DE102006059922A1

DE102006059922A1 - Verfahren zum Darstellen eines Kartenausschnittes in einem Navigationssystem und Navigationssystem

Info

Publication number: DE102006059922A1
Application number: DE200610059922
Authority: DE
Inventors: Mathias Garrelts; Fabrice Valentin
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-12-19
Filing date: 2006-12-19
Publication date: 2008-06-26
Also published as: WO2008074561A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Darstellen eines Kartenausschnittes in einem Navigationssystem für ein Kraftfahrzeug offenbart, bei dem in dem Kartenausschnitt zusätzlich zur Darstellung eines Straßennetzes (11) weitere Objekte (13, 14', 16) angezeigt werden, von denen diejenigen Objekte (13), die sich innerhalb eines vorbestimmten Abstandes zur Fahrzeugposition befinden, in einer perspektivischen bzw. dreidimensionalen Ansicht angezeigt werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zumindest eine erste Gruppe der Objekte, die sich außerhalb des vorbestimmten Abstandes zu der Fahrzeugposition befinden, nicht angezeigt wird und, wenn die Objekte der ersten Gruppe innerhalb des vorbestimmten Abstandes gelangen, die Ansicht dieser Objekte mit mehreren Zwischenstufen in den Kartenausschnitt eingefügt werden, und eine zweite Gruppe der Objekte (14', 16), die sich außerhalb des vorbestimmten Abstandes zu der Fahrzeugposition befinden, in einer flächigen bzw. zweidimensionalen Ansicht angezeigt werden, die in die perspektivische bzw. dreidimensionale Ansicht übergeht, wenn die Objekte (14', 16) der zweiten Gruppe innerhalb des vorbestimmten Abstandes gelangen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Darstellen eines Kartenausschnittes in einem Navigationssystem für ein Kraftfahrzeug, bei dem in dem Kartenausschnitt zusätzlich zur Darstellung eines Straßennetzes weitere Objekte angezeigt werden, von denen diejenigen Objekte, die sich innerhalb eines vorbestimmten Abstandes zur Fahrzeugposition befinden, in einer perspektivischen bzw. dreidimensionalen Ansicht angezeigt werden. Die Erfindung betrifft ferner ein Navigationssystem zur Durchführung des Verfahrens.
Navigationssysteme sind hinreichend bekannt, bei denen auf einem Display bzw. einem Bildschirm ein Kartenausschnitt angezeigt wird, in dem die aktuelle Fahrzeugposition und die nähere Umgebung des Fahrzeugs angezeigt werden. Neben der Darstellung des Straßennetzes werden zusätzliche topografische Informationen, beispielsweise Gewässer, Wälder und/oder eine Bebauung wiedergegeben.
In Navigationssystemen der jüngeren Generation können auch 3D-Karten angezeigt werden. Die Bildschirmausgabe zeigt den Kartenausschnitt für einen Betrachter aus der Vogelperspektive. Damit ist es sinnvoll, auch anzuzeigende Gebäude oder andere Objekte dreidimensional zu zeichnen. Ein solches Navigationssystem ist beispielsweise aus DE 100 23 160 A1 bekannt.
Die Außenfassaden der Gebäude können hierbei mit Texturen versehen werden und realitätsnahe Dächer können ferner modelliert werden. Unter dem Begriff der dreidimensionalen Darstellung wird eine perspektivische Ansicht einer in der Realität zweidimensionalen Bildschirmausgabe verstanden.
Damit bei der dreidimensionalen Darstellung von Gebäuden die Leistungsfähigkeit der Anzeige und die Bedienerfreundlichkeit des Navigationssystems nicht leiden, wird die Anzahl erforderlicher Polygone reduziert, indem die Anzahl der anzuzeigenden Gebäude beschränkt wird. Eine derartige Beschränkung ist ferner aufgrund einer eingeschränkten Bildschirmauflösung oftmals sinnvoll. Dies geschieht im Allgemeinen dadurch, dass in dem Hintergrund, der von dem Beobachter bzw. von dem Anwender weiter entfernt ist, keine Gebäude dargestellt werden, da diese für die jeweils angezeigte Situation eher unwichtig sind. Die Gebäude werden erst dann dargestellt, wenn der Anwender sich diesen nähert und die damit zusammenhängende Information für den Anwender eine zunehmende Bedeutung erlangt.
Diese Vorgehensweise spart zwar Rechenleistung eines in dem Navigationssystems eingesetzten Mikroprozessors, aber die Darstellung des entsprechenden Kartenausschnittes wird unruhiger, da größere Objekte in dem angezeigten Kartenausschnitt spontan auftauchen, wodurch der Anwender verwirrt werden kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Darstellung eines Kartenausschnittes in einem Navigationssystem ruhiger und anwenderfreundlicher zu gestalten. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Navigationssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.
Bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest eine erste Gruppe der Objekte, die sich außerhalb des vorbestimmten Abstandes zu der Fahrzeugposition befinden, nicht angezeigt werden und, wenn die Objekte der ersten Gruppe innerhalb des vorbestimmten Abstandes gelangen, die Ansicht dieser Objekte mit mehreren Zwischenstufen in dem Kartenausschnitt eingefügt werden, und eine zweite Gruppe der Objekte, die sich außerhalb des vorbestimmten Abstandes zu der Fahrzeugposition befinden, in einer flächigen bzw. zweidimensionalen Ansicht angezeigt werden, die in die perspektivische bzw. dreidimensionale Ansicht übergeht, wenn die Objekte der zweiten Gruppe innerhalb des vorbestimmten Abstandes gelangen.
Auf diese Weise ist es möglich, dass die Objekte, die näher an der Fahrzeugposition sind, in der perspektivischen Ansicht angezeigt werden, die eine erhöhte Rechenleistung erfordert. Dies sind im Allgemeinen auch die Objekte, die vermehrt die Aufmerksamkeit des Anwenders auf sich ziehen. Die entfernteren Objekte, die für die Informationsübermittlung an den Anwender eher unwichtig sind, werden entweder gar nicht dargestellt, wofür prinzipiell so gut wie keine Rechenleistung erforderlich ist, oder sie werden flächig dargestellt, wofür eine relativ geringe Rechenleistung erforderlich ist. Da die Anzeige der entfernteren Objekte ferner nicht die Aufmerksamkeit des Anwenders auf sich lenkt, wird die andere, vereinfachte Darstellungsweise von dem Anwender nicht bewusst wahrgenommen. Damit der Bildeindruck ruhiger bleibt, tauchen die Objekte, die in der Entfernung nicht dargestellt sind, nicht spontan als dreidimensionales Objekt in dem Kartenausschnitt auf, wenn die Objekte in den Nahbereich um die Fahrzeugposition eintreten, sondern die Einfügung ihrer Ansicht erfolgt in mehreren Zwischenschritten. Der Abstand kann hierbei abhängig von der zur Verfügung stehenden Rechenleistung vorbestimmt werden.
Um mehreren Objekten, die in verschiedenen Richtungen um die Fahrzeugposition herum angeordnet sind, eine voneinander abweichende Gewichtung beizumessen, ist bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass der vorbestimmte Abstand in verschiedene Richtungen des Kraftfahrzeuges mit unterschiedlichen Abstandswerten definiert wird.
In vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass das Einfügen der Objekte mit Einblendverfahren erfolgt. Dies kann beispielsweise mittels des so genannten Alpha-Blendings erfolgen, bei dem verschiedene Bilder zu einem Gesamtbild überlagert werden und neben einer Farbinformation auch ein so genannter Alphakanal berücksichtigt wird. Der Alphawert eines Bildpunktes ist dabei ein Maß für die Transparenz, so dass ein zunächst nicht angezeigtes Objekt in einem ersten Schritte in einer vollständigen Transparenz und in den nachfolgenden Schritten mit einer gesteigerten Lichtundurchlässigkeit angezeigt wird, bis der Bildpunkt alle anderen Bildpunkte hinter ihm überlagert.
Eine schrittweise Einfügung kann in vorteilhafter Weise auch durch ein Anwachsen der Objekte aus einem flachen Objektumriss zu einer normalen darstellbaren Objektgröße erfolgen.
In vorteilhafter Weise kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass mehrere Abstandsbereiche zu der Fahrzeugposition vorbestimmt werden und die Darstellung der Objektansicht in Bereichen mit einem kleineren Abstand detaillierter wird. Die von dem Anwender aufmerksamer wahrgenommenen Objekte werden somit genauer und realistischer unter Aufbringung des entsprechend erforderlichen Rechenaufwandes gezeichnet. Die für die Darstellung der entfernteren und gröber angezeigten Objekte erforderliche Rechenleistung kann weiter reduziert werden.
Schließlich ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass mehrere Abstandsbereiche zu der Fahrzeugposition vorbestimmt werden, und die dargestellte Objektgröße in Bereichen mit einem größeren Abstand reduziert wird. Auf diese Weise wird die zur Anzeige erforderliche Rechenleistung weiter vermindert und es wird sichergestellt, dass eher unbedeutendere Objekte im Hintergrund nicht zu sehr die Aufmerksamkeit des Anwenders auf sich lenken.
Bevorzugt ist die flächige bzw. zweidimensionale Ansicht der Objekte der zweiten Gruppe von einem Richtungswechsel des Kraftfahrzeuges und einer davon abhängigen Veränderung des Kartenausschnittes unabhängig. Da diese flächige Ansicht stets in Richtung des Betrachters orientiert sind, kann der Anwender nicht erkennen, dass diese nicht dreidimensionale, sondern zweidimensional gezeichnet sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass ausgewählte Objekte teilweise transparent dargestellt werden. Dies ermöglicht die Sicht auf durch die Objekte eigentlich verdeckte Strukturen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der detaillierten Beschreibung einer Ausführungsform unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert, in denen
1 – schematisch skizziert den prinzipiellen Aufbau des erfindungsgemäßen Navigationssystems zeigt;
2 – einen beispielhaften Kartenausschnitt zeigt;
3 – den Kartenausschnitt aus 2 nach einer Veränderung der Fahrzeugposition zeigt;
4 – den Kartenausschnitt aus 2 mit zusätzlich angezeigten Objekten zeigt; und
5a bis c – einen weiteren beispielhaften Kartenausschnitt mit einer schrittweisen Objekteinfügung zeigen.
1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Navigationssystems 1 in einer vereinfachten und schematisierten Skizze. Kernelement des Navigationssystems 1 ist eine Datenverarbeitungseinheit 2, beispielsweise ein geeigneter Mikroprozessor. Die Datenverarbeitungseinheit 2 ist mit einer Eingabeeinrichtung 3 bzw. einem HMI (Human Machine Interface) verbunden, über die eine Kommunikation mit dem Anwender stattfindet. Dies können beispielsweise die Zielangabe oder Randbedingungen für die Routenberechnung sein. Der Datenaustausch zwischen Der Datenverarbeitungseinheit 2 und der Eingabeeinrichtung 3 wird durch entsprechende Doppelpfeile in der 1 angedeutet.
Ferner ist die Datenverarbeitungseinheit 2 mit einer Speichereinrichtung 4 verbunden, in der eine digitalisierte Karte eines Straßennetzes sowie weitere erforderliche geografische Daten und Objektdaten abgelegt sind. Die Datenübertragung von der Speichereinrichtung 4 auf die Datenverarbeitungseinheit 2 wird durch entsprechende einfache Pfeile in der 1 angedeutet.
In der Datenverarbeitungseinheit 2 ist ein Navigationsmodul 5 zur Durchführung und Berechnung der eigentlichen Navigation, beispielsweise Routenberechnung und Generierung der Zielführungsdaten, vorgesehen. Weiterhin ist in der Datenverarbeitungseinheit 2 ein Grafikmodul 6 vorgesehen, um die von dem Navigationsmodul 5 empfangenen Navigationsdaten für eine anzeigefähige Darstellung bzw. Grafik aufzubereiten. Das Grafikmodul 6 greift hierbei ebenfalls auf in der Speichereinrichtung 4 abgelegte Objektdaten sowie auch auf Eingabedaten der Eingabeeinrichtung 3 zurück. Die von dem Grafikmodul 6 aufbereitete Grafik kann anschließend auf einem Bildschirm bzw. einem Display 7 dem Anwender angezeigt und ausgegeben werden.
Die Funktionsweise der Erfindung wird anhand der 2 bis 5 nachfolgend erläutert. In einem Navigationssystem mit einer dreidimensionalen Darstellung befindet sich das Auge des Anwenders genau dort, wo sich eine virtuelle Kamera der Szene befindet. Die dreidimensionale Darstellung ist dabei streng genommen eine zweidimensionale Zeichnung aus der Vogelperspektive. Der Raum vor der Kamera, den der Anwender sieht, wird auch mit „View Frustum" bezeichnet. Im Allgemeinen ist der beobachtbare Raum vor dem Fahrzeug in Fahrtrichtung angeordnet. Das Fahrzeug selber kann mittels eines Fahrzeugsymbols oder eines Modells in der Darstellung wiedergegeben werden.
2 zeigt nun eine Bildschirmausgabe 10 mit einer vereinfachten Situation für eine derartige Ansicht mit einer Straße 11, die geradlinig zum Horizont 12 verläuft. Seitlich neben der Straße 11 sind Bäume 13 dargestellt. Weitere Objekte, die einen größeren Abstand zu der Fahrzeugposition in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug (nicht gezeigt) aufweisen, werden gemäß der in der 2 gezeigten Situation nicht dargestellt, um grafische Rechenleistung des Navigationssystems 1 (aus 1) einzusparen.
In der 3 hat sich die Position des Fahrzeuges in Fahrtrichtung verändert, was durch die näher und größer angezeigten Bäume 13 zu erkennen ist. Durch die Veränderung der Fahrzeugposition ist nunmehr ein Gebäude 14 in den vorbestimmten Abstandsbereich der näheren Fahrzeugumgebung gelangt und wird in einer dreidimensionalen Ansicht in dem angezeigten Kartenausschnitt eingefügt. Das Einfügen des Gebäudes 14 erfolgt erfindungsgemäß mit Verfahren und Methoden der Einblendtechnik, beispielsweise des Alpha-Blendings. Wesentlich hierbei ist, dass das Gebäude 14 nicht spontan, d. h. aus dem Nichts auftaucht, sondern mit Zwischenstufen angezeigt wird, um durch die veränderte Objektanzeige den Anwender nicht übermäßig zu verwirren.
4 zeigt eine weitere Darstellung des Kartenausschnittes mit der gleichen Fahrzeugposition wie in 2. Mit einer Strichlinie 15 ist in der 4 der vorbestimmte Abstand angedeutet, d. h. die Grenze der fahrzeugnahen Umgebung, innerhalb derer vorhandene Objekte dreidimensional angezeigt werden. Außerhalb dieser gestrichelten Grenzlinie 15 werden vorhandene Objekte entweder wie in der 2 nicht dargestellt oder wie hier, in der 4, in einer zweidimensionalen bzw. flächigen Ansicht dargestellt.
Das in 3 vollständig dreidimensional gezeigte Gebäude 14 befindet sich in Bezug auf dieser Fahrzeugposition zwar außerhalb des durch die Grenzlinie 15 angedeuteten vorbestimmten Abstandes zu der Fahrzeugposition aber innerhalb des View Frustrums. Deshalb wird es als zweidimensionale Flächendarstellung 14' angezeigt. Im Hintergrund und weiter entfernt befinden sich zusätzliche Gebäude 16, die in der 4 ebenfalls zweidimensional dargestellt werden.
Für die Gebäude 14' und 16 im View Frustrum außerhalb des vorbestimmten Abstandes werden zur Darstellung so genannte „Billboard"-Texturen verwendet. Billboards sind einfache, zweidimensionale Zeichnungen bzw. Bitmaps, die immer in die Richtung der virtuellen Kamera orientiert sind. Da die Gebäude 14' und 16 von der virtuellen Kamera entfernt sind, wird der Anwender nicht bewusst erkennen, dass die Gebäude 14' und 16 nur zweidimensional gezeichnet sind. Derartige Grafikelemente erfordern bedeutend weniger grafische Rechenleistung, geben aber dennoch einen relativ guten Eindruck wieder. Die Billboard-Grafikelemente bewegen sich auch in Abhängigkeit der Veränderung der Fahrzeugposition bei der Fahrt. Durch eine geeignete Auswahl der Objekte, die als Billboard gezeichnet werden, und der Objekte die überhaupt nicht dargestellt werden, kann die erforderliche Rechenleistung weiter reduziert werden.
Alternativ zu der Anwendung der Billboard-Texturen können die in dem Hintergrund befindlichen Objekte mittels Hintergrundtexturen gezeichnet werden. In diesem Fall ist die dargestellte Textur generisch und entspricht nicht den wirklichen Gebäuden, verringert aber deutlich den erforderlichen Rechenaufwand. Ferner bewegen sich derartige Objekte nicht in Abhängigkeit der Position der virtuellen Kamera, sondern bleiben ortsfest in dem Hintergrund.
Anhand der 5a bis 5c, die jeweils eine Bildschirmausgabe 20 von kurz hintereinander stattfindenden Situationen während einer Fahrt zeigen, wird ein mehrstufiges und schrittweises Einfügen eines Gebäudeobjektes 21 erläutert. In einem ersten Schritt, gezeigt in der 5a, wird von dem Gebäudeobjekt 21 lediglich der Dachfirst 22 gezeichnet. Im nächsten Schritt, gezeigt in der 5b, ist neben dem Dachfirst 22 bereits das vollständige Dach 23 des Gebäudeobjektes 21 wiedergegeben. Im dritten Schritt, gezeigt in der 5c, ist das gesamte Gebäudeobjekt 21 nunmehr vollständig dargestellt. Durch eine entsprechende Auswahl der Anzahl der Schritte kann das Anwachsen des Objektes 21 verfeinert werden, um die Einfügung möglichst wenig sprunghaft darzustellen. Ferner kann das Anwachsen des Gebäudeobjektes 21 mit Einblendtechniken kombiniert werden.

Claims

Verfahren zum Darstellen eines Kartenausschnittes in einem Navigationssystem (1) für ein Kraftfahrzeug, bei dem in dem Kartenausschnitt zusätzlich zur Kartendarstellung eines Straßennetzes (11) weitere Objekte (13, 14, 14', 16, 21) angezeigt werden, von denen diejenigen Objekte (13, 14), die sich innerhalb eines vorbestimmten Abstandes zur Fahrzeugposition befinden, in einer perspektivischen bzw. dreidimensionalen Ansicht angezeigt werden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine erste Gruppe der Objekte (21), die sich außerhalb des vorbestimmten Abstandes zu der Fahrzeugposition befinden, nicht angezeigt werden und, wenn die Objekte (21) der ersten Gruppe innerhalb des vorbestimmten Abstandes gelangen, die Ansicht dieser Objekte (21) mit mehreren Zwischenstufen in den Kartenausschnitt eingefügt werden, und eine zweite Gruppe der Objekte (14', 16), die sich außerhalb des vorbestimmten Abstandes zu der Fahrzeugposition befinden, in einer flächigen bzw. zweidimensionalen Ansicht angezeigt werden, die in die perspektivische bzw. dreidimensionale Ansicht übergeht, wenn die Objekte (14', 16) der zweiten Gruppe innerhalb des vorbestimmten Abstandes gelangen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Abstand in verschiedene Richtungen des Kraftfahrzeuges mit unterschiedlichen Abstandswerten definiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einfügen der Objekte mit Einblendverfahren erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einfügen durch ein Anwachsen der Objekte (21) aus einem flachen Objektumriss zu einer normalen darstellbaren Objektgröße erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Abstandsbereiche zu der Fahrzeugposition vorbestimmt werden und die Darstellung der Objektansicht in Bereichen mit einem kleineren Abstand detaillierter wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Abstandsbereiche zu der Fahrzeugposition vorbestimmt werden und die dargestellte Objektgröße in Bereichen mit einem größeren Abstand reduziert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flächige bzw. zweidimensionale Ansicht der Objekte (14', 16) der zweiten Gruppe von einem Richtungswechsel des Kraftfahrzeuges und einer davon abhängigen Veränderung des Kartenausschnittes unabhängig ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ausgewählte Objekte teilweise transparent dargestellt werden.
Navigationssystem für ein Kraftfahrzeug mit – einer Eingabeeinrichtung (3); – einer Speichereinrichtung (4) für eine digitalisierte Karte eines Straßennetzes und für Objektdaten; – einer Datenverarbeitungseinheit (2), die eingerichtet ist, die Navigation zu berechnen und Zielführungsdaten mit einem entsprechenden Kartenausschnitt zu generieren, indem zusätzlich zur Darstellung des Straßennetzes (11) weitere Objekte (13, 14, 14', 16, 21) angezeigt werden, von denen diejenigen Objekte (13, 14), die sich innerhalb eines vorbestimmten Abstandes zur Fahrzeugposition befinden in einer perspektivischen bzw. dreidimensionalen Ansicht angezeigt werden, und – einer Ausgabeeinrichtung (7) zur Ausgabe der Zielführungsdaten und zur Anzeige des Kartenausschnittes, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinheit (2) ferner eingerichtet, dass in dem Kartenausschnitt zumindest eine erste Gruppe der Objekte (21), die sich außerhalb des vorbestimmten Abstandes zu der Fahrzeugposition befinden, nicht angezeigt werden und, wenn die Objekte (21) der ersten Gruppe innerhalb des vorbestimmten Abstandes gelangen, die Ansicht dieser Objekte (21) mit mehreren Zwischenstufen in dem Kartenausschnitt eingefügt werden, und eine zweite Gruppe der Objekte (14', 16), die sich außerhalb des vorbestimmten Abstandes zu der Fahrzeugposition befinden, in einer flächigen bzw. zweidimensionalen Ansicht angezeigt werden, die in die perspektivische bzw. dreidimensionale Ansicht übergeht, wenn die Objekte (14', 16) der zweiten Gruppe innerhalb des vorbestimmten Abstandes gelangen.