WO2008006126A2 - Verfahren und system zur erstellung von digitalen routen - Google Patents

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WO2008006126A2
WO2008006126A2 PCT/AT2007/000346 AT2007000346W WO2008006126A2 WO 2008006126 A2 WO2008006126 A2 WO 2008006126A2 AT 2007000346 W AT2007000346 W AT 2007000346W WO 2008006126 A2 WO2008006126 A2 WO 2008006126A2
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WO
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data
camera
route
detection system
images
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PCT/AT2007/000346
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English (en)
French (fr)
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WO2008006126A3 (de
Inventor
Klaus Mairinger
Original Assignee
Barkhoff, Rainer
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Publication date
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Publication of WO2008006126A3 publication Critical patent/WO2008006126A3/de

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/005Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 with correlation of navigation data from several sources, e.g. map or contour matching

Definitions

  • the invention relates to a method for creating digital routes and a system for carrying out the method.
  • US Pat. No. 6,995,792 B1 discloses a camera and a method for taking pictures which are used on the camera.
  • Positioning is performed immediately before or immediately after one
  • Photo instruction to get a position information is performed when a start instruction is received, for example, by a partial one
  • Positioning and photo will be executed simultaneously, if appropriate
  • the photo can be taken first ' and at
  • Position information is stored in the memory together with the previously recorded image. Immediately before the start of the recording of series images is a
  • US Pat. No. 6,437,797 B1 discloses an image data organization method in which digital images provided with time and position information are displayed as thumbnails at the appropriate location in the digital map.
  • a disadvantage of the method known from US Pat. No. 6,437,797 B1 is that the use of the camera or the method for processing the images recorded by the camera is not intended for the dynamic recording of image and position data along a route, but merely for recording individual images Recordings. The creation of a video is not possible.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method and a system suitable for this purpose, with the routes, such as. Hiking tours, bike tours, route suggestions for car travelers etc. created, linked with visualization information and can be provided for retrieval of electronic devices via a computer network or the gl., And while the known disadvantages can be avoided.
  • the object is achieved by a method comprising the following steps: recording tour data by moving a position-determining device along at least one camera coupled to the position-determining device along a route selected as a route; Acquisition of tour data (position, altitude, speed, etc.) by means of the position-determining device; Taking pictures with the camera along the route, whereby position data (position, height) detected by the position-determining device are stored; Linking the collected tour data to a digital map; and linking the captured images to their shooting positions in the digital map, so that the images in a visual! tion device, such as a computer or a PDA, by marking a particular location of the route, e.g. by means of computer mouse movement or. Cursor key operation to be displayed.
  • a visual! tion device such as a computer or a PDA
  • the object is achieved by a system comprising a detection system for visually acquiring a route by photographing, a position detection system for acquiring positional data of a route coupled to the visual detection system, devices for storing the data acquired by the detection systems, and at least one Processing and / or visualization device includes.
  • the camera expediently takes pictures at predetermined time intervals. This makes it clear, for example, how long the climb, on a mountain tour or how long the journey by car takes to a specific destination.
  • an advantageous variant is given by the fact that the camera takes pictures in predetermined line distances or at predetermined position coordinates, as this allows a high degree of detail, for example, in places where orientation problems. expect or where particularly interesting environmental features such as attractions occur.
  • the camera is automatically controlled by the position-determining device, since the wearer of the camera thereby does not have to be careful to take pictures in time.
  • a video of the entire tour can be generated from captured from the camera frames, as this gives a much more vivid impression of a tour than single images.
  • the Tbur data are converted into a standard data format that can be read by mobile navigation devices, so that they can be processed by any type of device.
  • the generated digital route for viewing or downloading can be made available on the Internet and thus made accessible to the interested public.
  • the detection system is not carried directly, but only indirectly, in that, in particular, a suitable aircraft transports the detection system, since in this way, for example, routes through wooded areas can be better detected.
  • the coordination of the detection system, in particular of the aircraft, which carries the receiving system, can be carried out in a simple manner via a known per se remote control of a remote-controlled aircraft, which offers a simple way of decoupling the detection system of hikers or drivers.
  • the coordination of the detection system, in particular of the aircraft, which carries the receiving system also carried out by the detection system carrying aircraft itself, in particular by a manned helicopter or Zeppelin, since thus the coordination of the detection system carrying device not by the walker or Driver must be monitored.
  • the detection system may be configured to perform interpolation based on the determination of direction and approximate velocity of the detection system prior to the loss of the positioning signal in conjunction with a time measurement upon loss of reception of the positioning signal, thereby further enabling, for example, traversing a gorge To operate the camera and so take continuous sequences of images with at least approximate position data, which can be corrected retroactively after leaving the signal shadow.
  • the detection system makes a comparison between the interpolated position and the measured position and, if necessary, corrects the current position data so that it is not necessary to recalculate the position data during the reception-free interval.
  • an advantageous embodiment variant of a system according to the invention provides that the detection system for visual detection at least one camera, in particular a digital camera is, as this allows simple, flexible and digital further processable images of the environment.
  • the at least one camera is a panoramic image camera for taking 360 ° panoramic views and / or panoramic images, since images taken thereby show a large area and thus have a high information content.
  • the position detection system is a GPS or Galileo receiver, as the former are widespread and now cost effective and reliable, while the latter will soon set new standards for the quality and speed of position determination.
  • the choice of the devices for storing the data collected by the detection systems is almost unlimited, they may be in the form of memory cards, internal or external hard drives in the camera and / or in the processing device and / or in the visualization device or similar storage media, as these have storage capacity required to hold the amount of images needed for a video.
  • the processing device may be a PC having software for processing, storing and linking the visual data and position data collected by the detection systems with each other and with map and / or aerial image data, thereby easily combining the recorded and existing data.
  • the visualization device is in the form of a PC, a mobile phone, a PDA or a similar data processing and reproducing device, since these devices have a wide distribution and are therefore available to everyone.
  • processing and the visualization device in the form of a single device, since the processing and linking of the data with map material is then possible even during the inspection or the driving of the route.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a preferred embodiment of an inventively designed system for creating digital routes
  • Fig. 2 is a diagram of an interpolation process in case of loss of the position signal in the preparation of a route by means of the system according to the invention or the method according to the invention.
  • a plurality of images and / or panoramic images Fi is recorded along a route, for example with the aid of one or more known cameras 1, as is explained in a highly schematic manner with reference to FIG ,
  • the at least one camera 1 is designed in the form of a panoramic image camera 1.
  • the control of this image recording is via a suitable device such as. a PC 5 with a position determining device 2, for example a. Coupled GPS receiver, which records the accessible route for a GPS system data, in particular the position Pj (Xj, yj, Zj) and the height and speed of the system.
  • a suitable device such as. a PC 5 with a position determining device 2, for example a.
  • Coupled GPS receiver which records the accessible route for a GPS system data, in particular the position Pj (Xj, yj, Zj) and the height and speed of the system.
  • an image triggering is triggered simultaneously at the one or more suitable cameras 1, which are carried along in an arbitrary manner along the route, in order to generate an all-round view or a panorama image.
  • a single image can also be taken in order to simplify the method and protect the memory resources.
  • the one triggering the camera 1 or the camera 1 can take place on time or position-controlled.
  • the GPS coordinates Pj (X 1 -, y, -, Zj) are simultaneously stored. This allows any route to be recorded with as many points as you like.
  • the data Fj and Pi are expediently stored on a memory card 3, an internal or external hard disk or other storage medium suitable for storing digital data.
  • the method according to the invention is possible for every conceivable method of locomotion: it is applicable when walking or running, skiing, snowboarding, ski touring as well as for locomotion in motorized snow vehicles such as snow groomers or skidoos, for any road-bound vehicles such as bicycles, motorcycles, quads or similar, cars and trucks, for rail vehicles and for aviation, ie for any aircraft such as airplanes, paragliders, hang gliders, parachutes, balloons, helicopters, etc., as well as for seafaring.
  • the data F, and P, (x ;, yi, zi) are visualized after completion of the recordings by the route is transmitted to a digital map 4 or in a digitally present aerial image, for example, on the camera also serving to control the camera 5 present.
  • the software for such a processing of the data Fi and P; (X J , yi, Zj) is expediently also present on the PC 5. If you click with the mouse or another pointer such as the cursor keys on the route 6 obtained by this processing, the corresponding images or panoramic images Fi. and other data associated with the position iPj (xi, y ⁇ , Zj), such as altitude information or altitude profiles. This is shown schematically in FIG. 1 at position -6 ; the upper part of the picture shows the route in a map and below a photo of the position marked by the cursor.
  • a "video" can be generated additionally from the individual images, which enables a virtual descendant of the route on a visualization device, including transmission to mobile devices 7, such as mobile phones or PDAs, which can be carried along by hiking, mountain biking, etc. in order to follow this route by visual orientation, in addition, points of interest can be displayed along the route.
  • mobile devices 7 such as mobile phones or PDAs, which can be carried along by hiking, mountain biking, etc. in order to follow this route by visual orientation, in addition, points of interest can be displayed along the route.
  • a person carries the detection system, which consists of the position-determining device 2, such as a GPS or Galileo navigation device, and at least one camera 1 coupled to the position-determining device 2, wherein the detection system is mounted, for example, on a support frame that does not hinder the wearer.
  • the person carrying the detection system moves on foot or by foot Vehicle along the selected route route, the camera 1 either time-controlled, ie at certain time intervals, or path-controlled, so at certain distance intervals, pictures F 1 -, in particular panoramas or 360 ° panoramic views receives.
  • the position and height data Pi (Xj, y ⁇ , Zj) belonging to the points where the images were taken are stored.
  • the novel detection system is mobile and transportable. In this way, thousands of images Fj can be taken of a tour and stored together with the associated GPS data Pi (Xi, yi, z ⁇ ).
  • Detection system is not immediately, but only indirectly carried by, for example, a suitable aircraft transports the detection system and it tuned with the hiker, cyclists, motorists etc. on the same route moves on the same route and so photos from a compared to the walker etc raised position. This is e.g. makes sense if the route or route in dense forest runs, which does not allow a view of the wider area. In this
  • the coordination of the aircraft, which carries the receiving system can o.a. by the hiker or driver, for example via a known per se remote control of a remote-controlled aircraft. or from
  • Image is captured.
  • the detection system may be designed such that, in the event of loss of GPS reception, for example when traversing a gorge, a cave or a tunnel which causes shadowing of the GPS receiver from the satellites, interpolation based on the determination of the direction and the Approximate speed of the detection system before the loss of satellite reception in conjunction with 'performs a time measurement, which further at least an order of magnitude information about the position of the detection system and thus allows the further recording of images with gurbeloten position data.
  • the direction determination can be carried out for example by means of an electronic compass or the interpolation of previous positions, ⁇ during the estimation of the speed can be performed for example by means of a step counter and a time measurement.
  • a schematic representation of this method is shown in the diagram of FIG. 2.
  • the solid curve shows the actual route R, the dashed the extrapolated route R '.
  • This method now enables the generation which include a wide range of applications in terms of cartography, sports, ⁇ media, entertainment etc. perennial novel visualizations.
  • the recorded route is displayed interactively in various aerial photographs or maps.
  • U.U. can be done before or even while recording the data, editing the image data to correct and improve the quality.
  • These include the stabilization of the images by correction of stepping, holes in the lane, moguls etc., a marking of the sky directions in the images to allow a geographical orientation, the correction of possible misalignments by an inclinometer, a trimming of the image to obtain a constant image detail, any panning, rotation or zooming or homogenizing the travel speed by approaching or adding images.
  • the panoramic image or the 3D view of the entire tour can be displayed by simply selecting from any position.
  • the available GP S route data is plotted in the easy-to-use googleEarth World Atlas, supplemented with high-resolution aerial imagery or overlaid with maps as needed. Individually recorded digital images are drawn exactly where they were taken. From the individual images, a video of the entire route is generated for each desired resolution or bandwidth, which also includes mobile phones, PDAs and similar devices can be loaded.
  • All tour data can be downloaded via the Internet to all available outdoor GPS navigation devices or in the future also from Galileo navigation devices. It is intended that all current manufacturers and formats will be supported.

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Abstract

Ein Verfahren zur Erstellung von digitalen Routen, insbesondere von Wandertouren, Radtouren oder Routenvorschläge für Autoreisende, die mit Visualisierungsinformation verknüpft sind, umfasst die folgenden Schritte: Aufzeichnen von Tour-Daten durch Entlangbewegen einer Positionsbestimmungseinrichtung und zumindest einer mit der Positionsbestimmungseinrichtung mittelbar oder unmittelbar gekoppelten Kamera entlang einer als Route ausgewählten Strecke; Erfassen von Tour-Daten (Position, Höhe, Geschwindigkeit etc.) mithilfe der Positionsbestimmungseinrichtung; Aufnehmen von Bildern mit der Kamera entlang der Strecke, wobei mit den Bildern von der Positionsbestimmungseinrichtung erfasste Positionsdaten (Position, Höhe) abgespeichert werden; Verknüpfen der erfassten Tour-Daten mit einer digitalen Landkarte; und Verknüpfen der aufgenommenen Bilder mit ihren Aufnahmepositionen in der digitalen Landkarte, so dass die Bilder in einem Visualisierungsgerät, insbesondere einem Computer oder einem PDA, durch Markieren einer bestimmten Stelle der Route, insbesondere mittels Computermausbewegung oder Cursor-Tasten-Betätigung, angezeigt werden.

Description

Verfahren und System zur Erstellung von digitalen Routen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erstellung von digitalen Routen und ein System zur Ausführung des Verfahrens.
Beispielsweise ist aus der US 6,995,792 Bl eine Kamera sowie ein Verfahren zur Aufnahme von Bildern, welches auf der Kamera zur Anwendung kommt, bekannt. Eine
Positionsbestimmung wird durchgeführt, um unmittelbar vor oder unmittelbar nach einer
Fotoanweisung eine Positionsinformation zu erhalten. Eine GPS-Positionsbestimmung wird durchgeführt, wenn eine Startanweisung eingeht, beispielsweise durch ein teilweises
Drücken des Auslösers der Kamera, wonach die Fotoanweisung gegeben wird.
Positionierung und Foto werden gleichzeitig ausgeführt, wenn eine entsprechende
Anweisung, beispielsweise das Durchdrücken, des Auslösers der Kamera, eingeht. Wenn eingeschaltet ist, wird einmal die Position bestimmt, die Positionsinformation wird gehalten und in einem Speicher in Verbindung mit Pσsϊtionsinformation auf einem aufgenommenen
Bild gespeichert. Alternativ kann zuerst das Foto aufgenommen werden' und beim
Ausschalten nach dem Fotografieren eine Positionsbestimmung vorgenommen und die
Positionsinformation in dem Speicher zusammen mit dem vorher aufgenommenen Bild gespeichert werden. Unmittelbar vor dem Beginn der Aufnahme von Serienbildern wird eine
Positionsbestimmung vorgenommen, das Positionsergebnis gehalten und nach dem Ende der
Serienbildaufnahme in einem Zwischenspeicher in Verbindung mit jedem der Serienbilder gespeichert.
' Nachteilig an dem aus der US 6,995,792 Bl bekannten System ist dabei, dass explizit vermieden werden soll, jedes Mal, wenn ein Bild gemacht wird, gleichzeitig eine Positionsbestimmung durchzuführen und die Positionsdaten mit den Bilddaten zu verknüpfen. Dies wird bei den bekannten Systemen deshalb so gehandhabt, weil durch die Positionsbestimmung der Stromverbrauch der Kamera ansteigt bzw. eine synchrone Auslösung von Bildaufnahme und Positionsbestimmung aufgrund der Unwägbarkeiten der Dauer der Positionsbestimmung als unmachbar erscheint. Aufgrund dessen ist es mit dem aus der US 6,995,792 Bl bekannten Verfahren nicht möglich, eine Video-Sequenz entlang einer Route zu erstellen, da die Positionsdaten fehlen.
Aus der Patentschrift US 6,437,797 Bl ist ein Bilddatenorganisationsverfahren bekannt, bei dem mit Zeit- und Positionsinformation versehene digitale Bilder als Thumbnails an der passenden Stelle in der digitalen Landkarte angezeigt werden. Nachteilig an dem aus der US 6,437,797 B l bekannten Verfahren ist dabei, dass die Verwendung der Kamera respektive das Verfahren zur Verarbeitung der durch die Kamera aufgenommenen Bilder nicht zur dynamischen Aufzeichnung von Bild- und Positionsdaten entlang einer Route vorgesehen ist, sondern lediglich zur Aufzeichnung einzelner Aufnahmen. Die Erstellung eines Videos ist somit nicht möglich.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine dafür geeignetes System anzugeben, mit dem Routen, wie z.B. Wandertouren, Radtouren, Routenvorschläge für Autoreisende etc. erstellt, mit Visualisierungsinformation verknüpft und zum Abruf für elektronische Geräte über ein Computemetzwerk oder der gl. bereitgestellt werden können und dabei die bekannten Nachteile vermieden werden können.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, welches die folgenden Schritte umfasst: Aufzeichnen von Tour-Daten durch Entlangbewegen einer Positionsbestimmungseinrichtung und zumindest einer mit der Positionsbestimmungseinrichtung gekoppelten Kamera entlang einer als Route ausgewählten Strecke; Erfassen von Tour-Daten (Position, Höhe, Geschwindigkeit etc.) mithilfe der .Positionsbestimmungseinrichtung; Aufnehmen von Bildern mit der Kamera entlang der Strecke, wobei mit den Bildern von der Positionsbestimmungseinrichtung erfasste Positionsdaten (Position, Höhe) abgespeichert werden; Verknüpfen der erfassten Tour-Daten mit einer digitalen Landkarte; und Verknüpfen der aufgenommenen Bilder mit ihren Aufnahmepositionen in der digitalen Landkarte, so dass die Bilder in einem Visual! sierungs gerät, wie z.B. einem Computer oder einem PDA, durch Markieren einer bestimmten Stelle der Route, z.B. mittels Computermausbewegung oder. Cursor-Tasten-Betätigung, angezeigt werden. ■ <
Die Aufgabe wird durch ein System gelöst, welches ein Erfassungssystem zur visuellen Erfassung einer Route durch Fotografieren, ein Positionserfassungssystem zur Erfassung von Positionsdaten einer Route, welches mit dem Erfassungssystem zur visuellen Erfassung gekoppelt ist, Vorrichtungen zur Speicherung der durch die Erfassungssysteme erfassten Daten und zumindest eine Bearbeitungs- und/oder Visualisierungsvorrichtung umfasst.
Dadurch wird eine einfache Möglichkeit angegeben, Routen aufzuzeichnen und visuell wiederzugeben, um Touren zu planen, die Orientierung zu vereinfachen oder bereits gefahrene Routen beispielsweise auf Veranstaltungen wiederzugeben. Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Systems ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Um einen guten Überblick über den zeitlichen Verlauf einer Route zu erlauben, nimmt die Kamera zweckmäßigerweise Bilder in vorgegebenen zeitlichen Abständen auf. Dadurch ist beispielsweise erkennbar, wie lang der Anstieg, bei einer Bergtour ist oder wie lang die Anfahrt mit dem Auto zu einem bestimmten Ziel dauert.
Alternativ ist eine vorteilhafte Variante dadurch gegeben, dass die Kamera Bilder in vorgegebenen Streckendistanzen oder bei vorgegebenen Positionskoordinaten aufnimmt, da dies einen hohen Detaillierungsgrad beispielsweise an Stellen ermöglicht, wo Orientierungsprobleme zu . erwarten sind oder wo besonders interessante Umgebungsmerkmale wie Sehenswürdigkeiten auftreten.
Um dem Träger des Erfassungssystems die Routenaufzeichnung zu erleichtern, ist vorgesehen, dass die Kamera von der Positionsbestimmungseinrichtung automatisch gesteuert wird, da der Träger der Kamera dadurch nicht darauf achten muss, rechtzeitig Aufnahmen zu machen.
Vorteilhafterweise kann aus von der Kamera aufgenommenen Einzelbildern ein Video der gesamten Tour erzeugt werden, da dies einen erheblich anschaulicheren Eindruck einer Tour vermittelt als Einzelbilder.
Eine Fülle von vorhandenen Landkarten und anderem Material wie beispielsweise Luftbilder offeriert eine Möglichkeit, die Daten mit Kartenmaterial zu überlagern und dadurch in ein allgemeingültiges Koordinatensystem einzufügen.
Vorteilhafterweise werden die Tburdaten in ein von mobilen Navigationsgeräten lesbares Standard-Datenformat umgewandelt, so dass sie von beliebigen Gerätetypen verarbeitet werden können.
Es kann außerdem vorgesehen sein, die Bilddaten als Points-of-Interest-Information in das von mobilen Navigationsgeräten lesbare Datenformat einzutragen, da hierdurch das Auffinden von interessanten oder wichtigen Geländepunkten vereinfacht wird.
Die- erstellte digitale Route zum Anzeigen oder Download kann im Internet bereitgestellt und so der interessierten Öffentlichkeit zugänglich gemacht werden. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltungsvariante ist vorgesehen, dass das Erfassungssystem nicht unmittelbar, sondern lediglich mittelbar mitgeführt wird, indem insbesondere ein geeignetes Fluggerät das Erfassungssystem transportiert, da hierdurch beispielsweise Routen durch bewaldete Gegenden besser erfassbar sind.
Die Koordination des Erfassungssystems, insbesondere des Fluggeräts, welches das Empfangssystem trägt, kann dabei in einfacher Weise über eine an sich bekannte Fernbedienung eines ferngesteuerten Fluggeräts erfolgen, welches eine einfache Möglichkeit der Entkoppelung des Erfassungssystems vom Wanderer oder Fahrzeugführer bietet.
Alternativ kann die Koordination des Erfassungssystems, insbesondere des Fluggeräts, welches das Empfangssystem trägt, auch von dem das Erfassungssystem tragenden Fluggerät selbst aus erfolgen, insbesondere von einem bemannten Hubschrauber oder Zeppelin aus, da somit die Koordination des das Erfassungssystem tragenden Geräts nicht durch den Wanderer oder Fahrzeugführer überwacht werden muss.
Weiterhin kann das Erfassungssystem so ausgelegt sein, dass es bei Verlust des Empfangs des Positionierungssignals eine Interpolation anhand der Bestimmung von Richtung und ungefährer Geschwindigkeit des Erfassungssystems vor dem Verlust des Positionierungssignals in Verbindung mit einer Zeitmessung durchführt, wodurch es beispielsweise beim Durchqueren einer Klamm weiter möglich ist, die Kamera zu betätigen und so ununterbrochene Bilderfolgen mit zumindest annähernden Positionsdaten aufzunehmen, welche nach Verlassen des Signalschattens rückwirkend korrigiert werden können. . •
Weiterhin ist von Vorteil, dass das Erfassungssystem bei Wiederempfang des Positionierungssignals einen Vergleich zwischen der interpolierten und der gemessenen Position durchführt und, falls nötig, eine Korrektur auf die aktuellen Positionsdaten vornimmt, so dass eine Rückrechnung der Positionsdaten während des empfangslosen Intervalls nicht notwendig ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltungsvariante eines erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass das Erfassungssystem zur visuellen Erfassung zumindest eine Kamera, insbesondere eine Digitalkamera, ist, da diese einfache, flexible und digital weiter verarbeitbare Aufnahmen der Umgebung ermöglicht. Die zumindest eine Kamera ist dabei eine Panoramabildkamera zur Aufnahme von 360° Rundsichten und/oder Panoramaaufnahmen ist, da damit aufgenommene Bilder einen großen Bereich zeigen und somit einen hohen Informationsgehalt aufweisen.
Vorteilhafterweise ist das Positionserfassungssystem ein GPS- oder Galileo-Empfänger, da erstere weitverbreitet und inzwischen kostengünstig und zuverlässig sind, während letztere in naher Zukunft neue Standards für die Qualität und Schnelligkeit bei Positionsbestimmungen setzen werden.
Die Wahl der Vorrichtungen zur Speicherung der durch die Erfassungssysteme erfassten Daten ist nahezu unbegrenzt, sie können in Form von Speicherkarten, internen oder externen Festplatten in der Kamera und/oder in der Bearbeitungsvorrichtung und/oder in der Visualisierungsvorrichtung oder ähnlicher Speichermedien vorliegen, da diese die zur Aufnahme der für ein Video benötigten Menge an Bildern benötigte Speicherkapazität aufweisen.
Die Bearbeitungsvorrichtung kann ein PC sein, welcher Software zur Bearbeitung, Speicherung und Verknüpfung der durch die Erfassungssysteme erfassten visuellen Daten und Positionsdaten miteinander und mit Landkarten- und/oder Luftbilddaten aufweist, wodurch in einfacher Weise die Kombination der aufgenommenen und der vorhandenen Daten möglich ist.
Von Vorteil ist, dass die Visualisierungsvorrichtung in Form eines PCs, ein Mobiltelefons, ein PDA oder ein ähnliches Datenverarbeitungs- und -Wiedergabegeräts vorliegt, da diese Geräte eine,weite Verbreitung aufweisen und somit für jedermann zur Verfügung stehen.
Besonders vorteilhaft ist das Vorliegen der Bearbeitungs- und der Visualisierungsvorrichtung in Form eines einzigen Geräts, da die Verarbeitung und Verknüpfung der Daten mit Kartenmaterial dann sogar während der Begehung oder der Befahrung der Route möglich ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden aus den Figuren und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens ersichtlich. • In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine schematisierte Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäß ausgestalteten Systems zur Erstellung von digitalen Routen, und
Fig. 2 ein Diagramm eines Interpolationsvorgangs bei Verlust des Positionssignals bei der Erstellung einer Route mittels des erfindungsgemäßen Systems bzw. des erfindungs gemäßen Verfahrens.
Zunächst wird ein kurzer Überblick über ein beispielhaftes erfindungsgemäß ausgestaltetes System sowie über das erfindungsgemäße Verfahren gegeben, anschließend wird die Aufnahme einer Route detailliert erläutert.
Über ein geeignetes System zur Erstellung von Routen über die Aufnahme von Visualisierungsinformationen wird beispielsweise mit Hilfe von einer oder mehreren an sich bekannten Kameras 1, wie anhand von Fig. 1 stark schematisiert erläutert, entlang einer Route eine Vielzahl von Bildern und/oder Panoramabildern Fi aufgenommen. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist die zumindest eine Kamera 1 in Form einer Panoramabildkamera 1 ausgeführt. Die Steuerung dieser Bildaufzeichnung ist über eine geeignete Vorrichtung wie beispielsweise . einen PC 5 mit einer Positionsbestimmungseinrichtung 2, z.B. einem. GPS-Empfänger, gekoppelt, welcher die für ein GPS-System zugänglichen Routendaten aufzeichnet, insbesondere die Position Pj(Xj, yj, Zj) sowie die Höhe und Geschwindigkeit des Systems. Mit den so gewonnenen Bilddaten F; und Positionsdaten Pj(Xj, Vj, z;) können verschiedene Visualisierungsmöglichkeiten realisiert werden. Alternativ ist auch denkbar, die Kamera 1 und den GPS-Empfänger 2 direkt zu ' koppeln. :
Mit Hilfe von GP S -Koordinaten wird eine Bildauslösung bei der einen oder den mehreren geeigneten Kameras 1, welche in beliebiger Weise auf der Route mitgeführt werden, gleichzeitig ausgelöst, um eine Rundumsicht bzw. ein Panoramabild zu erzeugen. Alternativ kann auch zur Vereinfachung des Verfahrens und zur Schonung der Speicherressourcen ein einzelnes Bild aufgenommen werden. Das1 Auslösen der Kamera 1 oder der Kameras 1 kann dabei zeit- oder positionsgesteuert erfolgen. Zu jedem Punkt, an welchem die Auslösung ausgeführt wird, werden gleichzeitig die GPS-Koordinaten Pj(X1-, y,-, Zj) mitgespeichert. Dadurch kann eine beliebige Route mit beliebig vielen Punkten aufgezeichnet werden. Die Daten Fj und Pi(Xi, yi, z;) werden zweckmäßigerweise auf einer Speicherkarte 3, einer internen oder externen Festplatte oder einem anderen, zur Speicherung digitaler Daten geeigneten Speichermedium gespeichert. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dabei für jede erdenkliche Fortbewegungsart möglich: es ist anwendbar beim Gehen oder Laufen, beim Skifahren, Snowboarden, Skitouren sowie für die Fortbewegung in motorbetriebene Schneefahrzeugen wie Pistenraupen oder Skidoos, für beliebige straßengebundene Fahrzeuge wie Fahrräder, Motorräder, Quads o.a., Pkws und LKWs, für schienengebundene Fahrzeuge sowie für die Luftfahrt, also für beliebige Fluggeräte wie Flugzeuge, Gleitschirme, Drachenflieger, Fallschirme, Ballone, Hubschrauber usw. sowie für die Seefahrt.
Die Daten F, und P,(x;, yi, zi) werden nach Abschluss der Aufnahmen visualisiert, indem die Route auf eine digitale Landkarte 4 oder in ein digital vorliegendes Luftbild übertragen wird, welche beispielsweise auf dem auch der Ansteuerung der Kamera dienenden PC 5 vorliegen. Die Software für eine derartige Bearbeitung der Daten Fi und P;(XJ, yi, Zj) liegt zweckmäßigerweise ebenfalls auf dem PC 5 vor. Wird mit der Maus oder einem anderen Zeiger wie den Cursortasten auf die durch diese Bearbeitung erhaltene Route 6 geklickt, können an den angeklickten Positionen die entsprechenden Bilder oder Panoramabilder Fi . sowie weitere, zu der Position iPj(x.i, y\, Zj) gehörige Daten wie z.B. Höhenangaben oder Höhenprofile angezeigt werden. Dies ist in Fig. 1 schematisch an Position -6 dargestellt, ; wobei im oberen Teil des Bildes die Route in einer Landkarte und unten ein Foto der durch den Cursor markierten Position dargestellt ist.
Weiters kann zusätzlich aus den Einzelbildern ein "Video erzeugt werden, welches ein virtuelles Nachfahren der Route auf einem Visualisierungsgerät ermöglicht. Darin ist auch die Übertragung auf mobile Geräte 7 wie beispielsweise Mobiltelefone oder PDAs eingeschlossen, die beim Wandern, Mountainbikefahren etc. mitgeführt werden können, um dieser Route anhand von visueller Orientierung folgen zu können. Zusätzlich können Points of Interest entlang der Route angezeigt werden.
Beim vorliegend genauer beschriebenen Ausführungsbeispiel sei angenommen, dass eine mehrtägige Wander- oder Mountainbike-Tour mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erfasst werden soll.
Dazu trägt eine Person das Erfassungssystem, das aus der Positionsbestimmungseinrichtung 2, wie z.B. einem GPS- oder Galileo-Navigationsgerät, und zumindest einer mit der Positionsbestimmungseinrichtung 2 gekoppelten Kamera 1 besteht, wobei das Erfassungssystem beispielsweise auf einem den Träger nicht behindernden Tragegestell angebracht ist. Die das Erfassungssystem tragende Person bewegt sich zu Fuß oder per Fahrzeug entlang der als Route ausgewählten Strecke, wobei die Kamera 1 entweder zeitgesteuert, also in bestimmten Zeitintervallen, oder weggesteuert, also in bestimmten Distanzintervallen, Bilder F1-, insbesondere Panoramabilder oder 360° Rundumsichten aufnimmt. Gemeinsam mit den Bildern Fi werden die zu den Punkten, an denen die Bilder aufgenommen wurden, gehörigen Positions- und Höhendaten Pi(Xj, y\, Zj) gespeichert. Das neuartige Erfassungssystem ist mobil und transportabel. Auf diese Weise können von einer Tour zigtausende Bilder Fj aufgenommen und zusammen mit den damit verknüpften GPS- Daten Pi(Xi, yi, z\) gespeichert werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante kann weiterhin vorgesehen sein, dass das
Erfassungssystem nicht unmittelbar,, sondern lediglich mittelbar mitgeführt wird, indem beispielsweise ein geeignetes Fluggerät das Erfassungssystem transportiert und sich dabei abgestimmt mit dem Wanderer, Fahrradfahrer, Autofahrer etc. über demselben auf der gleichen Route fortbewegt und so Fotos aus einer im Vergleich zu dem Wanderer etc. erhöhten Position aufnimmt. Dies ist z.B. dann sinnvoll, wenn die Fahrt- oder Wanderroute in dichtem Wald verläuft, der keinen Ausblick auf die weitere Umgebung erlaubt. In diesem
Fall wäre es sinnlos, in regelmäßigen Zeit- oder Distanzintervallen Fotos ■ zu machen, da diese außer dem umgebenden Wald nichts zeigen würden. Die Koordination des Fluggeräts, welches das Empfangssystem trägt, kann dabei vom Wanderer oder Fahrer beispielsweise über eine an sich bekannte Fernbedienung eines ferngesteuerten Flugzeugs o.a. oder vom
Fluggerät selbst aus erfolgen, wenn dieses beispielsweise ein bemannter Hubschrauber oder
Zeppelin etc. ist. Weiterhin ist denkbar, die Koordination des Fluggerätes anhand der übertragenen Bilddaten zu steuern und zu korrigieren, so dass die Route des Fluggeräts beispielsweise korrigiert wird, wenn ein Referenzpunkt wie z.B. der Wanderer nicht mehr im
Bild erfasst wird.
Zudem kann das Erfassungssystem so ausgelegt sein, dass es bei Verlust des GPS-Empfangs, beispielsweise beim Durchqueren einer Klamm, einer Höhle oder eines Tunnels, welche eine Abschattung des GPS -Empfängers von den Satelliten bewirkt, eine Interpolation anhand der Bestimmung der Richtung und der ungefähren Geschwindigkeit des Erfassungssystems vor dem Verlust des Satellitenempfangs in Verbindung mit 'einer Zeitmessung durchführt, welche weiter eine zumindest größenordnungsmäßige Auskunft über die Position des Erfassungssystems und so die weitere Aufnahme von Bildern mit rückberechneten Positionsdaten erlaubt. Die Richtungsbestimmung kann dabei z.B. mittels eines elektronischen Kompasses oder aus der Interpolation bisheriger Positionen erfolgen, während die Schätzung der Geschwindigkeit z.B. mittels eines Schrittzählers und einer Zeitmessung erfolgen kann. Eine schematische Darstellung dieses Verfahrens ist in dem Diagramm gemäß Fig. 2 dargestellt. Die durchgezogene Kurve zeigt dabei die tatsächliche Route R, die gestrichelte die extrapolierte Route R'. Sobald das Erfassungssystem den GPS-Schatten wieder verlässt, wird ein Vergleich zwischen der extrapolierten, und der gemessenen Position durchgeführt und, falls nötig, eine Korrektur der extrapolierten Positionsdaten Pn'(xn\ yn\ Zn') auf die aktuellen tatsächlichen Positionsdaten Pn(Xn, yn, Zn) bei Wiederempfang eines GPS-Signals vorgenommen. Ebenso ist es dann möglich, aufgrund der aktuell gemessenen Position P4(X4, y4, Z4) eine nachträgliche Interpolation der Positionsdaten P,(x„ y,, Z1) für die zwischen Pi und Pn liegenden Punkte durchzuführen, um eine bessere Annäherung der Daten an die tatsächlichen Positionsdaten zu ermöglichen. In Fig. 2 kann dabei beispielsweise auf der Abszisse die Position in einer Ebene, also das Koordinatenpaar x„ y, und auf der Ordinate der zugehörige z,-Wert, also die Höhe, angegeben sein, so dass eine Höhenkorrektur erfolgen kann. Das gleiche Verfahren kann für die anderen Koordinaten ebenso angewandt werden.
Dieses Verfahren ermöglicht nun die Erzeugung verschiedenster neuartiger Visualisierungen, die einen weiten Anwendungsbereich in Bezug auf Kartographie, Sport, Medien, Unterhaltung etc. umfassen.
Die aufgenommene Route wird in verschiedenen Luftbildern bzw. Landkarten interaktiv eingezeichnet. U.U. kann vorher bzw. auch bereits während der Aufnahme der Daten, eine Bearbeitung der Bilddaten zur Korrektur und Verbesserung der Qualität erfolgen. Dazu gehören die Stabilisierung der Bilder durch Korrektur von Schrittwacklern, Löchern in der Fahrbahn, Buckelpisten etc., eine Markierung der Himmelrichtungen in den Bildern, um eine geografische Ausrichtung zu ermöglichen, die Korrektur von eventuellen Fehlneigungen durch einen Neigungsmesser, eine Beschneidung des Bildes zum Erhalt eines konstanten Bildausschnittes, beliebige Schwenks, Drehungen bzw. Zoomvorgänge oder das Homogenisieren der Reisegeschwindigkeit durch Wegnahe oder Hinzufügen von Bildern.
Über Zoomfunktionen bzw. weitere interaktive Navigationselemente in der Landkarte bzw. im Luftbild kann durch einfaches Anwählen von jeder Stelle das Panoramabild bzw. die 3D- Ansicht der gesamten Tour angezeigt werden. Die verfügbaren GP S -Routendaten werden beispielsweise im benutzerfreundlichen googleEarth Weltatlas eingezeichnet und je nach Bedarf mit hochauflösenden Luftbildern ergänzt oder mit Landkarten überlagert. Einzeln aufgenommene Digitalbilder werden exakt an der Stelle eingezeichnet, wo sie aufgenommen wurden. Aus den Einzelbildern wird für jede gewünschte Auflösung oder Bandbreite ein Video der ganzen Route erzeugt, welches auch von Handys, PDAs und ähnlichen Geräten geladen werden kann. Alle Tourdaten können via Internet auf alle verfügbaren Outdoor-GPS Navigationsgeräte oder zukünftig auch von Galileo-Navigationsgeräten geladen werden. Es ist vorgesehen, dass alle gängigen Hersteller und Formate unterstützt werden.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Erstellung von digitalen Routen, insbesondere von Wandertouren, Radtouren oder Routenvorschläge für Autoreisende, die mit Visualisierungsinformation verknüpft sind, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Aufzeichnen von Tour-Daten durch Entlangbewegen einer
Positionsbestimmungseinrichtung und zumindest einer mit der Positionsbestimmungseinrichtung mittelbar oder unmittelbar gekoppelten Kamera entlang einer als Route ausgewählten Strecke;
Erfassen von Tour-Daten (Position, Höhe, Geschwindigkeit etc.) mithilfe der Positionsbestimmungseinrichtung;
Aufnehmen von Bildern mit der Kamera entlang der Strecke, wobei mit den Bildern von der Positionsbestimmungseinrichtung erfasste Positionsdaten (Position, Höhe) abgespeichert werden;
Verknüpfen der erfassten Tour-Daten mit einer digitalen Landkarte; und Verknüpfen der aufgenommenen Bilder mit ihren Aufnahmepositionen in der digitalen Landkarte, so dass die Bilder in einem Visualisierungsgerät, insbesondere einem Computer oder einem PDA, durch Markieren einer bestimmten Stelle der Route, insbesondere mittels Computermausbewegung oder Cursor- Tasten- Betätigung, angezeigt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera Bilder in vorgegebenen zeitlichen Abständen aufnimmt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera Bilder in vorgegebenen Streckendistanzen oder bei vorgegebenen Positionskoordinaten aufnimmt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera von einem Computer oder von der Positionsbestimmungseinrichtung automatisch gesteuert wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus von der Kamera aufgenommenen Einzelbildern ein Video der gesamten Tour erzeugt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tour-Daten mit Landkarteninformation oder Luftbildern überlagert werden. •
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadtirch gekennzeichnet, dass die Tourdaten in ein von mobilen Navigationsgeräten lesbares Standard-Datenformat umgewandelt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilddaten als Points-of- Interest-Information in das von mobilen Navigationsgeräten lesbare Datenformat eingetragen werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erstellte digitale Route zum Anzeigen oder Download im Internet bereitgestellt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungssystem nicht unmittelbar, sondern lediglich mittelbar mitgeführt wird, indem insbesondere ein geeignetes Fluggerät das Erfassungssystem transportiert .
1 1. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Koordination des Erfassungssystems, insbesondere des Fluggeräts, welches das Empfangssystem trägt, über eine an sich bekannte Fernbedienung eines ferngesteuerten Fluggeräts erfolgt.
12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Koordination des Erfassungssystems, insbesondere des Fluggeräts, welches das Empfangssystem trägt, von dem das Erfassungssystem tragenden Fluggerät selbst aus erfolgt, insbesondere von einem bemannten Hubschrauber oder Zeppelin aus.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungssystem so ausgelegt ist, dass es bei Verlust des Empfangs des Positionierungssignals eine Interpolation anhand der Bestimmung von Richtung und/oder Höhe und ungefährer Geschwindigkeit des Erfassungssystems vor dem Verlust des Positionierungssignals in Verbindung mit einer Zeitmessung und/oder einem Schrittzähler durchführt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungssystem bei Wiederempfang des Positionierungssignals einen Vergleich zwischen der interpolierten und der gemessenen Position durchführt und, falls nötig, eine Korrektur auf die aktuellen Positionsdaten vornimmt, wobei vorzugsweise die Positionsdaten der in der Interpolationsphase aufgenommenen Bilder nachkorrigiert werden.
15. System zur Erstellung von digitalen Routen, wobei das System ein Erfassungssystem zur visuellen Erfassung einer Route durch Fotografieren, ein Positionserfassungssystem zur Erfassung von Positionsdaten einer Route, welches entweder mittelbar oder unmittelbar mit dem Erfassungssystem zur visuellen Erfassung gekoppelt ist, Vorrichtungen zur Speicherung der durch die Erfassungssysteme erfassten Daten und zumindest eine Bearbeitungs- und/oder Visualisierungsvorrichtung umfasst.
16. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, die mittelbare Koppelung des Positionserfassungssystems an das Erfassungssystem zur visuellen Erfassung über die zumindest eine Bearbeitungs- und/oder Visualisierungsvorrichtung erfolgt.
17. System nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das. Erfassungssystem zur visuellen Erfassung zumindest eine Kamera, insbesondere eine. Digitalkamera, ist.
18. System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Kamera eine Panoramabildkamera zur Aufnahme von 360° Rundsichten und/oder Panoramaaufnahmen ist. . .
19. System nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionserfassungssystem ein GPS-Empfänger oder ein Galileo-Empfänger ist.
20. System nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das System einen Kompass und/oder einen Neigungsmesser und/oder einen Schrittzähler und/oder einen Höhenmesser aufweist.
21. System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Höhenmesser durch das GPS eichbar ist.
22. System nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die •Vorrichtungen zur Speicherung der durch die 'Erfassungssysteme erfassten Daten Speicherkarten, interne oder externe Festplatten in der Kamera und/oder in der Bearbeitungsvorrichtung und/oder in der Visualisierungsvorrichtung oder ähnliche Speichermedien sind.
23. System nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsvorrichtung ein PC ist, welcher Software zur Bearbeitung, Speicherung und Verknüpfung der durch die Erfassungssysteme erfassten visuellen Daten und Positionsdaten miteinander und mit Landkarten- und/oder Lüftbilddaten aufweist.
24. System nach einem der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Visualisierungsvorrichtung ein PC, ein Mobiltelefon, ein PDA oder ein ähnliches Datenverarbeitungs- und -wiedergabegerät ist.
25. System nach einem der Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungs- und die Visυalisierungsvorrichtung in Form eines einzigen Geräts vorliegen.
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