DE102019135721A1

DE102019135721A1 - Verfahren zum Steuern einer Datenbrille während einer Fahrt eines Kraftfahrzeugs sowie Anzeigevorrichtung, Kraftfahrzeug, Analyseschaltung und VR-System

Info

Publication number: DE102019135721A1
Application number: DE102019135721.7A
Authority: DE
Inventors: Gerrit Lochmann
Original assignee: Holoride GmbH
Current assignee: Holoride De GmbH
Priority date: 2019-12-23
Filing date: 2019-12-23
Publication date: 2021-06-24
Also published as: WO2021130302A3; WO2021130302A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren Steuern einer Datenbrille während einer Fahrt eines Kraftfahrzeugs. Dabei soll ein Ausgabeinhalt (204) für eine Datenbrille (118) dynamisch in Abhängigkeit von festgelegten Streckenintervallen (202) einer Fortbewegungsstrecke (200), entlang derer sich die Datenbrille (118) bewegt, erzeugt werden. Die Streckenintervalle (202) werden durch Eigenschaftskriterien (300) festgelegt. Jedem Eigenschaftskriterium (300) und somit jedem mittels dem Eigenschaftskriterium festgelegten Streckenintervall (202) ist dabei ein bestimmter Ausgabeinhalt (204) zugeordnet. Immer wenn die Datenbrille (118) auf der Fortbewegungsstrecke (200) eine Position erreicht, die in ein solches Streckenintervall (202) fällt, wird der zugeordnete Ausgabeinhalt (204) mittels der Datenbrille (118) an einen Nutzer ausgegeben. Die Eigenschaftskriterien (300) können dabei auf beliebige oder unterschiedliche Fortbewegungsstrecken (200) angewendet werden. Somit reicht ein einzelnes Fahrzeugeigenschaftskriterium auf, um für unterschiedliche Fortbewegungsstrecken (200) dynamisch den Ausgabeinhalt (204) zu erzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Datenbrille. Die Erfindung betrifft auch eine Anzeigevorrichtung mit der Datenbrille und einer Steuerschaltung sowie ein Kraftfahrzeug mit der Anzeigevorrichtung. Schließlich betrifft die Erfindung auch eine Analyseschaltung zum Erzeugen eines Ausgabeinhalts für die Datenbrille und ein VR-System mit der Analyseschaltung.
Bei der Verwendung einer Datenbrille in einem Kraftfahrzeug ist man daran interessiert, wie der Anzeigeinhalt für die Datenbrille in Abhängigkeit von einer Fortbewegungsstrecke der Datenbrille, erzeugt werden kann. Mit Datenbrille im Sinne der Erfindung ist ein am Kopf tragbares Gerät gemeint, mittels welchem einem Träger oder Nutzer eine virtuelle Umgebung angezeigt werden kann. Bei dem Ausgabeinhalt kann es sich somit um Bilder oder Bildobjekte, also grafische Objekte, handeln. Bevorzugt kann die Datenbrille auch Geräusche oder Töne als Ausgabeinhalt an den Träger bereitstellen. Die Datenbrille kann beispielsweise als blickdichte VR-Brille (Virtual Reality Brille, Brille für virtuelle Darstellung) oder durchsichtige AR-Brille (Augmented Reality Brille; Brille zum Darstellen einer erweiterten Realität) ausgestaltet sein.
Die genannte Fortbewegungsstrecke ist insbesondere eine Strecke oder Route, entlang derer sich die Datenbrille fortbewegt. Bei der Fortbewegungsstrecke kann es sich beispielsweise um eine Spazierstrecke oder einen Fußweg handeln, die oder den der Träger mit am Kopf befestigter Datenbrille abläuft. Bevorzugt kann es sich bei der Fortbewegungsstrecke auch um eine Fahrstrecke für ein Kraftfahrzeugs handeln, wobei der Träger der Datenbrille sich als Mitfahrer oder Beifahrer in dem Kraftfahrzeug befindet.
Vorzugsweise ist der Ausgabeinhalt dabei an die (Fort)Bewegung der Datenbrille entlang der Fortbewegungsstrecke angepasst. Das heißt, die (reale) Fortbewegungsstrecke, entlang derer die Datenbrille bewegt wird, wird dem Träger analog als eine in der virtuellen Umgebung dargestellter Weg oder Strecke (virtuelle Fortbewegungsstrecke) dargestellt. Um den Ausgabeinhalt der virtuellen Fortbewegungsstrecke nun an die Bewegung der Datenbrille anzupassen, sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Methoden bekannt.
Zum Beispiel offenbart die DE 10 2018 201 523 A1 das Analysieren einer Streckenführung einer bevorstehenden Strecke, um zu überprüfen, wie gut die Streckenführung zu einem Unterhaltungsangebot passt, das einem Nutzer einer elektronischen Datenbrille zum Anzeigen angeboten wird. Es geht also darum, ein passendes Unterhaltungsangebot in Abhängigkeit von der Streckenführung auszuwählen oder zu filtern.
Aus der US 10,043,316 B2 ist beispielsweise ein System mit einem Kraftfahrzeug und einer Datenbrille bekannt, bei dem ein virtueller Inhalt der Datenbrille in Abhängigkeit von Umgebungsdaten und einem aus den Umgebungsdaten berechneten Stimulus, der während der Fahrt mit dem Kraftfahrzeug auf den Träger der Datenbrille wirkt, erzeugt wird. Bei den Umgebungsdaten kann es sich um eine Fahrstrecke für einen Streckenabschnitt (zum Beispiel eine Strecke zwischen einer Start- und Zielposition bei einer Abholfahrt) einer aktuellen Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs handeln. Hierbei geht es insbesondere darum, die Bewegung des virtuellen Inhalts möglichst genau an die Bewegungstrajektorie des Kraftfahrzeugs anzupassen, indem bekannte Routeninformationen zwischen Start- und Zielort des Kraftfahrzeugs genutzt werden.
Die WO 2019/072479 A1 offenbart ein Verfahren, bei dem eine Route für ein Kraftfahrzeug in Abhängigkeit davon ausgewählt wird, wie gut deren Streckenführung zu einem vorgegebenen Thema für eine virtuelle Umgebung passt. Während der Fahrt wird dann eine Eigenbewegung des Kraftfahrzeugs erfasst und ein virtueller Inhalt für eine Datenbrille entsprechend der erfassten Eigenbewegung dargestellt.
Der genannte Stand der Technik beschreibt das Anpassen des Ausgabeinhalts dabei immer nur für eine bekannte Fortbewegungsstrecke.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Ausgabeinhalt für die Datenbrille vorausschauend und simulationsadäquat zu erzeugen.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren offenbart.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass das Erzeugen des Ausgabeinhalts vorausschauend und simulationsadäquat gestaltet werden kann, wenn der virtuelle Ausgabeinhalt dynamisch in Abhängigkeit von den Eigenschaften von festgelegten Streckenintervallen der Fortbewegungsstrecke erzeugt wird. Die Streckenintervalle werden dabei automatisch durch Regeln oder Eigenschaftskriterien festgelegt. Ein Eigenschaftskriterium kann zum Beispiel „Rechtskurve“ sein. Entlang der Fortbewegungsstrecke werden als Streckenintervalle alle Streckenabschnitte, die eine Rechtskurve darstellen, identifiziert. Jedem Eigenschaftskriterium und somit jedem mittels des Eigenschaftskriteriums festgelegten Streckenintervall ist ein bestimmter virtueller Ausgabeinhalt zugeordnet. Immer wenn die Datenbrille auf der realen Fortbewegungsstrecke nun eine Position erreicht, die in ein solches Streckenintervall fällt, wird dem Träger der diesem Streckenintervall zugeordnete Ausgabeinhalt mittels der Datenbrille ausgegeben. Die Eigenschaftskriterien können dabei auf unterschiedliche Fortbewegungsstrecken angewendet werden. Somit muss die Fortbewegungsstrecke nicht im Voraus bekannt sein. Es reicht stattdessen ein einzelner Satz an Eigenschaftskriterien aus, um für unterschiedliche Fortbewegungsstrecken dynamisch den Ausgabeinhalt erzeugen zu können.
Um dies zu realisieren, beschreibt die Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen des Ausgabeinhalts für die genannte Datenbrille. Dabei wird mittels einer Analyseschaltung die zurückzulegende Fortbewegungsstrecke der Datenbrille ermittelt. Dies kann im Voraus oder während des Fortbewegens entlang der Fortbewegungsstrecke erfolgen. Die Fortbewegungsstrecke liegt der Analyseschaltung insbesondere als Fortbewegungsdatensatz vor. Mit „zurückzulegend“ ist gemeint, dass es sich bei der Fortbewegungsstrecke beispielsweise um eine Fortbewegungsstrecke handelt, die in Zukunft oder voraussichtlich noch mit der Datenbrille zurückgelegt wird. Von der ermittelten Fortbewegungsstrecke wird dann unter Anwendung von wenigstens einem vorgegebenen Eigenschaftskriterium wenigstens ein Streckenintervall abgegrenzt, welches das jeweilige Eigenschaftskriterium erfüllt. Das jeweilige Eigenschaftskriterium stellt somit eine Regel dar, gemäß welcher die Fortbewegungsstrecke in verschiedene Streckenintervalle unterteilt wird. Wie zuvor beschrieben, ist ein Beispiel für das Eigenschaftskriterium die genannte „Rechtskurve“. Dementsprechend werden aus der Fortbewegungsstrecke alle Streckenintervalle oder Streckenabschnitte herausgesucht, welche eine Rechtskurve darstellen. Alle dasselbe Eigenschaftskriterium erfüllenden Streckenintervalle sind dabei in einer jeweiligen Intervallmenge zusammengefasst. Die Intervallmenge umfasst somit zum Beispiel alle Rechtskurven entlang der Forstbewegungsstrecke.
Zum Erzeugen des Ausgabeinhalts ist jedem Eigenschaftskriterium ein Ausgabedatensatz zugeordnet. Dieser Ausgabedatensatz beschreibt, wie das jeweilige Streckenintervall, welches das Eigenschaftskriterium erfüllt, in der Datenbrille repräsentiert werden soll. Der Ausgabedatensatz stellt also beispielsweise ein digitales Signal dar, welches den Ausgabeinhalt repräsentiert. Dadurch kann ein gemeinsamer Ausgabedatensatz für alle Streckenintervalle, die in einer gemeinsamen Intervallmenge enthalten sind, vorgesehen sein. In dem Beispiel der Rechtskurven, kann also für jeden Streckenabschnitt, der eine Rechtskurve beschreibt, derselbe Ausgabedatensatz vorgegeben werden.
Der Ausgabedatensatz wird als nächstes zusammen mit dem jeweiligen Streckenintervall an eine Steuerschaltung für die Datenbrille übertragen. Mittels des Ausgabedatensatzes kann ein Ausgabeelement der Datenbrille dazu angesteuert werden, den durch den jeweiligen Ausgabedatensatz vorgegebenen Ausgabeinhalt auszugeben. Insbesondere steuert die Steuerschaltung das Ausgabeelement an, also zum Beispiel einen Bildschirm oder eine Pixelmatrix.
Um das Ausgeben des Ausgabeinhalts dabei mit der Fortbewegungsstrecke zu koordinierten, kann eine geografische Position der Datenbrille ermittelt werden und überprüft werden, auf welchem Streckenintervall der Fortbewegungsstrecke sich die Datenbrille gerade befindet. Das heißt, das Ausgeben des Ausgabeinhalts erfolgt, während sich die Datenbrille entlang der Fortbewegungsstrecke bewegt, ab Erreichen einer geografischen Position, welche mit dem jeweiligen Streckenintervall korreliert ist. Somit kann der Ausgabeinhalt beispielsweise dann angezeigt werden, wenn die geografische Position der Datenbrille einer geografischen Position einer Intervallgrenze des Streckenintervalls entspricht. Alternativ kann der Ausgabeinhalt auch unter Berücksichtigung eines Annäherungskriteriums an das Streckenintervall ausgegeben werden. Dementsprechend kann der Ausgabeinhalt beispielsweise schon dann ausgegeben werden, wenn sich die Datenbrille an einer geografischen Position befindet, bei welcher am Sichthorizont der virtuellen Umgebung für den Träger bereits das vorgegebene Streckenintervall sichtbar wäre.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass der Ausgabeinhalt unabhängig von einer konkreten Fortbewegungsstrecke festgelegt oder vorbereitet werden kann. Es genügt somit ein Satz an Eigenschaftskriterien, um für unterschiedliche Fortbewegungsstrecken der Datenbrille dynamisch den Ausgabeinhalt an diese anzupassen. Derselbe Satz an Eigenschaftskriterien kann somit auf verschiedene Routen oder Strecken angewendet werden.
Die genannte Fortbewegungstrecke liegt zum Verarbeiten durch die Analyseschaltung bevorzugt als Fortbewegungsdatensatz vor. Das jeweilige Streckenintervall liegt dementsprechend ebenfalls bevorzugt als Intervalldatensatz mit Intervallgrenzen vor. Der genannte Ausgabedatensatz kann zum Beispiel als (digitales) Bildsignal oder Tonsignal oder als 3D-Umgebungsmodell, welches an die genannte Steuerschaltung bereitgestellt wird, realisiert sein. Dieser Ausgabedatensatz kann bei passender Verarbeitung durch das genannte Ausgabeelement in die virtuelle Umgebung, also Bilder oder Bildobjekte, und/oder Geräusche, insbesondere eine dreidimensionale Geometrie einer Umgebung, umgewandelt werden. Dazu kann das Ausgabeelement beispielsweise als eine Lautsprecheranordnung und/oder eine Displayanordnung der Datenbrille ausgebildet sein. Die besagte Analyseschaltung oder die besagte Steuerschaltung kann zum Beispiel als elektronische Schaltungsanordnung mit einem Mikroprozessor realisiert sein.
Zu der Erfindung gehören auch Ausführungsformen, durch die sich weitere Vorteile ergeben.
In den folgenden Ausführungsformen, ist beschrieben, wie das jeweilige Eigenschaftskriterium ausgestaltet sein kann, um die Streckenintervalle abzugrenzen.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass in einer Variante dieser Ausführungsform gemäß zumindest einem Eigenschaftskriterium zum Abgrenzen des wenigstens einen Streckenintervalls eine Geometrie der Fortbewegungsstrecke ausgewertet wird. Das heißt, es kann eine Form oder bauliche Ausgestaltung der Fortbewegungsstrecke analysiert werden. Das jeweilige Eigenschaftskriterium dieser Variante kann zum Beispiel „Rechtskurven“, „Linkskurven“, „Kreuzungen“, „Hügel“ und/oder vorbestimmte geometrische Streckenformen beschreiben. Mit Geometrie ist also insbesondere eine Länge und/oder Krümmung gemeint. Das Auswerten der Geometrie ist im Weiteren noch einmal genauer erläutert.
Zusätzlich oder alternativ kann entsprechend einer weiteren Variante dieser Ausführungsform gemäß zumindest einem Eigenschaftskriterium zum Abgrenzen des wenigstens einen Streckenintervalls eine Kategorie der Fortbewegungsstrecke ausgewertet. Das heißt, es können Straßenklassen, die in der Fortbewegungsstrecke enthalten sind, unterschieden werden. Das jeweilige Eigenschaftskriterium dieser Variante kann beispielsweise „Autobahnen“, „Landstraßen“, „Ortschaften“, „Waldwege“ und/oder eine vorbestimmte Stra-ßenklasse beschreiben. Die Kategorie kann beispielsweise aus einer digitalen Karte, die zum Beispiel von einem Navigationssystem bereitgestellt wird, abgelesen werden.
Zusätzlich oder alternativ kann entsprechend einer weiteren Variante dieser Ausführungsform gemäß zumindest einem Eigenschaftskriterium zum Abgrenzen des wenigstens einen Streckenintervalls auch eine für die Fortbewegungsstrecke vorgegebene Geschwindigkeitsbegrenzung ausgewertet werden. Das heißt, es können Streckenabschnitte mit unterschiedlichen maximal erlaubten Fortbewegungsgeschwindigkeit unterschieden werden. Das jeweilige Eigenschaftskriterium dieser Variante kann zum Beispiel eine Höchstgeschwindigkeit von 80 km/h, oder 50 km/h, oder nur 20 km/h oder eine vorbestimmte Geschwindigkeitsbegrenzung beschreiben. Die für das jeweilige Streckenintervall geltende Geschwindigkeitsbegrenzung kann beispielsweise aus einer digitalen Karte, die zum Beispiel von einem Navigationssystem bereitgestellt wird, abgelesen werden. Zusätzlich oder alternativ kann die für das jeweilige Streckenintervall geltende Geschwindigkeitsbegrenzung auch durch Erfassen und Auslesen von Informationen einer Straßenbeschilderung ermittelt werden.
Zusätzlich oder alternativ kann entsprechend einer weiteren Variante dieser Ausführungsform gemäß zumindest einem Eigenschaftskriterium zum Abgrenzen des wenigstens einen Streckenintervalls auch ein Verkehrsaufkommen entlang der Fortbewegungsstrecke ausgewertet werden. Das heißt, es kann zwischen Streckenabschnitten mit einer unterschiedlichen Verkehrsdichte entlang der Fortbewegungsstrecke unterschieden werden. Das jeweilige Eigenschaftskriterium dieser Variante kann beispielsweise ein „hohes Verkehrsaufkommen“, oder „mittelmäßiges Verkehrsaufkommen“, oder ein „geringes Verkehrsaufkommen“, wie es durch vorgegebene Definitionsdaten definiert werden kann, beschreiben. Das für das jeweilige Streckenintervall vorliegende Verkehrsaufkommen kann beispielsweise aus einer mit Verkehrsdaten angereicherten digitalen Karte, die zum Beispiel von einem Navigationssystem bereitgestellt wird, abgelesen werden. Alternativ kann das für das jeweilige Streckenintervall vorliegende Verkehrsaufkommen auch mittels einer Car-to-Car oder Car-to-X Kommunikation ermittelt werden.
Zusätzlich oder alternativ kann entsprechend einer weiteren Variante dieser Ausführungsform gemäß zumindest einem Eigenschaftskriterium zum Abgrenzen des wenigstens einen Streckenintervalls auch eine Fortbewegungsdauer der Datenbrille ausgewertet werden. Das heißt, für das jeweilige Streckenintervall kann eine Nutzungsdauer oder Tragedauer der Datenbrille ermittelt werden. Es kann also zwischen Streckenabschnitten, für die eine vorbestimmte Reisezeit vorgesehen ist, unterschieden werden. Das jeweilige Eigenschaftskriterium dieser Variante kann beispielsweise „von der vierten bis zur siebten Minute der Reisezeit“ beschreiben.
Zusätzlich oder alternativ kann entsprechend einer weiteren Variante dieser Ausführungsform gemäß zumindest einem Eigenschaftskriterium zum Abgrenzen des wenigstens einen Streckenintervalls eine Fortbewegungsdistanz der Datenbrille ausgewertet werden. Es kann also zwischen Streckenabschnitten, die eine vorbestimmte Distanz auf der Fortbewegungsstrecke entsprechen unterscheiden werden. Für den Fall, dass die Distanz der Fortbewegungsstrecke beispielsweise nicht bekannt ist, kann ein Verhältnis einer aktuell mit der Datenbrille zurückgelegten Distanz zu einer vorgegebenen Maximaldistanz bestimmt werden. Das jeweilige Eigenschaftskriterium dieser Variante kann beispielsweise „ein Drittel einer Maximaldistanz“ beschreiben. Alternativ kann bei bekannter Distanz der Fortbewegungsstrecke ein Streckenabschnitt mit definierter Ausdehnung im Vergleich zu der Fortbewegungsstrecke ermittelt werden. Das jeweilige Eigenschaftskriterium dieser Variante kann also beispielsweise „von 60 Prozent bis 70 Prozent der Länge der Fortbewegungsstrecke“ sein.
Im Folgenden ist nun das bereits erwähnte Auswerten der Geometrie näher beschrieben. Gemäß einer weiteren der Ausführungsformen ist dazu vorgesehen, dass bei dem Auswerten der Geometrie der Fortbewegungsstrecke ein Streckenverlauf der Fortbewegungsstrecke mit zumindest einer vorbestimmten Formenschablone verglichen wird. Bei der Formschablone kann es sich beispielsweise um eine Kreuzungsschablone oder eine Rechtskurvenschablone handeln. Die Formenschablone stellt also eine vorgegebene geometrische Form dar. Falls nun ein Streckenabschnitt der Fortbewegungsstrecke mit der Formenschablone gemäß einem vorgegebenen Ähnlichkeitskriterium übereinstimmt, wird ein der Formenschablone entsprechendes Streckenintervall abgegrenzt. Dadurch kann mittels der Formenschablone überprüft werden, ob die Fortbewegungsstrecke beispielsweise eine Rechtskurve enthält, welche eine gleiche oder ähnliche geometrische Form aufweist, wie die Formenschablone.
Das Ähnlichkeitskriterium legt dabei fest, inwiefern der gefundene Streckenabschnitt in seiner Geometrie höchstens von der Formenschablone abweichen darf, um immer noch als zu dieser Formenschablone passend anerkannt zu werden. Zum Beispiel kann eine maximale Abweichung von 20%, insbesondere 10%, bevorzugt 5% in Bezug auf eine Krümmung und/oder eine Länge durch das Ähnlichkeitskriterium vorgegeben sein.
Die Formenschablone kann beispielsweise auch eine abstrakte Beschreibung, wie beispielsweise einen vorgegebenen Krümmungsradius, betreffen. Entsprechend kann beispielsweise eine Krümmungsanalyse auf die Fortbewegungsstrecke angewendet werden, um eine Mustererkennung durchzuführen. Dadurch kann der ähnlichste Streckenabschnitt der Fortbewegungsstrecke im Vergleich zu einer Beispielform, also der Formenschablone, gefunden werden. Die ähnlichsten Treffer, also die ähnlichsten Streckenabschnitte, insbesondere die Streckenabschnitte, deren Ähnlichkeit über einen vorgegebenen Ähnlichkeitsschwellenwert liegt, werden dann in einer gemeinsamen Intervallmenge eingeordnet.
Die Formenschablone kann beispielsweise synthetisch generiert werden, wie eine sogenannte Spline n-ten Grades (Polynomzug). Alternativ kann die Formenschablone auch durch Auswerten von bekannten Fahrstreckengeometrien erlernt werden. Weitere Beispiele für die Formenschablone sind beispielsweise eine gerade Linie mit einer bestimmten Länge, eine lange Rechtskurve oder ein U-Turn (Fahrtrichtungswechsel um 180 Grad). Eine Formenschablone kann als ein künstliches neuronales Netzwerk realisiert werden.
In den folgenden Ausführungsformen ist sind die Streckenintervalle und die resultierende Intervallmengen näher erläutert.
Gemäß einer Ausführungsform ist dementsprechend vorgesehen, dass überlappende Streckenintervalle in der jeweiligen Intervallmenge bestimmt werden und durch Zusammenfassen oder Aufteilen in nicht überlappende Streckenintervalle umgewandelt werden. Das heißt, alle Streckenintervalle derselben Intervallmenge weisen somit nicht überlappende Intervallgrenzen auf. Jeder Streckenabschnitt, der durch ein Streckenintervall bestimmt ist, umfasst in seiner Länge oder Ausdehnung also höchstens zwei vorgegebenen Intervallgrenzen, nämlich Anfang und Ende.
Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass ein Design der Ausgabeinhalte verbessert und somit komplexere Szenen durch Kombinieren von Intervallmengen generiert werden können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass für wenigstens eine Intervallmenge das wenigstens eine Streckenintervall unter Anwendung von wenigstens einem Anpassungskriterium bezüglich einer Häufigkeit und/oder einer Ausdehnung angepasst wird.
Alle durch ein gemeinsames Eigenschaftskriterium erzeugte Streckenintervalle (Streckenintervalle einer Intervallmenge) können somit durch eine Modifikationsfunktion, die durch das Anpassungskriterium beschrieben ist, modifiziert oder verändert werden. In Bezug auf das Anpassen der Häufigkeit kann ein Anpassungskriterium beispielsweise „Behalte nur die ersten zwei Streckenintervalle innerhalb einer Intervallmenge“ sein. Somit kann beispielsweise die Anzahl an Streckenintervallen in der Intervallmenge reduziert werden. In Bezug auf das Anpassen der Ausdehnung kann ein Anpassungskriterium beispielsweise „Dehne alle Streckenintervalle um eine Länge von 50 Prozent aus“ sein. Somit können beispielsweise die Intervallgrenzen der Streckenintervalle verschoben, also vergrößert oder verkleinert werden.
Dadurch kann sichergestellt werden, dass eine Darstellungszeit des Anzeigeinhalts für den Träger ausreichend lang ist, sodass der Träger den Anzeigeinhalt auch wahrnehmen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Streckenintervall unter Anwendung von mehr als einem vorgegebenen Eigenschaftskriterium abgegrenzt wird. Es werden also bevorzugt zwei oder mehr Eigenschaftskriterien auf die Fortbewegungsstrecke angewendet werden, um wenigstens ein Streckenintervall zu erzeugen, das zugleich mehrere Eigenschaftskriterien erfüllt. Die jeweiligen Eigenschaftskriterien werden dabei mittels wenigstens eines vorgegebenen algebraischen oder logischen Operators verknüpft. Die Eigenschaftskriterien stellen somit Operanten dar, auf welche der jeweilige Operator angewendet wird. Als Operator kann beispielsweise ein Oder-Operator (Disjunktionsoperator)oder ein Und-Operator (Konjunktionsoperator) oder ein Nicht-Operator (Negationsoperator) genutzt werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Operator auch als Plus-Operator oder Minus-Operator ausgestaltet sein. Als Ergebnis entsteht dann ein neues oder verknüpftes Eigenschaftskriterium (durch Operator verknüpfte Eigenschaftskriterien). Ein derart verknüpftes Eigenschaftskriterium kann beispielsweise „jede Rechtskurve auf der ersten Hälfte der Fahrstrecke“ oder „auf der ersten Hälfte der Fahrstrecke, außer auf Autobahnen“ sein. Jedem verknüpften Eigenschaftskriterium kann dann wieder ein bestimmter Ausgabedatensatz zugeordnet sein, durch welchen der Ausgabeinhalt definiert ist.
Um das Verknüpfen der Eigenschaftskriterien und somit das Verknüpfen von unterschiedlichen Streckenintervallen zu realisieren, können zum Beispiel auch die Intervallmengen entsprechend des jeweiligen algebraischen Operators miteinander verrechnet werden. Dementsprechend ist gemäß einer weiteren der Ausführungsformen vorgesehen, dass anhand jedes Eigenschaftskriteriums die zugehörige Intervallmenge an nicht überlappenden Streckenintervallen einzeln ermittelt wird und die algebraischen Operatoren auf die Intervallmengen angewendet werden. Somit können alle Streckenintervalle innerhalb einer ersten Intervallmenge mit Streckenintervallen innerhalb einer zweiten Intervallmenge algebraisch oder logisch verknüpft werden. Als die üblichen logischen, insbesondere mengenspezifischen, Operatoren können hier zum Beispiel genannt werden: ein Vereinigungs-Operator, ein Schnittmengen-Operator, ein Differenzmengen-Operator und ein Symmetrische-Differenz-Operator. Somit kann es sich bei dem jeweiligen algebraischen Operator bevorzugt um einen Mengenoperator handeln, der auf sogenannten „Überabzählbaren Mengen“ angewendet wird. Das bedeutet, der jeweilige Operator bezieht sich auf alle infinitesimalen Bereiche innerhalb des des jeweiligen Streckenintervalls, die in wenigstens zwei Operandenmengen (zwei mittels Operator verknüpfte Intervallmengen) vorkommen. Beispielsweise ergeben sich bei dem Verknüpfen der beiden in verschiedenen Intervallmengen hinterlegten Streckenintervalle ([0.2,0.6]) und ([0.4,0.5]) mittels eines Differenzmengen-Operators die zwei neuen Streckenintervalle ([0.2,0.4], [0.5,0.6]), welche in einer neuen gemeinsamen Intervallmenge hinterlegt sind.
Die algebraischen Operatoren, die Eigenschaftskriterien und die genannten Modifikationsfunktionen stellen insgesamt mathematische Ausdrücke dar, die beliebig tief verschachtelt sein können. Ein Ausdruck verknüpft somit mehrere Analyseschritte, die gemäß der Verschachtelung von Operatoren von innen nach außen ausgewertet werden können.
Ein mathematischer Ausdruck kann auf jede beliebige Fortbewegungsstrecke angewendet werden und erzeugt dabei ein individuelles Analyseergebnis bestehend aus einer Intervallmenge pro Analyseschritt, die dazu dienen, den Ausgebeinhalt zu steuern. Insbesondere können diese mathematischen Ausdrücke als Knoten eines gerichteten Graphen dargestellt werden. Um eine Handlung in der virtuellen Umgebung zu erzeugen, kann jedem Ausgang eines Knotens jeweils ein Ausgabedatensatz, also eine bestimmter Inhalt in der virtuellen Umgebung, zugeordnet werden. Dadurch kann insgesamt in der virtuellen Umgebung eine Handlung erzeugt werden, die sich verändert, je nach dem auf welche Fahrstrecke der Graph angewendet wird. Indem der gerichtete Graph nun beispielsweise visualisiert dargestellt wird, kann für einen Designer, der den Ausgabeinhalt der Datenbrille gestalten soll, ein einfaches und übersichtliches Autorenwerkzeug geschaffen werden.
In der folgenden Ausführungsform ist nun beschrieben, wie die zurückzulegende Fortbewegungsstrecke erfasst werden kann. Gemäß einer ersten Variante der Ausführungsform wird die Fortbewegungsstrecke vor dem Zurücklegen als vorgegebener Streckendatensatz ermittelt. Dazu kann beispielsweise eine Navigationseinrichtung genutzt werden. In diesem Fall handelt es sich bei der Fortbewegungsstrecke somit vorgegebene oder bekannte Strecke. Der gesamte Verlauf der Fortbewegungsstrecke von einer Startposition bis zu einer Zielposition ist also im Voraus bekannt. Die durch die Analyseschaltung gemäß dem jeweiligen Eigenschaftskriterium ermittelten Streckenabschnitte können somit im Voraus festgelegt werden, sodass insgesamt weniger Rechenleistung benötigt wird.
Gemäß einer zweiten Variante der Ausführungsform wird die Fortbewegungsstrecke während des Zurücklegens mittels zumindest eines Umgebungssensors erfasst. In diesem Fall ist also der gesamte Verlauf der Fortbewegungsstrecke von der Startposition bis zu der Zielposition nicht bekannt. Die Fortbewegungsstrecke wird stattdessen während der Fortbewegung entlang der Fortbewegungsstrecke (ad hoc) als Streckenabschnitt, der in Fortbewegungsrichtung liegt (vorausliegenden Fortbewegungsstrecke), erfasst. Der zum Beispiel in einem Speichermedium der Analyseschaltung hinterlegte Satz an Eigenschaftskriterien kann dann, wie gewohnt, auf die vorausliegenden Fortbewegungsstrecke angewendet werden.
Der jeweilige Umgebungssensor kann beispielsweise als Kamera oder Radarsensor ausgestaltet sein. Das mittels des Umgebungssensors durch das Erfassen der vorausliegenden Fortbewegungsstrecke erzeugte Sensorsignal an die Analyseschaltung bereitgestellt werden. Dies kann dann mittels Mustererkennung in der vorausliegenden Fortbewegungsstrecke beispielsweise Standardformen betreffend eine Geometrie der vorausliegenden Fortbewegungsstrecke detektieren und durch einen Merkmalsvergleich überprüfen, ob das jeweilige Eigenschaftskriterium vorliegt.
Somit kann der jeweilige Ausgabeinhalt dynamisch erzeugt werden, ohne dass die Fortbewegungsstrecke im Voraus bekannt sein muss.
Vorzugsweise ist zudem auch vorgesehen, dass bei einer unvorhergesehenen Änderung der Fortbewegungsstrecke eine alternative Fortbewegungsstrecke (Alternativroute) bestimmt wird. Die Intervallmengen können dann direkt anhand der hinterlegten Eigenschaftskriterien neu berechnet werden'. Dadurch kann das VR-Erlebnis (Ausgabe des Ausgabeinhalts) nahtlos, also ohne Unterbrechung, fortgesetzt werden.
Die folgenden Ausführungsformen beschreiben, in welcher Form der Ausgabeinhalt für den Träger der Datenbrille dargestellt wird. In diesem Fall handelt es sich bei dem Ausgabeinhalt insbesondere um einen Bildinhalt, also um das genannte Bild oder Bildobjekt.
Um beim Tragen der Datenbrille ein Unwohlsein des Trägers zu vermeiden, ist gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, dass eine Darstellung des Ausgabeinhalts mittels der Datenbrille mit Bewegungsdaten der Datenbrille korreliert ist. Zu den Bewegungsdaten können beispielsweise Bewegungsänderungen, wie eine Geschwindigkeit oder eine Beschleunigung der Datenbrille in Horizontal- und/oder Vertikalrichtung (x-Richtung, y-Richtung und z-Richtung) zählen. Somit kann beispielsweise eine Vorwärtsbewegung der Datenbrille entlang der realen Fortbewegungsstrecke einer Vorwärtsbewegung in der virtuellen Umgebung entsprechen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform soll dazu auch die Ausgestaltung oder Geometrie der virtuelle Fortbewegungsstrecke der Ausgestaltung oder Geometrie der realen Fortbewegungsstrecke entsprechen. Um dies zu realisieren, wir ein geometrischer Verlauf der Fortbewegungsstrecke mittels einer Gewichtungsschablone zumindest an einen Höhenverlauf einer dreidimensionalen Geometrie der virtuellen Umgebung, welche der Ausgabedatensatz beschreibt, eingeprägt.
Es kann also beispielsweise ein vorläufiger Anzeigeinhalt, und insbesondere dessen geometrische Form, definiert und anschließend mit der Gewichtungsschablone multiplikativ kombiniert werden. Die Gewichtungsschablone kann beispielsweise als Raster ausgebildet sein, die über einen vorläufigen Anzeigeinhalt, insbesondre eine Darstellung der virtuellen Umgebung aus einer Vogelperspektive, gelegt werden kann. Durch das Raster kann die Darstellung somit in einzelne Pixelelemente unterteilt werden. Jedem Rasterelement des Rasters ist dabei ein unterschiedlicher Gewichtungswert zugeordnet. Ein Gewichtungswert von 0 kann beispielsweise für die Fortbewegungsstrecke genutzt werden und ein Gewichtungswert von 1 kann beispielsweise außerhalb der Fortbewegungsstrecke genutzt werden. Indem nun die Gewichtungswerte je Rasterelement mit einer Bildinformation, insbesondere einer Höheninformation (z-Wert), des jeweiligen Pixels verrechnet wird, kann der Höhenverlauf der Geometrie des vorläufigen Anzeigeinhalts angepasst werden. Alle Pixelelemente die mit dem Gewichtungswert 0 verrechnet werden, erhalten somit ebenfalls den Wert 0 als z-Wert. Im Gegensatz dazu behalten alle Pixelelemente die mit dem Gewichtungswert 1 verrechnet werden ihren ursprünglichen z-Wert. Dadurch kann mittels dem resultierenden Ausgabeinhalt, der dem Träger der Datenbrille angezeigt wird, eine Szene erzeugt werden, in der Straßenverläufe dargestellt sind.
Durch diese Ausführungsform kann außerdem auch vermieden werden, dass die virtuell dargestellte Fortbewegungsstrecke selbst von virtuellen Objekten verdeckt ist. Ein Verdecken der virtuellen Fortbewegungsstrecke könnte nämlich zu einem unerfreulichen VR-Erlebnis führen, da ein Träger der Datenbrille, der die virtuelle Umgebung in der Regel aus einer Egoperspektive angezeigt bekommt, sich beim Bewegen entlang der realen Fortbewegungsstrecke durch die virtuellen Objekte hindurchbewegen würde. Durch des Anpassen des vorläufigen Anzeigeinhalts mittels der Gewichtungsschablone kann somit ein Entfernungshaltealgorithmus (Distance Maintaining Algorithm) realisiert werden.
Als Gewichtungsschablone kann alternativ oder ergänzend zur bloßen vorberechneten Fortbewegungsstrecke eine vollständige Straßenschablonenkarte (road stencil map) verwendet werden. Hierdurch resultieren auch unvorhergesehene Fahrmanöver, die nicht der geplanten Fortbewegungsstrecke entsprechen, stets in einer Position, die einen z-Wert von 0 aufweist. Die Straßenschablonenkarte kann beispielsweise mittels eines DDA-Algorithmus (DDA: Digital Differential Analyzer - digitaler Differentialanalysator) generiert werden. Alternativ kann die Straßenschablonenkarte durch bekannte Umgebungskarten erzeugt werden. Die Gewichtungsschablone kann neben den z-Werten 0 und 1 auch mit Entfernungsinformationen angereichert werden, indem eine Distanztransformation auf die Straßenschablonenkarte angewendet wird. Dadurch lassen sich zum Beispiel realistisch wirkende Gebirgsformen visualisieren, bei denen die Höhe mit dem Abstand zur Straße ansteigt. Des Weiteren können Entfernungsinformationen herangezogen werden, um virtuelle Objekte in einer bestimmten Distanz zur Straße anzuzeigen. Mit dem Gradientenverfahren (gradient decent algorithm) kann nicht nur festgelegt werden, wo entlang der Fortbewegungsstrecke ein virtuelles Objekt angezeigt wird, sondern auch, wie weit weg das Objekt sich von der Fortbewegungsstrecke befindet.
In Verbindung mit Intervallmengen können die Parametersätze der Algorithmen zur Darstellung der virtuellen Umgebung verändert werden. Befindet sich beispielsweise der Träger in der Umgebung eines Intervalls A, kann die Distanztransformation anders parametrisiert sein als in der Umgebung eines Intervalls B, was in diesen Bereichen etwa zu einem steilerem Anstieg der Entfernungsinformation führt. Hierdurch lassen sich zum Beispiel alternierende Terrainausprägungen entlang der Strecke in Abhängigkeit der Regelsätze darstellen.
Die Erfindung betrifft auch eine Anzeigevorrichtung mit einer Datenbrille und mit einer Steuerschaltung. Die Steuerschaltung weist eine Prozessoreinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, die die Steuerschaltung betreffenden Schritte eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest ein DSP (Digital Signal Processor) aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die die Steuerschaltung betreffenden Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein.
Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Anzeigevorrichtung. Das Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder als Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet. Die Datenbrille ist dabei zur Datenübertragung in einer Kommunikationsverbindung mit dem Kraftfahrzeug gekoppelt. Bei dem Träger der Datenbrille handelt es sich bevorzugt um einen Mitfahrer oder Beifahrer, welcher sich in dem Kraftfahrzeug befindet.
Die Erfindung betrifft auch eine Analyseschaltung, die eine Prozessoreinrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, die die Analyseschaltung betreffenden Schritte gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bevorzugt weist die Analyseschaltung auch eine Kommunikationseinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, Ausgabedatensätze zusammen mit zugeordnetem Streckenintervall an eine Steuerschaltung einer Anzeigevorrichtung, wie sie zuvor beschrieben wurde, zu übertragen.
Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest ein DSP (Digital Signal Processor) aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die die Analyseschaltung betreffenden Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein.
Die Erfindung betrifft auch ein VR-System, also ein System für virtuelle Darstellung, mit einer Analyseschaltung und einer Anzeigevorrichtung, wie sie zuvor beschrieben wurden.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung, des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, der erfindungsgemäßen Analyseschaltung und des erfindungsgemäßen VR-Systems, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung, des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, der erfindungsgemäßen Analyseschaltung und des erfindungsgemäßen VR-Systems hier nicht noch einmal beschrieben.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines VR-Systems mit einer Analyseschaltung und mit einer Anzeigevorrichtung zum Erzeugen eines Ausgabeinhalts für eine Datenbrille;
2 eine schematische Darstellung, wie mittels der Analyseschaltung der Ausgabeinhalt in Abhängigkeit von Streckenintervallen entlang einer mit der Datenbrille zurückzulegenden Fortbewegungsstrecke, erzeugt werden können;
3 eine schematische Darstellung eines gerichteten Graphen, der darstellt, wie unterschiedlichen Intervallmengen, welche jeweils einen Satz an gemeinsamen Streckenintervallen umfassen, mittels algebraischer Operatoren verknüpft werden können, um den Ausgabeinhalt zu erzeugen;
4 eine schematische Darstellung einer Methode, um sicherzustellen, dass die durch den Anzeigeinhalt erzeugte virtuelle Fahrstrecke mit einer realen Fahrstrecke übereinstimmt, und
5 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Darstellung des Ausgabeinhalts für einen Träger der Datenbrille aus Perspektive des Trägers.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
1 zeigt ein VR-System 100, mittels welchem für unterschiedliche Fortbewegungsstrecken einer Datenbrille dynamisch ein Ausgabeinhalt erzeugt werden soll. Dazu umfasst das VR-System 100 eine Analyseschaltung 112 und eine Anzeigevorrichtung 114. Um den Ausgabeinhalt für einen Nutzer des VR-System darzustellen, umfasst die Anzeigevorrichtung 114 eine Steuerschaltung 116 und eine Datenbrille 118. Die Datenbrille 118 kann beispielsweise als VR-Brille oder AR-Brille ausgebildet sein. Bevorzugt kann die Anzeigevorrichtung 114 beispielsweise in ein Kraftfahrzeug 120 integriert sein. Somit kann der Ausgabeinhalt, der einem Träger oder Nutzer der Datenbrille 118 ausgegeben wird, beispielsweise an ein Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs 120 angepasst sein. Das heißt, ein Bewegungsmuster des Kraftfahrzeugs 120 entlang der Fortbewegungsstrecke kann mit einer Darstellung des Ausgabeinhalts mittels der Datenbrille 118 korreliert sein. Je schneller das Kraftfahrzeug 120 fährt, desto schneller kann auch eine virtuelle Umgebung, die durch den Ausgabeinhalt für den Nutzer dargestellt ist, beispielsweise an den Träger vorbeiziehen. Auch eine Richtungsänderung, wie beispielsweise eine Rechtskurve, der realen Fahrstrecke kann als eine Rechtskurve in der virtuellen Umgebung nachempfunden sein. Dadurch kann eine Motion Sickness (Kinetose) vermieden werden.
Bei dem Ausgabeinhalt kann es sich sowohl um virtuelle Objekte oder Umgebungen, als auch um Töne oder Geräusche handeln. Mittels des Ausgabeinhalts 204 kann dem Nutzer der Datenbrille 118 somit eine virtuelle Umgebung, insbesondere eine dreidimensionale Szene einer virtuellen Umgebung, dargestellt werden. Um den Ausgabeinhalt möglichst effizient auch für unterschiedliche Fortbewegungsstrecken 200 oder Fahrstrecken dynamisch erzeugen zu können, kann, wie in 2 gezeigt, eine Handlung oder Veränderung der virtuellen Szene oder deren Objekte durch mittels Eigenschaftskriterien 300 oder Regeln festgelegte Streckenintervalle 202 ausgelöst werden. Dadurch können sich für unterschiedliche Fortbewegungsstrecken 200 unterschiedliche Handlungen in der virtuellen Umgebung ergeben. Zum Beispiel können in 3D-Spiele-Engines solche Streckenintervalle ein Auftauchen von Objekten, eine Veränderung eines Höhenprofils und eine Veränderung einer Textur des dreidimensionalen Terrains auslösen.
Zum Bestimmen der Streckenintervalle 202 kann, wie in 2 gezeigt, mittels der Analyseschaltung 112 die Fortbewegungsstrecke 200 der Datenbrille 118 analysiert werden. Dazu kann die Fortbewegungsstrecke 200 zunächst ermittelt werden. Die Fortbewegungsstrecke 200 kann dabei beispielsweise vor dem Zurücklegen der Fortbewegungsstrecke als vorgegebener Streckendatensatz ermittelt werden oder während des Zurücklegens, also des Fahrens entlang der Fortbewegungsstrecke 120, mittels zumindest eines Umgebungssensors des Kraftfahrzeugs 120 erfasst werden. Anschließend kann auf die so ermittelte Fortbewegungsstrecke 120 wenigstens ein vorgegebenes Eigenschaftskriterium angewendet werden, um wenigstens einen Streckenintervall 202 entlang der Fortbewegungsstrecke 200 abzugrenzen. Die Eigenschaftskriterien somit Regel dar, durch welche die Intervallgrenzen jedes der Streckenintervalle 202 festgelegt werden. Ein Eigenschaftskriterium kann beispielsweise „Rechtskurve“ oder „Linkskurve“ sein. Wie anhand des Eigenschaftskriteriums die Streckenintervalle auf Fortbewegungsstrecke abgegrenzt und herausgesucht werden, ist im späteren Verlauf noch einmal genauer erklärt.
Wie in 2 gezeigt, stellt das das jeweilige Eigenschaftskriterium erfüllende Streckenintervall 202 somit einen Intervalldatensatz mit Intervallgrenzen 203 innerhalb der Fortbewegungsstrecke 200 dar. Jedem Eigenschaftskriterium ist dabei ein Ausgabedatensatz zugeordnet. Der Ausgabedatensatz beschreibt, wie das jeweilige Streckenintervall, welches das jeweilige Eigenschaftskriterium erfüllt, in der Datenbrille 118 repräsentiert werden soll. Der Ausgabedatensatz kann somit beispielsweise ein digitales Bildsignal oder Tonsignal sein, mittels welchem die Datenbrille 118 veranlasst werden kann, den jeweiligen Ausgabeinhalt 204 an den Träger auszugeben. Der Ausgabedatensatz definiert also die Darstellung und Ausgestaltung des Ausgabeinhalts 204. Bevorzugt beschreibt der Ausgabedatensatz dabei eine dreidimensionale (3D) Geometrie der virtuellen Umgebung, sodass die der Ausgabeinhalt als 3D-Umgebung angezeigt wird. Somit ist auch jedem Eigenschaftskriterium und jedem mittels des Eigenschaftskriteriums festgelegten Streckenintervall 202 ein bestimmter Ausgabeinhalt 204 zugeordnet.
Immer dann, wenn die Datenbrille 118 bei dem Bewegen auf der Fortbewegungsstrecke 200 eine geografische Position erreicht, die mit einem solchen Streckenintervall 202 korreliert ist, wird der dem jeweiligen Streckenintervall 202 zugeordnete Ausgabeinhalt 204 mittels der Datenbrille 118 an den Träger ausgegeben. Um dies zu realisieren, weist die Analyseschaltung 112 eine Kommunikationseinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, die generierten Ausgabedatensätze 214 zusammen mit den zugeordneten Streckenintervallen 202 an die Steuerschaltung 116 der Anzeigevorrichtung 114 zu übertragen. Die Anzeigevorrichtung 114 weist entsprechend ebenfalls eine Kommunikationseinrichtung auf, um die Ausgabedatensätze 204 und die Streckenintervalle 202 empfangen zu können.
3 zeigt noch einmal genauer, wie die Streckenintervalle 202 festgelegt und der Ausgabeinhalt 204 für den Nutzer erzeugt werden kann. Wie zuvor beschrieben, wird zunächst die Fortbewegungsstrecke 200 mithilfe von Eigenschaftskriterien 300 analysiert. 3 stellt dabei einen gerichteten Graphen dar, bei welchem die mittels der Eigenschaftskriterien 300 ermittelten Streckenintervalle 202 mathematisch verarbeitet werden können, um den Ausgabeinhalt 204 zu erzeugen.
In 3 sind drei Eigenschaftskriterien 300 dargestellt. Ein erstes der Eigenschaftskriterien 300 kann zum Beispiel jede „Rechtskurve“ sein. Das erstes der Eigenschaftskriterien bezieht sich somit auf eine Geometrie der Fortbewegungsstrecke 200. Mittels eines Mustererkennungsalgorithmus können dementsprechend alle Streckenabschnitte 202 entlang der Fortbewegungsstrecke 200 herausgesucht werden, für die dieses Eigenschaftskriterium 300 erfüllt ist. Somit können beispielsweise alle Streckenabschnitte, durch die eine Rechtskurve realisiert ist, als Streckenintervall abgegrenzt werden. Ein zweites der Eigenschaftskriterien 300 kann sich beispielsweise auf eine Kategorie der Fortbewegungsstrecke 200 beziehen und „Autobahnen“ sein. Das heißt, die Fahrstrecke 200 kann auf das Vorhandensein von Streckenabschnitten untersucht werden, die eine Autobahn darstellen. Die Streckenintervalle 202 können somit Streckenabschnitte darstellen, für welche diese Bedingung erfüllt ist. Die Kategorie der Streckenabschnitte kann beispielsweise durch Auslesen von Metadaten, die zu der Fahrstrecke 200 von einem Navigationssystem bereitgestellt sind oder durch Auswerten von Straßenbeschilderungen ermittelt werden. Ein drittes der Eigenschaftskriterien 300 kann beispielsweise „die erste Hälfte der Distanz der Fortbewegungsstrecke“ sein und sich somit auf eine Fortbewegungsdistanz der Datenbrille 118 und insbesondere des Kraftfahrzeugs 120 beziehen. Das heißt, aus der Fortbewegungsstrecke 200 kann derjenige Streckenabschnitt herausgesucht werden, welcher die erste Hälfte der Distanz der Fortbewegungsstrecke 200 beschreibt. Dieser Streckenabschnitt kann dann entsprechend als das jeweilige Streckenintervall 202 festgelegt werden.
Die mittels eines der Eigenschaftskriterien 300 erzeugten Streckenintervalle 202 können dann in einer jeweiligen Intervallmenge 302 zusammengefasst werden. Da mit einem Eigenschaftskriterium 300 in der Regel immer mehrere Streckenintervalle 202 entlang der Fortbewegungsstrecke 200 abgegrenzt werden, können überlappende Streckenintervalle in einer jeweiligen Intervallmenge 302 bestimmt werden und durch Modifikationsfunktionen in nicht überlappende Streckenintervalle zusammengefasst oder aufgeteilt werden. Solche Modifikationsfunktionen können beispielsweise ein Anpassungskriterium nutzen, um eine Häufigkeit und/oder eine Ausdehnung der Streckenintervalle 202 innerhalb einer Intervallmenge 302 anzupassen. Ein Anpassungskriterium kann beispielsweise „Behalte nur die ersten zweite Streckenintervalle innerhalb einer Intervallmenge“ sein. Bei Anwenden des Anpassungskriteriums auf eine Intervallmenge würde somit die Anzahl der Streckenintervalle 202 innerhalb der Intervallmenge 302 reduziert werden. Ein anderes Anpassungskriterium kann beispielsweise „Vergrößern der Streckenintervalle um 50 Prozent ihrer Länge“ sein. Dementsprechend könnten die Intervallgrenzen 203 aller Streckenintervalle 202 innerhalb der Intervallmenge 302, auf die das Anpassungskriterium angewendet wird, auseinandergezogen werden. Somit kann sichergestellt werden, dass die Streckenintervalle 202 innerhalb einer Intervallmenge 302 sich entlang der Fortbewegungsstrecke 200 nicht überschneiden.
Außerdem können die Eigenschaftskriterien 300, wie in 3 gezeigt, mittels algebraischen Operatoren 304 miteinander verbunden werden, um komplexere Ausdrücke für das Erzeugen des jeweiligen Ausgabeinhalts 204 erzeugen zu können. Die Operatoren stellen dabei die Knoten des gerichteten Graphen dar. Um die Eigenschaftskriterien 300 zu verknüpfen, kann beispielsweise anhand jedes Eigenschaftskriteriums 300 die zugehörige Intervallmenge 302 an nicht-überlappenden Streckenintervallen 202 einzeln ermittelt werden und die algebraischen Operatoren 304 dann auf die Intervallmengen 302 angewendet werden. Wie in 3 gezeigt, können als algebraische Operatoren 304 beispielsweise eine Vereinigung oder ein Ausschluss vorgesehen sein. Dadurch kann beispielsweise realisiert werden, dass ein Ausgabeinhalt 204 für das Eigenschaftskriterium „bei jeder Rechtskurve auf der ersten Hälfte der Fortbewegungsstrecke“ oder „auf der ersten Hälfte der Fortbewegungsstrecke, außer auf Autobahnen“ erzeugt wird.
Die Eigenschaftskriterien 300 können dadurch beliebig miteinander verknüpft werden und sowohl für die ursprünglichen Eigenschaftskriterien 300 als auch für die verknüpften Eigenschaftskriterien 300 kann ein eigener Ausgabeinhalt 204 definiert und festgelegt werden. Dadurch kann beispielsweise eine Bedienperson, welche den Ausgabeinhalt designt, Handlungen in der virtuellen Umgebung mit variablen Inhalten erzeugen, abhängig davon, wie die Intervallmengen 302 miteinander verknüpft sind. Dadurch kann die reale Welt in Echtzeit in eine virtuelle Umgebung übersetzt werden und es der Nutzer der Datenbrille 118 kann eine fiktionale Tour durch die virtuelle Umgebung erleben, wobei die virtuelle Fortbewegungsstrecke 200', die der Träger in der virtuellen Umgebung sieht, der realen Fortbewegungsstrecke 200 entspricht.
Um zu vermeiden, dass die virtuelle Fortbewegungsstrecke 200', die der Nutzer bevorzugt aus einer Egoperspektive sieht, durch virtuelle Objekte verdeckt ist, kann ein Entfernungshaltealgorithmus angewendet werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass sich der Träger bei dem Bewegen entlang der virtuellen Fortbewegungsstrecke 200' aufgrund der Egoperspektive nicht durch feste virtuelle Objekte, wie beispielsweise Steine oder Felsen, hindurchbewegt.
Beim Anwenden des Entfernungshaltealgorithmus kann, wie in 4 gezeigt, ein geometrischer Verlauf der Fortbewegungsstrecke 200 mittels einer Gewichtungsschablone 400 zumindest in einem Höhenverlauf der dreidimensionalen Geometrie der virtuellen Umgebung 405 eingeprägt. Es kann also beispielsweise zunächst eine vorläufige virtuelle Umgebung, die einen vorläufigen Anzeigeinhalt darstellt, erzeugt werden. 4 zeigt eine solche virtuelle Umgebung 406 aus einer Vogelperspektive. Die virtuelle Umgebung umfasst dabei mehrere virtuelle Objekte 408, deren Höhenverlauf als Höhenverlaufslinien dargestellt ist. Um nun den Verlauf der realen Fortbewegungsstrecke 200 in unverfälscht in der virtuellen Umgebung 406 darstellen zu können, kann die virtuelle Umgebung 406 mittels eines Operators 404 multiplikativ mit der Gewichtungsschablone 400 kombiniert werden. Die Gewichtungsschablone ist, wie in der 4 gezeigt, beispielsweise als Raster aufgebaut, wobei jedem Rasterelement 401 der Gewichtungsschablone 400 ein Gewichtungswert 402 zugeordnet ist. Für Rasterelemente 401, durch die die Fortbewegungsstrecke 200 direkt verläuft, ist der Gewichtungswert 0 vorgesehen. Für Rasterelemente 401, die an Rasterelementen 401 angrenzen, durch die die Fortbewegungsstrecke 200 direkt verläuft, kann beispielsweise der Gewichtungswert ½ vorgesehen sein. Alle anderen Rasterelemente weisen den Gewichtungswert 1 auf.
Werden nun die Gewichtungsschablone 400 und die virtuelle Umgebung 406 überlagert, wird ein Höhenverlauf aller Objekte 408, die innerhalb eines Rasterelements mit dem Gewichtungswert 0 liegen, auf 0 reduziert. Der Höhenverlauf von Objekten, die von Rasterelementen mit dem Wert ½ überlagert werden, auf die Hälfte ihrer ursprünglichen Höhe reduziert. Der Höhenverlauf von Objekten, die von Rasterelementen mit dem Wert 1 überlagert werden, bleibt hingegen unverändert. Dadurch kann die Geometrie der virtuellen Objekte 408 in der resultierenden virtuellen Umgebung 410 derart angepasst werden, dass der Straßenverlauf der Fortbewegungsstrecke 200 unverfälscht und ohne Überlagerungen durch virtuelle Objekte 408 nachgebildet werden kann. Das Kraftfahrzeug 120 beziehungsweise die Datenbrille 118 können sich somit in der virtuellen Umgebung 410 entlang der Fortbewegungsstrecke bewegen, ohne dass virtuelle Objekte 408 den Straßenverlauf überlagern.
5 zeigt schließlich noch eine beispielhafte Ausgestaltung des Ausgabeinhalts 204. Die virtuelle Umgebung 410 ist aus der Egoperspektive, also aus der Perspektive des Nutzers beim Tragen der Datenbrille 118, dargestellt. Wie in 5 zu sehen ist, ist der Verlauf der Fortbewegungsstrecke 200 dabei frei von virtuellen Objekten 408. Außerdem überlagert die virtuelle Umgebung 410 die reale Umgebung während der Fahrt entlang der Fortbewegungsstrecke 200 derart, dass die reale Straßengeometrie erhalten bleibt. Somit entspricht der Verlauf der virtuellen Fortbewegungsstrecke 200' dem der realen Fortbewegungsstrecke 200.
Den beschriebenen Beispielen könnte nun folgende Situation beispielhaft zugrundeliegen: Dem Beifahrer oder Mitfahrer des Kraftfahrzeugs 120 soll während der Fahrt in dem Kraftfahrzeug 120 entlang der Fortbewegungsstrecke 200 ein VR-Erlebnis bereitgestellt werden. Dazu kann der Nutzer die Datenbrille 118 anlegen, wobei dem Nutzer in der zuvor beschriebenen Weise mittels der Datenbrille die virtuelle Umgebung 410 als Anzeigeinhalt 204 angezeigt dargestellt wird. Das Darstellen des Anzeigeinhalts 204 erfolgt dabei, während sich die Datenbrille 118, also der Insasse mit der Datenbrille 118, entlang der Fortbewegungsstrecke 200 bewegt. Insbesondere dann, wenn der Nutzer mit der Datenbrille 118 eine geografische Position erreicht, welche beispielsweise an ein zuvor ermitteltes Streckenintervall 202 angrenzt, wird die Datenbrille 118 angesteuert, den dem Streckenintervall 202 zugeordneten Ausgabeinhalt 204 auszugeben. Bevorzugt kann während der gesamten Fahrt eine vorgegebene Hintergrundszene der virtuellen Umgebung 410 dargestellt werden. Wird ein Streckenintervall 202 erreicht, können dann zusätzliche virtuelle Objekte oder Geometrien als Ausgabeinhalt 204 eingeblendet werden.
Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung ein Verfahren bereitgestellt werden kann, wie ein virtueller Anzeigeinhalt automatisch entlang von beliebigen Fortbewegungsstrecken oder Fahrrouten mit einer Datenbrille erzeugt werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102018201523 A1 [0005]
US 10043316 B2 [0006]
WO 2019/072479 A1 [0007]

Claims

Verfahren zum Erzeugen eines Ausgabeinhalts (204) für eine Datenbrille (118), wobei mittels einer Analyseschaltung (112) eine zurückzulegende Fortbewegungsstrecke (200) der Datenbrille (118) ermittelt wird und von der ermittelten Fortbewegungsstrecke (200) unter Anwendung von wenigstens einem vorgegebenen Eigenschaftskriterium (300) wenigstens ein Streckenintervall (202) abgegrenzt wird, welches das jeweilige Eigenschaftskriterium (300) erfüllt, wobei alle das Eigenschaftskriterium (300) erfüllende Streckenintervalle (202) in einer Intervallmenge (302) zusammengefasst werden und wobei jedem Eigenschaftskriterium (300) ein Ausgabedatensatz, welcher beschreibt, wie das jeweilige Streckenintervall (202), welches das Eigenschaftskriterium (300) erfüllt, in der Datenbrillen (118) repräsentiert werden soll, zugeordnet ist, und der Ausgabedatensatz zusammen mit dem jeweiligen Streckenintervall (202) an eine Steuerschaltung (116) für die Datenbrille (118) übertragen wird, welche während sich die Datenbrille (118) entlang der Fortbewegungsstrecke bewegt, ab Erreichen einer geografischen Position, welche mit dem jeweiligen Streckenintervall (202) korreliert ist, ein Ausgabeelement der Datenbrille (118) dazu ansteuert, einen durch den jeweiligen Ausgabedatensatz vorgegebenen Ausgabeinhalt (204) auszugeben.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei gemäß dem jeweiligen Eigenschaftskriterium (300) zum Abgrenzen des wenigstens einen Streckenintervalls (202) eine Geometrie der Fortbewegungsstrecke (200) und/oder eine Kategorie der Fortbewegungsstrecke (200) und/oder eine für die Fortbewegungstrecke (200) vorgegebene Geschwindigkeitsbegrenzung und/oder durch ein Verkehrsaufkommen entlang der Fortbewegungsstrecke (200) und/oder eine Fortbewegungsdauer der Datenbrille (118) entlang der Fortbewegungsstrecke (200) und/oder eine Fortbewegungsdistanz der Datenbrille (118) entlang der Fortbewegungsstrecke (200) ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei bei dem Auswerten der Geometrie der Fortbewegungsstrecke (200) ein Streckenverlauf der Fortbewegungsstrecke (200) mit zumindest einer vorbestimmten Formenschablone verglichen wird und falls ein Streckenabschnitt der Fortbewegungsstrecke (200) mit der Formenschablone gemäß einem vorgegebenen Ähnlichkeitskriterium übereinstimmt, ein der Formenschablone entsprechendes Streckenintervall (202) abgegrenzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei überlappende Streckenintervalle (202) in der jeweiligen Intervallmenge (302) bestimmt werden und durch zusammenfassen oder aufteilen in nichtüberlappende Streckenintervalle umgewandelt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für wenigstens eine Intervallmenge das wenigstens eine Streckenintervall (202) unter Anwendung von wenigstens einem Anpassungskriterium bezüglich einer Häufigkeit und/oder Ausdehnung angepasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das wenigstens eine Streckenintervall (202) unter Anwendung von mehr als einem vorgegebenen Eigenschaftskriterium (300) abgegrenzt wird, wobei die jeweiligen Eigenschaftskriterien (300) mittels wenigstens eines vorgegebenen algebraische Operators (304) verknüpft werden.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei anhand jedes Eigenschaftskriteriums die zugehörige Intervallmenge (302) an nicht-überlappenden Streckenintervallen (202) einzeln ermittelt wird, und die algebraischen Operatoren (304) auf die Intervallmengen (302) angewendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fortbewegungsstrecke (200) vor dem Zurücklegen als vorgegebener Streckendatensatz oder während des Zurücklegens mittels zumindest eines Umgebungssensors erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Darstellung des Ausgabeinhalts (204) mittels der Datenbrille (118) korreliert ist mit Bewegungsdaten der Datenbrille (118).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ausgabedatensatz eine dreidimensionale Geometrie einer virtuellen Umgebung (410) beschreibt und ein geometrischer Verlauf der Fortbewegungsstrecke (200) mittels einer Gewichtungsschablone (400) zumindest in einen Höhenverlauf der dreidimensionalen Geometrie eingeprägt wird.
Anzeigevorrichtung (114) mit einer Datenbrille (118) und mit einer Steuerschaltung (116), wobei die Steuerschaltung (116) eine Prozessoreinrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, die die Steuerschaltung (116) betreffenden Schritte eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
Kraftfahrzeug (120) mit einer Anzeigevorrichtung (114) nach Anspruch 11.
Analyseschaltung (112), die eine Prozessoreinrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, die die Analyseschaltung (112) betreffenden Schritte eines Verfahrens nach einem Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen und die eine Kommunikationseinrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, Ausgabedatensätze zusammen mit zugeordneten Streckenintervallen (202) an eine Steuerschaltung (116) einer Anzeigevorrichtung (114) nach Anspruch 11 zu übertragen.
VR-System (100) mit einer Analyseschaltung (112), nach Anspruch 13 und mit einer Anzeigevorrichtung (114) nach Anspruch 11.