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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur eines Höhenmodells für Navigationsgeräte auf Grund von 3D-Landmarks gemäß Anspruch 1.
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STAND DER TECHNIK
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In Navigationssystemen werden die Navigationsdaten dem Benutzer graphisch als Karten auf einem Display dargestellt. Auf den Karten sieht man Flächen wie Bebauungsflächen oder Wasserflächen, Linien wie Straßenlinien oder Eisenbahnlinien und Punkte wie eingetragene Restaurants oder Tankstellen.
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In älteren Navigationsgeräten sind nur 2D-Ansichten möglich, bei denen die Karte orthogonal von oben dargestellt wird. In neueren Systemen gibt es jedoch auch 3D-Ansichten, in denen die Karte gekippt und perspektivisch dargestellt wird.
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Damit ein realistischeres Landschaftsbild entsteht, enthalten diese Karten zusätzlich zur flächenbezogenen Ortsinformation ein Höhenmodel, das sogenannte DTM DigitalTerrainModell.
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Aus der
DE 10 2013 212 035 A1 ist beispielsweise ein Verfahren zur Darstellung von in einer Kartendarstellung einer Navigationseinrichtung angezeigten dreidimensionalen Objekten bekannt, z.B. in der Umgebung einer angezeigten Route, wobei eine Änderung eines Gestaltungszustands der einzelnen Objekte durch eine Animation der Objekte erfolgt. Das beschriebene Verfahren und die Navigationseinrichtung zu dessen Durchführung weisen einen hohen Bedienungskomfort auf und ermöglichen eine Steigerung der Verkehrssicherheit.
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Das damit bekannt gewordene Verfahren gibt dabei auch an, dass die Änderung der Gestaltung der einzelnen Objekte ein Höhenprofil wenigstens einiger der Objekte betrifft, z.B. einer Geländeformation, wobei in einer vereinfachten Darstellung der Objekte dieses Höhenprofil als eine transparente Gitterdarstellung mit einer Vielzahl von Rasterpunkten in einer Rastermatrix bzw. einem Liniengitter wiedergegeben wird. Obwohl für eine Geländeformation bevorzugt, ist diese Ausführungsform auch auf Bauwerke anwendbar. Dabei wird anstelle eines einfachen Absenkens der Höhe eines Objekts die Gestaltung desselben fließend in eine Gestaltung überführt, bei der die detailliert ausgeführte Kontur nur noch durch eine Gitterdarstellung, d.h. ein perspektivisch die ursprüngliche Kontur des Objekts nachzeichnendes Liniengitter, wiedergegeben wird.
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Dieses Liniengitter ist für eine Darstellung darunter und/oder dahinter liegender Abschnitte von Verkehrslinien im Allgemeinen bzw. der Route im Besonderen oder auch von nicht vereinfachten, weiteren Objekten zumindest teilweise transparent. Insbesondere wird der Transparenzgrad oder auch ein Transparenzverlauf der Darstellung der Geländeformation bzw. der Bauwerke von einer wenigstens weitgehend undurchsichtigen Darstellung, in der die Geländeformation detailliert und perspektivisch dreidimensional wiedergegeben wird, bis zu einer wenigstens nahezu vollständig transparenten Darstellung, in der die Geländeformation nur noch durch das Liniengitter angedeutet wird, animiert verändert. Die Verkehrslinien, insbesondere die Route, können dabei als im Liniengitter schwebend dargestellt werden, wobei sie ihre Höhenprofile über der Kartenebene nicht ändern, oder sie können in die Kartenebene projiziert dargestellt werden. Wahlweise können auch die Objekte weiterhin dargestellt werden, detailliert oder vorzugsweise vereinfacht, ebenfalls wenigstens teilweise in die Kartenebene abgesenkt. Auch dieses Absenken der Objekte wie der Verkehrslinien in die Kartenebene wird animiert dargestellt.
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1 zeigt die Darstellung einer Navigationskarte 1 mit Höhenmodell gemäß dem Stand der Technik. Die Kartendarstellung weist Gebäude 10 auf, die in Form von einfachen Gebäudegrundrissen gezeigt sind. Neben den Gebäuden 10 und anderen sogenannten Landmarks 26 sind in den Kartendaten Höheninformationen hinterlegt, die mit zusätzlicher Texturinformation in den Navigationsdaten enthalten sind. Besonders markante Gebäude 10 werden als 3D-Landmarks 26 dargestellt.
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Eines der Gebäude 10 bildet beispielsweise das 3D-Landmark 26. Durch die Überlagerung von Höhenmodell und 3D-Landmarks 26 kann es allerdings Situationen geben, in denen für den Betrachter in der Anzeige das 3D-Landmark 26 im Boden 11 zu versinken bzw. über dem Boden 11 zu schweben scheint.
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1 zeigt ein solches Beispiel, und bei Betrachtung des Gebäudes 10 in der Grafik der Navigationskarte 1 ist festzustellen, dass dieses in den Boden 11 halbseitig abgesunken ist.
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Die Kartendarstellung ist ein wesentliches Kriterium bei der Bewertung eines Navigationssystems, denn die Kartendarstellung ist der erste Eindruck, den ein Nutzer vom Navigationssystem bekommt. Systeme mit unschöner Kartendarstellung sind daher zu vermeiden. Insbesondere „versunkene" bzw. „fliegende" 3D-Landmarks sollten vermieden werden.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens, in der Anzeige eines Navigationsgerätes eine Karte mit Höheninformationen und Landmarken zu verbessern. Insbesondere soll das Abtauchen oder Schweben von Objekten vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren gemäß Anspruch 1 mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung löst die Aufgabe mit einem Verfahren zur Anzeige einer Navigationskarte für ein Navigationsgerät, wobei die Navigationskarte Ortskoordinaten anzeigt, denen ein Höhenprofil überlagert ist, und wobei die Karte weiterhin Landmarken aufweist, die in Verbindung mit dem Höhenprofil angezeigt werden, wobei das Verfahren zur Anzeige der Karte wenigstens die folgenden Schritte aufweist: Einlesen eines Höhenmodells in einen Arbeitsspeicher des Navigationsgerätes, Ermittlung jedes der Grundrisse des 3D-Landmarks, wonach bestimmt wird, welche Rasterpunkte des Höhenmodells von dem betreffenden Grundriss überdeckt werden, Korrektur des Höhenmodells an den Stellen, an denen diese von einem 3D-Landmark überdeckt werden, Ablesen der Höhenwerte der Rasterpunkte und wenigstens teilweise der die Rasterpunkte in der Matrix umgebenden acht weiteren Rasterpunkten, Errechnen eines Mittelwertes für den Höhenwert, Zuweisung des errechneten Höhenwertes an alle Rasterpunkte, die von dem betreffenden 3D-Landmark überdeckt werden, und Zuweisung des errechneten Höhenwertes an alle Rasterpunkte, die den überdecken Rasterpunkten benachbart sind, sodass alle Rasterpunkte unter dem betreffenden Höhenmodell eine einheitliche Höhe aufweisen, um dieses in der Ebene zu glätten.
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Im Ergebnis steht das 3D-Landmark damit auf einer ebenen Fläche, weil alle von dem Landmark überdeckten Rasterpunkte des Höhenmodells und auch die Nachbarpunkte die gleiche Höhe haben.
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Das Höhenmodell besteht im Wesentlichen aus einem gleichmäßigen rechteckigen Raster von Koordinaten, bei dem für jede Koordinate die Höhe gespeichert ist. Für das Höhenmodell werden sowohl die Ost-West- und die Nord-Süd-Ausdehnung als auch der Abstand der Rasterpunkte angegeben. Dadurch kann man sich die Position jedes einzelnen Rasterpunktes errechnen und braucht darum nicht mehr die Koordinate des Rasterpunktes, sondern nur noch seine Höhe zu speichern.
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Ein 3D-Landmark besteht aus Texturen, welche für die weitere Betrachtung nicht relevant sind, und 3D-Koordinaten. Die 3D-Koordinaten werden relativ zu einem Ankerpunkt gespeichert. Der Grundriss eines 3D-Landmarks lässt sich relativ einfach dadurch ermitteln, dass jede 3D-Koordinate auf die Ebene projiziert wird. Durch das Weglassen der z-Komponente ergibt sich also eine 2D-Koordinate. Für diese 2D-Koordinaten wird dann eine sogenannte konvexe Hülle bestimmt, welche in diesem Fall dem Grundriss des 3D-Landmarks entspricht. Eine konvexe Hülle einer Teilmenge ist dabei allgemein die kleinste konvexe Menge, die die Ausgangsmenge enthält.
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Für die Implementierung der Erfindung werden also nun das Höhenmodell und alle 3D-Landmarks in den Arbeitsspeicher eingelesen. Die Höhenwerte der Rasterpunkte werden an den Stellen korrigiert, an denen sie von einem 3D-Landmark überdeckt werden.
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Dazu wird für jedes 3D-Landmark der Grundriss ermittelt, und es wird ermittelt, welche Rasterpunkte des Höhenmodells von diesem Grundriss überdeckt werden. Von diesen überdeckten Rasterpunkten und ihren jeweiligen acht Nachbarpunkten in der Rastermatrix werden die Höhenwerte abgelesen, und daraufhin wird ein Mittelwert für den Höhenwert errechnet. Dieser neu errechnete Höhenwert wird dann allen Rasterpunkten, die von diesem 3D-Landmark überdeckt werden, und ihren jeweiligen acht Nachbarpunkten zugewiesen. Mit anderen Worten steht damit das 3D-Landmark gerade, d.h. es erstreckt sich in Höhenrichtung orthogonal auf der gebildeten Ebene der Rasterpunkte.
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Dadurch ist das Höhenmodell also genau an den Rasterpunkten, auf denen das 3D-Landmark steht, geglättet. Das 3D-Landmark steht damit auf einer ebenen Fläche, weil alle von ihm überdeckten Rasterpunkte des Höhenmodells und die Nachbarpunkte die gleiche Höhe haben.
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Um die oben beschriebene Grundidee der Erfindung noch weiter zu verbessern, wird vor der Korrektur des Höhenwertes eines Rasterpunktes geprüft, ob dieser Rasterpunkt wegen eines weiteren nahe gelegenen 3D-Landmarks noch einmal korrigiert werden muss. In diesem Fall werden dann für die Berechnung des neuen Höhenmittelwertes die Höhenwerte aller beteiligten Rasterpunkte der beiden 3D-Landmarks verwendet. Und bei noch mehr beteiligten 3D-Landmarks werden ebenfalls alle Rasterpunkte berücksichtigt.
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BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
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1 eine Ansicht einer Navigationskarte eines Navigationsgerätes mit einem Gebäude, das in einem mit einem Höhenprofil angezeigten Boden versinkend dargestellt ist und
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2 eine Ansicht einer Navigationskarte eines Navigationsgerätes mit einem Gebäude, das auf einem mit dem erfindungsgemäßen Verfahren korrigierten Höhenprofil gerade aufsteht und
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3 eine schematische Darstellung eines Navigationsgerätes mit einer in diesem dargestellte Navigationskarte.
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1 zeigt eine Ansicht einer Navigationskarte 1 eines Navigationsgerätes mit einem Gebäude 10, das in einem mit einem Höhenprofil angezeigten Boden 11 versinkend dargestellt ist, wie in der Einleitung bereits beschrieben.
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2 zeigt eine Ansicht eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren korrigierten Höhenprofils der Aufstandsfläche unterhalb des Gebäudes 10. Der Boden 11 unter dem Gebäude 10 ist dabei so korrigiert worden, dass die Aufstandsfläche eben ist und das Gebäude 10 folglich gerade steht.
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Das in 3 schematisch dargestellte Navigationsgerät 100 weist eine Recheneinheit 20 auf, die einen Arbeitsspeicher 21 umfasst. Weiterhin ist ein Datenspeicher 22 im Navigationsgerät 100 vorhanden, aus dem ein Höhenmodell 23 mit einem Höhenprofil 24 für ein beispielsweise aktuell befahrenes Gebiet in den Arbeitsspeicher 21 hochgeladen wird. Das Höhenprofil 24 ist dabei aus einer Vielzahl in einem Rasternetz gebildeten Rasterpunkten 25 gebildet, denen jeweils eine separate Höheninformation zugeordnet ist. Die Höhenwerte der Rasterpunkte 25 werden an den Stellen korrigiert, an denen diese von einem 3D-Landmark 26 überdeckt werden, wobei das 3D-Landmark 26 beispielsweise von einem Gebäude 10 gebildet ist.
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Das Verfahren läuft dabei so ab, dass zunächst das Höhenmodell 23 in den Arbeitsspeicher 21 des Navigationsgerätes 100 eingelesen wird. Anschließend erfolgt eine Ermittlung jedes der Grundrisse des 3D-Landmarks 26, wonach bestimmt wird, welche Rasterpunkte 25 des Höhenmodells 23 von dem betreffenden Grundriss überdeckt werden, wonach eine Korrektur des Höhenmodells 23 an den Stellen folgt, an denen diese von einem 3D-Landmark 26 überdeckt werden. Anschließend folgt ein Ablesen der Höhenwerte der Rasterpunkte 25 und wenigstens teilweise der die Rasterpunkte 25 umgebenden acht weiteren Rasterpunkten 25. Schließlich wird ein Mittelwert für den Höhenwert errechnet, und es erfolgt eine Zuweisung des errechneten Höhenwertes an alle Rasterpunkte 25, die von dem betreffenden 3D-Landmark 26 überdeckt werden. Auch erfolgt eine Zuweisung des errechneten Höhenwertes an alle Rasterpunkte 25, die den überdecken Rasterpunkten 25 benachbart sind, sodass alle Rasterpunkte 25 unter dem betreffenden Höhenmodell 23 eine einheitliche Höhe aufweisen, um dieses in der Ebene bzw. zu einem Plateau zu glätten. Im Ergebnis steht das Gebäude 10, das das 3D-Landmark 26 bildet, auf dem Höhenplateau gerade auf und wird in der Navigationskarte 1 korrekt dargestellt.
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Ein Vergleich des Höhenprofils 24 aus dem Höhenmodell 23, das aus dem Datenspeicher 22 in den Arbeitsspeicher 21 hochgeladen wird, mit dem korrigierten – und ansonsten selbigen – Höhenmodell 23 zeigt, dass das korrigierte Höhenmodell 23 ein Plateau bildet, auf dem das Gebäude 10 zur Bildung des 3D-Landmarks 26 aufsteht. Alle Rasterpunkte 25 und auch die den Rasterpunkten 25 benachbarten Rasterpunkte (nicht gezeigt) weisen dieselbe korrigierte Höheninformation auf.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiven Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013212035 A1 [0005]
