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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Computergraphik-Wiedergabeeinrichtungen.
Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung Systeme und Verfahren
zur Anordnung von Kennzeichnungsfeldern oder Beschriftungen in graphischen
Wiedergaben.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Interaktive
Computergraphikanwendungen erfordern häufig, dass zweidimensionale
Kennzeichnungsfelder an Objekte angefügt werden, welche auf einem
Bildschirm dargestellt werden. Solche Kennzeichnungsfelder liefern
Information über
die Objekte, welchen sie zugeordnet sind und sind für Benutzer solcher
Systeme nützlich.
Diese Kennzeichnungsfelder werden typischerweise als zweidimensionale Überlagerungen über den
zweidimensionalen oder dreidimensionalen graphischen Objektwiedergaben ausgebildet,
welche im übrigen
auf dem Bildschirm der Widergabeeinrichtung erscheinen. Ein Beispiel einer
solchen Anwendung ist ein Luftverkehrsleitsystem, bei welchem eine
graphische Wiedergabe eines Flugzeugs im Fluge auf einem Bildschirm
zur Verwendung durch einen Fluglotsen zur Leitung des Luftverkehrs
innerhalb eines gegebenen Bereiches von Interesse angegeben wird.
Innerhalb des Bereiches wird für
jedes tatsächliche
Flugzeug eine Flugzeugdarstellung angezeigt. Jede Flugzeugdarstellung
besitzt ein zugeordnetes zweidimensionales Kennzeichnungsfeld, welches
wesentliche Informationen, beispielsweise Flugnummer, Geschwindigkeit und
Höhe angibt
bzw. liefert.
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Da
die Flugzeuge sich über
die Zeit hinweg in und aus den Bereichen von Interesse bewegen, tun
dies auch die Flugzeugwiedergaben und ihre entsprechenden Kennzeichnungsfelder.
Da die Fluglotsen leichten Zugang zu sämtlichen Informationen benötigen, welche
auf ihrer Computergraphikwiedergabe dargestellt werden, ist es wichtig, dass
die Kennzeichnungsfelder daran gehindert werden, einander oder andere
wesentliche Merkmale in der Darstellung, beispielsweise die Flugzeugdarstellungen selbst,
zu überlappen.
Dies kann dazu führen,
dass die dargestellte Information sehr schwierig zu lesen wird.
Unter bestimmten Umständen
werden Überlappungsprobleme
so bedeutsam, dass die Fluglotsen die Kennzeichnungsfelder oder
andere Merkmale der Wiedergabe nicht lesen können.
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Bei
einigen Computergraphik-Wiedergabeeinrichtungen für die Leitung
des Luftverkehrs müssen
die Benutzer von Hand die Kennzeichnungsfelder so repositionieren,
dass sie nicht andere wertvolle Information überlappen oder verdecken. Dieser Schritt
erfordert zusätzliche
Arbeit auf der Seite des Benutzers und ist tatsächlich nicht einmal eine praktische
Lösung
in dem Falle einer dreidimensionalen perspektivischen graphischen
Wiedergabe, bei welcher die Änderung
des Betrachtungspunktes große Änderungen
in der räumlichen
Beziehung der dargestellten graphischen Objekte verursacht.
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Das
Problem, wie Kennzeichnungsfelder repositioniert werden sollen,
um die zuvor erläuterten Schwierigkeiten
zu mildern, erscheint zunächst
intuitiv einfach, ist jedoch tatsächlich ziemlich schwerwiegend.
Das allgemeine Problem ist den Fachleuten auf diesem Gebiet als „NP-hard"-Problem bekannt. Das
bedeutet, dass für
große
Probleme es nicht möglich
ist (innerhalb des gegenwärtigen
Verständnisses von
Computersystemen), ein System zu generieren, das eine optimale Lösung des
Problems in einer vernünftigen
Zeitdauer auffindet. Dies beruht darauf, dass das Auffinden der
optimalen Lösung
das Recherchieren über
den gesamten möglichen
Suchraum erforderlich macht. Bisherige automatisierte Kennzeichnungsfeld-Anordnungsschemata
existieren, haben jedoch sämtlich
Beschränkungen,
welche darin resultieren, dass sie weniger effektiv sind, als dies
benötigt
wird oder erwünscht
ist.
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Zusätzlich zu
Luftverkehr-Steuersystemen kann die Anordnung von Objektkennzeichnungsfeldern
auf Computergraphik-Wiedergabeeinrichtungen in anderen Anwendungsfällen ebenfalls
problematisch sein. Beispielsweise treten ähnliche Kennzeichnungsfeld-Anordnungsprobleme
in Befehls- und Lenk-Wiedergabeeinrichtungen auf, welche die Lage der
eigenen und der feindlichten Einheiten in zweidimensionalen oder
dreidimensionalen Wiedergaben darstellen. Eine automatische Anordnung
von Kennzeichnungsfeldern kann auch schließlich in Wiedergaben mit erweiterter
Realität
benötigt
werden (bei dieser Wiedergabe werden Kennzeichnungsfelder oder Beschriftungsfelder über dreidimensionale
reelle Objekte in der Umgebung dargestellt, wenn eine Person um
sich blickt). Flugzeug-Gradauswiedergaben sind ein anderes Beispiel,
bei welchem die Anordnung von Objekt-Kennzeichnungsfeldern zunehmend
von Wichtigkeit ist.
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Das
Problem der Anordnung von Objekt-Kennzeichnungsfeldern für Computergraphikanwendungen
steht in engem Zusammenhang mit Anordnungsproblemen für statische
Darstellungen, beispielsweise Landkarten. Kartographen sehen sich seit
langem dem Problem der Zuordnung von Textfeldern zu Merkmalen der
Landkarte bei Vermeidung einer Kennzeichnungsfeldüberlappung
und Überdeckung
anderer wichtiger Merkmale gegenüber.
Es gibt hier eine Anzahl von zutreffender Literatur, doch findet
sich eine gute Zusammenfassung und eine Beurteilung der existierenden
Techniken in der Veröffentlichen „An Empirical
Study of Algorithmus for Point-Feature Label Placement", veröffentlicht
von Jon Christensen, Joe Marks und Stuard Shieber in ACM Transactions
on Graphis 14, 3 (Juli 1995). Eine erweiterte Version durch dieselbe
Autorenschaft ist in „Labeling
Point Features on Maps and Diagrams", Technichal Report TR-25-92, Center
for Computer Technology, Harvard University, 1992 (revidiert Juni 1994),
gegeben. Eine andere Fassung dieser Diskussion ist in der Veröffentlichung
Graphic Gems IV, Paul Heckbert (Herausgeber), Cambrige Academics Press,
1994, zu finden.
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Tatsächlich haben
sich die Probleme der Anordnung von Kennzeichnungsfeldern als NP-hard-Probleme
erwiesen. Beispielweise in einer Situation, in welcher jedes Flugzeugkennzeichnungsfeld
in einer von 20 Positionen in Nachbarschaft zu dem Flugzeug angeordnet
werden kann und bei welcher in dem Bereich von Interesse insgesamt
100 Flugzeuge vorhanden und auf der graphischen Wiedergabe des Schirms
positioniert sind, besteht der Untersuchungsraum aus 20100 Gruppen möglicher
Positionen, welche zu beurteilen sind. Es wird deutlich, dass dies
bei weitem zu viele Positionen zur Beurteilung in einem vernünftigen
Zeitrahmen sind, der durch den gegenwärtigen Stand der Computertechnologie
gegeben ist. Ein NP-hard-Problem bedeutet also, dass es keine Möglichkeit
gibt, diesen Untersuchungsraum ausreichend einzugrenzen, um ein
exponentielles Wachstum zu vermeiden, das durch die Kombinationsgrößen des
Problems verursacht ist. Ein begreiflicher Weg zur Betrachtung dieses
Problems besteht darin, sich das Anbringen eines Kennzeichnungsfeldes
an dem einen Flugzeug vorzustellen. Dies nimmt einen Raum ein, der
nicht mehr für
ein anderes Kennzeichnungsfeld zur Verfügung steht. Es ist möglich, dass,
wenn das Anbringen von Kennzeichnungsfeldern fortgesetzt wird, sich schließlich die
Situation ergibt, bei welcher ein weiteres Flugzeug den Beschriftungsfeldraum
benötigt, der
durch das Beschriftungsfeld des ersten Flugzeugs eingenommen wird.
Die Entscheidungen, welche früher
bei der Anordnung der Beschriftungsfelder getroffen worden sind,
können
so bei dem Positionierungsvorgang viel später verzweigte Auswirkungen haben.
Das Problem wächst
exponentiell, wenn die Anzahl der Flugzeuge und der möglichen
Position der Beschriftungsfelder zunimmt.
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Existierende
Algorithmen für
die Kennzeichnungsfeldanordnung können in zwei Kategorien eingeteilt
werden: eine erschöpfende
Untersuchung und eine sich ausweitende Untersuchung. Techniken der erschöpfenden
Untersuchung führen
die tief greifende erste Untersuchung mit verschiedenen Ausnahme-
oder Begrenzungslösungsansätzen. Diese
sind nur bei kleinen Datengruppen effektiv und sind bekanntlich
weniger praktikabel als die sich ausweitenden Untersuchungsalgorithmen.
Sich ausweitende Untersuchungsalgorithmen garantieren nicht für eine optimale
Lösung,
werden jedoch innerhalb einer praktikablen Zeitdauer durch Begrenzung
des Untersuchungsraumes beendet. Eine weite Vielfalt von sich ausweitenden
Algorithmen existiert, welche von der zufälligen Anordnung zu Zwangsmethoden,
zu mathematischen Optimierungstechniken und diskreten Gradient-Lösungen reicht
(d.h. Repositionierung eines Kennzeichnungsfeldes oder mehrerer
statistisch gewählter
Kennzeichnungsfelder gleichzeitig und Beibehaltung der neuen Konfiguration,
wenn sich eine Gesamtverbesserung ergibt). Sich ausweitende Algorithmen
haben im Allgemeinen Probleme, lokale Minimalsituationen zu vermeiden.
Lokale Minimalsituationen sind praktisch nicht optimale Lösungen, welche
die Repositionierung einer großen
Anzahl von Kennzeichnungsfeldern gleichzeitig erfordern, um die
Gefahren, die mit dieser Lösung
verbunden sind, zu überwinden.
Ein besonderer Algorithmus wird als „Simulated Annealing" bezeichnet und führt zu den
besten Ergebnissen. Es handelt sich im Wesentlichen um eine stochastische
Gradientenlösung,
welche es manchmal erlaubt, die Anordnung des Kennzeichnungsfeldes
zu einer schlechteren Lösung
hin zu ändern,
was gemäß einem
bestimmten Fahrplan geschieht. „Simulated Annealing" hat die Eigenschaft,
dass dann, wenn man die Zeit zur Durchführung von Lösungen unendlich werden lässt, die
Lösung,
welche durch die Versuche erzielt wird, dem Optimum zustrebt. Die
oben erwähnten
Literaturstellen vergleichen sämtliche
veröffentlichte
Algorithmen und kommen zu dem Schluss, dass „Simulated Annealing" eine bessere Lösung findet,
als sämtliche
andere Algorithmen, für
sämtliche
Größen von Datengruppen.
Die oben erwähnte
Veröffentlichung in
ACE Transactions on Graphics, Band 14, Nummer 3, Juli 1995, Seiten
203 bis 232, schlägt
zwei Methoden vor; die eine basiert auf einer bestimmten Form des
Gradientenabfalls und die andere auf einem simulierten Verbessern
oder Vergüten.
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Der
Problembereich für
die Kennzeichnungsfeldanordnung in einer Umgebung einer interaktiven
Computergraphik unterscheidet sich wesentlich von der Kennzeichnungsfeldanordnung
für statische
Karten und Wiedergaben. In der Umgebung einer interaktiven Computergraphik
bestehen die drei Hauptunterschiede in Folgendem:
- (1)
Die gekennzeichneten Objekte ändern
ihre Position abhängig
von der Zeit;
- (2) Es steht wenig Zeit für
die Errechnung der Kennzeichnungsfeldpositionen zur Verfügung (der
Bruchteil einer Sekunde); und
- (3) Ein menschlicher Benutzer beobachtet Kennzeichnungsfelder,
wenn sie sich über
die Wiedergabe hinweg bewegen.
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Das
Anordnen von Kennzeichnungsfeldern der Objekte sollte daher minimale
Aktionen erforderlich machen, welche die Aufmerksamkeit des Benutzers
von den zugrunde liegenden Aufgaben abziehen. Im Falle einer statischen
Karte kann ein Anordnungssystem mehrere Minuten oder länger laufen, um
eine gute Lösung
zu erzeugen. In der Anwendung bei einem interaktiven Computergraphiksystem
kann die Zeit, die für
solche Rechnungen zur Verfügung steht,
auf 100 Millisekunden oder weniger je Iteration beschränkt sein.
Es besteht daher das Problem der Auffindung einer ausreichend guten
Lösung
innerhalb der zur Verfügung
stehenden Zeit. Eine simulierte Verbesserung ist keine geeignete
Lösung
für die Anwendung
im Bereich interaktiver Computergraphik.
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Die
Rechenzeit, welche benötigt
wird, ist zu groß um
in einem interaktiven Anwendungsfall tragbar zu sein und sie berücksichtigt
nicht irgendeinen Abzug der Aufmerksamkeit, der durch die Lösung möglicherweise
verursacht wird.
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Lösungsmethoden
für Anwendung
in der interaktiven Computergraphik fokussieren sich auf die Schaffung
von Lösungen
mit minimalem Rechenaufwand und begrenzter Erforschung des gesamten
Untersuchungsraumes. Zwei Hauptarten von Lösungen sind untersucht worden
und es handelt sich um Methoden auf Zwangsbasis und Methoden mit
fester Position.
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Methoden
auf Zwangsbasis werden im allgemeinen bei der Darstellung von Graphiken
und anderen Objekten verwendet. Kennzeichnungsfelder und Objekte,
welche nicht überdeckt
werden sollen, erhalten eine Abstoßungskraft. Andere Kennzeichnungsfelder,
welche sich an ein solches Objekt unberechtigt annähern, werden
durch die Abstoßungskraft weggestoßen, welche
umgekehrt proportional zu dem Trennungsabstand ist. Diese Kräfte werden
modellmäßig oft
als Federn oder Gravitationskräfte
behandelt. In der Praxis arbeiten die Methoden auf Zwangsbasis bezüglich des
Problems der Anordnung von Kennzeichnungsfeldern schlecht. Sie sind bezüglich des
Steckenbleibens in lokalen Minimumsbereichen verletzlich, selbst
in einfachen Fällen. Wenn
beispielsweise zwei Flugzeuge sich mit ihrem Flugweg kreuzen, dann
können
ihre zugehörigen Kennzeichnungsfelder
auf den gegenüberliegenden Seiten
aufgrund der Abstoßungskräfte hängen bleiben,
welche verhindern, dass sie die Flugwege überqueren. Die opti male Lösung für die zwei
Kennzeichnungsfelder ist es, wenn sie ihre Positionen austauschen,
doch stößt die Abstoßungstechnik
vielmehr die Kennzeichnungsfelder in die entgegengesetzten Richtungen.
Zwangssysteme arbeiten auch schlecht bezüglich der Aufgabe der Minimierung
der Ablenkung der Aufmerksamkeit. Kennzeichnungsfelder, welche zwischen
anderen Kennzeichnungsfeldern oder Objekten hängen bleiben, werden herumgestoßen, was
in Schwingungen und in einem Flattern resultiert, welches in unerwünschter
Weise die Aufmerksamkeit des Benutzers auf sich zieht.
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Ein
anderer Lösungsansatz
ist die Überprüfung einer
festen Anzahl von Kennzeichnungsfeldpositionen um ein Objekt herum.
Im allgemeinen ist dies ein sich örtlich ausweitender Lösungsansatz
ohne Zurückverfolgung.
Jedes Flugzeug besitzt eine feste Anzahl von Positionen, in welchen
Kennzeichnungsfelder in Lagen angeordnet werden können, welche gleich
um das Flugzeug herum und relativ zu der Flugzeugdarstellung beabstandet
sind. Beispielsweise können
acht Positionen vorgesehen sein, welche gleich beabstandet um einen
Kreis gelegen sind, wobei der Kreismittelpunkt die Flugzeugdarstellung
ist. Das System wiederholt dann die Bearbeitung über sämtliche Flugzeugdarstellungen
in der Wiedergabe hinweg, eins nach dem anderen in einer bestimmten Ordnung.
Für jedes
Flugzeug prüft
das System sämtliche
acht Räume,
um festzustellen, welche leer sind, und setzt das Kennzeichnungsfeld
in eine Leerposition (wenn verfügbar
in der bevorzugten Lage, beispielsweise in die obere rechte Ecke).
Wenn keine Positionen leer sind, greift das System eine der Positionen
heraus, welche den geringsten Grad der Überlappung verursacht. Dieses
Verfahren ist effizient wegen seiner Einfachheit und kann vernünftige Ergebnisse
hervorbringen. Das System ist jedoch sehr empfindlich gegenüber örtlichen
Minima und praktisch haben Kennzeichnungsfelder, welche gemäß diesem
Lösungsansatz
positioniert werden, das Bestreben, zu oszillieren.
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Das
US-Patent 6 091 424 beschreibt eine Computergraphik-Wiedergabeeinrichtung
mit einem Wiedergabegerät
und mit dem Wiedergabegerät
gekoppelten Verarbeitungsmitteln, welche so betreibbar sind, dass
eine Anzahl graphischer Elemente einschließlich mindestens eines Kennzeichnungsfeldes dargestellt
werden, und eine Überlappung
mit Bezug auf das mindestens eine Kennzeichnungsfeld reduziert wird.
Ge nauer gesagt führt
die Einrichtung eine automatisierte Anordnung von Kennzeichnungsfeldern
für eine
Karte oder Landkarte aus und verwendet einen Algorithmus, der auf
der Identifizierung einer Untergruppe möglicher Kennzeichnungsfeldanordnungen
aus einer Gruppe potentieller Kennzeichnungsfeldanordnungen basiert,
welche die graphischen Merkmale der Landkarte und die potentiellen Kennzeichnungsfeldanordnungen
als Knotenpunkte innerhalb einer passenden Graphik repräsentieren, welche
gesondert und unterschiedlich von der Landkarte ist, wobei eine
in hohem Maße
grundsätzliche Übereinstimmung
mit der passenden Graphik aufgefunden wird. Die grundsätzliche Übereinstimmung bezieht
sich auf die Zahl von Rändern
der passenden Graphik, für
welche ein akzeptables Positionieren des möglichen Kennzeichnungsfeldes
gefunden wurde.
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Die
vorliegende Erfindung ist durch die Ansprüche 1 und 9 der nachfolgenden
Ansprüche
definiert, auf welche nun Bezug genommen sei. Bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung sind in den anliegenden abhängigen Ansprüchen definiert.
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In
einer Ausführungsform
positioniert eine Einrichtung Kennzeichnungsfelder zwischen graphischen
Elementen auf einer Computergraphik-Wiedergabe und enthält Mittel
zur Identifizierung mindestens einer ersten Gruppe oder eines ersten
Bündels einander überlappender
Kennzeichnungsfelder und graphischer Elemente, Mittel zur Errechnung
neuer Wiedergabekoordinaten für
mindestens ein Kennzeichnungsfeld in dem Bündel und Mittel zur Bewegung
des Kennzeichnungsfeldes in Entsprechung mit den neuen Darstellungskoordinaten.
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In
einer Weiterbildung enthalten die Mittel zur Identifizierung weiter
Mittel zur sequentiellen Auswahl von Kennzeichnungsfeldern aus einer
Anzahl von auf der Wiedergabeeinrichtung angezeigten Kennzeichnungsfeldern,
Mittel zur Untersuchung jedes der ausgewählten Kennzeichnungsfelder
bezüglich
der Überlappung
mit anderen Kennzeichnungsfeldern und graphischen Elementen in der
Wiedergabe, Mittel zum Akkumulieren einer Überlappungsbewertung für jedes
der gewählten
Kennzeichnungsfelder, Mittel zur Erzeugung einer Liste anderer Kennzeichnungsfelder
und graphische Elemente, welche jedes der gewählten Kennzeichnungsfelder überlappen,
Mittel zum Ver gleichen einer Anzahl der genannten Listen und Akkumulieren
von Bündellisten von überlappenden
Kennzeichnungsfeldern und graphischen Elementen und schließlich Mittel
zum Sortieren einer Mehrzahl von Bündellisten gemäß der Anzahl
von Eintragungen in jeder Liste.
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In
einer anderen Weiterbildung basiert die Überlappungsbewertung auf dem
Grad der Stärke der Überlappung
zwischen Kennzeichnungsfeldern und graphischen Elementen. In wieder
einer anderen Weiterbildung werden Kennzeichnungsfelder als andere
Kennzeichnungsfelder oder graphische Elemente überlappend beurteilt, wenn
sie sich gegenseitig überlappen.
In einer anderen Weiterbildung wird festgestellt, dass die Kennzeichnungsfelder
andere Kennzeichnungsfelder oder graphische Elemente überlappen,
wenn sie gegenseitig oder transitiv überlappend sind. In einer weiteren
Weiterbildung nehmen die Mittel zum Sortieren die Sortierung von der
größten Bündelliste
zur kleinsten Bündelliste
vor. In wieder einer anderen Weiterbildung enthalten die Mittel
zur Errechnung weiter Mittel zur Vergleichung des Grades der Überlappung
der Kennzeichnungsfelder und graphischen Elemente mit den neuen
Wiedergabekoordinaten mit dem existierenden Grad der Überlappung
der Kennzeichnungsfelder und graphischen Elemente.
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In
einer anderen Weiterbildung werden die neuen Wiedergabekoordinaten
gemäß einer
stochastischen Methode errechnet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform
werden die neuen Wiedergabekoordinaten gemäß einer heuristischen Methode
erhalten. In wieder einer anderen Ausführungsform enthalten die Mittel
zur Bewegung der Darstellungsbewegung weiter Mittel zur Interpolation
einer Mehrzahl von Wiedergabe-Zwischenkoordinaten zwischen den existierenden
Wiedergabekoordinaten und den neuen Wiedergabekoordinaten sowie
Mittel zum sequentiellen Platzieren der Kennzeichnungsfelder an
den jeweiligen Darstellungszwischenkoordinaten vor Platzierung der
Kennzeichnungsfelder an den neuen Darstellungskoordinaten, um die
Bewegungen der Kennzeichnungsfelder auf der Wiedergabe sanft zu
gestalten.
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Die
vorliegende Erfindung lehrt auch verschiedene Methoden zur Positionierung
von Kennnzeichnungsfeldern zwischen graphischen Elementen auf einer
Computergraphik-Wiedergabe. Eine erste Methode umfasst die Schritte
der Identifizierung mindestens eines ersten Bündels von überlappenden Kennzeichnungsfeldern
und graphischen Elementen, des Errechnens neuer Darstellungskoordinaten
für mindestens
ein Kennzeichnungsfeld in dem Bündel und
der Bewegung des Kennzeichnungsfeldes gemäß der neuen Darstellungskoordinaten.
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Ein
anderes Verfahren zur Positionierung von Kennzeichnungsfeldern zwischen
graphischen Elementen auf einer Computergraphik-Wiedergabe wird
ebenfalls angegeben. Es umfasst die Schritte der sequentiellen Auswahl
von Kennzeichnungsfeldern aus einer Mehrzahl von Kennzeichnungsfeldern in
der Wiedergabe, Prüfung
jedes der gewählten Kennzeichnungsfelder
bezüglich
der Überlappung mit
anderen Kennzeichnungsfeldern und graphischen Elementen in der Darstellung,
Akkumulieren eines Überlappungskennzeichnungswertes
für jedes der
ausgewählten
Kennzeichnungsfelder, Erzeugung einer Liste von anderen Kennzeichnungsfeldern
und graphischen Elementen, welche jedes der gewählten Kennzeichnungsfelder überlappen,
Vergleichen einer Mehrzahl der Listen und Akkumulieren von Bündellisten
von überlappenden
Kennzeichnungsfeldern und graphischen Elementen, Sortieren einer
Mehrzahl der Bündellisten
gemäß der Anzahl
von Eintragungen darin, Errechnen von neuen Darstellungskoordinaten
für die
Kennzeichnungsfelder in einem Bündel auf
der Basis von solchen Bündeln,
Vergleichen auf der Basis eines Bündels der Bündel, des Grades der Überlappung
von Kennzeichnungsfeldern und graphischen Elementen mit den neuen
Wiedergabekoordinaten und dem existierenden Grad der Überlappung
von Kennzeichnungsfeldern und graphischen Elementen, und, wenn die
neuen Koordinaten in einer Verminderung des Grades der Überlappung
resultieren, Bewegen der graphischen Elemente an die neuen Positionen
entsprechend den errechneten Wiedergabekoordinaten.
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In
einer anderen Ausführungsform
basiert der Überlappungskennzeichnungswert
auf dem Grad der Ernstlichkeit der Überlappung zwischen Kennzeichnungsfeldern
und graphischen Elementen. In einer anderen Weiterbildung sind die
Kennzeichnungsfelder derart bewertet, dass sie nach der Überlappung
anderer Kennzeichnungsfelder oder graphischer Elemente bewertet
werden, wenn sie einander überlappen.
In einer anderen Ausbildung werden die Kennzeichnungsfelder als
andere Kennzeichnungsfelder oder graphische Elemente überlappend
beurteilt, wenn sie sich gegenseitig oder transitiv überlappen.
In einer anderen Ausbildung erfolgt das Sortieren von der größten Bündelliste
zur kleinsten Bündelliste
hin. In einer weiteren Ausführungsform
werden die neuen Darstellungskoordinaten gemäß einer stochastischen Methode
errechnet. In einer weiteren Ausführungsform werden die neuen
Darstellungskoordinaten gemäß einer
heuristischen Methode errechnet. In wieder einer anderen Ausführungsform
erfolgt das Errechnen der neuen Darstellungskoordinaten in der Ordnung
gemäß der Bündelliste.
In wieder einer anderen Ausführungsform
umfasst das Bewegen der Darstellung weiter die Schritte des Interpolierens
einer Mehrzahl von Zwischendarstellungskoordinaten zwischen den
existierenden Darstellungskoordinaten und den neuen Darstellungskoordinaten
und des sequentiellen Anordnens der Kennzeichnungsfelder an den
jeweiligen Zwischendarstellungskoordinaten vor Anordnung der Kennzeichnungsfelder
an den neuen Darstellungskoordinaten, wodurch die Bewegungen der Kennzeichnungsfelder
in der Darstellung sanft gestaltet werden. In einer weiteren Verfeinerung
enthält das
Verfahren weiter den Schritt des Wiederholens der vorgehenden Folge
von Schritten über
eine Mehrzahl von Iterationen.
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Diese
und weitere Gegenstände,
Aspekte und Merkmale sowie Vorteile der Erfindung werden noch verdeutlicht
durch die anliegenden Zeichnungen, die folgende Beschreibung und
die Ansprüche.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Beispiel einer Computergraphik-Wiedergabe.
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2 ist
eine Darstellung eines graphischen Elementes und des zugehörigen Kennzeichnungsfeldes
in einer Computergraphik-Wiedergabe.
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3 ist
eine Darstellung, welche mögliche Anordnungen
eines Kennzeichnungsfeldes mit Bezug auf ein graphisches Element
einer Computergraphik-Wiedergabe verdeutlicht.
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4 ist
eine Darstellung einer Computergraphik-Wiedergabe gemäß einer
beispielsweisen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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5 ist
ein Flussdiagramm einer beispielsweisen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung.
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6 ist
ein Flussdiagramm, ebenfalls einer beispielsweisen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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7 ist
ein Flussdiagramm, abermals einer beispielsweisen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Erläuternde
Ausführungsformen
und beispielsweise Anwendungen werden nun unter Bezugnahme auf die
jeweiligen Zeichnungen beschrieben, um die vorteilhaften Lehren
der vorliegenden Erfindung darzulegen. Während die vorliegende Erfindung
hier unter Bezugnahme auf beispielsweise Ausführungsformen für bestimmte
Anwendungen beschrieben wird, versteht es sich, dass die Erfindung hierauf
nicht beschränkt
ist. Die Fachleute mit üblicher
Kenntnis auf dem Stande der Technik und Zugang zu den hier gegebenen
Lehren erkennen die Möglichkeit
zusätzlicher
Modifikationen, Anwendungen und Ausführungsformen innerhalb des
Grundgedankens der Erfindung und zusätzliche Gebiete, bei welchen
die vorliegende Erfindung mit beachtlichem Nutzen angewendet werden
kann.
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Die
vorliegende Erfindung liefert eine neuartige Einrichtung und ein
Verfahren zur automatischen Anordnung von zweidimensionalen Kennzeichnungsfeldern,
welche bestimmten graphischen Objekten in einer interaktiven Computergraphik-Wiedergabe
zugeordnet sind, derart, dass die Kennzeichnungsfelder eine gegenseitige Überlappung
und eine Überlappung
anderer Objekte in der Darstellung vermeiden. Dies erspart dem Benutzer
die Bemühung, diese
Aufgabe von Hand zu erledigen. Die vorliegende Erfindung umfasst
ein computerverwirklichtes Softwaresystem, das mit einem Prozessor
oder einer Steuereinrichtung mit interaktiven Arbeitsgeschwindigkeiten
in einer interaktiven Computergraphik-Anwendung zusammenarbeitet.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Art und Weise, in
welcher auf den Überwachungsraum
möglicher
Anordnungen für
jedes Kennzeichnungsfeld Zugriff genommen wird. Wie zuvor diskutiert
ist der gesamte Überwachungsraum
typischerweise zu groß,
um erschöpfend
eine Überprüfung in
der verfügbaren
Zeit vorzunehmen. Um diese Beschränkung zu mildern analysiert
die vorliegende Erfindung die Position der Kennzeichnungsfelder
unter Erkennung von Bündeln
von Kennzeichnungsfeldern, welche effizient untersucht werden können, wodurch
der gesamte Untersuchungsraum auf einen handhabbaren Pegel vermindert
wird. In einer Ausführungsform
minimiert die Erfindung auch die Ablenkung der Benutzerperson, welche
durch Änderung
der Kennzeichnungsfeldpositionen verursacht wird, durch Änderung
dieser Positionen in sanfter Weise und, in einer Ausführungsform,
im allgemeinen unter Vermeidung der Bewegung von Kennzeichnungsfeldern,
bis es vorteilhaft ist, zum Vermeiden von Überlappung solches zu tun.
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Es
sei nun auf 1 Bezug genommen, in welcher
eine Darstellung einer graphischen Wiedergabe 2 in einem
Fluglotsen-Arbeitsplatz eines Luftverkehrs-Steuersystems wiedergegeben
ist. Die Darstellung 2 umfasst einen Bereich von Interesse,
beispielsweise einen körperlichen
Bereich von Interesse, in welchem eine Mehrzahl von Flugzeugen operieren.
Verschiedene Flugzeugdarstellungen und ihre zugehörigen Kennzeichnungsfelder
sind in offenen Bereichen angeordnet, beispielsweise die Flugzeuge,
die durch die Nummern 16, 4, 12 und 14 gekennzeichnet
sind. Für
die Zwecke der vorliegenden Beschreibung sei festgehalten, dass
die austauschbare Verwendung der Ausdrücke "Flugzeugdarstellung", "Darstellung" oder "Flugzeug" ein Symbol entsprechend
einem Flugzeug und/oder seinem Kennzeichnungsfeld bedeuten kann.
Es sei wieder auf 1 Bezug genommen. Die Anordnung
der Flugzeuge zeigt, dass kein Problem be züglich der Betrachtbarkeit der
Flugzeuge und der zugehörigen
Kennzeichnungsfelder für
den Benutzer vorhanden ist. Dies zumindest so lange, bis das Flugzeug
relativ zu einem anderen Flugzeug sich bewegt, was eine mögliche Überlappung
der Flugzeugdarstellungen und irgendeiner zusätzlichen Information auf der
graphischen Wiedergabe verursacht. Andere Gruppen oder Bündel von
Flugzeugen können
so nahe beieinander gelegen sein, dass sie und/oder ihre Kennzeichnungsfelder
sich überlappen,
beispielsweise wie jene Bündel
von Flugzeugen, welche durch die Nummern 18, 8, 10 und 6 identifiziert
sind. Zusätzlich
zu den Zeigern und ihren Kennzeichnungsfeldern enthalten Flugverkehrs-Steuerwiedergabedarstellungen
oft andere Objekte von Interesse, beispielsweise Flughäfen, Markierungen
und Hindernisse, welche nachfolgend als graphische Objekte bezeichnet
werden. Für die
Zwecke der vorliegenden Beschreibung sei bemerkt, dass die austauschbare
Verwendung der Ausdrücke "graphisches Objekt", "Objekt" oder "Darstellung" ein Symbol bedeuten
kann, welches repräsentativ
für Objekte
ist, welche in dem Bereich von Interesse von Flugzeugen verschieden
sind.
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In
einer Computergraphik-Wiedergabe zeichnet der Computer die Flugzeugdarstellungen und
die Kennzeichnungsfelder in der Wiedergabe gemäß den Werten, welche durch
Errechnung gewonnen wurden. Es sei auf 2 Bezug
genommen, in welcher Einzelheiten einer einzelnen Flugzeugdarstellung
und ihres Kennzeichnungsfeldes wiedergegeben sind. Die Vorausposition,
welche durch die Kreuzlinien 22 angezeigt ist, und die
rückwärtige Position,
welche durch die Kreuzlinien 24 angezeigt ist, lokalisieren
die Flugzeugdarstellung 20. Unter Annahme dieser zwei Positionen,
welche typischerweise in Pixel dimensioniert sind, werden die Position der
Flugzeugdarstellung und die Orientierung bestimmt und wird die Wiedergabe
dargestellt. Ein Kennzeichnungsfeld 25 ist neben der Flugzeugdarstellung
angeordnet und die Dimensionen und die Lage einer Box oder eines
Feldes 26, welche das Kennzeichnungsfeld oder die Beschriftung
enthält, sind
bekannt. Um ein gegebenes Kennzeichnungsfeld 25 oder eine
Beschriftung mit der Darstellung 20 des Flugzeugs zu verbinden,
wird eine Linie 27 von einem Punkt des Feldes 26,
gekennzeichnet durch das Kreuz 28, zu der Nase 22 der
Flugzeugdarstellung gezeichnet. Eine Aufgabe des Kennzeichnungssystems
nach der vorliegenden Erfindung ist es eine Position für jedes
Kennzeichnungsfeld relativ zu der zugehörigen Flugzeugdarstellung zu
schaffen, bei welcher die Überlappung
jedes Kennzeichnungsfeldes mit anderen Kennzeichnungsfeldern oder
Objekten auf der Darstellung minimiert wird.
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Die
Beziehung zwischen jedem Kennzeichnungsfeld und seiner Objektdarstellung
wird mathematisch in Übereinstimmung
mit dem Abstand von der Nase der Flugzeugdarstellung zu dem Kennzeichnungsfeld
und dem Winkel der Drehung der Kennzeichnungsfeldposition relativ
zu einem Bezugswinkel (im allgemeinen nach Aufwärts oder in Nordrichtung) beschrieben.
Demgemäß wird die
relative Position des Kennzeichnungsfeldes durch die Variablen beschrieben:
label_r
Abstand oder Radius von der Objektdarstellung zu dem Kennzeichnungsfeld,
ausgedrückt
in Pixel; und
label_a Winkel, ausgedrückt in Radien.
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Sind
die bekannten Koordinaten der Nasenposition der Flugzeugdarstellung
gegeben, so ist die relative Lage des Kennzeichnungsfeldes ausgedrückt in einem
kartesischen Koordinatensystem (x, y) von Pixeln folgende:
x
= radius·cos(Winkel)
oder x = (label_r)cos(label_a)
und
y = radius·sin(Winkel)
oder y = (label_r)sin(label_a).
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Es
könnte
eine Anzahl von Positionen von Kennzeichnungsfeldern mit Bezug auf
die Nase der Flugzeugdarstellung geben. Da die Anzahl von Positionen
eine Dimension in dem untersuchten Raum hat, ist es zweckmäßig, eine
Anzahl von alternativen Positionen zu wählen, welche die Bedürfnisse
von Systemen der Kennzeichnungsfeldanordnung ohne eine übergroße Ausdehnung
des Untersuchungsraumes befriedigt.
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Es
sei nun auf 3 Bezug genommen, in welcher
eine Darstellung von Kennzeichnungsfeldpositionen gezeigt ist, welche
acht mögliche
Lagen haben können.
Die Flugzeugdarstellung 30 und seine Nasenposition dienen
als Zentrum des Kreises von Kennzeichnungsfeldpositionen. In einer
Ausführungsform
ist die zu unterlassende Kennzeichnungsfeldposition im Bogenmaß π/4 im Uhrzeigersinn
von der Richtung geradeaus nach oben, welche als Position 1 in 3 bei 32 angedeutet
ist. Die anderen Kennzeichnungsfeldpositionen liegen in Schritten von π/4 um den
Kennzeichnungsfeldkreis herum und umfassen die Positionen 2, 3,
4, 5, 6, 7 und 8, welche jeweils in 3 mit 34, 36, 38, 40, 42, 44 und 46 bezeichnet
sind. Der Abstand oder der Radius, in welchem die Kennzeichnungsfelder
von der Nasenspitze des Flugzeugs 30 in einer beispielsweisen
Ausführungsform
entfernt sind, reicht von 20 Pixel bis zu 75 Pixel, wobei 30 Pixel
der bevorzugte, freizuhaltende Wert ist.
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Ein
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Analyse der problematischen
Orte der Bildschirmfläche,
was in Bündeln
von Kennzeichnungsfeldern und graphischer Objekte resultiert, welche
individuell verarbeitet werden, so dass die meisten der Probleme
der örtlichen
Minima vermieden werden. In einer Ausführungsform vermeidet der Lösungsansatz mit
der Bündelung
in vorteilhafter Weise die Bewegung irgendwelcher Kennzeichnungsfelder
relativ zu ihren jeweiligen graphischen Objekten, soweit diese Objekte
als gegenwärtig
keine Überlappungsprobleme
verursachend beurteilt werden. Kennzeichnungsfelder, welche in neue
Lagen bewegt werden, werden sanft bewegt, um Ablenkungseffekte für den Benutzer
minimal zu halten. Während
bei anderen Systemen das Beschriftungsfeld einfach von der alten
Position in die neue Position springt, bewegt die hier vorgesehene
Routine das Kennzeichnungsfeld sanft von der alten Position in die
neue Position in einer bestimmten Zeit durch ein Interpolationsprogramm.
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Die
vorliegende Erfindung erzeugt nicht immer eine Lösung mit einer optimalen Anordnung
der Kennzeichnungsfelder und es gibt Situationen, bei welchen die
Leistungsfähigkeit
begrenzt ist. Wenn beispielsweise die Dichte der mit Kennzeichnungsfeldern
zu versehenden Objekte so hoch ist, dass einfach nicht genug Wiedergabe-Bildschirmplatz
zur Verfügung
steht, um die Kennzeichnungsfelder ohne wesentliche Überlappung
anzuordnen, dann kann das System der vorliegenden Erfindung in einer
Ausführungsform
die Kennzeichnungsfelder ständig
mit einer niedrigen Wahrschein lichkeit des Auftretens einer guten
Lösung
herumbewegen. Jedoch wird praktisch kein Schema mit interaktiver
Arbeitsgeschwindigkeit unter diesen Umständen gut laufen und in praktischen
Anwendungsfällen
werden die Benutzer typischerweise nicht Objektdichten zulassen,
welche so hoch sind, da sie nicht in der Lage sein werden, dann
ihre Aufgaben zu erfüllen.
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Es
sei auf 4 Bezug genommen, welches eine
beispielsweise Darstellung eines Computergraphik-Wiedergabebildschirms 2 in
einem Luftverkehrsleitsystem zeigt, das gemäß der vorliegenden Erfindung
bearbeitet worden ist. Die Anordnung der Flugzeugdarstellung ist
dieselbe, wie sie in 1 gezeigt wurde. Die Kennzeichnungsfelder
wurden jedoch derart angeordnet, dass eine Überlappung beseitigt worden
ist, wodurch die Lesbarkeit der Wiedergabe für die Benutzer beträchtlich
erhöht
wurde.
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In
einer beispielsweisen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird für
jedes Flugzeug eine Kennzeichnungsfeld-Datenstruktur der Positionsvariablen
zur Darstellung des Kennzeichnungsfeldes, welches diesem Flugzeug
zugeordnet ist, in der Wiedergabeszenerie aufrechterhalten. Vier
zutreffende Variablen in dieser Datenstruktur sind folgende:
label_r_start
labelr_r_dest
label_a_start
label_a_dest
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Sämtliche
vier dieser Variablen sind Gleitkommazahlen. Die ersten zwei repräsentieren
die Start- und Endwerte für
den Radius des Kennzeichnungsfeldes mit Bezug auf die Nase der Flugzeugdarstellung
in Pixel. Die letzten zwei Zahlen repräsentieren die Start- und Endwerte
für den
Winkel im Bogenmaß.
In einer Ausführungsform
hat der Kennzeichnungsfeldradius einen Minimalwert von 20 Pixel und
einen Maximalwert von 75 Pixel, und der Bereich der Werte in Bogenmaß reicht
von 0 bis 2π.
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Wenn
ein Flugzeug zunächst
auf dem Wiedergabeschirm sichtbar wird, werden der Startradius und
der Startwinkel des Kennzeichnungsfeldes auf die Basis-Freihaltewerte
initialisiert, beispielsweise 30 Pixel und π/4 im Bogenmaß, doch
erkennt man, dass auch andere Basis-Freihaltewerte gewählt werden
können.
Die relative Position mit Bezug auf die Flugzeugnase (in Pixel)
wird durch x- und y-Versatzwerte folgendermaßen beschrieben
x = radius·cos(Winkel)
y
= radius·sin(Winkel)
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Nunmehr
sei 5 betrachtet, in welcher eine beispielsweise Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung verdeutlicht ist. In der vorliegenden Ausführungsform
läuft der
Gesamtprozess in einer großen
Ereignisschleife ab, wobei jedes Mal dann, wenn die Schleife beendet
ist, dies als eine einzelne Iteration betrachtet wird. Der Eintritt
in die Schleife erfolgt in dem Schritt 50 und der Ausgang aus
der Schleife geschieht im Schritt 78. Der Vorgang, durch
welchen die Bezeichnung "Iteration" berechtigt ist,
ist nicht dargestellt. In einer typischen Anwendung kann das Programm 20 Iterationen
je Sekunde überschreiten,
je nach dem rechnerischen Aufwand und der Maschine, auf welcher
das Programm läuft.
In einer Ausführungsform
arbeitet das Kennzeichnungsfeldanordnungssystem folgendermaßen. Für alle N
Iterationen, worin N für
die Zwecke des vorliegenden Beispiels 30 sei, errechnet
das System eine neue Gruppe von Anordnungen für jedes sichtbares Kennzeichnungsfeld.
Dies bedeutet, dass neue Werte für
jede Flugzeugdarstellung für
die Variablen label_r_start, label_r_dest, label_a_start und label_a_dest
errechnet werden. Während
der neunundzwanzig anderen Iterationen verwendet das System diese
vier Werte zur sanften Interpolation der Kennzeichnungsfeldpositionen
von ihrer Startposition aus zu ihren Endpositionen. Die Beschreibung dessen,
wie das System arbeitet kann daher in zwei Hauptteile geteilt werden,
nämlich:
wie werden die neuen Kennzeichnungsfeldpositionen aufgenommen und
wie werden die Kennzeichnungsfelder sanft in die neue Position bewegt,
wenn diese Positionen einmal bestimmt worden sind.
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Eine
wesentliche Subroutine für
die erste Aufgabe ist die Errechnung von Kennzeichnungsfeldüberlappungen
und die Strafbeurteilungsfunktion, welches den "Aufwand" zur Bewertung dessen festsetzt, wie
schwerwiegend die Überlappung
ist. Dies ist in 6 gezeigt, worauf nachfolgend
Bezug genommen wird.
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Es
sei wieder 5 betrachtet. Zu der Zeit, zu
welcher das Kennzeichnungsfeldsystem im Gesamtprogramm aufgerufen
ist, hat das Haupt-Luftverkehrssoftwareprogramm bereits (für Flugzeuge,
welche gegenwärtig
sichtbar sind) die zweidimensionalen oder dreidimensionalen Flugzeugdarstellungen an
die Wiedergabeeinrichtung geliefert. Die zweidimensionalen Koordinaten
der Nasenspitze und des Hecks jedes Flugzeugmodels werden also durch Standard-Computergraphiktechniken
errechnet und in einem Speicher aufgezeichnet. Das Kennzeichnungsfeldsystem
oder Beschriftungssystem verwendet auch eine Subroutine, welche
die Bezeichnung "Errechne Überlappungen" trägt, wobei
diese Subroutine mehr ins einzelne gehend unter Bezugnahem auf 6 beschrieben
wird. Diese Subroutine bestimmt bei Gegebenheit eines Flugzeugs
und der zweidimensionalen Koordinaten für das zugehörige Kennzeichnungsfeld, welches
andere Flugzeug von ihm überlappt
wird, und gibt die Liste derjenigen Flugzeuge und eine Strafbewertung
zurück,
welche anzeigt, wie aufwendig die Überlappungen sind.
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Die
Grundgedanken hinter der vorliegenden Erfindung bestehen darin Bündel von überlappenden Flugzeugdarstellungen,
Kennzeichnungsfeldern und anderen graphischen Objekten, beispielsweise
Markierungen, Kollisionspunkte, Flugwege, usw., zu identifizieren,
welche dann für
Lösungen
zum Verhindern des Überlappens
in einer stochastischen Weise untersucht werden. Das System nach
der vorliegenden Erfindung kann die schwierigeren Überlappungsprobleme
zuerst lösen,
beispielsweise Probleme, welche Bündel oder Gruppen von Flugzeugdarstellungen
mit Kennzeichnungsfeldern und Objekten überlappen. In einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung können
diese Bündel
identifiziert und individuell aufgelöst werden, ohne dass sämtliche anderen
Flugzeugdarstellungen auf der Wiedergabe beeinflusst werden.
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Es
sei abermals 5 betrachtet. Nach dem Eintrittspunkt 50 in
die Schleife initialisiert der Vorgang den Iterationszähler N im
Schritt 52 auf den Zählerstand
Eins. Aus der Wiedergabe wird im Schritt 54 eine erste
Flugzeugdarstellung ausgewählt.
Der Prozess ruft als nächstes
in dem Schritt 56 die "Errechne Überlappungen"-Subroutine auf.
Die Einzelheiten dieser Routine werden nachfolgend in Verbindung
mit 7 umfänglicher
entwickelt. Die Subroutine erhält
die Wiedergabedaten der Flugzeugdarstellung und hat Zugang zu dem
gesamten Inhalt der Szenerie der graphischen Wiedergabe. Die "Errechne Überlappungen"-Subroutine errechnet,
wie in Schritt 68 aufgezeigt ist, Überlappungen für ein ausgewähltes Flugzeug
und errechnet im Schritt 60 die Strafbewertung für das ausgewählte Flugzeug,
wie in 5 angedeutet ist. Diese Subroutine gibt eine Strafbewertung,
welche eine Überlappungsbewertung
oder Aufwandsbewertung ist, und eine Liste von Objekten und Kennzeichnungsfeldern
zurück,
welche überlappt
worden sind. Der Überlappungswert wird
auf der Basis der Anzahl von überlappenden Flugzeugdarstellungen
und/oder dem Grad erzeugt, in welchem sich die Darstellungen überlappen.
Die Überlappungsbewertung
wird gegenüber
einem bestimmten Schwellwert verglichen, um festzustellen, ob tatsächlich eine Überlappung
existiert. Die zurückgegebenen
Bewertungsdaten werden in dem Schritt 62 in eine Datengruppe
eingegeben. In dem Schritt 64 prüft das Programm die Wiedergabedaten,
ob irgendwelche anderen Flugzeugdarstellungen noch bezüglich Überlappungen
analysiert werden müssen. Wenn
zusätzliche
Flugzeugdarstellungen existieren, dann wird in dem Schritt 66 die
nächste
Flugzeugdarstellung ausgewählt
und in dem Flussdiagramm erfolgt eine Rückkehr zu dem Schritt 56,
wo der zuvor kurz beschriebene Vorgang von neuem beginnt. Wenn andererseits
in dem Schritt 64 keine weiteren Flugzeugdarstellungen
bleiben, dann schreitet der Ablauf zu dem Schritt 68 fort,
in welchem Bündel
oder Gruppen identifiziert werden.
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Die
Einzelheiten darüber,
wie Gruppen oder Bündel
identifiziert werden, werden nachfolgend unter Bezugnahem auf 7 diskutiert
werden. Gemäß einer
erläuternden
Ausführungsform
kann ein Bündel im
Wesentlichen als eine Gruppe von Flugzeugdarstellungen definiert
werden, die vorübergehend
einander überlappen
oder, alternativ, als eine Gruppe von Flugzeugdarstellungen oder
graphischen Objektdarstellungen, welche einander überlappen.
Es sei beispielsweise angenommen, dass das Flugzeug A das Flugzeug
B überlappt
und das Flugzeug B das Flugzeug C überlappt, dass jedoch das Flugzeug
A nicht das Flugzeug C überlappt.
Dann fallen die Flugzeuge A, B und C vorübergehend in eine Gruppe oder
ein Bündel.
Das Bündelidentifizierungssystem errechnet
Bündel
durch Freimachen oder Entlehren einer existierenden oder zuvor erhaltenen
Liste von Bündeln
und darauf folgende und wiederholende Untersuchung über jedes
sichtbare Flugzeug in der Wiedergabe hin. Wenn eine Flugzeugdarstellung Überlappungen
aufweist, was, wie weiter oben diskutiert wurde, durch Vergleichen
einer Überlappungsbewertung
mit einem vorbestimmten Schwellwert bestimmt werden kann, dann bestimmt
das System, ob dieses Flugzeug in einem zuvor erzeugten Bündel vorhanden
ist. Wenn eine Feststellung dahingehend getroffen wird, dass dieses
Flugzeug in dieser Weise existiert, dann werden Flugzeuge, welche
dieses Flugzeug überlappen,
zu dem gegenwärtigen
Bündel
hinzuaddiert, welches zu dem Flugzeug gehört. Unter Verwendung des obigen
Beispiels ist festzustellen, dass, wenn A und B bereits ein existierendes
Bündel bilden
und Flugzeug B analysiert wird, das System nach der vorliegenden
Erfindung feststellen würde, dass
B eine Überlappung
mit C aufweist. Das System würde
weiter feststellen, dass Flugzeug B bereits in dem Bündel existiert,
welches zu A gehört.
C würde dann
wiederum zu dem existierenden Bündel
addiert und das Bündel
würde daher
eine Gruppe bilden, welche die Flugzeuge A, B, und C enthält. Wenn
beispielsweise das System ein neues Flugzeug D analysiert und feststellt,
dass dieses Flugzeug mit einem anderen Flugzeug E eine Überlappung
hat und D nicht in einer zuvor gebildeten Gruppe oder Bündelung
existiert, dann wird ein neues Bündel
erzeugt und jene überlappenden
Flugzeuge und irgendwelche anderen graphischen Objekte werden in
ein neues Bündel,
welches zu diesem Flugzeug gehört,
gesetzt. Nimmt man nur zu Zwecken der Erläuterung an, dass E die einzige überlappende
Darstellung ist, dann würde
das System ein neues Bündel
mit D und E bilden. Nachdem dieser Vorgang durchgeführt ist, prüft das System
erneut die Bündel
um festzustellen, ob irgendein Flugzeug in einer Mehrzahl von Bündeln existiert.
Das System prüft
daher die Bündel,
die es schon erzeugt hat oder die Bündel, oder das Bündel, in
welches es eine neue Flugzeugdarstellung eingesetzt hat, gegenüber sämtlichen
anderen Bündeln. Wenn
irgendeine Doppelfeststellung eines Flugzeugs auftritt, dann werden
die betreffenden Bündel zusammen gelegt.
Wenn also beispielsweise das System feststellen sollte, dass D bereits
in einer Bündelung
mit A irgendwo anders existiert, dann würden D und E zu dem Bündel mit
A, B und C hinzuaddiert, wodurch ein einziges Bündel gebildet wird, welches die
Flugzeuge A, B, C, D und E enthält.
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Es
ist jedoch bedeutsam festzustellen, dass die Bündellisten möglicherweise
nicht sämtliche
der sichtbaren Flugzeuge enthalten. Wenn beispielsweise ein Flugzeug
ein anderes Flugzeug oder ein graphisches Objekt nicht überlappt
und selbst nicht von irgendeinem anderen Flugzeug oder graphischen Objekt überlappt
wird, dann existiert es bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
nicht in einem Bündel und
seine Kennzeichnungsfeldposition wird nicht bewegt. Dieses Merkmal
der vorliegenden Erfindung erlaubt es dem System, die Bewegung von
Kennzeichnungsfeldern zu vermeiden, welche gegenwärtig kein Problem
verursachen, wodurch die Ablenkung des Benutzers minimal gehalten
wird.
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Nachdem
die oben beschriebenen Iterationen durchgeführt sind, kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform
die Liste der Bündel
nach der Anzahl von Flugzeugen in jedem Bündel sortiert werden, so dass
den größten Bündeln die
höchste
Priorität
zugeordnet wird und die kleinsten Bündel eine geringere Priorität erhalten,
was zwecks Bestimmung der Reihenfolge der späteren Verarbeitung geschieht.
Das System kann dann fortschreiten um die Überlappungen, welche in den
größeren Bündeln existieren,
zuerst zu bearbeiten. Es sei angemerkt, dass in alternativen Ausführungsformen
der Erfindung die Bündel
gemäß unterschiedlichen
Anforderungen oder Überlegungen
sortiert werden können, beispielsweise
entsprechend dem Grad, zu welchem ein Flugzeug graphische Objekte überlappt
oder entsprechend dem Grad, zu welchem Bündel sich in der Nähe zu bestimmten
Bereichen des Flughafens befinden. Es sei weiter bemerkt, dass in
alternativen Ausführungsformen
die Bündel
auch nicht sortiert zu werden brauchen.
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Die
Subroutine "Identifiziere
Bündel" gemäß Schritt 68 von 5 liefert
in einer Ausführungsform, wie
oben beschrieben, eine geordnete Liste von Bündeln. In dem Schritt 70 können neue
Kennzeichnungsfeldpositionen für
jedes Bündel
von Flugzeugen errechnet werden. Diese Aufgabe umfasst die Einstellung
neuer Werte für
die Variablen label_r_start, label_r_dest, label_a_start und label_a_dest
für jedes
Flugzeug. Für
die beispielsweise Erläuterung
sei angenommen, dass die gegenwärtige
Iterationszahl oder Wiederholungszahl k sei und die vorausgegangene
Iterationszahl (k – 1)
ist. Dann sind die Startwerte für
jedes sichtbare Flugzeug folgendermaßen eingestellt:
label_r_start(k) → label_r_dest(k – 1)
label_a_start(k) → label_a_dest(k – 1)
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Es
bleibt dann noch übrig,
neue Werte für label_r_dest
und label_a_dest einzustellen. In einer Ausführungsform sind die anfänglichen
Einstellungen einfach diejenigen, welche zuvor existierten. Das bedeutet,
das anfänglich
folgendes galt:
label_r_dest(k) → label_r_dest(k – 1)
label_a_dest(k) → label_a_dest(k – 1)
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Das
System verarbeitet dann jedes Bündel um
festzustellen, ob die Repositionierung der Kennzeichnungsfelder,
welche zu den Bündeln
gehören, vorzuziehen
ist. In der vorliegenden Ausführungsform
verarbeitet das System die größten Bündel vor der
Verarbeitung der kleineren Bündel.
Für jedes Bündel werden
verschiedene neue Gruppen von Kennzeichnungsfeldpositionen, label_r_dest, label_a_dest
gewählt
und für
sämtliche
Flugzeugdarstellungen in dem betreffenden Bündel bewertet. Diese Anzahl
von neuen Gruppen, welche gewählt
werden, können
veränderlich
sein, abhängig
von der gewünschten
Anzahl von anderen Endwerten, welche gemäß Konfiguration durch den Benutzer
das System liefern soll. In einer Ausführungsform kann die Anzahl
von Gruppen, welche erzeugt werden, auf 25 eingestellt sein, wenn
sich nur ein Flugzeug in dem Bündel
befindet. Ein Flugzeug kann sich in einem Bündel in einer Situation befinden,
in welchem eine Flugzeugdarstellung oder sein Beschriftungsfeld
graphische Objekte überlappt,
beispielsweise in dem Falle eines Flugzeuges, welches Markierungen
oder Kollisionspunkte überlappt.
In einer anderen Ausführungsform
kann die Zahl von Gruppen, welche erzeugt werden, 40 sein, wenn
zwei oder drei Flugzeuge in dem Bündel existieren und die Anzahl
von Gruppen kann 75 sein, wenn vier oder mehr Flugzeuge in einem
Bündel
existieren. Die Fachleute auf diesem Gebiete erkennen, dass die
Anzahl von Gruppen innerhalb des Rahmens der Lehre der vorliegenden
Erfindung von den oben angegebenen Werten verschieden sein kann.
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In
einer anderen Ausführungsform
kann eine der Gruppen von Kennzeichnungsfeldpositionen nur die Basis-
oder Freihaltepositionen für
jedes der Flugzeug-Kennzeichnungsfelder in dem Bündel enthalten und eine andere
Gruppe von Kennzeichnungsfeldpositionen kann nur die gegenwärtige Position
der Flugzeugkennzeichnungsfelder in der Gruppe enthalten. Durch
Vorsehen einer Freihaltungsgruppe und einer Gruppe der gegenwärtigen Position stellt
das System nach der vorliegenden Erfindung fest, dass eine neue
Lösung
zur Repositionierung der Kennzeichnungsfelder mit einem größeren Überlappungsaufwand
als bei der gegenwärtigen
Lösung nicht
gewählt
wird. In der vorliegenden Ausführungsform
können
die verbleibenden Gruppen statistisch gewählt werden. In alternativen
Ausführungsformen können zur
Erzeugung der Gruppen bestimmte nicht statistische algorithmische
Methoden verwendet werden. In einer anderen Ausführungsform können für jedes
Flugzeug in dem Bündel
die vorgeschlagenen neuen Werte für Radius und Winkel der Beschriftungsfelder
so gewählt
werden, dass der Radius innerhalb eines vorbestimmten Minimalwertes
und eines vorbestimmten Maximalwertes verbleibt und der Winkelbereich
von 0 bis 2π im
Bogenmaß reicht.
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Nach
Erzeugung der Gruppen von Kennzeichnungsfeldpositionen kann jede
Gruppe bezüglich
des gesamten Belastungsaufwandes oder Strafbewertungsaufwandes beurteilt
werden. Dieser Aufwand ist die Summe sämtlicher Strafbewertungen, welche
für jedes
Flugzeug in dem Bündel
berechnet werden, wie dies durch die Subroutine "Errechne Überlappung" geschieht. Das System kann dann die Gruppe
auswählen,
welche den geringsten Gesamtaufwand oder die geringste Gesamtbelastung hat
und stellt die Werte label_r_dest und label_ a_dest für sämtliche
Flugzeuge in dem Bündel
auf die Werte in der betreffenden Gruppe. Mit Bezug auf die Kennzeichnungsfeldpositionen
der Flugzeuge, welche sich nicht in dem gegenwärtig untersuchten Bündel befinden,
können diese
Positionen, bis das System diese Bündel bearbeitet, auf ihren
augenblicklichen Werten von label_r_dest und label_a_dest verbleiben.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
brauchen die Flugzeugdarstellungen, welche nicht Bestandteil in
irgendeinem Bündel
sind, zwecks Minimalisierung der Ablenkung des Benutzers nicht bezüglich ihrer
Kennzeichnungsfelder repositioniert werden. Es ist jedoch nicht
wichtig festzustellen, dass in alternativen Ausführungsformen alle Flugzeugkennzeichnungsfelder
einschließlich
derer, die sich nicht in einem Bündel
befinden, repositioniert werden können.
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Durch
Verwendung des vorstehenden Lösungsansatzes
kann das System die Aufgabe der Repositionierung in einer vernünftigen
Zeitdauer vollenden. Falls jedoch das System eine bevorzugte Lösung hinsichtlich
der Überlappung
von Darstellungen in einer Iteration nicht finden kann, kann gemäß einer Ausführungsform
das System die Kennzeichnungsfelder auf ihre existierende Position
zurückstellen. Hierdurch
erhält
das System eine größere Wahrscheinlichkeit
des Auffindens einer guten Lösung während einer
darauf folgenden Wiederholung oder Iteration. Wenn beispielsweise
N Iterationen später das
System die Bündel
wieder untersucht, erzeugt es eine neue Gruppe von statistisch gewählten Lösungsgruppen,
wodurch die Wahrscheinlichkeit erhöht wird, dass eine bevorzugte
Repositionierungslösung
gefunden wird. In einer Ausführungsform
breitet das System die Rechenbelastung über die Zeit hin aus und behält die Möglichkeit
der Echtzeitinteraktion, während über die
Zeit hin die Lösung
fortschreitend verfeinert wird.
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Es
sei wieder auf 5 zurückgegriffen. Nachdem die neuen
Kennzeichnungsfeldpositionen in dem Schritt 70 errechnet
worden sind, schreitet der Programmfluss zu dem Schritt 72 fort,
in welchem der Interationszähler
inkrementiert wird. Dann schreitet das Programm zu dem Schritt 74 fort,
in welchem der Prozess der Bewegung der Kennzeichnungsfelder beginnt.
Dieser Prozess wird weiter unten in Verbindung mit 8 beschrieben.
Die Folge von Bewegungen der Kennzeichnungsfelder kann eine bestimmte
Zahl von Schritten umfassen, im vorliegenden Beispiel zu Zwecken
der Erläu terung
sei die Zahl von 29 Schritten angegeben, wie dies durch den Zähler in
Schritt 76 eingestellt wird. Der Zähler 76 läuft über den
Bewegungsschritt 74 zurück,
bis sämtliche Bewegungen
ausgeführt
sind und der Vorgang schreitet dann zu dem Schritt 76 fort,
wo das Programm zu dem Haupt-Aufrufprogramm zurückkehrt.
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In
dem Schritt 74 bewegt die Bewegungsroutine die Kennzeichnungsfelder
sanft von ihrer ursprünglichen
Position in ihre Endpositionen. In der vorliegenden Ausführungsform
bewegt die Wiedergabe während
der Iterationen, in welchen die neuen Kennzeichnungsfeldpositionen
nicht berechnet werden, die Kennzeichnungsfelder sanft von ihrer
anfänglichen
Position in ihre Endpositionen. Dies geschieht durch Errechnung
von Kennzeichnungsfeld-Zwischenpositionen basierend auf der gegenwärtigen Iterationszahl
N. In einer beispielsweisen Ausführungsform
werden die Kennzeichnungsfeld-Zwischenpositionen
basierend auf einer linearen Interpolation von den Startwerten zu
den Endwerten erzeugt. Zuerst wird ein Bruchteilswert errechnet. Dieser
Bruchteilswert errechnet sich folgendermaßen: Bruchteilswert
= 2 × (Zyklus/N)wenn
Bruchteilswert > 1,0,
dann gilt Bruchteilswert = 1,0
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Anfänglich ist
die Zyklusvariable gleich 1 und nimmt dann schrittweise bis N zu,
worin N die Anzahl von Iterationen ist, die man braucht, um die
Kennzeichnungsfeld-Endposition
zu erreichen, was im vorliegenden Beispiel gleich 30 sein kann.
Wenn die neuen Kennzeichnungsfeldpositionen gewählt sind, dann kann die Zyklusvariable
auf 0 zurückgestellt werden.
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Danach
werden der Kennzeichnungsfeldradius und der Winkel für jedes
sichtbare Flugzeug durch lineare Interpolation zwischen label_r_start und
label_r_dest sowie label_a_start und label_a_dest unter Verwendung
des Bruchteilwertes eingestellt. Ein Bruchteilswert von 0,0 bedeutet,
dass die Werte von Radius und Winkel auf die Startwerte eingestellt
werden und ein Bruchteilswert von 1,0 bedeutet, dass diese Werte
auf die Endwerte eingestellt werden. Bruchteilswerte dazwischen
resultieren in Werte von Radius und Winkel, welche lineare Interpolationen
zwischen den Startwerten und den Endwerten sind. Da eine Diskontinuität der Winkel
zwischen 0 und 2π herrscht,
kann das System bei einer Ausführungsform
eine mögliche
Diskontinuität
vermeiden und eine Rotationsrichtung wählen, welche den gesamten Rotationswinkel
minimal hält.
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Es
sei 6 betrachtet, in welcher ein Flussdiagramm der
Subroutine „Errechne Überlappungen" gemäß einer
beispielsweisen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt ist. Der Vorgang beginnt
in dem Schritt 80 und schreitet zu dem Schritt 82 fort,
in welchem die Strafbewertungszählung
auf Null gestellt wird und die „Überlappungsliste" bereinigt und geleert
wird. In den Schritt 84 wird das Kennzeichnungsfeld des
gewählten
Flugzeugs untersucht um festzustellen, ob es die Nase irgendeines
Flugzeugs abdeckt. Ist dies der Fall, so wird in dem Schritt 86 die
Strafbewertungszählung
um 1,0 inkrementiert. Liegt das Kennzeichnungsfeld nahe an einer Überlappung,
so wird die Strafbewertungszählung
um 0,5 inkrementiert. In jedem Fall wird das überlappte Objekt zu der Überlappungsliste
hinzugefügt.
In dem Schritt 88 wird das Kennzeichnungsfeld des gewählten Flugzeugs
geprüft
um festzustellen, ob es das Heck irgendeines Flugzeugs überdeckt.
Trifft dies zu, so wird in dem Schritt 90 die Strafbewertungszählung um
1,0 inkrementiert. Ist das Kennzeichnungsfeld nahe an einer Überlappung,
so wird die Strafbewertungszählung
um 0,5 inkrementiert. In jedem Fall wird das überlappte Objekt zu der Überlappungsliste
hinzugefügt.
In dem Schritt 92 wird das Kennzeichnungsfeld des ausgewählten Flugzeugs überprüft, um festzustellen,
ob es irgendeine Konfliktmarkierung auf der Wiedergabe überdeckt.
Ist dies der Fall, so wird in dem Schritt 94 die Strafbewertungszählung um
5,0 inkrementiert. Ist das Kennzeichnungsfeld nahe an einer Überlappung,
so wird die Strafbewertungszählung
um 2,0 inkrementiert. In jedem Fall wird das überlappte Objekt zu der Überlappungsliste
hinzugefügt.
In dem Schritt 96 wird das Kennzeichnungsfeld des gewählten Flugzeugs
geprüft,
um festzustellen, ob es irgendein anderes Kennzeichnungsfeld überdeckt.
Ist dies der Fall, so wird in dem Schritt 98 die Strafbewertungszählung um
5,0 inkrementiert und es erfolgt ein Hinzufügen zu der Überlappungsliste. Befindet
sich das untersuchte Kennzeichnungsfeld nahe an einer Überlappung,
so wird die Strafbewertungszählung
um 2,0 inkrementiert, doch erfolgt keine Hinzufügung zu der Überlappungsliste.
Im Schritt 100 wird die Bezugslinie vom Flugzeug zum Kennzeichnungsfeld
des gewählten
Flugzeugs überprüft, um festzustellen,
ob sie die Bezugslinie irgendeines anderen Flugzeugs überdeckt.
Ist dies der Fall, so wird in dem Schritt 102 die Strafbewertungszählung um
3,0 inkrementiert. Dann wird das überlappte Objekt zu der Überlappungsliste
hinzugefügt. In
dem Schritt 104 wird die Bezugslinie zwischen Flugzeug
und Kennzeichnungsfeld des gewählten Flugzeugs
geprüft,
um festzustellen, ob sie das Kennzeichnungsfeld oder Beschriftungsfeld
irgendeines anderen Flugzeugs überdeckt.
Ist dies der Fall, so wird in dem Schritt 106 die Strafbewertungszählung um
2,0 inkrementiert. Dann wird das überlappte Objekt zu der Überlappungsliste
hinzugefügt.
In dem Schritt 108 wird das Kennzeichnungsfeld des gewählten Flugzeugs
geprüft,
um festzustellen, ob es die Linie irgendeines anderen Flugzeugs überdeckt. Ist
dies der Fall, so wird in dem Schritt 110 die Strafbewertungszählung um
2,0 inkrementiert. Dann wird das überlappte Objekt zu der Überlappungsliste
hinzuaddiert. Schließlich
addiert in dem Schritt 112 diese Routine eine kleine Strafbewertung
basierend darauf hinzu, wie weit der vorgeschlagene neue Kennzeichnungsfeldradius
und Kennzeichnungsfeldwinkel von den idealen Basiswerten von Radius
und Winkel entfernt sind. Je weiter weg von den Basiswerten sich
die Kennzeichnungsfeldposition befindet, desto größer ist
die Strafbewertung. Dies begünstigt die
Wahl von Beschriftungsfeldpositionen oder Kennzeichnungsfeldpositionen
nahe an den Basiswerten (wenn nicht andere Überlappungsprobleme auftreten).
In einer Ausführungsform
wird eine Strafbewertung für
eine solche Bedingung nur vorgenommen, wenn das betreffende Kennzeichnungsfeld
nicht irgendein anderes Flugzeug überlappt. Die vorliegende Subroutine
liefert den Strafbewertungsendwert und die Überlappungsliste in dem Schritt 114.
Es sei weiter bemerkt, dass in alternativen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung weniger als sämtliche
der oben beschriebenen Schritte durchgeführt werden können.
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Es
sei auf 7 Bezug genommen, in welcher
ein Flussdiagramm der Subroutine „Errechne Überlappungen" dargestellt ist.
Der Vorgang beginnt in dem Schritt 120 und schreitet zu
dem Schritt 122 fort, in welchem ein erstes Flugzeug auf
der Wiedergabe ausgewählt
wird. In dem Schritt 124 wird der Strafbewertungsschwellwert
für das
ausgewählte Flugzeug
abgelesen. Ist er unter einem bestimmten Schwellwert, was an zeigt,
dass das Flugzeug keine anderen Objekte überlappt, dann schreitet der
Vorgang zu dem Schritt 142 fort. Wenn andererseits in dem
Schritt 124 festgestellt wird, dass eine Überschreitung
des Schwellwertes stattfindet, dann besteht eine Überlappung
und der Vorgang geht zu dem Schritt 128 weiter. In dem
Schritt 128 nimmt der Prozess eine Prüfung vor um festzustellen,
ob das ausgewählte
Flugzeug ein Mitglied irgendeines anderen Bündels ist. Ist dies der Fall,
dann wird in dem Schritt 132 das ausgewählte Flugzeug als ein Mitglied
zu diesem Bündel
hinzugefügt
und der Prozess geht zu dem Schritt 136 weiter. Wenn andererseits
in dem Schritt 130 festgestellt wird, dass das ausgewählte Flugzeug
nicht ein Mitglied eines anderen Bündels ist, dann wird in dem
Schritt 134 ein neues Bündel
erzeugt, welches das ausgewählte
Flugzeug sowie das Objekt enthält,
mit welchem es sich überlappt.
-
In
dem Schritt 136 nimmt das Verfahren eine Prüfung vor
um festzustellen, ob das ausgewählte Flugzeug
ein Mitglied irgendeines anderen Bündels ist. Dies kann auftreten,
wenn ein zuvor ausgewähltes
Flugzeug sich mit den gegenwärtig
ausgewählten Flugzeug überlappt
hat und verursacht hat, dass es in die Bündelliste eingetragen wurde,
die das zuvor ausgewählte
Flugzeug enthielt. Wenn eine Überlappung
mit einem anderen Bündel
im Schritt 138 festgestellt wurde, dann werden in dem Schritt 140 die Bündel zusammengenommen.
Dies geschieht wegen der vorübergehenden
Natur der Bündel
wie dies oben beschrieben wurde. Der Ablauf schreitet dann zu dem
Schritt 146 fort. Wenn andererseits in dem Schritt 138 festgestellt
wurde, dass keine Bündelüberlappung
herrscht, dann schreitet der Ablauf zu dem Schritt 142 fort,
wo eine Prüfung
vorgenommen wird um festzustellen, ob ein anderes Flugzeug noch für die Prüfung verbleibt.
Ist dies der Fall, dann wird in dem Schritt 144 dieses
Flugzeug ausgewählt
und der Ablauf geht wieder zu dem Schritt 124 zurück. Wenn
kein weiteres Flugzeug für
die Prüfung
verbleibt, dann schreitet der Ablauf zu dem Schritt 146 fort.
In dem Schritt 146 werden die Bündel entsprechend der Anzahl
von in ihnen enthaltenen graphischen Objekten sortiert. Der Vorgang
kehrt dann in dem Schritt 148 zum Ausgang zurück.
-
Die
vorliegende Erfindung wurde also hier unter Bezugnahme auf eine
bestimmte Ausführungsform
für eine
bestimmte Anwendung beschrieben. Es ist somit davon aus zugehen,
dass die anliegenden Ansprüche
alle und sämtliche
solche Anwendungen, Modifikationen und Ausführungsformen innerhalb des
Grundgedankens der Erfindung abdecken.