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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur augmentierten Darstellung mindestens einer Zusatzinformation in mindestens einem aufgenommenen digitalen Bild einer Umgebung, insbesondere einer Fahrzeugumgebung. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Vorrichtungen für eine augmentierte Darstellung bringen eine erzeugte Zusatzinformation in Überlagerung mit einer aufgenommenen und wahrnehmbaren Umgebung. Dabei werden die Zusatzinformationen lagerichtig in den Umgebungsbildern dargestellt, wobei die Umgebungsbilder im Hintergrund dargestellt werden. Solche Vorrichtungen sind beispielsweise teildurchsichtige Anzeigeeinheiten, wie eine HUD-Anzeigeeinheit (HUD = Head-Up-Display), eine HMD-Anzeigeeinheit (HMD = Head Mounted Display), oder undurchsichtige Anzeigeeinheiten, zum Beispiel ein herkömmlicher Bildschirm.
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Eine solche Vorrichtung zur augmentierten Darstellung ist beispielsweise aus der
DE 10 2011 115 739 A1 bekannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur augmentierten Darstellung von mindestens einer Zusatzinformation anzugeben.
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Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 10.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur augmentierten Darstellung mindestens einer Zusatzinformation in mindestens einem aufgenommenen digitalen Bild einer Umgebung, insbesondere einer Fahrzeugumgebung eines Fahrzeugs, wird das aufgenommene Bild als Ausgabebild einen Hintergrund bildend auf einer Anzeige ausgegeben, wobei die Zusatzinformation in Abhängigkeit von dem zugehörigen Hintergrundbereich des Ausgabebildes verändert im Ausgabebild überlagert ausgegeben wird.
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Mit anderen Worten: Die Einblendung oder Überlagerung der Zusatzinformation im Ausgabebild erfolgt hintergrundabhängig, insbesondere in Abhängigkeit von mindestens einer Eigenschaft und/oder einem Parameter des Ausgabebildes in dem Bildbereich, in welchem die Zusatzinformation eingeblendet werden soll. Eine solche hintergrundabhängige Vorbearbeitung der Zusatzinformation vor einer Einblendung in das Ausgabebild ermöglicht eine ablenkungsarme, intuitive, einfach zu bedienende und/oder graphisch ansprechende Darstellung der Zusatzinformation.
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Die Erfindung ist anwendbar im Fahrzeug zur Erfassung und Darstellung einer Fahrzeugumgebung. Darüber hinaus ist die Erfindung auch für mobile Geräte, wie einem Mobiltelefon, eine Datenbrille, und/oder für virtuelle Anzeigen, wie einem Projektionsbildschirm und für weitere Zwecke, wie Werbung, Fußgängernavigation oder für Anzeigen in Transportmitteln, wie Bus, Bahn, Flugzeug und Schiff, anwendbar. Dabei erfolgt eine Anpassung der überlagernden Zusatzinformationen hintergrundsabhängig und/oder ereignis- und/oder situationsabhängig.
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Eine mögliche Ausführungsform sieht vor, dass die Zusatzinformation in Abhängigkeit vom Ausgabebild und somit vom Hintergrund lagerichtig positioniert im Ausgabebild ausgegeben wird. Hierbei wird die Zusatzinformation erkennungsoptimiert einem zugehörigen Bildbereich und/oder einem Bildobjekt im Ausgabebild zugeordnet und entsprechend nah an diesem zugehörigen Bildbereich bzw. Bildobjekt zu dessen näheren Spezifizierung positioniert im Ausgabebild dargestellt. Dies stellt eine positionsgenaue Darstellung der aufgenommenen Umgebung und eine intuitiv erfassbare Informationsvermittlung zu den in der Umgebung liegenden Objekten dar.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Zusatzinformation in Abhängigkeit vom Hintergrund und/oder in Abhängigkeit von der Anzahl der darzustellenden Zusatzinformationen depositioniert ausgegeben wird. Dabei wird die Zusatzinformation in einer von einer ermittelten lagerichtigen Soll-Position beabstandeten/entfernten Position ausgegeben. Das heißt, die ein Bildobjekt charakterisierende Zusatzinformation wird nicht im Bereich des Bildobjektes, sondern entfernt von diesem im Ausgabebild ausgegeben. In einem solchen Fall einer entfernten Positionierung (= Depositionierung) der Zusatzinformation kann die Zusatzinformation einen Hinweis auf die lagerichtige Soll-Position enthalten.
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Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass mehrere darzustellende Zusatzinformationen in Abhängigkeit vom Ausgabebild gruppiert, insbesondere als eine einzelne Gruppeninformation, im Ausgabebild überlagert ausgegeben wird. So können beispielsweise Zusatzinformationen, die nahe beieinander liegenden Soll-Positionen im Ausgabebild aufweisen und somit im Ausgabebild räumlich nahe beieinander liegen würden, gruppiert und im Ausgabebild hintereinander ausgegeben werden. Hierdurch wird die im Ausgabebild angezeigte Informationsmenge deutlich reduziert.
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Dabei können mehrere darzustellende Zusatzinformationen derart als eine Gruppeninformation ausgegeben werden, dass die einzelnen Zusatzinformationen über- oder hintereinander und einander teilweise oder vollständig verdeckend im Ausgabebild ausgegeben werden. Durch Anwahl eines unverdeckten Bereiches einer verdeckten Zusatzinformation kann diese im Vordergrund als erste Zusatzinformation ausgegeben werden. Somit ist eine Rang- oder Prioritätsfolge in der Darstellung mehrerer Zusatzinformationen möglich, wobei die Rang- oder Prioritätsfolge manuell oder ereignisgesteuert und/oder situationsbedingt vorgebbar ist.
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Ferner sieht eine Weiterbildung vor, dass die Farbe und/oder der Kontrast der Zusatzinformation in Abhängigkeit vom Ausgabebild verändert und somit angepasst im Ausgabebild überlagert ausgegeben wird. Insbesondere bei mehreren übereinander zu positionierenden Zusatzinformationen werden die Bildeigenschaften der Zusatzinformationen verdeckungsrichtig, richtungskonform und/oder positionsgenau angepasst, so dass beispielsweise näher liegende Zusatzinformationen in der erfassten Umgebung im Ausgabebild vollständig sichtbar und weiter entfernt liegende Zusatzinformationen verdeckt ausgegeben werden oder deren Ausgabe unterdrückt wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Zusatzinformation positionsabhängig, insbesondere in Abhängigkeit von seiner Soll-Position im Ausgabebild, unterschiedlich bearbeitet, so dass die Zusatzinformation im Ausgabebild hinsichtlich mindestens einer Bildeigenschaft, insbesondere Sättigung, Schärfe, Farbe, verändert ausgegeben wird. So kann die Zusatzinformation hervorgehoben durch eine höhere Anzahl von Farben als das Ausgabebild mit reduzierter und somit geringerer Farbenanzahl im Ausgabebild erzeugt und ausgegeben. Alternativ oder zusätzlich kann die Zusatzinformation in einem anderen Farbraum als der Farbraum des Ausgabebildes erzeugt und im Ausgabebild ausgegeben werden. In Abhängigkeit von der Soll-Position der Zusatzinformation kann diese mittels entsprechender Filter derart verarbeitet werden, dass die Zusatzinformation farblich verfremdet, getönt, eingefärbt, unscharf und/oder weich gezeichnet ausgegeben wird.
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In einer möglichen Ausführungsform wird die Zusatzinformation Objekt- und/oder textabhängig derart bearbeitet, dass im Ausgabebild die Zusatzinformation, insbesondere das mindestens eine Zusatzobjekt bzw. der mindestens eine Zusatztext, hinsichtlich mindestens einer Bildeigenschaft verändert ausgegeben wird. So kann die Zusatzinformation mit einer geringeren Anzahl von Farben und/oder in einem anderen als dem aufgenommenen Farbraum und/oder mit einem anderen Kontrast und/oder mit einer anderen Sättigung als das Ausgabebild oder einzelne Bildbereiche im Ausgabebild ausgegeben werden. Hierdurch können die in dem Hintergrund-/Umgebungsbild eingeblendeten Zusatzinformationen optisch gegenüber dem Hintergrund hervorgehoben werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Zusatzinformation Objekt- und/oder textabhängig derart bearbeitet werden, dass im Ausgabebild die Zusatzinformation hinsichtlich mindestens einer Objekteigenschaft verändert ausgegeben wird. Beispielsweise kann die Zusatzinformation schematisiert, in Kanten-/Liniendarstellung hervorgehoben, transparent, teiltransparent und/oder perspektivisch, in der Position veränderbar im Ausgabebild ausgegeben werden.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Zusatzinformation, insbesondere ereignisgesteuert und gegebenenfalls wechselweise, als 2D-Darstellung und/oder als 3D-Darstellung ausgegeben wird. So können beispielsweise eine als Zusatzobjekt ausgegebene Zusatzinformation, z. B. ein virtuelles Verkehrsschild, in 3D-Darstellung und/oder eine als Zusatztext ausgegebene Zusatzinformation, insbesondere eine Beschriftung eines realen oder virtuellen Objektes im Ausgabebild, in 2D-Darstellung im Ausgabebild eingeblendet werden. Dies erhöht die Übersichtlichkeit der Anzeige und ermöglicht eine verbesserte Wahrnehmung und Erkennbarkeit von relevanten Informationen im Ausgabebild.
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Hinsichtlich der Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens umfasst diese mindestens eine Aufnahmeeinheit zur Aufnahme eines digitalen Bildes einer Umgebung, mindestens eine Verarbeitungseinheit zur grafischen Verarbeitung des aufgenommenen Bildes und Transformation des Bildes in ein Ausgabebild sowie zur Erzeugung und Überlagerung mindestens einer Zusatzinformation in dem Ausgabebild und mindestens eine Ausgabeeinheit zur Ausgabe des Ausgabebildes zusammen mit der Zusatzinformation.
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Bei der Aufnahmeeinheit handelt es sich insbesondere um eine oder mehrere Kameras, insbesondere ein Stereo-Kamerasystem, eine omnidirektionale Kamera, eine Infrarot-Kamera, eine Laser-Scan-Einheit, ein Radar, ein Lidar oder eine Kombination von vergleichbaren Erfassungseinheiten. Die Verarbeitungseinheit kann in der Aufnahmeeinheit integriert oder separat ausgebildet sein. Die Verarbeitungseinheit kann eine integrierte Schaltung oder ein Steuergerät oder eine andere geeignete Bildverarbeitungseinheit sein. Die Ausgabeeinheit kann ein klassischer Bildschirm, eine HUP-Anzeigeeinheit (HUP = Head-Up-Display), eine HMD-Anzeigeeinheit (HMD = Head Mounted Display) oder eine andere geeignete Anzeigeeinheit sein.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass eine Veränderung der Anzeige der augmentierten Zusatzinformation relativ zum Ausgabebild und somit Hintergrund in einfacher Art und Weise eine Hervorhebung und somit bessere Erkennbarkeit der augmentierten Zusatzinformationen ermöglicht. Die oben beschriebenen verschiedenen Möglichkeiten der Bearbeitung der Zusatzinformation, wie
- – Anpassung der Zusatzinformation an die Umgebung im Ausgabebild,
- – Veränderung der Zusatzinformation abhängig vom Objekthintergrund,
- – Wechsel der Darstellungsart von 3D-Darstellung in 2D-Darstellung oder umgekehrt im Ausgabebild,
- – De- und/oder Repositionierung der Zusatzinformation im Ausgabebild,
- – Freie Positionierung der Zusatzinformation im Ausgabebild,
- – Veränderung von Helligkeit und Kontrast der Zusatzinformation relativ zum Ausgabebild,
- – Positionierung von mehreren Zusatzinformationen in homogenen Bildbereichen des Ausgabebildes,
- – Gruppierung von mehreren Zusatzinformationen,
- – Anpassung/Manipulation der dargestellten Zusatzinformationen bei teilweiser oder vollständiger Verdeckung,
können darüber hinaus bei der Erzeugung des Ausgabebildes beliebig kombiniert werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 schematisch eine Vorrichtung zur augmentierten Darstellung einer Zusatzinformation in einem Ausgabebild,
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2 schematisch ein Ausführungsbeispiel für ein Ausgabebild mit überlagerten 2D- und 3D-Zusatzinformationen, die in Bezug zum betreffenden Bildobjekt im Ausgabebild positioniert sind,
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3 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Ausgabebild mit überlagerten 2D- und 3D-Zusatzinformationen, die frei im Ausgabebild positioniert sind,
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4 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Ausgabebild mit gruppierten 2D- und 3D-Zusatzinformationen, die frei im Ausgabebild positioniert sind,
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5 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Ausgabebild mit gruppierten 2D- und 3D-Zusatzinformationen, von denen eine Gruppe zur Gesamtanzeige angewählt ist,
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6 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Ausgabebild mit überlagerten 2D- und 3D-Zusatzinformationen ohne Verdeckung,
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7 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Ausgabebild mit 2D- und 3D-Zusatzinformationen, die teilweise verdeckt ausgegeben sind, und
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8 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Ausgabebild mit überlagerten einzelnen und gruppierten 2D- und 3D-Zusatzinformationen, die frei im Ausgabebild und teilweise verdeckt positioniert sind.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt schematisch eine Vorrichtung 1 zur augmentierten Darstellung mindestens einer, insbesondere virtuellen Zusatzinformation Z in einem Ausgabebild A auf einer Ausgabeeinheit 2.
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Die Vorrichtung 1 umfasst eine Aufnahmeeinheit 3, welche ein digitales Bild B einer Umgebung U aufnimmt. Das Bild B wird einer Verarbeitungseinheit 4 zur Verarbeitung und Erzeugung eines daraus resultierenden Ausgabebildes A und der Zusatzinformation Z im Ausgabebild A zugeführt.
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Die Vorrichtung 1 ist beispielsweise in einem nicht näher dargestellten Fahrzeug integriert und dient dort der Erfassung der Umgebung U des Fahrzeugs, insbesondere der Erfassung einer in Fahrrichtung vorausliegenden Fahrzeugumgebung. Das Fahrzeug umfasst beispielsweise als Aufnahmeeinheit 3 mindestens eine fahrzeugeigene Kamera, die insbesondere im Frontbereich angeordnet ist. Die Aufnahmeeinheit 3 ist dabei derart ausgeführt, dass diese zwei- oder mehrdimensionale Bilder B mit oder ohne Tiefeninformation aufnimmt.
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Die Verarbeitungseinheit 4 ist insbesondere ein separates Steuergerät und/oder eine Bildverarbeitungseinheit, die in einem anderen Steuergerät und/oder Fahrassistenzsystem integriert sein kann.
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Die Ausgabeeinheit 2 ist insbesondere eine Anzeige in Form eines Bildschirms im Armaturenbereich und/oder eines Projektionsbildschirms im Frontscheibenbereich. Die Ausgabeeinheit 2 wird nachfolgend Anzeige 2 genannt.
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Die Vorrichtung 1, insbesondere die Verarbeitungseinheit 4 ist derart ausgebildet, dass das aufgenommene Bild B der Umgebung U in ein Ausgabebild A der Anzeige 2 als Hintergrund transformiert wird, wobei die Zusatzinformation Z in Abhängigkeit von dem zugehörigen Hintergrundbereich des Ausgabebildes A und somit verändert in diesem überlagert ausgegeben wird.
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Das heißt, durch einfache Anpassung oder Veränderung der virtuellen einzublendenden Zusatzinformation Z kann diese optisch hervorgehoben im Ausgabebild A und somit vor dem Hintergrund erscheinen.
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2 zeigt ein mögliches Ausführungsbeispiel, bei welchem anhand des beispielsweise als Farbbild aufgenommenen Bildes B einer Umgebung U ein Ausgabebild A als Hintergrundbild auf der Anzeige 2 erzeugt und ausgegeben wird. Das den Hintergrund bildende Ausgabebild A und dessen Elemente/Objekte sind durch eine dünne Punktliniendarstellung in 2 gezeigt.
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Das Ausgabebild A zeigt hierbei eine einem eigenen, nicht dargestellten Fahrzeug vorausliegende Umgebung U. Das erfasste Bild B dieser Umgebung U wurde beispielsweise als ein 24-bit dreikanaliges (RGB – Rot-Grün-Blau) Farbbild mit je Bildpixel einem RGB-Wert oder als ein Infrarot-Bild in einem für den Menschen nicht wahrnehmbaren Wellenbereich aufgenommen.
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Das aufgenommene Bild B wird dabei in das Ausgabebild A derart transferiert, dass in dem Ausgabebild A die Umgebung U, d. h. im aufgenommenen Bild B identifizierte Objekte O1 bis Oz, unverändert oder verändert, z. B. undurchsichtig oder teildurchsichtig, optisch verfremdet, insbesondere unscharf, weich gezeichnet, ausgegeben wird.
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Zur Unterstützung des Betrachters, insbesondere eines Fahrers oder Beifahrers, können zu gewünschten oder relevanten Objekten O1 bis Oz zusätzliche Informationen als virtuelle Zusatzinformationen Z1 bis Zx eingeblendet werden, welche relativ zu dem jeweils zugehörigen Objekt O1 bis Oz positionsgenau und perspektivisch korrekt, nur positionsgenau, richtungsanalog und/oder unabhängig und somit frei vom Hintergrund (dem Ausgabebild A oder der durchscheinenden Umgebung U) im Ausgabebild A eingeblendet werden.
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Eine solche Darstellung ermöglicht eine ablenkungsarme, intuitive, einfach zu bedienende und graphisch ansprechende Anzeige 2.
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In 2 sind beispielhaft als Objekte O1 bis Oz ein Parkhaus O1, ein Reisebüro O2, eine Zahnarztpraxis O3, ein Eingang O4, eine erste Straße O5, auf welcher das eigene Fahrzeug fährt, eine zweite Straße O6, welche nach rechts von der ersten Straße O5 abgeht, im Ausgabebild A dargestellt. Das Ausgabebild A kann eine einzelne momentane Bildausgabe oder eine Abfolge von mehreren momentan aufgenommenen Bildern B in Art einer Videosequenz sein, welche die Umgebung U bei der Fahrt des eigenen Fahrzeugs entlang der ersten Straße O5 zeigt.
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Über diese reale Wiedergabe der Umgebung U im Ausgabebild A kann dieses mit virtuellen Zusatzinformationen Z1 bis Zx überlagert werden, welche die im Ausgabebild A gezeigten Objekte O1 bis O6 näher beschreiben. Dabei sind mehrere Zusatzinformationen Z1.1, Z2.1, Z5 und Z6 als 3D-Darstellungen und andere Zusatzinformationen Z1.2, Z2.2, Z3 bis Z4 als 2D-Darstellungen im Ausgabebild A eingeblendet.
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Beispielsweise repräsentieren die Zusatzinformationen Z1.1 und Z1.2 das Objekt O1, das Parkhaus, näher, wobei die 2D-Zusatzinformation Z1.2 ein Informationstext ist, welcher das Parkhaus und dessen Adresse benennt, und die 3D-Zusatzinformation Z1.1 das Objekt O1 mittels eines 3D-Rahmens einrahmt. Die Zusatzinformationen Z2.1, Z2.2 beschreiben das Objekt O2 näher, wobei die 3D-Zusatzinformation Z2.1 als Hinweiskegel auf das Gebäude des Reisebüros hinweist und die 2D-Zusatzinformation Z2.2 als Informationstext, das Reisebüro und ggf. die Adresse benennt.
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Die weiteren dargestellten virtuellen 2D-Zusatzinformationen Z3 und Z4 sind Informationstexte zu den Objekten O3 bzw. O4 und beschreiben eine Zahnarztpraxis bzw. den Eingang zur Zahnarztpraxis und die Adresse näher. Die 3D-Zusatzinformation Z5 ist als Richtungspfeil ausgegeben, welcher die Fahrrichtung des eigenen Fahrzeugs auf dem zugehörigen identifizierten Objekt O5, der ersten Straße, angibt.
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Anhand der 3D-Zusatzinformation Z6 ist für den Betrachter der Anzeige 2 klar erkennbar, dass das Objekt O6, d. h. die zweite und vorausliegende sowie nach rechts abgehende Straße, für eine Zufahrt gesperrt ist, da als Zusatzinformation Z6 eine Sperrbake mit Sicherheitskegeln im Ausgabebild A eingeblendet ist. Zur Generierung der Zusatzinformation Z6 kann die Verarbeitungseinheit 4 mit einem nicht näher dargestellten Navigationssystem oder einer anderen Hinweis gebenden Einrichtung, z. B. Verkehrsnachrichtensystem, drahtlos oder drahtgebunden verbunden sein. Anhand aktueller Verkehrs- oder Navigationsdaten können dann eine entsprechende Zusatzinformationen Z1 bis Zx, wie eine Straßensperre, erzeugt und eingeblendet oder bereits eingeblendete Zusatzinformationen Z1 bis Zx angepasst werden.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zur Anpassung der Anzeige der virtuellen Zusatzinformationen Z1 bis Zx an den Hintergrund, beispielsweise zur besseren Sichtbarkeit, die Zusatzinformation Z1 bis Zx, insbesondere eine Eigenschaft und/oder ein Parameter, hintergrundabhängig angepasst wird. Sowohl bei der Darstellung von zweidimensionalen Einblendungen wie auch bei dreidimensionalen Einblendungen wird hierzu vor einer Erzeugung des eigentlichen darzustellenden Abbilds der Zusatzinformation Z1 bis Zx geprüft, ob sich das zu erzeugende Abbild zumindest in einen der Parameter
- – Farbigkeit und
- – Kontrast
vom Hintergrund und somit vom Ausgabebild A abhebt.
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Dies geschieht beispielsweise durch Prüfung der Umgebung U und des darzustellenden Objektes O1 bis Oz z. B. in dem Ausgabebild A (einem Videobild oder einem stehenden Bild) im Vergleich zu der einzublendenden zugehörigen virtuellen Zusatzinformation Z1 bis Zx unter Verwendung herkömmlicher Bildverarbeitungsmethoden. Ein Verfahren zur Analyse des Kontrastes sind beispielsweise die Berechnung der Standardabweichung (mittlere Abweichung vom Farb-Mittelwert) oder der Varianz (Quadrat der Standardabweichung). Ein Verfahren zur Analyse der Sättigung ist die Transformation in den HSV-Farbraum. Der darin enthaltene Wert S (für saturation) gibt die Sättigung an und kann entsprechend ausgewertet werden. Beide Verfahren können auf das gesamte Bild oder auf einen definierten Teilbereich (ROI) angewendet werden. Weitere Verfahren sind Verfahren die Kreuzkorrelation (normalized cross correlation, NCC) oder ein Vergleich eines Histograms.
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Wird erkannt, dass die einzublendende Zusatzinformation Z1 bis Zx in Farbe oder Kontrast seiner Umgebung U zu ähnlich ist, so kann beispielsweise abhängig von der Form und/oder der Art der einzublendenden Zusatzinformation Z1 bis Zx diese wie folgt verändert und/oder bearbeitet werden:
- – so genanntes Freistellen der Zusatzinformation Z1 bis Zx beispielsweise durch Erzeugen eines geeigneten Randes (siehe Beispiel Zusatzinformation Z3), eines Schattens und/oder eines Zusatzkörpers (siehe Beispiel Zusatzinformation Z6);
- – Anpassen der Farbe der Zusatzinformation Z1 bis Zx, beispielweise durch Ausgabe der Zusatzinformation Z1 bis Zx mit einer höheren Anzahl von Farben (z. B. 256 Farben) oder in einem anderen Farbraum als das Ausgabebild A oder ein Bildbereich des Ausgabebildes A mit geringerer Anzahl von Farben (8 Farben);
- – Verwendung eines Ersatzobjektes und somit verfremdete Darstellung der Zusatzinformation Z1 bis Zx im Ausgabebild A.
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Die graphische Anpassung der Zusatzinformation Z1 bis Zx wird beim beschriebenen Verfahren typischerweise als letztmöglicher Schritt ausgeführt.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Darstellungsart der Zusatzinformation Z1 bis Zx geändert oder angepasst werden. Bei der Darstellung der Zusatzinformation Z1 bis Zx kann im Wesentlichen zwischen eingeblendeten 3D-Objekten, wie echte 3D-Modelle mit Texturen, z. B. Warnbaken (= Zusatzinformation Z6 in 2) und Einblendungen von 2D-Beschriftungen, wie z. B. dem Hinweis auf das Reisebüro Weller (= Zusatzinformation Z2.2 in 2) unterschieden werden.
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Bei den, als 2D-Beschriftungen erzeugten virtuellen Zusatzinformationen Z1.2, Z2.2, Z3, Z4 wird die jeweilige Schriftart und -größe sowie die Hinweisgröße in Abhängigkeit von den Koordinaten der Anzeige 2 vorgegeben. Die als 3D-Anzeigen erzeugten virtuellen Zusatzinformationen Z1.1, Z2.1, Z5, Z6 werden entsprechend dem Weltkoordinatensystem dargestellt und daher mit zunehmendem Betrachterabstand kleiner.
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In einer Variante des beschriebenen Verfahrens wird die Darstellungsart, 2D- oder 3D-Darstellung, der Zusatzinformation Z1 bis Zx anhand von Kriterien der Erkennbarkeit, wie Entfernung zum Betrachter und Lage zum Betrachter, umgeschaltet.
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Der einfachen und besseren Erfassbarkeit und Übersichtlichkeit wegen werden Zusatzinformationen Z1 bis Zx, die vom Betrachter weiter entfernt liegen, als 2D-Darstellung und insbesondere als 2D-Beschriftung erzeugt und ausgegeben. Zusatzinformationen Z1 bis Zx, die nahe am Betrachter liegen, werden realitätsnah als 3D-Objekte erzeugt und ausgegeben. Zwischen den Darstellungsarten wird in Abhängigkeit von Entfernung und Ausrichtung der Zusatzinformation Z1 bis Zx zum Betrachter umgeschaltet.
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Zum Beispiel beim Fahren auf der ersten Straße O5 kann zum Beispiel für das entfernt liegende Objekt O2, Reisebüro Weller, zunächst nur die textuelle Zusatzinformation Z2.2 ausgegeben werden. Mit fortgesetzter Fahrt und somit Annäherung an das Objekt O2 kann zusätzlich oder alternativ die grafische Zusatzinformation Z2.1, der 3D-Kegel, ausgegeben werden.
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Eine weitere Option zur Veränderung der Anzeige der Zusatzinformation Z1 bis Zx sieht eine De- und/oder Repositionierung der Zusatzinformation Z1 bis Zx, d. h. der Zusatzobjekte und/oder der Zusatztexte, in Abhängigkeit von einer Ziel-/Soll-Position der Zusatzinformation Z1 bis Zx in Bezug auf die Umgebung U vor. Unter Depositionieren wird dabei insbesondere eine von einer Soll-Position abweichende Positionierung der Zusatzinformation Z1 bis Zx verstanden. Unter Repositionierung wird dabei insbesondere das Wiederpositionieren der Zusatzinformation Z1 bis Zx auf der Soll-Position verstanden.
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Beispielsweise kann zur besseren Erkennbarkeit des Objektes O1 bis Oz in der Umgebung U die Zusatzinformation Z1 bis Zx (das Zusatzobjekt bzw. dessen Zusatztext, -beschriftung) an einer von der eigentlichen Soll-Position entfernten Stelle mit einem Hinweis auf die eigentliche Soll-Position, d. h. die Position des Objektes O1 bis Oz in der Umgebung U, erzeugt und ausgegeben werden.
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Ein Beispiel dazu findet sich in 2 zum Objekt O2 „Reisebüro Weller”. Die zugehörige erzeugte 3D-Zusatzinformation Z2.1 in Form eines Pylons wird am Objekt O2 als dreidimensionales Objekt positioniert und ausgegeben. Eine zweidimensionale Beschriftung in Form der 2D-Zusatzinformation Z2.2 wird von der Position des Objekts O2 abgesetzt und zur Kennzeichnung der Richtung zum zugehörigen Objekt O2 z. B. mittels eines Pfeils P verbunden.
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Alternative Darstellungsformen für die Korrespondenz und Positionsabhängigkeit zwischen Objekt O1 bis Oz am realen Ort in der Umgebung U im Ausgabebild A und Zusatzinformation Z1 bis Zx sind möglich, wie z. B. Fotoecken, Klammern, Linien. Die Verarbeitungseinheit 4 ist derart ausgebildet, dass diese eine solche De-/Repositionierung von Zusatzinformationen Z1 bis Zx anhand folgender Kriterien steuert:
- – Ermittlung der Abstände von Soll-Positionen mehrerer darzustellender Zusatzinformationen Z1 bis Zx im Ausgabebild A (in Bildschirmkoordinaten);
- – Liegen zu viele darzustellende Zusatzinformationen Z1 bis Zx im gleichen Bildbereich im Ausgabebild A, so wird zumindest eine der oder mehrere der Zusatzinformationen Z1 bis Zx depositioniert; und/oder
- – Liegen die Ziel-/Soll-Positionen von darzustellenden Zusatzinformationen Z1 bis Zx im Bereich anderer Zusatzinformationen Z1 bis Zx (= Bounding-Box), so wird eine Depositionierung mindestens einer oder mehrerer andere Zusatzinformationen Z1 bis Zx verdeckende Zusatzinformationen Z1 bis Zx vorgenommen. Hierdurch können eigentlich in der Anzeige 2 verdeckende Zusatzinformationen Z1 bis Zx derart positioniert werden, dass diese unverdeckt im Ausgabebild A ausgegeben werden.
- – Ermittlung der Farbigkeit und/oder des Kontrast und/oder der Schärfe des Ausgabebildes A an der Soll-Position und/oder der darzustellenden Zusatzinformation Z1 bis Zx und bei weitgehender Farbgleichheit, gleichem Kontrast und/oder gleichen Schärfe wird die Zusatzinformation Z1 bis Zx in einen Bildbereich positioniert, die sich hinsichtlich der Anzahl der Farben (Farbigkeit), des Kontrastes und/oder der Schärfe abhebt.
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Zusätzlich kann die Komplexität des Ausgabebildes A am Zielort und somit an der Soll-Position ermittelt werden, sollte das Ausgabebild A in diesem Bildbereich schlecht erkennbar sein, so dann die darzustellende Zusatzinformation Z1 bis Zx im Ausgabebild A bewegt werden. Weicht die Bewegungsrichtung der Bildbereiche von der generell zu erwartenden ab, z. B. als Querverkehr, andere bewegte Objekte, so kann die Zusatzinformation Z1 bis Zx re- und/oder depositioniert und ggf. der entsprechende Bereich gekennzeichnet werden.
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Darüber hinaus kann die Zusatzinformation Z1 bis Zx frei im Raum, d. h. in anderen Bildbereichen des Ausgabebildes A positioniert werden, z. B. in freien Sichtbereichen am Himmel, anstatt in Bildbereichen, die von anderen Objekten O1 bis Oz (wie Gebäude, Bäume, andere Verkehrsteilnehmer, Passanten, Schildern, etc.) in der Umgebung U bereits belegt sind. Dazu werden mittels der Verarbeitungseinheit 4 folgende Verfahrensschritte ausgeführt:
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- – Ermittlung der Grenze zwischen freien Bildbereichen, wie Himmel, und belegten Bildbereichen, wie Objekte O1 bis Oz, wie Gebäude- und/oder Straßenflächen, beispielsweise mittels einer Kombination von Verfahren der Bildverarbeitung, wie z. B. Texturklassifikation, Glattheitsindikatoren, Segmentierung anhand von Helligkeitsverlauf, Tonwertvergleich;
zusätzlich wird a priori Wissen über die Kameraperspektive und Parameter verwendet, um die Aufteilung in freie Bildbereiche und belegte Bildbereiche und somit in Himmel, Bereich mit Objekten und Bereich mit Straße als Ausgangswert zu ermitteln;
und gegebenenfalls kann die Aufteilung älterer, aufgenommener oder dargestellter Bilder als Startwerte für die Aufteilungsprädiktion verwendet werden.
zusätzlich oder alternativ können Tiefenkarten eines Stereokamerasystems oder deren ausgewertete Daten in Form von Stixeln verwendet werden. Dabei ist der Himmelbereich dadurch gekennzeichnet, dass keine Stixel in Sichtweite der Kamera mehr erkannt werden können.
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3 zeigt schematisch eine Depositionierung von Zusatzinformationen Z1 bis Zx im freien Raum. Dabei werden die textuellen 2D-Zusatzinformationen Z1.2, Z2.2, Z3 und Z4 entfernt von der Soll-Position am zugehörigen Objekt O1, O2, O3 bzw. O4 in einem freien Bildbereich am Bildrand des Ausgabebildes A positioniert und ausgegeben. Der Bezug zum zugehörigen Objekt O1 bis O4 erfolgt anhand einer von der Zusatzinformation Z1.2, Z2.2, Z3, Z4 gezogenen Volllinie zum jeweiligen Objekt O1 bis O4. Die dreidimensionalen Zusatzinformationen Z1.1, Z2.1, Z5, Z6 werden an der Soll-Position und somit mit direktem Umgebungsbezug weiterhin positions- und perspektivisch korrekt angezeigt.
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Dabei kann die entfernte Darstellung der textuellen 2D-Zusatzinformationen Z1.2, Z2.2, Z3 und Z4 vom eigentlichen Ort des Objektes O1 bis O4 für den Betrachter als nachteilig empfunden werden. Daher wird in einer weiteren Variante des Verfahrens bei der De-/Repositionierung der Zusatzinformationen Z1 bis Zx zusätzlich ermittelt, ob im Ausgabebild A nahe der Soll-Position der jeweiligen Zusatzinformation Z1 bis Zx freie Bildbereiche, d. h. nicht belegte, oder weniger interessante Bildbereiche oder homogene Bildbereiche mit homogenen Objekten oder Textur zur Verfügung stehen, so dass die Zusatzinformation Z1 bis Zx in diese Bildbereiche positioniert werden kann. Auch kann überwacht und ermittelt werden, ob in Bewegungsrichtung des Betrachters und somit in Richtung, die der Eigenbewegung des Fahrzeugs im Ausführungsbeispiel entspricht, im Ausgabebild A freie oder geeignete Bildbereiche gegeben sind, in welche die Zusatzinformation Z1 bis Zx positioniert werden kann. Dabei wird unter anderen berücksichtig, dass die einzublendende Zusatzinformation Z1 bis Z6 keinen Querverkehr und/oder andere im Hintergrund insbesondere sich in Bewegung befindliche Objekte O1 bis Oz, wie Verkehrsteilnehmer, und/oder andere einzublendende Objekte O1 bis Oz und/oder Zusatzinformationen Z1 bis Zx verdeckt.
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Darüber hinaus wird geprüft, ob die Zusatzinformationen Z1 bis Zx nicht in einem Bildbereich depositioniert und ausgegeben werden, indem sie sich wenig vom Hintergrund abheben. In einem solchen Fall kann gegebenenfalls die Zusatzinformation Z1 bis Zx und/oder der Hintergrund entsprechend bearbeitet und farblich anders ausgegeben werden.
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Bei den genannten und beschriebenen Anpassungen und Änderungen der darzustellenden Zusatzinformation Z1 bis Zx bleibt vorzugsweise der räumliche Bezug zum zugehörigen Objekt O1 bis Oz (Richtungsanalogie) erhalten.
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Darüber hinaus können im Fall von mehreren darzustellenden Zusatzinformationen Z1 bis Zx diese gleichmäßig verteilt in geeigneten freien Bildbereichen des Ausgabebildes A ausgegeben werden.
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Entsprechend der Zielsetzung einer ablenkungsarmen und intuitiv zu bedienenden Anzeige 2 kann in einer Weiterbildung die Anzahl der anzuzeigenden Zusatzinformationen Z1 bis Zx begrenzt werden.
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4 zeigt eine Gruppierung von Zusatzinformationen Z3 bis Z3.n mit annähernd gleicher Soll-Position in der realen Umgebung U am Beispiel des Objektes O3, z. B. ein Gebäude in der vom eigenen Fahrzeug befahren Straße.
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In dieser Variante des Verfahrens werden für die Anzeige 2 die Zusatzinformationen Z3 bis Z3.n, die das reale Objekt O3 näher beschreiben und somit hinsichtlich ihrer Soll-Position im Ausgabebild A räumlich eng bei einander liegen, zu einer Gruppeninformation G gruppiert. Zusätzlich kann eine Klassifikation der Zusatzinformationen Z1 bis Zx zur Gruppierung mittels eines in der Verarbeitungseinheit 4 implementierten Verfahrens nach folgenden Kriterien ausgeführt werden:
- – Räumliche Lage der Zusatzinformationen Z1 bis Zx in der realen Welt in der Umgebung U (z. B. Gruppierung von Zusatzinformationen Z1 bis Zx, die an derselben Stelle beispielsweise auf dem gleichen Grundstück, liegen);
- – Lage der Zusatzinformationen Z1 bis Zx im Ausgabebild A auf der Anzeige 2 (z. B. Gruppierung von Zusatzinformationen Z1 bis Zx, die in Sichtrichtung hintereinander liegen beispielsweise in der Reihenfolge des Abstands zum Betrachter).
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Vorteil solcher Gruppierung von Zusatzinformationen Z1 bis Zx ist die Reduktion der Vielzahl von auf einmal anzuzeigenden Zusatzinformationen Z1 bis Zx und Objekten O1 bis OZ im Ausgabebild A und somit eine Reduzierung der angezeigten Informationsfülle. Für eine bedienbare Variante der Benutzeroberfläche, wie sie insbesondere bei einer Anwendung der Erfindung im Fahrzeug für einen Beifahrer interessant ist, kann die Gruppeninformation G ähnlich wie Menü- oder Taskleisten gängiger Anzeigesystemen mit Bedienfunktionen ausgestattet werden. Insbesondere ist es möglich, nach Anwahl der Gruppeninformation G alle gruppierten Zusatzinformationen Z3 bis Z3.n in Art einer Explosionsdarstellung („ausklappen”) im Ausgabebild A einzublenden.
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Zusätzlich können weitere Darstellungsvarianten vorgesehen sein:
- – Beim Berühren oder Annähern der Gruppeninformation G wird eine Vorschau auf die gruppierten Zusatzinformationen Z1 bis Zx und deren Inhalt/Form ausgegeben (= so genannter Hover-Effekt);
- – Organisation und Darstellung gruppierter und ungruppierter Zusatzinformationen Z1 bis Zx in Form eines Karussells oder als horizontale oder vertikale Coverflow-Darstellung.
- – Andere Lage von Anwahl-, Menü- oder Taskleiste, z. B. an einer Bildschirmkanten oder als frei positioniertes Anzeigeband.
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5 zeigt eine Anzeige 2 nach Auswahl der Gruppeninformation G zu den Objekten O3 und O4, wobei das Objekt O3 das Gebäude und das Objekt O4 den Eingang zu diesem Gebäude repräsentiert. Nach Anwahl der Gruppeninformation G werden wie gezeigt alle dieser Gruppeninformation G zugehörigen Zusatzinformationen Z3.1 (= Adresse), Z3.2 (= Kindergarten) und Z4 (= Eingang) im Ausgabebild A eingeblendet.
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Alternativ oder zusätzlich sieht das Verfahren vor, dass virtuelle Zusatzinformationen Z1 bis Zx und/oder reale Objekte O1 bis Oz im Ausgabebild A einander teilweise oder vollständig verdeckend im Ausgabebild A ausgegeben werden. Dabei erfolgt eine verdeckungsrichtige Anzeige hinsichtlich der dargestellten realen Umgebung U in der Art, dass die dargestellten Verdeckungen von virtuellen Zusatzinformationen Z1 bis Zx und/oder realen Objekten O1 bis Oz korrekt erscheinen. Ein solches Verfahren ist beispielsweise in der
DE 102011115739 A1 oder
WO2013/053438 A1 beschrieben.
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Dabei werden mit Hilfe von Tiefendaten der Umgebung U (Tiefenbild, Tiefenkarte oder vergleichbaren Daten wie z. B. Stixeln) die Abstände virtueller und realer Objektpunkte oder Punktgruppen verglichen, so dass nur die jeweils näher am Betrachter liegenden realen oder virtuellen Objektteile zur Anzeige im Ausgabebild A kommen.
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6 zeigt ein Ausführungsbeispiel ohne Verdeckung der eingeblendeten Zusatzinformationen Z1 bis Zx.
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Die eingeblendeten Zusatzinformationen Z1 bis Zx überdecken den Hintergrund unabhängig von der Entfernung dieser zu den zugehörigen realen Objekten O1 bis O6 und einem weiteren realen Objekt O7, welches ein vorausfahrendes Fahrzeug darstellt.
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Als zusätzliche Zusatzinformationen Z5.1 bis Z5.n sind Richtungs-, insbesondere Navigationspfeile die reale Straße und somit das reale Objekt O5 teilweise verdeckend im Ausgabebild A eingeblendet.
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Die Verdeckungen (= Occlusion oder Interposition) dienen der Unterstützung der räumlichen Wahrnehmung der Anzeige 2. Die menschliche Wahrnehmung stützt sich zu einem Teil auf Verdeckungen der realen Objekte O1 bis Oz durch die Zusatzinformationen Z1 bis Zx zur Einschätzung der gegenseitigen Lage der realen Objekte O1 bis Oz. Dies gilt insbesondere für bewegte Szenen, wie sie im Fahrzeugeinsatz typisch sind, weil dort regelmäßig neue Anordnungen der realen Objekte O1 bis Oz und der zugehörigen Zusatzinformationen Z1 bis Zx auftreten.
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Weiterhin gilt das auch besonders dann, wenn andere Methoden (z. B. Akkommodation, binokulare Parallaxe, Größenverhältnisse) durch technische Realisierung der Anzeige 2 (z. B. als monokulares Display oder HUD) nicht oder nur eingeschränkt zur Verfügung stehen.
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Dabei kann es durch eine derartige Verdeckung zu unerwünschten Effekten kommen, die z. B. die dauerhafte Erfassbarkeit von eingeblendeten Zusatzinformationen Z1 bis Zx einschränken können.
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Beispielsweise können als Zusatzinformationen Z5.2 bis Z5.n künstliche oder virtuelle Abbiegepfeile (Navigationsinformation), die auf die Straße (= reales Objekt O5) eingeblendet werden, korrekt von einem vorausfahrenden Fahrzeug (= Objekt O7) verdeckt werden, wie dies in 7 dargestellt ist.
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In 7 verdeckt das vorausfahrende Fahrzeug (= Objekt O7) einen wesentlichen Teil des Abbiegepfeils als Zusatzinformation Z5.2. Zur Vermeidung einer solchen nicht gewünschten Über- oder Verdeckung der Zusatzinformation Z1 bis Zx durch ein sich im Ausgabebild A bewegendes reales Objekt O1 bis Ox wird bei einer Variante des Verfahrens die Darstellung der Zusatzinformation Z1 bis Zx angepasst in Abhängigkeit von einem der folgenden Merkmale:
- – einer gewünschten Anwendung (Use-Case);
- – der Wichtigkeit der darzustellenden Zusatzinformation Z1 bis Zx, beispielsweise unterteilt in reine Information, bewusst gewählter Information, für die Fahraufgabe relevanter Hinweis (z. B. Anzeige eines Fahrzeugsystems) bis hin zur Gefahrenwarnung:
- – ob die Zusatzinformation Z1 bis Zx, insbesondere das Objekt und/oder der Text/Hinweis verdeckt wird;
- – wie lange die Zusatzinformation Z1 bis Zx, insbesondere das Objekt und/oder der Text/Hinweis, verdeckt wird
- – ob die Zusatzinformation Z1 bis Zx, insbesondere das Objekt und/oder der Text/Hinweis, ganz oder teilweise verdeckt wird/werden.
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8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Anzeige 2 mit einem Ausgabebild A und eingeblendeten gruppierten Zusatzinformationen Z3 bis Z3.n und ungruppierten, einzelnen Zusatzinformationen Z1 bis Zx mit und ohne Über-/Verdeckung, wobei das Objekt O4, z. B. eine Zahnarztpraxis repräsentierend, in einer vorausliegenden Querstraße (= reales Objekt O6) liegt. Durch die Depositionierung der zugehörigen Zusatzinformation Z4 (textueller Hinweis auf die Zahnarztpraxis) in einem Randbereich des Ausgabebildes A und einer Orientierungslinie von der entfernten Zusatzinformation Z4 hin zum realen Ort in der Querstraße und somit zum Objekt O6 wird die Erkennbarkeit und Einordnung des Fahr- und Parkhaushinweises für den Betrachter übersichtlich und somit erleichtert.
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Wird mittels Bildverarbeitung eine zu vermeidende Ver-/Überdeckung erkannt, so sieht das Verfahren beispielsweise folgende Schritte vor:
- – die betreffende verdeckte Zusatzinformation Z1 bis Zx, insbesondere ein Zusatzobjekt (Pfeil) oder ein Zusatztext/-beschriftung, wird wie oben dargelegt an einer Stelle platziert, an der zumindest für die Zusatzinformation Z1 bis Zx eine Lesbarkeit und Verdeckungsfreiheit gegeben ist;
- – bei hinreichend wichtigen Informationen wird die Darstellungsform der Zusatzinformation Z1 bis Zx entsprechend angepasst, beispielsweise indem die Umrandung der 3D-Zusatzinformation Z1 trotz Verdeckung angezeigt wird oder indem die 3D-Zusatzinformation Z1 bis Zx in abgewandelter Form z. B. transparent oder gestrichelt angezeigt wird oder indem eine zweidimensionale Ersatzgrafik angezeigt wird oder indem alternative dreidimensionale Anzeigeobjekte für die einzublendende Zusatzinformation Z1 bis Zx gewählt werden, z. B. Umschaltung von Pfeilnavigation auf Fahrbahnteppich oder „Oberleitungsdarstellung”.
- – Auch kann die Zusatzinformation Z1 bis Zx an einer anderen passenden Stelle ausgegeben werden. Würde beispielsweise die Sperrbake in 6 verdeckt, so könnte Sie entlang der Einfahrt in die linke Querstraße verschoben werden.
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Darüber hinaus ist eine Kombination der dargestellten verschiedenen Lösungen möglich.
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Die Erfindung ermöglicht die Integration von Zusatzinformationen Z1 bis Zx in die reale Umgebung U und deren Ausgabebilder A. Alternativ zu der hier beschriebenen Anwendung in einem Fahrzeug und Darstellung der vorausliegenden, d. h. in Fahrrichtung liegenden, Umgebung U des Fahrzeugs kann die Erfindung auch für mobile Geräte, wie einem Smartphone, Wearable, eine Datenbrille, einem VR Display mit ähnlichen Anzeigen für andere Zwecke, wie Werbung oder Fußgängernavigation eingesetzt werden. Auch kann die Erfindung in anderen Transportmitteln, wie Bus, Bahn, Flugzeug und Schiff, eingesetzt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich ebenso ohne aktive Ausgabe, aber mit passiver Darstellung eines Hintergrundes realisieren. Hierbei wird die Umgebung über ein Eingabebild analysiert welches allerdings nicht als Ausgabebild fungiert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Ausgabeeinheit (Anzeige)
- 3
- Aufnahmeeinheit
- 4
- Verarbeitungseinheit
- A
- Ausgabebild
- B
- Bild
- G
- Gruppeninformation
- O1 bis Oz
- Objekt
- P
- Pfeil
- U
- Umgebung
- Z, Z1 bis Zx
- Zusatzinformation
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011115739 A1 [0003, 0076]
- WO 2013/053438 A1 [0076]
