CN103459980B - 数字地图的图标的管理 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种管理导航数据库中图标的方法，所述方法包括把多个图标的数据储存在代表包括多个图标的图像的一个单一数据阵列中。

Description

数字地图的图标的管理

技术领域

本发明涉及代表可被导航系统用作路径导引的城镇和风景的数字地图，并且更具体来说，本发明涉及数字地图中图标的管理和显示。

背景技术

导航系统的使用，尤其是在例如汽车的车辆中的使用变得越来越流行。通常，机载导航计算机系统分析GPS（全球定位系统）、例如ABS车轮传感器的运动传感器和数字地图提供的组合数据并越来越严谨地确定车辆的实际位置和速度。

已知导航系统通常使用电子数字地图来代表例如街道、建筑物和河流的制图特征，并使用例如光盘或数字视频光盘的介质来储存与制图特征相关的数据。在地图匹配之后，数字地图中指示用户的实际位置。通过声音和/或可视化信息，用户被导引到预定目的地。

一些导航系统能够显示指示到目的地的线路的详细的数字地图、在例如交叉点的各种场合和例如加油站或餐馆的不同类型的兴趣点和地标处所应采取的策略类型。当车辆改变位置时，显示的图像上的车辆位置标记改变，或者当车辆位置标记固定在预定位置时数字地图滚动。

更精致的导航系统提供例如导引线路上交叉点的更大视图，其中驾驶员应转弯，以帮助驾驶员更精确地识别到预定目的地应走的线路。显示的图像代表从驾驶员的角度看的简化合成视图。然而，二维表示可能使驾驶员困惑，尤其是如果道路在不同高度水平相交或者是道路很靠近的旋转转弯处。这里，术语“道路”和“街道”以可互换方式使用。

最近，已研发出提供把数据从地理数据库转换成原理上更易被许多驾驶员理解的三维透视图的算法的各种导航系统。精致系统允许取决于交叉路口的复杂性而以不同角度显示相对于道路的车辆接近的交叉路口。这里，术语“交叉路口”和“交叉点”以可互换方式使用。

为了提供导航功能，导航系统使用包括代表地理区域的自然特征的数据的一个或更多个详细数据库。所使用的导航数据库可包括主要图像文件，所述主要图像文件包括位图图像，所述位图图像例如包括道路几何路标、地标、地平线等的位图。数据库可包括主要图像文件，所述主要图像文件包括位图图像和/或矢量图，所述矢量图例如包括道路几何形状、路标、地标、地平线等的位图。

用作导航目的的数字地图的特征元素是图标。图标是提供有关交通状况、兴趣点、路径导引、交通标志等的信息的符号。图标可以是包括显示尤其是去城市方向的相对大的标志的路标、呈例如工业区域、足球场、机场等设施的地理表示的路标图标、指示道路、公路等的数字的道路数字图标、指示交叉路口（交叉点）处分支的道路的道路数字的出口数字图标的部分。

然而，检索储存在导航数据库中的图标很费时间。特别是，在例如具有有限计算资源的车辆导航系统的嵌入式系统的环境中，期望缩短载入并显示数字地图中图标所需的访问时间。因此，本发明的基础问题是提供从数据库快速检索图标来显示数字地图中图标的构件。

具体实施方式

本发明解决上述问题并提供一种管理导航数据库中图标的方法，所述方法包括把多个图标的数据储存在代表包括多个图标的图像的一个单一数据阵列中。每个图标由图标的数据给定。这里，术语图标原则上包括任何二维或三维符号。取决于应用，图标是二维符号（图形）。根据本发明且与现有技术不同，许多图标的数据被储存在一个数据阵列中。所述数据阵列代表例如PNG格式的图像，其中每个这些图标具有定义位置。例如，所述数据阵列代表第一行有数目n₁个图标、第二行有数目n₂个图标，且第m行及图像的最后一行有数目n_m个图标的图像。这里，n₁到n_m可以是相同的整数。

实际上，根据实施方案，一个单一大PNG图像是从代表图标的个别PNG图像计算而来。另外，对于大PNG图像，储存代表包括在大PNG图像中的个别PNG图像的位置的引用的输入。

因此，当需要图标来在用于导航目的的数字地图中进行显示时，不必分别读出图标。相反，数据阵列的所有图标可一次读入存储器并在数字地图中供后续使用。特别说来，因此所述方法可包括把单一数据阵列载入导航系统的图形存储器（视频存储器）。一旦载入存储器，可从存储器快速检索数据阵列的多个图标中每一个来显示在数字地图中。个别载入图标不会再如本领域中不利地造成延迟。

根据实施方案，所述数据阵列是包括数据阵列所代表的图像中图标的宽度、高度和坐标（x和y坐标值）的信息并包括特定位置的图标的表格。可通过引用图像中图标的坐标来检索储存在导航系统的存储器中的表格中给定的多个图标中的每个图标，从而显示数字地图中的每个图标。另外，也可引用图标的高度和宽度，来接收对于确定图标在数字地图中实际位置有价值的进一步信息。图标在数字地图中适当的设置对于尤其是在用于导航目的的三维数字地图上下文中图标的可读性很重要。

所述方法还可包括把另一多个图标储存在另一单一数据阵列中。首先提到的多个图标和另一多个图标可彼此不同，使得只要需要把首先提到的多个图标中的图标显示在数字地图中，将（很可能）不需要并发显示另一多个图标中的图标。因此，可能只把多个图标中一个图标载入存储器，而其他的图标储存在导航数据库中，且将在其他时间载入导航系统的存储器。

例如，导航系统可提供越野导航模式，且只有当用户选择越野模式时特定多个图标才载入存储器，然而，在正常道路模式，所述多个图标将永远不会载入。根据另一实例，首先提到的多个图标可包括只在白天导航期间需要的图标，而另一多个图标可包括只在夜晚导航期间需要的图标，或反之亦然。因此，只有用于实际导航过程的单一数据阵列（例如，上述的表格）中储存的图标被载入存储器供快速检索。

一个或更多个图标可显示为路标的部分。路标是例如在自然环境中设置在公路交叉路口（特定说来，德国Bundesstraβen和Autobahnen的交叉路口）并指示去城市的方向、指示例如工业区域、足球场、机场等设施、指示道路、公路等的数字和/或指示交叉路口（交叉点）处分支的道路的道路数字的标志。

路标在数字地图中显示为路标的背景和某个路标文本的形式。路标另外可包括至少一个路标图标。路标图标可符号地指示/代表工业区域、足球场、机场等。在显示路标的上下文中，本发明方法也可包括分别储存多个图标的路标的背景。当必需显示具有背景的路标时，可从导航数据库检索分别储存的背景（的数据），且可从图形存储器检索将显示在路标中的图标，其中已载入多个图标。

所述方法还可包括储存多个图标中图标和导航数据库中路标的背景之间的引用。所述引用代表图标和路标的背景之间的（数据）链。这个引用允许组成显示引用的路标，而不需要通过在线计算来为特定路标确定路标的适当背景。根据这个实例，路标的适当背景提前链接到图标，从而避免在线计算期间伪赋值的风险。

也提供了一种在导航系统尤其是具有显示设备的车辆导航系统中实施的路径导引的方法，所述方法包括根据上述实例中一个实例的方法的步骤，和向导航系统的用户提供导引信息。

另外，提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括一个或更多个计算机可读介质，所述计算机可读介质具有用于执行根据上述实例中一个实例的方法的步骤的计算机可执行指令。

上述问题也由包括数字地图数据和一个或更多个数据阵列的导航数据库来解决，所述数据阵列各自包括多个图标的数据。在所述导航数据库中，每个数据阵列可包括多个图标，每个数据阵列是包括图像中图标的宽度、高度和坐标的信息的表格。

另外，提供一种导航系统，尤其是车辆导航系统，包括上述实例中一个实例和配置以显示包括多个图标中至少一个图标的数字地图的显示构件。

本发明也提供一种显示导航系统提供的数字地图中图标的方法，所述方法包括以下步骤：

把多个图标的数据储存在代表包括多个图标的图像的一个单一数据阵列中；

把单一数据阵列载入导航系统的图形存储器；和

在显示设备上显示多个图标中至少一个图标。

在这个实例中，多个图标可储存在呈包括图像中图标的宽度、高度和坐标的信息的表格形式的单一数据阵列中，且显示在显示设备上的至少一个图标在这个状况下可通过引用表格中至少一个图标的坐标而从表格检索。

显示在数字地图中的图标的精确设置也是一个问题。在这个方面，所述方法还可包括：

确定在数字地图中地图元素（代表某个物体的地图的图形元素）附近不应发生图标的重叠的部分；和

设置图标，使得在数字地图中地图元素附近不应发生图标的重叠的部分不被图标覆盖。

另外，提供一种导航系统，尤其是车辆导航系统，包括：

显示构件；

中央处理单元；

把数字地图数据和多个图标的数据储存在代表包括多个图标的图像的一个单一数据阵列中的数据库；

其中中央处理单元配置以把单一数据阵列载入存储器；并以

使显示构件显示基于数字地图数据的数字地图和数字地图上的多个图标中至少一个图标。

在所有上述实施方案中，涉及的数字地图可以是二维或三维数字地图，尤其包括三维交叉点图。

下文将描述本发明的其他特征和优势。在描述中，参看附图旨在说明本发明的较佳实施方案。应理解，所述实施方案不代表本发明的整个范围。

考虑用户把目的地输入导航系统的状况。所述导航系统确定车辆的当前位置，其中安装了导航系统，且导航系统计算到目的地的线路。导航系统可以是尤其包括用于车辆定位和地图匹配的GPS（全球定位系统）和例如ABS车轮传感器的运动传感器的车辆导航系统。导航系统确定在行进到目的地期间将显示在导航系统的显示设备上的图标。

将显示的图标可以是例如提供有关交通状况、兴趣点（酒店、警察局、加油站等）、路径导引、交通标志等的信息的任何符号。图标也可以是包括显示尤其是去城市方向的相对大的标志的路标、呈例如工业区域、足球场、机场等设施的地理表示的路标图标、指示道路、公路等的数字的道路数字图标、指示交叉路口（交叉点）处分支的道路的道路数字的出口数字图标的部分。

基于确定的图标，从数据库检索代表包括多个图标的图像的单一数据阵列，即，载入导航系统的处理器的存储器。例如，单一数据阵列被载入图形存储器。单一数据阵列包括在行进到目的地期间将在向用户示出的数字地图中显示的所有图标。因此，当需要图标显示在数字地图中时，不必分别读出图标。一旦载入存储器，可从存储器快速检索数据阵列的多个图标中每一个来显示在数字地图中。特别说来，个别载入图标不会再如本领域中不利地造成延迟。

实际上，在路径导引期间，示出用户输入的示出到目的地的线路的部分的地图部分。当导航系统确定必需在实际地图部分中显示一个或更多个图标时，从存储器检索各自的图标，且各自的图标显示在导航系统的显示设备上显示的数字地图（部分）中。根据这个实例，单一数据阵列可以是图像数据文件，例如PNG文件或被认为是合适的任何其他格式化的文件，且图标可以设置在呈包括图像中图标的宽度、高度和坐标（x和y坐标值）的信息的表格形式的PNG文件中。检索所述表格的特定输入可易于使用本领域已知的方法来执行。虽然表格被认为是适当的数据结构，但是允许个别检索数据输入（呈图标形式）的任何类型的结构化的数据原则上与本发明相容。

设计PNG（便携式网络图像）格式来代替旧有和更简单的GIF格式，且在一定程度上代替复杂得多的TIFF格式。除了PNG以外，GIF和TIFF格式也可用在本发明的实施方案中。对于图像编辑来说，PNG提供用以储存编辑的中间阶段的有用格式。PNG格式的压缩完全无损。PNG支持最多48位真彩色或16位灰度，因此保存、还原和重新保存图像将不会例如象JPEG格式一样降低图像的质量。象GIF和TIFF一样，PNG是光栅格式且把图像表示为彩色的点或像素的二维阵列。

PNG支持三个主要图像类型：真彩色、灰度和基于调色板。PNG支持三个主要类型的完整性检查，来有助于避免文件传输等相关的问题。第一种且最简单的一种完整性检查是每个PNG图像开头的八字节魔法签名。第二类型的完整性检查已知为32位循环冗余检查。第三种完整性检查只适用于图像数据区块，且原则上类似于循环冗余检查。

PNG图像文件中包括的图标可以是二维或三维图标。例如，图标可以是矢量图。基于建筑物等的记录的图像，三维模型可合成为矢量图。较佳地，所述合成模型具有适于车辆导航系统的有限计算机资源的数据格式和算法。由于矢量图基于数学函数，所以矢量图可从必需被储存的相对较少的数据点计算而来。每个矢量图的数据必需仅一次储存在矢量数据库中。然而，即使使用了矢量图而不是传统的位图，对于计算资源的要求仍然相对较高。

应注意，除了管理图标的储存之外，显示图标的设置也是重要的问题。因此，可能期望确定其中不应显示图标且不应发生图标的重叠的地图元素的部分，或者可能期望确定在数字地图中地图元素附近不应发生图标的重叠的部分。然后，图标被设置在数字地图中，使得不应发生图标的重叠的部分和/或在数字地图中地图元素附近不应发生图标的重叠的部分一点也不被图标覆盖。

在这个上下文中，地图元素是代表例如建筑物、道路、高山、河流、湖泊等的某个物体的地图的图形元素。由于根据这个实例，确定了地图元素的不应发生图标的重叠的部分和/或在数字地图中地图元素附近不应发生图标的重叠的部分，可以可靠地避免图标部分重叠从而隐藏地图元素的部分。因此，例如，可用允许所有相关部分可完全被用户看到的方式来显示交叉点的二维或三维视图。

可基于数字地图提供的坐标来确定地图元素的不应发生图标的重叠的部分和/或在数字地图中地图元素附近不应发生图标的重叠的部分。因此，有可能进行图标的精确设置。因此，可能确定地图元素的点的坐标值，且可基于确定的坐标值来确定地图元素的不应发生图标的重叠的部分和/或在数字地图中地图元素附近不应发生图标的重叠的部分。坐标值可储存在导航系统的数据库中。

根据一个实例，数字地图中地图元素的不应发生图标的重叠的部分和/或地图元素附近不应发生图标的重叠的部分可特别说来由绕具有确定的坐标值的坐标界定的半径来确定。例如，可确定绕地图元素的中心点的坐标的半径。关于所述坐标的坐标值的信息也储存在导航系统的数据库中。

本发明中使用的数字地图可包括整个街道网络的实质二维表示。在所述地图中，街道的高度信息只给定为特定街道相对于交叉路矢量的相对高度信息，来允许以相对于空间深度的适当的量级进行表示。或者，本发明中使用的数字地图可基于地形模型而产生，所述地形模型即三维模型，例如，激光扫描获得的数字模型。

各种地形模型由官方机构以及商业供应商提供。原则上，数字地形模型是包括地面位置的规则或不规则隔开的水平间隔的地形海拔的数字文件。数字地形产品可用以产生显示地形斜率、倾斜方向和选择点之间的地形轮廓的三维数字地图。

本发明可实施在配置以显示详细三维交叉点视图的导航系统中。例如，视频数据从交叉点获得并被储存到脱机数据库。数据库包括主要图像文件，所述主要图像文件包括所有车道、路标信息、地标等的位图图像。导航系统借助于例如标准位图图像在上述数据库基础上建模交叉点视图。这些位图图像包括例如三个车道其中一个是出口的道路几何形状的位图、推荐车道的位图、路标、地标、地平线和天空的颜色的可选位图。在这个上下文中，三维交叉点视图的元素可储存在代表包括如上文详细描述的多个图标的图像的一个单一数据阵列中。

特别说来，本发明可实施在配置以显示详细三维动画交叉点视图的导航系统中。在这种状况下，当安装导航系统的车辆靠近交叉点时，各自交叉点的表示由交叉点视图数据库提供，所述交叉点视图数据库例如包括对储存动画数据的动画数据库的引用。动画数据包括数据单元，所述数据单元可包括位图和/或矢量图和/或图元文件，即，组合的位图和矢量图。

动画数据包括个别静态图像的时间序列。动画产生的速度取决于车辆的位置和速度。动画数据显示靠近的交叉点的透视图，即车道、斜坡、分支和十字路口等的数目的透视图。另外，动画数据可包括例如桥梁和行政大楼的地形对象，以及路标和代表城市、农村或工业环境或山风景的环境视图。

导航系统的交叉点视图计算单元访问动画数据库来获得实际相关的动画交叉点视图数据。或者，交叉点视图计算单元从动画数据库和/或交叉点视图数据库和/或地图数据库提供的标准图像产生动画数据。

动画数据可用音频视频交错格式（AVI）获得。在这种状况下，AVI数据被提供到导航系统的AVI播放器。动画在交叉点的前后的明确定义的位置处开始和结束。非常期望AVI播放器与精确确定车辆的实际位置的定位系统提供的数据同步。因此，经过时间与驾车路程同步，且可保证合成的动画交叉点视图显示在同步到车辆的实际位置的导航系统的显示设备上。本发明引用的图标可代表动画交叉点视图的所述元素中的任何元素。

本发明原则上可实施于任何类型的数字地图。数字地图可用于行人的导航系统或车辆导航系统，例如，安装到飞机、船艇或汽车的导航系统。

另外，设想可在用户购买导航系统之后修改包括图标的数据阵列（图像）。例如，包括图标的图像可被另外的图标放大。用户可通过互联网下载例如代表特定兴趣点的新图标，或者可购买例如DVD的计算机可读介质并把新图标载入导航系统。如果图标是适当的格式，那么它们可并入数据阵列（图像）。如果图标在图像中排序进入表格，那么可产生表格的新输入来容纳补充图标。

在所有上述实施方案中，较佳产生多个数据阵列，每个数据阵列代表包括多个图标的图像。多个数据阵列中每一个可包括只在特定环境下才显示的图标。例如，多个数据阵列中一个数据阵列可只包括应在导航系统的越野模式下显示的图标。

导航系统的用户可选择所述越野模式，且回应于这个选择，多个数据阵列中包括适于在越野模式下显示的各自的图标的特定数据阵列被载入导航系统的中央处理构件的存储器。将完全不考虑多个数据阵列中其他数据阵列中所包括的其他图标。因此，保证适于越野模式的图标可易于用于显示。由于包括越野图标的整个图像被载入中央处理构件的存储器，所以只要需要显示所述图标就可显示任何图标而不会有时间延迟。

例如，在越野模式下，无需指示交通拥堵或交通灯，因此，包括越野模式图标的图像将不包括指示交通拥堵或交通灯的图标。根据这个实例，可避免在路径导引期间不需要的图标将不被载入显示数字地图中图标的显示设备所使用的存储器。

类似地，根据特定应用，当导航系统的用户请求在城市区域导航时，包括适于在城市区域导航的图标的图像可载入存储器。所述图像将包括显示交通灯和交通拥堵等的图标。因此，把图标分类成不同类型的数据阵列可进一步有助于管理在路径导引期间显示的图标。

Claims (11)

1.一种管理导航系统的导航数据库中图标的方法，所述方法包括：

接收来自用户的目的地的输入；

计算从当前位置到所述目的地的路径；

确定在行进到目的地期间要显示在显示设备上的多个图标；

将代表包括要显示在显示设备上的所述多个图标的图像的单一数据阵列载入导航系统的图形存储器；和

从所述图形存储器检索要显示的所述多个图标的至少一个图标，以用于在显示设备上显示。

2.如权利要求1所述的方法，还包括将多个图标的数据储存在所述单一数据阵列中。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述单一数据阵列是包括所述图像中所包含的所述多个图标的宽度、高度和坐标的信息的表格。

4.如权利要求1-3中的一项所述的方法，还包括把另一多个图标储存在另一单一数据阵列中。

5.如权利要求1所述的方法，还包括分别储存所述多个图标的路标的背景。

6.如权利要求5所述的方法，还包括储存所述多个图标中至少一个和所述背景之间的引用。

7.如权利要求6所述的方法，还包括：

检索所述路标的所述储存的背景；

在数字地图中显示所述检索的背景；和

在所述显示背景上显示所述检索的图标。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述多个图标储存在呈包括所述图像中所述图标的宽度、高度和坐标的信息的表格形式的所述单一数据阵列中，且其中显示在所述显示设备上的所述至少一个图标是通过参考所述表格中所述至少一个图标的所述坐标从所述表格检索的。

9.如权利要求1所述的方法，还包括：

确定在数字地图中地图元素附近不应发生所述图标的重叠的部分；和

设置所述图标，使得在所述数字地图中所述地图元素附近不应发生所述图标的重叠的部分不被所述图标覆盖。

10.一种在具有显示设备的导航系统中实施的路径导引的方法，所述方法包括如权利要求7所述的方法的步骤，和向所述导航系统的用户提供导引信息。

11.一种车辆导航系统，包括：

显示构件；

中央处理单元；

将多个图标的数据储存在代表包括所述多个图标的图像的一个单一数据阵列中的数据库；

其中所述中央处理单元配置成：

确定在从车辆的当前位置行进到目的地期间要显示在显示构件上的多个图标；

基于所确定的多个图标，将包括要显示的所有图标的所述单一数据阵列载入图形存储器；并

使所述显示构件显示数字地图和所述数字地图上的所述单一数据阵列中所述多个图标中至少一个图标。