DE102006013299A1

DE102006013299A1 - Verfahren und Vorrichtung zur dreidimensionalen Darstellung von Gebäuden

Info

Publication number: DE102006013299A1
Application number: DE102006013299A
Authority: DE
Inventors: Andreas Adam
Original assignee: Robert Bosch GmbH; Denso Corp
Current assignee: Robert Bosch GmbH; Denso Corp
Priority date: 2006-03-23
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2007-09-27

Abstract

Bei einem Verfahren zur dreidimensionalen Darstellung von Gebäuden auf einem Display eines Navigationssystems wird einem Gebäudegrundriss (R) eine Gebäudehöhe (G) zugeordnet. Zur realistischen Darstellung des Gebäudes wird als Gebäudehöhe (G) die Höhe von der Erdoberfläche zu einer Dachkante verwendet und aus einer Dachhöhe (D) und einer Position eines Dachscheitelpunktes (S) eine Dachneigung ermittelt. Des Weiteren wird ein entsprechend ausgebildetes Navigationssystem angegeben.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur dreidimensionalen Darstellung von Gebäuden auf einem Display eines Navigationssystems, wobei einem Grundriss des Gebäudes eine Gebäudehöhe zugeordnet wird sowie ein Navigationssystem mit einem Display zur dreidimensionalen Darstellung einer Umgebung mit Gebäuden mit einem Datenspeicher für Gebäudegrundrisse und Gebäudehöhen.

Stand der Technik

Besonders bei Navigationssystemen, die fest in Kraftfahrzeuge eingebaut sind, erlangt die dreidimensionale Darstellung der Umgebung um das Kraftfahrzeug herum eine immer größere Bedeutung. Durch diese dreidimensionale Darstellung auf dem Display, vorzugsweise einem LCD-Bildschirm, kann dem Fahrer ein realistisches Bild der Umgebung vermittelt werden, wobei die zu befolgende Fahrtroute nicht nur akustisch in an sich bekannter Weise ausgegeben werden kann sondern auch optisch beispielsweise durch eine rote zu befolgende Fahrtlinie auf dem Display.

Bei bisher bekannten Navigationssystemen, die die Umgebung lediglich zweidimensional auf dem Display wiedergeben, wird ein Blick von quasi senkrecht oben auf die Erdoberfläche vermittelt. Sollen auch Häuser, Gebäude und dergleichen dargestellt werden, um beispielsweise die Navigation in eng bebauten Gebieten zu erleichtern, ist einem an sich bekannten Navigationssystem mit Positionsbestimmungseinrichtung, Routenberechnungseinheit und Zielführungseinrichtung zusätzlich ein Datenspeicher zugeordnet, in dem die Grundrisse der Gebäude abgespeichert sind, um diese bei Befahrung des entsprechenden Gebiets abzurufen und mit einer einheitlichen Farbe für Gebäude, beispielsweise braun, auf dem Display wiederzugeben.

Bei höherwertigen Navigationssystemen, die eine dreidimensionale Darstellung von schräg oben auf die Erdoberfläche erlauben, ist der Datenspeicher für die Gebäudegrundrisse zusätzlich derart ausgelegt, dass jedem Gebäudegrundriss eine Gebäudehöhe zugeordnet ist. Bei dieser Darstellung von schräg oben, die auch als pseudodreidimensional oder vektoriell bezeichnet wird, wird dementsprechend jedes Gebäude als Säule oder Prisma entsprechend dem Grundriss des Gebäudes abgebildet.

Als nachteilig hierbei ist es anzusehen, dass hierdurch ein verfälschtes Bild der Umgebung wiedergegeben wird, da diese vereinfachte Wiedergabe von Gebäuden praktisch nur quaderförmige Fabrikgebäude mit Flachdächern bzw. Hochhäuser realistisch wiedergibt. Alle anderen Arten von Gebäuden hingegen werden jedoch verfälscht dargestellt. Dies kann bei einem Nutzer des Navigationssystems zu Fehlinterpretationen führen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Darstellung dreidimensionaler Gebäude anzugeben, mit dem in einfacher Weise die tatsächlichen Abmessungen der Gebäude realistisch wiedergegeben werden können. Des Weiteren soll ein entsprechend ausgebildetes Navigationssystem geschaffen werden.

Diese Aufgaben werden durch in den Ansprüchen 1 und 4 angegebenen Merkmale gelöst.

Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, dass nicht nur die absoluten Gebäudehöhen dreidimensional dargestellt werden, sondern auch eventuell vorhandene Dachschrägen bzw. -neigungen. Hierzu wird als Gebäudehöhe nicht die absolute Gebäudehöhe sondern die Höhe von der Erdoberfläche bis zu einer Dachkante, auch Dachtrauf genannt, genommen und in dem bereits vorhandenen Datenspeicher hinterlegt. Bei der späteren dreidimensionalen Darstellung der Gebäude wird das Gebäude daher bis zu dieser Höhe als beispielsweise quadratische Säule dargestellt.

Prinzipiell ist es allerdings weiterhin denkbar, dass Abweichungen von der Realität auftreten, beispielsweise wenn zusätzliche Balkone oder Erker am Gebäude vorgesehen sind. Um dies zu beheben könnten weitere Informationen über Positionen von Erkern und dergleichen hinterlegt und bei der Darstellung des Gebäudes dem Grundriss beziehungsweise der Darstellung auf dem Display bis zur Dachkante zugeordnet werden.

Erfindungsgemäß wird zur realistischen dreidimensionalen Darstellung des Gebäudes eine Dachhöhe, d.h. die absolute Höhe von der Dachkante bis zum Dachscheitelpunkt bzw. First sowie die Position des Dachscheitelpunkts innerhalb des Grundrisses des Gebäudes berücksichtigt. Aus dem Grundriss des Gebäudes, der bereits im Datenspeicher abgelegt ist sowie der Position des Dachscheitelpunkts sowie der absoluten Dachhöhe lässt sich mit Hilfe einfacher trigonometrischer Berechnungen die jeweilige Dachneigung beispielsweise von einer Gebäudekante bzw. einer Seite des Gebäudes bis zum Dachscheitelpunkt ermitteln. Dies erfolgt in einer entsprechend ausgelegten Berechnungseinheit des Navigationssystems, die die in einem oder mehreren Datenspeichern hinterlegten Gebäudegrundrisse, Gebäudehöhen, Dachhöhen sowie die Positionen der Dachscheitelpunkte ausliest und daraus die Dachschrägen- oder neigungen errechnet, um diese auf dem Display des Navigationssystems darzustellen. Selbstverständlich wird hierbei die Bewegung des Kraftfahrzeugs durch die Umgebung, die zu jeweils anderen Blickwinkeln auf die dreidimensional dargestellten Gebäude führt, berücksichtigt.

Hierzu können in einfacher Weise die Eckpunkte des Grundrisses des Gebäudes sowie relativ dazu die Position eines Dachscheitelpunkts, der innerhalb des Gebäudegrundrisses liegt, herangezogen werden. Ausgehend von den beiden Eckpunkten des Gebäudes kann mit Hilfe der ebenfalls bekannten Dachhöhe eine Neigung dieser Dachfläche errechnet werden. Nachfolgend kann diese geneigte Dachfläche dargestellt werden. Hierzu werden die Eckpunkte des Gebäudegrundrisses, in Höhe der Dachkante, mit Verbindungslinien untereinander sowie mit dem im Allgemeinen schräg darüberliegenden Dachscheitelpunkt verbunden. Das durch diese Verbindungslinien erzeugte geneigte Dreieck stellt eine schräge Dachfläche des Gebäudes dar. Selbstverständlich können bei mehreren Dachscheitelpunkten auch die geneigten Flächen zwischen diesen Punkten errechnet und dargestellt werden. Es versteht sich, dass die gesamte geschlossene Dachfläche eine konvexe Hülle auf der Oberseite des Gebäudes bilden.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mit nur geringfügig mehr Speicherplatz sowie mit Hilfe einfacher trigonometrischer Funktionen, die von einer entsprechend ausgelegten Berechnungseinheit vorgenommen werden können, es ermöglicht wird, Gebäude im Wesentlichen dreidimensional realistisch darzustellen, insbesondere deren geneigten Dachflächen. Somit kann die Umgebung des Kraftfahrzeugs zu besseren Ablesbarkeit der Routeninformationen realistischer wiedergegeben werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Zur realistischen Darstellung unterschiedlicher Dachformen ist in den Ansprüchen 2 und 5 gekennzeichnet, dass auch ein Dachfirst bei der dreidimensionalen Darstellung des Gebäudedachs berücksichtigt wird. Hierzu kann in einem Datenspeicher des Navigationssystems die entsprechende Information über Position, Verlauf und Länge eines Dachfirsts hinterlegt werden. Beispielsweise bei einem Satteldach verläuft der Dachfirst über die gesamte Länger oder Breite eines Gebäudes und das Dach wird von zwei geneigten Dachflächen gebildet. Im Prinzip ist es möglich, sowohl mehrere als auch einen geneigten Dachfirst bei der dreidimensionalen Darstellung zu berücksichtigen.

In den Ansprüchen 3 und 6 ist zur weiter verbesserten Ablesbarkeit der dreidimensionalen Gebäudedarstellung auf dem Display des Navigationssystems vorgeschlagen, dass in einem Speicher des Navigationssystems eine Struktur des Gebäudedachs hinterlegt ist, die bei der Darstellung berücksichtigt werden kann. Beispielsweise kann für ein Einfamilienhaus eine Dachziegelstruktur hinterlegt sein und für ein Fabrikgebäude eine metallische Dachhaut. Beide werden entsprechend ihren Neigungen und Ausrichtungen dann jeweils mit unterschiedlichen Farben und Texturen auf dem Display des Navigationssystems wiedergegeben, um eine realitätsnahe Wiedergabe der Umgebung zu erhalten. In gleicher Weise können weitere Parameter wie Position und Größe von Dachfenstern oder Solaranlagen, die im Navigationssystem hinterlegt sind, berücksichtigt werden.

Im Vorhergehenden wurde die Erfindung im Wesentlichen im Zusammenhang mit einem Navigationssystem in einem Kraftfahrzeug beschrieben. Es ist jedoch ersichtlich, dass das Navigationssystem auch als mobiles Navigationssystem ausgelegt oder beispielsweise in ein Flugzeug eingebaut sein kann.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1: ein Gebäude in dreidimensionaler Ansicht,
2: verschiedene Gebäudegrundrisse, und
3: verschiedene Gebäudearten.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Aus der schematischen Darstellung in 1 sind die verschiedenen Größen entnehmbar, die bei der dreidimensionalen Darstellung eines Gebäudes benötigt werden. Als erste Größe wird die Gebäudehöhe G, gemessen von der Erdoberfläche bis zur Dachkante, in einem Datenspeicher eines an sich bekannten Navigationssystems mit Positionsbestimmungseinrichtung, Routenberechnungseinheit und Zielführungseinrichtung hinterlegt. Des Weiteren werden die Dachhöhe D sowie die Positionen der Dachscheitelpunkte S in dem Datenspeicher hinterlegt. Zur Verdeutlichung sind die Dachscheitelpunkte S hervorgehoben.
Zusätzlich werden die jeweils unterschiedlichen Grundrisse R der verschiedenen Gebäude, selbstverständlich mit ihren absoluten Positionen und Ausrichtungen in der Realität, in dem Datenspeicher abgespeichert. Ebenso können hier, falls vorhanden, die Positionen, Verläufe und Längen von Dachfirsten F abgespeichert werden.
Bei den in den 2 und 3 abgebildeten Gebäuden handelt es sich dabei jeweils von oben nach unten gesehen um ein Haus mit Satteldach, ein Haus mit Spitzdach und ein L-Haus mit Satteldach.
Mit den Größen G und R lassen sich die Gebäude als Säulen oder Prismen von der Erdoberfläche bis zur Dachkante in an sich bekannter Weise auf einem Display des Navigationssystems darstellen. Die genaue Ausgestaltung des Daches ergibt sich nachfolgend mit Hilfe einfacher trigonometrischer Berechnung aus den Eckpunkten E eines Grundrisses, sowie den Positionen der Dachscheitelpunkte S sowie der Dachfirste F und der Dachhöhe D. Dementsprechend können die verschiedenen Dachflächen in der Berechnungseinheit berechnet und bei der Darstellung auf dem Display realistisch wiedergegeben werden.
Beispielsweise kann aus den Positionen der beiden Eckpunkt E, in 3 beim mittleren Gebäude, sowie der schräg darüberliegenden Position des Dachscheitelpunkt S und den aus dem Grundriss R bekannten Abstand zwischen den beiden Eckpunkten E und der Dachhöhe H die Größe und Neigung der dreieckigen Dachfläche A errechnet und auf dem Display des Navigationssystems abgebildet werden.
Zusätzlich können einzelnen Dachflächen auch Informationen über Strukturen, wie beispielsweise eine Schiefereindeckung, zugeordnet werden, um ein wirklichkeitsgetreues Abbild zu erhalten.

Claims

Verfahren zur dreidimensionalen Darstellung von Gebäuden auf einem Display eines Navigationssystems, wobei einem Grundriss (R) des Gebäudes eine Gebäudehöhe (G) zugeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Gebäudehöhe (G) die Höhe von der Erdoberfläche zu einer Dachkante verwendet wird und aus einer Dachhöhe (H) und einer Position eines Dachscheitelpunkts (S) eine Dachneigung ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Position, der Verlauf und die Länge eines Dachfirsts (F) berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass einer Dachfläche (A) eine Struktur zugeordnet wird.
Navigationssystem mit einem Display zur dreidimensionalen Darstellung einer Umgebung mit Gebäuden mit einem Datenspeicher für Gebäudegrundrisse (R) und Gebäudehöhen (G), dadurch gekennzeichnet, dass als Gebäudehöhen (G) jeweils die Höhen von der Erdoberfläche zur Dachkante speicherbar sind und weiterhin Dachhöhen (D) und die Positionen von Dachscheitelpunkten (S) speicherbar sind und in einer Berechnungseinheit eine Dachneigung ermittelbar ist.
Navigationssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Position, der Verlauf und die Länge eines Dachfirsts (F) berücksichtigbar ist.
Navigationssystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Struktur einer Dachfläche (A) berücksichtigbar ist.