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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung eines virtuellen Objektes, welches kontaktanalog einer in einer Anzeige eines Fahrzeuges angezeigten realen Umgebung überlagert wird, bei welchem sich die Darstellung des virtuellen Objektes in Abhängigkeit eines Betrachtungswinkels verändert.
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Aus der
DE 100 23 160 A1 ist eine Kartenanzeigevorrichtung bekannt, die einer Routenführungslinie ein perspektivisches Gefühl bzw. Aussehen verleiht, so dass sie leicht betrachtet werden kann, wenn die Gebäude und Straßen dreidimensional angezeigt werden. Ist der Betrachtungsstandpunkt einer Information auf einem realen Objekt vom Fahrzeug aus relativ niedrig, so wird eine Verkehrsregelungsinformation zweidimensional angezeigt. Ist dieser Betrachtungsstandpunktpunkt relativ hoch, wird die Verkehrsregelungsinformation dreidimensional angezeigt.
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Aus der
US 2011/0265023 A1 ist bekannt, Hausnummern als virtuelle Objekte realen Häusern zu überlagern.
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Insbesondere bei der Verwendung von Anzeigeverfahren mit Augmented-reality in Fahrzeugen, bei welchen die Fahrszene vor dem Fahrzeug mithilfe einer Kamera aufgenommen wird und in Echtzeit auf einer Anzeigevorrichtung im Fahrzeug angezeigt wird, werden virtuelle Objekte passgenau, d.h. kontaktanalog, in die Anzeige eingeblendet, so dass sich für den Betrachter der Eindruck ergibt, als wäre das virtuelle Objekt in der Realität tatsächlich vorhanden.
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Dabei ergibt sich das Problem, dass bei der Darstellung von Informationen der realen Objekte, wie beispielsweise Hausnummern, die sich nicht in der Straße direkt vor dem Fahrzeug befinden, sondern in einer Seitenstraße, die von der aktuell befahrenen Straße abzweigt, diese Information durch Häuser und ähnliches verdeckt wird. Dies hat zur Folge, dass sie eigentlich nicht in die Anzeige aufgenommen werden dürften. Da das die auf Augmented-reality basierende Anzeige im Fahrzeug nicht weiß, werden die Informationen dennoch in das Bild eingebracht, was den optischen Eindruck erheblich verschlechtert. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Darstellung eines virtuellen Objektes anzugeben, bei welchen das virtuelle Objekt so angezeigt wird, dass die Übersichtlichkeit der Anzeige für den Fahrzeugführer erhalten bleibt, wobei der optische Eindruck der Anzeige verbessert wird.
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Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
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Die Aufgabe ist mit einem Verfahren dadurch gelöst, dass eine Transparenz des virtuellen Objektes in Abhängigkeit von einem Winkel (∝) zwischen einer eine Ausrichtung des virtuellen Objektes bestimmenden Ebene und vorzugsweise einer Fahrzeuglängsausrichtung (P1) oder der Ausrichtung der Straße (P3), in welcher das Fahrzeug sich befindet, verändert wird.
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Dies hat den Vorteil, dass die Anzeige des virtuellen Objektes zwischen einer vollständigen Anzeige und einer Nichtanzeige in verschiedenen Stufen variiert werden kann. Bei Veränderung des Winkels zwischen der Fahrzeuglängsausrichtung und einer eine Ausrichtung des virtuellen Objektes bestimmenden Ebene verändert sich in vorteilhafter Weise die Sichtbarkeit des virtuellen Objektes. Der Begriff Fahrzeuglängsrichtung umfasst im Sinne der Anmeldung insbesondere die Richtung des Fahrzeugs in Fahrtrichtung. Eine Ausrichtung der Straße ist durch den Verlauf der Straße bestimmt, bei einem geraden Straßenstück bestimmt die Ausrichtung ein zur Längsrichtung parallel verlaufender Vektor, bei einer Kurve ist die Ausrichtung beispielsweise durch eine auf Fahrzeughöhe, insbesondere auf Höhe der durch den Fahrzeugschwerpunkt verlaufenden Hochachse, an den Kurvenabschnitt angelegte Tangente bestimmt Eine Veränderung der Transparenz in Abhängigkeit von einem Winkel (∝) zwischen einer eine Ausrichtung des virtuellen Objektes bestimmenden Ebene und vorzugsweise einer Fahrzeuglängsausrichtung (P1) erflogt vorzugsweise, solange sich das Fahrzeug auf einer Straße in Fahrtrichtung ausgerichtet befindet. Steht das Fahrzeug auf der Straße unter einem Winkel zur Fahrtrichtung, beispielsweise beim Einparken, dann wird die Transparenz des virtuellen Objektes in Abhängigkeit von einem Winkel (∝) zwischen einer eine Ausrichtung des virtuellen Objektes bestimmenden Ebene und der Ausrichtung der Straße (P3), in welcher das Fahrzeug sich befindet, verändert. Zweidimensionale virtuelle Objekte sind einer Ebene angeordnet, die Ebene bestimmt hierbei die Ausrichtung des virtuellen Objektes. Eine Ausrichtung eines dreidimensionalen Objektes ist vorzugsweise durch eine mittels Hauptsymmetrieachsen des dreidimensionalen Objektes definierte Ebene bestimmt. Bevorzugt umfasst die durch die Hauptsymmetrieachsen aufgespannte, die Ausrichtung bestimmende Schnittebene ein durch das virtuelle Objekt dargestelltes dreidimensionales Symbol oder Schriftzeichen in einer unverzerrten zweidimensionalen Ansicht. Die Transparenz des virtuellen Objektes wird in Abhängigkeit vom Winkel zwischen der die Ausrichtung des virtuellen Objektes bestimmenden Ebene und der Fahrzeuglängsausrichtung bestimmt.
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Vorteilhafterweise wird das virtuelle Objekt orthogonal zur Straße oder orthogonal zu einer Häuserfront der realen Umgebung ausgerichtet. Dadurch wird der optische Eindruck der Anzeige erheblich verbessert und eine koordinierte Aussage über das virtuelle Objekt ausgegeben.
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In einer Ausgestaltung wird die Transparenz des virtuellen Objektes mit einer Sichtbarkeitsfunktion variiert. Mittels der Änderung der Transparenz des virtuellen Objektes wird beim Näherkommen an das reale Objekt die Darstellung des virtuellen Objektes verdeutlicht, so dass dem Fahrzeugführer eine Suche nach der als virtuelles Objekt dargestellten Information erleichtert wird. In einer weiteren Ausprägung wäre hierbei auch eine zwei- oder mehrdimensionale Sichtbarkeitsfunktion denkbar, bei der die Sichtbarkeit neben dem Winkel zwischen der in Fahrzeuglängsausrichtung verlaufenden Straße und der von der in Fahrzeuglängsrichtung abzweigenden Straße auch noch von weiteren Parametern abhängt. Beispiele für die weiteren Parameter sind die Entfernung der Hausnummer vom Beginn der Straße, die Entfernung der Hausnummer von der Straßenmitte, die Entfernung der Hausnummer vom Fahrzeug selbst oder die Größe des Hauses.
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In einer Variante nimmt die Transparenz des virtuellen Objektes stetig oder sprunghaft zu oder ab, wobei vorzugsweise bei zunehmendem Winkel zwischen der eine Ausrichtung des einem realen Objekt zugeordneten virtuellen Objektes bestimmenden Ebene und einer Fahrzeuglängsausrichtung (P1) eine andere Sichtbarkeitsfunktion verwendet wird als bei abnehmendem Winkel. Dadurch wird dem Fahrer eine zusätzliche Information darüber gegeben, ob er sich dem virtuellen Objekt nähert oder sich von diesem entfernt.
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In einer Ausführungsform wird die Transparenz zeit- und/oder entfernungsabhängig verändert. Diese zeit- bzw. entfernungsabhängige Änderung erfolgt zusätzlich zu der winkelabhängigen Steuerung, so dass die Information für den Fahrer konkreter ausfällt.
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In einer Ausgestaltung wird die Transparenz des virtuellen Objektes in Abhängigkeit von Straßenklassen gewählt. Somit lassen sich unterschiedliche Sichtbarkeitsfunktionen auf unterschiedliche virtuelle Objekte einstellen. Dabei können die als virtuelle Objekte dargestellten Informationen beispielsweise in großen Straßen früher sichtbar gemacht werden als die Informationen in kleineren Straßen.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird die Transparenz des virtuellen Objektes (bzw. die Sichtbarkeitsfunktion) in Abhängigkeit der Straße gewählt, in dem sich die Objekte befinden. Hierdurch kann beispielsweise die Sichtbarkeit virtueller Objekte in der vom eigenen Fahrzeug befahrenen Straße anders gesteuert werden als die Sichtbarkeit in benachbarten Straßen, d.h. beispielsweise von der befahrenen Straße abzweigende oder parallel verlaufende Straßen.
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In einer Alternative wird eine vorgegebene Sichtbarkeitsfunktion des virtuellen Objektes einem ersten Objekt einer Straße der realen Umgebung zugeordnet. Somit wird das virtuelle Objekt, das an einem ersten Objekt der Straße angeordnet ist, anders dargestellt als die nachfolgenden Objekte, was die Orientierung des Fahrzeugführers unterstützt.
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In einer weiteren Ausführungsform zeigt die Sichtbarkeitsfunktion das virtuelle Objekt zwei- oder dreidimensional. Bei der Darstellung des virtuellen Objektes kann demzufolge aus unterschiedlichsten Kriterien gewählt werden und somit die Vielfalt der Information der Anzeige erhöht werden.
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In einer Weiterbildung wird als virtuelles Objekt eine Hausnummer eines Hauses oder ein POI verwendet, wobei die Objekte perspektivisch dargestellt werden. Diese vorzugsweise perspektivische Darstellung führt zu einem Herausheben des virtuellen Objektes gegenüber dem Hintergrund der Anzeige.
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In einer weiteren Ausführungsform wird die Transparenz der Hausnummer in Abhängigkeit der Entfernung der Hausnummer zu einem Straßenanfang oder einer Straßenmitte oder zum Fahrzeug selbst verändert.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeuges zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 3 ein Ausführungsbeispiel für Sichtbarkeitsfunktionen und
- 4 eine perspektivische Darstellung von Häusern mit augmentierten Hausnummern.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeuges 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, bei welchem das Fahrzeug 1 ein Steuergerät 3 aufweist, welches mit einer Kamera 5, die die Umgebung des Fahrzeuges 1 in Fahrtrichtung aufnimmt, verbunden ist. Das Steuergerät 3 leitet die von der Kamera 5 aufgenommenen Bilder auf eine Anzeigeeinheit 7 weiter, die vom Fahrzeugführer beobachtet wird. In dem Steuergerät 3 ist ein Mikroprozessor 9 enthalten, in welchem ein Verfahren zur Erzeugung von virtuellen Objekten abgespeichert ist, welches aus Informationen von real existierenden Objekten virtuelle Objekte erzeugt. Dabei wird der Erzeugung der virtuellen Objekte ein Kartenmaterial zugrunde gelegt. Die von der Kamera 5 aufgenommene Fahrszene wird in Echtzeit auf der Anzeigeeinheit 7 angezeigt. Das virtuelle Objekt wird dabei kontaktanalog, d.h. passgenau, in das Anzeigebild eingepasst, so dass sich für den Betrachter der Eindruck ergibt, als wäre das virtuelle Objekt in der Realität tatsächlich vorhanden. Bei diesen virtuellen Objekten, die Informationen der realen Objekte wiedergeben, handelt es sich beispielsweise um Hausnummern, die in das Anzeigebild eingepasst werden. Für den Betrachter ergibt sich dabei der Eindruck, als wären diese tatsächlich an dem entsprechenden Haus vorhanden. In einer alternativen Ausführungsform werden die virtuellen Objekte über ein Head-Up-Display (HUD) auf einer Windschutzscheibe kontaktanalog einer realen Umgebung überlagert dargestellt.
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Ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren wird folgend anhand 2 erläutert. Die 2 stellt eine Draufsicht auf Straßen und Fahrzeug dar. Das Fahrzeug 1 befährt die vertikal dargestellte Straße 11. Die Fahrtrichtung des Fahrzeuges 1, d.h. die Fahrzeuglängsausrichtung ist über einen Pfeil P1 gekennzeichnet, welcher entsprechend verlängert ist. Die Straße 13 zweigt von der in Fahrtrichtung verlaufenden Straße 11 ab. Ebenso gekennzeichnet ist eine Reihe von Hausnummer-Objekten 2, 4, 5, 42, welche an entsprechenden real existierenden, nicht dargestellten Häusern entsprechend der Darstellung in 4 in einer Ebene eingeblendet werden. Die Anordnung der eingeblendeten Hausnummern an den Häusern ist in 4 beispielhaft für die Hausnummern 2 und 42 gezeigt. Im vorliegenden Beispiel ist die durch die Linie P2 angedeutete Ausrichtung der Hausnummer Objekte 2, 4, 5 orthogonal zur Straße 13.
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Die Linie P2 stellt in 2 dabei die Draufsicht der die Ausrichtung des virtuellen Objektes bestimmenden Ebene dar, in der die Hausnummer dargestellt wird. Die Linie P2 umfassende Ebene stellt somit die Ausrichtung des virtuellen Objektes, d.h. der Hausnummer dar. Die Ausrichtung der Ebene ist orthogonal zur Straße, alternativ kann diese auch orthogonal zur Häuserfront oder parallel zur Häuserfront bzw. zur Straße 13 gewählt werden. Der Winkel ∝ zwischen der Linie P2 bzw. der die Linie P2 umfassenden Ebene und der Fahrzeuglängsausrichtung P1 erfüllt dabei im Steuergerät 3 eine Steuerfunktion hinsichtlich der Sichtbarkeit der als virtuelle Objekte in das reale Anzeigebild eingeblendeten Hausnummern. Eine Sichtbarkeitsfunktion setzt den Winkel ∝ einer jeden Hausnummer in Relation zur Sichtbarkeit der Hausnummer. Die Sichtbarkeit der Hausnummer wird dabei, wie in 3 gezeigt, über die Transparenz des virtuellen Objektes gesteuert. Dabei bedeutet eine Opacity von 0, dass die Hausnummer nicht sichtbar ist. Eine Opacity von 1 bedeutet, dass die Hausnummer voll sichtbar ist. Dazwischen kann die Transparenz der Hausnummer variiert werden. In vorliegendem Beispiel werden aufgrund der Sichtbarkeitsfunktion aus 3 die Hausnummern 4, 2 und 5 gegenüber der Hausnummer 42 transparenter dargestellt.
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In 3 sind beispielhaft zwei unterschiedliche Sichtbarkeitsfunktionen F1, F2 dargestellt, wobei in der Sichtbarkeitsfunktion F1 die Sichtbarkeit des virtuellen Objektes langsam zunimmt und abnimmt. In der Sichtbarkeitsfunktion F2 erfolgt die Sichtbarkeit bei einem bestimmten Winkel ∝ plötzlich. Letzteres schließt nicht aus, dass die Hausnummer bei Erreichen des Winkels ∝ dennoch sanft eingeblendet wird. Für diese sanfte Einblendung ist die Transparenz nicht die Funktion des Winkels ∝, sondern eine Funktion der Zeit.
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In einer Alternative kann für das Ein- und Ausblenden der Hausnummer auch eine Hysterese verwendet werden. Das bedeutet, dass bei zunehmendem Betrachtungswinkel ∝ eine andere Sichtbarkeitsfunktion verwendet wird als bei abnehmendem Betrachtungswinkel. Ebenso können weitere Filterfunktionen angewendet werden, um ein schnelles Ein- oder Ausblenden zu vermeiden oder ein ständiges Ein- und Ausblenden zu unterbinden. Dies kann beispielsweise auch entfernungsabhängig gesteuert werden.
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Die Zuweisung von Hausnummern zu Sichtbarkeitsfunktionen kann in Abhängigkeit verschiedener Kriterien erfolgen. Dabei kann die Zuordnung der Sichtbarkeitsfunktion in Abhängigkeit einer Straßenklasse oder in Abhängigkeit zu einem ersten Haus jeder Straße erfolgen, um die Sichtbarkeit der ersten Hausnummer in einer Straße zu verbessern. Zusätzlich ist auch eine zwei- oder dreidimensionale Sichtbarkeitsfunktion denkbar, die zusätzlich zur Abhängigkeit vom Betrachtungswinkel berücksichtigt wird. Weitere Parameter, die für die Sichtbarkeitsfunktion berücksichtigt werden können, sind die Entfernung der Hausnummer vom Beginn der Straße, die Entfernung der Hausnummer von der Straßenmitte, die Entfernung der Hausnummer vom Fahrzeug selbst oder die Größe des Hauses.
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Es ist offensichtlich, dass die vorgeschlagene Lösung sich nicht nur auf die Darstellung von Hausnummern bezieht, sondern auch auf die Darstellung beliebiger Informationen, die als virtuelle Objekte auf der Anzeigeeinheit 7 wiedergegeben werden, angewendet werden kann. Weitere Objekte können beispielsweise Straßenschilder oder andere Points of Interest sein.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 3
- Steuergerät
- 5
- Kamera
- 7
- Anzeigeeinheit
- 9
- Mikroprozessor
- 11
- Straße
- P1
- Ausrichtung Fahrzeuglängsrichtung
- P2
- Linie in einer ein virtuelles Objekt umfassenden Darstellungsebene
- P3
- Ausrichtung der Straße
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10023160 A1 [0002]
- US 2011/0265023 A1 [0003]
