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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Darstellung eines Abschnitts einer Umgebung, beispielsweise mittels eines Fahrerinformationssystems eines Fahrzeugs.
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Als Stand der Technik sind unterschiedliche Kartendarstellungen im Internet und in Navigationsgeräten bekannt. In diesen Darstellungen wird eine Karte abstrakt oder ähnlich einem Satellitenbild aus der Perspektive des Fahrers oder eines Vogels oder senkrecht von oben gezeigt, wobei Straßen, Geländemerkmale und die geplant eigene Route bzw. Navigationshinweise dargestellt werden. Daneben sind von portablen Navigationsgeräten Darstellungen bekannt, bei denen in ein Videobild, das aus dem Fahrzeug heraus aufgenommen wird, weitere Merkmale und die eigene geplante Route bzw. Navigationshinweise eingezeichnet werden.
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Die
DE 20 2005 021 607 U1 beschreibt eine Navigationsvorrichtung mit der eine Kombination aus einem Kamerabild und Navigationsanweisungen angezeigt werden kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Darstellung eines Abschnitts einer Umgebung, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den unabhängigen Patentansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass eine zu Navigationszwecken genutzte Kartendarstellung in Bezug auf einen Nahbereich und einen Fernbereich unterschiedlichen Anforderungen genügen soll. So dient der Fernbereich der groben Orientierung, während der Nahbereich zur konkreten Entscheidungsfindung, beispielsweise bezüglich einer Wegwahl, genutzt wird.
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Bei der Navigation eines Fahrzeugs bietet eine Kartendarstellung aus der Vogelperspektive eine sehr gute großräumige Orientierung und einen Überblick über eine geplante Route. Die Orientierung in der näheren Umgebung des Fahrzeugs bei der Durchführung von Fahrmanövern, z. B. das Identifizieren der richtigen Straße bei Abbiegehinweisen oder einem notwendigen Spurwechsel, werden in dieser Darstellung aber nicht optimal unterstützt, weil die nähere Umgebung relativ klein und detailarm dargestellt wird. Für die nähere Umgebung bietet die Videodarstellung eine sehr gute Orientierung, indem die vorausliegende Strecke genau so dargestellt wird, wie der Fahrer sie sieht. Dafür wird in Kauf genommen, dass der Gesamtüberblick über die Route und die großräumige Orientierung verloren gehen.
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Erfindungsgemäß wird die Kartendarstellung zweigeteilt. Dabei wird der Fernbereich beispielsweise aus der Vogelperspektive oder direkt von oben dargestellt. Dagegen wird der Nahbereich in einer Perspektive dargestellt, die beispielsweise der Sicht des Fahrers entspricht. Sowohl im Nahbereich als auch im Fernbereich kann von einer realistischen Darstellung der Umgebung in kartesischen Koordinaten ausgegangen, die jeweils aus unterschiedlichen Perspektiven realitätsgetreu gezeigt werden.
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Dadurch wird eine Video- bzw. Kartendarstellung ermöglicht, in der sowohl die Orientierung bei Fahrmanövern gut unterstützt als auch ein guter Überblick über die geplante Route geboten wird.
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Darstellung eines Abschnitts einer Umgebung, das die folgenden Schritte umfasst:
Bestimmen von ersten Karteninformationen, die einen Nahbereich des Abschnitts der Umgebung in mindestens einer ersten Perspektive darstellen;
Bestimmen von zweiten Karteninformationen, die einen Fernbereich des Abschnitts der Umgebung in mindestens einer zweiten Perspektive darstellen, wobei der Nahbereich und der Fernbereich an einem Übergangsbereich aneinandergrenzen; und
Zusammenführen der ersten Karteninformationen und der zweiten Karteninformationen an dem Übergangsbereich.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann zum Darstellen einer Karte durch ein Assistenzsystem, Informationssystem oder Navigationssystem durchgeführt werden. Demnach kann es sich bei dem Abschnitt um einen Bereich der Umgebung handeln, in dem sich das entsprechende System befindet. Um die Karteninformationen in Einklang mit der realen Umgebung zu bringen, können aktuelle Ortsinformationen über eine Schnittstelle, beispielsweise zu einem Sattelitenortungssystem, empfangen werden. Wird das Verfahren in einem Fahrzeug ausgeführt, so kann es sich bei dem Abschnitt der Umgebung um einen in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug befindlichen Bereich der Umgebung handeln. Der Abschnitt kann sich ausgehend von dem Fahrzeug beispielsweise mehrere hundert Meter oder mehrere Kilometer weit erstrecken. Die Karteninformationen können ein Abbild oder eine Projektion der Umgebung darstellen. Die Karteninformationen können den Abschnitt der Umgebung ohne Höheninformation, also in eine Grundebene projektiert, darstellen. Erfindungsgemäß ist diese Grundebene verformt, so dass die Karteninformationen eine Kartendarstellung mit verformter Grundebene darstellen. Die verformte Grundebene wird durch die Wahl der unterschiedlichen Projektionen bewirkt. Für einen Betrachter der Karteninformationen auf einer Anzeigeeinrichtung entsteht dadurch der Eindruck, als ob er auf eine Karte blickt, die einen Knick aufweist. Insbesondere kann die Grundfläche der dargestellten Karte im Fernbereich ansteigen oder senkrecht stehen in Bezug auf einen Verlauf der Grundfläche im Nahbereich. Der Knick wird dadurch hervorgerufen, dass der Nahbereich in einer anderen Perspektive dargestellt wird, als der Fernbereich. Anstelle über einen Knick kann der Nahbereich und der Fernbereich auch über eine Krümmung miteinander verbunden sein. Auch kann der Nahbereich so dargestellt werden, dass eine Grundfläche des dargestellten Nahbereichs für einen Betrachter gekrümmt erscheint. Ebenso kann der Fernbereich so dargestellt werden, dass eine Grundfläche des dargestellten Fernbereichs für den Betrachter gekrümmt erscheint. Um entsprechende Krümmungen darzustellen können weitere Perspektiven eingesetzt werden. Dadurch ist beispielsweise auch eine S-förmige Verformung der dargestellten Karte möglich. Insbesondere für die Darstellung des Fernbereichs kann es sinnvoll sein, die Karte zu ”verwerfen”, d. h. ihr ein anderes Profit zu geben, beispielsweise S-förmig, mehrere Knicke oder Ziehharmonika-förmig. Die Karteninformationen können den Abschnitt der Umgebung in einer Kartenansicht darstellen, in der Straßen und Objekte durch vordefinierte Symbole gekennzeichnet sind. Den Karteninformationen zugrunde liegende Daten können beispielsweise einer digitalen Karte entnommen werden und unter Verwendung bekannter Transformationsvorschriften transformiert werden, um sie in den entsprechenden Projektionen oder Perspektiven darstellen zu können. Die Perspektive in der die zweiten Karteninformationen dargestellt werden unterscheidet sich von der Perspektive, in der die ersten Karteninformationen dargestellt werden. Bei der ersten Perspektive kann es sich um eine Zentralperspektive handeln, bei der der Nahbereich aus Augenhöhe eines Nutzers der Kartendarstellung angezeigt wird. Der Nahbereich kann sich beispielsweise über einige Meter oder einige hundert Meter erstrecken. Bei der zweiten Perspektive kann es sich um eine Vogelperspektive oder um eine Ansicht senkrecht von oben auf die Erdoberfläche oder eine Karte handeln. Der Fernbereich kann sich direkt an den Nahbereich anschließen und beispielsweise bis in eine Entfernung von einigen Kilometern erstrecken. Demnach kann es sich bei dem Übergangsbereich um eine üblicherweise horizontal verlaufende Linie handeln. Der Übergangsbereich kann geradlinig verlaufen oder an eine Geländeform angepasst sein. Alternativ kann der Übergangsbereich eine gewisse Ausdehnung haben. Beispielsweise können sich die ersten Karteninformationen in dem Übergangsbereich mit den zweiten Karteninformationen überlagern, so dass ein Übergang zwischen dem Nahbereich und dem Fernbereich verwischt ist. In dem Übergangsbereich weisen von dem Nahbereich und dem Fernbereich dargestellte Figuren den gleichen Maßstab auf, damit sie ohne Versatz aneinandergrenzen. In dem Fernbereich können Details durch die Karteninformationen in veränderter Geometrie dargestellt werden, so dass sie einem Betrachter größer und besser verortbar erscheinen. Im Schritt des Zusammenführens können die ersten Karteninformationen und die zweiten Karteninformationen beidseitig des Übergangsbereichs angeordnet werden. Dabei kann ein nahtloser Übergang zwischen sich an aneinandergrenzenden Randbereichen des Nahbereichs und des Fernbereichs befindlichen Karteninformationen hergestellt werden.
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Somit können im Schritt des Zusammenführens die ersten Karteninformationen und die zweiten Karteninformationen an dem Übergangsbereich versatzlos aneinander ausgerichtet werden. Dazu können entsprechende Ortskoordinaten an den Randbereichen der Karteninformationen in Übereinstimmung gebracht werden. Beispielsweise kann in dem Abschnitt der Umgebung eine Straße verlaufen, von der sich ein erster Abschnitt in dem Nahbereich und ein zweiter Abschnitt in dem Fernbereich befinden. Beim Zusammenführen der Karteninformationen kann eine Darstellung der Straße nahtlos und ohne seitlichen Versatz über den Übergangsbereich hinweg verlaufen. Es kann also ein sich im Nahbereich befindlicher Teil eines den Übergangsbereich überspannenden Objekts versatzfrei an einen sich im Fernbereich befindlichen Teil des Objekts angrenzen. Dies erleichtert einem Nutzer die Orientierung in der Kartendarstellung.
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Gemäß einer Ausführungsform kann eine Bildachse der ersten Perspektive einen geringeren Winkel in Bezug auf eine Haupterstreckungsfläche des Abschnitts der Umgebung aufweisen als eine Bildachse der zweiten Perspektive. Die Haupterstreckungsfläche kann der realen oder gedachten Erdoberfläche entsprechen. Somit kann sich ein Projektionszentrum der ersten Perspektive näher an der Erdoberfläche, beispielsweise auf Augenhöhe, befinden als ein Projektionszentrum der zweiten Perspektive. Dadurch kann der Nahbereich so dargestellt werden, wie er vom Nutzer auch in der Realität wahrgenommen wird. Der Fernbereich wird vom Nutzer in der realen Umgebung nicht oder nur sehr klein wahrgenommen und kann daher in der Kartendarstellung in einer von der Realität abweichenden Perspektive dargestellt werden, ohne den Nutzer zu verwirren. Bei der Haupterstreckungsfläche kann es sich auch um eine Kartenoberfläche handeln, aus der die darzustellenden Karteninformationen bestimmt werden. In diesem Fall können die unterschiedlichen Perspektiven dadurch realisiert werden, dass die Kartenoberfläche gekrümmt wird. Die gekrümmte Kartenoberfläche wird aus einer Blickrichtung heraus betrachtet. Auf diese Weise erscheinen unterschiedlich gekrümmte Bereiche der Kartenoberfläche in unterschiedlichen Perspektiven. Ein Verlauf der Krümmung kann dabei entsprechend einer gewünschten Darstellung gewählt werden. Für einen Betrachter erscheinen die auf einer Anzeige dargestellten Karteninformationen dann so, als ob er auf die gekrümmte Kartenoberfläche schaut. Bei einer entsprechenden Bewegung kann der Betrachter den Eindruck haben, dass er sich entlang der gekrümmten Kartenoberfläche bewegt.
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Zudem können die ersten Karteninformationen und zusätzlich oder alternativ die zweiten Karteninformationen reale Bildinformationen umfassen. Die realen Bildinformationen können beispielsweise von einer Bilderfassungseinrichtung aktuell oder in der Vergangenheit aufgenommen worden sein. Handelt es sich um aktuelle Bildinformationen, so können diese über eine Empfangsschnittstelle empfangen werden und mit vorhandenen Karteninformationen kombiniert werden. Beispielsweise können die reale Bildinformationen Daten einer digitalen Karte überlagert werden. Um die realen Bildinformationen in Deckung mit vorhandenen Kartendaten zu bringen, können bekannte Algorithmen verwendet werden. Die anschließende Darstellung kann ausschließlich die realen Bildinformationen oder sowohl die realen Bildinformationen als auch Symbole der digitalen Karte umfassen. Reale Bildinformationen erleichtern es einem Nutzer sich in der Kartendarstellung zu orientieren.
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Gemäß einer Ausführungsform können im Schritt des Bestimmens von zweiten Karteninformationen, die zweiten Karteninformationen einen ersten Bereich des Fernbereichs in der zweiten Perspektive und mindestens einen weiteren Bereich des Fernbereichs in mindestens einer weiteren Perspektive darstellen. Im Schritt des Zusammenführens können die ersten Karteninformationen und die zweiten Karteninformationen des ersten Bereichs an dem Übergangsbereich ineinander übergehen. Die zweiten Karteninformationen des ersten Bereichs und die zweiten Karteninformationen des mindestens einen weiteren Bereichs können an mindestens einem weiteren Übergangsbereich ineinander übergehen. Dadurch können einzelne Bereiche des Fernbereichs in unterschiedlichen Perspektiven dargestellt werden. Beispielsweise können Bereiche aus einem umso steileren Blickwinkel dargestellt werden, je weiter sie von dem Nahbereich entfernt sind. Die Bereiche des Fernbereichs können streifenförmig oder ringförmig sein. Durch die Aufteilung des Fernbereichs in mehrere Bereiche kann der Übergang von dem Nahbereich in den Fernbereich in der Kartendarstellung weicher erfolgen. Dazu kann eine geeignete Anzahl von Übergangsbereichen gewählt werden.
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Die ersten Karteninformationen können ein sich aus einer Grundebene des Nahbereichs erhebendes Objekt des Nahbereichs teiltransparent darstellen. Bei dem Objekt kann es sich beispielsweise um ein Gebäude oder einen Baum handeln. Wird das Objekt deckend dargestellt so würde es in der Kartendarstellung den Blick auf Details des Fernbereichs verstellen. Durch die teiltransparente Darstellung können entsprechende Details des Fernbereichs trotzdem dargestellt werden.
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In einem Schritt des Einbettens kann eine positionsbezogene Information in die ersten Karteninformationen und zusätzlich oder alternativ in die zweiten Karteninformationen eingebettet werden. Bei der positionsbezogenen Information kann es sich um eine Weginformation handeln, die beispielsweise eine Route zu einem Fahrziel markiert. Auch kann es sich bei der positionsbezogenen Information um einen Navigationshinweis, wie beispielsweise einen Abbiegepfeil handeln. Die positionsbezogene Informationen kann als eine überlagerte Informationen dargestellt werden und sich entsprechend nicht nur auf die Routenführung sondern auch auf weitere Anzeigen z. B. von Fahrerassistenzsystemen beziehen. Beispielsweise kann das Einbetten der positionsbezogene Information durch ein farbliches Hervorheben oder durch Überlagern mit einem Symbol erfolgen. Die Weginformation kann über eine Schnittstelle zu einem Navigationssystem empfangen werden. Dadurch kann das Verfahren vorteilhaft zur Unterstützung eines Fahrers eines Fahrzeugs bei der Navigation unterstützt werden. Neben Navigationssymbolen können auch positionsbezogene Informationen, beispielsweise eines Kurvenwarners, Glatteiswarners oder Stauendewarners eingebettet werden.
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In einem Schritt des Darstellens können die ersten Karteninformationen und die zweiten Karteninformationen mittels einer Anzeigeeinrichtung dargestellt werden. Bei der Anzeigeeinrichtung kann es sich um einen Bildschirm oder ein Display handeln. Somit können die Karteninformationen mittels bekannten Informations-, Assistenz- oder Navigationsgeräten genutzt werden. Die Karteninformationen können nach dem Schritt des Zusammenführens an die Anzeigeeinrichtung übertragen und von der Anzeigeeinrichtung angezeigt werden. Alternativ können die Karteninformationen getrennt, beispielsweise zeitlich aufeinanderfolgend oder abschnittsweise an die die Anzeigeeinrichtung übertragen werden, wobei sich der Schritt des Zusammenführens durch das Anzeigen der jeweiligen Karteninformationen an entsprechenden Bildpositionen der Anzeigeeinrichtung ergibt.
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Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung, insbesondere ein Informationssystem oder Fahrerassistenzsystem, zur Darstellung eines Abschnitts einer Umgebung, mit folgenden Merkmalen:
einer Einrichtung zum Bestimmen von ersten Karteninformationen, die einen Nahbereich des Abschnitts der Umgebung in einer ersten Perspektive darstellen;
einer Einrichtung zum Bestimmen von zweiten Karteninformationen, die einen Fernbereich des Abschnitts der Umgebung in einer zweiten Perspektive darstellen, wobei der Nahbereich und der Fernbereich an einem Übergangsbereich aneinandergrenzen; und
einer Einrichtung zum Zusammenführen der ersten Karteninformationen und der zweiten Karteninformationen an dem Übergangsbereich.
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Die Vorrichtung kann ausgebildet sein, um die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen bzw. umzusetzen. Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem, einem Computer entsprechenden Gerät ausgeführt wird.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs in einer Umgebung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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3 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
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4 eine Darstellung eines Abschnitts der Umgebung in einer ersten Perspektive;
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5 eine Darstellung eines Abschnitts der Umgebung in einer zweiten Perspektive; und
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6 eine Darstellung eines Abschnitts der Umgebung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 in einer Umgebung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Fahrzeug 100 weist ein Informationssystem oder Fahrerassistenzsystem mit einer Anzeigeeinrichtung auf, auf der ein Abschnitt der Umgebung graphisch dargestellt wird. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Abschnitt um einen in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug liegenden Bereich der Umgebung. Der Abschnitt der Umgebung ist in einen Nahbereich 102 und einen Fernbereich 104 unterteilt. Der Nahbereich 102 kann sich von dem Fahrzeug 100 bis zu einem Übergangsbereich 106 zu dem Fernbereich 104 erstrecken. Der Fernbereich 104 kann sich ausgehend von dem Übergangsbereich 106 bis in eine bestimmte Entfernung von dem Fahrzeug 100 oder bis zum Horizont erstrecken.
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Auf der Anzeigeeinrichtung werden der Nahbereich 102 und der Fernbereich 104 in unterschiedlichen Perspektiven dargestellt. Das heißt, dass sich eine Abbildungsvorschrift oder Projektionsvorschrift, mittels der der Nahbereich 102 und der Fernbereich 104 auf der Anzeigeeinrichtung dargestellt werden, voneinander unterscheiden. Beispielsweise kann der Nahbereich 102 auf der Anzeigeeinrichtung entsprechend einem Blickwinkel eines Fahrers des Fahrzeugs 100 in Zentralprojektion dargestellt werden. Somit kann ein Fluchtpunkt einer Bildachse 112 des Abbilds des Nahbereichs 102 durch eine gedachte Position eines Auges des Fahrers verlaufen. Der Fernbereich 104 kann aus einer Vogelperspektive oder senkrecht von oben dargestellt werden. Beispielhaft ist eine senkrecht stehende Bildachse 114 einer Darstellung des Fernbereichs 104 auf der Anzeigeeinrichtung dargestellt.
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Der Nahbereich 102 kann beispielsweise von einer Videokamera des Fahrzeugs 100 erfasst werden. Somit kann der Nahbereich 102 auf der Anzeigeeinrichtung unter Verwendung von aktuellen. Bilddaten der Videokamera dargestellt werden.
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2 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 220 zur Darstellung eines Abschnitts einer Umgebung, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 220 kann beispielsweise in dem in 1 gezeigten Fahrzeug angeordnet sein, so dass es sich bei dem Abschnitt der Umgebung um den in 1 gezeigten Abschnitt mit Nahbereich und Fernbereich handeln kann.
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Die Vorrichtung 220 weist eine Schnittstelle 222 auf, über die zur Darstellung des Abschnitts erforderliche Daten empfangen werden können. Beispielsweise kann von einem GPS-Empfänger 224 eine Ortsinformation empfangen werden, aus der eine aktuelle Position der Vorrichtung 220 bestimmt werden kann. Aus der aktuellen Position und eventuell weiteren Parametern, beispielsweise einer aktuellen Fahrtrichtung, kann der Abschnitt der Umgebung bestimmt werden, der darzustellen ist. Eine digitale Karte kann in einem Speicher 226 hinterlegt sein. Die Vorrichtung 220 kann dem Abschnitt der Umgebung zugeordnete Kartendaten aus dem Speicher 226 auslesen. Alternativ können die Kartendaten, beispielsweise über eine Funkschnittstelle, von einer zentralen Bereitstellungseinrichtung für Kartendaten empfangen werden. Die Kartendaten können die Umgebung abbilden, beispielsweise in Form einer Straßenkarte. Von einem Navigationssystem 228 kann die Vorrichtung 220 Informationen über eine aktuelle Wegstrecke sowie über Navigationshinweise empfangen. Bei der aktuellen Wegstrecke kann es sich um eine Straße handeln, der zu einem Fahrziel gefolgt wird. Die Information über die Wegstrecke kann mit den Kartendaten der digitalen Karte verknüpft werden. Von einer Kamera 230 kann die Vorrichtung 220 aktuelle Bildinformationen eines Bereichs der Umgebung, beispielsweise des Nahbereichs, empfangen. Die Bildinformationen können mit den Kartendaten der digitalen Karte verknüpft werden.
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Basierend auf den über die Schnittstelle 222 empfangenen Daten werden in einer Einrichtung 232 erste Karteninformationen bestimmt, die einen Nahbereich des Abschnitts der Umgebung darstellen. Die ersten Karteninformationen werden dabei so bestimmt, dass sie eine Abbildung des Nahbereichs aus einer ersten Perspektive darstellen. Entsprechend dazu werden basierend auf den über die Schnittstelle 222 empfangenen Daten in einer Einrichtung 234 zweite Karteninformationen bestimmt, die einen Fernbereich des Abschnitts der Umgebung darstellen. Die zweiten Karteninformationen werden dabei so bestimmt, dass sie eine Abbildung des Fernbereichs aus einer zweiten Perspektive darstellen. In einer Einrichtung 236 werden die ersten Karteninformationen und die zweiten Karteninformationen so zusammengeführt, dass sie bei einer Darstellung auf einer Anzeigeeinrichtung an dem Übergangsbereich zwischen dem Nahbereich und dem Fernbereich ineinander übergehen oder aneinandergrenzen. Die zusammengeführten Karteninformationen werden über eine Schnittstelle an eine Anzeigeeinrichtung 238 ausgegeben. Auf der Anzeigeeinrichtung 238 wird der Abschnitt der Umgebung basierend auf den zusammengeführten Karteninformationen dargestellt. Das Zusammenführen der ersten und zweiten Karteninformationen kann auch erst bei der Anzeige der Karteninformationen auf der Anzeigeeinrichtung 238 erfolgen. Je nachdem welche Grunddaten zur Bestimmung der ersten und zweiten Karteninformationen eingesetzt werden, kann der angezeigte Abschnitt der Umgebung als schematische Darstellung von Straßen und relevanten Objekten entsprechend einer typischen Straßenkarte, als Videodarstellung oder als Kombination aus schematischer Darstellung und Videodarstellung angezeigt werden. Ferner können Navigationshinweise in den Abschnitt eingeblendet sein.
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Eine Straße der gefolgt werden soll kann graphisch, beispielsweise farblich, hervorgehoben sein.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Darstellung eines Abschnitts einer Umgebung, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In einem Schritt 341 werden erste Karteninformationen bestimmt, die einen Nahbereich des Abschnitts der Umgebung in einer ersten Perspektive darstellen. In einem Schritt 343 werden zweite Karteninformationen bestimmt, die einen Fernbereich des Abschnitts der Umgebung in einer zweiten Perspektive darstellen. Dabei werden die ersten und die zweiten Karteninformationen so bestimmt, dass sie an dem Übergangsbereich zwischen Nahbereich und Fernbereich aneinandergrenzen. Somit werden durch die ersten und zweiten Karteninformationen abgebildete Randbereiche an dem Übergangsbereich durch die jeweils anderen Karteninformationen weitergeführt. In einem Schritt 345 werden die ersten Karteninformationen und die zweiten Karteninformationen an dem Übergangsbereich zusammengeführt.
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4 zeigt eine Darstellung eines Abschnitts einer Umgebung aus einer ersten Perspektive. Dabei kann es sich um eine Kartendarstellung handeln. Als Perspektive kann eine Parallelprojektion gewählt sein. Der Abschnitt wird von oben betrachtet. Die Darstellung umfasst sowohl den Nahbereich 102 als auch den Fernbereich 104 des Abschnitts. Die Darstellung umfasst eine Mehrzahl von Straßen. Eine zu folgende Wegstrecke 450 ist graphisch hervorgehoben. Das in 1 gezeigte Fahrzeug kann sich am unteren Rand der Darstellung auf der Wegstrecke 450 befinden.
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Die Information über die Wegstrecke 450 kann von einer Routenberechnung bestimmt werden. Nach Eingabe von Start- und Zielort sowie Anstoßen der Routenberechnung kann die Wegstrecke oder Route 450 in Draufsicht in der Kartendarstellung überlagert werden. In einer anderen Darstellung des Abschnitts kann die Route in Draufsicht in Hybrid-Darstellung, d. h. einem Satellitenbild überlagert, dargestellt werden.
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5 zeigt eine Darstellung des Abschnitts der Umgebung aus 4 aus einer zweiten Perspektive. Dabei kann es sich um ein Bild einer Kamera handeln. Als Perspektive kann eine Zentralprojektion gewählt sein. Der Abschnitt wird seitlich, beispielsweise von einem sich außerhalb des Abschnitts befindlichen Punkt aus, betrachtet. Die Darstellung umfasst sowohl den Nahbereich 102 als auch den Fernbereich 104 des Abschnitts. Gezeigt ist eine Straße 450, auf der sich das Fahrzeug aktuell befindet und eine aus Sicht des Fahrers erkennbare Umgebung der Straße 450. Die Straße 450 entspricht der Wegstrecke 450 aus 4. In 5 ist ein Bereich der in 4 gezeigten Wegstrecke 450 ausgehend von dem unteren Rand der Darstellung in 4 gezeigt. Die gezeigte Darstellung kann von einer Videokamera des in 1 gezeigte Fahrzeug aufgenommen worden sein.
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6 zeigt eine Darstellung eines Abschnitts der Umgebung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei wird der Abschnitt aus den Darstellungen der 4 und 5 zusammengesetzt. Konkret wird ein sich oberhalb eines Übergangsbereichs 106 befindlicher Abschnitt, der dem Fernbereich 104 entspricht, aus der Darstellung der 4 und ein sich unterhalb des Übergangsbereichs 106 befindlicher Abschnitt, der dem Nahbereich 106 entspricht aus der Darstellung der 5, entnommen. Die Straße 450 aus der Darstellung aus 5 geht versatzfrei über in die Wegstrecke 450 aus der Darstellung aus 4.
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Erfindungsgemäß kann die in 6 gezeigte Darstellung auf einer Anzeigeeinrichtung angezeigt werden. Aufgrund der unterschiedlichen Perspektiven hat es für einen Betrachter den Anschein, als ob der Fernbereich 104 senkrecht zu der Ebene des Nahbereichs 102 steht. Eine gemeinsame Grundebene des Nahbereichs 102 und des Fernbereichs 104 weist somit im Bereich des Übergangsbereichs 106 einen Knick auf. Bereiche von Objekten des Nahbereichs 102, beispielsweise Bäume, die in der in 6 gezeigten Darstellung über den Übergangsbereich 106 in den Fernbereich 104 hineinragen würden, sind transparent dargestellt oder wurden entfernt, so dass sie keine Strukturen des Fernbereichs verdecken.
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Anhand der Figuren werden im Folgenden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben. Kernidee ist dabei jeweils eine Kartendarstellung mit verformter Grundebene.
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Gemäß einer Ausführungsform werden die Straßen, die empfohlene Route sowie weitere, positionsbezogene Informationen, die Fahrerinformations- und Fahrerassistenzsysteme zur Verfügung stellen, in einer neuen Perspektive dargestellt, die eine realitätsnahe Sicht auf die nähere Umgebung und eine abstraktere Sicht auf weiter entfernte Gebiete zeigt. Dazu wird von einer Darstellung ausgegangen, die zweidimensional ist und keine Höheninformationen enthält.
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Diese Ebene wird innerhalb der näheren Umgebung des Fahrzeugs aus der Perspektive des Fahrers dargestellt. In weiterer Entfernung, z. B. in einem Abstand von mehr als 200 Metern, wird dieselbe Ebene fortgesetzt, sie wird aber nach hinten ansteigend dargestellt, im einfachsten Fall senkrecht. In diesem einfachsten Fall sieht der Fahrer die entfernten Bereiche ähnlich wie in einer Karte, die senkrecht von oben betrachtet wird. Die Straßen, die im Nahbereich perspektivisch dargestellt werden, setzen sich dabei im Fernbereich nahtlos fort und ermöglichen durch veränderte Perspektive und Maßstab eine stark erweiterte Übersicht der Fahrstrecke. Ebenso können sich auch ortsbezogene Anzeigen von Fahrerinformations- und Fahrerassistenzsystemen nahtlos über beide Bereiche erstrecken.
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Im Folgenden werden Ausführungsdetails für Visualisierungsvarianten für Nah- und Fernbereich beschrieben.
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Die Kernidee kann wie beschrieben mit einer einfachen Kartendarstellung umgesetzt werden. Alternativ ist es möglich, im Nahbereich 102 ein Videobild anzuzeigen, das aus der Fahrerperspektive aktuell aufgenommen wird. Das Videobild enthält im Normalfall, wenn die Karte aktuell ist, die gleichen Straßen wie die Karte und kann deshalb am Rand des Nahbereichs 102 mit den Straßen in der Kartendarstellung im Fembereich zur Deckung gebracht werden, so dass sich die Straßen im Nahbereich 102 auch hier im Fernbereich 104 nahtlos fortsetzen. Die geplante Route 450 kann ebenfalls zwischen den Bereichen 102, 104 fortgesetzt dargestellt werden.
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Neben der reinen Karte und der gemischten Karte/Video-Darstellung ist es auch noch möglich, nur Videoinformationen zu verwenden und diese im Fernbereich 104 durch eine Transformation hochzustellen. Für diese Transformation ist es notwendig, dass die Auflösung des Videobildes wesentlich größer ist als die des Displays, auf dem die Umgebung dargestellt wird.
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Auch Satellitenbilder können dazu dienen, an Stelle der Karte oder der Videoaufnahme einen Teil der Umgebung zu repräsentieren.
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In den Fällen, in denen im Nahbereich 102 kein Videobild dargestellt wird, ist es dennoch möglich und hilfreich, zur besseren Orientierung die Fahrspuren anzuzeigen und das eigene Fahrzeug 100 der richtigen Fahrspur zuzuordnen. Die Anzahl der Fahrspuren kann dabei der Karte entnommen oder mit Hilfe eine Videokamera bestimmt werden. Die eigene Fahrspur kann mit einem hochgenauen Ortungssystem oder mit Hilfe einer Videokamera identifiziert werden.
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Im Folgenden werden Varianten der Perspektive im Fernbereich 104 beschrieben.
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Abweichend von der Kemidee, dass die Umgebung im Fernbereich 104 senkrecht hochgestellt wird, kann der Fernbereich 104 auch so dargestellt werden, dass er allmählich nach hinten ansteigt. Dabei wird dem zweidimensionalen Bild im Fernbereich 104 eine Höheninformation hinzugefügt, wobei die Höhe z. B. linear oder progressiv vom Abstand zum eigenen Fahrzeug 100 abhängt. Vorteil dieser Variation ist, dass der Knick in der Darstellung, der sich beim senkrechten Aufstellen des Fernbereichs 104 ergibt, weniger schart wird oder sogar ganz verschwindet.
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Im Folgenden wird eine Passung von Videobild im Nahbereich 102 und Karte im Fernbereich 104, gemäß unterschiedlichen Ausführungsbeispielen beschrieben.
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Speziell in dieser Konfiguration ist es notwendig, den sichtbaren Videoausschnitt und den dargestellten Kartenausschnitt aufeinander abzustimmen. Dazu können im einfachsten Fall die Geo-Koordinaten des Randes der Videodarstellung berechnet werden. Diese Koordinaten gehen in einer ebenen Umgebung aus der absoluten Position und Orientierung des eigenen Fahrzeugs 100 sowie aus der Position der Videokamera und der verwendeten Bildhöhe hervor. Wenn die Geo-Koordinaten des Videoausschnittes bekannt sind, kann ein passender Kartenausschnitt für die Darstellung ausgewählt werden.
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In einer unebenen Umgebung oder bei Ungenauigkeiten in der Bestimmung der Position und Orientierung des Fahrzeugs oder der Kameraposition können die Grenzen des Videoausschnitts nicht ganz so einfach verortet werden. In diesem Fall können zusätzlich Höheninformationen aus der digitalen Karte verwendet werden.
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Alternativ zur bereits dargestellten Berechnung der Koordinaten der Grenzen des Videoausschnitts können diese auch bestimmt werden, indem man Straßen oder andere Umgebungsmerkmale im Videobild erkennt und mit der Karte abgleicht. Wenn die Position des Videobildes in der Karte gefunden ist, kann wieder leicht ein passender Kartenausschnitt für die Fortsetzung des Videobildes gewählt werden.
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Im Folgenden wird ein Umgang mit hohen Objekten im Videobild gemäß unterschiedlichen Ausführungsbeispielen beschrieben.
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Hohe Objekte im Videobild können einen Teil der hochgestellten Karte im Fernbereich verdecken. Um dies zu vermeiden, kann das Videobild einfach in der Höhe begrenzt werden. Dann ergibt sich eventuell aber ein unnatürlicher Eindruck im Nahbereich der Darstellung und die Orientierung wird gegenüber dem reinen Videobild schwieriger.
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Um dies zu vermeiden, können hohe Objekte Im Videobild im Nahbereich 102 undurchsichtig oder halbtransparent vor der Karte im Fernbereich 104 dargestellt werden. Der Transparenzgrad kann dabei auch von der Höhe abhängen. In dieser Variante werden die Objekte erkannt und Ausschnitte des Videobildes zwischen den Objekten entfernt, wenn sie im Videobild höher liegen, als es der Grenze des Nahbereichs entspricht.
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Im Folgenden wird ein Umgang mit Höheninformationen gemäß unterschiedlichen Ausführungsbeispielen beschrieben.
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Höheninformationen können, wie bei der Kernidee beschrieben, aus dem darzustellenden Material entfernt werden. Alternativ ist es möglich, sie im Nahbereich 102 zu belassen und perspektivisch korrekt darzustellen. In diesem Fall verdecken Erhebungen im Nahbereich 102 einen Teil der Darstellung im Fernbereich 104. Die geplante Route könnte dann im verdeckten Teil des Fernbereichs 104 zumindest abgeschwächt dennoch dargestellt werden.
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Auch im Fernbereich 104 können Höheninformationen im Ausgangsmaterial belassen und dargestellt werden, wenn die Darstellung im Fernbereich 104 nicht senkrecht sondern allmählich ansteigt. In diesem Fall addieren sich die originale Höheninformation und die hinzugefügte Anhebung.
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Im Folgenden werden Anwendungen des erfindungsgemäßen Ansatzes gemäß unterschiedlichen Ausführungsbeispielen beschrieben.
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Durch die neuartige Darstellung von Nah- und Fernbereich ist es möglich, Informationen, die sich auf das unmittelbare Fahrzeugumfeld beziehen, kontaktanalog in die Darstellung einzublenden. Insbesondere bei der Verwendung eines Videohintergrunds für den Nahbereich 102 ist es möglich, z. B. Routeninformationen 450 direkt in der Außensicht zu verorten und dadurch Abbiegeanweisungen eindeutig und leicht verständlich zu machen. Auch Informationen von Fahrerassistenzsystemen, die auf Objekte im Fahrzeugumfeld reagieren, können im räumlichen Kontext dargestellt werden.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Die Anwendung für ein Fahrzeug ist nur Beispielhaft gewählt. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Der erfindungsgemäße Ansatz kann auch in anderen Bereichen, beispielsweise bei mobilen Navigationsgeräten eingesetzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202005021607 U1 [0003]
