DE102009037130A1

DE102009037130A1 - Navigationseinrichtung und Verfahren zur Erstellung einer 3D-Routenansicht

Info

Publication number: DE102009037130A1
Application number: DE102009037130A
Authority: DE
Inventors: Moritz Gaupp
Original assignee: Navigon AG
Current assignee: Garmin Wurzburg GmbH
Priority date: 2008-12-18
Filing date: 2009-08-11
Publication date: 2010-08-19
Also published as: WO2010069283A1; EP2379986A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Navigationseinrichtung und ein Verfahren zur Erstellung einer geographischen 3-D-Kartenansicht (1). Die Erfindung betrifft ferner ein zugehöriges Computerprogrammprodukt sowie ein digitales Speichermedium. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Navigationsroute (2) in der dritten Raumrichtung eine Höhenausdehnung (4, 5) zugeordnet wird, indem die Navigationsroute (2) in der Kartenansicht (1) als dreidimensionales Navigationsroutenobjekt (2, 4, 5) gerendert und anschließend ausgegeben wird. Mit der Erfindung lässt sich vollständige Erkennbarkeit des Verlaufs einer Navigationsroute erreichen auch dann, wenn die eigentliche, in der Kartenansicht auf Straßenniveau dargestellte Navigationsroute, bzw. die von der Navigationsroute durchlaufenen Straßen selbst bereits nicht mehr sichtbar sind, insbesondere dann, wenn diese in der Kartenansicht von 3-D-Gebäudemodellen verdeckt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Navigationseinrichtung sowie ein Verfahren zur Erstellung und Ausgabe einer geographischen Kartenansicht mit Navigationsroute in 3D-Perspektive oder Schrägansicht. Die Erfindung betrifft ferner ein zugehöriges Computerprogrammprodukt sowie ein digitales Speichermedium.
Gattungsgemäße Navigationsseinsrichtungen und Verfahren zur Erstellung und Ausgabe einer Kartenansicht mit einer Navigationsroute in perspektivischer Ansicht oder Schrägdarstellung sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten, gattungsgemäßen Navigationseinrichtungen und -Verfahren wird die Navigationsroute üblicherweise als flache, zweidimensionale Darstellung (zum Beispiel als Linienverlauf mit einer bestimmten Linienstärke) auf der Höhe des Straßenniveaus in die Kartenansicht eingezeichnet. Dabei kann jedoch die Erkennbarkeit und optische Nachverfolgbarkeit der Navigationsroute durch den Benutzer beispielsweise eines Navigationssystems umso mehr beeinträchtigt werden, umso stärker die Kartenansicht perspektivisch geneigt und – beispielsweise aus der Vogelperspektive gesehen – auf einer Ausgabe- bzw. Anzeigeeinrichtung ausgegeben wird. Dies gilt insbesondere dann, wenn der auf der Kartenansicht dargestellte Geländebereich nicht eben ist, sondern im Verlauf der Route Erhebungen und/oder Vertiefungen aufweist. Bei den Erhebungen und/oder Vertiefungen kann es sich beispielsweise um topographische Gegebenheiten wie Berge und Täler handeln, zwischen bzw. in denen die Navigationsroute verläuft, weshalb die Route bei entsprechend starker Neigung der perspektivischen Kartenansicht u. U. nicht mehr in ihrem gesamten Verlauf sichtbar ist, sondern bereichsweise in oder hinter topographischen Vertiefungen bzw. Erhebungen verschwindet.
Ein ähnliches Problem kann auftreten, wenn auf einer in Schrägansicht oder 3D-Perspektive ausgegebenen Kartenansicht zusätzliche Objekte mit Höhenausdehnung enthalten sind, insbesondere 3D-Städte und -Gebäudemodelle. Auch in diesem Fall ist häufig nur ein kleiner Teil der Route überhaupt sichtbar, während ein großer Teil der Route zwischen den auf der Kartenansicht enthaltenen Objekten, also beispielsweise in den modellhaft dargestellten 3D-Straßenschluchten verborgen und nicht einsehbar ist. Hierdurch wird – in einer zur räumlichen Orientierung an sich optimal geeigneten 3D-Kartenansicht – die Information über den Routenverlauf somit oft stark beeinträchtigt.
Es ist im Stand der Technik versucht worden, dieser Problematik damit zu begegnen, dass insbesondere 3D-Gebäudemodelle, die in der Kartenansicht enthalten sind, teiltransparent dargestellt werden, um auf diese Weise auch bei flachem Blickwinkel den Verlauf der Route durch die Gebäude hindurch noch erkennen zu können. Eine transparente Darstellung beispielsweise von Gebäudemodellen führt jedoch zu einer weniger realistischen Ansicht des relevanten Kartenausschnitts. Ferner werden aufgrund der transparenten Gebäudemodelle nicht nur die Route, sondern auch andere Elemente auf der Karte, wie beispielsweise die jeweils da hinterliegenden Gebäude oder topographischen Gegebenheiten sichtbar, wodurch die wünschenswerte schnelle und intuitive Orientierung in dem angezeigten Kartenausschnitt wieder verschlechtert wird.
Mit diesem Hintergrund ist es somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Navigationseinrichtung bzw. ein Verfahren zur Erstellung einer geographischen Kartenansicht mit Navigationsroute in 3D-Perspektive oder Schrägansicht zu schaffen, mit der bzw. mit dem die im Stand der Technik vorhandenen Nachteile überwunden werden können. Insbesondere soll die Erfindung dabei eine bessere bzw. vollständige Erkennbarkeit der Navigationsroute auch dann erlauben, wenn ein angezeigter Kartenausschnitt neben den eigentlichen Karteninformationen auch topographische Erhebungen und/oder Vertiefungen bzw. andere Objekte mit Höhenausdehnung, insbesondere 3D-Gebäudemodelle enthält.
Diese Aufgabe wird durch eine Navigationseinrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe umfasst ferner ein Verfahren gemäß Patentanspruch 12, ein Computerprogrammprodukt gemäß Patentanspruch 18 sowie ein digitales, computerlesbares Speichermedium nach Patentanspruch 19.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Navigationseinrichtung dient in für sich genommen zunächst bekannter Weise der Erstellung einer geographischen Kartenansicht einschließlich einer Navigationsroute in 3D-Perspektive oder Schrägansicht, und umfasst hierzu eine Routenbestimmungseinheit zur Ermittlung bzw. Festlegung einer zunächst im wesentlichen zweidimensional verlaufenden Navigationsroute, ferner eine Kartendatenbank zur Aufnahme digitaler geographischer Karteninformationen sowie eine Ausgabeeinheit zur Ausgabe der erstellten Kartenansicht in 3D-Perspektive oder Schrägansicht.
Erfindungsgemäß jedoch zeichnet sich die Navigationseinrichtung dadurch aus, dass der zunächst im wesentlichen zweidimensionale Navigationsroute eine Höhenausdehnung in der dritten Raumdimension zugeordnet ist. Die Zuordnung der Höhenausdehnung in der dritten Raumdimension zu der Navigationsroute besteht dabei darin, dass die Navigationsroute durch die Navigationseinrichtung auf der Ausgabeeinheit als dreidimensionales Objekt renderbar ist.
Dies bedeutet mit anderen Worten, dass somit nicht nur den auf der 3D-Kartenansicht enthaltenen Objekten wie beispielsweise topographischen Erhebungen oder Vertiefungen, ebenso wie den auf der 3D-Kartenansicht etwa enthaltenen Städte- oder Gebäudemodellen eine Höhenausdehnung in der dritten Raumdimension zukommt, sondern dass dasselbe auch auf die Navigationsroute selbst zutrifft.
Dadurch, dass die Navigationsroute selbst ebenfalls als dreidimensionales Objekt mit Höhenausdehnung gerendert und so in die Kartenansicht integrierbar ist, wird die Gefahr verringert, dass die Navigationsroute – insbesondere bei flachen Sichtwinkeln auf eine Kartenansicht in Vogelperspektive – beispielsweise in engen Tälern, hinter Erhebungen oder zwischen den Gebäuden einer Straßenschlucht verschwindet und somit nicht mehr erkennbar ist.
Mit diesem Hintergrund betrifft eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung eine Navigationseinrichtung, bei der zumindest entlang der Navigationsroute befindliche Gebäude als 3D-Modelle in die Kartenansicht integriert und auf der Ausgabeeinheit ausgegeben werden. Auf diese Weise lassen sich die Vorteile der Integration von 3D-Gebäudemodellen in die Kartenansicht mit den Vorteilen der 3D-Perspektivdarstellung einer Kartenansicht verbinden, ohne dass damit – wie im Stand der Technik – der Nachteil verbunden ist, dass der Routenverlauf in weiten Teilen nicht mehr erkennbar ist.
Die Erfindung wird unabhängig davon verwirklicht, mit welchen Mitteln bzw. Maßnahmen die Zuordnung der Höhenausdehnung in der dritten Raumdimension zu der Navigationsroute erfolgt, solange die damit erreichbare Höhenausdehnung des so erzeugten Navigationsroutenobjekts der Höhenausdehnung der sonstigen Erhebungen auf der Kartenansicht größenordnungsmäßig im Wesentlichen entspricht.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung jedoch ist die Höhenausdehnung des Navigationsroutenobjekts durch Extrusion der – durch die Routenbestimmungseinheit zunächst im wesentlichen zweidimensional bestimmten – Navigationsroute entlang der dritten Raumdimension gebildet. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die durch die Routenbestimmungseinheit zunächst beispielsweise auf Straßenniveau als Linie mit einer bestimmten Linienbreite festgelegte Navigationsroute anschließend entlang der dritten Raumrichtung, also insbesondere senkrecht nach oben, extrudiert wird und somit eine räumliche Ausdehnung bzw. räumliche Gestalt mit insbesondere einer festlegbaren Höhenabmessung erhält.
Auf diese Weise bleibt der Verlauf der Navigationsroute – als nun ebenfalls dreidimensionales Objekt mit Höhenausdehnung – zwischen den anderen auf der Kartenansicht enthaltenen Objekten mit Höhenausdehnung, insbesondere zwischen Gebäudemodellen oder in Straßenschluchten, weithin erkennbar auch dann, wenn zum Beispiel ein flacher Sichtwinkel für die Kartenansicht gewählt wird.
Vorzugsweise wird dabei der durch Extrusion entlang der dritten Raumrichtung bzw. Höhenausdehnung gebildete Bereich des Navigationsroutenobjekts teiltransparent ausgebildet. Insbesondere kann die somit erzeugte Teiltransparenz des Navigationsroutenobjekts dabei mit zunehmender Höhe über dem Straßenniveau ebenfalls zunehmen.
Das dergestalt teiltransparent ausgebildete Navigationsroutenobjekt ermöglicht somit unverändert die Verfolgung des Routenverlaufs über wei te Strecken in der Kartenansicht, erlaubt jedoch gleichzeitig eine noch bessere Erkennbarkeit der vom jeweiligen Blickpunkt aus durch das Navigationsroutenobjekt teilweise verdeckten Karteninformationen, insbesondere von teilweise durch das Navigationsroutenobjekt verdeckten 3D-Gebäudemodellen oder anderer Kartenelemente.
Eine mit zunehmender Höhe über Straßenniveau zunehmende Teiltransparenz des Navigationsroutenobjekts erlaubt zudem eine besonders gute visuelle Koexistenz der 3D-Navigationsroute mit den weiteren auf der Kartenansicht enthaltenen Erhebungen, insbesondere 3D-Gebäudemodellen. In engen Straßenschluchten führt diese Ausführungsform der Erfindung zu einem für die Orientierung besonders vorteilhaften visuellen Eindruck eines Widerscheins der auf der Straße verlaufenden Route an den zur Route gewandten Gebäudeoberflächen.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die erfindungsgemäße Höhenausdehnung des Navigationsroutenobjekts dadurch gebildet ist, dass an die Route angrenzende 3D-Gebäudemodelle in die Routendarstellung dergestalt einbezogen sind, das diesen an die Route angrenzende Gebäudemodellen, bzw. Teilen dieser Gebäudemodelle, eine visuelle Veränderung zugeordnet ist.
Bei der visuellen Veränderung der an die Route angrenzenden 3D-Gebäudemodelle kann es sich dabei vorzugsweise um eine von der sonstigen Kartenansicht abweichende Gestaltung der 3D-Gebäudemodelle handeln, insbesondere um eine abweichende Farbgestaltung, Textur und/oder Helligkeit der an die Route angrenzenden 3D-Gebäudemodelle, bzw. von Teilen dieser Gebäudemodelle. Die abweichende Gestaltung der veränderten Gebäudemodelle, die an die Navigationsroute angrenzen, kann gemäß weiterer Ausführungsformen lediglich die der Route direkt oder innerhalb eines bestimmten Winkelbereichs zugewandten Gebäudeoberflächen betreffen.
Diejenigen Ausführungsformen der Erfindung, bei denen die Höhenausdehnung des Navigationsroutenobjekts durch Einbezug der an die Navigationsroute angrenzenden Gebäude bzw. Gebäudeoberflächen in die Darstellung der Route erfolgt, unterscheidet sich von dem durch 3D-Extrusion gebildeten, weiter oben beschriebenen Navigationsroutenobjekt somit dadurch, dass die Navigationsroute bei diesen Ausführungsformen keine eigene Höhenausdehnung in der dritten Raumrichtung aufweist. Vielmehr wird diese Aufgabe von den an die Navigationsroute angrenzenden Gebäuden bzw. Gebäudeoberflächen übernommen, die somit visuell zum Bestandteil des Navigationsroutenobjekts werden.
Auch bei diesen Ausführungsformen entsteht – bei entsprechender Auswahl der visuellen Veränderung der an die Route angrenzenden Gebäude oder Gebäudeoberflächen – auf der schlussendlich durch die Ausgabeeinheit ausgegebenen Kartenansicht der visuelle Eindruck, dass die an sich auf Straßenniveau verlaufende und in der Kartenansicht so eingezeichnete Navigationsroute einen Widerschein auf den der Navigationsroute zugewandten vertikalen Gebäudeoberflächen erzeugt. Auch hierdurch wird der Verlauf der Navigationsroute auf weite Strecken durch die Kartenansicht erkennbar selbst dann, wenn die Navigationsroute durch enge Straßenschluchten und/oder abschnittsweise quer zum Beobachterstandpunkt verlaufen sollte.
Dies gilt insbesondere dann, wie auch gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, wenn die abweichende Gestaltung der veränderten Gebäudemodelle in einer von den sonstigen, unveränderten Gebäudemodelle abweichenden Farbe besteht, wobei die abweichende Farbe im Wesentlichen mit der Farbe übereinstimmt, welche die Navigationsroute in der Kartenansicht aufweist.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Navigationseinrichtung schließlich sieht vor, dass die Kartenansicht primär nur noch denjenigen Teil des Navigationsroutenobjekts enthält, dem die Höhenausdehnung in der dritten Dimension zugeordnet ist. Gleichzeitig ist der im wesentlichen zweidimensionale Verlauf der Navigationsroute in der Kartenansicht zumindest teilweise ausgeblendet oder nur noch reduziert dargestellt. Diese Ausführungsform lässt sich beispielsweise dadurch verwirklichen, dass der eigentliche Routenverlauf auf Straßenniveau nur noch als schmale Linie dargestellt oder ganz ausgeblendet ist, während eine entsprechende Einfärbung der zum Routenverlauf hinweisenden Oberflächen der 3D-Gebäudemodelle die Hauptaufgabe der visuellen Hervorhebung der Route übernimmt. Die bei dieser Ausführungsform freiwerdende Fläche der Kartenansicht auf Straßenniveau kann dann beispielsweise zur Darstellung und Ausgabe von anderen Informationen, beispielsweise für Straßenbeschriftungen oder Verkehrszeichen und dergleichen genutzt werden.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Erstellung einer geographischen Kartenansicht mit Navigationsroute in 3D-Perspektive oder Schrägansicht. In für sich genommen bekannter Weise bedient sich das Verfahren dabei einer Navigationseinrichtung mit einer Routenbestimmungseinheit, einer Kartendatenbank sowie mit einer Ausgabeeinheit.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei in einem ersten Verfahrensschritt die Ermittlung bzw. Festlegung der im wesentlichen zweidimensionalen Navigationsroute. In einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt sodann ein Rendern der zuvor festgelegten Navigationsroute als dreidimensionaler Körper insbesondere mit einer Höhenausdehnung. Sodann erfolgt in einem weiteren Verfahrensschritt eine Zusammenführung der dreidimensionalen gerenderten Navigationsroute mit der Kartenansicht, sowie in einem anschließenden Verfahrensschritt die Ausgabe der Kartenansicht mit der dreidimensional gerenderten Navigationsroute in 3D-Perspektive oder Schrägansicht auf der Ausgabeeinheit.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt dabei das dreidimensionale Rendern der Navigationsroute mittels Extrusion der im Wesentlichen zweidimensionalen, zuvor bestimmte Navigationsroute entlang der dritten Raumdimension, und ent sprechender Ausgabe des so erzeugten dreidimensionalen Navigationsroutenobjekts auf der Ausgabeeinheit.
Gemäß einer weiteren, alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das dreidimensionale Rendern der Navigationsroute mittels Einbezugs von an die Route angrenzenden 3D-Gebäudemodellen in die Routendarstellung, indem Farbausführung, Textur und/oder Helligkeit zumindest von Teilen dieser an die Route angrenzenden Gebäudemodelle verändert und anschließend so auf der Ausgabeeinheit ausgegeben werden.
Vorzugsweise erfolgt dabei die Ermittlung der visuell zu verändernden 3D-Gebäudemodelle bzw. Gebäudemodellteile anhand einer Bestimmung des Abstands und/oder des Winkels zwischen Gebäudemodellflächen und Navigationsroutenverlauf.
Zur Verringerung des Aufwands für das dergestalt dreidimensionale Rendern der Navigationsroute ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass eine Abstandsuntersuchung und ggf. visuelle Veränderung von 3D-Gebäudemodellen oder Gebäudemodellteilen lediglich bei denjenigen Gebäudemodellen bzw. Gebäudemodellteilen erfolgt, welche jeweils im sichtbaren Bereich der Kartendarstellung enthalten sind.
Ebenso im Sinne der Optimierung und Aufwandsminimierung beim dreidimensionalen Rendern der Navigationsroute ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass Ergebnisse der Abstandsuntersuchung und/oder die visuelle Veränderung von 3D-Gebäudemodellen oder Gebäudemodellteilen zur späteren Wiederverwendung zumindest temporär gespeichert wird. Auf diese Weise sind die visuell zu verändernden Gebäude oder Gebäudeteile im Idealfall nur ein einziges Mal zu ermitteln, und die gespeicherten Informationen können anschließend bei der Berechnung verschiedener Frames der Kartenan sicht aus verschiedenen Blickwinkeln und an verschiedenen Positionen der Route wiederverwendet werden.
Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogrammprodukt und ein digitales Speichermedium. Dabei umfasst das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherte Programmschritte zur Durchführung des weiter oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn die Programmschritte von einer programmierbaren Prozessoreinrichtung ausgeführt werden.
Das digitale Speichermedium gemäß der Erfindung enthält elektronisch auslesbare Steuersignale, die mit einer programmierbaren Prozessoreinrichtung insbesondere in einer Navigationseinrichtung dergestalt interagieren können, dass durch die Prozessoreinrichtung das weiter oben beschriebene, erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt wird.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand lediglich Ausführungsbeispiele darstellender Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigt
1 eine Kartenansicht in 3D-Perspektive mit Navigationsroute, ausgegeben von einer Navigationseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 in einer 1 entsprechenden Darstellung und Ansicht eine Kartenansicht mit Navigationsroute, ausgegeben von einer Navigationseinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3 in einer 1 und 2 entsprechenden Darstellung eine Kartenansicht mit Navigationsroute gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
4 ein Ablaufdiagramm für die Bestimmung der einzufärbenden Gebäudeflächen zur Erstellung der Kartenansicht gemäß 2 bzw. 3.
1 zeigt in einer 3D-perspektivischen Darstellung eine Kartenansicht 1 mit Straßen sowie mit symbolisch ausgeführten und 3D-gerenderten Gebäudemodellen 3. Die Kartenansicht 1 ist dabei aus einer schrägen Vogelperspektive dargestellt, wobei die Blickrichtung mit der aktuellen Fahrtrichtung eines Kraftfahrzeugs übereinstimmt, welches sich entlang der in die Kartenansicht 1 eingezeichneten Navigationsroute 2 bewegt.
Man erkennt, dass die Navigationsroute 2 nach einem geradlinig verlaufenden Abschnitt fahrtrichtungsbezogen nach rechts abknickt und im Anschluss zwischen den – der besseren Orientierung halber – in die Kartenansicht 1 integrierten 3D-Gebäuden 3 verläuft. Dabei bilden die 3D-Gebäude 3 teilweise enge Straßenschluchten, was bei dem gewählten flachen Betrachtungswinkel dazu führen kann, dass die Straßenoberflächen zwischen den 3D-Gebäuden 3 nicht mehr sichtbar sind, sondern von den 3D-Gebäuden 3 großenteils verdeckt werden.
Dies würde bei Navigationseinrichtungen gemäß dem Stand der Technik dazu führen, dass – ebenso wie die Straßenoberflächen – auch der Verlauf der Navigationsroute 2 in der von der Navigationseinrichtung ausgegebenen Kartenansicht 1 weithin überhaupt nicht erkennbar wäre, da die Navigationsroute 2 üblicherweise als grafisch bzw. farblich hervorgehobener Verlauf auf dem Niveau der Straßenoberflächen eingezeichnet ausgegeben wird.
Bei der in 1 dargestellten Kartenansicht 1 wird diese Problematik erfindungsgemäß dadurch behoben, dass der zunächst zweidimensional flach auf Straßenniveau verlaufenden Navigationsroute 2 zudem auch eine Höhe entlang der dritten Raumrichtung – also entlang der Vertikalen – zugeordnet wird. Dies erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 dadurch, dass die zunächst flache Navigationsroute 2 entlang der Vertikalen nach oben extrudiert wird. Auf diese Weise erhält die Navigationsroute 2 eine Höhenausdehnung 4 entlang der dritten Raumrichtung und wird ebenfalls zu einem dreidimensional renderbaren bzw. darstellbaren Objekt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 erfolgt die Ausgabe der dreidimensional gerenderten Navigationsroute dabei zudem als teiltransparentes Objekt 4, indem der zweidimensionale Verlauf der Navigationsroute 2 auf Straßenniveau unverändert mit einer massiven Farbfüllung ausgegeben wird, während der entlang der Vertikalen nach oben als 3D-Körper extrudierte Teil des so gebildeten Navigationsroutenobjekts 2, 4 mit einer Teiltransparenz versehen wird. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Teiltransparenz so eingestellt, dass sie einen mit zunehmender Höhe über Straßenniveau zunehmenden Transparenzgrad aufweist.
Wie in 1 erkennbar, führt dies dazu, dass das so gebildete 3D-Navigationsroutenobjekt 2, 4 auf Straßenniveau sowie unmittelbar darüber die umgebenden 3D-Gebäudemodelle 3 noch visuell überstrahlt, während mit zunehmender Höhe über dem Straßenniveau allmählich wieder die Fassaden der 3D-Gebäudemodelle 3 die visuelle bzw. farbliche Dominanz übernehmen. Dies führt schlussendlich zu einem visuellen Effekt, welcher sich in der Kartenansicht 1 so auswirkt, als ob die auf Straßenniveau verlaufende Navigationsroute 2 ein ihrer Farbgebung entsprechendes Licht vertikal nach oben sowie an die angrenzenden Gebäudefassaden abstrahlen würde.
Auf diese Weise bleibt der Verlauf der Navigationsroute 2 auf der Kartenansicht 1 weithin ersichtlich selbst dann, wenn die eigentliche Navigationsroute 2 zwischen den auf der Kartenansicht 1 enthaltenden 3D-Gebäudemodellen 3, in engen Straßenschluchten – oder sogar quer zur momentanen Blickrichtung verlaufend – hinter Gebäudefassaden verschwindet.
Gleichzeitig sorgt die erfindungsgemäß erstellte Kartenansicht 1 unverändert für eine sehr realistische und damit intuitive dreidimensionale Orientierung für den Nutzer insbesondere dadurch, dass es nicht erforderlich ist, die entlang der Route 2 positionierten 3D-Gebäudemodelle 3 – im Sinne der Erkennbarkeit des Routenverlaufs – etwa wegzulassen oder transparent darzustellen, wie dies im Stand der Technik häufig der Fall ist.
2 zeigt eine mit 1 zunächst großenteils übereinstimmende 3D-Kartenansicht 1, welche ebenfalls eine Navigationsroute 2 enthält. Auch der in 2 dargestellten Navigationsroute 2 ist erfindungsgemäß wieder eine Höhenausdehnung in der vertikalen Raumrichtung zugeordnet. Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß 1 besteht die der Navigationsroute 2 gemäß 2 zugeordnete Höhenausdehnung jedoch darin, dass die der Navigationsroute 2 zugewandten Oberflächen 5 der 3D-Gebäudemodelle 3 gegenüber den sonstigen Gebäudeoberflächen abweichend dargestellt werden. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 erfolgt dies dergestalt, dass den der Navigationsroute 2 zugewandten Gebäudeoberflächen 5 eine ähnliche Helligkeit, Textur bzw. Farbe zugeordnet wird, wie sie die zweidimensional auf Straßenniveau eingezeichnete Navigationsroute 2 selbst ebenfalls aufweist.
Wie in 2 gut erkennbar, führt auch diese Ausführungsform der Ausgabe der Navigationsroute 2 als dreidimensionales Navigationsroutenobjekt 2, 5 – mittels Einbezug der der Navigationsroute 2 zugewandten 3D-Gebäudeoberflächen 5 – dazu, dass die Navigationsroute 2 auch in solchen Bereichen der Kartenansicht 1, in denen die Straße von den umstehenden 3D-Gebäudemodellen 3 verdeckt ist, in Form eines visuellen 3D-Effekts nach wie vor erkennbar bleibt. Bei dieser Ausführungsform besteht der visuelle Effekt darin, dass die der Navigationsroute 2 zugewandten Gebäudeoberflächen 5 scheinbar einen Widerschein der leuchtenden Navigationsroute 2 zurückwerfen, und so den Verlauf der Navigationsroute 2 für den Nutzer auch in engen Straßenschluchten oder in Be reichen, in denen die Navigationsroute 2 quer zur Blickrichtung verläuft, deutlich ersichtlich werden lassen.
3 zeigt in einer den 1 und 2 entsprechenden Darstellung eine weitere 3D-Kartenansicht 1 mit Straßen sowie mit symbolisch ausgeführten 3D-Gebäudemodellen 3. Dabei entspricht die Art und Weise der Zuordnung einer Höhenausdehnung zu der Navigationsroute 2 in der Vertikalen im Wesentlichen der in 2 dargestellten Variante der Erfindung. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass auch bei der Ausführungsform gemäß 3 die Fassaden bzw. Gebäudeoberflächen 5, die der Navigationsroute 2 zugewandt sind, mit einer entsprechend veränderten Helligkeit, Textur oder Farbe versehen sind. Dies entspricht auch in 3 wieder dem visuellen Effekt eines Widerscheins der auf Straßenniveau verlaufenden Navigationsroute 2 auf den der Navigationsroute 2 zugewandten Gebäudeoberflächen 5.
Im Unterschied zu den Ausführungsformen gemäß 1 und 2 ist bei der Ausführungsform gemäß 3 die eigentliche, auf Straßenniveau verlaufende Navigationsroute 2 nur noch reduziert ausgebildet. Die reduzierte Ausbildung der zweidimensionalen Navigationsroute 2 kann dabei insbesondere in einer reduzierten Strichstärke oder in einem teilweisen oder gänzlichen Weglassen der zweidimensionale Navigationsroute 2 bestehen. In diesen Fällen übernehmen die verändert dargestellten bzw. eingefärbten Gebäudeoberflächen 5, welche den Verlauf der Navigationsroute 2 zugewandt sind, die Aufgabe der Visualisierung des Routenverlaufs zumindest teilweise bzw. zumindest in gewissen Bereichen des Routenverlaufs. Der auf diese Weise auf dem Straßenniveau freiwerdende Platz kann sodann vorteilhaft für die Visualisierung von beispielsweise Straßennamen, Verkehrszeichen und anderen grafischen Objekten verwendet werden.
Das in 4 dargestellte Ablaufdiagramm ist Ausführungsformen der Erfindung wie den in 2 und 3 dargestellten Ausführungsformen zugeordnet, und zeigt den schrittweisen Ablauf bei der Ermittlung derjeni gen Gebäudeoberflächen 5, welche der Navigationsroute 2 so zugewandt sind, dass eine veränderte Darstellung bzw. Einfärbung dieser Gebäudeoberflächen 5 erforderlich wird, um dadurch auf der Kartenansicht 1 die Höhenausdehnung des dreidimensionalen Navigationsroutenobjekts 2, 5 zu bilden.
Hierzu erfolgt in einem Verfahrensschritt 101 zunächst eine Sammlung aller in einer bestimmten Entfernung zur Navigationsroute 2 positionierten 3D-Gebäudemodelle 3. Anschließend wird in einem weiteren Verfahrensschritt 102 jedes zuvor gefundene Gebäude 3 darauf untersucht, ob zumindest ein Eckpunkt des fraglichen Gebäudes 3 nahe genug an einem Routensegmente der Navigationsroute 2 liegt, um für eine veränderte Darstellung zumindest eines Teils seiner Fassadenoberflächen 5 infrage zu kommen.
Falls dies der Fall ist, so werden in einem nachfolgenden Verfahrensschritt 105 alle Oberflächen des fraglichen Gebäudemodells daraufhin untersucht, ob sie in einem Winkel kleiner als einem festlegbaren Maximalwinkel zum nächstgelegenen Routensegment der Navigationsroute 2 ausgerichtet sind. Falls dies der Fall ist – falls somit sowohl das Gebäude nahe genug an der Navigationsroute 2 steht, als auch Fassadenflächen des fraglichen Gebäudes vorhanden sind, welche einen Maximalwinkel relativ zum nächstgelegenen Routensegment nicht überschreiten – so werden die dergestalt ermittelten Fassadenflächen 5 in einem weiteren Verfahrensschritt 106 dementsprechend verändert, beispielsweise mit einer geänderten Helligkeit, Farbe oder Textur versehen.
In nachfolgenden Verfahrensschritten 107 bzw. 108 wird sodann geprüft, ob weitere Gebäudeflächen des soeben untersuchten Gebäudes zu untersuchen sind (Schritt 107), bzw. ob weitere Gebäude aus der in Schritt 101 angelegten Gebäudemenge zu untersuchen sind (Schritt 108). Falls beides nicht der Fall ist, so sind alle relevanten Gebäude sowie Gebäudeflächen untersucht.
Die dergestalt erfolgte Analyse der Gebäudegeometrien und Festlegung von zu verändernden oder einzufärbenden Gebäudeteilen bzw. Fassadenflächen kann dabei direkt im Anschluss an eine Routenberechnung und vor Beginn einer Routenführung für den gesamten Routenverlauf vorgenommen werden. Wahlweise kann Analyse und Farbveränderung auch jeweils nur für den aktuell ausgegebenen Kartenausschnitt zur Laufzeit der Routenführung erfolgen, während die Gebäudeanalyse für den Rest der noch nicht zurückgelegten Route 2 im Voraus erfolgt und zumindest temporär gespeichert wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, zunächst im Voraus die für eine visuelle Veränderung infrage kommenden Gebäude entlang der Route 2 zu identifizieren, und erst zur Laufzeit der Routenführung bzw. Routenausgabe sodann die visuell zu verändernden Gebäudeoberflächen 5 zu ermitteln. Noch eine weitere Variante besteht darin, sowohl die visuell zu verändernden Gebäude als auch die für eine visuelle Veränderung infrage kommenden Gebäudeoberflächen vorab für die gesamte Route 2 zu identifizieren, während die Untersuchung der Winkelstellung der Gebäudeoberflächen zur Navigationsroute 2 und die entsprechende Entscheidung für die visuelle Veränderung zur Laufzeit der Routenführung erfolgt:
Im Ergebnis wird somit deutlich, dass dank der Erfindung eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur Ausgabe einer geographischen Kartenansicht in 3D-Perspektive oder Schrägansicht geschaffen wird, mit der bzw. mit dem eine erheblich verbesserte bzw. vollständige Erkennbarkeit der Navigationsroute auch dann möglich wird, wenn der eigentliche Verlauf der Navigationsroute auf Straßenniveau nicht mehr sichtbar ist, insbesondere von 3D-Gebäudemodellen verdeckt wird.
Die Erfindung liefert demzufolge einen grundlegenden Beitrag zur Verbesserung der visuellen Ergonomie und zur Erhöhung des visuellen Informationsgehalts – ohne Beeinträchtigung der intuitiven Orientierung – bei der 3D-Ausgabe von Navigationsrouten, insbesondere bei der Anwendung im Bereich der Kraftfahrzeug- oder Fußgängernavigation.

Claims

Navigationseinrichtung zur Erstellung einer geographischen Kartenansicht (1) in 3D-Perspektive oder Schrägansicht, die Kartenansicht (1) umfassend eine Navigationsroute (2), die Navigationseinrichtung umfassend eine Routenbestimmungseinheit zur Bestimmung einer im Wesentlichen zweidimensionalen Navigationsroute, eine Kartendatenbank sowie eine Ausgabeeinheit, dadurch gekennzeichnet, dass der Navigationsroute (2) in der dritten Dimension eine Höhenausdehnung (4, 5) zugeordnet ist, indem die Navigationsroute (2) in der Kartenansicht (1) als dreidimensionales Navigationsroutenobjekt (2, 4, 5) renderbar ist.
Navigationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest entlang der Navigationsroute (2) befindliche Gebäude als 3D-Modelle (3) renderbar sind.
Navigationseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhenausdehnung des Navigationsroutenobjekts (2, 4) durch Extrusion (4) der Navigationsroute (2) entlang der dritten Dimension gebildet ist.
Navigationseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der entlang der Höhenausdehnung extrudierte Bereich (4) des Navigationsroutenobjekts (2, 4) teiltransparent ausgebildet ist.
Navigationseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Transparenz des Navigationsroutenobjekts (2, 4) entlang der Höhenausdehnung zunehmend ausgebildet ist.
Navigationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhenausdehnung des Navigationsroutenobjekts (2, 5) durch Einbezug an die Route angrenzender 3D-Gebäudemodelle (3) in die Routendarstellung sowie visuelle Veränderung zumindest von Teilen (5) dieser Gebäudemodelle (3) gebildet ist.
Navigationseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die veränderten Gebäudemodelle zumindest in Teilen (5) eine von der sonstigen Kartenansicht abweichende Gestaltung, insbesondere Farbgestaltung, Oberflächentextur und/oder Helligkeit aufweisen.
Navigationseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die abweichende Gestaltung der veränderten Gebäudemodelle lediglich bei den der Route zugewandten Gebäudeoberflächen (5) besteht.
Navigationseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die abweichende Gestaltung der veränderten Gebäudemodelle lediglich bei den der Navigationsroute (2) innerhalb eines bestimmten Winkelbereichs zugewandten Gebäudeoberflächen (5) besteht.
Navigationseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die abweichende Gestaltung der veränderten Gebäudemodelle in einer von den sonstigen Gebäudemodellen (3) abweichenden Farbe besteht, wobei die Farbe im Wesentlichen mit der Farbe der Navigationsroute (2) in der Kartenansicht (1) übereinstimmt.
Navigationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kartenansicht (1) den dreidimensional gerenderten Anteil (4, 5) des Navigationsroutenobjekts (2, 4, 5) umfasst, während der im Wesentlichen zweidimensionale Verlauf der Navigationsroute (2) in der Kartenansicht (1) ausgeblendet oder minimiert ist.
Verfahren zur Erstellung einer geographischen Kartenansicht (1) in 3D-Perspektive oder Schrägansicht mittels einer Navigationseinrichtung mit Routenbestimmungseinheit, Kartendatenbank sowie Ausgabeeinheit, wobei die Kartenansicht (1) eine Navigationsroute umfasst, mit folgenden Verfahrensschritten: a) Ermittlung bzw. Festlegung der im Wesentlichen zweidimensionalen Navigationsroute (2); b) zumindest entlang des aktuell der Kartenansicht (1) zugeordneten Routenabschnitts (2) Rendern der Navigationsroute (2) als dreidimensionaler Körper mit insbesondere Höhenausdehnung (4, 5); c) Zusammenführung der so dreidimensional gerenderten Navigationsroute (2, 4, 5) mit der Kartenansicht (1); und d) Ausgabe der Kartenansicht (1) mit der dreidimensional gerenderten Navigationsroute (2, 4, 5) in Perspektive oder Schrägansicht auf der Ausgabeeinheit.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das dreidimensionale Rendern der Navigationsroute (2) mittels Extrusion (4) der im Wesentlichen zweidimensionalen Navigationsroute (2) entlang der dritten Dimension erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das dreidimensionale Rendern der Navigationsroute (2) mittels Einbezug von an die Route angrenzenden 3D-Gebäudemodellen (3) in die Routendarstellung erfolgt, indem Farbausführung und/oder Helligkeit zumindest von Teilen (5) dieser 3D-Gebäudemodelle (3) verändert auf der Ausgabeeinheit ausgegeben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der visuell zu verändernden Gebäudemodelle bzw. Gebäudemodellteile (5) anhand einer Bestimmung des Abstands und/oder des Winkels von Gebäudemodellflächen (5) relativ zur Navigationsroute (2) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass Abstandsuntersuchung und ggf. visuelle Veränderung von Gebäudemodellteilen (5) lediglich bei den jeweils im sichtbaren Bereich der Kartendarstellung (1) befindlichen Gebäudemodellen (3) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Ergebnis der Abstandsuntersuchung und/oder die visuelle Veränderung von Gebäudemodellen zur späteren Wiederverwendung gespeichert wird.
Computerprogrammprodukt mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmschritten zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 12 bis 17, wenn die Programmschritte von einer programmierbaren Prozessoreinrichtung ausgeführt werden.
Digitales Speichermedium mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen, die mit einer programmierbaren Prozessoreinrichtung dergestalt zusammenwirken können, dass ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 17 ausgeführt wird.