CN112567382A - 用于可视化车辆的内部或外部的可视化设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可视化设备(10)。根据本发明，该可视化设备包括：照相机(20)，其用于时间连续地采集周围环境，并且当照相机(20)取向于真实车辆的内部空间或外壳时，用于产生真实的车辆图像(RFB)，该真实的车辆图像根据照相机取向发生变化；数据存储器(40)，在其中存储有至少一个部件数据组(DS1，DS2，DS3)，该部件数据组包含基于其能够实现至少一个车辆部件的可视化显示的数据；计算设备(30)，其被编程为，在考虑比例和视角的情况下将车辆部件的显示插入到真实的车辆图像(RFB)中，并且产生虚拟的车辆图像(FFB)，该虚拟的车辆图像示出具有虚拟地装入或安装的车辆部件的真实车辆；和显示设备(50)，用于显示虚拟的车辆图像(FFB)。

Description

用于可视化车辆的内部或外部的可视化设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于可视化车辆的内部或外部的可视化设备和方法。

背景技术

如今正在运行的许多轨道车辆仍与欧洲列车控制系统(ETCS)不兼容。因此，许多运营商的任务是改装现有车辆并使其与ETCS兼容；这通常需要随后集成车辆侧的ETCS系统部件。待改装的部件例如可以是雷达传感器、布置在车辆下方以读取轨道应答器的应答器天线、车顶天线、部件柜或必须安装在车辆内部或外部的组件支架。

对于在物理上已经存在的车辆，通常需要分别定义、评估和实施系统部件的特定于车辆的集成解决方案。为了这个目的，通常由改装公司在现场检查现有车辆，并且在实际对象处定义集成方案。

发明内容

本发明从这点开始并且要解决的技术问题是，尤其是鉴于所述的改装问题，提出一种特别合适的用于可视化车辆的内部或外部的方法以及一种相应合适的可视化设备。

根据本发明，上述技术问题关于可视化设备通过根据权利要求1的特征来解决。根据本发明的可视化设备的有利的设计方案在从属权利要求中给出。

据此根据本发明规定，可视化设备包括：照相机，其用于时间连续地采集周围环境，并且当照相机取向于真实车辆的内部空间或外壳时，用于产生真实的车辆图像，该真实的车辆图像根据照相机取向发生变化；数据存储器，在其中存储有至少一个部件数据组，该部件数据组包含基于其可以实现至少一个车辆部件的可视化显示的数据；计算设备，其被编程为，在考虑比例和视角的情况下将车辆部件的显示插入到真实的车辆图像中，并且产生虚拟的车辆图像，该虚拟的车辆图像示出具有虚拟地装入或安装的车辆部件的真实车辆；和显示设备，其用于显示虚拟的车辆图像。

根据本发明的可视化设备的主要优点在于，该可视化设备可以以特别简单的方式对利用车辆部件改装车辆进行计划。通过根据本发明规定地形成虚拟的车辆图像，该虚拟的车辆图像示出具有虚拟地添加或装入的车辆部件的真实车辆，可以以特别有效的方式在现场计划改装。

在有利的实施方式中，显示设备可以集成在眼镜中，或者可以通过透明或半透明的眼镜形成显示设备，并且通过由车辆自身反射、散射或产生的光的透射来显示真实的车辆或真实的车辆图像；在这种情况下，显示设备通过淡入虚拟地装入或安装的车辆部件或将其与真实车辆的光叠加形成虚拟的车辆图像。

替换地，显示设备可以集成在不透明的并且不透射来自外部的光的眼镜中或者由这种眼镜形成显示设备；在这种情况下，显示设备示出由计算设备计算出的车辆图像。

在忽略在计算虚拟的车辆图像时由于技术引起的延迟的情况下并且相对于真实的车辆图像在照相机侧的产生，显示设备实时地示出虚拟的车辆图像是有利的。

优选地，可视化设备附加地具有测量设备，该测量设备可以实现车辆的空间测量并且建立测量数据组。

优选地，部件数据组包含车辆部件的尺寸。

优选地，计算设备被编程为，在考虑测量数据组和车辆部件的尺寸的情况下，更确切地说(至少也)关于在用户侧或计算机侧预定的装入或安装位置(如果存在的话)，来产生虚拟的车辆图像。

此外，有利的是，部件数据组附加地包含至少一个要满足的装入或安装条件，并且计算设备被编程为，特别是在使用测量数据组的情况下检查，对于在用户侧预定的装入或安装位置来说是否满足装入或安装条件，和/或在用户侧预定的装入或安装位置处装入或安装车辆部件是否是可能的。

还有利的是，计算设备被编程为，在虚拟的车辆图像中显示、特别是通过着色显示，在用户侧预定的装入或安装位置处装入或安装车辆部件是否是可能的。

替换地或附加地，可以以有利的方式规定，计算设备被编程为，根据测量数据组和车辆部件的尺寸来检查，在车辆中或车辆上的哪些装入或安装位置处装入或安装车辆部件是可能的，并且在虚拟的车辆图像中显示可能的装入或安装位置。

照相机和显示设备优选地集成在增强现实眼镜中。

此外，本发明涉及一种用于可视化车辆的内部或外部的方法。根据本发明规定，利用照相机时间连续地拍摄真实车辆的内部空间或外壳以形成真实的车辆图像；从存储在数据存储器中的部件数据组中读取基于其可以实现至少一个车辆部件的可视化显示的数据；在考虑比例和视角的情况下，将车辆部件的显示插入到真实的车辆图像中并且产生虚拟的车辆图像，该虚拟的车辆图像示出具有虚拟地装入或安装的车辆部件的真实车辆；并且示出虚拟的车辆图像。

关于根据本发明的方法的优点，应结合根据本发明的可视化设备参考上面的实施。

优选地，在忽略在计算虚拟的车辆图像时由于技术引起的延迟的情况下并且相对于真实的车辆图像的采集，实时地示出虚拟的车辆图像。

在该方法的被认为是特别有利的实施变型中规定，在空间上测量车辆的外部和/或内部并且建立测量数据组；从部件数据组中读取车辆部件的尺寸；并且根据测量数据组和车辆部件的尺寸来检查，将车辆部件装入或安装在用户侧预定的装入或安装位置处是否是可能的。

优选地，部件数据组附加地包含至少一个要满足的装入或安装条件，并且优选地检查，对于在用户侧预定的装入或安装位置来说是否满足装入或安装条件。

特别有利的是，车辆部件是操作部件、尤其是车辆的驾驶室中的操作部件，并且根据虚拟的车辆图像检查，对在车辆中虚拟地安装的操作部件的操作是否是可能的和/或是否满足一个或多个预定的人体工程学最低标准。

虚拟的车辆图像可以以有利的方式尤其是通过因特网被传输到远处的观察位置，并且在远处的观察位置进行观察。

替换地或附加地可以规定，尤其通过因特网将真实的车辆图像传输到远处的观察位置，并且在远处的观察位置处产生虚拟的车辆图像并且然后进行观察。

附图说明

下面参照实施例来更详细地解释本发明；在附图中示例性地，

图1示出了根据本发明的可视化设备的实施例，根据其来解释根据本发明的方法的实施例，

图2示出了根据本发明的可视化设备的实施例，其中附加地存在测量设备，

图3示出了根据本发明的可视化设备的实施例，其附加地具有用于将可视化设备连接到外部数据网络、特别是因特网的接口，

图4示出了根据本发明的可视化设备的实施例，其中照相机和显示设备集成在增强现实眼镜中，

图5示例性地示出了操作人员，其佩戴有根据图4的增强现实眼镜，并且为了随后安装应答器天线而查看轨道车辆的下侧，以及

图6示出了虚拟的车辆图像的实施例，其示出了在合适的装配位置处具有虚拟安装的应答器天线的真实的轨道车辆，

图7示出了虚拟的车辆图像的实施例，其示出了在不合适的装配位置处具有虚拟安装的应答器天线的真实的轨道车辆，以及

图8示出了根据本发明的可视化设备的实施例，其中附加地存在模拟模块或模拟设备。

为了清楚起见，在附图中，针对相同或类似的部件始终使用相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了可视化设备10，其具有照相机20、计算设备30、存储器40和显示设备50。

在存储器40中存储有多个部件数据组DS1至DS3，其分别描述了适合于随后安装在车辆中或车辆上的车辆部件，更确切地说，优选地是至少关于相应的车辆部件的机械尺寸以及关于可能要保留的装入和/或安装条件。

部件数据组中的一个，例如部件数据组DS1，描述了ETCS兼容的应答器天线BA，该应答器天线适合于随后装配到轨道车辆上。

此外，叠加软件模块(下面简称为叠加模块UM)存储在存储器40中。在该实施中通过计算设备20，叠加模块UM用于将真实图像与在数据组DS1至DS3中定义的一个或多个车辆部件的虚拟图示叠加。

存储在存储器40中的测量数据组VM包含测量数据VMD，其基于车辆的空间测量并且例如与图1中左侧示出的真实的轨道车辆100有关。测量数据组VM和其中包含的测量数据VMD可以使叠加模块UM能够特别精确地显示真实的轨道车辆100中或真实的轨道车辆100处的虚拟车辆部件。

为了利用车辆部件改装车辆，根据图1的可视化设备10例如以如下方式运行：

照相机20拍摄真实的车辆图像RFB，该真实的车辆图像RFB例如映射图1中左侧示出的轨道车辆100，并且将其传输到计算设备30。

在叠加模块UM的实施中，计算设备30在考虑比例和视角的情况下，将真实的车辆图像RFB与用于随后装配在用户侧选出的至少一个车辆部件的图示叠加，该车辆部件由数据组DS1至DS3中的一个描述。通过叠加形成了虚拟的车辆图像FFB，其示出了具有安装在其上的一个或多个车辆部件的真实的轨道车辆100。可视化设备10的显示设备50示出虚拟的车辆图像FFB。

在根据图1的实施例中，例如假定，在用户侧已经选择了应答器天线BA作为要改装的车辆部件；相应地，虚拟的车辆图像FFB示出轨道车辆100，该轨道车辆具有在用户侧期望的装配位置处安装的应答器天线BA。

为了将应答器天线BA的图像与真实的车辆图像RFB叠加，叠加模块UM读取相应的部件数据组DS1并且分析其中包含的数据、尤其是尺寸和合适的应答器图像。此外，叠加模块UM访问测量数据组VM，在其中存储有真实的轨道车辆100的测量数据VMD。

在考虑应答器天线BA的尺寸和应答器图像以及轨道车辆100的测量数据VMD的情况下，叠加模块UM现在可以形成虚拟的车辆图像FFB并且可以在显示设备50上示出配备有应答器天线BA的轨道车辆100。

真实的车辆图像RFB与应答器天线BA的图示的叠加优选地实时进行，使得在观察真实的轨道车辆100期间，即使在照相机20运动或照相机20摆动期间也可以同时示出虚拟地安装在其上的应答器天线BA。

优选同样包含在存储器40中的检查模块PM可以并行地执行如下检查，由可视化设备10的操作人员选择的、应答器天线BA在真实的轨道车辆100上的装配位置是否满足部件数据组DS1中包含的装入和/或安装条件，以及装入或安装应答器天线BA是否是可能的。

如果在真实的轨道车辆100处将应答器天线BA装入/安装到操作人员侧期望的位置是不可能的或至少不是最佳地，则优选地将相应的检查结果传输到叠加模块UM，该叠加模块在显示应答器天线BA情况下的虚拟的车辆图像FFB中，例如通过相应的着色，来标记所确定的否定的检查结果。

关于可视化设备10的高度的操作人员友好性，被视为有利的是，检查模块PM不仅关于用户侧选出的装配位置来检查选出的车辆部件的装入或安装可能性，而且本身还确定在所选出的装配位置的哪个相邻位置中，装配仍是可能的。例如可以以不同于不适合或禁止的装配位置的颜色来标记相应适合于装配的位置。

检查模块PM还可以与用户侧提出的装配位置无关地自动确定针对合适的装配位置的建议，并且在虚拟的车辆图像FFB中示出这些建议。

在随后装配应答器天线BA的情况下，例如可以考虑存储在部件数据组DS1中的装入和/或安装条件，即用于接收和发射电磁辐射的应答器天线必须具有空间间隙，该应答器天线允许发送运行和接收运行。此外，装入和安装条件可以考虑，应答器天线BA必须与含铁的部件保持预定的最小距离，以使含铁的部件不会干扰对电磁辐射的发射和接收。

图2示出了可视化设备10的实施例，其中附加地存在测量软件模块，在下文中将该测量软件模块简称为测量模块MESS。在通过计算设备30执行测量模块MESS时，计算设备30与可视化设备10的扫描设备60一起工作，并且对真实的轨道车辆100进行三维空间测量，其从外部进行以采集真实的轨道车辆100的外壳，或从内部进行以记录真实的轨道车辆100的内部空间。由测量模块MESS采集的测量数据VMD存储在测量数据组VM中，使得叠加模块UM可以访问该测量数据，如这一点在上面结合图1所说明了的。

图3示出了可视化设备10的实施例，该可视化设备10在结构上相应于根据图2的可视化设备10，并且此外还配备有接口70。接口70可以实现，将在叠加模块UM的执行时由计算设备30产生的虚拟的车辆图像FFB传输到外部观察位置EBS。因此，不仅可以在可视化设备10的显示设备50上显示虚拟的车辆图像FFB，而且还可以在外部观察位置EBS上显示虚拟的车辆图像FFB。

根据图3的设计方案的优点在于，在现场观察真实的轨道车辆并且真实的轨道车辆随后虚拟地配备有车辆部件的情况下，该配备的虚拟结果不仅可以在本地显示在可视化设备10的显示设备50上，而且还可以显示在其他位置，例如距离很远的计划或规划中心。

图4示出了可视化设备10的实施例，其中，照相机20和显示设备50被集成在增强现实眼镜(下面将其称为AR眼镜80)中，并且通过无线电或有线地与计算设备30和存储器40连接。因此，佩戴有根据图4的AR眼镜80的操作人员可以观察真实的车辆，并且为其配备虚构的或虚拟的车辆部件，该车辆部件以部件数据组DS1-DS3的形式存储在存储器40中，并且所形成的虚拟地改装的车辆可以在AR眼镜80上实时地显示。

图5以示意图示出了操作人员200，该操作人员佩戴着根据图4的AR眼镜80并且在察看真实的轨道车辆100的下侧101。

图6示出了在虚构或虚拟地利用应答器天线BA改装车辆底盘之后的根据图5的轨道车辆100的下侧，如这一点在上述结合根据图1至图3的实施例所说明了的。在此，图6示出了应答器天线BA的合适的装配位置，在该位置处满足应答器天线BA的装入和安装条件，如其在存储器40的部件数据组DS1中定义的那样。

图7示出了应答器天线BA在不合适的位置上的装配。在虚拟的车辆图像FFB中，例如通过相应的着色来标记对于装入或安装应答器天线BA不合适的装配位置。

如果要改装的车辆部件是操作部件110、例如是车辆的驾驶室或驾驶舱120中的操作部件110，则在存储器40中存在模拟模块SIM是有利的，该模拟模块在虚拟的车辆图像FFB中可以实现虚拟地操作虚拟添加的操作部件110。换言之，在这种设计方案的情况下，尽管在车辆中还不是真实存在，但是可以利用操作部件110来检查车辆的操作。在图8中示例性地示出了具有模拟模块SIM的可视化设备10的这种设计方案。

上面结合附图描述的实施例基于增强现实技术在真实车辆环境中的应用，并且例如可以实现在车辆检查期间实时地直接在轨道车辆上或轨道车辆中确定特定于车辆的系统集成方案。

通过真实环境与虚拟环境叠加的效果实现了两种现实的融合。部件在真实的轨道车辆中可以实时地按比例且立体地布置，可以分析和记录位置。部件在车辆环境中的定位优选地根据所存储的系统部件的边界条件(例如机械装入条件、必要的距离、作用区域和间隙等)进行。优选地，部件的虚拟装入限制性地仅可以在这些标准的允许的框架内进行。

优选地，对作用区域和间隙的分析立即基于所扫描的环境(虚拟环境的图像)相对于新补充的装入部件的碰撞分析进行。对此的结果直接实时地存在于计算设备或“增强现实系统”中。可以显示补充的部件相对于现有系统和现有环境的穿透和碰撞，并且由此可以强制直接调整装入位置(例如，在应答器天线安装的情况下，分析相对于现有车辆环境的雷达波束锥)。

真实环境和虚拟环境的融合还可以用于分析与人体交互的安装情况，例如可以关于人体工程学方面对驾驶室进行分析。

为了特别逼真地示出新的安装情况的印象，可以在虚拟扫描的区域中实现现有部件(表面和主体)的移除，从而说明将来的安装情况。

还可以生成所确定的安装情况的记录(照片、视频、3D模型等)。

增强技术优选地被嵌入到流程程序中，针对车辆部件的每个安装都结构化地运行该流程程序。各个步骤的该流程的基础可以是存储的决策树。由此可以确保，结合车辆部件的安装来考虑所有的单独的必要方面和标准。

优选地记录虚拟结果和解决方案并且因此可以直接将其用作结果报告。该文档或结果报告可以通过备注、符号、注释等直接在对象上补充。

对用于输入和操作可视化设备或用于控制改装方法的菜单的控制优选地通过语音或手势进行。

虽然在细节上通过优选的实施例对本发明进行了详细的阐述和描述，但是本发明却不限于所公开的示例并且本领域技术人员可以从中导出其它变形方案，而不脱离本发明的保护范围。特别地，上面示例性描述的方法和示例性描述的可视化设备可以用于即使在不同于轨道车辆的其他车辆的情况下也进行改装，即例如在所有类型的陆地车辆、水上车辆或飞机中进行改装。

附图标记列表

10 可视化设备

20 照相机

30 计算设备

40 存储器

50 显示设备

60 扫描设备

70 接口

80 增强现实眼镜

100 轨道车辆

101 下侧

110 操作部件

120 驾驶舱

200 操作人员

BA 应答器天线

DS1 数据组

DS2 数据组

DS3 数据组

EBS 外部观察位置

FFB 虚拟的车辆图像

MESS 测量模块

PM 检查模块

RFB 真实的车辆图像

SIM 模拟模块

UM 叠加模块

VM 测量数据组

VMD 测量数据

Claims (15)

1.一种可视化设备(10)，其特征在于，

所述可视化设备包括：

-照相机(20)，其用于时间连续地采集周围环境，并且当所述照相机(20)取向于真实车辆的内部空间或外壳时，用于产生真实的车辆图像(RFB)，所述真实的车辆图像根据照相机取向发生变化；

-数据存储器(40)，在其中存储有至少一个部件数据组(DS1，DS2，DS3)，所述部件数据组包含数据，基于所述数据能够实现至少一个车辆部件的可视化显示；

-计算设备(30)，其被编程为，在考虑比例和视角的情况下将车辆部件的显示插入到真实的车辆图像(RFB)中，并且产生虚拟的车辆图像(FFB)，所述虚拟的车辆图像示出具有虚拟地装入或安装的车辆部件的真实车辆；和

-显示设备(50)，其用于显示所述虚拟的车辆图像(FFB)。

2.根据权利要求1所述的可视化设备(10)，其特征在于，在忽略在计算虚拟的车辆图像时由于技术引起的延迟的情况下并且相对于真实的车辆图像在照相机侧的产生，所述显示设备(50)实时地示出所述虚拟的车辆图像(FFB)。

3.根据上述权利要求中任一项所述的可视化设备(10)，其特征在于，所述可视化设备(10)附加地具有测量设备，所述测量设备能够实现车辆的空间测量并且建立测量数据组(VM)。

4.根据上述权利要求中任一项所述的可视化设备(10)，其特征在于，所述部件数据组(DS1，DS2，DS3)包含车辆部件的尺寸。

5.根据权利要求4所述的可视化设备(10)，其特征在于，所述计算设备(30)被编程为，在考虑测量数据组(VM)和车辆部件的尺寸的情况下，更确切地说关于在用户侧或计算机侧预定的装入或安装位置，来产生所述虚拟的车辆图像(FFB)。

6.根据上述权利要求中任一项所述的可视化设备(10)，其特征在于，

-所述部件数据组(DS1，DS2，DS3)附加地包含至少一个要满足的装入或安装条件，并且

-所述计算设备(30)被编程为，特别是在使用所述测量数据组(VM)的情况下检查，对于在用户侧预定的装入或安装位置来说是否满足装入或安装条件，和/或在用户侧预定的装入或安装位置处装入或安装车辆部件是否是可能的。

7.根据上述权利要求中任一项所述的可视化设备(10)，其特征在于，

-所述计算设备(30)被编程为，在所述虚拟的车辆图像(FFB)中显示、特别是通过着色显示，在用户侧预定的装入或安装位置处装入或安装车辆部件是否是可能的，和/或

-所述计算设备(30)被编程为，根据所述测量数据组(VM)和车辆部件的尺寸来检查，在车辆中或车辆上的哪些装入或安装位置处装入或安装车辆部件是可能的，并且在所述虚拟的车辆图像(FFB)中显示可能的装入或安装位置。

8.根据上述权利要求中任一项所述的可视化设备(10)，其特征在于，所述照相机(20)和所述显示设备(50)集成在增强现实眼镜(80)中。

9.一种用于可视化车辆的内部或外部的方法，其特征在于，

-利用照相机(20)时间连续地拍摄真实车辆的内部空间或外壳以形成真实的车辆图像(RFB)；

-从存储在数据存储器(40)中的部件数据组(DS1，DS2，DS3)中读取数据，基于所述数据能够实现至少一个车辆部件的可视化显示；

-在考虑比例和视角的情况下，将车辆部件的显示插入到真实的车辆图像(RFB)中并且产生虚拟的车辆图像(FFB)，所述虚拟的车辆图像示出具有虚拟地装入或安装的车辆部件的真实车辆；并且

-示出所述虚拟的车辆图像(FFB)。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

在忽略在计算虚拟的车辆图像(FFB)时由于技术引起的延迟的情况下并且相对于真实的车辆图像(RFB)的采集，实时地示出所述虚拟的车辆图像(FFB)。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，

-在空间上测量车辆的外部和/或内部并且建立测量数据组(VM)，

-从所述部件数据组(DS1，DS2，DS3)中读取车辆部件的尺寸，并且

-根据所述测量数据组(VM)和车辆部件的尺寸来检查，将车辆部件装入或安装在用户侧预定的装入或安装位置处是否是可能的。

12.根据上述权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，

-所述部件数据组(DS1，DS2，DS3)附加地包含至少一个要满足的装入或安装条件，并且

-检查，对于在用户侧预定的装入或安装位置来说是否满足所述装入或安装条件。

13.根据上述权利要求9至12中任一项所述的方法，其特征在于，

-所述车辆部件是操作部件(110)、特别是车辆的驾驶室(120)中的操作部件(110)，并且

-根据所述虚拟的车辆图像(FFB)检查，对在车辆中虚拟地安装的操作部件(110)的操作是否是可能的和/或是否满足一个或多个预定的人体工程学最低标准。

14.根据上述权利要求9至13中任一项所述的方法，其特征在于，所述虚拟的车辆图像(FFB)特别是通过因特网被传输到远处的观察位置(EBS)，并且在远处的观察位置(EBS)进行观察。

15.根据上述权利要求9至14中任一项所述的方法，其特征在于，

-特别是通过因特网将所述真实的车辆图像(FFB)传输到远处的观察位置(EBS)，并且

-在远处的观察位置(EBS)处产生所述虚拟的车辆图像(FFB)并且然后进行观察。

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