BR102012019160A2 - parÂmetro de erro espacial para edificaÇÕes e terreno tridimensionais - Google Patents
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Abstract
PARÂMETRO DE ERRO ESPACIAL PARA EDIFICAÇÕES E TERRENO TRIDIMENSIONAIS. A presente invenção refere-se a um método de visualização de objetos tridimensionais e/ou terreno tridimensional usando um dispositivo móvel tendo uma tela de exibição e um dispositivo de medição alcance compreendendo a visualização dos objetos tridimensionais e/ou do terreno tridimensional com base em suas respectivas distâncias do dispositivo móvel e com base em um respectivo parâmetro que mede o detalhamento do objeto tridimensional e/ou do terreno tridimensional.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PARÂME- TRO DE ERRO ESPACIAL PARA EDIFICAÇÕES E TERRENO TRIDI- MENSIONAIS".
Campo da Invenção
A presente invenção refere-se a um método de visualização de
objetos tridimensionais e/ou terreno tridimensional, utilizando um dispositivo móvel tendo uma tela de exibição e um dispositivo de medição de alcance.
Antecedentes da Invenção
Dispositivos portáteis ou dispositivos embarcados, sistemas de navegação automotivos, mas também sistemas de navegação para ciclistas, caminhantes ou pedestres são conhecidos no estado da técnica. Tais dispo- sitivos apresentam freqüentemente uma vista tridimensional da posição atual do seu usuário aplicando o dispositivo para orientação, muitas vezes orien- tando através de uma infinidade de objetos, por vezes desconhecidos, e/ou terreno. Estes dispositivos fornecem ao usuário uma aproximação do mundo tridimensional que ele/ela encontra de seu ponto de vista atual.
O processamento e a transformação de objetos tridimensionais utilizam freqüentemente malhas poligonais. Uma malha de polígonos ou grade desestruturada denota um conjunto ou uma coleção de vértices, ares- tas e faces/superfícies que definem a forma de um objeto poliédrico tridi- mensional em representação gráfica e modelagem de sólido. As faces ge- ralmente consistem em triângulos, quadriláteros e outros polígonos conve- xos simples, já que isso simplifica a transformação, isto é, gerar o objeto do modelo subjacente. Alternativamente, as faces podem ser compostas por mais polígonos côncavos gerais, ou polígonos com furos.
Para representação gráfica, em especial para dispositivos mó- veis, a complexidade da cena ou realismo da cena tem de ser contrabalan- çado com a velocidade de transformação, ou simplesmente a quantidade de informação que é necessária para o usuário utilizando o dispositivo. Em par- ticular, para sistemas de navegação, o usuário pode não precisar de muita informação detalhada para todo e qualquer objeto ou terreno exibido na cena em frente a ele. Algumas informações podem até mesmo ser reduzidas para servir como marcadores ou sinalizadores muito parecido com um farol.
Em particular para os sistemas de navegação em veículos, a ve- locidade de transformação da informação pode ser uma qualidade essencial do sistema. Pode-se, portanto, tentar reduzir a complexidade da cena, a fim de acelerar os quadros exibidos pelo sistema. Assim, o número de polígonos utilizados para a aproximação acima referida dos objetos pode ser reduzido. Ingenuamente, isto pode ser feito por toda a cena, isto é, todos os objetos e todo o terreno a ser exibido.
No entanto, uma tentativa de abordagem mais refinada leva em conta que a representação de objetos pode ser diferente para cada objeto. Para sistemas de navegação de automóveis, por exemplo, à medida que um objeto se afasta do espectador, isto é, o condutor ou os passageiros do veí- culo, uma malha cada vez mais simples correspondente a representação mais grosseira pode ser usada para transformar o objeto. A descrição acima levou ao conceito de Nível de Detalhe, LoD,
em que cada objeto pode ter inúmeras diferentes representações.
A descrição acima se refere, em particular, a objetos tridimensi- onais, como ocorrem com freqüência em áreas urbanas, áreas habitadas, tal como casas, edifícios de apartamentos, torres, marcos feitos pelo homem, etc. Esta lista também pode incluir ruas, bem como qualquer outra forma de tráfego, ferrovias, vias férreas/vias de bonde. Os modelos subjacentes, mui- tas vezes, representam o modelo de informação comum para a representa- ção de conjuntos de tais objetos tridimensionais. Tais modelos podem forne- cer definições de classes e relações para os objetos topográficos ou de mar- co mais relevantes em cidades e modelos regionais, com respeito a pelo menos algumas de suas propriedades geométricas, topológicas e de apa- rência. Isto pode também incluir importância turística. Estes modelos ainda podem incluir hierarquias de generalização entre temas, agregações, rela- ções entre objetos e propriedades espaciais. Da mesma forma, para o terreno, modelos de elevação digitais,
DEM, modelos de superfície digitais, DSM, ou modelos de terreno digitais, DTM, podem representar a superfície do terreno em uma representação tri- dimensional. Um modelo de terreno digital, em geral, representa a superfície de terra nua, mas sem quaisquer objetos sobre a mesma, isto é, sem edifí- cios e também sem plantas.
A qualidade de tais modelos tem melhorado nos últimos anos com o advento dos satélites de radar, satélites de observação da Terra ou missões de topografia de radar de ônibus espaciais. A qualidade pode de- pender, por exemplo, da rugosidade do terreno, da densidade de amostra- gem, do tamanho do pixel ou da resolução de grade, da resolução vertical e dos métodos de análise do terreno e de interpolação. Os dados para esses modelos podem ser obtidos por Light De-
tection And Ranging (LIDAR), abordagens fotogramétricas estereoscópicas levando em conta levantamentos aéreos, sistema de posicionamento global (GPS), mapas topográficos, manualmente por estação total, teodolito, radar Doppler ou variação de foco. Um problema importante no que precede, no entanto, é a admi-
nistração dessas representações para objetos diferentes, quanto a quais representações de objetos escolher como uma representação apropriada para render a informação necessária para o usuário no momento. Além dis- so, a modelação pode ser dependente da vista. Isto também pode combinar com a necessidade de fornecer esta informação tão rapidamente quanto possível, o que para os sistemas de navegação, especialmente em veículos, é muito importante. Tipicamente para tais sistemas é o uso de um nível de detalhe específico para transformar os objetos tridimensionais, por exemplo, edifícios e terreno, dependendo do ponto de vista corrente. No entanto, isso ainda pode incluir muitos detalhes que podem sobrecarregar a cena atual com informações desnecessárias para o usuário, por exemplo, um motorista, no momento exato. Como exemplo concreto, a catedral de Cologne está lo- calizada logo a seguir à estação ferroviária principal de Cologne. Um nível similar de detalhe usado por representações tridimensionais de ambos po- dem fornecer muita informação desnecessária para a situação atual que o usuário enfrenta. Problemas similares ocorrem em representações mistas com objetos tridimensionais e terreno. Sumário da Invenção
A presente invenção proporciona uma solução para os proble- mas acima mencionados em relação à representação geométrica e visuali- zação de objetos tridimensionais e terreno, dependendo da situação.
A presente invenção proporciona um método de visualização de
objetos tridimensionais, objetos 3D, e/ou terreno tridimensional utilizando um dispositivo móvel tendo uma teia de exibição e um dispositivo de medição de alcance, que compreende visualizar os objetos tridimensionais e/ou o terreno tridimensional com base em suas respectivas distâncias do dispositivo móvel e com base em um respectivo parâmetro medindo o detalhamento do objeto tridimensional e/ou do terreno tridimensional.
A representação geométrica é, assim, com base nas respectivas distâncias de um visualizador, isto é, um usuário do dispositivo, para os res- pectivos objetos tridimensionais e o terreno. O detalhamento dos objetos tridimensionais e/ou do terreno tridimensional pode ser descrito por um res- pectivo parâmetro que mede o detalhamento do objeto tridimensional e do terreno tridimensional. O detalhamento dos objetos e do terreno geralmente é conhecido de antemão. Além disso, as distâncias para os objetos podem ser fornecidas muito rapidamente, desde que, em um esquema de projeção específico. Em uma projeção central ou de câmara, as distâncias (intradis- tâncias da cena) entre os vários objetos e o terreno a serem visualizados são tipicamente já conhecidas, somente a distância do espectador para um ponto específico da cena tem de ser determinada. Assim, ambos os parâme- tros podem ser fornecidos muito rapidamente de tal modo que uma visuali- zação rápida e fácil dos objetos tridimensionais e do terreno tridimensional é possível.
No método descrito acima, normalmente cada um dos objetos tridimensionais tem uma representação geométrica tendo um nível de deta- lhe, LoD, selecionado de uma pluralidade de LoDs diferentes para os objetos tridimensionais.
Assim, os conjuntos de nível de detalhes para cada um dos obje- tos tridimensionais podem ser fornecidos, que são facilmente acessíveis e podem proporcionar uma representação geométrica rápida dos objetos tridi- mensionais.
No método descrito acima o terreno tridimensional pode com- preender uma ou mais partes, onde cada uma das partes tem tipicamente uma representação geométrica tendo um LoD selecionado de uma pluralida- de de LoDs diferentes para o terreno tridimensional correspondente a um modelo de terreno digital, DTM, tendo uma pluralidade de superfícies com ladrilhos, em particular uma pluralidade de diferentes redes irregulares trian- guladas, TINs.
A este respeito, o termo nível de detalhes pode também ser utili-
zado para o terreno tridimensional, onde os níveis diferentes de detalhes correspondem a TINs diferentes. O terreno tridimensional pode, portanto, ter diferentes partes com diferentes resoluções, isto é, uma terra plana, com prados ou campos pode exigir uma representação diferente daquelas das áreas montanhosas ou de colinas, parques ou florestas.
No método descrito acima, os LoDs para objetos tridimensionais satisfazem pelo menos um dos padrões de Padrão de Dados de Navegação ou o padrão CityGML.
O nível de detalhes, portanto, pode satisfazer os padrões indus- triais modernos que articulam para padronizar o conteúdo de informações para dispositivos móveis, em particular sistemas de navegação, Assistente Pessoal Digital (handhelcjjs), smartphones, etc. Usar estes padrões também fornece os benefícios de t|| a oportunidade de facilmente atualizar mapas de cartão para os sistemas acima mencionados. O aplicativo e os dados assim são separáveis. A administração de versão dos dados de cartão é simplifica- da, o formato é compacto e os dados podem ser aplicáveis basicamente em todo o mundo.
O método, como descrito acima pode ainda compreender as e- tapas de: (a) determinar as distâncias do dispositivo de medição de alcance para cada um dos objetos tridimensionais e/ou das partes do terreno tridi- mensional visíveis da posição do dispositivo de medição de alcance, (b) se- lecionar para cada um dos objetos tridimensionais e/ou cada uma das partes do terreno tridimensional uma respectiva representação geométrica tendo um nível de detalhe, LoD1 da pluralidade de LoDs para objetos tridimensio- nais e terreno tridimensional, respectivamente, em que cada LoD correspon- de a uma distância predeterminada ou faixa de distâncias do dispositivo mó- vel, para exibir os objetos tridimensionais e/ou o terreno tridimensional, res- pectivamente, de acordo com as distâncias determinadas da etapa (a), (c) no caso de um parâmetro global ser definido, decidir para pelo menos alguns dos objetos tridimensionais e/ou pelo menos algumas partes do terreno tri- dimensional sobre representar esses objetos tridimensionais e/ou essas par- tes do terreno tridimensional, utilizando representações geométricas tendo LoDs da pluralidade de LoDs para os objetos tridimensionais e terrenos tri- dimensionais, respectivamente, que diferem dos LoDs selecionados na eta- pa (b), em que para cada um destes objetos tridimensionais e/ou destas par- tes do terreno tridimensional, a decisão é baseada no respectivo parâmetro; e exibir cada um dos objetos tridimensionais e/ou das partes do terreno tri- dimensional de acordo com as representações geométricas tendo os LoDs selecionados nas etapas (b) e (c).
As distâncias podem ser determinadas por um dispositivo de medição de alcance, tal como um telêmetro, uma pequena câmara, por e- xemplo, uma câmara digital, ou indiretamente via informações de navegação por satélite, por exemplo, o sistema de posicionamento global, GPS. Os LoDs para os objetos tridimensionais podem corresponder a uma distância predeterminada ou faixas de distâncias. O número de intervalos pode variar de acordo com o ambiente de aplicação. Um conjunto exemplar de intervalo pode ser de distâncias próximas, distâncias médias e distâncias longas, mas um conjunto mais fino ou mais grosso pode ser fornecido.
Assim, tipicamente um mapeamento entre um LoD e uma faixa de distâncias pode existir. Normalmente, este mapeamento pode ser um mapeamento um para um. Os LoDs para o terreno tridimensional normal- mente diferem dos LoDs para os objetos tridimensionais. Além disso, o con- junto de alcances correspondentes aos LoDs para o terreno pode ser dife- rente do conjunto de alcances selecionado para distâncias para os objetos tridimensionais. Também é possível usar o mesmo conjunto de alcances para ambos os objetos tridimensionais e o terreno tridimensional. A repre- sentação geométrica para pelo menos alguns dos objetos tridimensionais e/ou pelo menos algumas partes do terreno tridimensional pode ser alterada a partir da representação geométrica de acordo com o mapeamento na eta- pa (b) decidindo sobre um respectivo parâmetro. Isto é, este parâmetro é um parâmetro específico fornecido para cada objeto e levado em conta para uma decisão para, pelo menos, um ou alguns objetos. Da mesma forma para o terreno tridimensional o parâmetro é um parâmetro específico para as par- tes do terreno tridimensional fornecido para cada uma das partes e levado em conta para uma decisão para, pelo menos uma ou algumas partes do terreno.
A exibição dos objetos tridimensionais e/ou do terreno tridimen- sional visível da posição atual do dispositivo, assim, vantajosamente pode levar em conta a decisão da etapa (c). Pode ainda ser possível limitar a exi- bição da cena apenas a objetos tridimensionais ou apenas a terreno tridi- mensional, em situações de aplicação específicas. O respectivo parâmetro pode ser predeterminado para todos os objetos tridimensionais e/ou o terre- no tridimensional. Também pode ser possível que alguns dos objetos tridi- mensionais ou o terreno tridimensional podem ser dispensados do método acima ou o respectivo parâmetro predeterminado pode ser predefinido tal que para esses objetos tridimensionais e/ou o terreno tridimensional o res- pectivo LoD não mudará. Isto é, pode ser predeterminado/pré-selecionado que, para os objetos tridimensionais e o terreno tridimensional, uma repre- sentação geométrica fixa pode ser apropriada. Pode ser possível para o u- suário substituir as configurações para cada respectivo parâmetro.
Um parâmetro global pode, por exemplo, se referir a um comu- tador físico ou lógico. Se o parâmetro global é ajustado para um valor que indica que a etapa (c) é para ser realizada, pelo menos alguns dos objetos tridimensionais e/ou algumas partes do terreno tridimensional, podem parti- cipar no método como descrito acima.
No método, como descrito acima, o parâmetro global pode ser introduzido por um usuário ou pode ser predefinido para um valor padrão. O usuário pode, portanto, pressionar um botão, tocar em uma tela ou entrar um comando por voz para ativar o método acima descrito. Além disso, o parâ- metro global pode ser definido como um valor padrão ao ativar o dispositivo.
O valor padrão pode ser uma escolha/definição do parâmetro geral de uma sessão anterior ou um valor padrão de configuração de fábrica.
O método como descrito acima pode ainda compreender na eta- pa (c) comparar o respectivo parâmetro a um limiar predeterminado, em que se o parâmetro em questão é menor do que ou igual ao limiar predetermina- do, selecionar para exibição do respectivo objeto tridimensional e/ou da par- te do terreno tridimensional uma respectiva representação geométrica tendo um LoD que é menos detalhado do que o LoD selecionado na etapa (b), a menos que a representação geométrica selecionada na etapa (b) já compre- enda o menor nível de detalhe da pluralidade de LoDs para objetos tridimen- sionais e terreno tridimensional, respectivamente. O limiar pode ser prede- terminado. Pode ser possível alterar o limiar durante a utilização do disposi- tivo. Por exemplo, o usuário pode interagir para definir ou reajustar o limiar. Também pode ser possível ter um limiar específico de objeto para cada obje- to. Assim, o método acima descrito proporciona uma combinação de facili- dade de uso juntamente com a possibilidade de adaptar o sistema individu- almente à necessidade do usuário.
O método como descrito acima pode ainda compreender prede- terminar o respectivo parâmetro para cada uma das representações geomé- tricas dos objetos tridimensionais e/ou da parte do terreno tridimensional se- lecionada na etapa (c).
0 respectivo parâmetro para cada objeto tridimensional e/ou ca- da uma das partes do terreno tridimensional pode ser determinado de ante- mão. Isto é, o dispositivo móvel não perde nenhum tempo para a determina- ção do respectivo parâmetro em voo, mas basicamente tem acesso imediato ao respectivo parâmetro. A determinação do parâmetro respectivo, em parti- cular se os dados do modelo do dispositivo foram atualizados, pode ser rea- lizada após a atualização dos dados do modelo. Também pode ser possível fornecer o parâmetro em conjunto com a atualização dos dados do modelo.
No método, como descrito acima, para os objetos tridimensio- nais, o respectivo parâmetro pode ser predeterminado através da compara- ção da representação geométrica tendo o LoD selecionado na etapa (b), a saber, Gveiho, e de uma representação geométrica diferente tendo um LoD diferente, a saber, Gnew-
No caso da representação geométrica para objetos tridimensio- nais e/ou terreno tridimensional, respectivamente, ainda não atingir o LoD fornecendo o mínimo de informação, isto é, o mais grosseiro dos LoDs, a representação geométrica pode ser comparada com referência a quantos detalhes são fornecidos para o objeto específico e/ou a parte específica do terreno. Deve ser entendido que o método pode também ser aplicado para a situação inversa, considerando um aumento de detalhes. Para tal aplicação, o LoD da pluralidade de LoDs tendo as mais altas informações, isto é, os detalhes mais finos precisam ser considerados.
No método como descrito acima, a etapa de comparação das representações geométricas para os objetos tridimensionais pode compre- ender as etapas de: (1) para todos os vértices do GnoVo determinar as distân- cias para todas as superfícies do objeto tridimensional representado por Gve. iho, (2) para todos os vértices de GnoVo determinar a distância mínima das dis- tâncias da etapa (c1); e (3) determinar o máximo das distâncias mínimas da etapa (2).
No método como descrito acima, a etapa de comparação das representações geométricas para os objetos tridimensionais pode compre- ender: (1) determinar a mínima caixa delimitadora, Bmin, para Gn0vo, (2) para todos os vértices de Bmin determinar as distâncias para todas as superfícies do objeto tridimensional representado por GveIhof (3) para todos os vértices de Bmin, determinar a distância mínima das distâncias da etapa (2), e (4) de- terminar a máxima das distâncias mínimas da etapa (c2). Ao determinar a mínima caixa delimitadora, um meio muito rápi-
do pode ser proporcionado para comparar uma geometria anterior velha e uma nova. Deve ser entendido que a geometria nova não é necessariamente restringida ao próximo LoD imediato da lista de LoDsj mas pode selecionar um LoD de um próximo nível ou vice-versa, desde que o nível mais baixo ou mais alto de detalhes da pluralidade de LoDs ainda não tenha sido atingido.
No método acima descrito para as partes do terreno tridimensio- nal, o respectivo parâmetro pode ser predeterminado pela comparação da representação geométrica tendo o LoD selecionado na etapa (b), a saber, Tveiho, e uma representação geométrica diferente tendo um LoD diferente, a Saber, Tnovo-
A comparação das partes de terreno tridimensional, portanto, é muito similar à comparação de nível diferente de detalhes. Assim, ambos podem ser realizados muito rapidamente.
No método acima descrito, a etapa de comparação das repre- sentações geométricas para o terreno tridimensional pode compreender: (1) para todos os triângulos/ladrilhos de TnoVo determinar as distâncias para to- dos os triângulos/ladrilhos do terreno tridimensional representado por TveIho coberto por Tnovo; (2) para todos os triângulos/ladrilhos de Tnovo determinar a distância mínima das distâncias de etapa (1), e (3) determinar a raiz quadra- da média das distâncias mínimas de etapa (2).
Deste modo, uma medida robusta para comparar o terreno tridi- mensional velho e novo pode ser proporcionada.
No método acima descrito, o dispositivo móvel pode ser um tele- fone móvel, um smartphone, um dispositivo tablet ou um sistema de navega- ção de veículo tipicamente compreendendo uma memória não volátil e uma conexão de dados, de preferência, uma conexão de dados sem fio, em que a pluralidade de LoDs para objetos tridimensionais e terreno tridimensional, respectivamente, é tipicamente armazenada na memória não volátil, em que os LoDs podem ser baixados através da conexão de dados.
O método acima pode, assim, ser implementado em dispositivos móveis modernos. Normalmente, estes dispositivos são pequenos e leves. O método pode também ser realizado em dispositivos embarcados.
A invenção pode também fornecer um produto de programa de computador que compreende pelo menos um meio legível por computador tendo instruções executáveis por computador para realizar as etapas do mé- todo como descrito acima, quando executadas em um computador.
Os aspectos anteriores e outros aspectos, características e van- tagens da presente invenção se tornarão mais evidentes a partir da seguinte descrição detalhada quando considerada em conjunto com os desenhos a- nexos nos quais:
Breve Descrição dos Desenhos
Figura 1: representação esquemática do método de visualização de objetos tridimensionais e/ou de terreno tridimensional de acordo com a presente invenção.
Figura 2A: uma representação esquemática de uma comparação de uma representação geométrica nova e velha para objetos tridimensionais, de acordo com a presente invenção.
Figura 2B: uma representação esquemática de uma comparação de uma representação geométrica nova e velha de partes de terreno tridi- mensional de acordo com a presente invenção.
Descrição Detalhada
Na figura 1, uma representação esquemática do método de vi- sualização de objetos tridimensionais e/ou de terreno tridimensional é descri- ta. Deve ser apreciado que, no esquema representado ambos os objetos tridimensionais e o terreno tridimensional podem ser tratados em conjunto ou independentemente. Também deve ser apreciado que o usuário pode sele- cionar para ter apenas objetos tridimensionais mostrados ou apenas terreno tridimensional.
Na etapa S210, as distâncias da posição atual do dispositivo de
medição de alcance para todos os objetos tridimensionais e/ou o terreno tri- dimensional visível da posição do dispositivo de medição de alcance são determinadas. O dispositivo de medição de alcance pode exibir certo ângulo estereoscópico/cone para frente do campo de visão. Este ângulo pode ser inferior ou no máximo igual a 2π estereorradianos. Ele pode ser similar a um campo de visão humano ou tipo câmera. O sistema tipicamente se refere a objetos estáticos, de tal modo que as distâncias de intraobjetos são geral- mente conhecidas de antemão e apenas um esquema de projeção e a pers- pectiva corrente necessita ser levada em consideração.
Na etapa S220, para cada objeto tridimensional e/ou cada terre- no tridimensional visível na etapa anterior S210, o nível de detalhes, LoDs, para o objeto tridimensional e/ou nível de detalhes para o terreno tridimensi- onal, isto é, redes trianguladas irregulares, TINs, são selecionados com res- peito às distâncias determinadas/medidas na etapa S210. Tipicamente, as distâncias determinadas caem em uma faixa predeterminada ou depósito de distâncias. Tipicamente, uma pluralidade de tais faixas existe. Por exemplo, pode haver cinco faixas predeterminadas ou depósitos. Em um exemplo mais simples pode existir três faixas de distâncias. Estas faixas de distâncias podem ser mapeadas para um LoD específico. Isto é, por exemplo, as dis- tâncias de 500 m a 1000 m podem corresponder a um primeiro LoD chama- do LoD1. Este pode ser o LoD grosseiro. As distâncias entre 500 m a 250 m podem corresponder a um segundo LoD chamado LoD2. As distâncias me- nores/mais próximas do que 250 m podem corresponder a um terceiro LoD, chamado LoD 3. O LoD3 pode, por exemplo, representar o LoD mais refina- do, fornecendo o maior número de detalhes.
Uma vez que objeto tridimensional e/ou terreno tridimensional di- ferente pode ter diferente complexidade de sua respectiva forma, superfície externa, textura, etc. o método continua na etapa S230 para verificar se um parâmetro global, tal como um comutador, que pode ser um comutador lógi- co, está ajustado. Se o parâmetro global está ajustado, o método continua para seguir as etapas S240 a S265.
Na etapa S240, é decidido sobre representar pelo menos alguns dos objetos tridimensionais e/ou pelo menos algumas das partes do terreno tridimensional, utilizando representações geométricas possuindo LoDs que diferem dos LoDs selecionados na etapa S220, baseando a decisão em um respectivo parâmetro. O respectivo parâmetro pode ser predeterminado. O respectivo parâmetro pode também ser pré-ajustado pelo usuário. Tipica- mente, a predeterminação ou pré-ajuste do parâmetro respectivo pode ser pré-formado independentemente da situação de visualização atual. Todos os objetos tridimensionais e/ou partes de terreno em tridimensional podem ser levadas em conta para a decisão. Pode ser, no entanto, que para alguns dos objetos tridimensionais e/ou parte do terreno tridimensional, o respectivo LoD ou TIN deve permanecer inalterado. Neste caso, apenas um subconjun- to de objetos tridimensionais e/ou partes de terreno tridimensional são leva- das em conta.
Na etapa S250, para os objetos tridimensionais e/ou terrenos tri- dimensionais considerados na etapa S240, o método continua. O respectivo parâmetro para cada um dos objetos tridimensionais e/ou do terreno tridi- mensional deve ser comparado com um limiar, como está indicado na etapa S260. Se o parâmetro em questão é inferior ou igual ao limiar, tal como indi- cado na etapa S263, o respectivo LoD pode ser alterado, por exemplo, para um LoD mais grosseiro com menos informação. Caso contrário, tal como indicado na etapa S265, o LoD previamente selecionado/mapeado pode ser mantido.
No exemplo acima de três faixas de LoD1 supomos que um obje- to tridimensional, por exemplo, um marco como uma torre medieval, está situado a 200 m de distância de um usuário usando um dispositivo que exe- cuta o método. Por exemplo, o usuário pode estar guiando um carro, utili- zando um sistema de navegação de veículo. Esta distância pode ser deter- minada pelo dispositivo de medição de alcance. Tipicamente, para as esca- las de distâncias aqui consideradas, o usuário e o dispositivo estão localiza- dos em grande parte na mesma posição. O mapeamento das faixas de dis- tâncias como dado no exemplo acima, assim, mapearia a distância determi- nada de 200 m para LoD3, que é o LoD mais refinado no exemplo. O res- pectivo parâmetro pode ser predeterminado. Predeterminar o parâmetro res- pectivo é discutido com respeito às figuras 2A e 2B, vide abaixo. O respecti- vo parâmetro pode ser inferior a um limiar predeterminado. Nesse caso, por exemplo, o método pode escolher o próximo LoD mais grosseiro, o LoD2 do exemplo, para a representação geométrica do objeto tridimensional, aqui a torre medieval. Deve ser apreciado que também a representação seguinte geométrica pode ser selecionada, isto é, LoD1. Na etapa S270, cada um dos objetos tridimensionais e/ou das partes do terreno tridimensional consideradas na etapa S210 são mostradas de acordo com as representações geométricas que tenham os LoDs sele- cionados nas etapas S220 e etapas S263/265.
Como discutido acima, o respectivo parâmetro para cada um dos objetos tridimensionais e/ou para cada um dos terrenos tridimensionais pode ser predeterminado. A figura 2A mostra uma representação esquemática de predeterminar o respectivo parâmetro para cada um dos objetos tridimensio- nais. Da mesma forma, a figura 2B mostra uma representação esquemática de predeterminar o respectivo parâmetro para cada um dos terrenos tridi- mensionais.
A figura 2A mostra uma comparação de uma nova representa- ção geométrica e uma representação anterior velha de um objeto tridimensi- onal. A idéia é descobrir se uma nova representação geométrica é adequada para o respectivo objeto tridimensional. Isso pode ser encontrado de forma automatizada. A nova representação geométrica pode incluir, tipicamente, menos detalhes do que a anterior.
Na etapa S310, a comparação das geometrias é iniciada. Para todos os vértices da nova representação geométrica, Gnovo, as distâncias para todas as superfícies do objeto tridimensional representado pela repre- sentação geométrica velha, Gveiho, são determinadas. A distância de um pon- to para uma superfície no espaço euclidiano pode ser determinada utilizando a forma normal de Hesse. Para ilustrar isto, suponhamos que a nova repre- sentação geométrica corresponderia a uma caixa retangular. Essa caixa te- ria 8 vértices. Suponha que a geometria, anterior, velha tinha 20 fa- ces/superfícies. Assim, para cada um dos 8 vértices, 20 distâncias para as faces da geometria velha seriam determinadas.
Na etapa S320, a distância mínima das distâncias de etapa S310 é determinada. Isto é, por exemplo, para η vértices da nova represen- tação geométrica (tipicamente, n, sendo um número inteiro, é maior do que ou igual a 3), η distâncias mínimas seriam determinadas. Para ilustração, para a nova representação exemplar geométrica acima discutida de uma caixa retangular, o resultado desta etapa proporcionaria 8 distâncias míni- mas.
Na etapa S330, para todos os vértices de Gn0vo, isto é, para to- das as mínimas distâncias, a máxima das distâncias mínimas da etapa S320 é determinada. Após esta etapa, um valor máximo é determinado. No exem- plo acima, das 8 distâncias mínimas a máxima, isto é, a maior distância é selecionada.
Pelo acima, o parâmetro em questão para o respectivo objeto tridimensional é determinado. Este parâmetro pode ser comparado com um limiar correspondente para o objeto tridimensional.
O método acima descrito pode ser modificado de tal modo que pelo menos para a nova geometria Gn0vo, em vez de todo o conjunto de vér- tices daquela representação geométrica sempre uma caixa retangular é u- sada. Uma escolha simples e não ambígua seria selecionar a caixa delimita- dora mínima em torno da nova geometria. Isso, então, reduziria o número de vértices a ser tratado para a nova geometria tridimensional para 8, como já indicado no exemplo acima.
A figura 2B ilustra um método similar aquele na figura 2A, no en- tanto, para as partes do terreno tridimensional. O terreno tridimensional intei- ro ou pelo menos partes do mesmo podem ser representadas com uma re- solução diferente daquela em uma representação anterior. A nova resolução pode novamente corresponder a um novo nível de detalhe, tipicamente mos- trando menos detalhes do que o nível anterior de detalhe para a respectiva parte do terreno tridimensional. Como exemplo, podem existir três níveis de detalhes para o terreno, a saber, LoD1 ou TIN1, LoD2 ou TIN2 e LoD3 ou TlN3. Neste, TIN1 pode mostrar os mínimos detalhes, o que corresponderia a mais grosseira triangulação. TlN3 pode mostrar o maior número de deta- lhes e tem a mais fina triangulação. O mapeamento das faixas de distâncias para os três níveis de detalhes deste exemplo, isto é, para os três TINs pode ser similar ao discutido com respeito ao exemplo dado no que diz respeito à figura 2A. No entanto, as diferentes faixas de distâncias podem ser escolhi- das. Além disso, o número de níveis de detalhes, aqui TINs1 pode ser dife- rente do número de nível de detalhes indicado em relação ao exemplo dado acima. Por exemplo, podem existir cinco LoDs de objetos tridimensionais, mas apenas três LoDs/TINs para o terreno tridimensional.
Na etapa S350, para todos os vértices de Tnovo, onde Tnovo re- presenta pelo menos uma parte de um terreno tridimensional, as distâncias de todos os triângulos/ladrilhos do terreno tridimensional representado pelo anterior TveIh0 coberto por Tnovo são calculadas.
Na etapa S360, o método continua e das distâncias determina- das na etapa S350, para todos os triângulos/ladrilhos da nova representação geométrica, Tnovo, a distância mínima das distâncias determinadas na etapa S350 é determinada. Como um resultado desta etapa, um conjunto de dis- tâncias mínimas foi alcançado.
Na etapa S370, a raiz quadrada média das distâncias mínimas é determinada. Similar à etapa S330 para objetos tridimensionais, uma medida para a respectiva representação geométrica de pelo menos uma parte do terreno tridimensional foi determinada que pode ser comparada com um li- miar predeterminado. Com base na comparação, um nível diferente de deta- lhe, aqui TiN, pode ser selecionado para o respectivo terreno tridimensional ou pelo menos partes desse terreno tridimensional. Embora a invenção tenha sido mostrada e descrita com referên-
cia a uma determinada modalidade preferida da mesma, será entendido por aqueles versados na técnica que várias alterações na forma e nos detalhes podem ser feitas na mesma sem se afastar do espírito e do escopo da in- venção tal como definido pelas reivindicaç. anexas.
Claims (15)
1. Método para visualização de objetos tridimensionais e/ou ter- reno tridimensional usando um dispositivo móvel tendo uma tela de exibição e um dispositivo de medição de alcance, compreendendo a visualização dos objetos tridimensionais e/ou do terreno tridimensional com base em suas respectivas distâncias do dispositivo móvel e com base em um respectivo parâmetro que mede o detalhamento do objeto tridimensional e/ou do terre- no tridimensional.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que cada um dos objetos tridimensionais tem uma representação geométrica tendo um Nível de Detalhe, LoD, selecionado de uma pluralidade de LoDs diferentes para os objetos tridimensionais.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, em que o terreno tridimensional compreende uma ou mais partes, onde cada uma das partes tem uma representação geométrica tendo um LoD selecionado de uma plu- ralidade de LoDs diferentes para o terreno tridimensional correspondente a um modelo de Terreno Digital, DTM, tendo uma pluralidade de superfícies ladrilhadas, em particular uma pluralidade de diferentes redes irregulares trianguladas, TlNs.
4. Método, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, em que os LoDs para objetos tridimensionais satisfazem pelo menos um do Padrão de Dados de Navegação ou do padrão CityGML.
5. Método, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, que compre- ende as etapas: (a) determinação das distâncias do dispositivo de medição de al- cance para cada um dos objetos tridimensionais e/ou das partes do terreno tridimensional visível da posição do dispositivo de medição de alcance; (b) selecionar para cada um dos objetos tridimensionais e/ou ca- da uma das partes do terreno tridimensional uma respectiva representação geométrica tendo um Nível de Detalhe, LoD1 da pluralidade de LoDs para os objetos tridimensionais e o terreno tridimensional, respectivamente, em que cada LoD corresponde a uma distância ou alcance predeterminado de dis- t�ncias do dispositivo m�vel, para exibir os objetos tridimensionais e/ou o terreno tridimensional, respectivamente, de acordo com as dist�ncias deter- minadas da etapa (a); (c) no caso de um par�metro global ser definido, decidir por pelo menos alguns dos objetos tridimensionais e/ou pelo menos algumas partes do terreno tridimensional na representa��o destes objetos tridimensionais e/ou destas partes do terreno tridimensional, utilizando representa��es geo- m�tricas tendo LoDs da pluralidade de LoDs para objetos tridimensionais e terreno tridimensional, respectivamente, que diferem dos LoDs selecionados na etapa (b), em que para cada um destes objetos tridimensionais e/ou des- tas partes do terreno tridimensional a decis�o � baseada no respectivo pa- r�metro; (d) exibir cada um dos objetos tridimensionais e/ou das partes do terreno tridimensional de acordo com as representa��es geom�tricas tendo os LoDs selecionados nas etapas (b) e (c).
6. M�todo, de acordo com a reivindica��o 5, em que a etapa (c) compreende ainda comparar o respectivo par�metro com um limiar prede- terminado, em que, se o par�metro respectivo for menor do que ou igual ao limiar predeterminado, selecionar para exibi��o do respectivo objeto tridi- mensional e/ou da parte do terreno tridimensional uma respectiva represen- ta��o geom�trica tendo um LoD que � menos detalhado do que o LoD sele- cionado na etapa (b), a menos que a representa��o geom�trica selecionada na etapa (b) j� compreenda o m�nimo n�vel de detalhe da pluralidade de LoDs para objetos tridimensionais e terreno tridimensional, respectivamente.
7. M�todo, de acordo com a reivindica��o 5 ou 6, em que na e- tapa (c) o par�metro global � introduzido por um usu�rio ou � pr�-ajustado para um valor padr�o.
8. M�todo, de acordo com qualquer uma das reivindica��es 5 a 7, em que a etapa (c) compreende ainda predeterminar o respectivo par�me- tro para cada uma das representa��es geom�tricas dos objetos tridimensio- nais e/ou da parte do terreno tridimensional selecionada na etapa (c).
9. M�todo, de acordo com a reivindica��o 8, em que para os ob- jetos tridimensionais, o parâmetro respectivo é predeterminado comparando a representação geométrica tendo o LoD selecionado na etapa (b), a saber, Gveiho, e uma representação geométrica diferente tendo um LoD diferente, a saber, Gnovo.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, em que a compa- ração das representações geométricas para os objetos tridimensionais com- preende: (1) para todos os vértices de Gn0vo determinar as distâncias para todas as superfícies do objeto tridimensional representado por Gveiho> (2) para todos os vértices de GnoVo determinar a distância mínima das distâncias da etapa (c1); e (3) determinar a máxima das distâncias mínimas da etapa (2).
11. Método, de acordo com a reivindicação 9, em que a compa- ração das representações geométricas para os objetos tridimensionais com- preende: (1) determinara caixa delimitadora mínima, Bmin, para Gn0vo; (2) para todos os vértices de Bmin determinar as distâncias para todas as superfícies do objeto tridimensional representado por GveIh0; (3) para todos os vértices de Bmjn determinar a distância mínima das distâncias da etapa (2), e (4) determinar a máxima das distâncias mínimas da etapa (c2).
12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a .11, em que para as partes do terreno tridimensional, o parâmetro respectivo é predeterminado comparando a representação geométrica tendo o LoD se- lecionado na etapa (b), a saber Tveiho, e uma representação geométrica dife- rente tendo um LoD diferente, a saber ι novo·
13. Método, de acordo com a reivindicação 12, em que a compa- ração das representações geométricas para o terreno tridimensional com- preende: (1) para todos os triângulos/ladrilhos de Tn0vo determinar as dis- tâncias para todos os triângulos/ladrilhos do terreno tridimensional represen- tado por Tveiho coberto por Tn0V0; (2) para todos os triângulos/ladrilhos de TnoVo, determinar a dis- tância mínima das distâncias da etapa (1); e (3) determinar a raiz quadrada média das distâncias mínimas da etapa (2).
14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a .13, em que o dispositivo móvel pode ser um telefone móvel, um smartphone, um dispositivo tabíet ou um sistema de navegação de veículo que compre- ende uma memória não volátil e uma conexão de dados, de preferência uma conexão de dados sem fio, em que a pluralidade de LoDs para objetos tridi- mensionais e terreno tridimensional, respectivamente, é armazenada na memória não volátil, em que os LoDs são descarregáveis pela conexão de dados.
15. Produto de programa de computador, em que compreende pelo menos um meio legível por computador tendo instruções executáveis por computador para realizar as etapas do método como definido em qual- quer uma das reivindicações 1 a 14, quando executadas em um computador.
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