CN104736971A - 用于空间地表示数字的地图片段的装置,方法和计算机程序 - Google Patents

Abstract

实施例涉及用于基于数字的地理数据空间地表示地表上的地理的位置周围的数字的地图片段的导航装置(100)，其中数字的地理数据具有高度信息，导航装置具有下列特征:用于数字的地理数据的第一输入接口(110)；用于所述地理的位置的坐标的第二输入接口(120)；用于与到所述位置上的期望的观察方向对应的透视规定量的第三输入接口(130)；与第一，第二和第三输入接口耦合的处理器模块(150)，处理器模块适配成便于基于透视规定量和所述地理的位置确定所述地理数据的与期望的观察方向对应的坐标转化并且，便于对不同拓扑的高度值的地理数据分配不同视觉的感知值，以便获得地理数据的与高度信息对应的视觉的不同可见的投影；以及与处理器模块(150)耦合的输出接口(160)，其用于输出输出数据，输出数据对应于所述地理数据的与高度信息对应的视觉的不同可见的投影。

Description

用于空间地表示数字的地图片段的装置，方法和计算机程序

技术领域

本发明的实施例涉及导航装置用于基于数字的地理数据空间地表示地表上的地理的位置周围的数字的地图片段，其中数字的地理数据具有高度信息。

背景技术

已知用于显示行驶或飞行路线的导航装置。这种导航装置通常包括显示器形式的显示装置，在显示器上可基于数字的地理数据，或地形的数据表示陆地或者道路地图的片段。通常显示器基本上示出在表示的地图片段内的道路和路线的走向以及环境的特征，例如邻近建筑物，市区或森林地区的轮廓。传统上可以用导航系统二维地表示三维地理数据，但是这种已知表示没有传达任何空间的立体感的印象。

因此存在该需求，即，提供具有改善的显示的导航装置，其对使用者传达显示的地图区段的成熟的空间真实的感知。

发明内容

具有独立权利要求的特征的用于空间地表示数字的地图片段的装置，方法和计算机程序考虑该需求。

有利的扩展方案和改进方案是从属权利要求的主题。

根据本发明的第一方面提供用于基于数字的地理数据空间地表示地表上的地理的位置周围的数字的地图片段的导航装置。在此数字的地理数据或者地形的数据除了二维坐标或者位置参数之外附加地还具有高度信息。根据实施例导航装置具有用于数字的地理数据的第一输入接口，用于地理的位置的坐标或者位置参数的第二输入接口和用于与到该位置上的期望的观察方向对应的透视规定量的第三输入接口。此外导航装置具有与第一，第二和第三输入接口耦合处理器模块。在此处理器模块安排或者适配成，便于基于透视规定量和地理的位置，确定或者计算地理数据的与期望的观察方向对应的坐标转化。此外处理器模块安排或者适配成，便于对不同拓扑的高度值的地理数据分配不同视觉的感知值，便于得到地理数据的与高度信息对应的视觉的不同可见的或者立体地起作用的投影。此外导航装置具有用于输出输出数据的与处理器模块耦合的输出接口，该输出数据对应于地理数据的与高度信息对应的视觉的不同可见的投影。

换句话说处理器模块可例如借助于适当编程和/或电接线构造，便于基于通过第一，第二和第三输入接口获得的输入数据如此改变或者补充数字的地理数据，使得获得基于输出数据的电子导航地图的对于显示的观察者可见的空间立体感。

根据实施例第一输入接口可以例如作为对电子存储介质的存取装置，尤其是CD-ROM，DVD-ROM或硬盘存储器实现，在该存储介质上存储数字的地理数据。可通过第二输入接口根据兴趣读取地理的位置的坐标。在此地理的位置涉及例如汽车的当前位置，导航装置可嵌入到该汽车中。在此作为当前汽车位置的地理的位置可例如通过GPS设备(GPS=全球定位系统)确定并且通过第二输入接口传递到处理器模块。但是地理的位置还可以表示期望的由用户指定的目标位置。通过第三输入接口使用者可以输入期望的观察方向或者期望的虚拟的观察高度，也就是确定透射，使用者会从该透射观察电子或者数字的地图上的地理的位置。如此使用者可确定，其要从期望的虚拟的高度（例如汽车上100m）观察道路和其环境。基于确定的透射和地理的位置处理器模块确定数字的地理数据的与期望的观察方向对应的坐标转化或者投影。在此数字的地理数据可通过处理器模块通过使用图像再现技术通过缩放，旋转和位移转换到透视起作用的2D或3D视图（根据最初的数字的地理数据的格式）。还对根据确定的透射转换或者投影的地理数据通过处理器模块分配不同拓扑的高度值的不同视觉的感知值。以这种方式获得编码地理数据的与高度信息对应的视觉的不同可见的投影的输出数据。如此获得输出数据可以通过输出接口输出到显示装置以用于以立体起作用的地图的形式显示处理的地理数据。

利用用于空间地表示数字的地图片段的所述导航装置可以对使用者在显示装置上，尤其是在导航显示器上，提供其周围的道路和建筑物以及其周围的地带地貌的立体表示，因此对使用者实现其周围的改善的评价。然后当汽车以较高速度行驶，或当可见度较差时这种表示特别有益。

根据一些实施例在用于空间地表示数字的地图片段的导航装置的情况下可以具有数字的地理数据二维地理数据加上分配的高度值。这可以是所谓的 或者2.5D数据，其中在表示的地图区段中的每个点除二维x和y或者长度和宽度坐标以外具有高度指示。2.5D表示尤其是适合用于实现地图片段的透视或者立体准3D地图表示。但是垂直的墙和悬垂不能以这种方式建模。在地理数据的情况下处理器模块可以安排或者适配成，便于基于透视规定量（也就是例如虚拟的高度指示）和地理的位置，确定二维地理数据的与期望的观察方向对应的二维坐标转化或者投影，并且，便于对不同地形的高度值的二维地理数据分配不同视觉的感知值，尽管转换地理数据的还总是二维的表示这也导致立体观察效果。

根据几个实施例数字的地理数据还可以是真实的三维，即具有三维x，y，和z坐标，存在。在这种情况下此外导航装置还可以具有至少一个与期望的虚拟的光源对应的光源规定量的第四输入接口。在这种情况下处理器模块可以安排或者适配成，便于基于透视规定量和地理的位置，确定地理数据的与期望的观察方向对应的三维坐标转化或者投影。此外处理器模块可以安排或者适配成，便于不同地形的或者拓扑高度值的三维地理数据分配不同视觉的感知值，并且，便于对地理数据的由此导致的三维投影根据光源规定量分配不同光和阴影区域。

通过导航装置的第四输入接口可读取建模虚拟的光源的输入数据。在此这个输入数据表示作为例如向量的形式的光源规定量。光源规定量可以包括关于相对地理的位置的光源的高度，角度和/或方向的指示。通过通过四个输入接口获得的量，尤其是高度信息，透视规定量，立体感的预定视觉感知值以及光源规定量的组合可产生对于使用者成熟的空间的真实的感知。

可选地根据实施例在用于空间表示数字的地图片段的导航装置的情况下处理器模块设计成或者安排成，便于在对应于在地理的位置的后面和上面的观察点的观察方向的情况下在数字的地图片段的区域中设置虚拟的地平线区域，其通过在地理数据的显示区域中最初的地理数据的坐标转化或者透视的翻倒变空闲。对此显示区域理解为，该显示区域通过最初的地理数据的对应于坐标转化的翻倒或者旋转从纯平面图得出。尤其是基于二维地理数据的纯平面图不能实现立体起作用的表示。因此根据实施例地理数据（例如通过中央投影）翻倒或者旋转。然后通过翻倒得出变空闲的图像区域，不再需要该图像区域用于显示翻倒的数据。在此在这个图像区域中为放大立体印象可设置地平线区域，例如通过相应染色进行。通过在数字的地图片段中设置地平线区域可能的是，实现地平线的自然且真实的表示，其传达出地球曲率的光学感觉。

为了产生立体印象在根据实施例的用于空间地表示数字的地图片段的导航装置的情况下处理器模块可以适配或者安排成，便于对第一拓扑的高度值的数字的地理数据分配第一数字的颜色代码，并且，便于对第二可能的邻近的高度值的数字的地理数据分配第二数字的颜色代码，该颜色代码优选与第一数字的颜色代码仅较小差别。因此可以对不同拓扑的高度值提供不同颜色代码作为视觉的感知值，其与确定的透视规定量结合地产生导航地图的可见的立体感。在此对邻近的离散高度值分配的颜色代码根据优选实施例仅细微差别，以便获得邻近的高度值之间的“柔和”过渡。如此实现了，传达了具有高度差别的可能的仅二维导航地图的总印象而没有实际三维高度模型的复杂技术转换。通过用于表示不同拓扑的高度的通过颜色代码确定的颜色渐变且必要时具有光源规定量的结合附加地可以在高度模型和3D-建筑模型处产生光和阴影闪动，由此传达导航地图的空间的真实感知。

可以使用例如RGB颜色空间作为颜色代码，RGB颜色空间作为加性的颜色空间通过三个基本颜色（红色、绿色和蓝色）的加性的混合模仿颜色感知。其他颜色代码（例如CMYK颜色模型）同样可以使用用于颜色地表示不同高度值。

作为对颜色代码的备选还可以使用借助于文本代码定义的文本，即位于要描绘的对象的表面上图像或图案。在这种情况下在根据实施例的用于空间地表示数字的地图片段的导航装置的情况下处理器模块可适配成或者安排成，便于对第一高度值的数字的地理数据分配第一数字的文本代码，并且，便于对第二高度值的数字的地理数据分配第二数字的文本代码。用于表示不同拓扑的高度值不同文本的使用对于具有颜色障碍的使用者特别有利的。

因为通过处理器模块的不同拓扑的高度值的视觉感知值的计算可导致高计算花费，可以根据一些实施例使用静态定义的查找表，其中存放与不同高度值对应的数字的视觉的感知值。在此可选地根据实施例的用于空间地表示数字的地图片段的导航装置可以具有具有存储其上的查找表的电子储存区域，其中存放与不同高度值对应的数字的视觉的感知值。

通过静态存放对应于不同高度值的视觉感知值，在确定地理数据的与高度信息对应的视觉的不同可见的投影的过程中避免花费大的计算和与其相关的高存储需求。查找表的使用照明尤其是在快速改变的环境下，例如在较高行驶速度的情况下在地图片段的更新会进行的很快时，为特别有利的。可选地在根据实施例的用于空间地表示数字的地图片段的导航装置的情况下可在查找表中存放与不同高度值对应的颜色代码，其中对于具有二维(或2.5D)地理数据的数字的地图片段的白天表示的分配可根据下列RGB值到拓扑的高度值的分配进行:

。

高度指示可以是例如米制指示如mm，cm，dm，m，或km。同样可设想其他量，例如码，英里等等。值“50±50”在此指，相应高度值可以在0和100高度单元之间。相应地“100±50”指相应高度值可位于50和150高度单元之间等等。颜色值可仅示例性地表示为无符号的8-位值。指示“±30%”各意味着，相应颜色值高达颜色平均值的30%可与指出的平均值向上或向下偏离。优选地颜色值分别与指出的平均值向上或向下偏离小于颜色平均值的20%还优选地小于颜色平均值的10%。

可选地在根据实施例的用于空间地表示数字的地图片段的导航装置的情况下可以在查找表中存放与不同高度值对应的颜色代码，使得具有二维地理数据的数字的地图片段的夜间表示的分配根据下列从RGB-值到拓扑的高度值的分配进行:

。

可选地在根据实施例的用于空间地表示数字的地图片段的导航装置的情况下可在查找表中存放与不同高度值对应的颜色代码，其中具有三维地理数据的数字的地图片段的白天表示的分配根据下列从RGB值到拓扑的高度值的分配进行:

。

可选地在根据实施例的用于空间地表示数字的地图片段的导航装置的情况下可在查找表中存放与不同高度值对应的颜色代码，其中具有三维地理数据的数字的地图片段的夜间表示的分配根据下列从RGB值到拓扑的高度值的分配进行:

。

换句话说这种查找表提供考虑数字的地图片段的白天/夜间表示的拓扑的高度的参数化。通过查找表定义的高度-颜色分配可以根据一些实施例通过软件-和/或硬件实现的图形处理器提供，例如在所谓的编程接口(英语:Application Programming Interface(API)，德语:“应用编程接口”)的范围中。

在全体前述高度-颜色分配中可认识到，颜色代码(RGB值)对邻近的高度值分配，如此少地彼此差别，使得在观察者的情况下产生“流畅”的颜色走向印象。根据一些实施例邻近的高度值的单独颜色值(例如R，G，B值)(其可以差别高达1000高度单元)彼此相差不超过30%。即，，其中代表颜色值(例如R，G或B值)，该颜色值对应于与高度索引h邻近的高度索引。

可选地在根据实施例的用于空间地表示数字的地图片段的导航装置的情况下期望的观察者透视可通过改变的或者可改变的透视规定量调节。透视规定量因此可调节，例如借助于导航装置的人机接口。可选地透视规定量对应于地表上的(虚拟的)高度，通过该高度可调准观察方向和地表之间的视角。换句话说透视规定量还可以作为在三维空间中布置的(虚拟的)摄像机的变焦阶建模，其中摄像机角度作为摄像机的图像角度通过或者经由视角确定。

可选地根据实施例的用于空间地表示数字的地图片段的导航装置可以在电子储存区域中具有另外的其中存储的查找表，其中与不同高度值对应的视角根据下表存放:

。

在此还可以通过查找表定义的高度-角度分配根据一些实施例对软件-和/或硬件实现的图形处理器提供，例如在所谓的编程接口(英语:Application Programming Interface(API)，德语:“应用编程接口”)的范围中，例如OpenGL(开放图形库)，其表示用于开发2D-和3D-计算机图形的平台和编程语言无关的编程接口的规范。指示“±10%”在上表中各表示，相应视角可与指定的平均值向上或向下偏离高达角度平均值的10%。优选地视角分别向上或向下与指定平均值偏离小于角度平均值的5%并且还更优选地小于角度平均值的2%。

因此可能的是，地图片段的透视的视图在相对地面的(从用户)确定的视角下定义。视角可以放大，以便从远上表示地图片段，由此表示较大面积的地图片段。放大的视角在表示大面积的地图片段的情况下可以改善对于使用者地理的位置周围的环境的理解。

此外在本发明的改进方案中提供一种汽车，其包括根据实施例的导航装置用于基于数字的地理数据空间地表示地表上的地理的位置周围的数字的地图片段，其中所述地理的位置表示当前或期望的汽车位置。根据另一方面提出方法用于基于数字的地理数据空间地表示地表上的地理的位置周围的数字的地图片段，其中数字的地理数据还包括高度信息:该方法具有下列步骤:

-读取数字的地理数据；

-读取地理的位置的坐标；

-读取与位置上的期望的观察方向对应的透视规定量；

-基于透视规定量和地理的位置确定，地理数据的与期望的观察方向对应的坐标转化；

-分配不同视觉感知值到地理数据的不同地形的高度值，以便获得地理数据的与高度信息对应的视觉的不同可见的投影；以便

-输出输出数据，该输出数据对应于地理数据的与高度信息对应的视觉的不同可见的投影。

如已经结合导航装置所解释的，根据实施例的导航方法还可以对使用者在显示装置上，尤其是在导航显示器上提供其周围道路和建筑物以及其周围的地带地貌的立体表示，由此可以使驾驶员实现对其环境的更好判断。然后在汽车以更高速度行驶时，或在能见度较差时这种表示特别有帮助的。

此外可选地计算机程序可以设置有程序代码，该程序代码适合用于在计算机程序在可编程硬件组件上实施时执行根据实施例的方法。

因此本发明的实施例提供导航地图上的成熟的空间高度表示，该高度表示通过从高度模型，颜色渐变和光效应的结合传达空间真实感知。在此通过观察高度的视角（换句话说，通过变焦阶的摄像机角度），用于表示不同拓扑的高度的颜色渐变以及用于在高度模型和三维对象上产生光和阴影闪动的光源的参数化决定了导航地图的空间真实感知。

附图说明

本发明的实施例在下面参考附图更详细解释。

图1以示意性的表示示出根据实施例的用于空间地表示数字的地图片段的导航装置；

图2示出根据实施例用于空间地表示数字的地图片段的方法的示意性的流程图；

图3a示出查找表，其将与不同高度值对应的RGB-值分配用于具有二维地理数据的数字的地图片段的白天表示；

图3b示出查找表，其将与不同高度值分配的RGB-值分配用于具有二维地理数据的数字的地图片段的夜间表示；

图3c-3d示出颜色图，其以二维地理数据的白天/夜间表示指示在邻近的高度区段之间的颜色走向；

图4a示出用于具有对应于图3a的查找表的颜色渐变的白天表示的地图区段的立体表示；

图4b示出用于具有对应于图3b的查找表的颜色渐变的夜间表示的地图区段的立体表示；

图5a示出查找表，其将与不同高度值对应的RGB-值分配用于具有三维地理数据的数字的地图片段的白天表示；

图5b示出查找表，其将与不同高度值对应的RGB-值分配用于具有三维地理数据的数字的地图片段的夜间表示；

图6示出查找表，其中存放与不同高度值对应的视角；

图5c-5d示出颜色图，其指示在三维地理数据的白天/夜间表示中的邻近的高度区段之间的颜色走向；

图5e示出示意性的虚拟的光源；

图6示出用于参数化观察方向的查找表；

图7a-7b示出具有三维地理数据的地图区段的空间的立体表示的其他实施例；

图7c示出具有地理数据的地图片段的空间的立体表示的平面图；

图8示出汽车符号的立体表示以及具有其上表示的立体汽车符号的地图的片段；

图9示出地图区段的立体表示具有真实地平线状况（Horizontverhalten）；

图10示出用于参数化地平线校准的查找表；

图11示出地图片段，该地图片段通过颜色，道路宽度，排挤（Verdrängungen）以及淡入和淡出的结合使用产生；

图12a-12f通过由颜色，道路宽度，排挤以及淡入和淡出的结合使用以所有比例示出清楚的导航地图 ；

图13示出到地表处较大距离的立体表示；和

图14示出地图区段上的单行道的光学突出。

在附图的下列描述中相同附图标记表征相同或类似的组件。此外使用了组件和对象的概括的附图标记，其多次在实施例中或在表示中出现，但是关于一个或多个特征共同描述。用相同或概括的附图标记描述的组件或对象可以关于单个，多个或所有特征，例如其尺寸选择相同，但必要时还不同实施，只要从描述未明确或暗示地相反说明即可。

具体实施方式

图1以示意性的表示示出根据实施例的用于空间表示数字的地图片段的导航装置100的基本结构。

导航装置100包括第一输入接口110，通过第一输入接口获得数字的地理数据，也就是与地面的地点或区域有关的信息。通过第一输入接口110还读取尤其是高度信息或者地表的在数字的地图片段中表示的区域的值。因此数字的地理数据根据实施例是至少所谓的或2.5D数据。相对纯2D数据（其中有关对象的每个点需要其位置的两个数字指示）在的情况下第三坐标(即高度)仅作为属性存储，因此不在空间的结构中。结构的典型地示例为例如直角的坐标加上米制的刻度(例如高度)作为对点的属性，或地理的宽度/长度加上任意属性(例如地区倾斜，重力，植被，高度，等等)。在2D是指(平或弯曲)面上的点数据时，可以从数据构建具有高度的准空间模型，例如数字的地势模型。高度信息自然还可以是真正3D模型的部分，即3D地理数据。相对于D真正3D模型还允许用于空间中的线和面的所有属性或布置方法的空间相关。用于后者的示例日射(作为坡度和方向的函数)或地质层与地势的拼合。例如第一输入接口110可以作为用于包含数字的或3D地理数据的CD-ROM的读取驱动器实施。

通过导航装置100的第二输入接口120地理的位置（例如当前汽车位置）的坐标(例如宽度/长度)可以读取到导航系统中。第二输入接口120可例如作为与GPS定位设备(未示出)的通信接口实施用于确定当前汽车位置。

导航装置100的第三输入接口130可用于由使用者输入期望的观察方向或期望的观察高度，以便确定透射，从该透射使用者会观察显示装置上的地理的位置。如此使用者可确定，他要从期望的(虚拟的)高度，例如汽车或者地表之上100m观察道路和环境。在一些实施例中虚拟的观察点不仅在上面，而且随时还可以位于汽车位置下面。然后期望的观察高度可以转换到例如由呈现程序理解的视角。

通过导航装置100的第四输入接口140可选地可读取对(虚拟的)光源建模的其他输入数据。在此这个输入数据表示为例如以向量的形式的至少一个光源规定量。光源规定量可以包括相对要显示的地理的位置关于光源的高度，角度，强度和/或方向的指示。

此外导航装置100包括处理器模块150，该处理器模块可以处理通过四个输入接口110，120，130，140输入数据电子。基于借助于透视规定量确定的透射和地理的位置处理器模块150可以确定数字的2D或3D地理数据的与期望的观察方向对应的坐标转化或者投影。在此数字的地理数据可以通过处理器模块通过使用图像再现技术通过缩放，旋转和位移转化成透视的起作用的准3D或3D视图，例如借助于中央投影进行。这就是三维空间的点投影到给定平面的点上的投影。为了放大将由此产生的透视的或者立体效果，可以对基于确定的透射转换的地理数据通过处理器模块150还分配不同视觉的感知值（例如不同颜色）用于数字的2.5D或3D地理数据的不同拓扑的高度值。在此可以使用例如特定的预定义的颜色表，该颜色表定义了邻近的离散高度值之间的柔软或者流畅的颜色走向。以这种方式处理器获得输出数据，该输出数据编码地理数据的与高度信息对应的视觉的不同可见的(透视的)投影。因此获得的输出数据通过输出接口160输出到导航装置100的显示装置170。

图2示出根据实施例的用于空间表示数字的地图片段的方法的流程图。该方法可以是计算级实现或者可实现的方法，其方法步骤可以由计算机或者可编程硬件组件执行。

在步骤S200中方法开始之后首先在步骤S201中通过导航装置100的第一输入接口110读取数字的2.5D或3D地理数据。在步骤S202中地理的位置的坐标通过第二输入接口120读取。在此步骤S201和S202可以顺序但是并行地执行。在步骤S203中通过第三输入接口130读取至少一个透视规定量，其对应于到地理的位置上的期望的观察方向。在实施例中透视规定量表示由用户输入的观察高度。观察高度指示，从该虚拟的高度用户会观察地理的位置周围的环境。换句话说观察高度对应于位于空间中虚拟的摄像机的变焦阶观察高度越小变焦阶或者放大阶越大。变焦阶的输入可以例如通过导航装置100的输入设备(未示出)实现。可设想借助于旋转开关或借助于操作面板在触摸屏上的实现，通过触摸屏用户可以调准变焦阶。例如通过键盘和/或触摸屏的数字值的直接输入同样可能。在步骤S204中，基于透视规定量和地理的位置确定2D或3D地理数据的与期望的观察方向对应的坐标转化或者投影。在步骤S205中实现不同视觉感知值(例如颜色，文本，阴影线等等)到地理数据的不同地形的高度值的分配，以便获得地理数据的与高度信息对应的视觉的不同可见的转化或者投影。在步骤S206中处理器模块150输出与此产生的输出数据（该输出数据对应于地理数据的与不同高度信息对应的视觉的不同可见的投影）到显示装置170，便于获得处理的地理数据的图形显示。

在作为输入数据的2D或者地理数据的情况下在步骤S104中可以关于所有变焦阶确定预定的视角，即，例如的摄像机角度。在3D地理数据作为输入数据的情况下根据不同变焦阶可以考虑不同视角，如还连同图6进一步解释的一样。

图3a和3b分别示出查找表(LUT)300和350，该查找表分别对不同高度值分配与其对应的RGB值作为视觉的感知值，用于具有仅2D或者地理数据的数字的地图片段的白天表示(见图3a)或者用于具有仅2D或者地理数据的数字的地图片段的夜间表示(见图3b)。

白天表示300的第一或者左裂缝302在确定的高度单元中包含不同高度值。这可以是米制的单元，例如表示m或km，或但是还可以是英裔美国的计量单元，例如码或英里。在图3a中查找表的第二裂缝304示出对相应高度值302分配的RGB颜色代码的颜色呈现。第三，第四或者第五裂缝306，308，310指示使用的颜色代码的红色，绿色或者蓝色值作为RGB值。最后的裂缝312包含透明度值(A值)。RGB值306，308，310以及透明度值312指示作为在0和255之间范围中的整数值，与示例的8位编码相对应。

与此相应地夜间表示350的第一或者左裂缝352包含高度单元的不同高度值。在图3b中查找表的第二裂缝354示出对相应高度值352分配的RGB颜色代码的颜色呈现。第三，第四或者第五裂缝356，358，360指示使用的颜色代码的红色，绿色或者蓝色值作为RGB值。最后的裂缝362再次包含透明度值(A值)。

单独颜色值(R，G，B)可以分别与指示的平均值向上或向下偏离在表中表示的颜色平均值的高达30%。优选地R，G，B颜色值甚至分别与指示的平均值向上或向下偏离颜色平均值的小于20%和还更优选小于10%。在此在邻近的高度值之间的高度差别位于在10和1000高度单元之间

图3c示出根据图3a的对于2D或者地理数据，作为高度值相对于相应RGB值的横向和（也就是关于单独R，G，B值的总和）的函数的在白天表示中的邻近的高度区段或者值之间的流畅的颜色走向370。在此横坐标轴示出邻近的离散高度值并且纵坐标轴示出所属颜色代码值的横向和。如从图3c中的图表可以得出，给出在邻近的高度区段之间的流畅颜色走向，其具有在邻近的色调之间的较少差别。横向和按照高度邻近的颜色值还优选地彼此差别不超过横向和的30%。

图3d示出根据图3b的用于夜间表示的相应流畅的颜色走向380。邻近的高度值在此具有比在白天表示时还更小的颜色差别。即，按照高度邻近的颜色值的横向和在此彼此相差优选不超过邻近的颜色值横向和之一的20%。由此实现地图区段的逼真的表示，其针对相应白天/夜间真实。

可认识到在图3a和3b中示出的高度颜色分配，对邻近的高度值分配的的颜色代码(RGB值)彼此相差如此少使得在观察者的情况下产生“流畅”颜色走向的印象。根据一些实施例邻近的高度值的单独颜色值(例如R，G，B值)还彼此相差不超过30%。即，，其中X[h±1]代表颜色值(例如R，G或B值)，其对应于与高度索引h邻近的高度索引h±1。根据其他实施例（如上所述）邻近的高度值的颜色值的横向和彼此相差不超过30%。即，，其中X[h±1]代表颜色值的横向和，其对应于与高度索引h邻近的高度索引h±1。优选地区别甚至小于20%。在此根据实施例高度值相差至少50(米)并且最大1000(米)。

图4a示出用于白天表示的地图区段400的从图3a的颜色表300产生的立体表示，其具有相应于图3a的高度颜色分配表的颜色渐变。地图400示出不同着色区域。较暗区域B2对应于较高环境，例如山脉，如阿尔卑斯山脉。区域B1和B3相反表征较小拓扑的高度的地理的环境并且根据在图3a中示出的表的第一行表示为比区域B2更亮。在上图像边缘处的区域B4表示特别颜色走向，其用于表示人造或者虚拟的地平线，如在下面还结合图9进一步描述的一样。

图4b示出用于夜间表示的地图区段410的立体表示，其具有相应于图3b的查找表的颜色渐变。在此还可以良好认识到流畅的颜色走向，但是邻近的颜色区域B1，B2，B3和B4之间差别还比图4a的白天表示中还更小，这对应于逼真的夜间感知。此外这里较高的区域B2比相反较低的区域B1和B3表示更亮。

如果数字的地理数据作为真实3D地理数据存在，可以使用与之相应地适配的查找表用于参数化不同拓扑的高度值，如在图5a和5b中所示。在此还可根据白天/或者夜间表示使用不同高度值的不同差别额颜色渐变。

3D白天表示500的第一或者左裂缝502在确定的高度单元中再次包含不同高度值。在图5a中的查找表的第二裂缝504示出对相应高度值502分配的RGB颜色代码的颜色呈现。第三，第四或者第五裂缝506，508，510给出使用的颜色代码的红色，绿色或者蓝色值作为RGB值。最后的裂缝512包含透明度值(A值)。RGB值506，508，510以及透明度值512作为再次在0和255之间的区域中的整数值，对应于示例性8位编码地，给出。

与此相应地3D夜间表示550的第一或者左裂缝552包含比在3D白天表示500中更小的高度值。在图5b中查找表的第二裂缝554示出对相应高度值552分配的RGB颜色代码的颜色呈现。第三，第四或者第五裂缝556，558，560给出使用颜色代码的红色，绿色或者蓝色值作为RGB值。最后的裂缝562再次包含透明度值(A值)，其为最大值，以便还显示道路网。

如在2D或者地理数据的情况下在真正的3D地理数据的情况下邻近的高度值之间的颜色走向还是流畅的，使得在导航地图上在邻近的区域之间的过渡时不产生硬边缘。在此邻近的高度值的单独颜色值(例如R，G，B值)优选地还彼此相差不超过30%。即，，其中X[h±1]代表颜色值(例如R，G或B值)，其对应于与高度索引h邻近的高度索引h±1。尤其是邻近的高度值的颜色值的横向和彼此相差不超过30%。即，，其中X[h±1]代表颜色值的横向和，其对应于与高度索引h邻近的高度索引h±1。优选地邻近的高度值之间的颜色差甚至小于20%。在此根据实施例的高度值相差至少50(米)并且最大1000(米)。这在图5c和5d中示出，其对应于图3c和3d并且在此不详细解释。

附加于用于不同拓扑的高度的表示的颜色渐变在3D地理数据的情况下观察方向或者摄像机角度可以通过变焦阶参数化，以及可以考虑用于产生光和阴影闪动的虚拟的光源。在示意性在图5e中示出，其表示虚拟的光源590和由它照明的对象592。根据光源590位于哪里，得出传达立体印象的光和阴影的位置。

参数化摄像机或者观察者角度的示例通过变焦阶在图6的表600中示出。

90°的角度在此对应于直接或者非常远地在地理的位置上面的观察透射，例如对于在1000km上面的观察者高度。与此相对0°的角度对应于从地理的位置出发来看的观察透射，即，在这种情况下摄像机位置与地理的位置一致。从30m到5km的虚拟的观察者高度可以对应于34°的角度。自从从6km到1000km的高度观察者角度可以逐渐从34°提高到90°。换句话说，摄像机可以在围绕地理的位置的虚构的环上运动，其中观察高度越低，摄像机角度越平。

图7a示出用于白天表示的地图区段700的立体表示，其具有在图6中表示的摄像机角度通过变焦阶的参数化以及对应于图5a的查找表的颜色渐变。具有在图6示出的摄像机角度通过变焦阶的参数化以及对应于图5b的查找表的颜色渐变的用于夜间表示的地图区段710的立体表示在图7b中示出。

相对于在图4a和4b中示出的实施例在在图7a和7b中示出的地图片段700和710的情况下导航地图的空间逼真的感知附加地通过使用虚拟的光源增强，因为具有拓扑的高度的对象不仅颜色不同表示，而且具有相应阴影。如此在图7a和7b中地图区段指示不同阴影区域B5和B6，其可以表明不同高度山脉并且因此还进一步改善立体表示。

3D呈现单元的虚拟的光源可以例如根据下列设定参数化，其可例如作为XML代码(XML=Extensible Markup Language，“可扩展标记语言”)指定:

在此参数“light mode = head”表示，光源固定地位于空间中，与虚拟的摄像机的位置无关。属性“type = directional”表示，光源具有离几何结构的数学无穷距离并且因此呈现场景的每个对象根据方位角和倾斜从相同方向照亮(模拟太阳)，“azimuth（方位角）”表示光源对地图表示的虚拟的零点的旋转角度。“tilt（倾斜）”确定光源的倾斜角度，“ambient（周围环境）”描述光源的亮度并且因此可见的对比度。参数“squarebrightness（平方亮度）”是不相干的，因为不使用。参数“usage（使用）”描述，描述的光源是否照亮整个场景或单独车标（Carsor）(汽车符号)。

图7c示出地图区段720的空间的立体的其他实施例表示。相对图7a和7b在此示出基于颜色阴影和可能附加的光/阴影效果显得立体的鸟透射(即观察者角度90)。

图8示出作为本发明的改进方案的汽车符号810的立体表示800以及具有在其上表示的立体汽车符号810的地图的片段830。可以使用三维汽车符号810用于在电子导航地图上表征当前汽车位置。汽车符号810可以作为具有特定内部拱形去除的的3D模型通过导航地图呈现。潜在地可以标记与3D汽车模型810匹配的半透明灰色位图820。附加地定义虚拟的光源(未示出)，该光源在3D汽车模型810的情况下尤其是在地图的虚拟的运动的情况下产生光和阴影闪动。通过组合这三个元件产生通过地图飘动的汽车符号的立体的印象，其通过光的影响以及位于其下的灰阴影820展示特别类型的立体感。

在汽车符号810的在图8中示出的立体表示800中光源示例性地根据下列设定参数化:

图9示出具有逼真的显现地平线状况的地图区段900的立体表示。用于产生地图区段900的OpenGL呈现引擎能够借助于所谓的远平面参数或剪切面参数定义呈现区域的后边缘902的位置并且在那里根据预定颜色产生地平线状况。3D引擎的机制在那可以运转地组合，使得通过定义关于所有变焦阶的远平面以及地平线904的颜色走向实现地平线904的自然并且逼真的表示，该表示传达地球曲率的光学显现。处理器模块150因此根据一些实施例构造，以便在对应于在地理的位置的后面和上面的观察点的观察方向中在数字的地图片段的区域中设置地平线区域904，该区域通过最初的地理数据的坐标转化变空闲。这尤其是在图9的下部分中可识别，其中左边最初的未转换的地理数据以平面图示出并且中间和右边示出不同坡度视向，即透射，其通过倾斜导致由二维地理数据展开的地面表面。

在此地平线校准可根据图10中示出的表参数化。轻微偏离，例如直到在图10中表示的值的10%，是可能的。除了变焦阶1002以外使用的参数是“比例因子”1004和“天空偏移”1006。参数“比例因子”1004确定相对在显示器上表示的地图片段的移位因子。第二参数“天空偏移”1006描述从屏幕边缘的开始到在地平线下面表示的朦胧（Nebel）的开始的绝对距离。

图11示出通过从颜色，道路宽度，排挤以及淡入和淡出的组合使用而产生的根据实施例的地图片段1100。根据一些实施例以从颜色，道路宽度，排挤以及淡入和淡出的组合日常播放，使得观察者随时获得最优地图表示，其包含所有需要的信息，而不超载，并且通过适当使用颜色对比度确保所有重要的元素的总是理想可读性和可识别性。为了产生这种表示，如下使用不同属性。

用于如道路和多边形的元素的颜色值根据内联（Inline）和外形（Outline）分开地分别作为RGBA值给出，例如高速公路，隧道，桥梁，联邦高速公路，州县公路，场地道路，步行区，行驶道路，工业区，耕作区，海，湖，河流，渠道，公园，树林，墓地，边界线，铁架延伸（Eisenbankstrecken），路线等等。在此内联描述线对象(例如道路)的面，也就是位于两个轮廓线之间的区域。外形描述自身轮廓线。

用于如道路，多边形和文本标签的元素的能见度可以通过指示变焦尺度来定义，例如高速公路，隧道，桥梁，联邦高速公路，州县公路，场地道路，步行区，行驶道路，工业区，耕作区，海，湖，河流，渠道，公园，树林，墓地，边界线，铁架延伸，路线，单行道箭头，城市名，道路名，终点旗，树林和水域的说明等等。

文本标签的字体可以通过定义字体类型，字体大小，字体颜色，外形厚度和颜色来定义，例如城市名，道路名，道路编号，水域名，树林名，隧道名，岛屿名等等。

排挤算法和表征顺序通过确定用于所有可表示的元素的固定顺序来实施。道路和多边形的表征宽度的配置根据内联和外形分开地通过所有变焦阶通过定义像素值确定，例如用于高速公路，隧道，桥梁，联邦高速公路，州县公路，场地道路，步行区，行驶道路，路线等等。

图12a到12f示出对应于上述属性的不同实施例。

图12a示出夜间表示中的地图区段，其中水域和城市名用定义的字体表示，排挤出较小城市的名字，不显示道路，但是显示国家边界。即，什么可以见的根据所选变焦阶而定。变焦阶越高，可以见到越多的细节。

图12b示出在白天表示中的在图12a中示出的地图区段的平面图。在此同样水域和城市名用定义的字体表示，排挤出较小城市的名字，不显示道路，但是显示国家边界。

图12c示出在白天表示和较高变焦阶中的地图区段的平面图，其中较大的城市用字体表示，高速公路和连接道路以用于内联和外形的定义的宽度和配色示出，道路编号和边界线示出，并且隐藏所有其他元素。

图12d示出白天表示的相对图12c还进一步放大的地图区段的平面图，其中较大和较小城市部分用定义的字体表示，示出高速公路，连接道路和场地道路以用于内联和外形的定义的宽度和配色示出，耕作区、树林和水域以定义的颜色表示，示出道路编号和感兴趣点(PoI)，并且隐藏所有其他的元素。

图12e示出白天表示的还进一步放大的地图区段的平面图，其中较小城市部分和道路名用定义的字体表示，场地道路和辅路以用于内联和外形的定义的宽度和配色示出，耕作区、树林和水域以定义的颜色表示，示出道路编号，并且隐藏所有其他的元素。

图12f示出夜间表示的立体地起作用的地图区段，其中道路名以定义的字体示出，场地道路和辅路以用于内联和外形的定义的宽度和配色示出，耕作区、树林和水域以定义的颜色表示，，单行道箭头根据定义的模式示出，表示具有结构或不具有结构的3D建筑物，并且隐藏所有其他的元素。

本发明的其他应用在于大尺度和具有较大距离的路线的评价。如此同样可以立体表示在地表的较大部分上延伸的路线，如在图13中所示。宽缩小实现了大的概览。在此在实施例的情况下可旋转地球仪到用于考察地球。不但白天表示而且夜间表示或模式都是可能的。

图14示出通过布置光栅块在导航地图上光学突出单行道的机制。

在前述描述中、所附权利要求书和所附附图中公开的特征尽管可以单个也可以以任意组合对于以其不同扩展方案实现实施例是重要的并且可对其实现。

尽管一些方面结合装置描述，可理解，这些方面还表示相应方法的描述，使得装置的块或部件还作为相应方法步骤或作为方法步骤的特征理解。与其类似地结合方法步骤或作为方法步骤描述的方面还表示相应装置的相应的块或细节或特征的描述。

根据确定的实现要求本发明的实施例可以在硬件或软件中实现。该实现可以通过使用数字的存储介质，例如软盘，DVD，蓝光盘，CD，ROM，PROM，EPROM，EEPROM或闪速存储器，硬盘或其上存储电子可读控制信号的其他磁或光学存储器执行，该电子可读控制信号可以与可编程硬件组件一起起作用或与可编程硬件组件一起起作用，使得执行相应方法。

可编程硬件组件可以通过处理器，计算机处理器(CPU=中央处理器)，图形处理器(GPU=图像处理单元)，计算机，计算机系统，特定用途集成电路(ASIC=特定用途集成电路)，集成电路(IC=集成电路)，单片系统(SOC=片上系统)，可编程逻辑元件或具有微处理器的现场可编程门阵列(FPGA=现场可编程门阵列)形成。

数字的存储介质在此可以是机器或计算机可读的。一些实施例因此包括具有电子可读控制信号的数据载体，其能够与可编程计算机系统或可编程硬件组件如此一起起作用，使得执行在此描述的方法。因此实施例是数据载体(或数字的存储介质或计算机可读介质)，在数据载体上记录用于执行在此所述的方法之一的程序。

通常本发明的实施例可以作为程序，固件，计算机程序或具有程序代码的计算机程序产品或作为数据实现，其中在程序在处理器或可编程硬件组件上执行时一个或多个程序代码或数据在那前进地起作用，执行方法之一。一个或多个程序代码或数据可以例如还存储在机器可读载体或数据载体上。程序代码或数据此外可以作为源代码，机器码或二进制代码以及作为其他中间码存在。

根据实施例可以将方法之一的程序在其执行期间例如如此转化，使得读出其存储位置或在其中写入一个或多个数据，由此可能的交换过程或其他过程在晶体管结构中，在放大器结构中或在其他电，光，磁或根据其他功能原理工作的部件中引起。相应地可以通过读取存储位置由程序获取，确定或测量数据，值，传感器值或其他信息。程序在此可以通过读出一个或多个存储位置获取，确定或测量量，值，测量量和其他信息，以及通过写入到一个或多个存储位置影响、操纵或执行动作以及控制其他装置、机器和组件。

上述实施例仅表示本发明的原理的解释。可理解，其他本领域技术人员可了解在此描述的布置和细节的修改和变化。因此意图为，本发明仅通过接着提出的权利要求书的范围限制，并且不通过本文根据实施例的描述和解释表达的特定细节限制。

Claims (25)

1.用于基于数字的地理数据空间地表示地表上的地理的位置周围的数字的地图片段的导航装置(100)，其中所述数字的地理数据具有高度信息，所述导航装置具有下列特征:

用于数字的地理数据的第一输入接口(110)；

用于所述地理的位置的坐标的第二输入接口(120)；

用于与到所述位置上的期望的观察方向对应的透视规定量的第三输入接口(130)；

与所述第一，第二和第三输入接口耦合的处理器模块(150)，所述处理器模块适配成便于基于透视规定量和所述地理的位置确定所述地理数据的与期望的观察方向对应的坐标转化并且，便于对不同拓扑的高度值的地理数据分配不同视觉的感知值，以便获得所述地理数据的与高度信息对应的视觉的不同可见的投影；以及

与处理器模块(150)耦合的输出接口(160)，其用于输出输出数据，所述输出数据对应于所述地理数据的与高度信息对应的视觉的不同可见的投影。

2.如权利要求1所述的导航装置(100)，其特征在于，所述数字的地理数据具有二维地理数据加上分配的高度值，并且其中所述处理器模块(150)适配成，便于基于透视规定量和地理的位置，确定二维地理数据的与期望的观察方向对应的二维坐标转化并且便于对不同地形的高度值的二维地理数据分配不同视觉的感知值。

3.如权利要求1所述的导航装置(100)，其特征在于，所述数字的地理数据是三维的，其中所述导航装置还具有与期望的虚拟的光源对应的光源规定量的第四输入接口(140)，并且其中所述处理器模块(150)适配成便于基于所述透视规定量和地理的位置，确定地理数据的与期望的观察方向对应的三维坐标转化，并且，便于对不同地形的高度值的三维地理数据分配不同视觉的感知值，并且，便于对地理数据的三维投影根据光源规定量分配不同光和阴影区域。

4.如上述权利要求中任一项所述的导航装置(100)，其特征在于，所述处理器模块(150)构造成，便于在对应于地理的位置的后面和上面的观察点的观察方向的情况下，在数字的地图片段的区域中设置地平线区域(904)，所述区域通过最初的地理数据的坐标转化变空闲。

5.如上述权利要求中任一项所述的导航装置(100)，其特征在于，所述处理器模块(200)适配成，便于对第一高度值(302；352；502；552)的数字的地理数据分配第一数字的颜色代码(306；308；310；356；358；360；506；508；510；556；558；560)，并且，便于对第二高度值(302；352；502；552)的数字的地理数据分配第二数字的颜色代码(306；308；310；356；358；360；506；508；510；556；558；560)。

6.如权利要求5所述的导航装置(100)，其特征在于，按照高度邻近的离散高度值差别高达1000高度单元，并且其中对邻近的高度值分配的颜色代码的横向和彼此差别小于30%，尤其小于20%，以便获得在邻近的高度值之间的流畅的颜色走向。

7.如上述权利要求中任一项所述的导航装置(100)，其特征在于，所述导航装置具有电子储存区域，所述电子储存区域具有存储其上的查找表(300；350；500；550)，在所述查找表中存放与不同高度值对应的数字的视觉的感知值。

8.如权利要求7所述的导航装置，其特征在于，在查找表(300；350；500；550)中存放与不同高度值对应的颜色代码，对于具有二维地理数据的数字的地图片段的白天表示根据下列进行

和/或对于具有二维地理数据的数字的地图片段的夜间表示根据下列进行

对于具有三维地理数据的数字的地图片段的白天表示根据下列进行

和/或对于具有三维地理数据的数字的地图片段的夜间表示根据下列进行

。

9.如上述权利要求中任一项所述的导航装置(100)，其特征在于，期望的观察者透视可通过改变的透视规定量调节。

10.如权利要求9所述的导航装置(100)，其特征在于，所述透视规定量对应于地表之上的高度，通过所述高度可调准在观察方向和地表之间的视角。

11.如权利要求10所述的导航装置(100)，其特征在于，所述导航装置在电子储存区域中具有另外的在其中存储的查找表，所述查找表中根据下列表格存放与不同高度值对应的视角:

。

12.一种汽车，包括用于基于数字的地理数据空间地表示地表上的地理的位置周围的数字的地图片段的导航装置(100)，其特征在于，所述地理的位置表示当前或期望的汽车位置。

13.一种用于基于数字的地理数据空间地表示关于地表上的地理的位置的数字的地图片段的方法，其中所述数字的地理数据具有高度信息，该方法具有下列步骤:

读取(S201)数字的地理数据；

读取(S202)地理的位置的坐标；

读取(S203)与到位置上的期望的观察方向对应的透视规定量；

基于透视规定量和地理的位置确定(S204)地理数据的与期望的观察方向对应的坐标转化；

将不同视觉感知值分配(S205)到地理数据的不同地形的高度值，便于获得地理数据的与高度信息对应的视觉的不同可见的投影；以及

输出(S206)输出数据，所述输出数据对应于地理数据的与高度信息对应的视觉的不同可见的投影。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述数字的地理数据具有二维地理数据加上分配的高度值并且基于透视规定量和地理的位置，确定二维地理数据的与期望的观察方向对应的二维坐标转化，便于对不同地形的高度值的二维地理数据分配不同视觉的感知值。

15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述数字的地理数据是三维的，读取与期望的虚拟的光源对应的光源规定量，基于透视规定量和地理的位置确定地理数据的与期望的观察方向对应的三维坐标转化并且，便于对不同地形的高度值的三维地理数据分配不同视觉的感知值，并且便于对地理数据的三维投影根据光源规定量分配不同光和阴影区域。

16.如权利要求13到15之一所述的方法，其特征在于，在对应于在地理的位置的后面和上面的观察点的观察方向的情况下在数字的地图片段的区域中设置地平线区域(904)，所述区域通过最初的地理数据的坐标转化变空闲。

17.如权利要求13到16之一所述的方法，其特征在于，对第一高度值(302；352；502；552)的数字的地理数据分配第一数字的颜色代码(306；308；310；356；358；360；506；508；510；556；558；560)并且对第二高度值(302；352；502；552)的数字的地理数据分配第二数字的颜色代码(306；308；310；356；358；360；506；508；510；556；558；560)。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，按照高度邻近的离散高度值差别高达1000高度单元，对邻近的高度值分配的颜色代码的横向和彼此差别小于30%，便于获得邻近的高度值之间的流畅的颜色走向。

19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，按照高度邻近的离散高度值差别高达1000高度单元，对邻近的高度值分配的颜色代码的横向和彼此差别小于20%，便于获得邻近的高度值之间的流畅的颜色走向。

20.如上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在具有查找表(300；350；500；550)存储其上的电子储存区域中存放与不同高度值对应的数字的视觉的感知值。

21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，在查找表(300；350；500；550)中存放与不同高度值对应的颜色代码，对于具有二维地理数据的数字的地图片段的白天表示根据下表进行

和/或对于具有二维地理数据的数字的地图片段的夜间表示根据下表进行

对于具有三维地理数据的数字的地图片段的白天表示根据下表进行

和/或对于具有三维地理数据的数字的地图片段的夜间表示根据下表进行

。

22.如权利要求13到21之一所述的方法，其特征在于，所述期望的观察者透视通过改变的透视规定量调节。

23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述透视规定量对应于地表之上的高度，通过所述高度调准观察方向和地表之间的视角。

24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，在电子储存区域中保存另外的其中存储的查找表，在所述查找表中根据下表存放与不同高度值对应的视角:

。

25. 一种具有程序代码的计算机程序，所述程序代码用于当所述计算机程序在可编程硬件组件上实施时执行如权利要求13到24之一所述的方法。