CN101162556B - 数字地图中静态元素的插入 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及了在数字地图中的至少一个位置处插入与一个固定物对应的至少一个图形对象的方法，包括以下步骤：在查找表中存储与至少一个固定物类相关的数据，在数字地图中确定至少一个位置，读取与至少一个固定物类相关的数据，基于与至少一个固定物类相关的数据，生成表示至少一个固定物的至少一个图形对象；将图形对象指定到已确定的位置并在预定的位置显示出指定的图形对象。

Description

数字地图中静态元素的插入
技术领域
本发明涉及了表示城市和地形的数字地图，尤其涉及了在例如数字城市地图和数字道路地图等二维和三维数字地图中，对如植被、地标和地形对象等的静态元素(static element)的管理和显示。
背景技术
近几年，例如城市地图和道路地图的数字地图变得越来越普遍。在如手持或车载的导航系统中，它们表示了重要建筑区。电子地图可以表示制图特征，如街道、建筑和河流。它使用如光盘或数字化视频光盘等存储介质来存储与制图特征相关的数据。
有的导航系统可以显示出详细的数字地图，用来指示到达目的地的路径、在如道路交叉处和诸如加油站或饭店等不同类型的关键点的各种位置处可采取的策略的种类以及地标。
更精巧的导航系统在驾驶员应转弯的引导路径上提供如道路交叉处的放大视图，以帮助驾驶员更准确的识别出到达预定目的地需要选择的路径。显示出的图像表示了从驾驶员的角度看的简化合成视图。
近来，已研制出多种导航系统，这些导航系统已提供将来自数字数据库中的数据转换成原则上更容易被很多驾驶员理解的三维视图的算法。精巧的系统可以根据十字路口的复杂度，显示出汽车相对于道路以不同的角度到达的十字路口。
然而，提供环境数据(如在用于导航应用程序的城市表示的背景下)的主要问题涉及到对可用的计算机资源和存储容量的有效利用。三维多边数据可被用于构造存储在如CD-ROM或DVD的介质中的三维地图，或者在二维地图数据加上宽度和高度信息的基础上，这些数据可以在显示前计算出来。
数据库可包括一个由位图图像(例如包括道路的几何路标、地标、地平线等)构成的主图像文件。然而，由于有限的计算机资源，这种对固定物或是对城市或地形元素的二维和三维表示，如现实植被一样，给出了现实环境的更加真实的印象，但相对来说这种表示在结构上是粗糙的。此外，固定物仅以孤立方式被包含在的特定视图中。目前，对固定物的单独表示的数据管理相对来说需要更大的存储容量。
因此，本发明的目标是提供对构成物理环境(尤其是城市或地形视图)的真实数字印象的各个部分的元素的合成表示的管理、存储和显示的有效解决方案。特别地，本发明的一个目标是提供在车载导航系统环境下(具有有限的计算机资源并包括用于显示具有指引目的的数字地图的显示装置)对这些元素的有效管理、存储和显示问题的解决方案。
发明内容
上述目标是通过下面的方法获得的，根据权利要求1将至少一个与固定物对应的图形对象插入到数字地图的至少一个位置。包括如下步骤：
将与至少一个固定物类相关的数据存储在查找表中；
在数字地图中确定至少一个位置；
读取与至少一个固定物类相关的数据；
基于与至少一个固定物类相关的数据，生成表示至少一个固定物的至少一个图形对象；
指定图形对象到已确定的位置；
在已确定的位置显示出指定的图形对象。
这里的术语“固定物”指的是地形或城市等的静态物理元素，如树、街灯或地标。这里的物理元素是通过插入数字地图中的图形对象来表示的，数字地图例如包括位图或向量图形对象。
因此，至少一个指定的图形对象可表示至少一个从包括植被和(或)交通标记和(或)交通灯和(或)街灯和(或)建筑物和(或)地标的组中选出的固定物。数字地图可以是数字城市地图，且至少一个指定的图形对象(如位图或向量图形对象)可优选地通过车载导航系统的显示装置显示出来。
至少一个图形对象可被显示在二维视图或三维透视图中，如将图形对象按(被配置为显示便于路径指引的数字地图的)导航系统的用户的视点显示出来。尽管二维显示减轻了处理器负担，但是三维透视图可改善驾驶员的方向感并有利地产生更真实的环境表示。
位图图像由点行和点列构成，而向量图形是用定义图像中所有形状的数学公式来表示的。向量图形是基于数学函数的，是可扩展的，并不局限于矩形和透明。此外，由于向量图形可以从相对较少的必须存储的数据点中计算出来，所以向量图形需要较位图少的磁盘空间。因此，向量图形可相对简单地用于在数字地图中计算和显示图形对象在预定位置上被表示出的固定物的三维透视图。
固定物被分成固定物类，如树构成的类和交通标记构成的类。每一种固定物类可被细分成固定物子类。例如，树构成的类可被分成桦树和橡树的子类，进一步还可分别细分为银桦树类、白桦树类、黄桦树类等及泥炭栎(bog oak)、栓皮栎、有梗花栎等。
在查找表中存储了与固定物相关的数据，还包括与子类的特殊固定物相关的特定信息，如与这些固定物的颜色、高度和结构相关的信息。这类信息被用于象数字地图中的向量图形那样绘出图形对象。
此外，这些数据可包括一些关于固定物的典型模型的统计信息，如某一固定物的典型高宽比例或某固定物的各组成部分的相对大小。这在当表示固定物的图形对象将被插入到数字地图中时，且(例如)准备插入图形对象的操作员仅明确的知道的高度时是有用的。图形对象的插入是依赖保存的与适当子类对应的数据来执行的。将被图形对象表示的特定固定物的高宽比例的统计信息被用于图形对象的真实生成。
例如，如果在数字地图的预定位置上，一棵大菩提树将被用图形对象来表示时，会用到树的固定物类、菩提树子类及大菩提树子类中的数据。这类数据可包括典型大菩提树相关的如树干的高宽比例、树干的直径与树冠的直径的比例等的统计数据。
至少一个图形对象是基于从查找表中的读出的数据生成并被指定到地图上确定的位置。这种指定可包括建立从图形对象到数字地图中使用的坐标的引用(如通过指针)。该坐标可以是地理坐标或用于管理在数字地图上所表示数据的专门坐标。数字地图可包括如街道和十字路口、桥梁和停车场及建筑区等的图像表示。即将插入图形对象的数字地图还可包括表示之前已被插入地图中的固定物的图形对象。
图形对象最终被显示在确定的位置。位置的确定可响应人工位置输入来执行或基于之前读入的位置数据(可以坐标的形式给出)来执行。人工位置输入可以通过如计算机鼠标的定位装置或通过触摸屏来执行。
根据上述的发明方法，用于生成图形对象的固定物的参数不需保存整个几何图形的拷贝，从而与当前技术相比减少了对存储量需要的需求。从而使有效的数据存储和管理成为可能。
此外，对应图形对象的分类或子类所保存的数据的更改会影响每个单个对象。因此，根据可用的硬件资源和软件应用，查找表可简单的被定制并适应特定的目标系统。特别是，如由于导航软件的最新版本，对图形对象的设计更新，即便是全新的设计可以不需要对数字地图适当位置上的图形对象进行重新定位。
还可以预想，本发明的方法可以促使由数字地图数据库构成的导航系统的使用者能在其从导航系统软件的提供商获取的数字地图中引入新的图形对象。
根据这里公布的方法的实例，固定物类或固定物子类中的至少一个可通过生成至少一个固定物的至少一个数据表示来进行实例化。这里的数据表示可以是图形对象，实例化是通过生成各个固定物类或固定物子类的具体实例而执行。因此，这里公布的方法可以容易地用于面向对象编程的框架内。数据表示可以是表示各个类或子类的实例的图形对象。
与类或图形对象相关的数据可以变量的形式来保存。如“树”类可包括树的图像表示的原始宽度和高度的变量。类还可包括用于计算树的图像表示所覆盖的区域方法，用于绘画图形对象的多边形结构的遍历等。
为了方便快速检索，将一个或多个已生成并指定的图形对象以数字形式存储是优选的，尤其是在经常旅行的路径上进行路径指导的过程中，特定对象对定位来说被认为是重要的情况下。然而，存储已生成的图形对象意味着需要更高的存储容量。
如上所述，可以使用位图和(或)向量图形来生成与固定物对应的图形对象。因此，根据这里公布的方法的一个实例，位图可被存储在位图数据库中，和(或)向量图形可被存储在向量数据库中；且至少一个已指定图形对象可由至少一个位图和(或)至少一个向量图形组成。
向量数据库可独立地被更新且向量图形需要以数据格式的形式给出并根据为了车载导航系统的有限计算机资源而进行优化的算法计算出来。每个向量图形的数据在向量数据库中仅被存储一次。基于这种数据，从不同角度表示固定物(如地标或树)的向量图形对象的视图的计算可以相对较快地被执行。
用于显示的显示设备可被控制以使包括来自位图数据库的位图数据的显示层和包括来自向量数据库的向量图形数据的至少一个不同的显示层被显示出来。
将不包括至少一个已指定的图形对象的数字地图存储起来，并同时将至少一个已指定图形对象显示在一个显示层上、将数字地图的至少一部分显示在至少另外一个显示层上是优选的。由数字地图数据库给出的数据的位图表示中的至少一个显示层和显示至少一个已指定图形对象的透视图的向量图形表示中的至少一个显示层可被显示出来。
不同显示层的使用考虑到了对不同类的数字对象(如数字地图的位图和表示树或地标的向量图形对象)的同时显示过程的有效和可靠管理。
本发明还提供了计算机程序产品，包括一个或多个计算机可读介质，该介质具有用于执行根据上述其中一个实施例的方法的步骤的计算机可执行指令。
上述目标也可根据权利要求9的车载导航系统来实现，其包括：
存储介质(如CD、DVD、硬盘)被配置成存储至少一个数字地图；
存储介质(如CD、DVD、硬盘)被配置成存储与查找表中的至少一个固定物类相关的数据；
显示装置，被配置成显示路径指导所用的数字地图；
对象生成装置，被配置成基于关于至少一个固定物类的数据，生成表示至少一个固定物的至少一个图形对象；
控制装置，被配置成控制显示装置将至少一个图形对象显示在数字图的预定位置处。
上述在数字地图中的至少一个位置插入对应一个固定物的至少一个图形对象的方法的实例的实现方法，在(常受限于有限的计算机资源的)安装在汽车上的导航系统上尤其有利。至少一个被显示图形对象可表示从包括植物、(或)交通标记、(或)交通灯、(或)街灯、(或)建筑物和(或)地标的组中选出的至少一个固定物。
用于生成图形对象的数据可按上述的固定物子类的方式组织起来。存储介质可以是硬盘、CD或DVD等，且导航系统包括主存储器(如RAM)。显示装置可以是(如)LED或LCD显示器。目标生成装置可由操作员人工操作或可由(如被安装以对导航系统的导航软件进行全部或部分更新的)软件来激活。
车载导航系统可进一步包括被配置成保存由对象生成装置生成的至少一个图形对象的对象数据库，(或)还可包括被配置成保存位图的位图数据库和(或)被配置成保存向量图形的向量数据库，而且对象生成装置可被配置成根据至少一个位图和(或)至少一个向量图形生成至少一个图形对象。
根据一个实施例，导航系统的控制装置被配置成同时在一个显示层上显示至少一个已指定的图形对象，在至少另外一个显示层上显示至少部分数字地图。
附图简要说明
本发明的其它特点和优点将参考附图进行表示。在表示中，对用于表示本发明的优选实施例的附图进行了引用。可以理解这些实施例并未表示本发明的全部范围。
图1显示了根据本发明的车载导航系统的组成，包括存储在数据库中的查找表和对象生成装置。
图2显示了根据本发明的实例，在数字地图中插入表示特定菩提树的图形对象的实例。
具体实施方式
图1表示车载导航系统的基本组成，该导航系统被配置成在数字地图中显示对应静态元素(即固定物)的图形对象。该导航系统包括数据库1，存储了至少一个包括固定物类和固定物子类相关的信息的查找表。固定物类的典型实例是如树和灌木丛的植物及交通标记、纪念馆和井等类别。固定物类可以细分为子类。例如，对固定物类“树”，可能的子类可以是“桦树”、“橡树”、“菩提树”等。进一步的子类可包括如“小橡树”或“欧椴”。
对象生成装置2可以生成对应至少一个固定物的至少一个图形对象。对象生成装置2从查找表中读出对应的数据。例如，为了生成表示限速区的交通标记，“交通标记”类和“限速：50km/h”子类可从包括上述查找表的数据库1中查找出来。接下来，图形对象(如众所周知的具有白色区域、红色外围和黑色“50”的圆形交通标记)被生成并被插入到数字地图的预定位置。
根据本实例，对象生成装置2直接与数字地图数据库3交互数据，以确定表示交通标记的生成的图形对象应被放在什么位置。对象生成装置2为显示装置4提供了在(显示给安装了用于路径指导的导航系统的汽车驾驶员的)数字地图的什么位置显示什么图形对象的信息。控制装置(未显示)可以可选地从数字地图数据库3中读出所需的数据，并可接收来自对象生成装置2的已生成图形对象相关的数据以指示显示装置4将已生成的图形对象显示在数字地图的预定位置上。
在查找表中，存储了将由(如保存在数据库5中的位图对象和(或)向量图形对象的)图形对象表示的固定物相关的参数。因此，这些参数的更改可导致由对象生成装置2生成的被显示的图形对象的不同外观。
根据一个相对简单的实例，建筑物可用矩形来表示，树和灌木丛用圆形表示。其它可能的表示可以基于甚至可以显示树的单个叶子几何模型的递归方法或包括主要质地(即图像结构部分由三色(红、绿、蓝)像素构成，部分由定义被显示图像的各个像素的透明度的透明像素构成)的多边形结构。
图2表示了根据本发明的一个实例如何在数字地图的预定位置处插入一棵特定的菩提树。查找出“树”类，根据本实例“树”类包括由拉丁名称识别的树的种类的各个子类，如银枞(Abies alba)、胡桃(Juglans regia)、松树(Pinus)、栎树(Quercus)、椴树(Talia)等。这些子类包括不同种类相关的信息，如关于树干的大小和树皮、树叶的颜色和形状的信息。
另外，子类还有包括更详细的子种类相关的信息，如瑞士五针松(Pinus cembra)、欧洲黑松(Pinus nigra)、意大利伞松(Pinus pinea)等。根据本示例，子类欧洲椴(Talia vulgaris)被选出11，以读出关于将在数字地图(如城市地图)中用图形对象表示的该固定物相关的信息。信息包括12关于树(在本实例中以欧洲椴为标本)的总高度与树冠直径的比例数据0.85。信息还包括树干直径与树冠直径的比例0.05。
类似的数据可包括在查找表中，例如，对于槭树∶树的总高度与树冠直径的比例1.25和树干直径与树冠直径的比例0.06；对于洋槐∶树的总高度与树冠直径的比例1.45和树干直径与树冠直径的比例0.03等。
这意味着使用适当向量图形对特定树(如菩提树)的建模可基于菩提树的统计估计进行。例如，如果另外给出(将由图形对象表示的)树冠直径相关的信息，那么依赖欧洲椴子类中给出的统计信息可推出树干的高度和直径，并用于数字地图中的图像表示。
在用于即将生成的表示欧洲椴示例的图形对象相关的信息从查找表中读出的前后，图形对象在数字地图中将被放置的位置将被确定13。根据从查找表中查找出的适当的类10中读出数据11、12，图形对象被生成14。
然后，图形对象被指定到确定的位置15。图形对象可被指定到数字地图中使用的坐标。指定的图形对象被显示在数字地图的适当位置上16。不同的显示层可用于显示图形对象(如向量图形)和数字地图的其它元素(如街道、十字路口等)。

Claims (13)

1.将至少一个与固定物对应的图形对象插入到数字地图的至少一个位置的方法，包括如下步骤：
在查找表中存储与至少一个固定物类、一个固定物子类和所述子类的特殊固定物的典型模型的统计信息相关的数据；
在所述数字地图中确定至少一个位置；
读取与所述至少一个固定物类相关的数据；
基于与所述至少一个固定物类、一个固定物子类和所述子类的特殊固定物的典型模型的统计信息相关的数据，生成表示至少一个固定物的至少一个图形对象；
指定所述图形对象到已确定的位置；以及
在所述已确定的位置显示所述指定的图形对象。
2.如权利要求1所述的方法，其中
至少一个固定物类或固定物子类通过生成至少一个固定物的至少一种数据表示而被实例化。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述至少一个固定物类或固定物子类通过生成图形对象而被实例化。
4.如前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括存储指定的所述至少一个图形对象。
5.如权利要求4所述的方法，还包括
在位图数据库中存储位图，和/或
在向量数据库中存储向量图形；且其中
指定的所述至少一个图形对象由所述位图中的至少一个和/或所述向量图形中的至少一个组成。
6.如权利要求1所述的方法，还包括 
存储不包括指定的所述至少一个图形对象的数字地图；和
同时在一个显示层上显示指定的所述至少一个图形对象，并在至少另外一个显示层上显示所述数字地图的至少一部分。
7.如权利要求1所述的方法，其中指定的所述至少一个图形对象表示至少一个从包括植被和/或交通标记和/或交通灯和/或街灯和/或建筑物和/或地标的组中选出的固定物，且其中所述数字地图是数字城市地图，且其中指定的所述至少一个图形对象通过车载导航系统的显示装置显示出来。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个图形对象是以二维视图或三维透视图的形式显示的。
9.车载导航系统，包括：
第一存储介质，被配置成存储至少一个数字地图；
第二存储介质，被配置成将与至少一个固定物类、一个固定物子类和所述子类的特殊固定物的典型模型的统计信息相关的数据存储在查找表中；
显示装置，被配置成显示数字地图；
对象生成装置，被配置成基于与所述至少一个固定物类、一个固定物子类和所述子类的特殊固定物的典型模型的统计信息相关的数据，生成表示至少一个固定物的至少一个图形对象；和
控制装置，被配置成控制所述显示装置将所述至少一个图形对象显示在所述数字地图的预定位置上。
10.如权利要求9所述的车载导航系统，还包括对象数据库，其被配置成存储由所述对象生成装置生成的至少一个图形对象。
11.如权利要求9所述的车载导航系统，还包括
被配置成存储位图的位图数据库，和/或
被配置成存储向量图形的向量数据库； 
其中所述对象生成装置被配置成通过所述位图中的至少一个和/或所述向量图形中的至少一个生成所述至少一个图形对象。
12.如权利要求9所述的车载导航系统，其中所述控制装置被配置成同时在一个显示层上显示指定的所述至少一个图形对象，在至少另外一个显示层上显示所述数字地图的至少一部分。
13.如权利要求9所述的车载导航系统，其中显示的所述至少一个图形对象表示至少一个从包括植被和/或交通标记和/或交通灯和/或街灯和/或建筑物和/或地标的组中选出的固定物。 
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