǎn)生單元250中輸出的表面實例的概念視圖，此時，已經(jīng)把位于顯示屏下部的一個興趣點指定為放大目標(biāo)的駕駛員重新將位于顯示屏上部的一個興趣點指定為放大目標(biāo)。
在該實例中，表面產(chǎn)生單元250把用于放大顯示屏下部的曲面241設(shè)定為前一個表面，而把用來放大顯示屏上部的曲面242設(shè)定為當(dāng)前表面。表面產(chǎn)生單元250繼續(xù)產(chǎn)生曲面243，曲面243每一個都假定具有曲面241的形狀與曲面242的形狀之間的一個中間形狀，并且表面產(chǎn)生單元250把每個所產(chǎn)生曲面的表面定義信息輸出給投影單元270。然后表面產(chǎn)生單元250將曲面242的表面定義信息輸出給投影單元270。
(位置信息接收單元255)位置信息接收單元255從一個外部設(shè)備如GPS或慣導(dǎo)設(shè)備接收與其中裝有地圖顯示設(shè)備40的汽車當(dāng)前位置和前進方向有關(guān)的汽車位置信息。然后，該位置信息接收單元255把該汽車位置信息輸出給投影單元270。該汽車位置信息的結(jié)構(gòu)與第一實施例中的一樣。
(投影單元270)投影單元270基于從位置信息接收單元255接收的汽車位置信息來計算一個顯示目標(biāo)區(qū)域，并且把包括在該顯示目標(biāo)區(qū)域中的圖像信息透視投影到每一個從表面產(chǎn)生單元250中作為一個虛擬屏幕輸出的表面上。
如在第一實施例中那樣，投影單元270計算一個作為顯示目標(biāo)區(qū)域、包括汽車位置的矩形區(qū)域。圖9示出該計算區(qū)域的一個實例。
然后，投影單元270借助該虛擬空間的xy坐標(biāo)計算與第一坐標(biāo)信息有關(guān)的坐標(biāo)變換，第一坐標(biāo)信息表示包括在該顯示目標(biāo)區(qū)域中圖像信息的每個象素位置。該變換由根據(jù)汽車位置和前進方向的平行移動和旋轉(zhuǎn)以及縮小組成。投影單元270基于根據(jù)汽車位置和前進方向的平行移動量和旋轉(zhuǎn)量以及縮小的比率計算變換f。
圖32示出通過用變換f對包括在圖9的顯示目標(biāo)區(qū)域中的圖像信息進行坐標(biāo)變換，并且將變換的圖像信息定位于該虛擬空間中。
例如，若第一坐標(biāo)信息為(s0，t0)，則投影單元270用變換f計算虛擬空間中的位置(f(s0，t0)，0)，并且計算第二坐標(biāo)信息，第二坐標(biāo)信息表示指向所計算位置的視線與該虛擬屏幕相交的點。然后，投影單元270基于第二坐標(biāo)信息所示的位置透視投影該圖像信息。
圖33A是示出投影單元270在圖30A所示的虛擬屏幕上進行透視投影的概念圖，其中示出了平面271、虛擬屏幕272、出射點273和視線274之間的位置關(guān)系。在與采用透視法的傳統(tǒng)地圖顯示相同的方式下，投影單元270實際上將出射點273沿前進方向定位在曲面171之前的一個適當(dāng)高度，并且定位虛擬屏幕272以便提供充分的影象。既然如此，把投影到虛擬屏幕272上的一個圖像模擬成從空中看一實際地理區(qū)域時的視圖。這為駕駛員提供了一幅逼真的地圖，幫助他(或她)理解該透視圖。
圖33B是x＝0時圖33A的剖視圖。圖中，Ls是虛擬屏幕272的高度，而L1是前進方向上平面271近處一半投影到虛擬屏幕272上時的長度。而且，與沒有放大的地圖部分的情況相比，用L0表示平面271在前進方向上近處一半投影到具有與虛擬屏幕272在x和z坐標(biāo)上有相同范圍的平面虛擬屏幕上時的長度。
如圖所示，虛擬屏幕272與指向平面271在前進方向上的近處部分的視線相交一小夾角θ1，而與指向平面271在前進方向上的遠(yuǎn)處部分的視線相交一大夾角θ2。關(guān)于平面271的相同大小部分，虛擬屏幕與視線之間的夾角越小，透視投影到該虛擬屏幕上的區(qū)域越大。因此，在通過將地圖透視投影到虛擬屏幕272上得到的圖像中，附近的區(qū)域被放大，而遠(yuǎn)處的區(qū)域被縮小。這也通過L0＜L1得到證明。
圖34A是示出透視投影到圖30B上時的概念圖，其中參考數(shù)字276是一平面，277是一虛擬屏幕，278是一出射點，279是視線。它們由其實現(xiàn)的定位和作用如上所述。
圖34B是x＝0時圖34A的剖視圖。圖中，Ls代表虛擬屏幕277的高度，L1代表平面276在前進方向上遠(yuǎn)處一半投影到虛擬屏幕277上時的長度，L0代表具有與虛擬屏幕277在x和z坐標(biāo)上范圍相同的平面遠(yuǎn)處一半投影到虛擬屏幕277上時的長度。
虛擬屏幕277與指向平面276在前進方向上近處部分的視線相交成一大夾角θ1，而與指向平面276在前進方向上的遠(yuǎn)處部分的視線相交成一小夾角θ2。因此，在通過將地圖透視投影在虛擬屏幕277上得到的圖像中，附近的區(qū)域縮小而遠(yuǎn)處的區(qū)域放大。這也可以由L0＜L1證明。
這樣，設(shè)計一曲面，以使形成于要放大的地圖部分投影于其上的曲面一部分與透視投影下視線之間的夾角小于形成于曲面其他部分與視線之間的各夾角，或者以使形成于要縮小的地圖部分投影于其上的曲面一部分與透視投影下視線之間的夾角大于形成于曲面其他部分與視線之間的各夾角。通過將圖像信息透視投影到這樣一個曲面上，可以顯示具有一放大或縮小的期望部分的地圖，同時保持各道路的連接。
對于每一個從表面產(chǎn)生單元250中輸出的表面來說，投影單元270將該圖像信息透視投影到該表面所代表的一個虛擬屏幕上。根據(jù)駕駛員的操作，假定前一個表面是圖33的虛擬屏幕272，而當(dāng)前表面是圖34的虛擬屏幕277。然后，表面產(chǎn)生單元250依次輸出每一個都假定具有虛擬屏幕272的形狀與虛擬屏幕277的形狀之間的中間形狀的曲面。投影單元270把包括在顯示目標(biāo)區(qū)域中的圖像信息依次透視投影到各個曲面代表的虛擬屏幕上。這樣，從投影單元270中輸出所投影的圖像，這表示出從具有放大的近處地圖部分的圖像到具有放大的遠(yuǎn)處地圖部分的圖像的一個逐漸變化。
(顯示單元280)顯示單元280配備有一顯示屏，該顯示屏通過一液晶板、一陰極射線管、一等離子體板、一EL板或類似物實現(xiàn)，顯示單元280將字符信息和每個透視投影圖像顯示在顯示屏上。下面說明其詳細(xì)內(nèi)容。
顯示單元280將透視投影到每個虛擬屏幕上的圖像投影到顯示屏上并且顯示它。
顯示單元280還針對包括在顯示目標(biāo)區(qū)域中的每個字符串計算虛擬屏幕上的一個點，通過在xyz坐標(biāo)系中表示一字符位置(s0，t0)得到的一個點(f(s0，t0)，0)透視投影于其上。顯示單元280還計算顯示屏上的一個點，虛擬屏幕上的點投影到其上，并且顯示單元280以顯示屏上所計算的點為中心顯示字符串的字體。
這樣，如第一實施例中那樣，地圖顯示設(shè)備40防止字體的顯示受到透視投影的毀壞。
(地圖顯示操作)以下參照圖35說明地圖顯示設(shè)備40的地圖顯示操作。
地圖顯示設(shè)備40執(zhí)行主處理過程和子處理過程，以顯示從一個形狀逐漸變至另一個形狀的地圖。在主處理過程中，根據(jù)駕駛員的操作，通過將一個表面的形狀逐漸變至另一個形狀來產(chǎn)生各表面。子處理過程是為相應(yīng)表面定義信息所定義的每個所產(chǎn)生表面而調(diào)用的。在子處理過程中，將圖像信息透視投影到表面定義信息定義的表面所表示的一個虛擬屏幕上。
主處理過程與第一實施例中的一樣，因此這里省略對其的說明。
在子處理過程中，位置信息接收單元255把表示汽車位置和前進方向的汽車位置信息輸出給投影單元270(S401)。投影單元270基于該汽車位置和前進方向計算顯示目標(biāo)區(qū)域(S402)，并且計算虛擬空間從st坐標(biāo)到xy坐標(biāo)的變換f(S403)。
對于表示包括在顯示目標(biāo)區(qū)域中圖像信息的每一個象素位置的第一坐標(biāo)信息來說，投影單元270利用變換f計算虛擬空間中的一個位置。然后，投影單元270計算第二坐標(biāo)信息，第二坐標(biāo)信息表示指向所計算位置的視線與表面定義信息定義的虛擬屏幕相交的一點，并且基于第二坐標(biāo)信息所示的位置將該圖像信息透視投影到虛擬屏幕上(S408)。
顯示單元280把透視投影的圖像投影到裝在其中的顯示屏上(S409)。而且，對于包括在顯示目標(biāo)區(qū)域中的每個字符串來說(S410)，顯示單元280計算顯示屏上的一個顯示位置(S411)，并且將該字符串的字體顯示在該顯示位置上(S412)。
(結(jié)論)如上所述，地圖顯示設(shè)備40通過將一個表面的形狀逐漸變至與駕駛員所指定一地圖上興趣點的位置相對應(yīng)的形狀，依次產(chǎn)生各表面。這里，所產(chǎn)生的表面由具有前一個形狀與后一個形狀之間的中間形狀的曲面和具有后一個形狀的表面構(gòu)成。地圖顯示設(shè)備40然后將圖像信息投影在作為虛擬屏幕的每個所產(chǎn)生表面上，并且將所透視投影的圖像投影到顯示屏上。由此，可以顯示其中一個期望部分逐漸放大或縮小的地圖，同時保持各道路的連接。
這里，地圖顯示設(shè)備40通過將一個表面的一種形狀變至另一種形狀來產(chǎn)生各表面，在該另一種形狀中，形成于透視投影有包括興趣點的地圖部分的該表面一部分與透視投影下視線之間的一個夾角小于形成于該表面其他部分與視線之間的任何夾角。采用這樣所產(chǎn)生的表面，興趣點及其附近地區(qū)可以逐漸地放大在顯示屏上。
而且，地圖顯示設(shè)備40通過將一個表面的一種形狀變至另一種形狀來產(chǎn)生各表面，該另一種形狀中，形成于透視投影有包括興趣點的地圖部分的該表面一部分與透視投影下視線之間的一個夾角大于形成于該表面其他部分與視線之間的任何夾角。采用這樣所產(chǎn)生的表面，興趣點及其附近地區(qū)可以逐漸地縮小在顯示屏上。
其時，如在第一實施例中那樣，地圖顯示設(shè)備40使得字體的顯示不受透視投影的毀壞。
第五實施例以下是對本發(fā)明第五實施例——一地圖顯示設(shè)備50的說明。該地圖顯示設(shè)備50通過將一表面的形狀逐漸改變至與一地圖上駕駛員所指定興趣點位置相對應(yīng)的預(yù)定形狀，產(chǎn)生各表面。該地圖顯示設(shè)備50為表示該地圖的坐標(biāo)信息提供與海拔高度相對應(yīng)的波狀曲線，將設(shè)有波狀曲線的坐標(biāo)信息透視投影到用作一個虛擬屏幕的每個所產(chǎn)生表面上，并且將所透視投影的坐標(biāo)信息投影到一顯示屏上，之后顯示最終的圖像。這樣，以令一個期望部分逐漸放大或縮小同時保持道路的連接的形式顯示該地圖，其具有三維外觀。與第一、第二和第四實施例中那些特征相同的特征略去不講，以使以下的說明集中在與這些實施例不同的地方。
(整體結(jié)構(gòu))如圖36所示，地圖顯示設(shè)備50包括第四實施例地圖顯示設(shè)備40的構(gòu)成部件，還包括海拔高度存儲單元220。而且，投影單元270包括地圖變形單元261。
(海拔高度存儲單元220)海拔高度存儲單元220與第二實施例中的海拔高度存儲單元120相同。海拔高度存儲單元220具有圖19所示的海拔高度表121，并且存儲每一個海拔高度點的位置和海拔高度。
(地圖變形單元261)地圖變形單元261得到投影單元270關(guān)于顯示目標(biāo)區(qū)域的通知，通過根據(jù)海拔高度信息將各海拔高度加至第一坐標(biāo)信息，改變表示包括在顯示目標(biāo)區(qū)域中圖像信息每個象素的位置的第一坐標(biāo)信息。然后地圖變形單元261將該結(jié)果輸出給投影單元270。下面說明其詳細(xì)內(nèi)容。
對于每一個包括在顯示目標(biāo)區(qū)域中的海拔高度點來說，地圖變形單元261通過把用一常數(shù)a乘以海拔高度h的結(jié)果加至第一坐標(biāo)信息，將海拔高度點的第一坐標(biāo)信息(s0，t0)改變?yōu)?(s0，t0)，ah)。地圖變形單元261然后將所計算的點通知投影單元270。這里，常數(shù)a是xyz坐標(biāo)系下海拔高度的比例，也代表波狀曲線上的重點程度。換句話說，a的值越大，越多的重點放在波狀曲線上。
這里，如在第二實施例中那樣，具有包括在顯示目標(biāo)區(qū)域中海拔高度值平均值或最小值的差可以設(shè)為h。而且，當(dāng)?shù)谝蛔鴺?biāo)信息(s0，t0)所示的位置處沒有海拔高度點時，可以通過用雙線性插入等方法插入相鄰海拔高度點的海拔高度來計算海拔高度h。
(投影單元270)投影單元270基于從位置信息接收單元255接收的汽車位置信息來計算顯示目標(biāo)區(qū)域。然后，投影單元270通過利用地圖變形單元261所改變的坐標(biāo)信息，把包括在該顯示目標(biāo)區(qū)域中的圖像信息透視投影到從表面產(chǎn)生單元250中輸出的不同一個表面所代表的每一個虛擬屏幕上。下面說明其詳細(xì)內(nèi)容。
如在第四實施例中那樣，投影單元270計算一個顯示目標(biāo)區(qū)域和變換f。
投影單元270將顯示目標(biāo)區(qū)域通知地圖變形單元261，并且命令地圖變形單元261根據(jù)海拔高度信息把各海拔高度加至第一坐標(biāo)信息，第一坐標(biāo)信息表示包括在顯示目標(biāo)區(qū)域中圖像信息每個象素的位置。然后，投影單元270從地圖變形單元261中得到已經(jīng)加有海拔高度的坐標(biāo)信息((s0，t0)，ah)。
投影單元270用變換f對坐標(biāo)信息((s0，t0)，ah)的第一和第二元素進行坐標(biāo)變換，以計算虛擬空間中一個位置(f(s0，t0)，ah)。投影單元270還計算表示指向所計算位置的視線與虛擬屏幕相交點的第二坐標(biāo)信息，并且基于第二坐標(biāo)信息所示的位置透視投影該圖像信息。
(地圖顯示操作)以下參照圖37說明地圖顯示設(shè)備50的地圖顯示操作。
地圖顯示設(shè)備50執(zhí)行主處理過程和子處理過程，以顯示從一個形狀逐漸變至另一個形狀的地圖。在主處理過程中，根據(jù)駕駛員的操作，通過將一個表面的形狀逐漸變至另一個形狀來產(chǎn)生各表面。子處理過程是為相應(yīng)表面定義信息所定義的每個所產(chǎn)生表面而調(diào)用的。在子處理過程中，在根據(jù)海拔高度信息變形地圖之后，將一幅地圖透視投影在表面定義信息所定義的表面上。
主處理過程與第一實施例中的一樣，因此這里省略對其的說明。
在子處理過程中，位置信息接收單元255把表示汽車位置和前進方向的汽車位置信息輸出給投影單元270(S501)。投影單元270基于該汽車位置和前進方向計算顯示目標(biāo)區(qū)域(S502)，并且從虛擬空間的st坐標(biāo)到xy坐標(biāo)計算變換f(S503)。
地圖變形單元261把與海拔高度信息相對應(yīng)的海拔高度值加至第一坐標(biāo)信息中，第一坐標(biāo)信息表示包括在顯示目標(biāo)區(qū)域中圖像信息每個象素的位置(S504)。
對于已經(jīng)加入海拔高度值的坐標(biāo)信息來說，投影單元270計算表示由表面定義信息定義的虛擬屏幕上一個位置的第二坐標(biāo)信息。投影單元270基于第二坐標(biāo)信息所示的位置透視投影該圖像。(S509)。
顯示單元280將透視投影的圖像投影和顯示在裝在其中的顯示屏上(S510)。而且，對于包括在顯示目標(biāo)區(qū)域中的每個字符串來說(S511)，顯示單元280計算顯示屏上的一個顯示位置(S512)，并且將該字符串的字體顯示在該顯示位置上(S513)。
(結(jié)論)如上所述，地圖顯示設(shè)備50通過將一個表面的形狀逐漸變至與駕駛員所指定一地圖上興趣點的位置相對應(yīng)的形狀，依次產(chǎn)生各表面。這里，所產(chǎn)生的表面由具有前一個形狀與后一個形狀之間中間形狀的曲面和具有后一個形狀的表面構(gòu)成。地圖顯示設(shè)備50為圖像信息設(shè)置與海拔高度相對應(yīng)的波狀曲線，將設(shè)有波狀曲線的圖像信息透視投影到不同的一個表面所表示的每個虛擬屏幕上，并目將所透視投影的圖像投影到顯示屏上。由此，其中有一個期望部分逐漸放大或縮小同時保持各道路連接的地圖可以得到顯示，其為三維外觀。
而且，以與第一實施例中相同的方式，地圖顯示設(shè)備50防止字體的顯示受到透視投影的毀壞。
第六實施例以下是對本發(fā)明第六實施例——一地圖顯示設(shè)備60的說明。該地圖顯示設(shè)備60通過將一表面的形狀逐漸改變至與一地圖上駕駛員所指定興趣點位置相對應(yīng)的預(yù)定形狀，產(chǎn)生各表面。該地圖顯示設(shè)備60為除汽車位置及其附近區(qū)域之外的表示地圖的坐標(biāo)信息設(shè)置與各海拔高度相應(yīng)于的波狀曲線。然后，地圖顯示設(shè)備60把最終的坐標(biāo)信息透視投影到不同的一個所產(chǎn)生表面代表的每一個虛擬屏幕上，并且將該透視投影圖像投影到顯示屏上。這樣，以令一期望部分逐漸放大或縮小同時保持道路連接的形式顯示該地圖，且其具有三維外觀。該地圖顯示設(shè)備60還防止該汽車位置周圍的顯示被波狀曲線所掩蓋。與第一、第三和第五實施例中那些特征相同的特征略去不講，以使以下的說明集中在與這些實施例不同的地方。
(整體結(jié)構(gòu))如圖38所示，在第六實施例的地圖顯示設(shè)備60中，地圖表面變形單元261包括一海拔高度改變單元262。
(地圖變形單元261)地圖變形單元261得到投影單元270關(guān)于顯示目標(biāo)區(qū)域的通知。地圖變形單元261根據(jù)海拔高度改變單元262已經(jīng)改變的海拔高度信息，把各海拔高度加至第一坐標(biāo)信息中，第一坐標(biāo)信息表示包括在顯示目標(biāo)區(qū)域中圖像信息每個象素的位置。地圖變形單元261將該結(jié)果輸出給投影單元270。
(海拔高度改變單元262)海拔高度改變單元262與第三實施例中的海拔高度改變單元161相同。海拔高度改變單元262設(shè)定一個含汽車位置及其附近地區(qū)的平面區(qū)域，將該平面區(qū)域中各海拔高度點的海拔高度變至一個相同值，并且根據(jù)它們與平面區(qū)域的距離改變該平面區(qū)域周圍各海拔高度點的海拔高度。
(地圖顯示操作)
以下參照圖39說明地圖顯示設(shè)備60的地圖顯示操作。
地圖顯示設(shè)備60執(zhí)行主處理過程和子處理過程，以顯示從一個形狀逐漸變至另一個形狀的地圖。在主處理過程中，根據(jù)駕駛員的操作，通過將一個表面的形狀逐漸變至另一個形狀來產(chǎn)生各表面。子處理過程是為相應(yīng)表面定義信息所定義的每個所產(chǎn)生表面而調(diào)用的。在子處理過程中，在根據(jù)已經(jīng)更改的海拔高度信息變形地圖以便于補償含汽車位置及其附近平面的區(qū)域之后，將一幅地圖透視投影到表面定義信息所定義的表面上。
主處理過程與第一實施例中的一樣，因此這里省略對其的說明。
在子處理過程中，位置信息接收單元255把表示汽車位置和前進方向的汽車位置信息輸出給投影單元270(S601)。投影單元270基于該汽車位置和前進方向計算顯示目標(biāo)區(qū)域(S602)，并且計算從虛擬空間的st坐標(biāo)到xy坐標(biāo)的變換f(S603)。
海拔高度改變單元262將平面區(qū)域內(nèi)海拔高度點的海拔高度變至相同的值，并且根據(jù)與平面區(qū)域的距離改變該平面區(qū)域附近地區(qū)海拔高度點的海拔高度(S604)。
地圖變形單元261把所改變的海拔高度值加至第一坐標(biāo)信息中，第一坐標(biāo)信息表示包括在顯示目標(biāo)區(qū)域中圖像信息每個象素的位置(S605)。
對于已經(jīng)加入所改變的海拔高度值的坐標(biāo)信息來說，投影單元270計算表示表面定義信息定義的虛擬屏幕上一個位置的第二坐標(biāo)信息，并且基于第二坐標(biāo)信息所示的位置將該圖像信息透視投影到虛擬屏幕上(S610)。
顯示單元280將透視投影的圖像投影和顯示在裝在其中的顯示屏上(S611)。而且，對于包括在顯示目標(biāo)區(qū)域中的每個字符串來說(S612)，顯示單元280計算顯示屏上的一個顯示位置(S613)，并且將該字符串的字體顯示在該顯示位置上(S614)。
(結(jié)論)如上所述，地圖顯示設(shè)備60通過將一個表面的形狀逐漸變至與駕駛員所指定一地圖上興趣點的位置相對應(yīng)的形狀，依次產(chǎn)生各表面。這里，所產(chǎn)生的表面由具有前一個形狀與后一個形狀之間中間形狀的曲面和具有后一個形狀的表面構(gòu)成。地圖顯示設(shè)備60為除汽車位置及其附近地區(qū)之外的圖像信息設(shè)置與海拔高度相對應(yīng)的波狀曲線，將設(shè)有波狀曲線的圖像信息透視投影到不同的一個表面所表示的每個虛擬屏幕上，并且將所透視投影的圖像投影到顯示屏上。由此，其中有一個期望部分逐漸放大或縮小同時保持各道路連接的地圖得到顯示，其為三維外觀。而且，由于限制了汽車位置周圍區(qū)域波狀曲線的顯示，所以使得汽車位置周圍的地圖顯示不受這些波狀曲線的妨礙。
而且，象在第一實施例中那樣，地圖顯示設(shè)備60防止字體的顯示受到透視投影的毀壞。
修改雖然已經(jīng)基于以上的實施例描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限于此。例如，可以有以下的修改。
(1)本發(fā)明可以適用于用在以上實施例的方法。這些方法可以通過計算機系統(tǒng)所執(zhí)行的計算機程序?qū)崿F(xiàn)。這些計算機程序可以作為數(shù)字信號發(fā)送。
本發(fā)明還可以由計算機可讀記錄介質(zhì)實現(xiàn)，例如軟盤、硬盤、CD-ROM、MO盤、DVD、DVD-ROM、DVD-RAM或半導(dǎo)體存儲器，上述計算機程序和/或數(shù)字信號記錄在其上。
實現(xiàn)本發(fā)明的計算機程序或數(shù)字信號還可以經(jīng)一網(wǎng)絡(luò)傳輸，例如電信網(wǎng)絡(luò)、有線或無線網(wǎng)絡(luò)或者互聯(lián)網(wǎng)。
本發(fā)明還可以通過包括一微處理器或存儲器的計算機系統(tǒng)實現(xiàn)。這種情況下，計算機程序可以存儲在存儲器中，微處理器根據(jù)該計算機程序操作。
可以通過分配其上記錄有計算機程序和/或數(shù)字信號的一個記錄介質(zhì)，或者通過經(jīng)一網(wǎng)絡(luò)傳輸計算機程序和/或數(shù)字信號，將計算機程序和/或數(shù)字信號供給一個獨立的計算機系統(tǒng)。
(2)存儲在表面存儲單元140和240中的表面并不限于這些實施例中所示的實例。通過采用以上的定義形式②和③，可以定義更多復(fù)雜形狀的表面。
通過采用這些定義形式以定義期望形狀的表面，實現(xiàn)了比那些具體表示的曲面所得效果更大的效果，可以更靈活地放大/縮小期望的地圖部分。
(3)第一和第四實施例示出駕駛員重新指定位于顯示屏上部的興趣點作為放大目標(biāo)時從表面產(chǎn)生單元150和250中輸出的曲面實例，而駕駛員曾經(jīng)指定位于顯示屏下部的興趣點作為放大目標(biāo)。這里，如果重復(fù)指定相同的興趣點，那么可以以較大的比例顯示興趣點及其附近區(qū)域。
這樣，表面存儲單元140和240存儲以不同比例因子放大同一地圖的兩個曲面。當(dāng)駕駛員重復(fù)指定同一興趣點時，表面產(chǎn)生單元150和250通過將具有小比例因子的曲面形狀變至具有大比例因子的曲面形狀，依次產(chǎn)生各曲面。
(4)第一和第四實施例描述了這樣一種情況，即，每個字符串的字體直接顯示在顯示屏上預(yù)定位置處，以防字體受到以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的方式繪制和透視投影的變形。但是，這樣一種顯示方法并不限于字體。例如，當(dāng)一個地圖含有指示一目標(biāo)的路標(biāo)圖形時，該圖形可以直接顯示在顯示屏上預(yù)定位置而不必受到以紋理結(jié)構(gòu)繪制的形式繪制或透視投影。這樣，防止了圖形變形，其可以改善觀看品質(zhì)。
雖然已經(jīng)參照附圖借助實例完全描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員來說，各種變換和修改是顯而易見的。
因此，那些不在本發(fā)明范圍之外的變換和修改都應(yīng)解釋為包括在其中。
權(quán)利要求
1.一種地圖顯示設(shè)備，其特征在于(a)產(chǎn)生具有不同形狀的表面，這些形狀在隨時間逐漸改變一表面曲率的過程中得到，(b)把涉及一地圖的第一坐標(biāo)信息變換為關(guān)于每個所產(chǎn)生表面的第二坐標(biāo)信息，(c)根據(jù)關(guān)于每個所產(chǎn)生表面的第二坐標(biāo)信息顯示該地圖。
2.權(quán)利要求1的地圖顯示設(shè)備，包括地圖存儲裝置，用來存儲第一坐標(biāo)信息，第一坐標(biāo)信息示出該地圖中各目標(biāo)的位置；表面產(chǎn)生裝置，用來產(chǎn)生在將表面從第一形狀逐漸變形至第二形狀過程中得到的各表面，所產(chǎn)生表面包括(a)每一個都具有介于第一形狀和第二形狀之間的中間形狀的中間表面和(b)具有第二形狀的表面；繪制地圖裝置，用來(a)將第一坐標(biāo)信息變換為關(guān)于每個所產(chǎn)生表面的第二坐標(biāo)信息，(b)參照第二坐標(biāo)信息示出的位置，把代表目標(biāo)的圖形以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的形式繪制(texture-mapping)到每個所產(chǎn)生表面上，從而得到與所產(chǎn)生表面相對應(yīng)的繪制圖像；投影/顯示裝置，用來把繪制圖像連續(xù)透視投影到一平面虛擬屏幕上以得到投影圖像，并且依次顯示投影圖像。
3.權(quán)利要求2的地圖顯示設(shè)備，其中第一形狀和第二形狀是(a)一平面和一曲面，(b)一曲面和一平面；或(c)兩個曲面。
4.權(quán)利要求2的地圖顯示設(shè)備，其中包括興趣點的一部分地圖應(yīng)當(dāng)隨時間逐漸放大或縮小，并且表面產(chǎn)生裝置(a)當(dāng)該部分地圖應(yīng)當(dāng)放大時，產(chǎn)生定義第二形狀的表面，以便具有第二形狀的表面一部分與透視投影中指向該表面該部分的視線之間形成的夾角大于該表面其他部分與透視投影中指向該表面其他部分的視線之間形成的任何夾角，代表包括在具有第二形狀的表面一部分中目標(biāo)的圖形以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的形式繪制到該表面一部分上，(b)當(dāng)該部分地圖應(yīng)當(dāng)縮小時，產(chǎn)生定義第二形狀的表面，以便具有第二形狀的表面一部分與透視投影中指向該表面該部分的視線之間形成的夾角小于該表面其他部分與透視投影中指向該表面其他部分的視線之間形成的任何夾角，代表包括在具有第二形狀的表面一部分中目標(biāo)的圖形以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的形式繪制到該表面一部分上。
5.權(quán)利要求4的地圖顯示設(shè)備，其中表面產(chǎn)生裝置包括點接收單元，用來接收來自用戶的興趣點位置的指示和關(guān)于包括該興趣點的部分是否應(yīng)放大或縮小的指示，該表面產(chǎn)生裝置根據(jù)接收的指示產(chǎn)生各表面。
6.權(quán)利要求5的地圖顯示設(shè)備，還包括海拔高度存儲裝置，用來存儲表示地圖中各點位置與各點海拔高度之間對應(yīng)關(guān)系的海拔高度信息，其中繪制地圖裝置包括表面變形單元，用來(a)把海拔高度信息表示的位置變換為每個所產(chǎn)生表面的位置，并且(b)為所變換位置處每一個所產(chǎn)生表面設(shè)置對應(yīng)于海拔高度信息表示的海拔高度的波狀曲線(undulation)，從而產(chǎn)生變形表面，繪制地圖裝置，用來將第一坐標(biāo)信息變換為關(guān)于每個所變形表面的第二坐標(biāo)信息。
7.權(quán)利要求6的地圖顯示設(shè)備，其中表面變形單元包括海拔高度改變單元，用來改變與屬于該地圖中第一區(qū)域的位置對應(yīng)的海拔高度信息中的海拔高度，第一區(qū)域由該地圖顯示設(shè)備的當(dāng)前位置及其相鄰位置組成，表面變形單元利用改變的海拔高度信息產(chǎn)生變形表面。
8.權(quán)利要求7的地圖顯示設(shè)備，海拔高度改變單元還根據(jù)各位置與第一區(qū)域之間的距離，改變與屬于地圖中第一區(qū)域周圍一區(qū)域的位置對應(yīng)的海拔高度信息中的海拔高度。
9.權(quán)利要求2的地圖顯示設(shè)備，其中當(dāng)連續(xù)顯示投影圖像時，投影子/顯示裝置還參考代表目標(biāo)的圖形顯示位置來顯示表示目標(biāo)的字符串。
10.權(quán)利要求1的地圖顯示設(shè)備，包括地圖存儲裝置，用來存儲第一坐標(biāo)信息，第一坐標(biāo)信息表示地圖中目標(biāo)的位置；表面產(chǎn)生裝置，用來產(chǎn)生在將表面從第一形狀逐漸變形至第二形狀過程中得到的表面，所產(chǎn)生表面包括(a)每一個都具有介于第一形狀和第二形狀之間中間形狀的中間表面和(b)具有第二形狀的表面；和投影/顯示裝置，用來(a)將第一坐標(biāo)信息變換為關(guān)于每個所產(chǎn)生表面的第二坐標(biāo)信息，(b)參照第二坐標(biāo)信息示出的位置，把代表目標(biāo)的圖形透視投影到每個用作虛擬屏幕的所產(chǎn)生表面上，從而得到與所產(chǎn)生表面相對應(yīng)的投影圖像；以及(c)依次顯示投影圖像。
11.權(quán)利要求10的地圖顯示設(shè)備，其中第一形狀和第二形狀是(a)一平面和一曲面，(b)一曲面和一平面，或者(c)兩個曲面。
12.權(quán)利要求10的地圖顯示設(shè)備，其中包括興趣點的一部分地圖應(yīng)當(dāng)隨時間逐漸放大或縮小，表面產(chǎn)生裝置(a)當(dāng)該部分地圖應(yīng)當(dāng)放大時，產(chǎn)生定義第二形狀的表面，以便具有第二形狀的表面一部分與透視投影中指向該表面該部分的視線之間形成的夾角小于該表面其他部分與透視投影中指向該表面其他部分的視線之間形成的任何夾角，代表包括在具有第二形狀的表面一部分中目標(biāo)的圖形透視投影到該表面一部分上，(b)當(dāng)該部分地圖應(yīng)當(dāng)縮小時，產(chǎn)生定義第二形狀的表面，以便具有第二形狀的表面一部分與透視投影中指向該表面該部分的視線之間形成的夾角大于該表面其他部分與透視投影中指向該表面其他部分的視線之間形成的任何夾角，代表包括在具有第二形狀的表面一部分中目標(biāo)的圖形透視投影到該表面一部分上。
13.權(quán)利要求12的地圖顯示設(shè)備，其中表面產(chǎn)生裝置包括點接收單元，用來接收來自用戶的興趣點位置的指示和關(guān)于包括該興趣點的部分是否應(yīng)放大或縮小的指示，該表面產(chǎn)生裝置根據(jù)接收的指示產(chǎn)生表面。
14.權(quán)利要求13的地圖顯示設(shè)備，還包括海拔高度存儲裝置，用來存儲表示地圖中各點位置與各點海拔高度之間對應(yīng)關(guān)系的海拔高度信息，其中投影/顯示裝置包括地圖變形單元，用來(a)根據(jù)海拔高度信息計算第一坐標(biāo)信息表示位置的海拔高度，并且(b)根據(jù)計算的海拔高度改變第一坐標(biāo)信息，而且投影/顯示單元把所改變的第一坐標(biāo)信息變換為關(guān)于每個所產(chǎn)生表面的第二坐標(biāo)信息。
15.權(quán)利要求14的地圖顯示設(shè)備，其中地圖變形單元包括海拔高度改變單元，用來把與屬于地圖中第一區(qū)域的位置對應(yīng)的海拔高度信息表示的海拔高度改為一定值，第一區(qū)域由地圖顯示設(shè)備的當(dāng)前位置及其相鄰位置組成，地圖變形單元根據(jù)改變的海拔高度信息改變第一坐標(biāo)信息。
16.權(quán)利要求15的地圖顯示設(shè)備，其中海拔高度改變單元還根據(jù)各位置與第一區(qū)域之間的距離，改變與屬于地圖中第一區(qū)域或周圍一區(qū)域的位置對應(yīng)的海拔高度信息所示的海拔高度。
17.權(quán)利要求10的地圖顯示設(shè)備，其中當(dāng)連續(xù)顯示投影圖像時，投影/顯示裝置還參考代表目標(biāo)的圖形顯示位置來顯示表示目標(biāo)的字符串。
18.一種地圖顯示設(shè)備，其特征在于(a)當(dāng)用戶指出一地圖上一興趣點的位置時，把涉及地圖的第一坐標(biāo)信息變換為一曲面上的第二坐標(biāo)信息，該曲面的形狀對應(yīng)于所指出的位置，和(b)根據(jù)第二坐標(biāo)信息顯示該地圖。
19.一種地圖顯示方法，包括一表面產(chǎn)生步驟，用來產(chǎn)生在將一表面從第一形狀逐漸變形至第二形狀的過程中得到的表面，所產(chǎn)生表面包括(a)每一個都具有介于第一形狀和第二形狀之間的中間形狀的中間表面和(b)具有第二形狀的表面；繪制地圖步驟，用來(a)將第一坐標(biāo)信息變換為關(guān)于每個所產(chǎn)生表面的第二坐標(biāo)信息，第一坐標(biāo)信息表示地圖中各目標(biāo)的位置和(b)參照第二坐標(biāo)信息示出的位置，把代表目標(biāo)的圖形以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的形式繪制到每個所產(chǎn)生表面上，從而得到與所產(chǎn)生表面相對應(yīng)的繪制圖像；以及一投影/顯示步驟，用來把繪制圖像連續(xù)透視投影到一平面虛擬屏幕上以得到投影圖像，并且依次顯示投影圖像。
20.一種地圖顯示方法，包括一表面產(chǎn)生步驟，用來產(chǎn)生在將一表面從第一形狀逐漸變形至第二形狀的過程中得到的表面，所產(chǎn)生表面包括(a)每一個都具有介于第一形狀和第二形狀之間的中間形狀的中間表面和(b)具有第二形狀的表面；以及一投影/顯示步驟，用來(a)將第一坐標(biāo)信息變換為關(guān)于每個所產(chǎn)生表面的第二坐標(biāo)信息，第一坐標(biāo)信息表示一地圖中各目標(biāo)的位置，(b)參照第二坐標(biāo)信息示出的位置，把代表目標(biāo)的圖形透視投影到每個所產(chǎn)生表面上，從而得到與所產(chǎn)生表面相對應(yīng)的投影圖像；以及(c)依次顯示投影圖像。
21.一種用來在一計算機上實現(xiàn)地圖顯示方法的計算機可讀程序，包括一表面產(chǎn)生步驟，用來產(chǎn)生在將一表面從第一形狀逐漸變形至第二形狀的過程中得到的表面，所產(chǎn)生表面包括(a)每一個都具有介于第一形狀和第二形狀之間中間形狀的中間表面和(b)具有第二形狀的表面；繪制地圖步驟，用來(a)將第一坐標(biāo)信息變換為關(guān)于每個所產(chǎn)生表面的第二坐標(biāo)信息，第一坐標(biāo)信息表示地圖中各目標(biāo)的位置和(b)參照第二坐標(biāo)信息示出的位置，把代表目標(biāo)的圖形以紋理結(jié)構(gòu)繪制地圖的形式繪制到每個所產(chǎn)生表面上，從而得到與所產(chǎn)生表面相對應(yīng)的繪制圖像；以及一投影/顯示步驟，用來把繪制圖像連續(xù)透視投影到一平面虛擬屏幕上以得到投影圖像，并且依次顯示投影圖像。
22.一種用來在一計算機上實現(xiàn)地圖顯示方法的計算機可讀程序，包括一表面產(chǎn)生步驟，用來產(chǎn)生在將一表面從第一形狀逐漸變形至第二形狀的過程中得到的表面，所產(chǎn)生表面包括(a)每一個都具有介于第一形狀和第二形狀之間中間形狀的中間表面和(b)具有第二形狀的表面；以及一投影/顯示步驟，用來(a)將第一坐標(biāo)信息變換為關(guān)于每個所產(chǎn)生表面的第二坐標(biāo)信息，第一坐標(biāo)信息表示一地圖中各目標(biāo)的位置，(b)參照第二坐標(biāo)信息示出的位置，把代表目標(biāo)的圖形透視投影到每個所產(chǎn)生表面上，從而得到與所產(chǎn)生表面相對應(yīng)的投影圖像；以及(c)依次顯示投影圖像。
全文摘要
當(dāng)一用戶指定一地圖的一部分要放大或縮小時,一表面產(chǎn)生單元通過將一個表面從第一圖形逐漸變至第二圖形產(chǎn)生各表面,第一圖形對應(yīng)于先前指定地圖部分的一個位置,第二圖形對應(yīng)于當(dāng)前指定地圖部分的一個位置。一繪制地圖單元將地圖依次繪制在所產(chǎn)生表面上,以得到所繪制的圖像。一投影/顯示單元將所繪制的圖像投影到一平面虛擬屏幕上,并且顯示所投影的圖像。因而,該地圖的期望部分可以放大/縮小,同時保持各道路的連接。而且,即使放大/縮小的目標(biāo)根據(jù)用戶的指示從一個地圖部分變至另一地圖部分,該地圖顯示也可以平滑變換。這有助于用戶迅速而準(zhǔn)確地理解該地圖的內(nèi)容。
文檔編號G01C21/36GK1349202SQ01130320
公開日2002年5月15日 申請日期2001年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月6日
發(fā)明者望月義幸, 仙田圭一 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社