先，多邊形生成部5的球體多邊形坐標(biāo)計(jì)算部6計(jì)算構(gòu)成地球?qū)ο蟮亩噙呅蔚?頂點(diǎn)坐標(biāo)。構(gòu)成地球?qū)ο蟮亩噙呅蔚淖鴺?biāo)系如圖3所示，設(shè)地球的中屯、為原點(diǎn)0、連接北紳0 度東經(jīng)90度和北紳0度西經(jīng)90度的軸為X軸、連接兩極（北極和南極）的軸為y軸、連接從 北紳0度東經(jīng)0度到北紳0度東經(jīng)180度的軸為Z軸、大小為半徑為1。并且，在設(shè)多邊形的 頂點(diǎn)為紳線和經(jīng)線的交點(diǎn)、將經(jīng)線360度Wdegy度進(jìn)行分割得到的數(shù)為截片（slices)、將 紳線180度Wdeg,度進(jìn)行分割得到的數(shù)為截層（stacks)、截片的起點(diǎn)為西經(jīng)180度、stacks 的起點(diǎn)為南紳90度時，能夠用下式（3)求出構(gòu)成地球?qū)ο蟮亩噙呅蔚捻旤c(diǎn)S(SX，sy，SZ)。
[0化1]
[0052]其中，n表示如圖4的（a)所示從南紳90度向北紳90度對紳線進(jìn)行等分得到的 位置的索引，m表示如圖4的化）所示從西經(jīng)180度向東經(jīng)180度對經(jīng)線進(jìn)行等分得到的 位置的索引。
[005引另外，假設(shè)圖5所示的結(jié)構(gòu)圖像（tex化reimage)的左下部為南紳90度西經(jīng)180度，右上部為北紳90度東經(jīng)180度，則結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系（tex化recoordinatesystem)為左下 (0. 0,0.0)、右上（1.0,1.0)，能夠用下式（4)求出各個多邊形的頂點(diǎn)的結(jié)構(gòu)坐標(biāo)（u，v)。
[0054]
[0化5] 另一方面，多邊形生成部5的平面多邊形坐標(biāo)計(jì)算部7計(jì)算構(gòu)成平面地圖的多邊 形的頂點(diǎn)坐標(biāo)。構(gòu)成平面地圖的多邊形的坐標(biāo)系如圖6所示，設(shè)為北紳0度東經(jīng)0度為原 點(diǎn)0、連接北紳0度東經(jīng)0度和北紳0度東經(jīng)180度的軸為X軸、連接北紳0度東經(jīng)0度和 北紳90度東經(jīng)0度的軸為y軸，并設(shè)該XY平面存在于Z= 1。此時，能夠用下式（5)求出 構(gòu)成平面的多邊形的頂點(diǎn)坐標(biāo)P(px，py，pz)。
[0056]
[0057] 在該樣計(jì)算出構(gòu)成地球?qū)ο蟮亩噙呅蔚捻旤c(diǎn)坐標(biāo)和構(gòu)成平面地圖的多邊形的頂 點(diǎn)坐標(biāo)時，接下來多邊形生成部5的中間多邊形坐標(biāo)計(jì)算部8根據(jù)來自球體多邊形坐標(biāo)計(jì) 算部6的頂點(diǎn)坐標(biāo)和來自平面多邊形坐標(biāo)計(jì)算部7的頂點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算構(gòu)成地球?qū)ο蠛推矫?地圖的中間地圖的多邊形坐標(biāo)。關(guān)于該處理，參照圖7所示的流程圖進(jìn)行說明。
[0化引首先，按照網(wǎng)格縱橫比率對構(gòu)成平面地圖的多邊形的頂點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行校正（ST11)。 如上式（5)所示，構(gòu)成平面地圖的多邊形的頂點(diǎn)在X方向和Y方向上的比率相等。因此，中 間多邊形坐標(biāo)計(jì)算部8使用從網(wǎng)格縱橫比率計(jì)算部4傳遞來的網(wǎng)格縱橫比率，根據(jù)下式化） 求出校正后的頂點(diǎn)坐標(biāo)P' (px'，py'，pz')。
[0059] (px'mn，py'mn，pz'mn) = (XyratioXpXmn，py血，1)…化）
[0060] 然后，W使原點(diǎn)成為顯示中屯、的方式校正構(gòu)成平面地圖的多邊形的頂點(diǎn)坐 標(biāo)（ST12)。此時，如圖8所示，中間多邊形坐標(biāo)計(jì)算部8對于X坐標(biāo)相對于校正后的 中屯、超過± (ISOXxyratio)度的范圍的坐標(biāo)，按照下式（7)所示進(jìn)行校正使其控制在 ± (ISOXxyratio)度的范圍內(nèi)。由此，即使是顯示原來的平面地圖的邊界附近的情況下，也 能夠無中斷地顯示地圖。
[0061]
[0062] 接著，校正后的平面地圖被校正在視線與地球?qū)ο蟮慕稽c(diǎn)處的切平面上（ST13)。 平面地圖在地球?qū)ο蟮模ī?〇,Z)上的切平面、即W經(jīng)度紳度都是0度的位置為視點(diǎn)時的切 平面，因而能夠通過使平面地圖按照顯示中屯、處的經(jīng)紳度值進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，來求出視線與地球 對象的交點(diǎn)處的切平面。構(gòu)成旋轉(zhuǎn)后的切平面的頂點(diǎn)P"(PX"，py"，PZ")能夠用下式巧） 求出。
[0063]
[0064] 然后，生成地球?qū)ο蠛颓衅矫嫔系钠矫娴貓D的中間地圖（ST14)。為了生成該中間 地圖，中間多邊形坐標(biāo)計(jì)算部8首先用下式（9)求出構(gòu)成地球?qū)ο蟮亩噙呅蔚捻旤c(diǎn)、與構(gòu)成 切平面上的平面地圖的多邊形的頂點(diǎn)的差分值D(dx，dy，化）。
[00化]
[0066] 接著，中間多邊形坐標(biāo)計(jì)算部8將所求出的差分值與根據(jù)過渡中的時刻t構(gòu)成地 球?qū)ο蟮亩噙呅蔚捻旤c(diǎn)坐標(biāo)相加，由此求出中間地圖的多邊形的頂點(diǎn)坐標(biāo)。在設(shè)過渡時間 為1'時，中間地圖的多邊形的頂點(diǎn)坐標(biāo)1(11?，1]17，1]12)也能夠用下式（10)求出。
[0067]
[0068] 另一方面，視點(diǎn)位置計(jì)算部9根據(jù)來自多邊形生成部5的多邊形，計(jì)算表示描繪過 渡中的中間地圖時的視點(diǎn)位置的視點(diǎn)位置參數(shù)，并發(fā)送給描繪部10。關(guān)于地球?qū)ο?，由于?=維的地圖，因而優(yōu)選W透視投影進(jìn)行描繪，關(guān)于平面地圖，由于是二維的地圖，因而優(yōu)選 W平行投影進(jìn)行描繪。因此，需要在過渡過程中逐漸改變投影方法。因此，如圖9所示，利 用從無限遠(yuǎn)進(jìn)行的透視投影能夠?qū)崿F(xiàn)與平行投影大致相同的外觀的性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)透視投影和 平行投影的平滑的過渡。首先，如圖10所示，在設(shè)顯示范圍為W、視覺對象距離為L、視場角 為0的情況下，它們的關(guān)系能夠用下式（11)表示。
[0069]
[0070] 在此，在花費(fèi)時間T從圖11所示的始點(diǎn)1向視點(diǎn)2過渡的情況下，每單位時間的 視場角變化A0能夠用下式（12)表示。并且，在時刻t的視覺對象距離能夠用下式（13) 求出。
[0071]
[0072]
[0073] 為了使透視投影下的外觀接近平行投影，如圖9所示使視場角接近0即可。目P，為 了從透視投影平滑地過渡到平行投影，一邊增大視覺對象距離，一邊在維持顯示范圍的狀 態(tài)下使視場角接近0即可。并且，最后切換為平行投影，由此能夠使透視投影和平行投影平 滑地過渡。并且，為了在該過渡時進(jìn)行比例尺變更，需要改變視場角或者視覺對象距離。在 此，W改變視場角的情況為例進(jìn)行說明。如圖12所示，為了進(jìn)行比例尺變更、即將顯示范圍 從W0變更為W1，需要將視場角從0。'改變?yōu)?/。因此，時刻t的顯示范圍能夠用下式 (14)求出。
[0074]
[007引由此，組合了比例尺變更時的視覺對象距離根據(jù)式（蝴和式（14)的合成，能夠用 下式（15)求出。
[0076]
[0077] 在W上的處理之后，接收到利用來自多邊形生成部5的多邊形坐標(biāo)表示的構(gòu)成中 間地圖的多邊形、和通過視點(diǎn)位置計(jì)算部9求出的視點(diǎn)位置參數(shù)的描繪部10,使用該些構(gòu) 成中間地圖的多邊形和視點(diǎn)位置參數(shù)進(jìn)行=維描繪。由此，能夠描繪出地球?qū)ο蠛推矫娴?圖的過渡過程的中間地圖。
[007引如W上說明的那樣，根據(jù)實(shí)施方式1的地圖描繪裝置，具有網(wǎng)格縱橫比率計(jì)算部4 和多邊形生成部5,使用能夠使從任意視點(diǎn)描繪球體對象時的地圖與平面地圖的差異為最 小的縱橫比率，生成地球?qū)ο蠛推矫娴貓D的中間地圖，因而能夠在地球?qū)ο蠛推矫娴貓D之 間沒有不協(xié)調(diào)感地過渡。并且，還具有視點(diǎn)位置計(jì)算部9,求出表示能夠在連續(xù)地改變投影 方法的同時進(jìn)行比例尺變更的視點(diǎn)位置的視點(diǎn)位置參數(shù)，使用該視點(diǎn)位置參數(shù)生成中間地 圖，因而能夠一邊進(jìn)行比例尺變更一邊進(jìn)行沒有不協(xié)調(diào)感的地球?qū)ο蠛推矫娴貓D之間的過 渡。
[0079] 另外，本申請發(fā)明能夠在本發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行實(shí)施方式的任意的構(gòu)成要素的變形 或者省略實(shí)施方式的任意的構(gòu)成要素。
[0080] 產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0081] 本發(fā)明能夠在由多邊形構(gòu)成的地球?qū)ο蠛褪褂檬噶康貓D描繪的平面地圖之間過 渡，因而能夠減小地球與平面地圖之間的誤差。其結(jié)果是，在隨著比例尺變更而切換兩者 時，地圖看起來沒有大的變化，因而不會對用戶帶來不協(xié)調(diào)感，適合于在車載導(dǎo)航系統(tǒng)或者 便攜設(shè)備等中進(jìn)行的地圖顯示。
[00間標(biāo)號說明
[0083]1地圖數(shù)據(jù)庫；2控制部；3地圖數(shù)據(jù)取得部；4網(wǎng)格縱橫比率計(jì)算部；5多邊形生成 部；6球體多邊形坐標(biāo)計(jì)算部；7平面多邊形坐標(biāo)計(jì)算部；8中間多邊形坐標(biāo)計(jì)算部；9視點(diǎn) 位置計(jì)算部；10描繪部。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種地圖描繪裝置，其中，該地圖描繪裝置具有： 地圖數(shù)據(jù)取得部，其取得地圖數(shù)據(jù)； 網(wǎng)格縱橫比率計(jì)算部，其計(jì)算能夠使根據(jù)由所述地圖數(shù)據(jù)取得部取得的地圖數(shù)據(jù)從任 意視點(diǎn)描繪球體對象時的地圖與平面地圖之間的差異最小的網(wǎng)格縱橫比率； 多邊形生成部，其根據(jù)由所述網(wǎng)格縱橫比率計(jì)算部計(jì)算出的網(wǎng)格縱橫比率，生成用于 描繪地球?qū)ο笈c平面地圖之間的中間地圖的多邊形；以及 描繪部，其根據(jù)由所述多邊形生成部生成的多邊形描繪中間地圖。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地圖描繪裝置，其中， 所述多邊形生成部具有： 球體多邊形坐標(biāo)計(jì)算部，其計(jì)算構(gòu)成地球?qū)ο蟮亩噙呅蔚捻旤c(diǎn)坐標(biāo)； 平面多邊形坐標(biāo)計(jì)算部，其計(jì)算構(gòu)成平面地圖的多邊形的頂點(diǎn)坐標(biāo)；以及 中間多邊形坐標(biāo)計(jì)算部，其根據(jù)來自所述球體多邊形坐標(biāo)計(jì)算部的頂點(diǎn)坐標(biāo)和來自所 述平面多邊形坐標(biāo)計(jì)算部的頂點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算構(gòu)成地球?qū)ο笈c平面地圖之間的中間地圖的多 邊形的頂點(diǎn)坐標(biāo)即多邊形坐標(biāo)，并將其作為用于描繪中間地圖的多邊形進(jìn)行輸出。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地圖描繪裝置，其中， 所述地圖描繪裝置具有視點(diǎn)位置計(jì)算部，該視點(diǎn)位置計(jì)算部計(jì)算表示如下視點(diǎn)位置的 視點(diǎn)位置參數(shù)：該視點(diǎn)位置使得能夠在連續(xù)地改變透視投影和平行投影的同時進(jìn)行比例尺 變更， 所述描繪部使用來自所述多邊形生成部的多邊形和來自所述視點(diǎn)位置計(jì)算部的視點(diǎn) 位置參數(shù)，描繪地球?qū)ο笈c平面地圖之間的中間地圖。
【專利摘要】本發(fā)明的地圖描繪裝置具有：地圖數(shù)據(jù)取得部(3)，其取得地圖數(shù)據(jù)；網(wǎng)格縱橫比率計(jì)算部(4)，其根據(jù)由地圖數(shù)據(jù)取得部(3)取得的地圖數(shù)據(jù)，計(jì)算能夠使從任意視點(diǎn)描繪球體對象時的地圖與平面地圖之間的差異為最小的網(wǎng)格縱橫比率；多邊形生成部(5)，其根據(jù)由網(wǎng)格縱橫比率計(jì)算部(3)計(jì)算出的網(wǎng)格縱橫比率，生成用于描繪地球?qū)ο笈c平面地圖之間的中間地圖的多邊形；以及描繪部(10)，其根據(jù)由多邊形生成部(5)生成的多邊形描繪中間地圖。
【IPC分類】G06T13/20, G06T17/05, G09B29/00
【公開號】CN104981848
【申請?zhí)枴緾N201380072569
【發(fā)明人】大津留誠, 洼山正一朗
【申請人】三菱電機(jī)株式會社
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2013年2月15日
【公告號】DE112013006676T5, US20150325045, WO2014125619A1