CN102692229B - 数字地图中地图元素的标注 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于标注数字地图的地图元素的方法，包括：确定该地图元素的一部分，在该部分中不应出现标注，和/或，在数字地图中该地图元素附近的一部分，在该部分中不应出现标注，以及，使用标签标注该地图元素，使得该标签不覆盖不应出现标注的地图元素的部分，和/或，该数字地图中不应出现标注的该地图元素附近的部分。

Description

数字地图中地图元素的标注

技术领域

本发明涉及表示城镇和景观的数字地图，其可被用于通过导航系统进行路线导向，并且尤其涉及对例如道路和街道的地图元素的标注。

背景技术

导航系统的应用，尤其在例如汽车的交通工具中对导航系统的应用变得日益盛行。通常车载的导航计算机系统分析由GPS(全球定位系统)、运动传感器(例如ABS车轮传感器)，以及数字地图提供的组合数据，并且从而以越来越高的准确度确定出交通工具的实际位置和速度。

已知的导航系统典型地使用了电子数字地图，以表示例如街道、建筑物和河流的绘图特征，并且使用诸如高密度磁盘或者数字视频磁盘的介质来存储关于绘图特征的数据。在进行地图匹配之后，在该数字地图中指示出使用者的实际位置。通过声学和/或视觉化的信息，将使用者导向预定的目的地。

一些导航系统能够显示详细的数字地图，其指示了通向目的地的路线、在不同的位置(例如交汇处，以及例如加油站或餐馆以及地标的不同类型的兴趣点)所采用的策略类型。随着交通工具的位置改变，在所显示的图像上交通工具的位置标志改变，或者数字地图被滚动，但是在预定位置处该交通工具的位置标志是固定的。

更为精密的导航系统提供了将在导向路线上例如驾驶员应该转向的交汇处进行放大的视图，以便帮助驾驶员更为精确地识别将要采用的通向预定目的地的路线。所显示的图像表示了从驾驶员视角出发的经简化的合成视图。然而，二维表示可能使驾驶员迷惑，尤其是，在道路使得不同高度的水平面交叉，或者，以回旋转向的方式与邻近道路交叉的情况下。在此，术语“道路”和“街道”以可互换的方式被使用。

近来，已经研发出了不同的导航系统，其提供了用于将数据从地理数据库变换成三维立体视图的算法，原则上，其更容易被许多驾驶员理解。取决于交叉路口的复杂性，精密的系统允许以相对于道路成可变角度地显示该交通工具所接近的交叉路口。在此，术语“交叉路口”和“交汇处”以可互换的方式被使用。

为了提供导航功能，导航系统使用了一个或更多个详细的数据库，这些数据库包括表示地理区域中的实体特征的数据。所采用的导航数据库可包括主图像文件，其包括位图图像，这些位图图像包括例如道路几何路标、地标、地平线(skyline)，等的位图。该数据库可包括主图像文件，其包括位图图像和/或矢量图形，这些位图图像和/或矢量图形包括例如道路几何排列、路标、地标、地平线，等的位图。

在这些数字地图中，特定的地图元素(例如河流、山脉、道路，或特定区域)被通过各个地图元素的名称(标签)进行补充显示。例如，蜿蜒的河流通过这条河流的名称来标注，或者，山脉与该山脉的名称一起显示。

但是，在二维和三维数字地图表示中，就适当的定位来说，通过表示地图元素名称的字符进行的常规标注不能以令人满意的方式被认知。尤其是，在常规的数字地图表示中普遍出现了，由于对这些地图元素进行注释的标注至少部分地遮挡住了这些地图元素，所以无法可靠地识别出这些地图元素部分(例如道路的交汇处)。目前就存在对用于标注地图元素的方法的需求，该方法保证被标注的地图元素的所有部分能够被包括该地图元素的数字地图的使用者可靠地识别出。

发明内容

本发明解决了以上提及的需求，并且提供了用于标注数字地图的地图元素的方法，其包括：

确定该地图元素的一部分，在该部分中不应出现标注，和/或，在该数字地图中该地图元素附近的一部分，在该部分中不应出现标注；以及

使用标签对该地图元素进行标注，使得标签不覆盖不应出现标注的该地图元素的部分，和/或，该数字地图中不应出现标注的该地图元素附近的部分。

地图元素为代表一些实体对象的该地图的图形元素，例如，建筑物、道路、高山、河流、湖泊等。该标签指示了该地图元素的名称，例如，河流的名称。因为依据本发明，确定出了该地图元素的一部分，在该部分中不应出现标注，和/或，在该数字地图中该地图元素附近的一部分，在该部分中不应出现标注，所以能够可靠地避免标签部分地重叠并从而遮盖该地图元素的一部分。因此，例如，可以使所有相关部分都可被使用者完全看到的方式显示在二维或三维视图中的交汇处。

可基于为该数字地图提供的坐标来确定不应出现标注的该地图元素的部分和/或该数字地图中不应出现标注的该地图元素附近的部分。从而，能够对该标注进行确切定位。因此，依据本方法的实施例，用于标注数字地图的地图元素的方法包括确定该地图元素的点的坐标值，并且其中，基于所确定的坐标值确定不应出现标注的该地图元素的部分，和/或，该数字地图中不应出现标注的该地图元素附近的部分。这些坐标值被存储在所采用的数据库中。

依据一个示例，通过围绕具有所确定出的坐标值的这些坐标定义出的半径确定出该数字地图中不应出现标注的该地图元素的部分和/或不应出现标注的该地图元素附近的部分。例如，可确定出围绕该地图元素的中心点坐标的半径。关于这样的坐标的坐标值的信息也被存储在所采用的数据库中。尤其是，本方法可进一步包括存储不应出现标注的地图元素的部分的坐标值，和/或，数字地图中不应出现标注的地图元素附近的部分的坐标值，以及，在用标签标注该地图元素之前获得这些坐标值，以便可靠地避免遮掩该地图元素部分。因此，依据该变量，在显示处理中不需要对该标签的位置进行任何计算。更确切地说，该计算已经预先完成，并且结果已经以不应出现标注的地图元素的部分的坐标值的形式，和/或，数字地图中不应出现标注的地图元素附近的部分的坐标值的形式被存储。

依据特定实施例的本发明的方法还包括：

通过至少一个样条(spline)来表示地图元素，样条包括顶点(vertices)；

存储与该至少一个样条的多个顶点中的至少一些顶点的坐标值相对应(推导出)的坐标值；以及

基于所存储的坐标值，在数字地图中显示该地图元素，并显示所指派的标签，使得该标签适用于该地图元素的几何形式。

该地图元素通过一个或更多个样条的方式来表示，即描绘。术语“样条”是指一种函数，其通过多项式分段定义。坐标值的对应性将被理解如下。当m-1个顶点(节点)t_i，i＝0，...，m，被用于表示地图元素时，这些顶点与数字地图中的坐标(x_i，y_i)(在三维数字地图的情况下为(x_i，y_i，z_i))相关联。依据本发明，用于定位标签的坐标是由样条所使用的顶点的坐标推导出的。据此，与该地图元素的样条表示所使用的顶点中的一些相对应(推导出)的坐标可被用于该地图元素的标签(名称)的表示。例如，可选择出一些顶点，且相对于这些顶点坐标以某种程度被平移的坐标(x_i+d_x，y_i+d_y)，d_x和d_y为常数，可被存储以用于生成标签，例如，通过一个或更多个样条的生成可生成标签。从而，由字符和/或符号和/或图标(例如，道路编号图标)构成的，基本符合地图元素的几何形状(曲线)或外部等高线的标签可被显示在数字地图中。

将避免地图元素被标签遮盖与使用符合地图元素形状(等高线)的标签进行标注相结合共同导致了通过标签对相应地图元素的标签和标识的前所未有的可读性。

此外，提供了一种用于在具有显示装置的导航系统，尤其是交通工具的导航系统中实现路线导向的方法，其包括依据以上所描述的示例中的一个的方法的步骤，并且向该导航系统的使用者提供导向信息。

还提供了一种计算机程序产品，包括一个或更多个计算机可读介质，这些计算机可读介质具有计算机可读指令，用于执行依据以上所述示例中的一个的方法的步骤。

而且，以上提及的需求通过导航数据库来解决，该导航数据库包括：

数字地图数据，其包括地图元素的数据；

包括地图元素的点的坐标值的数据；

用于该地图元素的标签的数据；以及

涉及指示数字地图的一部分的坐标值的数据，该数据对应于具有这些坐标值的坐标周围的数字地图数据，在该部分中不应出现标注。

因此，该标签的数据与指示数字地图的一部分的坐标值链接，该部分对应于具有这些坐标值的坐标周围的数字地图数据，在该部分中不应出现标注，使得通过处理器件可获得出(读出)该标签的数据和所链接的坐标值，以便在该数字地图中适当的位置处显示出该标签。

此外，导航系统，尤其是交通工具的导航系统，被提供成包括：

如以上所提及的导航数据库；以及

显示器件，其被配置成基于导航数据库的数据显示数字地图，使得该数字地图的地图元素通过具有字符的标签来标注，而不遮盖具有这些坐标值的坐标周围的部分，在该部分中不应出现标注。

在所有以上示例中，数字地图可以是三维地图，尤其地，该三维数字地图可基于数字地势模型生成。地势模型是一种三维模型，例如，通过例如激光扫描获得的景观的数字模型。多种地形学的地势模型是由官方研究所以及商业供应商提供的。原则上，数字地势模型是一种数字文件，其包括用于以规则或不规则间隔的水平区间进行地面定位的地势海拔。在此所使用的术语“地势”应该还包括城市区域、城市、村庄，等的三维地形。在该地势模型中包括的栅格点具有三维坐标值。

而且，在所有以上描述的示例中，标签可以是一种三维标签，其包括字符的三维表示，并且，地图元素可通过位图或矢量图形对象给出，并且/或者，标签可通过矢量图形对象给出。

尤其地，提供了一种用于标注在导航系统中所使用的数字地图的地图元素的方法，包括：

确定交通工具的位置，在该交通工具中安装有导航系统；

在数字地图中通过至少一个表示三维对象的项目显示所确定的交通工具的位置的周围区域，该三维对象在三维立体视图中被显示成相应的矢量图形；

确定表示三维对象的项目附近的一部分，在该部分中不应出现标注，该三维对象在三维立体视图中被显示成相应的矢量图形；以及

使用标签来标注表示三维对象的项目，使得该标签不覆盖该项目附近的部分，该三维对象在三维立体视图中被显示成相应的矢量图形。

本方法可还包括该项目的点的坐标值，并且其中，基于所确定出的坐标值确定出在该数字地图中不应出现标注的该项目附近的部分。在这种情况下，可通过围绕具有所确定出的坐标值的坐标定义的半径来确定不应出现标注的该项目附近的部分。

此外，提供了一种导航系统，在其中实现了标注表示三维对象的项目的方法，该三维对象在三维立体视图中被显示成相应的矢量图形。

尤其地，所提供的导航系统，例如交通工具的导航系统，包括：

导航数据库，该导航数据库包括：

数字地图数据，其包括表示三维对象的项目数据，该三维对象在三维立体视图中被显示成相应的矢量图形；

包括地图元素的点的坐标值的数据；

用于表示了三维对象的项目的标签的数据，该三维对象在三维立体视图中被显示成相应的矢量图形；以及

涉及指示数字地图的一部分的坐标值的数据，该部分对应于具有这些坐标值的坐标周围的数字地图数据，在该部分中不应出现标注，该三维对象在三维立体视图中被显示成相应的矢量图形；并且其中，该导航系统进一步包括：

显示器件，其被配置成基于导航数据库的数据来显示数字地图，使得通过具有字符和/或符号和/或图标的标签来标注表示三维对象的项目，而不会遮盖具有这些坐标值的坐标周围的不应出现标注的部分。

附图说明

参考附图将描述本方法的额外的特征和优点。在本说明书中，对附图进行参考是意图说明本发明的实施例。可以理解的是，这样的实施例并不代表本发明的完整范围。

图1以一种简化的方式，说明了包括依据本发明的标签的数字地图的区块。

具体实施方式

图1说明了数字地图的一部分，其示出了一些街道1和停车场2，以及河流3。代表河流3的地图元素是通过样条生成的。河流3表示了一个地图元素，该地图元素是通过给出该河流的名称的标签“RiverX”4标注的。如图1所示，该标签被定位在距该地图元素3适当的距离处，使得该标签没有遮盖该地图元素3的任何部分。在图1中还通过X指示处了该地图元素3的一点。围绕该点X形成圆圈的虚线示出了该地图元素的一部分3以及该地图元素3附近的一部分，该部分指示出一个地区，标签4不允许被定位在这个地区中。该圆圈的坐标值可被存储在数据库中并可被获得，以便从数据库中获得到该圆圈之后定位出该地图元素3。

在以上描述的示例中，作为地图元素的河流使用了样条。样条被看做基本平滑的分段多项式函数。尤其是，三次样条可被用于表示地图元素。由于三次样条易于实现，并易于产生呈现为近似无缝的曲线，所以其较为普及。三次样条仅是分段连续的，这意味着，足够高阶的导数(三阶)是不连续的。所以，如果该应用对于高于二阶的导数的平滑性较敏感，则三次样条可能并不是最好的选择。然而，对地图元素的任何表示都是与本发明的方法兼容的。

本发明可在被配置成显示详细的三维交汇处视图的导航系统中实现。例如，从交汇处获取了视频数据，并将其存储在离线数据库中。该数据库包括主图像文件，主图像文件包括用于所有车道、路标信息、地标，等的位图图像。导航系统基于前面提及的数据库，仅依靠标准的位图图像，模拟出该交汇处视图。这些位图图像包括道路几何图形(例如，三条车道，这些车道中的一条具有出口)的位图、推荐的车道的位图，以及用于路标、地标、地平线和天空颜色的可选位图。

结果，交汇处视图的计算通常由简化的且非典型的元素(即，标准位图)执行。但是，该交汇处视图还可能包括更多的单个设计的元素，例如，以矢量图形的形式提供的地标，这些矢量图形包括许多有助于识别特定地标的细节。在本发明中所考虑的标签可以被提供这样的三维交汇处视图的一部分。

但是，该导航系统还可被配置成在数字地图中通过至少一个表示三维对象的项目，显示所确定的交通工具的位置的周围区域，该三维对象在三维立体视图中被表示成相应的矢量图形。特殊兴趣的各个对象可使用测量系统(surveysystem)，尤其是激光扫描仪来扫描，并从而获得这些对象的数字化表示。基于所记录的建筑物或者类似的图片，可将三维模型合成矢量图形。在三维立体视图中对各个对象的显示大大改善了驾驶员的方位定向，并且有效地帮助驾驶员在交汇处果断地选出正确的道路，即，通向预定目的地的道路。

依据本发明的方法的矢量图形的采用和导航系统显著改善了对各个对象的表示。然而位图图像包括点状物的行和列，矢量图形被表示成数学公式，其定义了在图像中的所有形状。基于数学函数的矢量图形是可扩展的(scalable)，不仅限于矩形形状，而且是透明的。而且，与位图相比，矢量图形需要较少的磁盘空间，这是因为矢量图形需要存储的数据点相对较少，矢量图形可根据这些相对较少的数据点被计算出。因此，矢量图形可相对容易地被用于计算和显示所合成的各个对象的三维立体视图。

依据本发明，这样显示的所合成的各个对象的三维立体视图可通过一种标签来标注，这种标签被定位成使得其不会遮盖所合成的对象，或者，使得其仅遮盖所合成的对象的一部分，而不影响驾驶员对该对象的识别。假设由导航系统所推荐的交通工具的实际位置和驾驶方向，可计算出一个地理区块，该地理区块最理想地显示出了由矢量图形表示的，并被视为有助于方向定位的地标或其它对象的三维立体视图。可优选的是，该感兴趣的地理区块被计算成由大约90度角和大约10km的半径所给出的圆周的一段，近似地对应于人类处于水平的视觉角度。但是，取决于道路几何图形和，尤其是，倾斜度，可优选该感兴趣的地理区段的不同的计算方式。

应该注意的是，在三维立体视图中所显示出的至少一个项目可以是地标，即，地标就是一种通过矢量图形数据库的矢量图形合成地表示的项目。由于地标，尤其是，城镇的地标，展示出了较高的纪念价值，所以它们尤其适合于帮助驾驶员在面临复杂道路拓扑的时候，对自己进行方向定位。依据本发明，这样的地标可通过标签来标注，该标签被定位成使得其不会遮盖所合成的地标。

包括对标签标注的对象的三维立体视图的显示的导航可被执行如下。地图匹配考虑了在由地图数据库提供的数字地图中交通工具的准确位置。向驾驶员显示在地图中的这个位置。基于关于交通工具的实际位置的信息和依据所推荐的路线的驾驶方向，可计算出该驾驶员视野中的地理区块。依靠地图匹配和地图数据库，可确定地标是否进入了依据预定路线的交通工具的前进路径的视野中。

如果检测出地标，并且在地图数据库中的一些参照关系指示出可用的矢量图形，则在该矢量图形数据库中寻找相应的三维矢量图形。备选地，该系统可与来自该地图数据库的可用的任何参考信息无关地寻址矢量图形数据库。

针对适宜的三维矢量图形，计算出所合成地标的相应的立体视图。依靠显示控制器，经处理的矢量图形可与常用的位图表示一起同时显示。在地图数据库中标准位图表示的地标由相应的矢量图形替换或叠置。最终，位图和矢量图形混合的视图被显示给使用者。依据本发明的实施例对这些被显示给使用者的项目/对象中的一个或更多个进行标注。标签尤其可被定位在距所显示的三维矢量图形适当距离处，使得该三维矢量图形的任何部分都不会被该标签遮盖。

在以上描述的示例中，在数字地图中不应出现标注的地图元素的一部分或对象的三维立体视图的一部分，和/或，不应出现标注的地图元素附近的部分或对象的三维立体视图的一部分可通过围绕具有特定坐标值的地图元素或对象的坐标所定义出的半径来确定。

在数字地图中不应出现标注的该地图元素的部分或对象的三维立体视图的部分，和/或，不应出现标注的地图元素附近的部分或对象的三维立体视图的部分可被提供成圆形的几何形状，该圆形具有以上所提及的半径。但是，也可选择被视为适宜的任意其它的几何形状。例如，可选择一些由长轴和短轴定义的椭圆体形状，或者可选择矩形形状，还可以选择凸起的包络或外壳。欧几里得(Euclidean)或闵可夫斯基(Minkowski)距离可被用于定义标签不应被定位其中的区域。

理论上，本发明可针对任何类型的数字地图实现。数字地图可在行人的导航系统中或交通工具的导航系统中被使用，例如，被安装在飞机、船舶或汽车中的导航系统。

标签可包括任意类型的被视为可适用于进行标注的字符、图标和/或符号。在用于导航目的的数字地图中尤其重要的是路标，即，给出导向信息的标杆。在其它事物中，路标包括显示通向城市方向的相对大的标记、具有例如工业区、足球场、机场等的设施的图形表示形式的地标图标、指示道路、高速路等的编号的道路编号图标、在交叉路口(交汇处)指示道路支路的道路编号的出口编号图标。在实体环境中，可在交汇处，尤其是高速公路的交汇处找到它们。在本应用中所涉及的标签也可以这样的路标的形式被提供。本发明的思想可保证这些路标不会遮盖任何对于导航目的具有重要性的地图元素。

在任何情况下，还可以设想，使用者可选择不显示标签，而是将标签隐藏起来。因此，选择性地，基于实际使用者的期望，在数字地图中显示的所有标签可响应使用者的输入而被隐藏起来。

尤其是，本发明可在被配置成显示详细的三维动画交汇处视图的导航系统中实现。在这种情况下，当在其中安装有导航系统的交通工具接近交汇处时，对于相应的交汇处的表示是通过交汇处视图数据库提供的，该交汇处视图数据库包括例如对存储动画数据的动画数据库的参照关系。

动画数据包括数据单位，这些数据单位可包括位图和/或矢量图形和/或图元文件，即，组合的位图和矢量图形。动画数据包括单个静态图像的时间序列(temporalsequence)。该动画发生的速度取决于交通工具的位置和速度。该动画数据示出了所接近的交汇处的立体视图，即，车道编号、倾斜度、支路和交叉路，等。而且，该动画数据可包括例如桥梁和市政建筑的地形对象，而且还有表示城市、乡村或工业环境或山区景观的路标和环境视图。

导航系统的交汇处视图计算单元访问动画数据库，以获得实际上相关的动画交汇处视图数据。备选地，该交汇处视图计算单元根据由动画数据库和/或交汇处视图数据库和/或地图数据库提供的标准图像产生了动画数据。

这些动画数据可以具有音频视频交织格式(AudioVideoInterleaveFormat)(AVI)。在这种情况下，AVI数据被提供给导航系统的AVI播放器。该动画在该交汇处前面和后面被明确定义出的位置开始和结束。可高度期望通过精确地确定交通工具的实际位置的定位系统提供的数据合成该AVI播放器。从而所耗时间与驾驶的距离同步，并且可保证所合成的动画交汇处视图在导航系统的显示装置上与交通工具的实际位置同步地被显示。在本发明中涉及的标签可易于被包括在这样的动画交汇处视图中，而不会遮盖该动画交汇处视图的元素的相关部分。

Claims (10)

1.一种用于标注数字地图的地图元素的方法，包括：

确定不应出现标注的该地图元素的一部分，和/或，不应出现标注的该数字地图中该地图元素附近的一部分，其包括确定该地图元素的点的坐标值，并且其中，基于所确定出的坐标值，确定不应出现标注的该地图元素的所述部分，和/或，该数字地图中不应出现标注的该地图元素附近的所述部分；

其中，不应出现标注的所述数字地图中所述地图元素的所述部分和/或该地图元素附近的所述部分是通过围绕具有所确定的坐标值的坐标定义的半径确定的；以及

使用标签标注所述地图元素，使得所述标签不覆盖不应出现标注的该地图元素的所述部分，和/或，所述数字地图中不应出现标注的所述地图元素附近的所述部分。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括存储不应出现标注的所述地图元素的所述部分的坐标值，和/或，所述数字地图中不应出现标注的所述地图元素附近的所述部分的坐标值，以及，在使用所述标签标注所述地图元素之前获得这些坐标值。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述数字地图是三维地图，并且/或者，所述标签是三维标签，其包括字符的三维表示。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述地图元素是通过位图或矢量图形对象给出的，并且/或者，所述标签是通过矢量图形对象给出的。

5.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

通过包括顶点的至少一个样条来表示所述地图元素；

存储从所述至少一个样条的所述顶点中的至少一些顶点的坐标值推导出的坐标值；以及

基于所存储的坐标值，在所述数字地图中显示所述地图元素，并显示所指派的所述标签，使得该标签适于该地图元素的几何形状。

6.一种用于在具有显示装置的导航系统中实现路线导向的方法，其包括如前述权利要求中的任一项所述的方法的步骤，以及向该导航系统的使用者提供导向信息。

7.一种用于标注导航系统中使用的数字地图的地图元素的方法，包括：

确定安装有所述导航系统的交通工具的位置；

在具有至少一个项目的所述数字地图中显示所确定出的所述交通工具的位置的周围区域，所述项目表示在三维立体视图中被显示成相应矢量图形的三维对象；

确定所述项目附近的一部分，所述项目表示在不应出现标注的三维立体视图中被显示成相应矢量图形的三维对象；以及

使用标签标注所述项目，使得该标签不覆盖所述数字地图中不应出现标签的所述项目附近的所述部分；

其中，不应出现标注的所述项目附近的所述部分是通过围绕具有所确定出的坐标值的坐标定义的半径来确定的。

8.如权利要求7所述的方法，包括确定所述项目的点的坐标值，并且其中，基于所确定的坐标值，确定出所述数字地图中不应出现标注的所述项目附近的所述部分。

9.如权利要求7至8中的任一项所述的方法，进一步包括，存储不应出现标注的所述项目的所述部分的坐标值，和/或，所述数字地图中不应出现标注的所述项目附近的所述部分的坐标值，以及，在使用所述标签标注所述项目之前获得这些坐标值。

10.一种用于在具有显示装置的导航系统中实现路线导向的方法，其包括如权利要求7至9中的任一项所述方法的步骤，以及向所述导航系统的使用者提供导向信息。