BR102012009137A2 - Base de dados para um dispositivo de navegação, método de fornecer uma representação tridimensional de um terreno e método de gerar uma base de dados - Google Patents

Abstract

BASE DE DADOS PARA UM DISPOSITIVO DE NAVEGAÇÃO, MÉTODO DE FORNECER UMA REPRESENTAÇÃO TRIDIMENSIONAL DE UM TERRENO E MÉTODO DE GERAR UMA BASE DE DADOS. A presente invenção refere-se a uma base de dados (10) para um dispositivo de navegação que inlcui dados de modelo de elevação digital definindo uma superfície tridimensional. A base de dados (10) armazena para ladrilhos plurais de um mosaico, uma primeira matriz (23) incluindo coordenadas tridimensionais de vértices de redes irregulares trianguladas plurais, TINs, para o respectivo ladrilho, e uma pluralidade de segundas matrizes (24, 25). Cada segunda matriz (24, 25), respectivamente, define faces triangulares de uma TIN e inclui uma pluralidade de índices de vértice dos vértices para definir faces triangulares da respectiva TIN. Um método de fornecer uma representação de um terreno tridimensional e um método de gerar a base de dados também são descritos.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "BASE DE DADOS PARA UM DISPOSITIVO DE NAVEGAÇÃO, MÉTODO DE FOR- NECER UMA REPRESENTAÇÃO TRIDIMENSIONAL DE UM TERRENO E MÉTODO DE GERAR UMA BASE DE DADOS".

Campo Técnico

A presente invenção refere-se a métodos e dispositivos associa- dos com a utilização de informação da altura em dispositivos de navegação. Modalidades da invenção referem-se, em particular, a uma base de dados para um dispositivo de navegação, um método de disponibilizar uma repre- sentação de um terreno tridimensional e um método de gerar uma base de dados para um dispositivo de navegação. Modalidades da invenção referem- se, em particular, para tais dispositivos e métodos, em que a informação da altura é armazenada sob a forma de TINs, respectivamente, definidas para Iadrilhos de um mosaico. Antecedentes da Invenção

Informação da altura para um terreno é cada vez mais ampla- mente utilizada em dispositivos de navegação. Um campo exemplificativo em que a tal informação da altura pode ser usada é a disponibilização de mapas tridimensionais. Dispositivos de saída ópticos podem ser utilizados para a disponibilização de mapas eletrônicos. Uma vez que os mapas ele- trônicos podem ser exibidos em telas de dispositivos de pequenas dimen- sões e/ou portáteis, eles têm a vantagem de ser muito versátil e compacto. Mapas tridimensionais (3D), isto é, representações perspectivas podem ser de especial valor para o usuário devido à sua alta qualidade de reconheci- mento. Isto é, o reconhecimento de uma região do meio ambiente, tais co- mo, uma interseção de ruas pode ser facilitada quando um mapa tridimensi- onal é disponibilizado, em comparação com uma representação bidimensio- nal convencional.

Dados de Modelo de Elevação Digital (DEM) podem ser arma- zenados sob a forma de redes triangulares irregulares (TINs). O bom de- sempenho do tempo de execução pode ser atingido quando o processamen- to do terreno é a partir de TINs. Dados DEM podem ser organizados de a- cordo com um mosaico, com Iadrilhos do mosaico cobrindo a área em que os dados DEM para o terreno está disponível para processamento. Um Iadri- Iho com formas retangulares ou trapezoidais pode ser dividido em vários pe- daços triangulares. Para cada um dos pedaços, uma TIN pode ser definida.

Assim, várias TINS podem ser definidas para, respectivamente, cada Iadrilho do mosaico.

Em uma abordagem para armazenar TINs para um ladrilho, os dados de cada TIN são armazenados separadamente, tal que todas as in- formações necessárias para reconstruir a TIN estejam incluídas na estrutura de dados separada para a TIN. Em uma abordagem convencional, os dados que descrevem uma TIN podem incluir uma matriz, em que coordenadas tridimensionais (isto é, coordenadas 3-tuplas) para os vértices do respectivo TIN são armazenadas, outra matriz que inclui índices de vértice para especi- ficar quais dos vértices respectivamente formam extremidades das várias faces triangulares da TIN e, possivelmente, ainda outra matriz que define vetores normais das faces triangulares.

A Figura 11 ilustra dados 41 definindo várias TIN para um ladri- lho. Os dados 41 incluem um identificador único para o ladrilho. Uma matriz 42 define as coordenadas de todos os vértices de uma primeira TIN definida sobre o ladrilho. Uma matriz 43 inclui índices de vértices e define as faces triangulares da primeira TIN. Outra matriz (não mostrada na Figura. 11) pode incluir informação sobre vetores normais para a primeira TIN. Uma matriz 44 define as coordenadas de todos os vértices de uma segunda TIN definida no ladrilho. Uma matriz 45 inclui índices de vértices e define as faces triangula- res da segunda TIN. Outra matriz (não mostrada na Figura 11) pode incluir informação sobre vetores normais para a segunda TIN.

A abordagem convencional, tal como explicado com referência à Figura 41 pode resultar em informação redundante de serem armazenados. Para ilustração, se a primeira e segunda TIN têm vértices em comum, as coordenadas tridimensionais destes vértices podem ser armazenadas várias vezes. Isto é, a coordenada 3-tuplas pode ser incluída tanto na matriz 42 quanto na matriz 44. Tal redundância é indesejável, com vista à necessidade de espaço de armazenamento. Sumário

Por conseguinte, existe uma necessidade de um banco de da- dos e de métodos que aliviam os inconvenientes acima mencionados. Existe em particular a necessidade de um banco de dados e para os métodos que permitem TIN plurais a ser respectivamente definido para cada Iadrilho de um mosaico, enquanto, atenuando os problemas de redundância.

Essa necessidade é satisfeita por um banco de dados e métodos como recitado nas reivindicações independentes. As reivindicações depen- dentes definem as modalidades.

De acordo com um aspecto, uma base de dados para um dispo- sitivo de navegação é fornecido. A base de dados inclui dados de modelo de elevação digital (DEM) que definem uma superfície tridimensional de um ter- reno. A base de dados armazena, para cada Iadrilho de uma pluralidade de Iadrilhos de um mosaico, uma primeira matriz e uma pluralidade de segun- das matrizes. A primeira matriz inclui coordenadas de vértice tridimensionais de redes irregulares trianguladas plurais, TINs, para o respectivo ladrilho. Cada segunda matriz respectivamente define uma TIN e inclui uma plurali- dade de índices dos vértices para os quais as coordenadas de vértice são armazenadas na primeira matriz para definir as faces triangulares do respec- tivo Tl N.

Na base de dados, as coordenadas tridimensionais de vértices de várias TINs definidas para o ladrilho pode ser toda agregada em uma primeira matriz. Assim, os problemas associados com redundância de dados indesejados podem ser atenuados. Várias segundas matrizes podem fazer referência a uma e a mesma primeira matriz.

O banco de dados pode armazenar, para cada ladrilho da plura- lidade de Iadrilhos de um mosaico, respectivamente, apenas uma primeira matriz que inclui as coordenadas dos vértices. Para cada um dos vértices, as coordenadas tridimensionais são

incluídas na primeira matriz apenas uma vez, mesmo se o vértice é um vérti- ce de várias TINs. Cada segunda matriz da pluralidade de segundas matrizes pode ser uma tira triangular. Deste modo, uma descrição compacta de uma TIN é fornecida. Os requisitos de espaço de armazenamento podem ser reduzidos.

Um índice de, pelo menos, um vértice pode ser incluído em dife- rentes segundas matrizes. Deste modo, as mesmas entradas da primeira matriz são utilizadas por diferentes segundas matrizes quando as TINs cor- respondentes têm um vértice em comum.

A base de dados pode armazenar, para cada Iadrilho da plurali- dade de Iadrilhos pelo menos duas segunda matrizes. Isso permite que um Iadrilho seja dividido em duas peças triangulares. Em cada uma das peças triangulares, uma TIN pode ser definida. As peças triangulares podem ser retangulares, triângulos isósceles. A combinação de dados provenientes de diferentes níveis de detalhes é, desse modo, facilitada.

A base de dados pode armazenar, para cada Iadrilho da plurali- dade de ladrilhos, pelo menos, seis segundas matrizes. Isto permite que o terreno seja armazenado em dois níveis diferentes de detalhes para um ta- manho de Iadrilho determinado. Pelo menos, uma das segundas matrizes pode corresponder a uma TIN que se sobrepõe parcialmente ou totalmente com a TIN representada por outra das segundas matrizes para o mesmo ladrilho. Pelo menos uma das segundas matrizes pode corresponder a uma TIN que está totalmente contida na região coberta pela TIN representada por outra das segundas matrizes para o mesmo ladrilho. Para cada ladrilho da pluralidade de ladrilhos, duas das seis segundas matrizes podem respecti- vamente definir uma TIN em um pedaço triangular obtido por corte do Iadri- lho. As quatro outras segundas matrizes respectivamente podem definir uma TIN em um pedaço triangular obtido dividindo o ladrilho em quatro triângulos isósceles de tamanhos iguais retangulares. As TIN definidas nos pedaços triangulares de tamanho menor podem, respectivamente, sobrepor parcial- mente ou totalmente a TIN definida no pedaço triangular de tamanho maior. As entradas para vértices na primeira matriz podem ser ordena-

das de acordo com uma métrica de distância para coordenadas dos vértices. A seqüência de entradas na primeira matriz pode ser selecionada, de tal modo que para qualquer vértice determinado tendo uma entrada na primeira matriz, a entrada sucessiva da primeira matriz inclui as coordenadas de vér- tice de um vértice que não está incluído em qualquer uma das entradas pre- cedentes à entrada para o vértice determinado, e as quais têm uma distância mínima a partir do vértice determinado de acordo com a métrica de distân- cia. Desse modo, uma ordem de entradas pode ser estabelecida na qual a distância entre as coordenadas de vértice de entradas sucessivas, determi- nada de acordo com a métrica de distância, é pequena. A métrica de distân- cia pode ser uma métrica Lp ou qualquer outra distância métrica adequada. Quando as entradas na primeira matriz estão ordenadas, de a-

cordo com uma métrica de distância, uma codificação delta pode ser utiliza- da para as coordenadas de vértice armazenadas na primeira matriz. Coor- denadas de vértice em uma estrutura de referência absoluta ou relativa a um ponto característico no Iadrilho podem ser armazenadas para a primeira en- trada da primeira matriz. Para cada entrada seguinte, a diferença nas coor- denadas (isto é, o vetor de distância) entre as coordenadas de vértice do vértice que é atribuído a esta entrada e as coordenadas de vértice do vértice atribuído à entrada diretamente precedente, pode ser armazenada na primei- ra matriz. Com as entradas sendo ordenadas de acordo com uma métrica de distância os bits mais significativos das entradas que correspondem a zeros podem ser omitidos. Assim, os requisitos de espaço de armazenamento po- dem ser ainda mais reduzidos.

Para alguns ou todos os Iadrilhos do mosaico, o banco de dados pode armazenar mais de uma primeira matriz que incluem coordenadas tri- dimensionais de vértices de várias TINs para o respectivo ladrilho. Neste caso, pelo menos, uma das primeiras matrizes é referenciada por diferentes segundas matrizes do ladrilho respectivo.

De acordo com outro aspecto, um dispositivo de navegação é fornecido. O dispositivo de navegação inclui a base de dados de qualquer um aspecto ou modalidade, um dispositivo de saída óptica e um dispositivo de processamento. O dispositivo de processamento é acoplado à base de dados e ao dispositivo de saída óptica. O dispositivo de processamento pode ser configurado para controlar o dispositivo de saída óptica para fornecer uma representação de um terreno tridimensional com base nos dados obti- dos a partir do banco de dados.

O dispositivo de processamento pode ser configurado para pro- cessar várias redes irregulares triangulares, TINs1 de um Iadrilho para gerar a vista em perspectiva. O dispositivo de processamento pode ser configura- do para determinar coordenadas tridimensionais de vértices das várias TINs a partir de uma e da mesma primeira matriz armazenada na base de dados para o respectivo ladrilho. De acordo com outro aspecto, um método de disponibilização de

uma representação de um terreno tridimensional é fornecido, no qual a re- presentação do terreno tridimensional é gerada utilizando um banco de da- dos de qualquer um dos aspectos ou modalidade.

No método, redes irregulares trianguladas plurais, TINs, podem ser processadas para um ladrilho de um mosaico. Coordenadas de vértice para vértices das várias TINs podem ser recuperadas a partir de uma mes- ma primeira matriz e armazenadas no banco de dados para o respectivo la- drilho.

De acordo com outro aspecto, um método de geração de uma base de dados para um dispositivo de navegação é fornecido. No método, as etapas que se seguem são, respectivamente, realizadas para cada ladri- lho de um mosaico: coordenadas vértice de vértices de redes irregulares trianguladas plurais, TINs, definidas para o respectivo ladrilho são determi- nadas. Uma primeira matriz que inclui as coordenadas de vértice determina- das para as diversas TINs é gerada. Uma segunda matriz é, respectivamen- te, gerada para cada uma das várias TINs, tal que cada segunda matriz, respectivamente, inclui uma pluralidade de índices dos vértices para os quais as coordenadas de vértice estão incluídas na primeira matriz. A se- gunda matriz é gerada, de modo a definir quais vértices estão localizados nas extremidades das várias faces triangulares da respectiva TIN.

No método, as coordenadas de vértice de várias TINs diferentes são agregadas em uma primeira matriz. Problemas de redundância pode, assim, ser suavizados.

A primeira matriz pode ser gerada, de tal modo que as coorde- nadas tridimensionais de qualquer vértice são incluídas apenas uma vez na primeira matriz, mesmo que o vértice seja um vértice de várias TINs.

Cada segunda matriz da pluralidade de segundas matrizes pode

ser gerada como uma tira triangular. Deste modo, uma descrição compacta de uma TIN é fornecida. Os requisitos de espaço de armazenamento podem ser reduzidos.

A pluralidade de segundas matrizes pode ser gerada, de tal mo- do que um índice de, pelo menos, um vértice está incluído em diferentes se- gundas matrizes. Deste modo, as mesmas entradas da primeira matriz são referências por diferentes segundas matrizes quando as TINs corresponden- tes têm o respectivo vértice em comum.

Para cada Iadrilho da pluralidade de ladrilhos, pelo menos, duas segundas matrizes podem ser geradas. Para cada Iadrilho da pluralidade de ladrilhos, pelo menos, seis segundas matrizes podem ser geradas. Deste modo, pedaços triangulares configurados como pedaços retangulares isós- celes podem ser definidos, para os quais, respectivamente, uma TIN pode ser definida. Combinação de dados de diferentes níveis de detalhes é facili- tada desse modo.

O método pode incluir a determinação de uma ordem de entra- das para os vértices na primeira matriz, de acordo com uma métrica de dis- tância. Para este fim, um procedimento pode ser realizado no qual um vérti- ce é selecionado para ser um vértice de partida, para o qual uma entrada é gerada na primeira posição na primeira matriz. Posteriormente, as seguintes etapas são executadas iterativamente para adicionar entradas para os vérti- ces para a primeira matriz: Para o vértice, o qual é o último da primeira ma- triz, aquele dos vértices restantes que ainda não está incluído na primeira matriz é selecionado que tem uma distância mínima a partir do vértice que é o último da primeira matriz. Uma entrada para este vértice é, então, adicio- nada no final da primeira matriz. O processo pode continuar até que as en- tradas sejam geradas na primeira matriz para todos os vértices. Uma codificação delta pode ser utilizada para a coordenada 3- tuplas dos vértices. Se as entradas para os vértices são geradas na primeira matriz, de acordo com uma métrica de distância, um vetor de distância pode ser determinado quando o mais próximo vértice vizinho foi determinado. Ve- tores de distância entre os vértices sucessivos, em vez de as coordenadas absolutas de vértice, podem ser armazenados na matriz em primeiro lugar.

A base de dados pode ser armazenada em um meio de armaze- namento. A base de dados pode ser implantada em um dispositivo de nave- gação.

É para ser entendido que as características acima mencionadas

e as que serão explicadas a seguir podem ser utilizadas não só nas respec- tivas combinações indicadas, mas também em outras combinações ou de forma isolada.

Breve Descrição dos Desenhos As características anteriores e outras das modalidades se torna-

rão mais evidentes a partir da seguinte descrição detalhada de modalidades, quando lida em conjunto com os desenhos em anexo. Nos desenhos, núme- ros de referência similares se referem a elementos similares.

A Figura 1 é um diagrama de blocos esquemático de um disposi- tivo de navegação.

A Figura 2 ilustra um terreno com mosaico sobreposto.

A Figura 3 é uma vista plana de um Iadrilho do mosaico.

As Figuras 4 e 5 são vistas em perspectiva ilustrando as redes triangulares irregulares (TINs) para pedaços triangulares de um ladrilho. A Figura 6 é uma vista esquemática de uma base de dados.

A Figura 7 é uma vista plana de um ladrilho para o qual duas TINs são definidas.

A Figura 8 é uma vista esquemática de um conjunto de dados que definem as duas TINs da Figura 7. A Figura 9 é uma vista plana que ilustra a compartimentação de

um ladrilho para outro nível de detalhe.

A Figura 10 é um fluxograma de um método de geração de uma base de dados.

A Figura 11 é uma vista esquemática de uma base de dados convencional.

Descrição Detalhada da Invenção A Figura 1 ilustra esquematicamente um dispositivo de navega-

ção 1, de acordo com uma modalidade. O dispositivo de navegação 1 com- preende um dispositivo de processamento 2 para controlar a operação do aparelho de navegação 1. O dispositivo de processamento 2 pode compre- ender uma unidade de processamento central, por exemplo, na forma de um ou mais microprocessadores, processadores de sinais digitais ou aplicativo de circuitos integrados específicos. O dispositivo de processamento 2 pode também incluir um processador gráfico. O dispositivo de navegação 1 inclui ainda uma base de dados 10 armazenada em um dispositivo de armazena- mento 3. O dispositivo de armazenamento 3 pode compreender qualquer um, ou qualquer combinação, de vários tipos de memória, como memória de acesso aleatório, memória flash ou um disco rígido, mas também memórias removíveis tal como um disco compacto (CD), um DVD, um cartão de me- mória ou similar. O dispositivo de navegação 1 também inclui um dispositivo de saída óptica 4. O dispositivo de navegação 1 pode incluir componentes adicionais, tais como um sensor de posição e/ou um receptor sem fios e/ou uma interface de entrada 5.

O dispositivo de armazenamento 3 armazena uma base de da- dos 10, a qual define um terreno tridimensional. Os dados na base de dados podem ser utilizados pelo dispositivo de processamento 2 para gerar ma- pas tridimensionais, isto é, para visualizar o terreno em vista superior ou em uma vista inferior em perspectiva, ou similar.

Como será explicado em mais detalhes a seguir, os dados na base de dados 10 estão organizados de acordo com um mosaico. Para cada Iadrilho do mosaico, os dados na base de dados definiram várias TINs. Cada TIN pode ser definida em um pedaço triangular tendo a forma de um triângu- lo isósceles retangular.

Os dados que definem as várias TINs de um Iadrilho respecti- vãmente incluem uma primeira matriz, em que as coordenadas tridimensio- nais de todos os vértices das várias TINs definidas para o respectivo Iadrilho estão contidas. A primeira matriz pode ser uma lista, a qual inclui sucessi- vamente coordenadas 3-tuplas de vários vértices.

Os dados para cada Iadrilho incluem várias segundas matrizes,

cada uma definindo faces triangulares de uma das várias TINs para o res- pectivo ladrilho. Cada segunda matriz pode ser uma matriz de índices de vértice que especifiquem quais dos vários vértices estão localizados nas ex- tremidades das faces triangulares da TIN. Deste modo, as faces triangulares da TIN são definidas.

Os dados para cada ladrilho pode ainda incluir uma matriz de ve- tores normais para cada TIN.

A Figura 2 é uma vista plana esquemática de um terreno para o qual um mosaico 8 é definido. O terreno pode estender-se por vários níveis de elevação, tal como indicado esquematicamente pelas áreas sombreadas. As áreas sombreadas podem estar em um nível de elevação, tal como o ní- vel do mar, enquanto as áreas não sombreadas podem estar em outros ní- veis de elevação mostrando mudanças graduais em elevação.

O mosaico 8 tem vários ladrilhos, tal como o ladrilho 11. O mo- saico 8 é definido para cobrir o terreno. Os ladrilhos do mosaico podem ser essencialmente retangulares, quadrados em particular, ou tendo em conta os efeitos da projeção esférica para ladrilhos de tamanhos maiores, podem ser ligeiramente trapezoidais.

A estrutura de superfície tridimensional do terreno pode, pelo menos, para uma boa aproximação, ser representada por várias TIN defini- das para cada ladrilho. As TINs mostram um bom desempenho quando cri- am a estrutura de superfície no tempo de execução.

A Figura 3 é uma vista plana de um ladrilho 11. O ladrilho 11 é cortado em pedaços triangulares 12 e 13. Cada sistema triangular 12, 13 é um triângulo isósceles retangular.

A definição de pedaços triangulares pode variar entre os ladri- lhos de forma alternada. Para ilustração, o pedaço triangular 12 está Iocali- zado na porção noroeste e o pedaço triangular 13 está localizado na porção sudeste do Iadrilho 11. Ladrilhos que compartilham um lado com o Iadrilho 11 podem ser cortados, de tal forma que um pedaço triangular esteja locali- zado na porção nordeste do Iadrilho e o outro pedaço triangular esteja Iocali- zado na porção sudoeste do ladrilho.

Em cada uma dos pedaços triangulares 12, 13, uma TIN pode ser definida. A Figura 4 ilustra uma TIN 18 definida em um pedaço triangular 12. A Figura 5 ilustra outra TIN 19 definida para o pedaço triangular 19.

As TINs 18, 19 têm vários vértices em comum. A fim de reduzir a redundância de dados, os dados que definem as duas TINs 18 e 19 usam uma lista global de coordenadas do vértice para o ladrilho, em que as coor- denadas tridimensionais de todos os vértices da TIN 18 e de todos os vérti- ces da TIN 19 estão incluídas. Coordenadas de vértice de vértices que são vértices de ambas TIN 18 e TIN 19 são, no entanto, armazenadas apenas uma vez na lista de coordenadas dos vértices.

A Figura 6 é uma vista esquemática de uma base de dados 10. A base de dados 10 pode ser usada no aparelho de navegação 1. A base de dados 10 define, para cada um dos vários ladrilhos, uma pluralidade de TINs.

A base de dados 10 inclui dados 21 definindo várias TIN para

um primeiro ladrilho e os dados 22 definem as várias TIN de um segundo ladrilho. Para um maior número de ladrilhos, dados similares aos dados 21 e dados 22 seriam armazenados na base de dados 10 para cada ladrilho adi- cional.

Os dados 21, 22 para ladrilhos diferentes podem ter a mesma

estrutura de base. Apenas a estrutura de dados 21 será exemplarmente ex- plicada em mais detalhes.

Os dados 21 incluem um único identificador de ladrilho e dados que definem as várias TINs. Os dados 21 incluem uma matriz 23, por exem- pio, uma lista de coordenadas de vértice tridimensionais de todos os vértices incluídos em qualquer uma das TINs definidas para o ladrilho.

Os dados 21 incluem uma segunda matriz 24 que descreve as faces triangulares de uma TIN. A segunda matriz 24 pode ser uma matriz, por exemplo, uma lista ou tabela, de índices de vértices. A segunda matriz 24 pode definir quais dos vários vértices tendo uma entrada na primeira ma- triz 23 formam extremidades de faces triangulares da TIN. A segunda matriz 24 pode definir as faces triangulares, na forma de uma tira triangular.

Os dados 21 incluem outra segunda matriz 25, que descreve as faces triangulares de outra TIN. A segunda matriz 25 pode também ser uma matriz, por exemplo, uma lista ou tabela de índices de vértices. A segunda matriz 25 pode definir quais dos vários vértices tendo uma entrada na primei- ra matriz 23 formam extremidades de faces triangulares da outra TIN. A se- gunda matriz 25 pode definir as faces triangulares, na forma de uma tira tri- angular.

Se mais do que duas TINs são definidas no Iadrilhoj um número correspondentemente maior de segundas matrizes, que são respectivamen- te matrizes de índices de vértice, é incluído nos dados 21. O número de vér- tices incluídos na primeira matriz 23 pode aumentar com o aumento do nú- mero de TINs. No entanto, todas as segundas matrizes referem-se à mesma primeira matriz 23, mesmo se mais do que duas segundas matrizes, por e- xemplo, seis segundas matrizes, são fornecidas. Para qualquer vértice que é um vértice de várias TINs, as coordenadas de vértice são armazenadas na primeira matriz 23 apenas uma vez, independentemente do número de TINs que incluem o respectivo vértice.

As segundas entradas podem respectivamente armazenar as várias faces triangulares da TIN como uma tira triangular. Isto será ilustrado com referência às Figuras 7 e 8.

A Figura 7 mostra uma vista plana do Iadrilho 11.0 Iadrilho 11 é cortado em pedaços triangulares 12, 13. Uma TIN é definida no pedaço 12. Outra TIN é definida no pedaço 13. As duas TINs têm vértices A, B e E em comum. Isto é, os vértices A, B e E são vértices da TIN definida no pedaço 12 e da TIN definida no pedaço 13.

A Figura 8 é uma representação esquemática dos dados 21 que representam o modelo de elevação digital (DEM) sobre o Iadrilho 11. Os da- dos 21 incluem uma primeira matriz, em que as coordenadas de vértice dos vértices AH são armazenadas. As coordenadas tridimensionais dos vértices A, B e E são incluídas na primeira matriz apenas uma vez.

Os dados 21 têm uma segunda matriz 24 descrevendo as faces triangulares da TIN no pedaço triangular 12. A segunda matriz 24 é uma tira triangular, em que os vários vértices são incluídos numa lista. Para ilustra- ção, a TIN no pedaço triangular 12 pode ser definida como a tira triangular "ACBDEFC". Em tempo de execução, isso será resolvido para definir os tri- ângulos ACB, CBD, BDE, DEF e EFC. Assim, todas as faces triangulares podem ser definidas de forma compacta por uma lista de índices de vértices. As coordenadas tridimensionais de todos os vértices podem ser recuperadas a partir da primeira matriz. Assim, as faces triangulares podem ser reconstru- ídas.

Os dados 21 têm outra segunda matriz 25 descrevendo as faces triangulares da TIN no pedaço triangular 13. A segunda matriz 25 é uma tira triangular em que os vários vértices são incluídos numa lista. Para ilustração, a TIN em pedaços triangular 13 pode ser definida como tira triangular "AG- BHE". Em tempo de execução, isso será resolvido para definir o triângulo AGB, GBH e BHE. Assim, todas as faces triangulares podem ser definidas de forma compacta por uma lista de índices de vértices. As coordenadas tridimensionais de todos os vértices podem ser recuperadas a partir da pri- meira matriz. Assim, as faces triangulares podem ser reconstruídas.

Mais do que duas TINs podem ser definidas para cada ladrilho. As TINs podem também se sobrepor umas com as outras. Para ilustração, além das duas TINs definidas nos pedaços triangulares, respectivamente tendo uma área igual a metade do tamanho do ladrilho, quatro TIN definidas nos pedaços triangulares, respectivamente, tendo uma área igual a um quar- to do tamanho do ladrilho pode ser utilizada para cada ladrilho.

A Figura 9 ilustra o ladrilho 11 particionado em quatro triângulos retângulos isósceles 14-17. Pedaços 14 e 17 são obtidos por corte do peda- ço 12. Pedaços 15 e 16 são obtidos por corte do pedaço 13. Em cada um dos pedaços triangulares 14-17, outra TIN pode ser definida. As TINs definidas para os pedaços triangulares menores 14-17 podem ser utilizadas para mostrar o terreno a um maior nível de detalhe, para um tamanho determinado de ladrilho. Diferentes níveis de detalhe po- dem ser combinados. Para ilustração, um maior pedaço triangular 12 e a TIN definida podem ser combinados com pequenos pedaços triangulares 15, 16 e as TINs combinadas no mesmo quando o processamento do terreno.

Quando um total de seis TINs é definido para um ladrilho, uma matriz de índices de vértice pode ser fornecida para cada um das seis TINs. A matriz pode ser, respectivamente, uma tira triangular, como explicado com referência às Figuras 7 e 8. Cada uma das matrizes de índices de vértice pode se referir a vértices para os quais as coordenadas tridimensionais são armazenadas em uma e na mesma primeira matriz.

Ao gerar a base de dados na qual, para cada ladrilho, há uma primeira matriz global incluindo as coordenadas de vértice para várias TINs, as entradas na primeira matriz podem ser ordenadas de acordo com uma métrica de distância. Isto é, a seqüência em que as coordenadas de vértice são armazenadas na primeira matriz pode ser selecionada baseada nas dis- tâncias entre os vértices. Isto permite que as coordenadas do vértice sejam armazenadas de forma delta codificada. A Figura 10 é um fluxograma de um método 30 de geração de

uma base de dados para um dispositivo de navegação. O método pode ser usado para gerar a base de dados 10 do dispositivo de navegação 1.

Em 31, o conjunto de todos os vértices das várias TINs definidas para o ladrilho é determinado. O conjunto de vértices pode ser o conjunto de todos os vértices de duas ou seis TIN definidas para o ladrilho. O conjunto de todos os vértices é denotado como M.

Em 32, um dos vértices é selecionado. O vértice pode ser sele- cionado aleatoriamente ou usando um algoritmo que determina um ponto de partida para uma cadeia delta codificada. Uma entrada é gerada na primeira matriz para o vértice selecionado. A entrada inclui as coordenadas de vérti- ces do vértice selecionado.

Entradas adicionais são adicionadas à primeira matriz de uma maneira iterativa. Na primeira iteração, a primeira matriz tem apenas a en- trada para o vértice selecionado em 32.

Em 33, o vértice selecionado é removido do conjunto Μ. O con- junto M é atualizado de modo que ele inclua apenas vértices para os quais ainda nenhuma entrada foi gerada na primeira matriz.

Em 34, o vértice em M é determinado, o qual tem uma distância mínima a partir do vértice para o qual a última entrada na primeira matriz tenha sido previamente gerada. Na primeira iteração, o vértice que tem uma distância mínima a partir do vértice selecionado em 32 é identificado. Qual- quer distância métrica adequada pode ser usada. Para ilustração, uma mé- trica Lp pode ser utilizada.

Em 35, a coordenada delta entre as coordenadas de vértice do vértice determinadas em 34 e as coordenadas de vértice do vértice para o qual a última entrada na primeira matriz tenha sido previamente gerada são determinadas. Esta coordenada delta está escrita na primeira matriz como última entrada nova da primeira matriz. Assim, a codificação delta de coor- denadas de vértice pode ser realizada. Se nenhuma codificação delta está sendo executada, as coordenadas de vértice selecionadas em 34 (em vez da coordenada delta) podem ser escritas dentro da primeira matriz como última entrada nova da primeira matriz.

Em 36, é determinado se há mais do que um vértice restante em M, isto é, se entradas já foram geradas na primeira matriz para todos os vér- tices das várias TINs. Se houver mais do que um vértice restante em Μ, o método retorna para 33 e as etapas 33 a 36 são repetidas. Caso contrário, o método prossegue para 37.

Em 37, uma tira triangular é gerada para cada TIN. A tira triangu- lar pode ser gerada como lista de índices de vértices, cada índice de vértice unicamente identificando um dos vértices para o qual coordenadas foram registradas na primeira matriz. Em 38, a primeira matriz e as segundas matrizes são armazena-

das na base de dados.

O método 30 pode ser realizado para vários Iadrilhos de um mo- saico. O método 30 pode ser realizado em todos os Iadrilhos de um mosaico.

A base de dados gerada usando o método 30 pode ser implan- tada em dispositivos de navegação veiculares.

Embora métodos e um dispositivo de acordo com modalidades tenham sido descritos em detalhes, modificações podem ser aplicadas em outras modalidades. Para ilustração, embora um mosaico de Iadrilhos qua- drados tenha sido ilustrado em algumas modalidades, outras formas de Iadri- Ihos podem ser utilizadas.

Modalidades da invenção podem ser utilizadas para visualização de terreno tridimensional, sem serem limitadas ao mesmo.

Claims (15)

REIVINDICAÇÕES

1. Base de dados (10) para um dispositivo de navegação carac- terizada pelo fato de que inclui dados de modelo de elevação digital defi- nindo uma superfície tridimensional de um terreno, em que a referida base de dados (10) armazena, para cada Iadrilho (11) de uma pluralidade de Iadri- Ihos (11) de um mosaico (8): - uma primeira matriz (23) incluindo coordenadas tridimensionais de vértices (A-H) de redes irregulares trianguladas plurais, TINs, plurais (18, 19), para o respectivo Iadrilho (11), e - uma pluralidade de segundas matrizes (24, 25), cada segunda matriz (24, 25), respectivamente, definindo faces triangulares de uma TIN (18, 19) e incluindo uma pluralidade de índices dos referidos vértices (A-H) para os quais coordenadas de vértice (A-H) são armazenadas na referida primeira matriz (23) para definir faces triangulares da respectiva TIN (18, 19).

2. Base de dados, de acordo com a reivindicação 1, caracteri- zada pelo fato de que cada segunda matriz (24, 25) da referida pluralidade de segundas matrizes (24, 25) é uma tira triangular.

3. Base de dados, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, carac- terizada pelo fato de que um índice para pelo menos um vértice (A-H) é incluído em diferentes segundas matrizes (24, 25).

4. Base de dados, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a referida base de dados (10) armazena para cada Iadrilho (11) da referida pluralidade de Iadrilhos (11) pelo menos duas segundas matrizes (24, 25).

5. Base de dados, de acordo com a reivindicação 4, caracteri- zada pelo fato de que a referida base de dados (10) armazena para cada Iadrilho (11) da referida pluralidade de Iadrilhos (11) pelo menos seis segun- das matrizes.

6. Base de dados, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 5, caracterizada pelo fato de que as entradas para os vértices (A- H) na referida primeira matriz (23) são ordenadas de acordo com uma métri- ca de distância para as coordenadas de vértice, em que a referida primeira matriz (23) inclui as referidas coordenadas tridimensionais em forma delta- codificada.

7. Dispositivo de navegação (1) caracterizado pelo fato de que compreende: a base de dados (10) como definida em qualquer uma das rei- vindicações 1 a 6, um dispositivo de saída óptica (4), e um dispositivo de processamento (2) acoplado a referida base de dados (10) e ao referido dispositivo de saída óptica (4), o referido disposi- tivo de processamento (2) sendo configurado para controlar o dito dispositivo de saída óptica (4) para fornecer uma representação de um terreno tridimen- sional com base em dados recuperados a partir da referida base de dados (10).

8.. Dispositivo de navegação, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que é configurado para processar redes irregu- lares trianguladas plurais, TINs (18, 19), para gerar a referida vista em pers- pectiva, o dito dispositivo de processamento (2) sendo configurado para de- terminar coordenadas tridimensionais de vértices (A-H) das referidas TINs plurais (18, 19) a partir da mesma primeira matriz (23) da referida base de dados (10).

9. Método para fornecer uma representação de um terreno tridi- mensional caracterizado pelo fato de que a representação do referido ter- reno tridimensional é gerada utilizando uma base de dados (10) conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 6.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pe- lo fato de que redes irregulares trianguladas plurais, TINs (18, 19), são pro- cessadas, em que as coordenadas de vértice para vértices (A-H) das referi- das TINs plurais (18, 19) são recuperadas a partir da mesma primeira matriz (23) da referida base de dados (10).

11. Método para gerar uma base de dados (10) para um disposi- tivo de navegação (1) caracterizado pelo fato de que compreende as se- guintes etapas, respectivamente realizadas para cada Iadrilho (11) de um mosaico (8): - determinar coordenadas de vértice tridimensionais de vértices (A-H) de redes irregulares trianguladas plurais, TINs (18, 19), definidas para o respectivo Iadrilho (8); - gerar uma primeira matriz (23) que inclui as referidas coorde- nadas do vértice determinadas, e - gerar uma segunda matriz (24, 25) para cada uma das referi- das TINs plurais (18, 19), cada segunda matriz (24, 25) sendo gerada, res- pectivamente, para incluir uma pluralidade de índices dos referidos vértices (A-H) para os quais as coordenadas de vértice (A-H) estão incluídas na refe- rida primeira matriz (23) para definir faces triangulares da respectiva TIN (18, 19).

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que cada segunda matriz (24, 25) da referida pluralidade de segundas matrizes (24, 25) é gerada como uma tira triangular.

13. Método, de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracteri- zado pelo fato de que a referida pluralidade de segundas matrizes (24,25) é gerada, de tal modo que um índice para pelo menos um vértice (A-H) é incluído em diferentes segundas matrizes (24, 25).

14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo fato de que para cada Iadrilho (11) da referida pluralidade de Iadrilhos pelo menos duas segundas matrizes (24, 25) são geradas.

15. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 14, caracterizado pelo fato de que compreende ainda determinar uma ordem de vértices (A-H) para os quais coordenadas de vértice (A-H) serão incluídas na referida primeira matriz (23) de acordo com uma métrica de dis- tância e delta codificação das referidas coordenadas de vértice tridimensio- nais ao gerar a referida primeira matriz (23).