CN115735228A - 用于动画化地三维表示车辆的方法 - Google Patents
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Abstract
提出一种用于动画化地三维表示车辆的方法，该方法具有以下步骤：将该车辆的车身(110)动画化到三维中；独立于所述车身(110)的动画化地将该车辆的至少一个车轮(120)动画化；确定待动画化的该车辆的当前加速度；根据当前加速度和表征当前俯仰角的该车辆参数来确定该当前俯仰角；借助该当前俯仰角将经动画化的所述车身相对于经动画化的所述至少一个车轮(120)的俯仰运动动画化以动画化地表示该车辆的车身动态。
Description
背景技术
驾驶的自动化伴随着为车辆配备以越来越广泛的且性能越来越卓越的用于环境检测及表示的传感器系统而出现。
借助各个车辆对环境的表示是环视系统(SVS)，在该环视系统中生成3D车辆模型，其中，该车辆模型被非常详细地表示在环视中。车辆模型的特定构件组相互独立地被动画化，例如车轮，其转数匹配于速度或者其在空间中的位置与转向角匹配，此外还可以将车辆的闪灯、门或者照明设备动画化。当前的3D环绕系统的目的是在机动动作、例如停车机动动作时辅助驾驶员。
发明内容
为改善这种用于环视系统的3D车辆模型提出，将该3D车辆模型的车身动态地动画化，以便使3D环视功能中的表示显得更真实。
根据本发明的方面，提出根据独立权利要求的特征的一种用于动画化地三维表示车辆的方法、一种动画化设备、一种对该方法的应用、一种计算机程序和一种机器可读的存储介质。有利构型能够通过在优选实施方式中所列举的措施以及从后面的说明书中得出。
在整个说明书中，以使该方法易于理解的方式示出方法步骤的顺序。然而，本领域技术人员将认识到，这些方法步骤中的许多方法步骤也可以以其他顺序执行并得到相同或相应的结果。在该意义上，方法步骤的顺序可以被相应地变化而不改变该方法。一些特征设置有数词，以便改善可读性或使得对应关系更明确，但是这不意味着特定特征的存在。
根据本发明的一个方面提出一种用于动画化地三维表示车辆的方法，该方法具有以下步骤：
在一个步骤中，将该车辆的车身动画化到三维中。在另一步骤中，独立于车身的动画化地将该车辆的至少一个车轮动画化。在另一步骤中，确定待动画化的该车辆的当前加速度。在另一步骤中，根据该当前加速度和表征当前俯仰角的车辆参数来确定该当前俯仰角。在另一步骤中，借助该当前俯仰角将经动画化的该车身相对于经动画化的所述至少一个车轮的俯仰运动动画化，以便实现对该车辆的车身动态的动画化表示。
就此而论，术语或者说特征“车辆”应作广义解释。这样的车辆可以是人工引导的车辆，并且尤其是至少部分自动化的车辆或具有驾驶员辅助系统的车辆。在此，术语“车辆”包括所有轮式驱动和/或链式驱动和/或以其他方式与地面相关地受驱动的机器，这些机器至少暂时地人工地、部分自动化地或者全自动化地停放在停车场上。
借助该方法将车辆的车身动态引入到3D车辆模型中。对于车身动态，可以将车辆的俯仰角和如在较远处的下文中所描述的那样将翻滚角或者说摆动角以及偏航角或这三个角的组合引入到动画中。为确定这些角，可以基于经简化的驾驶动态模型，该驾驶动态模型基于车辆的加速度和/或减速度和转向角的信号。在此例如可以通过该车辆的速度的时间序列确定加速度和/或减速度。这些信号可以由车辆总线、如CAN总线或者Flexray总线提供。基于这些信号能够至少简化地确定该车辆的刚体动态。
在此，在该经简化的驾驶动态模型中，俯仰角与估计的加速度成反比，摆动角与当前转向角及当前速度值的函数成正比。
为在环视应用中实现该模型，将车辆的车轮从车身解耦，其方式是：计算针对车身或者说车辆结构的附加矩阵变换，该矩阵变换不将该车辆的车轮或者说所述至少一个车轮一起考虑在内。
在动画的每个更新框架中可以基于当前的速度和先前的速度值来估计加速度值。从而能够基于速度值、转向值和加速度值来限定刚性旋转矩阵，该旋转矩阵表示估计的翻滚角值、俯仰角值和偏航角值。以有利的方式，通过附加的车辆车身动态动画实现该车辆的更真实的动画，该动画还避免了该经动画化的车辆的“飞毯(fliegenden Teppichs)”印象，在该印象中，车辆总是保持平行于地面、例如道路，这与用户的感受不匹配。通过使用经简化的驾驶动态模型将动画的计算简化。俯仰角、翻滚角或者说偏航角的标志性车辆参数是如下车辆参数：这些车辆参数为了由车辆的加速度的、速度的或转向角的当前值在复杂的驾驶动态模型中和/或如在此所示出的那样的经简化的驾驶动态模型中计算这些角而是必要的。通过在此所描述的包含车身的动态在内的更真实得多的车辆运动，动画得出相应于现实世界中的运动的明显更真实的车辆运动。借助车身的动态车辆模型，环视视图的可视化反馈显得更真实而由此改善在该系统中对车辆的表示的忠实度。
根据一个方面提出，将车辆的动画化的三维表示集成到车辆的环视系统中。
通过车辆的车身的驾驶动态动画尤其能够实现在环视系统中经改善地且更真实地表示车辆。
根据一个方面提出，从车辆的速度值序列确定该车辆的当前加速度。
借助这样的、尤其是当前速度值序列，产生经动画化的车辆的尽可能真实的印象，在此，该速度值序列可以由两个彼此相继的尽可能当前速度值组成，以便能够简单地进行计算。
根据一个方面提出，与所确定出的加速度成反比地确定俯仰角。
借助这种经简化的驾驶动态模型能够简化动画的计算。
根据一个方面提出，通过表示经动画化的三维车身与经动画化的所述至少一个车轮的相对距离的改变将俯仰运动动画化。
通过所述由于俯仰运动而导致的相对距离的改变，能够实现对包含车身的动态在内的车辆的动态的相应的印象。
根据一个方面，该用于动画化地三维表示车辆的方法具有以下附加步骤：
在一个步骤中，确定该车辆的当前转向角。在另一步骤中，借助该车辆的当前转向角和当前速度来确定该车辆的当前翻滚角。在另一步骤中，将经动画化的车身相对于经动画化的所述至少一个车轮的翻滚运动动画化以动画化地三维表示该车辆。
该附加的车辆翻滚角动画改善车身动态的动画，并因此改善对整个车辆的超越具有俯仰角的动画化表示的动画。
根据一个方面提出，通过表示经动画化的所述车身与经动画化的所述至少一个车轮的相对距离的改变将翻滚运动动画化。
通过所述由于翻滚运动而导致的相对距离的改变，能够实现包含车身的动态在内的车辆的动态的相应的印象。
根据一个方面，该用于动画化地三维表示车辆的方法具有以下附加步骤：
在一个步骤中，确定该车辆的当前转向角。在另一步骤中，借助该车辆的当前转向角来确定该车辆的当前偏航角。在另一步骤中，经所述动画化的车身(110)围绕该车身的竖直轴线的偏航运动动画化以动画化地表示该车辆的车身动态。
在此，在车辆动态的简单模型中，可以与车辆的转向角成正比地确定车身的偏航角。在此，车身的竖直轴线典型地布置在后轴之上。附加的车辆偏航角动画改善车身动态动画，并因此改善对整个车辆的超越具有俯仰角和/或翻滚角的动画化表示的动画。
根据一个方面提出，所述至少一个经动画化的车轮借助所述速度值的序列来表示转动运动。
通过具有相应的当前速度值的旋转车轮的表示进一步改善车辆的动画化表示。
根据一个方面提出，在考虑车辆的所选择的液压弹簧的情况下确定俯仰角和/或翻滚角，和/或使经动画化的所述车身的所表示的高于地面的高度匹配于该车辆的所选择的液压弹簧。
由此能够将车辆的动画匹配于该车辆的当前的和/或期望的特性。
根据一个方面提出，所选择的液压弹簧代表由驾驶员当前为该车辆选择的模式。
由此能够将车辆的动画自动化地匹配于真实车辆的不同驾驶模式。这种被选择的驾驶模式例如涉及运动模式和/或越野(Offroad)模式，并且因此能够相当于驾驶员所选择的模式。
根据一个方面提出，通过使用者从列表中选择车辆的经动画化的车身的类型。车辆的经动画化的车身的这种列表例如可以在线上运营的应用程序商店中提供，从而该车辆的用户具有——例如以低座椅汽车模型——调整环视视图的3D模型的可能性。
提出一种动画化设备，该动画化设备设置为用于执行上文中所描述的方法中的任一种方法。
借助这种动画化设备能够简单地将该方法集成到不同车辆中。
提出一种相应于上文中所描述的方法中的任一种方法的对三维车辆模型的动画化表示的应用，用在环视系统中。
说明了一种计算机程序，该计算机程序包括指令，所述指令在通过计算机执行计算机程序时促使该计算机实施上述方法中的任一种方法。这种计算机程序能够实现在不同系统中使用所描述的方法。
说明了一种机器可读的存储介质，在该存储介质上存储有在上文中所描述的计算机程序。借助这种机器可读的存储介质，上述计算机程序是便携式。
附图说明
参考图1和图2将本发明的实施例示出并在下文中更详细地进行阐述。示出：
图1：描绘车辆的俯仰运动；和
图2：描绘车辆的翻滚运动。
具体实施方式
图1a至1c描绘车辆的俯仰运动，其中，车身110与车轮120的距离是变化的。在图1a中，车身110与车轮120的距离相应于该车辆的正常状态。在图1b中示出：在正加速度的情况下车身110与车轮120之间的距离怎样增大。图1c相应地示出：当该车辆制动或者说负加速时，车辆的车身110与车轮120的距离怎样减小。因此，根据车身110与车轮120的距离的改变示出该车辆的车身的动态。
图2a至2c描绘车辆的翻滚运动，其中，在该翻滚运动中涉及车身110与在该车辆一侧的两个车轮120的距离。在图2a中示出车辆的车身110与车轮120之间的正常距离。在图2b中，基于左前车轮的位置可以看出，该车辆做出具有相应的翻滚运动的左向曲线，该左向曲线导致该车辆左侧的翻滚角增大，这可通过前车轮和后车轮120与车身110的增大的距离看出。在朝另一方向曲线行驶、即右向曲线的情况下，可从图2c中看出，将车身110与在该车辆的左侧的车轮之间的距离减小，以便表示该车辆和尤其是该车辆车身的动态。
Claims (15)
1.一种用于动画化地三维表示车辆的方法，所述方法具有以下步骤：
将所述车辆的车身(110)动画化到三维中；
独立于所述车身的动画化地将所述车辆的至少一个车轮(120)动画化；
确定待动画化的所述车辆的当前加速度；
根据所述当前加速度和表征当前俯仰角的车辆参数来确定所述当前俯仰角；
借助所述当前俯仰角将经动画化的所述车身相对于经动画化的所述至少一个车轮(120)的俯仰运动动画化，用于动画化地表示所述车辆的车身动态。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述车辆的动画化的三维表示集成到车辆的环视系统中。
3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，从所述车辆的速度值序列中确定所述车辆的当前加速度。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，与所确定出的加速度成反比地确定所述俯仰角。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过表示经动画化的三维的所述车身(110)与经动画化的所述至少一个车轮(120)的相对距离的改变将所述俯仰运动动画化。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，所述方法具有以下附加步骤：
确定所述车辆的当前转向角；
借助所述车辆的当前转向角和当前速度来确定所述车辆的当前翻滚角；
将经动画化的所述车身(110)相对于经动画化的所述至少一个车轮(120)的翻滚运动动画化，以动画化地表示所述车辆的车身动态。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，通过表示经动画化的所述车身(110)与经动画化的所述至少一个车轮(120)的相对距离的改变将所述翻滚运动动画化。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，所述方法具有以下附加步骤：
确定所述车辆的当前转向角；
借助所述车辆的当前转向角来确定所述车辆的当前偏航角；
将经动画化的所述车身(110)围绕所述车身的竖直轴线的偏航运动动画化，以动画化地表示所述车辆的车身动态。
9.根据权利要求3至8中任一项所述的方法，其中，经动画化的所述至少一个车轮(120)借助速度值的序列来表示转动运动。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在考虑所述车辆的所选择的液压弹簧的情况下确定所述俯仰角和/或所述翻滚角，和/或使经动画化的所述车身(110)的所表示的高于地面的高度匹配于所述车辆的所选择的液压弹簧。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所选择的液压弹簧代表由驾驶员当前为所述车辆选择的模式。
12.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过使用者从列表中选择所述车辆的经动画化的所述车身的类型。
13.一种动画化设备，所述动画化设备设置为用于执行根据权利要求1至12中任一项所述的方法。
14.一种对根据权利要求1至12中任一项所述的对三维车辆模型的动画化表示的应用，用在环视系统中。
15.一种计算机程序，所述计算机程序包括指令，所述指令在通过计算机执行所述计算机程序时促使所述计算机实施根据权利要求1至12中任一项所述的方法。
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