(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-05-15
(45)【発行日】2023-05-23
(54)【発明の名称】地図画像投影装置及びプログラム
(51)【国際特許分類】
G09B 29/00 20060101AFI20230516BHJP
G09G 5/00 20060101ALI20230516BHJP
G03B 21/00 20060101ALI20230516BHJP
G06T 3/00 20060101ALI20230516BHJP
【ＦＩ】
G09B29/00 A
G09G5/00 510B
G09G5/00 550C
G03B21/00 D
G06T3/00 720
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2018190421
(22)【出願日】2018-10-05
(65)【公開番号】P2020060632
(43)【公開日】2020-04-16
【審査請求日】2021-08-30
(73)【特許権者】
【識別番号】000135771
【氏名又は名称】株式会社パスコ
(74)【代理人】
【識別番号】110000154
【氏名又は名称】弁理士法人はるか国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】関口 徹
(72)【発明者】
【氏名】橘 菊生
(72)【発明者】
【氏名】福島 悟
【審査官】赤坂 祐樹
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１１－００８０１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－０９３３５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１８４３６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－００９９４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０５４７４２７１（ＣＮ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２３６４８３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１１－１２８０５７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０９Ｂ ２９／００－２９／１４
Ｇ０９Ｇ ５／００－ ５／４０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
地表面に地図画像の投影が可能なプロジェクタの位置情報、前記プロジェクタの向き、及び、地図データ、に基づいて、前記プロジェクタが投影する投影範囲の位置情報である複数の現地座標のそれぞれに対応する画素を有するとともに、前記各現地座標の前記地図データの内容が当該現地座標に対応する画素に関連付けられた前記地図画像を生成する地図画像生成手段と、前記地図画像を前記プロジェクタに出力する地図画像出力手段と、を含み、
前記プロジェクタは、前記各現地座標に該当する前記地表面の箇所に対して当該現地座標に対応する画素が投影されるようにして、前記地図画像出力手段により出力される前記地図画像を前記地表面に投影する、
ことを特徴とする地図画像投影装置。
【請求項2】
前記地図画像生成手段は、前記地図画像が投影される前記投影範囲の地表面の高さと前記プロジェクタの高さとの差にさらに基づいて、前記地図画像を生成する、ことを特徴とする請求項１に記載の地図画像投影装置。
【請求項3】
地表面に地図画像の投影が可能なプロジェクタの位置情報、前記プロジェクタの向き、及び、地図データ、に基づいて、前記プロジェクタが投影する投影範囲の位置情報に該当する前記地図画像を生成する地図画像生成手段と、前記地図画像を前記プロジェクタに出力する地図画像出力手段と、を含み、
前記プロジェクタは、前記地図画像出力手段により出力される前記地図画像を前記地表面に投影し、
前記地図画像生成手段は、前記地図画像が投影される前記投影範囲の地表面の勾配に基づいて特定される前記地図画像が投影される前記投影範囲の地表面の高さと、前記プロジェクタの高さとの差にさらに基づいて、前記地図画像を生成する、
ことを特徴とする地図画像投影装置。
【請求項4】
地表面に地図画像の投影が可能なプロジェクタの位置情報、前記プロジェクタの向き、及び、地図データ、に基づいて、前記プロジェクタが投影する投影範囲の位置情報に該当する前記地図画像を生成する地図画像生成手段と、前記地図画像を前記プロジェクタに出力する地図画像出力手段と、を含み、
前記プロジェクタは、前記地図画像出力手段により出力される前記地図画像を前記地表面に投影し、
前記地図画像生成手段は、前記地図データを構成する各座標に対する、少なくとも前記投影範囲の地表面の起伏を三次元座標で表現した地形モデルに基づいて特定される地表面の高さと、前記プロジェクタの高さとの差にさらに基づいて、前記地図画像を生成する、
ことを特徴とする地図画像投影装置。
【請求項5】
前記地図画像生成手段は、前記プロジェクタが備える光学系について設定可能なパラメータの値にさらに基づいて、前記地図画像を生成する、ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の地図画像投影装置。
【請求項6】
地表面に地図画像の投影が可能なプロジェクタの位置情報、前記プロジェクタの向き、及び、地図データ、に基づいて、前記プロジェクタが投影する投影範囲の位置情報である複数の現地座標のそれぞれに対応する画素を有するとともに、前記各現地座標の前記地図データの内容が当該現地座標に対応する画素に関連付けられた前記地図画像を生成する手順、前記地図画像を前記プロジェクタに出力し、前記各現地座標に該当する前記地表面の箇所に対して当該現地座標に対応する画素が投影されるようにして、前記地図画像を前記プロジェクタにより前記地表面に投影させる手順、
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、地図画像投影装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
道路台帳図や下水道台帳図などといった道路構造物の現況を確認するため、あるいは、工事設計図などといった道路構造物の将来の方向性を知るために、現地において紙の地図を参照して、地図で表された現地の情報を把握しながら工事などの作業が行われることがある。また、このような作業において紙面の代わりにタブレット端末に表示される地図の画像が参照されることもある。
【0003】
また特許文献１には、施工面の形成工程における施工面に対して、設計形状データと現形状データとの一致度からなる施工状態管理情報を直接投影する施工管理装置が記載されている。特許文献１に記載の技術によれば、作業者は、施工過程における実際の施工面と、設計された施工面との差異を瞬時に認識することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１７－１１７１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
作業の際に地図を参照する場合は、地図に示されている位置と当該地図で表された現地との対応がわかりにくいため当該現地の正確な把握を短時間で行うことが難しい。ここで地図の内容を現地に転記するとしても、当該現地にて精細な測量を行う必要があり手間がかかる。また紙の地図や地図の画像が表示されたタブレット端末では地図を同時に閲覧可能な人の数が限られてしまう。
【0006】
なお特許文献１に記載の技術は、手間をかけることなく多くの人が同時に地図で表された現地を正確に把握できる技術ではない。
【0007】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的の１つは、手間をかけることなく多くの人が同時に地図で表された現地を正確に把握できる地図画像投影装置及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
（１）本発明に係る地図画像投影装置は、地表面に地図画像の投影が可能なプロジェクタの位置情報、前記プロジェクタの向き、及び、地図データ、に基づいて、前記プロジェクタが投影する投影範囲の位置情報に該当する前記地図画像を生成する地図画像生成手段と、前記地図画像を前記プロジェクタに出力する地図画像出力手段と、を含み、前記プロジェクタは、前記地図画像出力手段により出力される前記地図画像を投影する。
【0009】
（２）上記（１）に記載の地図画像投影装置において、前記地図画像生成手段は、前記プロジェクタが備える光学系について設定可能なパラメータの値にさらに基づいて、前記地図画像を生成する構成とすることができる。
【0010】
（３）上記（１）、（２）に記載の地図画像投影装置において、前記地図画像生成手段は、前記地図画像が投影される前記投影範囲の地表面の高さと前記プロジェクタの高さとの差にさらに基づいて、前記地図画像を生成する構成とすることができる。
【0011】
（４）上記（３）に記載の地図画像投影装置において、前記地図画像生成手段は、前記地図画像が投影される前記投影範囲の地表面の勾配に基づいて特定される前記地図画像が投影される前記投影範囲の地表面の高さと、前記プロジェクタの高さとの差にさらに基づいて、前記地図画像を生成する構成とすることができる。
【0012】
（５）上記（３）に記載の地図画像投影装置において、さらに、少なくとも前記投影範囲の地表面の起伏を三次元座標で表現した地形モデルを有し、前記地図画像生成手段は、前記地図データを構成する各座標に対する、前記地形モデルに基づいて特定される前記地図画像が投影される地表面の高さと、前記プロジェクタの高さとの差にさらに基づいて、前記地図画像を生成する構成とすることができる。
【0013】
（６）本発明に係るプログラムは、地表面に地図画像の投影が可能なプロジェクタの位置情報、前記プロジェクタの向き、及び、地図データ、に基づいて、前記プロジェクタが投影する投影範囲の位置情報に該当する前記地図画像を生成する手順、前記地図画像を前記プロジェクタに出力する手順、をコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、手間をかけることなく多くの人が同時に地図で表された現地を正確に把握できる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の一実施形態に係る地図画像投影装置の構成図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る地図画像生成装置の構成図である。
【図3】プロジェクタの画面に表示される地図画像が投影面に投影される様子の一例を模式的に示す図である。
【図4】本発明の一実施形態に係る地図画像投影装置の機能の一例を示す機能ブロック図である。
【図5】本発明の一実施形態に係る地図画像投影装置で行われる処理の流れの一例を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の一実施形態について図面に基づき詳細に説明する。
【0017】
図１は、本発明の一実施形態に係る地図画像投影装置１０の構成図である。本実施形態に係る地図画像投影装置１０には、例えば、地図画像生成装置１２、全球測位衛星システム（ＧＮＳＳ）モジュール１４、プロジェクタ１６、慣性計測装置（ＩＭＵ）１８が含まれている。本実施形態に係る地図画像投影装置１０はモービルマッピングシステム（ＭＭＳ）のように自由に走行可能な自動車等の車両２０に搭載できるようになっている。
【0018】
地図画像生成装置１２は、パーソナルコンピュータなどのコンピュータである。図２に示すように地図画像生成装置１２は、例えば、プロセッサ３０、記憶部３２、通信部３４、表示部３６、操作部３８を含んでいる。
【0019】
プロセッサ３０は、例えば地図画像生成装置１２にインストールされるプログラムに従って動作するＣＰＵ等のプログラム制御デバイスである。
【0020】
記憶部３２は、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶素子やハードディスクドライブなどである。記憶部３２には、プロセッサ３０によって実行されるプログラムなどが記憶される。
【0021】
通信部３４は、例えばＧＮＳＳモジュール１４、プロジェクタ１６、ＩＭＵ１８との間でデータを授受するためのネットワークボードや無線ＬＡＮモジュールなどの通信インタフェースである。
【0022】
表示部３６は、液晶ディスプレイ等の表示デバイスであって、プロセッサ３０の指示に従って各種の画像を表示する。
【0023】
操作部３８は、キーボードやマウスなどといったユーザインタフェースであって、ユーザの操作入力を受け付けて、その内容を示す信号をプロセッサ３０に出力する。
【0024】
なお、地図画像生成装置１２は、ＤＶＤ－ＲＯＭやＢｌｕ－ｒａｙ（登録商標）ディスクなどの光ディスクを読み取る光ディスクドライブ、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ポートなどを含んでいてもよい。
【0025】
ＧＮＳＳモジュール１４は、本実施形態では、例えばＧＰＳモジュールなどを含んで構成されており、プロジェクタ１６の位置情報を取得する。ここでＧＮＳＳモジュール１４は、プロジェクタ１６の最新の位置情報を、例えば所定の時間間隔で、繰り返し取得してもよい。
【0026】
プロジェクタ１６は、本実施形態では例えば、地図画像２２を、地図画像２２で表された現地の道路等の地表面（投影面２４）に投影する。また本実施形態では、例えばプロジェクタ１６を操作することによって、プロジェクタ１６が備える光学系のパラメータを制御できるようになっている。また車両２０を移動させることによって、プロジェクタ１６の位置や向きは変化する。さらに、車両２０を固定した状態でプロジェクタ１６の向きを変化させてもよい。図１には、投影面２４上の、点Ｐ１、点Ｐ２、点Ｐ３、及び、点Ｐ４を頂点とする四角形（台形）に地図画像２２が投影されている様子が示されている。
【0027】
ＩＭＵ１８は、本実施形態では例えば、プロジェクタ１６に取り付けられており、プロジェクタ１６の角度を計測する。ここで例えばプロジェクタ１６の向きの変化に応じてＩＭＵ１８による計測値は変化する。ここでＩＭＵ１８は、プロジェクタ１６の最新の角度を、例えば所定の時間間隔で、繰り返し計測してもよい。
【0028】
図３は、本実施形態に係るプロジェクタ１６の画面４０に表示される地図画像２２ａが投影面２４に地図画像２２ｂとして投影される様子の一例を模式的に示す図である。図１及び図３におけるＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は現地における座標系（現地座標系）を表したもので、ここで例えば、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向は平面直角座標系のそれぞれ東西方向、南北方向を、Ｚ軸方向は高さ（標高）方向を表していることとする。また、図３には、プロジェクタ１６の位置の現地座標系における座標値が（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）と示されている。ここで例えばＸ０、Ｙ０は平面直角座標系の東西方向、南北方向のそれぞれ座標値を表し、Ｚ０は標高を表していることとし、投影面２４と同一の座標系により表していることとする。
【0029】
ここで投影面２４の表面形状に起伏がない場合で、地図画像２２ａが矩形の画面４０全体に表示される場合では、地図画像２２ｂは台形又は矩形となる。なお画面４０の一部に台形の地図画像２２ａが表示されるようにすることで、矩形の地図画像２２ｂが投影されるようにしてもよい。この場合、地図画像２２ａが表示されない画面４０に黒画素が表示されるようにしてもよい。あるいは、プロジェクタ１６が有する画像の幾何学変換により台形補正がかけられる場合は、矩形の地図画像２２ａを、そのままの矩形の状態で地図画像２２ｂとして投影されるようにしてもよい。
【0030】
また、図３ではプロジェクタ１６の向きを示す値が（ω，φ，κ）と示されている。ここで例えば現地座標系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸をそれぞれ基準方向とし、レンズを通して対面する画面４０のＸ軸周りの回転角をω、Ｙ軸周りの回転角をφ、Ｚ軸周りの回転角をκとして、反時計回りを正で表現されていることとする。
【0031】
また、図３ではプロジェクタ１６が備える光学系について設定可能なパラメータの一例である、プロジェクタ１６の画面４０とプロジェクタ１６が備えるレンズ４２との間の長さがｃと示されている。
【0032】
ここで地図画像２２ａ内の画面座標系における座標値（画面座標）が（ｘｍ，ｙｍ）である画素が、投影面２４上の、現地座標系における座標値（現地座標）が（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）である現地に地図画像２２ｂの画素として投影されることとする。
【0033】
この場合、座標値（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）に基づいて座標値（ｘｍ，ｙｍ）は、以下の式（１）及び式（２）により算出される。
【数1】
【0034】
なお式（１）及び式（２）におけるｍ１１～ｍ３３の値は、以下の式（３）～式（１１）により算出される値である。
【数2】
【0035】
プロジェクタ１６の位置、プロジェクタ１６の向きが既知であれば、プロジェクタ１６の光学設計（例えば光学系のパラメータの値）によって、図面画像２２ａ内の各画素の投影方向が一意に定まる。そのため、上述のようにしてプロジェクタ１６の位置情報と投影範囲の位置情報との関係が特定され、投影範囲内の位置情報を示す各座標値に対して、地図画像２２ａ内の画素の位置との対応が一意に特定できる。
【0036】
そして、例えば座標管理されている道路台帳図や下水道台帳図などの地図データの内容を現地の投影面２４に投影する場合、地図データを構成する各座標データに対してプロジェクタ１６で投影する地図画像２２ａ内の画素の位置を特定し、投影範囲内にある全ての地図データを反映させることで地図画像２２ａを生成する。そして、生成された地図画像２２ａが投影されるようにすることで、道路台帳図や下水道台帳図などの地図データの内容が表された地図画像２２ｂが現地の投影面２４上に直接等倍で投影される。
【0037】
道路台帳図や下水道台帳図などといった道路構造物が記載された紙の地図や道路構造物の地図の画像が表示されたタブレット端末を参照することにより地図で表された場所の状況を把握しながら工事などの作業が行われることがある。
【0038】
作業の際に紙の地図や地図の画像が表示されたタブレット端末を参照する場合は、地図に示されている位置と当該地図で表された実際の場所との対応がわかりにくいため当該場所の状況の正確な把握を短時間で行うことが難しい。ここで地図の内容を実際の場所に転記するとしても、当該場所にて精細な測量を行う必要があり手間がかかる。また紙の地図や地図の画像が表示されたタブレット端末では同時に閲覧可能な人の数が限られてしまう。
【0039】
本実施形態によれば以上のようにして、現地の投影面２４上に直接、地図画像２２が等倍で投影される。そのため、手間をかけることなく多くの人が同時に地図で表された現地を正確に把握できることとなる。
【0040】
以下、本実施形態に係る地図画像生成装置１２で実装される機能、及び、本実施形態に係る地図画像投影装置１０において行われる処理についてさらに説明する。
【0041】
図４は、本実施形態に係る地図画像生成装置１２で実装される機能の一例を示す機能ブロック図である。なお、本実施形態に係る地図画像生成装置１２で、図４に示す機能のすべてが実装される必要はなく、また、図４に示す機能以外の機能が実装されていても構わない。
【0042】
図４に示すように、本実施形態に係る地図画像生成装置１２には、機能的には例えば、地図データ記憶部５０、プロジェクタ位置情報取得部５２、プロジェクタ向き情報取得部５４、光学系パラメータ情報取得部５６、地図データ取得部５８、画面座標特定部６０、地図画像生成部６２、地図画像出力部６４、が含まれる。地図データ記憶部５０は、記憶部３２を主として実装される。プロジェクタ位置情報取得部５２、プロジェクタ向き情報取得部５４、光学系パラメータ情報取得部５６、地図画像出力部６４は、プロセッサ３０、及び、通信部３４を主として実装される。地図データ取得部５８、画面座標特定部６０、地図画像生成部６２は、プロセッサ３０を主として実装される。
【0043】
以上の機能は、コンピュータである地図画像生成装置１２にインストールされた、以上の機能に対応する指令を含むプログラムをプロセッサ３０で実行することにより実装されてもよい。このプログラムは、例えば、光ディスク、磁気ディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等のコンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体を介して、あるいは、インターネットなどを介して地図画像生成装置１２に供給されてもよい。
【0044】
地図データ記憶部５０は、本実施形態では例えば、座標で管理されている道路台帳図や下水道台帳図、あるいは工事設計図などの地図データを記憶する。地図データとは、地表面にある構造物等の地物の位置情報や形状を、図形データとして一つまたは複数の座標情報で表現したもので、地点を表現する「点」データ、線状の地物を表現する「線」データ、矩形ないしは多角形からなる面的な領域を表現する「面」データに分類される。形状を表す座標情報の他に、例えば地物の種類等を識別するための分類コードや、地物の高さ（標高）を表す標高情報などを属性情報として付与してもよい。また、地表面の地物だけでなく、例えば、埋設物や地盤高などの地下や空中にある構造物の情報や地形の情報等が示されていてもよい。ここで当該地図データは、座標管理されていればラスタデータでもベクタデータでも、あるいは空中写真を正射変換したデジタルオルソでも構わない。ここでいう座標とは、例えば緯度及び経度、あるいは、平面直角座標系の座標データであってもよく、後述するプロジェクタの位置情報等を含む相対座標であってもよい。
【0045】
ここでは例えば、地図データ記憶部５０に、地図画像２２が投影される可能性のある現地の範囲についての地図データが少なくとも記憶されていることとする。
【0046】
また当該地図データには、例えば地図の投影面２４における勾配を示す属性値が含まれていてもよい。
【0047】
また当該地図データは、平面における二次元座標に高さ情報を付与した三次元データであってもよく、また現地に投影する地図データとは別に、当該地形を表現する例えば三次元地形モデルあるいは三次元点群モデルを含んでもよく、これらのデータから、投影範囲の地表面の起伏を三次元座標で表現した地形モデルを作成してもよい。
【0048】
プロジェクタ位置情報取得部５２は、本実施形態ではプロジェクタ１６の位置情報を取得する。ここでいう位置情報とは、例えば緯度及び経度、あるいは、平面直角座標系の座標データであってもよく、地図データを含む相対座標であってもよい。ここで当該位置情報に、プロジェクタ１６の標高などの高さが示されていてもよい。この高さは、標高等の絶対高さ情報の他に、地表面または所定の位置の高さを基準とした相対的な高さであってもよい。またプロジェクタ位置情報は、レンズ４２の中心の位置を示していてもよい。
【0049】
本実施形態において例えば、ＧＮＳＳモジュール１４が、上述のプロジェクタ位置情報を生成してもよい。またＧＮＳＳモジュール１４が、ＧＮＳＳモジュール１４による測位結果に対して、レンズ４２の中心の位置とＧＮＳＳモジュール１４の位置との違いに応じた補正処理を実行することによって、上述のプロジェクタ位置情報を生成してもよい。そしてプロジェクタ位置情報取得部５２が、ＧＮＳＳモジュール１４からプロジェクタ位置情報を取得してもよい。
【0050】
あるいは例えば、プロジェクタ位置情報取得部５２が、ＧＮＳＳモジュール１４の測位結果を受信して、当該測位結果に基づいてプロジェクタ位置情報を生成して、当該プロジェクタ位置情報を取得してもよい。
【0051】
なおプロジェクタ位置情報は、ＧＮＳＳモジュール１４による測位結果に基づくものである必要はない。例えば、地図画像投影装置１０がカメラを備えており、当該カメラが、位置情報が既知である地点に置かれた複数のマーカを撮影した画像を生成し、そしてプロジェクタ位置情報取得部５２が、撮影された画像内におけるそれぞれのマーカの位置、撮影したカメラの方向に基づいて特定されるプロジェクタ１６の位置を示すプロジェクタ位置情報を生成してもよい。そしてプロジェクタ位置情報取得部５２が、当該プロジェクタ位置情報を取得してもよい。
【0052】
プロジェクタ向き情報取得部５４は、本実施形態では例えば、プロジェクタ１６の向きを示すプロジェクタ向き情報を取得する。
【0053】
ここで例えば、ＩＭＵ１８が、上述のプロジェクタ向き情報を生成してもよい。そしてプロジェクタ向き情報取得部５４が、ＩＭＵ１８からプロジェクタ向き情報を取得してもよい。
【0054】
あるいは例えば、プロジェクタ向き情報取得部５４が、ＩＭＵ１８から計測結果を受信して、当該計測結果に基づいてプロジェクタ向き情報を生成して、当該プロジェクタ向き情報を取得してもよい。
【0055】
光学系パラメータ情報取得部５６は、本実施形態では例えば、プロジェクタ１６が備える光学系について設定可能なパラメータの値を示す光学系パラメータ情報を取得する。ここで例えば、光学系パラメータ情報に、プロジェクタ１６の画面４０とプロジェクタ１６が備えるレンズ４２との間の長さを示す値である、上述の式（１）及び式（２）における値ｃが示されていてもよい。
【0056】
ここで例えば、プロジェクタ１６が、上述の光学系パラメータ情報を生成して、地図画像生成装置１２に送信してもよい。そして光学系パラメータ情報取得部５６が、プロジェクタ１６から送信される当該光学系パラメータ情報を受信してもよい。
【0057】
地図データ取得部５８は、本実施形態では例えば、地図データ記憶部５０に記憶されている上述の地図データを取得する。ここで例えば、地図データ記憶部５０に記憶されている地図データのうち、投影範囲に相当する領域についての地図データが切り出されて取得されてもよい。
【0058】
画面座標特定部６０は、本実施形態では例えば、プロジェクタ位置情報、及び、プロジェクタ向き情報、及び、上述の地図データ、に基づいて、プロジェクタ１６が投影する投影範囲内の位置情報である座標値を特定し、投影範囲内にある地図データを構成する各座標値に対して、該当する地図画像２２ａ内の画面座標を特定する。ここで例えば、上述の式（１）及び式（２）に基づいて地図データの画面座標が特定されてもよい。
【0059】
ここで画面座標特定部６０は、プロジェクタ１６が備える光学系について設定可能なパラメータの値（例えば光学系パラメータ情報が示す値ｃ）にさらに基づいて、地図データの画面座標を特定してもよい。
【0060】
またプロジェクタ１６が備える光学系について設定可能なパラメータの値に基づかずに地図データの画面座標が特定されてもよい。またプロジェクタ１６が備える光学系について設定可能なパラメータがなくてもよい。この場合に例えば、上述の式（１）及び式（２）における値ｃとして所定値が用いられてもよい。
【0061】
また画面座標特定部６０は、現地の高さとプロジェクタ１６の高さとの差にさらに基づいて、画面座標を特定してもよい。当該差は、式（１）及び式（２）における値Ｚｍ－Ｚ０に相当する。また当該差は、地図画像２２ｂが投影される投影面２４の傾きに基づいて特定されてもよい。
【0062】
なお、画素が投影される現地の高さとプロジェクタ１６の高さとの差に基づかずに画面座標が特定されてもよい。この場合に例えば、上述の式（１）及び式（２）における値Ｚｍ－Ｚ０として所定値が用いられてもよい。
【0063】
ここで投影面２４の傾きは、例えば地図データに示されている、上述の勾配を示す属性値に基づいて特定されてもよく、また例えば、車両２０に取り付けられたＩＭＵに基づいて、投影面２４の勾配角度が特定されてもよい。そして当該勾配角度に基づいて、上述の式（１）及び式（２）における値Ｚｍが特定されるようにしてもよい。
【0064】
また投影面２４の形状に一定の勾配等では無いような起伏がある場合は、上述の地形モデルに基づいて、地図データの各座標に対応する高さの値Ｚｍを特定してもよい。また、予め作成した地形モデルが無い場合は、車両２０に取り付けられたレーザプロファイラ等を使用して投影面２４の三次元点群データを取得し、上述のような地形モデルを作成することで地図データの各座標に対応する高さの値Ｚｍを特定してもよい。ここで特定された地図データの各座標に対応する高さの値Ｚｍとプロジェクタ１６の高さとの差により、上述の式（１）及び式（２）に基づいて画面座標が特定されてもよい。さらに、地図データのうち、線データおよび面データの境界線を構成する頂点間の投影面２４に高低差がある場合は、線データの直線上、面データの境界線上に適宜頂点を追加し、上述の地形モデル等から高さの値Ｚｍを特定し、プロジェクタ１６の高さとの差により追加した各頂点に対応する画面座標が特定されてもよい。地図データがラスタデータの場合は、投影面２４に投影される地図画像２２ｂの各画素の座標に相当する高さの値Ｚｍを上述の地形モデル等から特定し、プロジェクタ１６の高さとの差により各画素に対応する画面座標が特定されてもよい。
【0065】
地図画像生成部６２は、本実施形態では例えば、現地座標である地図データを構成する各座標値に対する地図画像２２ａ内の画面座標に基づいて、投影範囲内の全ての地図データを所定の方法に従って投影面２４に表示できる地図画像２２を生成する。所定の方法とは、例えば、地図データのうち「点」を示すデータは、各地点の現地座標に該当する画像２２ａ内の画面座標の画素を中心として、地物の種類等を識別するための属性情報により記号またはアイコン等を表示できる地図画像２２ａを生成してもよい。また、地図データのうち「線」を示すデータは、線を構成する各頂点の現地座標、および、上述の投影面２４の高低差により追加した頂点の現地座標に該当する画面座標を結ぶ直線上の画素を、地図データの属性情報の値により色、線種等で表示できる地図画像２２ａを生成してもよい。さらに、領域（「面」）を示すデータは、領域の境界線を構成する各頂点の現地座標、および、上述の投影面２４の高低差により追加した頂点の現地座標に該当する画面座標に囲まれた領域内の画素を、地図データの属性情報の値により着色または塗りつぶしパターンで表示できる地図画像２２ａを生成してもよい。投影範囲内に含まれる全ての地図データを反映させることで地図画像２２ａが完成する。さらに、ラスタデータの場合は、地図画像２２ｂが投影される各画素の高さ情報を含む現地座標に基づいて、地図画像２２ａの画面座標を特定して地図画像２２ａを生成してもよい。
【0066】
地図画像出力部６４は、本実施形態では例えば、地図画像生成部６２により生成される地図画像２２をプロジェクタ１６に出力する。ここで例えば、地図画像出力部６４は、通信部３４を介してプロジェクタ１６に地図画像２２を送信してもよい。
【0067】
そしてプロジェクタ１６は、地図画像出力部６４により出力される地図画像２２を投影する。ここで例えばプロジェクタ１６は、画面４０に地図画像２２ａを表示させることによって、レンズ４２などの光学系を介して、投影面２４に地図画像２２ｂを投影してもよい。
【0068】
以下、本実施形態に係る地図画像投影装置１０において行われる処理の流れの一例を、図５に例示するフロー図を参照しながら説明する。
【0069】
まず、プロジェクタ位置情報取得部５２が、ＧＮＳＳモジュール１４から送信される、現在のプロジェクタ１６の位置を示すプロジェクタ位置情報を取得する（Ｓ１０１）。
【0070】
そして、プロジェクタ向き情報取得部５４が、ＩＭＵ１８から送信される、現在のプロジェクタ１６の向きを示すプロジェクタ向き情報を取得する（Ｓ１０２）。
【0071】
そして、光学系パラメータ情報取得部５６が、プロジェクタ１６から送信される、プロジェクタ１６が備える光学系の現在におけるパラメータの値を示す光学系パラメータ情報を取得する（Ｓ１０３）。
【0072】
そして、地図データ取得部５８が、Ｓ１０１に示す処理で取得されたプロジェクタ位置情報、Ｓ１０２に示す処理で取得されたプロジェクタ向き情報、及び、Ｓ１０３に示す処理で取得された光学系パラメータ情報に基づいて、投影範囲を特定する（Ｓ１０４）。Ｓ１０４に示す処理では例えば、プロジェクタ１６の画面内に収まる範囲に相当する投影範囲が特定される。
【0073】
地図画像２２内の座標値が（ｘｍ，ｙｍ）である画素は、以下の式（１２）及び式（１３）により算出される、投影面２４上の座標値が（Ｘｍ，Ｙｍ）である地点に投影される。なお、式（１２）及び式（１３）においては、投影面２４上の座標値が（Ｘｍ，Ｙｍ）である点の標高はＺｍであることとする。また式（１２）及び式（１３）におけるｍ１１～ｍ３３の値は、上述の式（３）～式（１１）により算出される値である。
【数3】
【0074】
Ｓ１０４に示す処理では例えば、式（１２）及び式（１３）に示す数式に基づいて、図１に示されている点Ｐ１、点Ｐ２、点Ｐ３、及び、点Ｐ４の位置や、点Ｐ１～点Ｐ４を順次結ぶことによって形成される四角形の辺の位置が、投影範囲として特定されてもよい。
【0075】
なお式（１２）及び式（１３）においては、例えば、Ｚｍ－Ｚ０の値を所定値に仮定することでＸｍ及びＹｍの値は一意に算出される。Ｓ１０４に示す処理では投影範囲が大まかに特定できれば充分である。そのため例えば、Ｓ１０４に示す処理では、Ｚｍ－Ｚ０の値に所定値を設定した上で、投影範囲が特定されるようにしてもよい。また例えば、式（１２）及び式（１３）に示す数式に基づいて算出される領域を所定の倍率で拡大した領域が投影範囲として特定されるようにしてもよい。
【0076】
そして、地図データ取得部５８が、地図データ記憶部５０に記憶されている地図データのうち、Ｓ１０４に示す処理で特定された投影範囲に相当する領域についての地図データを切り出して取得する（Ｓ１０５）。
【0077】
そして、画面座標特定部６０が、取得されたプロジェクタ位置情報、プロジェクタ向き情報、光学系パラメータ情報、地図データ、及び、投影面２４の高さ情報に基づいて、地図データの各座標値に該当する地図画像２２内における画面座標を特定する（Ｓ１０６）。
【0078】
そして地図画像生成部６２が、Ｓ１０６に示す処理で特定された画面座標に応じて、投影する地図データが反映された地図画像２２を生成する（Ｓ１０７）。
【0079】
そして、地図画像出力部６４が、Ｓ１０７に示す処理で生成された地図画像２２をプロジェクタ１６に送信する（Ｓ１０８）。すると、プロジェクタ１６は、当該地図画像２２を受信する。
【0080】
そして、プロジェクタ１６が、Ｓ１０８に示す処理で送信された地図画像２２を投影面２４に投影して（Ｓ１０９）、本処理例に示す処理は終了される。
【0081】
ＧＮＳＳモジュール１４やＩＭＵ１８によってプロジェクタ１６の正確な位置や地図画像２２の投影方向を迅速に計測できることから、本実施形態によれば、高精度な地図画像２２の迅速な生成が可能となる。
【0082】
また例えば地図データの階層の表示方法を工夫したり、危険な場所が目立つ色で色分け表示されるようにしたりすることで、状況の正確な理解や正確な作業指示が可能となる。
【0083】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。
【0084】
例えば上述の処理例において、投影される地図画像２２が車両２０の移動や投影方向の変化に応じてリアルタイムに変化するようにしてもよい。例えば車両２０が走行している状態で地図画像２２の投影が連続的に行われるようにしてもよい。この場合、Ｓ１０１～Ｓ１０９に示す処理が繰り返し実行されることとなる。
【0085】
この態様は、例えば車両２０を移動させながら広い範囲の作業を行う場合に好適である。例えば車両２０が低速度で走行しながら地下埋設物の状況を示す地図画像２２が投影されるようにすることで、長い道路などに対して連続的なマーキング作業を行うことができる。このようにすれば、マーキング作業の効率化が期待できる。
【0086】
また例えば、Ｓ１０４に示す処理の代わりに、プロジェクタ１６の位置を中心とした所定の大きさの領域を特定する処理が実行されてもよい。そしてＳ１０５に示す処理で当該領域についての地図データが切り出されて取得されてもよい。
【0087】
また、上述の具体的な文字列や数値、並びに、図面中の具体的な文字列は例示であり、これらの文字列や数値には限定されない。
【符号の説明】
【0088】
１０ 地図画像投影装置、１２ 地図画像生成装置、１４ 全球測位衛星システム（ＧＮＳＳ）モジュール、１６ プロジェクタ、１８ 慣性計測装置（ＩＭＵ）、２０ 車両、２２，２２ａ，２２ｂ 地図画像、２４ 投影面、３０ プロセッサ、３２ 記憶部、３４ 通信部、３６ 表示部、３８ 操作部、４０ 画面、４２ レンズ、５０ 地図データ記憶部、５２ プロジェクタ位置情報取得部、５４ プロジェクタ向き情報取得部、５６ 光学系パラメータ情報取得部、５８ 地図データ取得部、６０ 画面座標特定部、６２ 地図画像生成部、６４ 地図画像出力部。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】