WO2017092733A1 - Verfahren zur vorbereitenden simulation eines militärischen einsatzes in einem einsatzgebiet - Google Patents

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WO2017092733A1
WO2017092733A1 PCT/DE2016/100562 DE2016100562W WO2017092733A1 WO 2017092733 A1 WO2017092733 A1 WO 2017092733A1 DE 2016100562 W DE2016100562 W DE 2016100562W WO 2017092733 A1 WO2017092733 A1 WO 2017092733A1
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simulation environment
simulation
real
database
environment
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PCT/DE2016/100562
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French (fr)
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Michael Haubner
Manuel Pabst
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Krauss-Maffei Wegmann Gmbh & Co. Kg
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    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/003Simulators for teaching or training purposes for military purposes and tactics
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G06T17/05Geographic models

Definitions

  • the present invention relates to a method for the preliminary simulation of a military mission in a field of application.
  • Such preparatory simulation methods are used in particular, but never exclusively for the preparation of special and special units.
  • the aim of such simulation methods for the preparatory simulation of a military mission in a field of operation is to prepare the emergency services as accurately and as extensively as possible for the upcoming military deployment.
  • image material was preferably used, which was made available to the emergency services for contemplation prior to the start of the mission.
  • a deployment preparation has the disadvantage that in particular the visual impression of the field of application is limited to the perspective or the perspectives from which the reconnaissance image material was obtained or recorded.
  • these perspectives or perspectives seldom agree with the visual impressions experienced by the forces during the military mission.
  • the simulation environment generated in this way represent the most up-to-date picture of the application area.
  • the problem is that the more time that is spent on it, the realism of the simulation To increase the volume, the more outdated are the data on the basis of which the simulation environment is created.
  • the object of the present invention is to provide a method for the preliminary simulation of a military mission in a field of application, in which the simulation takes place in the shortest possible time after the collection of data on the actual field of use and at the same time in a simulation environment with a high degree of detail and compliance with the application can be performed.
  • This problem is solved in a method of the type mentioned above in that the field of application is flown over and / or traversed by a sensor carrier, at least one sensor device arranged on the sensor carrier receives sensor data of the operational area, a database generator automatically generates a database with geospecific data from the sensor data the terrain of the area of application and the objects located in the field generated and simulated by a simulation device, the military use in a field of application based on the data base simulating simulation environment. Due to the automatic generation of the database by the database generator, the post-processing, in particular the manual postprocessing of the database with geospecific data of the terrain of the application area and the objects located in the area for the representation of the simulation environment by means of a simulation device is reduced to an absolute minimum.
  • this also means that the automatic generation of the database Only a minimum amount of time is required for the sensor data so that the preparatory simulation of a military mission in one operational area can take place on the one hand in a highly realistic simulated simulation environment and on the other hand the preparatory simulation is based on highly up-to-date sensor data of the operational area.
  • a first advantageous embodiment of the method provides that the generation of the database and / or the simulation of the simulation environment is carried out with a computer system, in particular with the same computer system.
  • the database generator and / or the simulation device can each be arranged in a computer system. It can preferably be provided that the database generator and the simulation device are arranged in one and the same computer system.
  • the generation of the database and / or the simulation of the simulation environment with a computer system has different advantages.
  • the generation of the database it is possible, for example, sensor data of different kinds, each of which is digital or digitized, with a computer system to be considered in the generation of the database and thus to deposit a more reliable or even more realistic image of the application in the database, as the respective sensor data may sometimes represent particularly well certain types and / or areas of the terrain of the area of operation and / or the objects located in the area of the area of operation.
  • one of the many advantages is that when using a computer system, the simulation can be duplicated or destroyed in a particularly simple manner. diverse.
  • a simulation device arranged in a computer system it is possible to execute the simulation environment in parallel. This means that the simulation of the simulation environment can be performed simultaneously for different users, whereby the different users perceive the simulation environment in the same way or in an individual way.
  • a particular advantage of using the same computer system for generating the database and simulating the simulation environment is on the one hand in the often necessary secrecy of the military use to be simulated and at the same time in reducing the volume of data to be transported or transferred.
  • the moment of surprise is of particular importance for the preparation of military missions of special or special units.
  • it is particularly advantageous if both the generation of the data base and the subsequent simulation of the simulation environment are carried out with the same computer system, since in this case a computer system can be used which has the necessary security measures for partitioning.
  • it is additionally provided that the generation of the database and / or the simulation of the simulation environment is carried out by a common computer.
  • a computer is regarded as a self-contained physical or objective unit.
  • a desktop computer or a notebook or similar units are therefore considered as computers and can be connected to each other via appropriate data linkages or networks. Conversely, this means that a plurality of interconnected via data connections computers form a computer system.
  • the advantage of generating the database and / or the simulation of the simulation environment with a common computer is on the one hand that a single computer can be much easier and more effectively protected against spying or any other data-technological attack as a computer system. Accordingly, the above-discussed secrecy of the actual field of use can be facilitated and / or improved when using a common computer.
  • the sensor carrier with the computer system in particular with the computer is connected and controlled by the computer system, in particular via the computer. It can be provided that the control of the sensor carrier preprogrammed or takes place in real time. Accordingly, as a connection between the sensor carrier and the computer system or the computer, a physical connection, such as a cable connections, or wireless connections can be used, whereby wireless connections are preferably used for real-time control of the sensor carrier and physical connections or cable connections are preferred for preprogramming the control of the Sensor carrier are used by the computer system or the computer.
  • connection to the computer system or the computer and a corresponding control over this connection allow a better secrecy of the place of use and a reduction of the data volume to be transferred.
  • the proposed method can be carried out in a highly advantageous manner highly autonomous. Because then can be controlled by the acquisition or recording of the sensor data by means of the sensor carrier in the context of a transit and / or overflight over the field to simulation of the simulation environment of the common computer and with the exception of the overflight or transit through or over the field the sensor carrier, all process steps are executed by the common and single computer. Also, this form of foreclosure as part of the implementation of the process, the secrecy of the military mission is further facilitated.
  • a likewise particularly advantageous embodiment of the method provides that a user has access via a computer system or computer. Connected operating device interacts with the simulation device.
  • the user can exert an influence on the simulation of the simulation environment via the operating device.
  • the virtual position of the user the so-called display position in the simulation environment can be changed via the operating device, so that the user can move through the simulation environment.
  • the display direction in the simulation environment can be changed by the operating device, so that the user can view the simulation environment not only from different locations but also from different directions.
  • the operating device connected to the computer or the computer system is also used for other interactions between the user and the computer system or the computer. It can be provided, for example, that the operating device is also used to control the sensor carrier. In a particularly advantageous embodiment it can be provided that the entire process can be carried out using a single operating device connected to the computer system or the computer.
  • the use of multifunctional operating devices has the advantage that the method as a whole can be implemented with a low expenditure on physical components or hardware. As a result, the method can again be used in a particularly mobile or location-independent manner. Examples of such operating devices with which different functions can be performed are touchpads, joysticks, headtrackers, motion capture systems as well as conventional keyboards and computer mice. According to a likewise preferred embodiment of the method, it is provided that the simulation environment is displayed by means of a display device.
  • a display device for example, a screen, a projection screen, a Kopfbefestigbares display (head-mounted display) or the like can be used.
  • the display device it may also be advantageous to use it in addition to the display of the simulation environment as an indicator for a user interaction for further tasks.
  • the control of the sensor carrier in real time or in advance, is likewise used via the display device or at least incorporating the display device as part of a user interaction.
  • the display device can still be used for a variety of other user interactions.
  • the sensor carrier is designed as an aircraft, in particular as an unmanned drone aircraft or as a vehicle, in particular as an unmanned drone or robotic vehicle.
  • the operational area is overflown with an aircraft, in particular an unmanned drone aircraft, and / or is traversed by a vehicle, in particular an unmanned drone or robotic vehicle.
  • the above-mentioned aircraft and vehicles have the advantage that they can go unnoticed and / or fly over the area to be detected or the field of operation unnoticed, so that also the necessary secrecy of the application area is maintained.
  • the area to be overflighted and / or the area of the deployment area to be traveled through are determined by means of the computer system, in particular by means of the computer.
  • a geographical area is defined as the area of use by means of a geographical map stored as software on the computer system or the computer and its output, for example via the above-mentioned display device, and via a user interface, such as the operating device.
  • the software comprising the geographical map is able to perform geo-referencing between the geographical map and the real environment, such that the area defined as an operational area in the map into the real environment and a coordinate system defined in the real environment can be transferred.
  • the software comprising the geographical map or other software which is used in the context of the proposed method is set up from the area defined as the area of application and, if appropriate, including the recording or imaging properties of the sensor device , a route o- if necessary, to generate the flight path for the sensor carrier together with the corresponding necessary control signals.
  • the computer system or the computer are able to autonomously determine a route or a route for the sensor carrier based on an area specified as the area of use and to generate the corresponding control signals for tracking the route or route.
  • the consideration of the recording properties or imaging properties of the sensor device of the sensor carrier can serve to ensure that the application area is recorded without gaps or possibly redundantly from different perspectives, so that the automatic generation of the database from the sensor data of the sensor device can be carried out particularly easily and effectively automatically.
  • a particularly advantageous embodiment of the method provides that the computer system, in particular the computer, determines a flight route and / or a travel route of the sensor carrier from the specified area.
  • the flight route and / or the route is transmitted from the computer system, in particular from the computer to the sensor carrier. This can happen both in the run-up to the overflight or the passage through the operational area as well as in the meantime.
  • the advantages of the embodiments described above are sometimes that they facilitate the implementation of the method on the one hand and on the other hand allow the implementation of the method with a minimum of operators.
  • the proposed embodiments make it possible to refer to a specific operator for the sensor carrier. be waived. It may be sufficient, for example, that a general user of the computer system or the computer defines the area of application as a geographical area in a simple interaction with the computer system or the computer and the subsequently necessary steps up to the control of the sensor carrier during the recording of the application area with the the sensor carrier arranged sensor device can be automated.
  • the minimization of the user required to carry out the method also has the advantage that even on the human level, the secrecy of the field of application can be better and more easily ensured, since only an absolute minimum of persons or users knowledge of the planned or actual application must have.
  • the method can also be carried out particularly advantageously by the task forces already located in the deployment region itself, that is to say without the involvement of a higher-level management, which further increases the flexibility and independence of the deployment forces carrying out the military deployment.
  • the image recordings can be image recordings in the visible spectral range. Alternatively or additionally, image recordings in other regions of the electromagnetic spectrum can also be made. For example, radar or infrared images can be taken.
  • the distance measurements can also be made in different ways. It can be provided, for example, that the distance measurements also via an optical or electromagnetic Measuring method can be made. For example, laser measuring devices for distance measurement can be used.
  • the continuous production of image recordings and / or distance measurements during the overflight and / or the passage of the application area leads to a particularly accurate detection of the application area, which in turn allows reliable automatic generation of the database from the sensor data by means of the database generator.
  • the image recordings and / or distance measurements are made at predetermined points of a travel route and / or flight route of the sensor carrier.
  • the predefined points can, for example, be determined by the computer system in advance of the overflight or transit in the context of the determination or calculation of the flight route and / or travel route of the sensor carrier.
  • the method can be executed either faster or with less computing power on the part of the database generator.
  • the sensor data of the sensor data obtained by the sensor device during the overflight and / or transit through / through the application area are stored in a sensor data memory of the sensor device or a sensor data memory of the sensor carrier.
  • the recordings of the application area, which are made with the sensor device of the sensor carrier, during transit through and / or overflight over the area of application, first locally in the sensor device itself or in the sensor device. carrier are stored in a corresponding sensor data memory.
  • the sensor data may also be advantageous for the sensor data to be transmitted at least in part already during the overflight or transit from the sensor device or from the sensor carrier to a computer system or a computer.
  • a correspondingly advantageous embodiment of the proposed method provides transmission of the sensor data with the computer system, in particular with the computer, in a particularly preferred manner with the database generator the computer system or the computer is connected.
  • an automatic transmission of the sensor data to the computer system or to the computer is initiated.
  • the sensor carrier returns after the passage and / or after the overflight to a place where the computer or a part of the computer system is located and by establishing a physical connection between the Sensor data memory and the computer system or the computer, the automatic transmission of the sensor data is initiated and executed.
  • the degree of automation of the method can be further increased and thus the necessary interaction of a user can be further reduced.
  • the method can thereby be carried out with an at least partially portable system, in which at least the database generator is arranged at the location which is reached after transit and / or overflight by the sensor carrier as the endpoint of a flight route and / or driving route.
  • the method is carried out with a computer, in particular exclusively with a computer, the establishment of a physical connection between the sensor data memory and the computer makes it possible to use the method for the preliminary simulation of a military mission in a field of application
  • the data technology infrastructure for communication between the computer and the sensor carrier can be reduced to a minimum, since the relatively extensive transmission of the sensor data after completion of the passage through or overflight over the field through a physical connection between computer and sensor carrier is carried out.
  • the automatic generation of the database from the sensor data using the database generator can only begin after the physical connection between the sensor carrier and the computer or computer system, resulting in an inevitable time offset between the recording or preparation of the sensor data and the completion of the generation of the database and the simulation of the simulation environment possible thereafter. Consequently, as far as in particular a communication between the sensor carrier and the computer system with a sufficiently high nikationsvolumen or data volume per unit time is ready or available, provided in a further advantageous embodiment of the method that the sensor data during the overflight over and / or during transit through the application to the computer system, in particular the computer transferred.
  • the generation of the database and the subsequent simulation of the simulation environment mapping the application area on the basis of the database can take place with a minimum amount of time offset between recording or production of the sensor data.
  • this could, for example, achieve that the generation of the database is essentially completed at the same time as the completion of the recording of sensor data and thus immediately after the overflight or transit through the operational area the preparatory simulation of the military It can be carried out by simulating the simulation environment that maps the application area on the basis of the database.
  • the sensor data in the context of the generation of the database is processed for pixels of the simulation environment to be displayed.
  • the sensor data is converted into raster data based on extrinsic and intrinsic properties of the sensor data as well as on the route and / or flight route.
  • the database generator creates a digital surface model, in particular a digital surface model of the application area spanned by screen dots.
  • a digital surface model of the application area spanned by screen dots.
  • grid points with two spatial coordinates and one altitude coordinate dinate form a 2.5-dimensional surface model of the application area.
  • a large number of textures can also be generated by the database generator during the generation of the database, which serve for texturing the surface model in the simulation of the simulation environment.
  • a further particularly preferred embodiment of the method provides that the database generator generates a classification for the pixels of the simulation environment.
  • the pixels can be either the raster data or the rasterized text data.
  • the classification of the individual pixels can be created, for example, from specially obtained sensor data, such as True-Ortho aerial images and the surface model derived from the sensor data.
  • the classification of the pixels can serve, for example, to differentiate the terrain of objects located in the terrain in the sensor data.
  • buildings, vehicles, but also part of the vegetation, such as trees, for example can be identified and classified as such and thus delimited from the terrain.
  • the classification allows a kind of subtraction in which objects can be extracted from the surface model.
  • This allows the surface model to be reduced to a terrain model that essentially maps the course of the terrain without the objects therein.
  • the objects included in the surface model of the database are at least partially reconstructed.
  • the reconstruction can for example be based on the classification and serves to reduce the amount of data in the database.
  • objects classified as deciduous trees in the surface model are reconstructed on the basis of a predefined model of a deciduous tree, and the reconstruction of the deciduous trees or the deciduous tree is placed in the terrain model obtained from the surface model or the corresponding data are linked together.
  • the data base underlying the simulation environment can be significantly streamlined, which in turn means that the simulation environment can be simulated in real time with less computational power.
  • the generated database is automatically provided to the simulation device so that the simulation of the simulation environment can take place.
  • the following describes a method for creating and displaying a computer-generated real-environment simulation environment.
  • the method described below relates to details of the method described above, in particular the generation of the database and the simulation of the simulation environment.
  • the method described below is thus a method for generating and displaying a computer-generated real-environment simulation environment with a database containing real-estate data and real-world real-world objects, the terrain and / or objects and in the representation of the simulation environment a user interacts with the terrain and / or objects according to the classification.
  • Related methods for generating and displaying a computer-generated real-environment simulation environment are used in various embodiments. Especially, but by no means exclusively, such methods are used for training and / or training purposes. The respective training and / or training purpose can be very different.
  • generic methods find use, for example, in the training and training of pilots and / or train drivers. More generally, such methods for generating and displaying a computer-generated simulation environment are preferably used if the interaction with the simulation environment carried out in the context of the simulation environment corresponds, in reality, to an activity that involves significant health and / or financial risks both for the real environment as a whole and for the person performing the activity.
  • related methods for generating and displaying a simulation environment are also known in the military field, where they are equally used both for training and training purposes of drivers and / or pilots as well as for the preparation of ground troops.
  • the training and / or training effects achieved or achievable with the simulation environment and interaction with the simulation environment are largely based on a realistic representation of the real world, ie Real environment in the context of the representation of the simulation environment as well as a realistic sense of interaction of the user of the method with the simulation environment.
  • preparation for deployment is more effective, the more the representation of the simulation environment resembles a real environment of a planned deployment, and the more realistic or realistic the interaction between the simulation environment user and the simulation environment act or be felt by the user.
  • the usability of computer-generated real-environment simulation environment also depends to a great extent on the real-time representation of the simulation environment or the real-time variability of the simulation environment.
  • This generally relates to any form of user interaction with the simulation environment that has an effect or impact on the simulation environment.
  • a change of the presentation position and / or the presentation direction of the simulation environment by the user can be considered, which simulate a movement in the simulation environment as well as a look around in the simulation environment.
  • Bigger problems are the data volumes generated by the mapping of the real environment and their meaningful and efficient use in the generation and representation of a computer-generated simulation environment derived therefrom.
  • the available data memory in particular the size and the read / Schreibe redesign of the available data storage and the computing power of in the generation and presentation of a computer-generated, a real environment imaging simulation environment for use coming computing units, in particular display calculation unit units as bottlenecks or bottlenecks in terms of the amount of data that can be processed.
  • the data of high-resolution geo-information systems that represent a real environment have the disadvantage that they are generally only suitable for viewing, ie for representing a simulation environment, for an interaction of a user with the simulation environment, the viewing or presentation different positions and directions, but are inappropriate.
  • the latter disadvantage is sometimes due to a lack of distinctness of terrain and terrain Objects when generating the data and when displaying the simulation environment.
  • the object of the method is to provide a method for creating and displaying a computer-generated real-environment simulation environment with a database that includes real-estate data and real-world real-estate objects and wherein the terrain and / or objects are classified and during the presentation of the simulation environment, a user interacting with the terrain and / or the objects in accordance with the classification, which allows a realistic and fast, in particular responsive representation of the simulation environment and interaction with the simulation environment.
  • This object is achieved in a method of the above-mentioned type by obtaining the data by evaluating image recordings taken in the event of an overlap and / or passing through the real environment, and a geospecific image of the real terrain and / or the real world Objects, ie the real environment include and at least one digital terrain model is created in the form of raster data in the generation of the database.
  • the proposed solution likewise makes possible a realistic reproduction of the real environment as well as a fast and / or responsive interaction and / or presentation of the simulation environment within the scope of the method.
  • a digital surface model of the real environment in the form of raster data is generated.
  • the surface model of the real environment also includes an image of the real terrain as well as real objects in real terrain.
  • the generation of such a surface model can advantageously be used in the representation of the simulation environment in special operating modes in which the interaction with the simulation environment is limited to the change of the presentation position and the presentation direction, in particular from a bird's-eye view.
  • the disadvantages of a surface model which is present in raster data, less or even not significant.
  • each grid point of the raster data is assigned a height value.
  • the grid points have for example three coordinates, two of which refer to a position in a horizontal reference plane and the third coordinate indicate a distance or a height from the reference plane.
  • the distance of the grid points in the reference plane can be, for example, 5 cm in both dimensions.
  • each grid point in a two-dimensional reference plane is assigned a height value and a point cloud lies in the fact that, for example, for a grid point with the coordinates X1 and Y1 of the reference plane for this grid data, only one height value is possible.
  • a point cloud for a certain value of a first space coordinate for example, X1 and a certain value of a second spatial coordinate
  • Y1 infinitely many points can be defined, each with different third spatial coordinates Z1 to ZN. Therefore, the raster data used in particular for the digital terrain model when generating the database also apply as 2.5-dimensional data and not as true 3-dimensional data, such as a point cloud or vector data.
  • the use of raster data is particularly advantageous for the imaging of a real terrain in the form of a digital terrain model, because real terrain rarely have extreme height differences in a small space, which can be mapped poorly with raster data.
  • the great advantage of generating a digital terrain model in the context of the generation of the database in the form of raster data that the raster data cause significantly less data volume therefore require less storage capacity and thus despite high spatial resolution in the context of representation and interaction with the Simulation environment can be processed quickly.
  • At least one digital color map is created in the form of raster data during the generation of the database, wherein one color value is assigned to each raster point.
  • Such a color raster is particularly advantageous when, in the context of the representation of the simulation environment, at least parts of the illustrated simulation environment are displayed in a large-scale representation, such as an overview or as a representation of distant parts of the simulation environment relative to the current display position.
  • a large-scale representation such as an overview or as a representation of distant parts of the simulation environment relative to the current display position.
  • the spatial resolution of, for example, 5 ⁇ 5 cm of the grid points in the reference plane is sufficient to produce a sufficiently realistic color or coloration of the corresponding grid, for example, the digital terrain model.
  • the particular advantage also lies in the generation and use of a color map in the form of raster data in that the corresponding color map only causes a relatively small volume of data, for example in comparison to color textures.
  • At least one digital classification map in the form of raster data is generated when the database is generated, with each type of cluster being assigned to each grid point. Since the interaction between the user and the simulation environment, in particular with the terrain and / or the objects can be based on the classification or depending on the classification, it is particularly desirable if the classification in the creation of the database on the one hand as accurate as possible and high-resolution and on the other hand as possible generated with a small volume of data, so that can be accessed as quickly as possible and also with a small amount of data on the classification map during the presentation of the simulation environment.
  • numerical values can be specified as different type classes, which are a measure of the densification of the near-surface terrain in the classification of the digital terrain model.
  • a paved road or a paved road could be assigned a correspondingly high numerical value of the type class, whereas a swamp, a bog or even a water surface would be assigned a correspondingly lower value than the type class.
  • there are individual discrete type classes which are assigned to the corresponding grid points, wherein the discrete type classes can determine one or more properties of the site.
  • a separate type class can be defined for swamp, stagnant water, running water, grassland and various types of roads and / or roads, with one or a plurality of properties being described by the corresponding type class.
  • all raster data described so far have a common reference system. This means that there is a matching arrangement of the screen dots with respect to the two spatial coordinates of the reference plane of the screen.
  • point clouds or vector data to represent real objects in the data of the database for mapping the real environment by means of the simulation environment is particularly advantageous, in particular when using a digital terrain model based on raster data.
  • point clouds or vector data are particularly suitable for objects which sometimes have a high proportion of vertical or approximately vertical surfaces, since such structures and surfaces can be imaged particularly effectively in a high-resolution form.
  • the amount of data required for this can also be kept to a reasonable extent. This means that creating real 3D objects is an optimal complement to a 2.5-dimensional digital terrain model.
  • the automatic generation of such three-dimensional models in the form of vector data and / or point clouds has the advantage that highly accurate and detailed objects of the database of the simulation environment can be used without manual or semi-automated modeling of the objects.
  • the manner in which, in particular, the automatic generation of the at least partially computer-generated objects takes place will be discussed in more detail in the context of the following embodiment.
  • a related embodiment of the proposed method provides that when the database is generated, the real objects, in particular in a surface model, are recognized and stored and / or classified as real-image-forming objects.
  • Suitable algorithms in a surface model of a real environment identify areas that represent objects.
  • it may also be particularly effective to identify in a surface model of the real environment those parts or areas that map terrain, ie real terrain, and to identify the unidentified or remaining parts or areas as objects accordingly.
  • a further method step it is then possible to deduce the type or type of object based on the surfaces of the identified objects that can be seen from the surface model. For example, characteristic features can be identified that indicate a building or a tree. Based on such an assignment, the identified object can be classified. On the basis of this identification and classification, it is possible to identify the images of real objects in a surface model of the real environment, to classify them and also to store them as a depiction of real objects, ie as real-image objects, in the database.
  • the method steps described above can be carried out largely automated, so that an automatic detection of real objects and corresponding real-imaging objects can be performed.
  • the real-imaging objects are stored in an object database which has a corresponding reference to the real-imaging terrain of the terrain model for each object.
  • At least partially computer-generated objects are generated during the generation of the database from recognized real-imaging objects, in particular with a reference grid point of the raster data of the surface. chenmodells.
  • recognition and classification in particular after the automatic recognition and classification of real objects or real-imaging objects, it may be provided that these, if necessary, are converted into an at least partially computer-generated object, in particular a 3D model in the form of vector data and / or Point cloud is transferred and further optionally provided with a corresponding reference point, namely a reference grid point, the raster data of the surface and / or terrain model.
  • sections of the digital terrain model are stored as separate tiles in the database.
  • a plurality of tiles are stored which store different properties of the terrain model, such as the color map, the classification map or the like.
  • separate tiles are stored in the database for one and the same section of the digital terrain model, in each of which one property, several properties or all properties of the terrain model are stored in different resolutions. Using tiles in general has the advantage that data from the database can be better structured and therefore read faster.
  • the provision of multiple tiles, which maps a corresponding section of the terrain model in different spatial resolutions can have particularly advantageous effects in the representation of the simulation environment and in the interaction with the simulation environment, since it allows different sections of the terrain model, each with the requirements adapted to represent different spatial resolutions, with a representation with a reduced resolution correspondingly easier, faster, ie can be done with less computational effort and memory requirements.
  • the sections of the digital terrain model and / or the surface model captured by the respective tiles are designed so that the entirety of the separate tiles comprises the entirety of the digital terrain and / or surface model.
  • the tiles are stored multiple times and in different resolution in the database.
  • the tiles described here are primarily used to organize the database.
  • a further application of tiling of the data of the simulation environment may also be used, the presentation tiles used there being optimal reading of the data from a primary memory, including, for example, the database and an optimal or efficient representation the data in the simulation environment by the processing with a presentation memory and a display calculation unit.
  • Such an embodiment of the representation of the simulation environment may be part of the method proposed here.
  • the data comprise a geospecific image of the real estate and / or the real objects and the data at least also as raster data in the database are stored in a primary memory, wherein for displaying a part of the simulation environment depending on a freely selectable display position and / or presentation direction of the representation of the simulation environment, a part of the database is transmitted to a presentation memory, wherein predefined in the presentation memory memory areas with a certain size and the data of the database to be transferred to the presentation memory are adapted to the size of the predefined memory areas before transmission in at least one property.
  • the predefined memory areas used can already be read out particularly effectively and quickly by a corresponding display calculation unit.
  • database data which have only a small influence on the realism of the representation of the simulation environment, are more simplified, compressed and subsequently transferred into smaller memory areas than data from the database, which has a major impact on reality have the representation of the simulation environment.
  • a display tile serves to image a part of the simulation environment which corresponds in the real environment to an area of 200 m ⁇ 200 m.
  • a display tile serves to image a part of the simulation environment which corresponds in the real environment to an area of 200 m ⁇ 200 m.
  • a matrix of nine contiguous display tiles in a 3x3 array it would be possible to image or render part of the simulation environment that corresponds to a 600 mx 600 m area of the real environment. Accordingly, in this example, nine environment storage areas would be defined in the predefined storage areas.
  • the presentation tiles represent or depict a part of the simulation environment that is located in the environment of the freely selectable display position of the simulation environment.
  • the presentation position is selected such that the presentation position is at any time in the second presentation tile of the second row Matrix arrangement of the presentation tiles is located.
  • presentation tiles of the simulation environment in the vicinity of the freely selectable display position are assigned to larger environment memory areas than representations. simulation tiles that are farther away from the arbitrary display position.
  • this design could be implemented such that the second display tile of the second row, in which the display position is associated with a correspondingly larger environmental storage area than the remaining eight display tiles arranged around this display tile.
  • Said eight presentation tiles may accordingly be associated with a small environment storage area of the predefined storage areas.
  • a realistic representation of a computer-generated, a real-environment simulation environment is also further improved by making more and, overall, smaller or finer details perceptible in the immediate or immediate vicinity of the presentation position. This is made possible or simplified by means of a corresponding assignment of larger environment memory areas to display tiles in the vicinity of the display position and a corresponding assignment of smaller environment memory areas to display tiles with a correspondingly greater distance to the display position of the simulation environment.
  • the parts of the database which are adapted for transmission to the presentation memory to the respective size of the predefined storage areas, have to be adapted less with correspondingly large storage areas or environmental storage areas than with small storage areas. This ultimately allows greater detail to be achieved in the representation of the simulation environment in the immediate vicinity of the display position, which decreases with increasing distance from the display position, in particular gradually at the boundaries of different presentation tiles.
  • presentation tiles of the simulation environment in the vicinity of the display direction are assigned larger environment memory areas than presentation tiles of the simulation environment that are further away from the display direction.
  • mapping of large environmental memory areas to presentation tiles of the simulation environment that extend along or near the current presentation direction of the simulation environment may reflect this natural characteristic of human perception.
  • the corresponding assignment of the environmental storage areas of the predefined storage areas should in this case be carried out dynamically in order to allow a corresponding change in the assignment of the presentation tiles to the environmental storage areas when the presentation direction of the simulation environment changes.
  • the adaptation or preprocessing of the data of the database prior to the transmission to the display memory can be influenced correspondingly causally in an assignment depending on the distance from the display direction.
  • the environmental storage areas are predefined as a pyramid with a small number of memory areas of large size and an increasing number of memory areas, each of decreasing size.
  • the environment storage areas are predefined as a distribution with fewer memory areas having a large size and many memory areas having a small size. It may also be particularly advantageous if the storage areas include far-sight storage areas that are predefined as a few large-sized storage areas.
  • the first mode of operation may be, for example, a normal or natural display state or viewing state that operates the simulation environment so as to come as close as possible to real viewing of the real environment by the viewer, especially without the use of technical aids.
  • the proposed method could operate the simulation environment such that the representation corresponds to a user's perception using a technical tool such as binoculars, sighting optics, or other engineering optical magnification ,
  • Another particularly preferred embodiment of the method provides that at least sections of fictitious terrain areas and / or fictitious objects and / or fictitious type classes are introduced into the simulation environment during the presentation of the simulation environment.
  • the fictitious terrain areas can represent changes in the real or real-image terrain of the digital terrain model.
  • changes of the digital terrain model can be realized, which are a direct consequence of the representation of the simulation environment and the interaction with the simulation environment, such as explosion craters.
  • changes in the digital terrain model that are presented without the interaction with the simulation environment, but rather to modify a scenario simulated in the context of the simulation environment, such as the creation of trenches or the like, in the real terrain or real-imaging digital terrain model.
  • minor or even serious changes of the type class can be made. For example, changes in the weather and / or changes in the season can be reflected by fictitious type classes.
  • fictitious type classes can provide frozen terrain, such as can be encountered in winter.
  • fictitious terrain areas, fictitious objects and / or fictitious type classes in the context of the representation of the simulation environment allow the simulation environment in their perception and in the form in which they interact with the user to be adapted and customized in a wide range, thereby reducing the complexity of the simulation environment with the representation of the simulation environment and the interaction with the simulation environment achieved training and / or training effect can be further improved.
  • data-technically compressed, real-like objects are generated during the generation of the database from real objects and / or real-imaging objects.
  • real-like objects it may be provided, for example, that their surface or contour does not have every detail of the real-imaging objects. This is done in particular with the aim of reducing the amount of data or the data volume for generating, storing and displaying objects, in particular when using vector data or point clouds.
  • real-imaging objects and / or real-like objects with real-imaging or real-like surface textures are displayed during the representation of the simulation environment.
  • the real-image surface textures can, for example, be taken from the image recordings taken during an overflight over and / or a transit through the real environment be identified within the framework of a projection process as a real-image surface texture and presented accordingly in the representation of the simulation environment. Such a projection method will be described in more detail below.
  • a clear and reversible transformation exists between the terrain and / or surface model of the simulation environment and the real environment.
  • a georeferencing can be provided. This assigns each point, in particular the grid point, a corresponding point to the real environment. In general, however, it is necessary that the spatial coordinates of the real environment can be transferred to a corresponding coordinate system of the simulation environment and back.
  • the method for generating real-image surface color textures based on a projection of at least a part of an image recording on a surface of the simulation environment for determining the color texture, a projection of several image recordings on the corresponding surface, in particular a through Spatial points spanned surface is performed, the color texture of the surface is determined as the average value of the determined from the respective projections color textures.
  • advantage is taken of the fact that, in the case of a high image sequence of the image recordings of the real environment, the surfaces which are to be provided with a projected surface color texture in the simulation environment are contained several times from different recording positions.
  • the projections of the at least one image acquisition onto the surface of the simulation environment take place during the representation, in particular during the runtime of the simulation environment.
  • a likewise advantageous embodiment of the method can be provided: this provides that the image recording or the image recordings used for the projection onto the surface of the Simulation environment are used, in particular with regard to the resolution of image acquisition pre-processed.
  • this takes into account the circumstance that the image recordings of the real environment which serve to generate the data base of the simulation environment sometimes have a resolution that is clearly above the resolution that mediates or perceives a user during the execution of the method can be. It is possible that both the user himself and the system, wel It is used to perform the method, which is the limiting factor of the resolution.
  • the necessary computing power for the execution of the projections can be significantly reduced and the projection can be carried out accordingly fast.
  • the user-perceivable maximum resolution depends on the distance between the viewing position and the subject being viewed.
  • a further particularly advantageous embodiment of the method provides that the preprocessing of the image recording prior to the execution of the projections depending on a freely selectable viewing position of the representation of the simulation environment, in particular depending on the distance between the viewing position of the simulation environment and the position of the surface Simulation environment onto which the image acquisition is projected.
  • the viewer of the simulation environment or the user of the method of representing the simulation environment selects a viewing position in the simulation environment located near a large surface of the simulation environment, such as a house wall or a steep slope, projection at least one image acquisition is made on this surface, without reducing the resolution of the image acquisition in the context of a preprocessing.
  • the resolution be reduced as part of a preprocessing of the image recordings used for the projection.
  • an advantageous embodiment of the method provides that the projections of the image recording take place as a function of the recording position in the real environment and the resulting recording position in the simulation environment.
  • each image acquisition in the simulation environment can have a correspondingly virtual or si mulated recording position to be assigned. This, in turn, establishes a relationship between the image capture of the simulation environment that is particularly advantageous for performing the projections of image capture to produce a surface color texture.
  • the accuracy of the determination of a surface color texture of a surface of the simulation environment by the projections of an image acquisition can be further improved by the projection of the image acquisition depending on the recording direction in the real environment and the resulting recording direction in the simulation environment.
  • the recording direction in the real environment can be derived, for example, from the movement of the device used to record the image recordings and the respective orientations of the recording device with respect to the movement and transferred to the simulation environment as described above.
  • the results of the projections for determining a surface color texture are further improved by the following embodiment of the method:
  • This provides that the projections of the image recording are made as a function of imaging properties of the recording device with which the image acquisition was generated.
  • imaging properties of the recording device may be, for example, the solid angle, which is detected or imaged starting from the position of the recording device.
  • other imaging properties can also improve the quality of the projections to be performed.
  • the angle I range can be transmitted, for example, together with the recording position and / or the recording direction as described above into the simulation environment, in particular into the simulation environment, whereby the assignment of a part of a Image acquisition to a surface in the simulation environment can be further improved or specified.
  • the projection comprises a control method which controls whether a part of a surface of the simulation environment is from the currently freely selectable viewing position the simulation environment is visible or hidden.
  • real-like surface textures can also be obtained from the image recordings taken during the overflight or transit through the real environment together with a data-compression, but on the other real-like surface textures can also be stored in the database as object-like real-like surface textures and displayed as real-like surface textures for the corresponding objects become.
  • a real-like surface texture for example, generalized, computer-generated texture similar to a tree bark of a deciduous tree, in particular a tree bark of a plurality of deciduous trees, may be stored in the database and instead of a real-image surface.
  • chentextur are used in the representation of a real-like tree or a real-imaging tree for texturing the trunk of the corresponding tree in the context of the representation of the simulation environment.
  • terrain areas with real-image-forming or real-like terrain textures are displayed during the representation of the simulation environment, wherein the real-estate terrain textures are created on the basis of the type classes.
  • the real-image terrain textures can also be generated from the images captured during an overflight over or transit through the real environment.
  • Such terrain textures have the advantage that they sometimes have an even higher spatial resolution than the raster data of the terrain model, so that an even more detailed and realistic representation of the terrain can be achieved in the context of the representation of the simulation environment.
  • the real-like terrain textures can realize two extreme and opposing configurations.
  • an extremely high degree of detail can be realized by means of real-like terrain textures, which can be located clearly above the order of magnitude of the spatial resolution of the raster data of the terrain model.
  • a real-like terrain texture can be created and displayed during the simulation environment display, which is so fine; that individual gravel or pebbles are perceptible.
  • the other extreme of a real-like terrain texture may have a particularly poor or low spatial resolution of the terrain texture.
  • the spatial resolution Accordingly, compared to the color chart described above, it may be even lower than the spatial resolution of the raster data of the terrain model.
  • Such real-like terrain textures are preferably and advantageously used during the presentation of the simulation environment when larger terrain areas are represented, for example because of their relatively large distance from the current display position of the simulation environment, only a relatively low resolution, ie a relatively low level of detail necessary is to create an equally realistic sensory impression.
  • the terrain model and / or the at least partially computer-generated objects can be dynamically and / or permanently changed by the interaction with the simulation environment during the presentation of the simulation environment.
  • objects such as buildings
  • the permanent storage of changes in the computer-generated objects and / or the terrain model can be provided that the result of a dynamic change for a certain time is maintained.
  • a building which is displayed as a fire ruin after a fire remains as such for the remaining time of the representation of the simulation environment and is displayed as such.
  • the dynamic change of the surface model can serve, for example, for the representation of explosion craters, for the representation of chain furrows of tracked vehicles or the like. Again, it may be provided that after a dynamic change of the surface chenmodells the change for the remaining time of the representation of the computer-generated, a real environment imaging simulation environment is maintained.
  • the dynamic change of the surface model can also be realized in such a way that the dynamic change of the simulation environment for all users is represented and possibly retained in the context of a networked representation of the simulation environment for a plurality of users, in particular a plurality of users interacting with the simulation environment.
  • the interaction with the simulation environment takes place on the basis of a physical model, in particular taking into account the classification of the objects and of the terrain.
  • a physical model in particular taking into account the classification of the objects and of the terrain.
  • the interaction of the user with the simulation environment as part of the representation of the simulation environment is subject to general physical laws, such as gravity.
  • Such a physical model enables a particularly realistic interaction of the user with the simulation environment.
  • the consideration of the classification of the objects and the terrain further enhances the realistic interaction. For example, this makes it possible to realize that an explosion that is displayed in uncompacted terrain, such as a meadow, is displayed differently due to the classification of the terrain, such as an explosion on compacted terrain, such as a road or on or in a building.
  • FIG. 1 shows an exemplary representation of a system for carrying out the method according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic flow diagram of the method according to the invention according to an embodiment
  • FIG. 3 shows an exemplary representation of a surface model, a terrain model and a terrain model with reconstructed objects.
  • 4a-e a schematic representation of various, exemplary method steps in the context of generating a computer-generated, a real-environment imaging simulation environment
  • FIG. 5 is a schematic representation of digital terrain model and surface model divided into multiple tiles
  • Presentation tiles in the presentation of the simulation environment shows a schematic representation of a method for producing surface textures of real-imaging objects by means of projections of image recordings
  • FIG. 8 shows an alternative schematic illustration of a method for producing surface textures of real-imaging objects by means of projection of an image recording.
  • the computer 1 shows a computer system designed as a local computer 1, which has an operating device 2, a first display device 3, a second display device 4, a cable connection 5 for physically connecting the computer 1 to a sensor data memory and a wireless communication interface 6 for wireless data communication having.
  • the computer 1 comprises a data base generator 7, a database 22 and a simulation device 8.
  • the operating device is configured in the example of FIG. 1 as a combined operating device with which both general operator inputs can be made as well as the simulation device can be influenced or controlled. This means that, for example, the simulation of the simulation environment generated by the simulation device can be influenced, in particular changed, via the operating device 2. However, unlike the representation of FIG. 1, it can also be provided that one or more separate operating devices are provided for interaction with the simulation device 8.
  • inertial and / or gyroscopic sensors can be provided as parts of special operating devices that detect a movement of a user and, based thereon, interact with the simulation device such that the change in the simulation of the simulation environment corresponds to a movement of the user.
  • a first display device 3 in the form of a screen and a second display device 4 in the form of a head-mounted display are provided.
  • the first display device 3 can be used to define a region, in particular a map shown on the display device 3, for defining the application area.
  • the display device 3 can also be used for a variety of other, general display purposes in the proposed method.
  • simulation of the simulation environment can also be carried out by means of the display device 3. This has the advantage that possibly more than one user can perceive the simulation of the simulation environment shown on the display device 3.
  • an individual display device such as, for example, the second display device 4, is particularly advantageous for displaying the simulation environment. It can be provided that a plurality of individual second display devices 4 is provided, so that it is made possible that different users can individually perceive the simulation environment visually via the second display devices 4.
  • the cable connection 5 of the computer 1 can optionally be provided, depending on whether it is provided that the transmission of the sensor data from the sensor data memory of the sensor carrier 9 should already take place during the overflight over the application area 10 by means of the wireless communication interface 6 or following a completed overflight via the application area 10 by a physical connection between the sensor data memory of the sensor carrier 9 and the computer 1 should take place.
  • the system provided for carrying out the disclosed method also comprises the sensor carrier 9, which has a sensor device 11, be made with the continuous image recordings 12 of the application area 10. During this, the sensor carrier tracks a flight route 20 with waypoints 21. The flight route can be controlled by an operator during the overflight, as well as predetermined in advance of the overflight by means of appropriate programming.
  • the sensor carrier 9 also includes a second sensor device 13, with the distance measurements 14 are continuously made. Alternatively, it can also be provided that the sensor devices only make image recordings 12 or distance measurements 14 at selected waypoints 21.
  • the real application area 10 comprises in addition to the area 15 also located in the field objects 16, where the aim of the proposed method is in the context of the representation of the simulation environment, the application area based on a database with geospecific data of the terrain of the application area and the objects located in the field reproduce as realistic as possible and within a very short time after the sensor data has been prepared and thus simulate the military mission in a preparatory manner.
  • the sensor carrier 9 also comprises a wireless communication interface 17, with which the sensor carrier 9 as well as the sensor devices 1 1 and 13 arranged on the sensor carrier 9 receive data wirelessly and can also transmit data wirelessly. Accordingly, it may be provided, for example, that data such as control data for the control of the sensor carrier 9 or sensor data are transmitted between the wireless communication interface 6 of the computer 1 and the wireless communication interface 17 of the sensor carrier 9 during the overflow of the sensor carrier 9 via the application area 10.
  • the sensor data are processed or processed by the data base generator 7 after receipt by the computer 1.
  • the database generator can, for example, a processor, include a memory and a long-term memory.
  • the work results of the database generator are supplied to the database 22.
  • the database 22 may also include one or more storage devices. It may also be provided that the database generator 7 and the database 22 access the same storage facilities.
  • the simulation device 8 is configured to generate at least one image signal which can be displayed by the display devices 3 and 4 as a representation of the simulation environment.
  • the simulation device 8 can access the database 22 for this purpose.
  • the simulation device 8 can have one or more processors, which are preferably designed as graphics processors.
  • One or more memory devices may also be included in the simulation device 8. However, it may alternatively or additionally also be provided that the simulation device 8 accesses memory devices used by a plurality of components of the computer.
  • Fig. 1 shows the components of a system which may be used in the implementation of the method for generating and displaying a computer-generated simulation environment.
  • 1 shows a computer system embodied as a local computer 1 which has an operating device 2, a first display device 3, a second display device 4, a cable connection 5 for physically connecting the computer 1 to a sensor data memory and a wireless communication interface 6 for wireless data communication.
  • the computer 1 comprises a database generator 7, a database 22 and a simulation device 8.
  • the embodiment of the computer shown in FIG. puter systems is an embodiment which is particularly suitable for a local or locally concentrated execution of the described method, in which all method steps at the location of the computer 1 can be carried out from the generation of the database of the simulation environment up to the representation of the simulation environment.
  • a networked and decentrally distributed computer system over any number of locations can be used.
  • the data base generator 7 and the database 22 are arranged at a first location
  • the simulation device 8 is arranged at a second location and the corresponding parts of the computer system communicate with one another via a data connection, in particular sending and receiving data.
  • the image recordings 12 recorded by a sensor device and its recording device 11.1 include, for example, the entire real environment 10.2 to be covered by the simulation environment, together with the real terrain 15 and the real objects 16 located in the real terrain 15.
  • images 12 represent the real environment redundantly, that is to say certain or all regions of the real environment from different positions. It is also particularly advantageous if, during the overflight of the sensor carrier 9 via the real environment 10.2, a position determining device 11.2 detects, records and in particular records the position of the sensor carrier 9 and its recording device 11.1 in a coordinate system of the real environment 10.2. that the position can be linked to a corresponding image recording 12 and also determines and records the position so frequently that the movement direction and the movement speed of the sensor carrier 9 can be derived from the change in position and preferably linked to the image recordings 12.
  • each of the recorded image recordings 12 for example, a GPS location coordinate and a course indication and a speed indication is assigned. It is also particularly advantageous if, in addition to the image recordings 12 themselves, also further extrinsic and intrinsic data relating to the image recordings 12 with the image recordings 12 are stored. These can be stored together in the form of metadata with the respective image recordings 12 or the image data of the respective image recordings 12, for example.
  • the intrinsic properties of the image recordings 12 may be, for example, properties of the recording device 11.1.
  • geospecific and possibly geo-referenced true to scale three-dimensional surface models of the real environment can be generated from the images 12 and the associated information. This can take place, for example, as the first processing step of a data base generator in the context of generating the database.
  • the operating device 2 is configured in the example of FIG. 1 as a combined operating device with which both general operator inputs can be made and the simulation device 8 can be influenced or controlled. This means that, for example, the simulation of the simulation environment generated by the simulation device 8 can be influenced, in particular changed, via the operating device 2. However, deviating from the representation of FIG. be seen that one or more separate operating devices for interaction with the simulation device 8 are provided.
  • inertial and / or gyroscopic sensors can be provided as parts of special operating devices that detect a movement of a user and, based thereon, interact with the simulation device such that the change in the simulation or representation of the simulation environment corresponds to a movement of the user ,
  • a first display device 3 in the form of a screen and a second display device 4 in the form of a head-mounted display are provided.
  • the first display device 3 can be used to define an area, in particular a map shown on the display device 3, to define the area of use.
  • the display device 3 may also be used for a variety of other general purposes within the scope of the proposed method.
  • the simulation of the simulation environment can also take place. This has the advantage that possibly more than one user can perceive the simulation of the simulation environment shown on the display device 3.
  • an individual display device such as, for example, the second display device 4, is particularly advantageous for displaying the simulation environment. It can be provided that a plurality of individual second display devices 4 is provided so that it is made possible for different users to individually perceive the simulation environment visually via the second display devices 4.
  • the cable connection 5 of the computer 1 can optionally be provided, depending on whether it is provided that the transmission of sensor data of a Sensor data storage of the sensor carrier 9 is to take place already during the overflight on the real environment 10.2 by means of the wireless communication interface 6 or following a completed overflight over the real environment 10.2 by a physical connection between the sensor data memory of the sensor carrier 9 and the computer 1.
  • the system provided for carrying out a method for generating a database 22 also comprises the sensor carrier 9, which has a pick-up device 1 1 .1, with which continuous image recordings 12 of the real environment 10. 2 are produced.
  • the sensor carrier tracks a flight route 20 with waypoints 21.
  • the flight route can be controlled by an operator during the overflight as well as predetermined in advance of the overfull by means of appropriate programming.
  • the sensor carrier 9 can also comprise a second receiving device, which is not shown in FIG. 1, with which continuous distance measurements are made.
  • the recording devices produce image recordings 12 or distance measurements 14 only at selected waypoints 21.
  • Real environment 10.2 includes in addition to the area 15 also located in the field objects 16, where it is one of the objectives of the proposed method, as part of the representation of the simulation environment, the application area based on a database with geospecific data of the terrain of the area and the field located Imagine objects as realistically as possible and within a very short time after the sensor data has been prepared, thus for example simulating a military mission in a preparatory manner.
  • the sensor carrier 9 also comprises a wireless communication interface 17 with which the sensor carrier 9 can receive both the receiving device 1 1. 1 arranged on the sensor carrier 9 wirelessly, and also transmit data wirelessly.
  • data such as control data for the control of the sensor carrier 9 or sensor data are transmitted between the wireless communication interface 6 of the computer 1 and a wireless communication interface of the sensor carrier 9 during the overflow of the sensor carrier 9 via the real environment 10 ,
  • the sensor data regardless of the transmission path, processed or processed by the data base generator 7 after receiving the computer 1.
  • the database generator may include, for example, a processor, a working memory and a long-term memory.
  • the work results of the database generator are supplied to the database 22.
  • the database 22 may also include one or more storage devices. It may also be provided that the database generator 7 and the database 22 access the same storage facilities.
  • the simulation device 8 is configured to generate at least one image signal which can be displayed by the display devices 3 and 4 as a representation of the simulation environment.
  • the simulation device 8 can access the database 22 for this purpose.
  • the simulation device 8 can have one or more processors, which are preferably designed as graphics processors or display calculation units.
  • One or more memory devices may also be included in the simulation device 8.
  • the simulation device 8 accesses memory devices used by a plurality of components of the computer. It is particularly advantageous that the described system enables a method in which the database generator 7 automatically generates from the sensor data a database 22 with geospecific data of the terrain 15 of the real environment 10.2 and the objects 16 located in the field and by means of a simulation device 8 the Representation of the real environment 10.2 mapping can be done from the database generated simulation environment.
  • an exemplary sequence of the method according to the invention is outlined in a first embodiment.
  • the method is initiated, for example, by activating the computer system or the computer 1.
  • the determination or definition of an area to be overflowed or passed through as the area of application follows by means of the computer 1. This can, as already described with reference to FIG. 1, take place in the context of an interaction of a user with the computer system or Computers take place in which a corresponding area in a display on the display device 3 is determined on a display device 3 of the computer 1 by means of an operating device 2.
  • step S2.1 for example, from the area to be overflowed or to be traveled in step S2, the computer system or computer 1 generates a corresponding route and / or route using real location coordinates.
  • the travel route and / or flight route 20 can be transmitted from the computer 1 to the sensor carrier 9 on the basis of the real location coordinates and corresponding control commands for driving the individual location coordinates.
  • FIG. 2 provides for the method sequence that the transmission of the flight route and / or travel route is completed within the scope of method step S2.2 before the method is continued with method step S3. This corresponds to an embodiment in which, for example in the context of a physical connection between the sensor carrier 9 and the computer 1 before the start of the sensor carrier 9, the flight route and / or route is transmitted to this.
  • the method features described in method step S2.2 and possibly also the method features described in step S2.1 are executed in parallel, in particular via corresponding wireless communication interfaces 6 and 17 in parallel to other, in particular subsequent method steps of the flowchart of FIG become.
  • the determination of the flight route and / or travel route as well as the transmission of the corresponding data for controlling the sensor carrier 9 to the sensor carrier 9 can take place only during the overflight and / or during transit.
  • the overpass and / or the passage of the sensor carrier 9 over / or through the application area 10 commences.
  • the sensor data 11 and 13 are commenced.
  • the sensor data obtained or prepared are additionally produced in method step S4.
  • a sensor data memory transferred to a sensor data memory.
  • the sensor data stored in the sensor data memory after completion of the overflight and / or after completion of the passage in step S5 in the context of a physical connection between the sensor carrier 9, in particular between the sensor data memory of Sensorträ- 9 and Computer 1 are transmitted.
  • the sensor data temporarily stored in the sensor data memory are transferred to the computer 1, in particular via the wireless communication interfaces 6 and 17, during the overflight or transit in method step S4.2.
  • the automatic generation can be performed without any user interaction.
  • the user initiates the automatic generation via a user input to an operating device 2 or confirms the beginning of the generation.
  • the generation of the database comprises the automatic creation of a surface model in the course of the method step S6.1, followed by an automatic classification of the surface model for the identification of objects 15 located in the area 15 in method step S6.2 and one in method step S6 .3 reconstruction of parts of the identified in step S6.2 in the context of the classification objects 16.
  • the generated database of the simulation device 8 is provided.
  • the simulation device 8 creates in the final method step S8 via a corresponding display on the first display device 3 and / or the second insulvor- direction 4 and controlled by appropriate operator inputs on the Operator device 2, the simulation of the simulation environment in preparation for military deployment.
  • FIG. 3 shows how, for example, in the context of method steps S6 to S6.3, a streamlining of the database can be achieved.
  • FIG. 3a shows a side view of a section of the simulation environment.
  • the simulation environment initially has a surface model 18 generated from sensor data, which images the terrain 15 in the area of use 10 and the objects 16 located in the area.
  • the database thus comprises at least temporary data which, in addition to a real-imaging terrain 15.1, also has real-imaging objects 16.1.
  • FIG. 3 b shows the method state in which, in the surface model 18 of FIG. 3 a, by means of a classification of the surface model, real-imaging objects 16. 1 were identified and extracted, and the remaining surface model 18 was extrapolated to a terrain model 19.
  • FIG. 3c shows a method state in which apart from the terrain model 19 derived from the surface model 18, three-dimensionally reconstructed objects 16.2 are also included.
  • the three-dimensionally reconstructed objects 16.2 can be represented with a significantly smaller amount of data.
  • the use of reconstructed objects 16.2 allows a temporary or permanent modification of the objects 16.2 in the context of the simulation environment simulating the military mission, such as the damage caused by simulated explosions.
  • the execution of a scenario generator can also be provided as part of the method according to the invention, which is dependent on the sensor data of the application system.
  • 4a shows in a two-dimensional section or in a side view a point cloud 25, in particular a true three-dimensional point cloud 25, which in a first step of generating a database generates a computer-generated real-environment simulation environment.
  • the three-dimensional model of the real environment of FIG. 4a can be obtained directly from the image recordings 12 taken during transit through or overflight over the real environment.
  • a surface model 18 are generated, which is the course of the surface of the real environment 10 in the form of real-forming terrain 15.1 and real-imaging objects 16.1.
  • the surface model 18 can be provided as a three-dimensional model, which requires a considerable amount of memory.
  • a classification of the surface model can be made in FIG. 2b.
  • the classification takes place automatically, for example on the basis of image processing and image recognition algorithms known per se, as well as shape recognition and shape processing algorithms.
  • different types of classes are assigned to different parts of the surface model.
  • a first region 30 of the surface model 18 can be classified as a sloping meadow or as a meadow overgrown with grass.
  • the real-imaging objects 16.1 of the surface model 18 can be classified, for example, as buildings, in particular as houses become.
  • Another area 31 of the surface model 18 can be recognized as a paved road by the image processing and image recognition algorithms and classified accordingly by the assignment of a corresponding type class.
  • a third region 32 of the surface model 18 can, for. B. recognized as a ditch or riverbed and classified.
  • the classification can also be carried out only in a later method step, for example in a method step as can be seen in FIG. 4c.
  • the classification of the terrain model 19 and of the objects 16.1 thereby enables various particularly preferred embodiments of the method.
  • the classification can be used to improve the interaction between a user and the simulation environment in the context of the simulation environment, for example by taking into account the classification of the objects and / or the terrain based on the physical model on which the interaction between the user and the simulation environment is based .
  • the classification also allows the use of real-like surface textures both for the objects 16.1 and for the terrain 19.
  • the classification is also an important part in the reduction of the surface model 18 to the terrain model 19, as without recognition and classification of Objek- te 16.1 a corresponding conversion to the terrain model 19 is not possible.
  • a reference grid point 42 is determined, which makes it possible to re-insert the extracted objects 16.1 into the simulation environment as part of the representation of the simulation environment.
  • two such reference grid points 42 are exemplified for one of the objects 16.1.
  • the real imaging objects 16. 1 in the surface model 18 can be recognized, classified as real imaging objects 16. 1 and extracted from the surface model 18 so that a terrain model 19 is formed from the surface model 18 , It can be provided that the terrain
  • FIG. 4c represents a two-dimensional reference plane for the screen dots.
  • each grid point with two location coordinates in the reference plane 26 is assigned a height value 27.
  • the terrain model 19 is created as a digital terrain model in the form of raster data 28 and stored in the database of the simulation environment. It may be provided that the earlier processing stages, such as, for example, the surface model 18 of FIG. 4b and the point cloud 25 of FIG. 4a, are also retained in the database.
  • FIG. 4 d shows the result of a further method step.
  • These computer-generated 3D models 16.3 can then be superimposed with the terrain model 19 using the reference grid points 42 or inserted into the terrain model 19.
  • FIG. 4e furthermore illustrates further method steps of the proposed method, which concern both the generation of the database of the simulation environment and the representation of the simulation environment.
  • FIG. 4e shows the result of a method step in which real-like objects 16.4 were generated from the real-imaging objects 16.1 and / or the 3D models 16.3.
  • the real-like objects 16.4 can be simplified with respect to their surface contour in order to achieve a data-related compression of the real-like objects 16.4 compared to the 3D models 16.3 and the real-imaging objects 16.1.
  • the real-like objects 16.4 are provided with real-like surface elements. For example, in the example of FIG.
  • the real-like objects 16.4 are provided with a real-like surface texture which, for example, represents a typical house wall, but has no direct relation to the wall of the real object of the real environment, as they do for example, taken during the overflight images 12 can be seen.
  • FIG. 4e it can be seen from FIG. 4e that in the context of the representation of the simulation environment it is also possible to introduce fictitious terrain areas and / or fictitious objects and / or fictitious type classes into the simulation environment at least in sections.
  • fictitious objects 24 that represent a watchtower and a sandbag barricade
  • a vehicle can be introduced as a fictitious dynamic object in the simulation environment and displayed in the context of the representation of the simulation environment.
  • fictitious dynamic objects move around other objects rather than through them, such as locomotion in the terrain with regard to the mode of travel and the speed of travel based on the classification, in particular taking into account the respective type classes.
  • fictitious dynamic objects such as vehicles
  • fictitious dynamic objects move on areas of the terrain model classified as paved roads and / or that they move faster than off-field on areas of the terrain model classified as paved roads.
  • this dynamic, fictitious vehicle does not move through river courses, such as, for example, in the region 32 of the terrain model 19.
  • FIG. 5 illustrates the method features according to which, when generating the database, sections of the digital terrain model are stored as separate tiles in the database.
  • the terrain model 19, in particular with the reference grid points 42 for the arrangement of the objects 16. 1 is subdivided into individual tiles 25.
  • the tiles 25 also extend in the direction of the plane of the drawing, so that the tiles 25 capture a cuboid, in particular a square of the surface model 19.
  • FIG. 5 also shows that the division into cages 25 can equally be carried out for a surface model 18.
  • the separate tiles 25 each have only one property, for example the height grid, the color grid or the classification grid of the terrain model.
  • a corresponding plurality of tiles are required for the respective properties of the terrain model 19 in order to store all information about the terrain model 19 or surface model 18 in the database 22.
  • all information about the respective section of the digital terrain model 19 or surface model 18 is stored in a separate tile 25 in the database 22.
  • the tiles 25 are stored multiple times in the database, wherein tiles 25, each of which depict one and the same section of the digital terrain model 19, are present in different resolutions.
  • the different resolution may preferably relate to the spatial resolution. However, there may be other resolutions for describing the digital terrain model that are stored in the corresponding tiles for a portion of the terrain model in varying degrees.
  • each presentation tile 34 depicts a part of the simulation environment 35 with a fixed base area.
  • Each of the presentation tiles 34 is assigned an environment storage area of the presentation memory of the computer 1.
  • the size of the respective environment storage area of the corresponding display tile 34 is illustrated by the letters A, B and C shown in FIG. 6a, where the letter A stands for a large predefined environmental storage area of the presentation memory, the letter B for a correspondingly smaller one predefined environment storage area and the letter C finally represents an even smaller predefined environment storage area.
  • the display tile in which the display position 36 is located is assigned the largest environment storage area with the size A, and that the display area surrounding the display tile with the largest environment storage area A Tile each having a size B environment storage area. Only the display tiles furthest from the display position 36 are linked to a size C environment storage area.
  • a correspondingly lower level of detail is achieved, which is caused by the environmental storage areas with the sizes B and C. However, this also corresponds to the natural human perception of more distant surroundings.
  • a part of the database 22 is sent to a presentation memory memory areas with a certain size A, B, C are predefined and the data of the database 22 to be transferred to the display memory before transmission in at least one property to the size A, B, C of the predefined memory areas be adjusted.
  • the representation of FIG. 6 b serves to illustrate the reloading, that is to say a renewed adaptation of data of the database 22 to the respective size of the predefined memory areas, and subsequent transmission of the data thus adapted to the presentation memory as a result of a change in the display position 36.
  • the display tile 34 in which the display position 36 is located, is still assigned to the largest possible predefined environmental memory area with the size A. With the distance from the display position 36, the sizes A, B and C of the display memory tiles 34 associated environmental storage areas from. Consequently, the described method enables the user to always perceive the advantageous, realistic representation of the simulation environment 35 even if the display position 36 of the user changes.
  • FIG. 7 shows a section of a simulation environment 23 in plan view, that is to say with a view of the plane of the screen dots 29, wherein the height values 27 associated with the screen dots 29 are perpendicular to the plane of the drawing.
  • the section of the simulation environment 23 is likewise a real imaging object. Project 16.1 in the form of a house.
  • the supposed image planes 39 of two different image recordings 12 are shown in FIG. 7.
  • the image planes 39 can also have a vertical component, which in the example of FIG. 7 is at least partially perpendicular to the plane of the drawing and is not shown in FIG. 7 for the sake of clarity and clarity. Nevertheless, it can be seen from FIG. 7 how, using the image recordings 12 and their image planes 39, a projection is made by which a color texture is assigned to at least part of the surfaces 38 of the simulation environment 23. Using the lines shown in dotted lines in FIG.
  • a mapping rule or projection rule is sketched, on the basis of which a first projection area 40.1 is projected from the image capture 12 with the imaging plane 39.1 onto the first surface-forming surface 38.1 of the real-imaging object 16.1.
  • mapping rules of the projections that is to say the course of the dotted lines illustrated by way of example, as well as the projections, not shown therebetween, of points of the imaging plane 39.1 on the surfaces 38.1 and 38.2 are determined on the one hand by the data determined on the other hand by the present in the generation of the image pickup 12 properties such as recording position, recording direction and the like, which are simply reflected in the orientation and extension of the imaging plane 39.1.
  • the imaging plane 39.2 of a second image acquisition 12 can also be used to provide the surfaces 38.1 and 38.2 with a surface color texture generated from the corresponding image acquisition 12, in accordance with the projection rules shown in dashed lines in FIG. It can also be provided that the corresponding projection regions 40.3 and 40.4 of the image acquisition 12 with the image plane 39.2 are first averaged with the corresponding projection regions 40.1 and 40.2 of the image acquisition 12 with the image plane 39.1.
  • the image acquisition 12 with the imaging plane 39.2 also allows, at least for a part of the side wall 38.3 of the real imaging object 16.1, the generation of a surface color texture in the context of a projection of the image acquisition 12 onto the simulation environment 23.
  • the projection region 40.5 of the image acquisition 12 with the Image plane 39.2 can be projected onto a part of the surface 38.3 of the real image forming object 16.1.
  • FIG. 6 likewise shows a projection of part of an image acquisition 12 onto a substantially vertical surface 38.1.
  • the representation of FIG. 8 is a strong schematization of an image recording 12. This is not least the clarity of Fig. 8 owed.
  • a variety of other contents such as vegetation, other objects, vehicles, people and animals, would also be encompassed by a realistic image acquisition 12.
  • the illustration of the side view of the object 16 in the image recording 12 of FIG. 8 is a deliberately simplified representation which, however, can not completely reproduce the advantages of the method according to the invention.
  • the side view of the object 16 of the image pickup 12 is just not a photorealistic representation, as they can be used in the projection process for the production of real image-forming surface textures. From the illustration of FIG. 8, however, the basic principle becomes apparent, according to which the surfaces of the real environment captured in the image recordings 12, in particular the surfaces of real objects 16 covered by the image recordings 12, are used in the simulation environment 23 or in the representation the simulation environment 23 cause a correspondingly realistic impression in the viewer.
  • the assignment of the image acquisition 12 and the real object 16 depicted therein to the real imaging object 16. 1 of the simulation environment 23, in particular to the surface 38. 1, can be clearly linked between the acquisition of the image acquisition 12 documented spatial coordinates and / or spatial directions of the real environment 10 to the coordinates of Simulation environment 23 are enabled.
  • the simulation environment 23 may preferably have a link to the real environment 10.
  • the surface 38. 1 of the simulation environment 23 is formed by the side wall of a real imaging object 16. 1 of the simulation environment 23.
  • FIG. 8 shows the real-imaging object 16.1 as a three-dimensional object from a specific perspective, which, for example, goes back to a corresponding viewing position on the object 16.1 in the simulation environment 23.
  • the indicated perspective view of the real imaging object 16.1 illustrates some of the challenges to the method of generating real imaging surface textures by projecting portions of image captures 12.
  • a portion of the surface 38.1 is at the upper right edge of the sidewall a part of the house roof 41 is covered.
  • 6 also show that, for example, the window arranged below the roof gable and the surrounding truss structure, as can be seen on the image recording 12, of the viewing position of the simulation environment 23 and of the object 16 Fig. 8 are hidden from the house roof 41.
  • An appropriate texturing of the surface 38.1 will thus take into account the partial covering of the surface 38.1 by the house roof 41. This can be accomplished, for example, by a depth map which provides information about which parts of the simulation environment 23 are visible from the respective viewing position ,
  • the projection texture generated from the image acquisition 12 can then be processed as a surface texture in a corresponding manner, For example, be cut to that non-visible parts of the surface 38.1 from the viewing position of Fig. 8 are not visible.
  • the image capture 12 shows the real object 16 from a perspective that differs from the perspective of the simulation environment 23.
  • the part of the image recording 12 imaging the surface 38.1 is thus tilted in the context of the projection or by the mapping rule, as indicated by the dot-dashed lines in FIG and / or are distorted such that, from the viewing position of the simulation environment 23 of FIG. 8, the part of the image acquisition 12 which images the visible part of the surface 38. 1 is correspondingly arranged on the surface 38. 1, ie projected onto the surface 38. 1.

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Abstract

Verfahren zur vorbereitenden Simulation eines militärischen Einsatzes in einem Einsatzgebiet (10), bei dem das Einsatzgebiet (10) mit einem Sensorträger (9) überflogen und/oder durchfahren wird, eine am Sensorträger (9) angeordnete Sensorvorrichtung (11, 13) Sensordaten des Einsatzgebietes (10) aufnimmt, ein Datenbasisgenerator (7) aus den Sensordaten automatisch eine Datenbasis (22) mit geospezifischen Daten des Geländes (15) des Einsatzgebietes (10) und der im Gelände befindlichen Objekte (16) generiert, und mittels einer Simulationsvorrichtung (8) der militärische Einsatz in einer das Einsatzgebiet (10) auf Grundlage der Datenbasis (22) abbildenden Simulationsumgebung (23) simuliert wird.

Description

Verfahren zur vorbereitenden Simulation
eines militärischen Einsatzes in einem Einsatzgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur vorbereitenden Simulation eines militärischen Einsatzes in einem Einsatzgebiet.
Solche Verfahren zur vorbereitenden Simulation kommen besonders, keinesfalls jedoch ausschließlich bei der Einsatzvorbereitung von Sonder- und Spezialeinheiten, zum Einsatz. Ziel solcher Simulationsverfahren zur vorbereitenden Simulation eines militärischen Einsatzes in einem Einsatzgebiet ist es, die Einsatzkräfte möglichst genau und möglichst umfangreich auf den bevorstehenden militärischen Einsatz vorzubereiten. In der klassischen militärischen Einsatzvorbereitung wurde dazu bevorzugt Bildmaterial eingesetzt, welches den Einsatzkräften vor Beginn des Einsatzes zur Betrachtung zur Verfügung gestellt wurde. Eine derartige Einsatzvorbereitung hat jedoch den Nachteil, dass sich insbesondere der visuelle Eindruck des Einsatzgebietes auf die Perspektive oder die Perspektiven beschränkt, aus denen das Aufklärungs-Bildmaterial gewonnen oder aufgenommen wurde. Diese Perspektive oder diese Perspektiven stimmen jedoch in den seltensten Fällen mit den visuellen Eindrücken überein, wie sie die Einsatzkräfte während des militärischen Einsatzes selbst wahrnehmen.
Daher eignet sich das Betrachten von Aufklärungs-Bildmaterial nur bedingt zur Einsatzvorbereitung eines militärischen Einsatzes in einem Einsatzgebiet. Als Weiterentwicklung oder Ergänzung zu einer Einsatzvorbereitung, basierend auf Aufklärungs-Bildmaterial des Einsatzgebietes, hat sich im mi- litärischen Bereich seit je her die Einsatzvorbereitung auf Übungsplätzen, also in Übungsgelände bewährt. Aufgrund der geringen Anpassbarkeit oder aufwendigen Modelierbarkeit solcher Übungsplätze oder Übungsgelände kann zur vorbereitenden Simulation eines militärischen Einsatzes auf diesen Übungsplätzen zwar allgemeines, taktisches Verhalten und Vorgehen für den Einsatz geübt und erprobt werden, jedoch ist eine Anpassung des
Übungsplatzes an das tatsächliche Einsatzgebiet nur in einem sehr geringen Maße möglich.
Zur vorbereitenden Simulation eines militärischen Einsatzes haben sich zu- dem in der jüngeren Vergangenheit computerbasierte oder zumindest computergestützte Verfahren etabliert, bei denen dem Benutzer eine computergenerierte, virtuelle Simulationsumgebung zur visuellen Anzeige gebracht wird, wobei der Benutzer durch eine wie auch immer geartete Interaktion mit der Simulationsumgebung die vorbereitende Simulation des militärischen Einsatzes in einem Einsatzgebiet durchführt. Neben der Bereitstellung vollständig virtueller Simulationsumgebungen besteht in derartigen Verfahren auch die Möglichkeit, Originaldaten, insbesondere Abbildungen des Originaleinsatzgebietes, zur Generierung der Simulationsumgebung heranzuziehen, um so ein hohes Maß an Übereinstim- mung zwischen der Simulationsumgebung des Einsatzgebietes und des tatsächlichen Einsatzgebietes zu schaffen. Dabei kann die Einsatzvorbereitung eines militärischen Einsatzes unter Verwendung einer computergenerierten oder computergestützten Simulationsumgebung umso effektiver erfolgen, je größer und je detailgetreuer die Übereinstimmung zwischen der Simula- tionsumgebung des Einsatzgebietes und dem tatsächlichen Einsatzgebiet ist.
Dabei entsteht bei bekannten Verfahren zur vorbereitenden Simulation eines militärischen Einsatzes in einem Einsatzgebiet eine grundlegende Dis- krepanz. Einerseits ist es besonders wünschenswert, die Simulationsumgebung möglichst als genaue virtuelle Abbildung des Einsatzgebietes zu erzeugen. Dazu ist jedoch bei den bekannten Verfahren ein erheblicher Aufwand an Nachbearbeitung, insbesondere an händischer Nachbearbeitung der Daten zur Darstellung der Simulationsumgebung erforderlich. Beispiels- weise müssen Daten zur Darstellung von Objekten, wie Häuser oder Pflanzen aufwändig bearbeitet oder erstellt werden.
Gleichzeitig ist es besonders gewünscht, dass die so erzeugte Simulationsumgebung eine möglichst aktuelle Abbildung des Einsatzgebietes darstellt. Dies bedeutet mit anderen Worten ausgedrückt, dass zwischen der Gewinnung der Daten über das tatsächliche Einsatzgebiet und der vorbereitenden Simulation eines militärischen Einsatzes anhand einer computerbasierten oder computergenerierten Simulationsumgebung mindestens so viel Zeit vergeht, als zur Umwandlung der gewonnenen Daten in die entsprechende Simulationsumgebung benötigt wird. Die Problematik besteht also darin, dass je mehr Zeit darauf verwendet wird, die Realitätsnähe der Simulation- sumgebung zu erhöhen, desto veralteter sind die Daten, auf deren Basis die Simulationsumgebung erstellt wird.
Abgesehen davon ist bei vielen militärischen Einsätzen das genaue Einsatz- gebiet erst kurz vor dem tatsächlichen Einsatz bekannt.
Die A u f g a b e der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend darin, ein Verfahren zur vorbereitenden Simulation eines militärischen Einsatzes in einem Einsatzgebiet anzugeben, bei dem die Simulation in einer mög- liehst kurzen Zeit nach Erhebung von Daten über das tatsächliche Einsatzgebiet erfolgen und gleichzeitig in einer Simulationsumgebung mit einem hohen und detailgenauen Maß an Übereinstimmung mit dem Einsatzgebiet durchgeführt werden kann. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch g e l ö s t , dass das Einsatzgebiet mit einem Sensorträger überflogen und/oder durchfahren wird, zumindest eine am Sensorträger angeordnete Sensorvorrichtung Sensordaten des Einsatzgebietes aufnimmt, ein Datenbasisgenerator aus den Sensordaten automatisch eine Datenbasis mit geospezifischen Daten des Geländes des Einsatzgebietes und der im Gelände befindlichen Objekte generiert und mittels einer Simulationsvorrichtung der militärische Einsatz in einer das Einsatzgebiet auf Grundlage der Datenbasis abbildenden Simulationsumgebung simuliert wird. Durch die automatische Generierung der Datenbasis durch den Datenbasisgenerator wird die Nachbearbeitung, insbesondere die händische Nachbearbeitung der Datenbasis mit geospezifischen Daten des Geländes des Einsatzgebietes und der im Gelände befindlichen Objekte zur Darstellung der Simulationsumgebung mittels einer Simulationsvorrichtung auf ein absolu- tes Mindestmaß reduziert. Dies bedeutet im Umkehrschluss auch, dass durch die automatische Generierung der Datenbasis aus den aufgenomme- nen Sensordaten nur ein Mindestmaß an Zeit benötigt wird, so dass die vorbereitende Simulation eines militärischen Einsatzes in einem Einsatzgebiet einerseits in einer das Einsatzgebiet hochrealistisch abbildenden Simulationsumgebung stattfinden kann und andererseits die vorbereitende Simula- tion auf der Basis von hochaktuellen Sensordaten des Einsatzgebietes basiert.
Dabei sieht eine erste vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens vor, dass die Generierung der Datenbasis und/oder die Simulierung der Simula- tionsumgebung mit einem Computersystem, insbesondere mit dem gleichen Computersystem, ausgeführt wird. Dies bedeutet, dass der Datenbasisgenerator und/oder die Simulationsvorrichtung in jeweils einem Computersystem angeordnet sein können. Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der Datenbasisgenerator und die Simulationsvorrichtung in ein und demselben Computersystem angeordnet sind.
Die Generierung der Datenbasis und/oder die Simulierung der Simulationsumgebung mit einem Computersystem hat dabei unterschiedliche Vorteile. Hinsichtlich der Generierung der Datenbasis ist es beispielsweise möglich, Sensordaten unterschiedlichster Art, die jeweils digital vorliegen oder die digitalisiert sind, mit einem Computersystem bei der Generierung der Datenbasis zu berücksichtigen und somit ein zuverlässigeres oder noch realitätsgetreueres Abbild des Einsatzgebietes in der Datenbasis zu hinterlegen, da die jeweiligen Sensordaten mitunter gewisse Typen und /oder Bereiche des Geländes des Einsatzgebietes und/oder der im Gelände des Einsatzgebietes befindlichen Objekte besonders gut abbilden können.
Hinsichtlich der Simulierung der Simulationsumgebung mit einer Simulationsvorrichtung als Teil eines Computersystems besteht einer der vielen Vorteile zum Beispiel darin, dass sich bei der Verwendung eines Computersystems die Simulation in besonders einfacher Weise duplizieren oder ver- vielfältigen lässt. Gleichzeitig ist es mit einer in einem Computersystem angeordneten Simulationsvorrichtung möglich, die Simulationsumgebung parallel auszuführen. Dies bedeutet, dass die Simulation der Simulationsumgebung für verschiedene Benutzer gleichzeitig erfolgen kann, wobei die verschiedenen Benutzer die Simulationsumgebung in gleicher Weise oder aber in individueller Art wahrnehmen. Dadurch kann beispielsweise erreicht werden, dass gleichzeitig eine Mehrzahl von Benutzern, also mehrere Einsatzkräfte zusammen und gleichzeitig im Rahmen einer vorbereitenden Simulation eines militärischen Einsatzes in einem Einsatzgebiet auf den tat- sächlichen Einsatz vorbereitet werden.
Ein besonderer Vorteil bei der Verwendung des gleichen Computersystems zur Generierung der Datenbasis sowie zur Simulierung der Simulationsumgebung liegt einerseits in der oftmals notwendigen Geheimhaltung des zu simulierenden militärischen Einsatzes und gleichzeitig in der Verringerung des zu transportierenden oder zu transferierenden Volumens an Daten. Denn gerade zur Vorbereitung von militärischen Einsätzen von Sonder- oder Spezialeinheiten ist der Überraschungsmoment von besonderer Bedeutung. Insofern ist es besonders vorteilhaft, wenn sowohl die Generierung der Da- tenbasis als auch die anschließende Simulierung der Simulationsumgebung mit dem gleichen Computersystem ausgeführt wird, da in diesem Fall auf ein Computersystem zurückgegriffen werden kann, welches die notwendigen Sicherheitsmaßnahmen zur Abschottung aufweist. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist dabei zudem vorgesehen, dass die Generierung der Datenbasis und/oder die Simulierung der Simulationsumgebung von einem gemeinsamen Rechner ausgeführt wird.
In diesem Zusammenhang sei darauf verwiesen, dass im Rahmen der vorlie- genden Beschreibung ein Rechner als eine in sich abgeschlossene physische oder gegenständliche Einheit angesehen wird. Ein Desktop-Computer oder ein Notebook oder vergleichbare Einheiten gelten daher als Rechner und über entsprechende datentechnische Verknüpfungen oder Vernetzungen miteinander verbunden sein können. Umgekehrt bedeutet dies, dass eine Mehrzahl über Datenverbindungen miteinander verbundene Rechner ein Computersystem ausbilden.
Der Vorteil der Generierung der Datenbasis und/oder der Simulierung der Simulationsumgebung mit einem gemeinsamen Rechner liegt einerseits darin, dass ein einzelner Rechner deutlich einfacher und effektiver gegen ein Ausspähen oder einem sonstigen datentechnischen Angriff geschützt werden kann als ein Computersystem. Dementsprechend kann die oben bereits thematisierte Geheimhaltung des tatsächlichen Einsatzgebietes bei der Verwendung eines gemeinsamen Rechners erleichtert und oder verbessert werden.
Darüber hinaus ist es beispielsweise beim Einsatz von Sonder- oder Spezial- einheiten üblich, dass sich diese im Vorfeld eines Einsatzes auch ohne eine exakte Kenntnis über das tatsächliche Einsatzgebiet bereits in einer Region befinden, von der aus das Einsatzgebiet innerhalb kürzester Zeit, bei- spielsweise innerhalb von wenigen Stunden erreichbar ist. In diesen Regionen, in denen bevorzugt bis kurz vor dem Beginn des tatsächlichen Einsatzes noch vorbereitende Simulationen durchgeführt werden sollen, ist jedoch nur in wenigen Fällen eine ausreichende datentechnische Verbindung oder Vernetzung möglich, die es erlaubt, größere Datenmengen zu versen- den und/oder zu empfangen. Dementsprechend ist es besonders vorteilhaft, wenn die Generierung der Datenbasis und/oder die Simulierung der Simulationsumgebung mit dem gleichen Rechner ausgeführt werden, da somit die zu übertragende Menge an Daten minimiert werden kann. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Sensorträger mit dem Computersystem, insbesondere mit dem Rechner verbunden wird und über das Computersystem, insbesondere über den Rechner gesteuert wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Steuerung des Sensorträgers vorprogrammiert oder in Echtzeit erfolgt. Dementsprechend können als Verbindung zwischen dem Sensorträger und dem Compu- tersystem oder dem Rechner eine physische Verbindung, wie beispielsweise eine Kabelverbindungen, oder Drahtlosverbindungen zum Einsatz kommen, wobei Drahtlosverbindungen bevorzugt zur Echtzeitsteuerung des Sensorträgers Verwendung finden und physische Verbindungen oder Kabelverbindungen bevorzugt zur Vorprogrammierung der Steuerung des Sensorträgers durch das Computersystem oder den Rechner zum Einsatz kommen.
Auch die Verbindung mit den Computersystem oder dem Rechner und eine entsprechende Steuerung über diese Verbindung ermöglichen eine bessere Geheimhaltung des Einsatzortes und eine Verminderung des zu übertragen- den Datenvolumens.
Insbesondere bei der Verwendung eines Rechners zur Verbindung und Steuerung mit dem Sensorträger kann das vorgeschlagene Verfahren in einer besonders vorteilhaften Weise hochgradig autark ausgeführt werden. Denn dann können von der Gewinnung oder Aufnahme der Sensordaten mittels des Sensorträgers im Rahmen einer Durchfahrt und/oder einem Überflug über das Einsatzgebiet bis hin zur Simulation der Simulationsumgebung von dem gemeinsamen Rechner kontrolliert und mit Ausnahme des Überflugs oder der Durchfahrt durch oder über das Einsatzgebiet mit dem Sensorträ- ger, alle Verfahrensschritte von dem gemeinsamen und einzigen Rechner ausgeführt werden. Auch durch diese Form der Abschottung im Rahmen der Durchführung des Verfahrens wird die Geheimhaltung des militärischen Einsatzes weiter erleichtert. Eine ebenfalls besonders vorteilhafte Ausführung des Verfahrens sieht vor, dass ein Benutzer über eine mit dem Computersystem oder Rechner ver- bundene Bedienvorrichtung mit der Simulationsvorrichtung interagiert. Dies bedeutet, dass der Benutzer über die Bedienvorrichtung einen Einfluss auf die Simulation der Simulationsumgebung ausüben kann. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass über die Bedienvorrichtung die virtuelle Position des Benutzers, die sogenannte Darstellungsposition in der Simulationsumgebung verändert werden kann, so dass sich der Benutzer durch die Simulationsumgebung bewegen kann.
Gleichfalls kann auch vorgesehen sein, dass durch die Bedienvorrichtung die Darstellungsrichtung in der Simulationsumgebung verändert werden kann, so dass sich der Benutzer die Simulationsumgebung nicht nur aus verschiedenen Orten, sondern auch aus verschiedenen Richtungen betrachten kann. Besonders vorteilhaft kann zudem vorgesehen sein, dass die mit dem Rechner oder dem Computersystem verbundene Bedienvorrichtung auch für an- dere Interaktionen zwischen dem Benutzer und dem Computersystem oder dem Rechner zum Einsatz kommt. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Bedienvorrichtung auch zur Steuerung des Sensorträgers verwendet wird. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das gesamte Verfahren unter Benutzung einer einzigen mit dem Computersystem oder dem Rechner verbundenen Bedienvorrichtung ausgeführt werden kann.
Die Verwendung von multifunktionalen Bedienvorrichtungen hat den Vorteil, dass das Verfahren insgesamt mit einem geringen Aufwand an physi- sehen Komponenten oder Hardware ausgeführt werden kann. Dadurch kann das Verfahren wiederum besonders mobil oder ortsunabhängig eingesetzt werden. Beispiele solcher Bedienvorrichtungen, mit denen unterschiedliche Funktionen ausgeführt werden können sind Touchpads, Joysticks, Headtra- cker, Motioncapturing-Systeme aber auch herkömmliche Tastaturen und Computermäuse. Gemäß einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Simulationsumgebung mittels einer Anzeigevorrichtung angezeigt wird. Als Anzeigevorrichtung kann beispielsweise ein Bildschirm, eine Projektionsleinwand, ein kopfbefestigbares Display (Head-Mounted Display) oder dergleichen zum Einsatz kommen.
Auch bezüglich der Anzeigevorrichtung kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass diese neben der Anzeige der Simulationsumgebung auch als Anzeige für eine Benutzerinteraktion für weitere Aufgaben zum Einsatz kommt. Bei- spielsweise kann vorgesehen sein, dass die Steuerung des Sensorträgers, in Echtzeit oder vorab, ebenfalls über die Anzeigevorrichtung oder zumindest unter Einbeziehung der Anzeigevorrichtung als Teil einer Benutzerinteraktion zum Einsatz kommt. Darüber hinaus kann die Anzeigevorrichtung noch zu einer Vielzahl anderer Benutzerinteraktionen verwendet werden.
Dadurch wird in besonders vorteilhafter Weise das zur Ausführung des Verfahrens benötigte System und darüber hinaus auch das Verfahren selbst in einer besonderen Weise autark, da die Gesamtzahl von physischen oder gegenständlichen Komponenten zur Ausführung des gesamten Verfahrens weiter reduziert wird.
Ebenfalls vorteilhaft vorgesehen sein kann, dass der Sensorträger als Fluggerät, insbesondere als unbemanntes Drohnenfluggerät oder als Fahrzeug, insbesondere als unbemanntes Drohnen- oder Roboterfahrzeug ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung, das Einsatzgebiet mit einem Fluggerät, insbesondere einem unbemannten Drohnenfluggerät überflogen und/oder mit einem Fahrzeug, insbesondere einem unbemannten Drohnen- oder Roboterfahrzeug, durchfahren wird. Dadurch wird der Vorteil realisiert, dass die Vorbereitung des militärischen Einsatzes, zu dessen Zweck das Verfahren zur vorbereitenden Simulation durchgeführt wird, im Vorfeld des Einsatzes selbst ein geringes oder nicht vorhandenes Gefährdungspotenzial für Einsatzkräfte aufweist, da die Erkundung des Einsatzgebietes mit dem Sensorträger unter Ausschluss eines unmittelbaren Einsatzes von Einsatzkräften vor Ort erfolgen kann. Darüber hinaus haben die oben genannten Fluggeräte und Fahrzeuge den Vorteil, dass sie das zu erfassende Einsatzgebiet oder das aufzunehmende Einsatzgebiet unbemerkt durchfahren und/oder überfliegen können, so dass ebenfalls die notwendige Geheimhaltung des Einsatzgebietes gewahrt bleibt. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist zudem vorgesehen, dass der zu überfliegende Bereich und/oder der zu durchfahrende Bereich des Einsatzgebietes mittels des Computersystems, insbesondere mittels des Rechners, festgelegt wird. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass anhand einer als Software auf dem Computersystem oder dem Rechner hinter- legten geografischen Karte und deren Ausgabe, beispielsweise über die oben genannte Anzeigevorrichtung, und über eine Benutzerschnittstelle, wie beispielsweise die Bedienvorrichtung, ein geografischer Bereich als Einsatzgebiet festgelegt wird, der von dem Sensorträger überflogen oder von dem Sensorträger durchfahren wird. Dabei kann weiter vorgesehen sein, dass die geografische Karte umfassende Software in der Lage ist, eine Geo- referenzierung zwischen der geografischen Karte und der Realumgebung vorzunehmen, so dass die in der Karte als Einsatzgebiet festgelegter Bereich in die Realumgebung und ein in der Realumgebung definiertes Koordinatensystem übertragen werden kann.
Es kann weiter vorgesehen sein, dass die die geografische Karte umfassende Software oder eine andere Software, die im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens zum Einsatz kommt, dazu eingerichtet ist, aus dem als Einsatzgebiet festgelegten Bereichs sowie ggf. unter Einbeziehung der Aufnahme- oder Abbildungseigenschaften des Sensortrvorrichtung, eine Fahrtroute o- der Flugroute für den Sensorträger ggf. samt der entsprechend notwendigen Steuersignale zu generieren.
Dies bedeutet, dass in dieser Ausführung das Computersystem oder der Rechner in der Lage sind, basierend auf einem als Einsatzgebiet festgelegten Bereich, autonom eine Fahrtroute oder eine Flugroute für den Sensorträger zu ermitteln und die entsprechenden Steuersignale zum Verfolgen der Fahrtroute oder Flugroute zu generieren. Die Berücksichtigung der Aufnahmeeigenschaften oder Abbildungseigenschaften der Sensorvorrichtung des Sensorträgers kann dabei dazu dienen, dass das Einsatzgebiet lückenlos oder ggf. redundant aus unterschiedlichen Perspektiven aufgenommen wird, so dass die automatische Generierung der Datenbasis aus den Sensordaten der Sensorvorrichtung besonders leicht und effektiv automatisch erfolgen kann.
Dementsprechend sieht eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens vor, dass das Computersystem, insbesondere der Rechner, aus dem festgelegten Bereich eine Flugroute und/oder eine Fahrroute des Sensorträgers ermittelt.
Dabei kann zudem vorgesehen sein, dass die Flugroute und/oder die Fahrroute von dem Computersystem, insbesondere von dem Rechner, an den Sensorträger übermittelt wird. Dies kann sowohl im Vorfeld zum Überflug oder zur Durchfahrt des Einsatzgebietes als auch währenddessen gesche- hen.
Die Vorteile der vorangehend beschriebenen Ausgestaltungen liegen mitunter darin, dass sie die Durchführung des Verfahrens einerseits erleichtern und andererseits die Durchführung des Verfahrens mit einem Mindestmaß an Bedienern ermöglichen. Denn beispielsweise kann durch die vorgeschlagenen Ausführungsformen auf einen speziellen Bediener für den Sensorträ- ger verzichtet werden. Es kann beispielsweise ausreichend sein, dass ein allgemeiner Benutzer des Computersystems oder des Rechners in einer einfachen Interaktion mit dem Computersystem oder dem Rechner das Einsatzgebiet als geografischen Bereich festlegt und die nachfolgend nötigen Schritte bis hin zur Steuerung des Sensorträgers während der Aufnahme des Einsatzgebietes mit der am dem Sensorträger angeordneten Sensorvorrichtung automatisiert werden. Die Minimierung der zur Durchführung des Verfahrens benötigten Benutzer hat dabei zudem den Vorteil, dass auch bereits auf der menschlichen Ebene die Geheimhaltung des Einsatzgebietes besser und leichter gewährleistet werden kann, da nur ein absolutes Mindestmaß an Personen bzw. Benutzern Kenntnis von dem geplanten oder tatsächlichen Einsatzgebiet haben muss.
Darüber hinaus kann das Verfahren besonders vorteilhaft auch von den in der Einsatzregion bereits befindlichen Einsatzkräften selbst, also ohne Einbeziehung einer übergeordneten Führungsebene ausgeführt werden, was die Flexibilität und die Unabhängigkeit der den militärischen Einsatz durchführenden Einsatzkräfte weiter erhöht. In einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Sensorvorrichtung während des Überfluges und/oder während der Durchfahrt fortlaufend Bildaufnahme und/oder Entfernungsmessungen anfertigt. Bei den Bildaufnahmen kann es sich um Bildaufnahmen im sichtbaren Spektralbereich handeln. Alternativ oder zusätz- lieh können auch Bildaufnahmen in anderen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums angefertigt werden. Beispielsweise können Radar- oder Infrarotbildaufnahmen angefertigt werden.
Die Entfernungsmessungen können ebenfalls auf unterschiedliche Weise angefertigt werden. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Entfernungsmessungen ebenfalls über ein optisches oder elektromagnetisches Messverfahren angefertigt werden. Beispielsweise können Lasermessvorrichtungen zur Entfernungsmessung zum Einsatz kommen.
Die fortlaufende Anfertigung von Bildaufnahmen und /oder Entfernungsmes- sungen während des Überflugs und/oder der Durchfahrt des Einsatzgebietes führt zu einer besonders genauen Erfassung des Einsatzgebietes, was wiederum eine zuverlässige automatische Generierung der Datenbasis aus den Sensordaten mittels des Datenbasisgenerators ermöglicht. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Bildaufnahmen und/oder Entfernungsmessungen an vorgegebenen Punkten einer Fahrroute und /oder Flugroute des Sensorträgers angefertigt werden. Die vorgegebenen Punkte können beispielsweise im Vorfeld zum Überflug oder zur Durchfahrt im Rahmen der Ermittlung oder Berechnung der Flugroute und/oder Fahrroute des Sensorträgers durch das Computersystem bestimmt werden. Durch eine Anfertigung von Bildaufnahmen und/oder Entfernungsmessungen an vorgegebenen Punkten entlang der Fahrroute und/oder Flugroute kann die zu verarbeitende Datenmenge zur Generierung der Datenbasis aus den Sensordaten verringert werden. Damit kann das Verfahren entweder schnel- ler oder aber mit einer geringeren Rechen leistung seitens des Datenbasisgenerators ausgeführt werden.
Zudem ist in einer ebenfalls besonders vorteilhaften Ausführung des Verfahrens vorgesehen, dass die Sensordaten der von der Sensorvorrichtung beim Überflug und/oder bei der Durchfahrt über/oder durch das Einsatzgebiet gewonnenen Sensordaten in einem Sensordatenspeicher der Sensorvorrichtung oder einem Sensordatenspeicher des Sensorträgers gespeichert werden. Dies bedeutet, dass vorgesehen sein kann, dass die Aufnahmen des Einsatzgebietes, die mit der Sensorvorrichtung des Sensorträgers angefer- tigt werden, während der Durchfahrt durch und/oder den Überflug über das Einsatzgebiet zunächst lokal in der Sensorvorrichtung selbst oder im Sensor- träger in einem entsprechenden Sensordatenspeicher gespeichert werden. Auf diese Weise wird die notwendige Datenkommunikation zwischen einem Computersystem oder einem Rechner einerseits und dem Sensorträger andererseits während dem Durchfahren oder Überfliegen des Einsatzgebietes minimiert, da die Sensordaten nicht während des Überflugs oder der Durchfahrt bereits an das Computersystem oder den Rechner übertragen werden.
Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, dass die Sensordaten zumindest zum Teil bereits während dem Überflug oder der Durchfahrt von der Sensorvor- richtung oder von dem Sensorträger an ein Computersystem oder einem Rechner übertragen werden.
Soweit nicht alle Sensordaten bereits während der Durchfahrt oder dem Überflug an das Computersystem oder den Rechner übertragen wurden, sieht eine entsprechend vorteilhafte Ausgestaltung des vorgeschlagenen Verfahrens vor, zur Übertragung der Sensordaten mit dem Computersystem, insbesondere mit dem Rechner, in besonders bevorzugter Weise mit dem Datenbasisgenerator des Computersystems oder des Rechners verbunden wird.
Zudem kann vorgesehen sein, dass nach der Herstellung der physischen Verbindung zwischen dem Sensordatenspeicher und dem Computersystem oder dem Rechner ein automatisches Übertragen der Sensordaten an das Computersystem oder an den Rechner initiiert wird. Dadurch lässt sich mit dem vorgeschlagenen Verfahren eine Ausgestaltung realisieren, in der beispielsweise der Sensorträger nach der Durchfahrt und/oder nach dem Überflug an einen Ort zurückkehrt, an dem der Rechner oder ein Teil des Computersystems befindlich ist und durch die Herstellung einer physischen Verbindung zwischen dem Sensordatenspeicher und dem Computersystem oder dem Rechner die automatische Übertragung der Sensordaten initiiert und ausgeführt wird. Damit kann der Automatisierungsgrad des Verfahrens weiter erhöht und damit die notwendige Interaktion eines Benutzers weiter reduziert werden. Zudem kann dadurch das Verfahren mit einem zumindest teilweise portab- len System ausgeführt werden, bei dem zumindest der Datenbasisgenerator an dem Ort angeordnet ist, der nach der Durchfahrt und/oder dem Überflug von dem Sensorträger als Endpunkt einer Flugroute und/oder Fahrroute erreicht wird. Für den Fall, dass das Verfahren mit einem Rechner, insbesondere ausschließlich mit einem Rechner ausgeführt wird, ermöglicht die Her- Stellung einer physischen Verbindung zwischen dem Sensordatenspeicher und dem Rechner, dass das Verfahren zur vorbereitenden Simulation eines militärischen Einsatzes in einem Einsatzgebiet von den in der Einsatzregion des militärischen Einsatzes bereits befindlichen Einsatzkräften selbstständig durchgeführt wird, wobei insbesondere die datentechnische Infrastruktur zur Kommunikation zwischen dem Rechner und dem Sensorträger auf ein Mindestmaß reduziert werden kann, da die verhältnismäßig umfangreichen Übertragung der Sensordaten nach Abschluss der Durchfahrt durch oder dem Überflug über das Einsatzgebiet durch eine physische Verbindung zwischen Rechner und Sensorträger ausgeführt wird.
Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, dass in dieser Ausführungsform die automatische Generierung der Datenbasis aus den Sensordaten mittels des Datenbasisgenerators erst nach Herstellung der physischen Verbindung zwischen dem Sensorträger und dem Rechner oder Computersystem beginnen kann, was zu einem zwangsläufigen Zeitversatz zwischen der Aufnahme oder Anfertigung der Sensordaten und dem Abschluss der Generierung der Datenbasis und der danach möglichen Simulierung der Simulationsumgebung führt. Folglich ist, soweit insbesondere eine Kommunikation zwischen dem Sensorträger und dem Computersystem mit einem ausreichend hohen Kommu- nikationsvolumen oder Datenvolumen pro Zeiteinheit bereitsteht oder zur Verfügung stellbar ist, in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen, dass die Sensordaten noch während des Überflugs über und /oder während der Durchfahrt durch das Einsatzgebiet an das Computersystem, insbesondere dem Rechner, übertragen werden.
Dadurch kann die Generierung der Datenbasis und die anschließende Simulierung der das Einsatzgebiet auf Grundlage der Datenbasis abbildenden Simulationsumgebung mit einem Mindestmaß an zeitlichem Versatz zwi- sehen der Aufnahme oder Anfertigung der Sensordaten erfolgen. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung könnte dadurch beispielsweise erreicht werden, dass die Generierung der Datenbasis im Wesentlichen zeitgleich mit dem Abschluss der Aufnahme von Sensordaten fertiggestellt wird und somit unmittelbar im Anschluss an den Überflug über oder die Durch- fahrt durch das Einsatzgebiet die vorbereitende Simulation des militärischen Einsatzes durch die Simulierung der das Einsatzgebiet auf Grundlage der Datenbasis abbildenden Simulationsumgebung durchgeführt werden kann. Zur automatischen Generierung der Datenbasis kann in einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens vorgesehen sein, dass für darzustellende Bildpunkte der Simulationsumgebung die Sensordaten im Rahmen der Generierung der Datenbasis aufgearbeitet werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass aus extrinsischen und intrinsischen Eigenschaften der Sens- ordaten sowie basierend auf der Fahrtroute und/oder Flugroute die Sensordaten in Rasterdaten überführt werden. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann dabei vorgesehen sein, dass der Datenbasisgenerator ein digitales Oberflächenmodell, insbesondere ein durch Rasterpunkte aufgespanntes digitales Oberflächenmodell des Einsatzgebietes erstellt. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass in einem geospezifischen Koordinatensystem Rasterpunkte mit zwei Ortskoordinaten und einer Höhenkoor- dinate ein 2,5-dimensionales Oberflächenmodell des Einsatzgebietes bilden. Als Teil des Oberflächenmodells oder zusätzlich zum Oberf lächenmo- dell können neben den Rasterdaten auch eine Vielzahl von Texturen im Rahmen der Generierung der Datenbasis durch den Datenbasisgenerator erzeugt werden, die zur Texturierung des Oberflächenmodells im Rahmen der Simulation der Simulationsumgebung dienen.
Eine weitere besonders bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass der Datenbasisgenerator für die Bildpunkte der Simulationsumgebung eine Klassifikation erstellt. Bei den Bildpunkten kann es sich entweder um die Rasterdaten oder um die mit Texturen versehenen Rasterdaten handeln. Die Klassifikation der einzelnen Bildpunkte kann beispielsweise aus speziell gewonnenen Sensordaten, wie beispielsweise True-Ortho Luftbildern und dem aus den Sensordaten abgeleiteten Oberflächenmodell erstellt werden. Die Klassifikation der Bildpunkte kann beispielsweise dazu dienen, in den Sensordaten das Gelände von in dem Gelände befindlichen Objekten zu unterscheiden.
So können beispielsweise Gebäude, Fahrzeuge, aber auch Teil der Vegeta- tion, wie beispielsweise Bäume, als solche erkannt und klassifiziert werden und damit von dem Gelände abgegrenzt werden. Dies bedeutet, dass durch die Klassifikation eine Art Subtraktion ermöglicht wird, in dem aus dem Oberflächenmodell Objekte extrahierbar werden. Dies ermöglicht, dass das Oberflächenmodell zu einem Geländemodell reduziert wird, welches im Wesentlichen den Verlauf des Geländes ohne die darin befindlichen Objekte abbildet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die in dem Oberflächenmodell der Datenbasis umfassten Ob- jekte zumindest teilweise rekonstruiert werden. Die Rekonstruktion kann beispielsweise auf Grundlage der Klassifizierung erfolgen und dient dabei zur Reduzierung der Datenmenge der Datenbasis. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass als Laubbäume in dem Oberflächenmodell klassifizierte Objekte anhand eines vordefinierten Modells eines Laubbaums rekonstruiert werden und die Rekonstruktion der Laubbäume oder des Laub- baums in das aus dem Oberflächenmodell gewonnenen Geländemodell platziert oder die entsprechenden Daten miteinander verknüpft werden.
Dadurch kann, ohne einen merkbaren oder zumindest ohne einen signifikanten Einfluss auf die Realitätsnähe der Simulationsumgebung, die der Simulationsumgebung zugrunde liegende Datenbasis erheblich verschlankt werden, was wiederum dazu führt, dass die Simulationsumgebung mit einer geringeren Rechen leistung in Echtzeit simuliert werden kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die generierte Datenbasis automatisch der Simulati- onsvorrichtung bereitgestellt wird, so dass die Simulierung der Simulationsumgebung erfolgen kann.
Nachfolgend wird ein Verfahren zur Erzeugung und Darstellung einer computergenerierten, eine Realumgebung abbildenden Simulationsumgebung beschrieben. Damit betrifft das nachfolgend beschriebene Verfahren Einzelheiten des vorangehend beschriebenen Verfahrens, insbesondere die Generierung der Datenbasis und die Simulation der Simulationsumgebung.
Bei dem nachfolgend beschriebenen Verfahren handelt es sich also um ein Verfahren zur Erzeugung und Darstellung einer computergenerierten, eine Realumgebung abbildenden Simulationsumgebung mit einer Datenbasis, welche Daten des realen Geländes und der im realen Gelände befindlichen realen Objekte beinhaltet, wobei das Gelände und/oder die Objekte klassifiziert sind und wobei bei der Darstellung der Simulationsumgebung ein Be- nutzer mit dem Gelände und/oder Objekten entsprechend der Klassifikation interagiert. Verwandte Verfahren zur Erzeugung und Darstellung einer computergenerierten, eine Realumgebung abbildenden Simulationsumgebung kommen in unterschiedlichen Ausführungen zum Einsatz. Besonders, jedoch keinesfalls ausschließlich werden derartige Verfahren zu Schulungs- und/oder Trainingszwecken verwendet. Der jeweilige Schulungs- und/oder Trainingszweck kann dabei höchst unterschiedlich ausfallen.
Demnach finden gattungsgemäße Verfahren beispielsweise Einsatz bei der Ausbildung und Schulung von Piloten und/oder Zugführern. Allgemeiner ausgedrückt kommen derartige Verfahren zur Erzeugung und Darstellung einer computergenerierten Simulationsumgebung bevorzugt dann zum Einsatz, wenn die im Rahmen der Darstellung der Simulationsumgebung ausgeführte Interaktion mit der Simulationsumgebung, in der Realität einer Tä- tigkeit entspricht, die mit erheblichen Risiken gesundheitlicher und/oder finanzieller Natur sowohl für die Realumgebung insgesamt als auch für die die Tätigkeit ausführende Person einhergehen würde.
Dementsprechend sind verwandte Verfahren zur Erzeugung und Darstellung einer Simulationsumgebung auch aus dem militärischen Bereich bekannt, wobei sie gleichermaßen sowohl zu Ausbildungs- und Trainingszwecken von Fahrzeugführern und/oder Flugzeugführern als auch zur Einsatzvorbereitung von Bodentruppen Verwendung finden. In einer Vielzahl der vorangehend beschriebenen Einsatzzwecke von Verfahren zur Erzeugung und Darstellung einer Simulationsumgebung sind die mit der Darstellung der Simulationsumgebung sowie die mit der Interaktion mit der Simulationsumgebung erreichten oder erreichbaren Schulungsund/oder Trainingseffekte weitestgehend von einer realitätsgetreuen Ab- bildung der wirklichen Welt, also der Realumgebung im Rahmen der Darstellung der Simulationsumgebung sowie von einer realitätsgetreuen Nach- empfindung einer Interaktion des Benutzers des Verfahrens mit der Simulationsumgebung abhängig.
Dies bedeutet für die Anwendung zur Einsatzvorbereitung im militärischen Bereich beispielsweise, dass die Vorbereitung auf einen Einsatz umso effektiver stattfinden kann, desto mehr die Darstellung der Simulationsumgebung einer Realumgebung eines geplanten Einsatzes ähnelt und desto realistischer oder realitätsgetreuer die Interaktion zwischen dem Benutzer der Simulationsumgebung und der Simulationsumgebung wirken oder vom Be- nutzer empfunden werden.
Darüber hinaus hängt die Benutzbarkeit von computergenerierten, eine Realumgebung abbildenden Simulationsumgebung in besonderem Maße auch von der Echtzeitdarstellung der Simulationsumgebung oder der Echtzeit Veränderbarkeit der Simulationsumgebung ab. Diese betrifft allgemein jede Form der Interaktion des Benutzers mit der Simulationsumgebung, die einen Effekt oder eine Auswirkung auf die Darstellung der Simulationsumgebung hat. Als allgemeinste Form dieser Interaktion kann beispielsweise eine Veränderung der Darstellungsposition und/oder der Darstellungsrichtung der Simulationsumgebung durch den Benutzer betrachtet werden, die eine Bewegung in der Simulationsumgebung sowie ein Umschauen in der Simulationsumgebung simulieren. Wenn diese Interaktion mit einem zu großen Zeitversatz zwischen dem Zeitpunkt, zu dem ein Benutzer durch ein entsprechendes Steuersignal die Interaktion initiiert und dem Zeitpunkt, zu dem die Darstellung der Simulationsumgebung durch eine Veränderung der Darstellung die Interaktion ausführt, erfolgt, wird die Darstellung der Simulationsumgebung einerseits als unecht oder unnatürlich empfunden und kann andererseits auch physische oder körperliche Unverträglichkeitsreaktionen, wie beispielsweise Schwindelgefühle oder Übelkeit, verursachen. Aber auch für andere Interaktionen mit der Simulationsumgebung, wie beispielsweise die Auswirkungen eines simulierten Feuergefechts auf die Simulationsumgebung, kann und ist die Echtzeitdarstellung ein gleichermaßen wichtiges und schwer zu erreichendes Kriterium für die Qualität der Dar- Stellung einer computergenerierten, eine Realumgebung abbildenden Simulationsumgebung.
Um jedoch eine hochgradige Übereinstimmung zwischen einer Realumgebung und einer die Realumgebung abbildenden Simulationsumgebung sowie deren Darstellung und die Interaktion mit ihr zu erreichen und um mit einer hochgradig realistisch anmutenden Simulationsumgebung in Echtzeit zu in- teragieren zu können, sind unterschiedliche Schwierigkeiten zu überwinden. Einerseits müssen Daten gewonnen werden, die die Realumgebung möglichst genau und detailgetreu abbilden. Die Gewinnung solcher Daten ist aufgrund von Satellitentechnik in Verbindung mit Geo- Informationssystemen sowie gestützt durch unbemannte Aufklärungsfahrzeuge oder Aufklärungsflugzeuge in der Vergangenheit insgesamt weniger problema- tisch geworden.
Größere Probleme stellen die durch die Abbildung der Realumgebung generierten Datenmengen sowie deren sinnvolle und effiziente Verwendung bei der Erzeugung und der Darstellung einer daraus abgeleiteten computerge- nerierten Simulationsumgebung dar. Denn dabei sind insbesondere der zur Verfügung stehende Datenspeicher, insbesondere die Größe und die Lese- /Schreibegesch windigkeit des zur Verfügung stehenden Datenspeichers sowie die Rechenleistung der bei der Erzeugung und Darstellung einer computergenerierten, eine Realumgebung abbildenden Simulationsumgebung zum Einsatz kommenden Recheneinheiten, insbesondere Darstellungsrechenein- heiten als Flaschenhals oder als Flaschenhälse hinsichtlich der verarbeitbaren Datenmengen zu betrachten.
Bekannte Geo- Informationssysteme, deren Daten ein hochauflösendes reali- tätsgetreues Abbild der Realumgebung umfassen, haben verschiedene Nachteile. Einerseits ist für die entsprechenden Daten, die in der Regel als dreidimensionale Punktwolke oder als ein dreidimensional vermaschtes Dreiecksmodell vorliegen, ein besonders großes Datenvolumen nötig, was dazu führt, dass eine darauf basierende Simulationsumgebung lediglich in einem sehr kleinem Umfeld um die Darstellungsposition in Echtzeit mit einer entsprechend realitätsgetreuen Darstellung dargestellt werden kann. Auch alternative Systeme, in denen die Daten zunächst komprimiert werden, bevor die eigentliche Darstellung der computergenerierten Simulationsumgebung erfolgt, haben den Nachteil, dass sowohl Rechenkapazität oder ein Teil der zur Verfügung stehenden Rechen leistung für die Komprimierung bzw. Vereinfachung der vorliegenden Daten aufgewendet werden muss, die somit nicht mehr zur Darstellung der Simulationsumgebung zur Verfügung steht und andererseits durch die Komprimierung oder Vereinfachung der Daten das Maß an realitätstreue erheblich und über die Maßen einbüßt, so dass eine auf diese Weise erreichbare Echtzeitdarstellung einer größeren Umgebung um die Darstellungsposition ebenfalls unzufriedenstellend ist.
Darüber hinaus haben die Daten hochauflösender eine Realumgebung abbil- dendes Geo- Informationssystems den Nachteil, dass diese in der Regel nur zur Betrachtung, also zur Darstellung einer Simulationsumgebung geeignet sind, für eine Interaktion eines Benutzers mit der Simulationsumgebung, die über die Betrachtung oder Darstellung aus unterschiedlichen Positionen und Richtungen hinausgeht, jedoch ungeeignet sind. Letztgenannter Nach- teil geht mitunter auf eine mangelnde Unterscheidbarkeit von Gelände und Objekten bei der Erzeugung der Daten und bei der Darstellung der Simulationsumgebung zurück.
Das Ziel des Verfahrens liegt dementsprechend darin, ein Verfahren zur Erzeugung und Darstellung einer computergenerierten, eine Realumgebung abbildenden Simulationsumgebung mit einer Datenbasis, welche Daten des realen Geländes und der im realen Gelände befindlichen realen Objekte beinhaltet und wobei das Gelände und/oder die Objekte klassifiziert sind und während der Darstellung der Simulationsumgebung ein Benutzer mit dem Gelände und/oder den Objekten entsprechend der Klassifikation inter- agiert, anzugeben, welches eine realitätsgetreue und schnelle, insbesondere reaktionsschnelle Darstellung der Simulationsumgebung und Interaktion mit der Simulationsumgebung ermöglicht. Dieses Ziel wird bei einem Verfahren der oben genannten Art dadurch erreicht, dass die Daten durch eine Auswertung von bei einem Überf lug über und/oder bei einer Durchfahrt durch die Realumgebung aufgenommenen Bildaufnahmen gewonnen werden und ein geospezifisches Abbild des realen Geländes und/oder der realen Objekte, also der Realumgebung beinhalten und bei der Erzeugung der Datenbasis zumindest ein digitales Geländemodell in Form von Rasterdaten erstellt wird.
Durch die vorgeschlagene Lösung wird im Rahmen des Verfahrens gleichermaßen eine realitätsgetreue Abbildung der Realumgebung sowie eine schnelle und/oder reaktionsschnelle Interaktion und/oder Darstellung der Simulationsumgebung ermöglicht.
Denn durch die Auswertung von bei einem Überf lug über und/oder bei einer Durchfahrt durch die Realumgebung aufgenommenen Bildaufnahmen wer- den Daten aufgenommen, die hochauflösend und geospezifisch sind, also die Realumgebung maßstabs- und detailgetreu abbilden. Darüber hinaus wird durch die Erstellung eines digitalen Geländemodells in Form von Rasterdaten eine ganz besonders vorteilhafte Vereinfachung und/oder Reduzierung der Daten oder des Datenvolumens der Datenbasis erreicht, die trotzdem eine hochauflösende oder detailgetreue Darstellung der Simulati- onsumgebung sowie eine schnelle und reaktionsschnelle Interaktion mit der Simulationsumgebung erlauben. Eine weitere dem vorliegenden Verfahren zugrundeliegende Besonderheit wird dadurch erreicht, dass zumindest das digitale Geländemodell in Form von Rasterdaten erstellt wird. Besonders vorteilhaft ist dabei insbesondere die geringe Datenmenge oder das geringe Datenvolumen, welches durch die Verwendung von Rasterdaten verursacht wird. Umgekehrt treten die Nachteile der Verwendung von Rasterdaten zur Beschreibung der Simulationsumgebung, die mitunter darin bestehen, dass starke Änderungen einer Oberfläche in einer von drei Raumrichtungen, wie beispielsweise der Höhe, nur schwierig oder mit besonderen Hilfsmitteln gut abgebildet werden können, bei der Abbildung des Geländes der Realumgebung nur selten, beispielsweise bei der Abbildung einer bergigen Realumgebung mit steilen Felswänden oder vergleichsbaren steilen Anstiegen auf. Das bedeutet, dass gerade bei der Verwendung von Rasterdaten zur Erzeugung eines digitalen Geländemodells bei der Erzeugung der Datenbasis insbesondere die Vorteile von Rasterdaten zutage treten, wohingegen die Nachteile der Rasterdaten selten oder kaum berücksichtigt oder ausgeglichen werden müssen.
In einer besonders vorteilhaften ersten Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass bei der Erzeugung der Datenbasis zusätzlich auch ein digitales Oberflächenmodell der Realumgebung in Form von Rasterdaten erzeugt wird. Das Oberflächenmodell der Realumgebung umfasst gleicherma- ßen eine Abbildung des realen Geländes als auch der im realen Gelände befindlichen realen Objekte. Auch wenn gerade im Bereich der Abbildung realer Objekte, wie beispielsweise Pflanzen, Gebäude, Fahrzeuge und/oder anderer Gegenstande aufgrund vermehrt auftretender, vertikal verlaufender Oberflächen die Nachteile von Rasterdaten stärker ins Gewicht fallen, so kann die Erstellung eines Oberflächenmodells der Realumgebung in Form von Rasterdaten trotzdem mitunter von besonderem Vorteil sein. Beispielsweise kann die Erzeugung eines solchen Oberflächenmodells bei der Darstellung der Simulationsumgebung in speziellen Betriebsarten vorteilhaft zum Einsatz kommen, bei denen sich die Interaktion mit der Simulationsumgebung auf die Veränderung der Darstellungsposition und die Darstel- lungsrichtung, insbesondere aus einer Vogelperspektive, beschränkt. Denn bei einer derartigen Limitierung der Interaktion fallen die Nachteile eines Oberflächenmodells, welches in Rasterdaten vorliegt, weniger bis gar nicht ins Gewicht. Besonders vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass bei der Erzeugung des Geländemodells und/oder des Oberflächenmodells jedem Rasterpunkt der Rasterdaten ein Höhenwert zugeordnet wird. Dies bedeutet, dass die Rasterpunkte beispielsweise drei Koordinaten aufweisen, von denen zwei auf eine Position in einer horizontalen Bezugsebene verweisen und die dritte Koordinate einen Abstand oder eine Höhe von der Bezugsebene angeben. Der Abstand der Rasterpunkte in der Bezugsebene kann in beiden Dimensionen beispielsweise 5 cm betragen. Dadurch wird, insbesondere für die Abbildung des realen Geländes in Form eines digitalen Geländemodells, eine sehr genaue und detailgetreue Abbildung des realen Geländes ermöglicht.
Der Unterschied zwischen einem Höhenraster, bei dem jedem Rasterpunkt in einer zweidimensionalen Bezugsebene ein Höhenwert zugeordnet wird, und einer Punktwolke liegt darin, dass beispielsweise für einen Rasterpunkt mit den Koordinaten X1 und Y1 der Bezugsebene für diese Rasterdaten le- diglich genau ein Höhenwert möglich ist, wohingegen bei einer Punktwolke für einen bestimmten Wert einer ersten Raumkoordinate beispielsweise X1 und einem bestimmten Wert einer zweiten Raumkoordinate beispielsweise Y1 unendlich viele Punkte mit jeweils unterschiedlichen dritten Raumkoordinaten Z1 bis ZN definiert werden können. Daher gelten die insbesondere für das digitale Geländemodell bei der Erzeugung der Datenbasis zum Ein- satz kommenden Rasterdaten auch als 2,5-dimensionale Daten und nicht als echte 3-dimensionale Daten, wie beispielsweise eine Punktwolke oder Vektordaten.
Wie jedoch oben bereits beschrieben, ist für die Abbildung eines realen Geländes in Form eines digitalen Geländemodells die Verwendung von Rasterdaten besonders vorteilhaft, weil reale Gelände in den seltensten Fällen extreme Höhenunterschiede auf kleinem Raum aufweisen, die mit Rasterdaten entsprechend schlecht abgebildet werden können. Dabei ist jedoch der große Vorteil der Erzeugung eines digitalen Geländemodells im Rahmen der Erzeugung der Datenbasis in Form von Rasterdaten der, dass die Rasterdaten deutlich weniger Datenvolumen verursachen, deshalb weniger Speicherkapazität benötigen und folglich trotz einer hohen räumlichen Auflösung im Rahmen der Darstellung und Interaktion mit der Simulationsumgebung schnell verarbeitet werden können.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des vorgeschlagenen Verfahrens wird zudem vorgesehen, dass bei der Erzeugung der Datenbasis zumindest eine digitale Farbkarte in Form von Rasterdaten erstellt wird, wobei jedem Rasterpunkt ein Farbwert zugeordnet wird.
Ein derartiges Farbraster ist besonders vorteilhaft, wenn im Rahmen der Darstellung der Simulationsumgebung zumindest Teile der dargestellten Simulationsumgebung in einer großflächigen Darstellung dargestellt werden, wie beispielsweise als Übersichtsdarstellung oder als Darstellung weit entfernter Teile der Simulationsumgebung bezogen auf die aktuelle Darstellungsposition. Denn in derartigen Darstellungssituationen oder bei derartigen Teilen einer Darstellungssituation ist die räumliche Auflösung von beispielsweise 5x5 cm der Rasterpunkte in der Bezugsebene ausreichend, um eine ausreichend realitätsgetreue Farbgebung oder Kolorierung des entsprechenden Rasters beispielsweise des digitalen Geländemodells zu erzeugen. Der besondere Vorteil liegt auch bei der Erzeugung und der Verwendung einer Farbkarte in Form Rasterdaten darin, dass die entsprechende Farbkarte lediglich ein verhältnismäßig geringes Datenvolumen verursacht, beispielsweise im ver- gleich zu Farbtexturen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass bei der Erzeugung der Datenbasis zumindest eine digitale Klassifikationskarte in Form von Rasterdaten erzeugt wird, wobei jedem Ras- terpunkt eine Typenklasse zugeordnet wird. Da die Interaktion zwischen dem Benutzer und der Simulationsumgebung, insbesondere mit dem Gelände und/oder den Objekten auf der Klassifikation beruhen kann oder in Abhängigkeit von der Klassifikation erfolgen kann, ist es besonders wünschenswert, wenn auch die Klassifikation bei der Erstellung der Datenbasis einerseits möglichst genau und hochauflösend und andererseits möglichst mit einem geringen Datenvolumen erzeugt wird, so dass während der Darstellung der Simulationsumgebung möglichst schnell und mit ebenfalls einem geringen Datenvolumen auf die Klassifikationskarte zugegriffen werden kann. Dabei kommen die oben schon genannten Vorteile hinsichtlich von Rasterdaten auch bei der Klassifikationskarte, insbesondere bei eine das digitale Geländemodell klassifizierenden Klassifikationskarte besonders zum Tragen. Denn noch mehr als bei Höhenwerten, ist es bei der Änderung der Klassifikation, also beim Wechsel zwischen unterschiedlichen Typenklassen vollkommen ausreichend, wenn die entsprechenden Daten als zweidimensi- onales Raster mit jeweils einer Typenklasse vorliegen, da damit immer noch sehr hochauflösende Unterscheidungen zwischen unterschiedlichen Typen von Geländen und/oder Objekten vorgenommen werden können.
Beispielsweise können als unterschiedliche Typenklassen Zahlenwerte vor- gegeben werden, die bei der Klassifizierung des digitalen Geländemodells ein Maß für die Verdichtung des oberflächennahen Geländes sind. So könnte beispielsweise einer asphaltierten Straße oder einem gepflasterten Weg ein entsprechend hoher Zahlenwert der Typenklasse zugeordnet werden, wohingegen einem Sumpf, einem Moor oder gar einer Wasseroberfläche ein entsprechend niedriger Wert als Typenklasse zugeordnet werden würde. Alternativ oder zusätzlich kann jedoch auch vorgesehen sein, dass einzelne diskrete Typenklassen vorliegen, die den entsprechenden Rasterpunkten zugeordnet sind, wobei die diskreten Typenklassen eine oder mehrere Eigenschaften des Geländes bestimmen können. So kann beispielsweise eine eigene Typenklasse für Sumpf, stehendes Wasser, fließendes Wasser, Wiese und verschiedene Typen von Wegen und /oder Straßen definiert werden, wobei durch die entsprechende Typenklasse eine oder eine Vielzahl von Eigenschaften beschrieben werden. Besonders vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass alle bisher beschriebenen Rasterdaten ein gemeinsames Bezugssystem aufweisen. Das bedeutet, dass eine übereinstimmende Anordnung der Rasterpunkte hinsichtlich der zwei Raumkoordinaten der Bezugsebene des Rasters gegeben ist. Damit kann einerseits eine besonders schnelle und effektive Verarbeitung von insbe- sondere mehr als einem Satz an Rasterdaten während der Darstellung der Simulationsumgebung erreicht und zudem das benötigte Datenvolumen weiter reduziert werden.
In einer weiteren, ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass bei der Erzeugung der Datenbasis zumindest teilweise computergenerierte Objekte als 3D-Modelle in Form von Vektordaten und/oder Punktwolken insbesondere automatisch erzeugt werden.
Die Verwendung von Punktwolken oder Vektordaten zur Abbildung von rea- len Objekten in den Daten der Datenbasis zur Abbildung der Realumgebung mittels der Simulationsumgebung ist, insbesondere bei der Verwendung eines digitalen Geländemodells basierend auf Rasterdaten, besonders vorteilhaft. Denn gerade für Objekte, die mitunter einen hohen Anteil an vertikal oder annähernd vertikal verlaufenden Oberflächen aufweisen, bieten sich Punktwolken oder Vektordaten besonders an, da damit derartige Strukturen und Oberflächen besonders effektiv in einer hochauflösenden Form abgebildet werden können. Darüber hinaus kann bei der beschränkten Verwendung von Punktwolken oder Vektordaten für Objekte der computergenerierten, eine Realumgebung abbildenden Simulationsumgebung auch die dazu nötige Datenmenge in einem vertretbaren Umfang gehalten werden. Dies bedeutet, dass eine Erzeugung von echten 3D-Objekten eine optimale Ergänzung für ein 2,5-dimensionales digitales Geländemodell darstellt.
Die automatische Erzeugung derartiger dreidimensionaler Modelle in Form von Vektordaten und/oder Punktwolken hat den Vorteil, dass ohne eine händische oder teilautomatisierte Modellierung der Objekte hochgradig genaue und detailgetreue Objekte der Datenbasis der Simulationsumgebung zugrunde gelegt werden können. Auf die Art und Weise, in der insbesondere die automatische Erzeugung der zumindest teilweise computergenerierten Objekte erfolgt, wird im Rahmen der nachfolgenden Ausführungsform noch genauer eingegangen.
Eine diesbezügliche Ausgestaltungsweise des vorgeschlagenen Verfahrens sieht vor, dass bei der Erzeugung der Datenbasis die realen Objekte, insbe- sondere in einem Oberflächenmodell erkannt und als real abbildende Objekte gespeichert und/oder klassifiziert werden. Beispielsweise können an- hand geeigneter Algorithmen in einem Oberflächenmodell einer Realumgebung Bereiche identifiziert werden, die Objekte abbilden. Umgekehrt ausgedrückt kann es durch die Anwendung entsprechender Algorithmen auch besonders effektiv sein, in einem Oberflächenmodell der Realumgebung diejenigen Teile oder Bereich zu identifizieren, die Gelände, also reales Gelände, abbilden und entsprechend die nicht identifizierten oder die verbleibenden Teile oder Bereiche als Objekte zu identifizieren.
In einem weiteren Verfahrensschritt kann dann anhand der aus dem Ober- flächenmodell ersichtlichen Oberflächen der identifizierten Objekte auf die Art oder den Typ des Objektes geschlossen werden. So können beispielsweise charakteristische Merkmale erkannt werden, die auf ein Gebäude oder einen Baum schließen lassen. Anhand einer derartigen Zuweisung kann das identifizierte Objekt klassifiziert werden. Anhand dieser Identifizierung und Klassifizierung ist es möglich, die Abbildungen realer Objekte in einem Oberflächenmodell der Realumgebung zu identifizieren, zu klassifizieren und diese zudem als Abbildung realer Objekte, also als realabbildende Objekte, in der Datenbasis zu speichern. Die vorangegangen beschriebenen Verfahrensschritte können weitestgehend automatisiert ausgeführt werden, so dass eine automatische Erkennung realer Objekte sowie entsprechend realabbildender Objekte ausgeführt werden kann. Zudem kann vorgesehen sein, dass die realabbildenden Objekte in einer Objektdatenbank gespeichert werden, die für jedes Objekt einen entsprechenden Verweis zum realabbildenden Gelände des Geländemodells aufweist.
Zusätzlich kann in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen sein, dass bei der Erzeugung der Datenbasis aus erkannten realabbildenden Objekten zumindest teilweise computergenerierte Objekte erzeugt werden, insbesondere mit einem Bezugsrasterpunkt der Rasterdaten des Oberflä- chenmodells. Somit kann nach der Erkennung und Klassifizierung, insbesondere nach der automatischen Erkennung und Klassifizierung von realen Objekten oder realabbildenden Objekten vorgesehen sein, dass diese, wenn nötig, in ein zumindest teilweise computergeneriertes Objekt, insbesondere ein 3D-Modell in der Form von Vektordaten und/oder Punktwolken überführt wird und weiterhin gegebenenfalls mit einem entsprechenden Bezugspunkt, nämlich einem Bezugsrasterpunkt, der Rasterdaten des Oberflächen- und/oder Geländemodells versehen wird. So wird insgesamt erreicht, dass beispielsweise aus einem Oberflächenmodell der Realumgebung über die oben beschriebenen Zwischenschritte zumindest teilweise computergenerierte Objekte als realabbildende Objekte mit einem entsprechenden räumlichen Bezug zum Gelände, der dem Bezug des realen Objektes zum realen Gelände entspricht, generiert und in der Datenbasis gespeichert werden. Diese dreidimensionalen Modelle realabbildender Objekte können dann als hochauflösende und realitätsgetreue Abbildungen realer Objekte im Rahmen der Darstellung und der Interaktion mit der Simulationsumgebung angezeigt und verwendet werden.
In einer ebenfalls vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist vorgese- hen, dass bei der Erzeugung der Datenbasis Ausschnitte des digitalen Geländemodells als separate Kacheln in der Datenbasis gespeichert werden. Dabei kann zudem vorgesehen sein, dass für ein und demselben Ausschnitt des Geländemodells eine Mehrzahl an Kacheln gespeichert werden, die unterschiedliche Eigenschaften des Geländemodells, wie beispielsweise die Farbkarte, die Klassifikationskarte oder dergleichen speichern. Ebenfalls kann auch vorgesehen sein, dass für ein und demselben Ausschnitt des digitalen Geländemodells separate Kacheln in der Datenbasis gespeichert werden, in denen jeweils eine Eigenschaft, mehrere Eigenschaften oder alle Eigenschaften des Geländemodells in unterschiedlichen Auflösungen ge- speichert sind. Das Verwenden von Kacheln hat allgemein den Vorteil, dass die Daten der Datenbasis besser strukturiert und dadurch schneller gelesen werden können. Insbesondere das Vorsehen von mehreren Kacheln, die einen entsprechenden Ausschnitt des Geländemodells in unterschiedlichen räumlichen Auflösungen abbildet, kann bei der Darstellung der Simulationsumgebung und bei der Interaktion mit der Simulationsumgebung besonders vorteilhafte Auswirkungen haben, da es ermöglicht, unterschiedliche Ausschnitte des Geländemodells mit jeweils an die Erfordernisse angepasste unterschiedliche räumliche Auflösungen darzustellen, wobei eine Darstellung mit einer verringerten Auflösung entsprechend leichter, schneller, d. h. mit weniger Rechenaufwand und Speicherbedarf erfolgen kann. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass lediglich eine räumliche Auflösung zu einer jeweiligen Kachel in den Daten der Datenbasis gespeichert wird und bei Bedarf durch entsprechende Rechenoperationen die räumliche Auflösung zur Darstellung der Simulationsumgebung reduziert wird.
Dabei sind die von den jeweiligen Kacheln erfassten Ausschnitte des digitalen Geländemodells und/oder des Oberflächenmodells so ausgeführt, dass die Gesamtheit der separaten Kacheln die Gesamtheit des digitalen Gelän- de- und/oder Oberflächenmodells umfasst. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass über das digitale Gelände- und/oder Oberflächenmodell ein fiktives Gitter ausgebreitet wird, an dessen Gitterkanten das Oberflächenmodell in einzelne Ausschnitte zerteilt und für den jeweiligen Ausschnitt als jeweils separate Kachel in der Datenbasis gespeichert wird.
Dementsprechend ist in einer ebenfalls besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Kacheln mehrfach und in unterschiedlicher Auflösung in der Datenbasis gespeichert werden. Die hier beschriebenen Kacheln dienen in erster Linie zur Organisation der Datenbasis. Es kann im Rahmen des Verfahrens darüber hinaus jedoch noch zu einer weiteren Anwendung einer Kachelung der Daten der Simulationsumgebung kommen, wobei die dort eingesetzten Darstellungs- Kacheln ei- nem optimalen Auslesen der Daten aus einem Primärspeicher, umfassend beispielsweise die Datenbasis und eine optimale oder effiziente Darstellung der Daten im Rahmen der Simulationsumgebung durch die Verarbeitung mit einem Darstellungsspeicher und einer Darstellungsrecheneinheit. Eine solche Ausgestaltung der Darstellung der Simulationsumgebung kann Teil des hier vorgeschlagenen Verfahrens sein. Diese kann vorsehen, dass anhand der Auswertung von bei einem Überflug über und/oder bei einer Durchfahrt durch die Realumgebung aufgenommenen Bildaufnahmen gewonnen werden, die Daten ein geospezifisches Abbild des realen Geländes und/oder der realen Objekte umfassen und die Daten zumindest auch als Rasterdaten in der Datenbasis in einem Primärspeicher hinterlegt sind, wobei zur Darstellung eines Teils der Simulationsumgebung in Abhängigkeit von einer frei wählbaren Darstellungsposition und/oder Darstellungsrichtung der Darstellung der Simulationsumgebung ein Teil der Datenbasis an einen Darstellungsspeicher übertragen wird, wobei in dem Darstellungsspeicher Speicherbereiche mit einer bestimmten Größe vordefiniert werden und die an den Darstellungsspeicher zu übertragenden Daten der Datenbasis vor der Übertragung in zumindest einer Eigenschaft an die Größe der vordefinierten Speicherbereiche angepasst werden.
Durch diese Ausgestaltung des Verfahrens wird in besonders vorteilhafter Weise eine hochgradig effektive und schnelle Verwendung der Kapazität des Darstellungsspeichers erreicht. Dadurch kann einerseits eine hochgradig realitätsgetreue Darstellung der Simulationsumgebung erreicht werden und zugleich die Geschwindigkeit beim Auslesen des Darstellungsspeichers und dem darauf aufbauenden Erzeugen eines Datensignals zur Erzeugung einer Darstellung der Simulationsumgebung auf einem Anzeigeelement weiter verbessert werden.
Denn die verwendeten vordefinierten Speicherbereiche einerseits lassen sich von einer entsprechenden Darstellungsrecheneinheit bereits besonders effektiv und schnell auslesen. Die Anpassung der in der Datenbasis vorgehaltenen Daten, die das reale Gelände und die im realen Gelände befindlichen realen Objekte abbilden, an die entsprechende Größe der vordefinierten Speicherbereiche, erlaubt anderenfalls eine Priorisierung oder Gewich- tung der Daten der Datenbasis in Abhängigkeit deren Bedeutung für den Grad der Realitätstreue der Darstellung der Simulationsumgebung. Dies bedeutet, dass Daten der Datenbasis, welche nur einen geringen Einfluss auf die Realitätstreue der Darstellung der Simulationsumgebung haben, im Rahmen der Anpassung stärker vereinfacht, komprimiert und anschließend in entsprechend kleinere Speicherbereiche übertragen werden als Daten der Datenbasis, die einen großen Einfluss auf die Realitätstreue der Darstellung der Simulationsumgebung haben.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist dabei vorgesehen, dass in den Speicherbereichen Umgebungsspeicherbereiche definiert werden, die jeweils zur Darstellung einer Darstellungs-Kachel der Simulationsumgebung mit einer festen Grundfläche dienen, wobei die Gesamtheit der Darstellungs- Kacheln eine zusammenhängende Teilfläche der Simulationsumgebung in der Umgebung der frei wählbaren Darstellungsposition abbil- den. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine Darstellungs-Kachel zur Abbildung eines Teils der Simulationsumgebung dient, die in der Realumgebung einer Fläche von 200 m x 200 m entspricht. Mit einer Matrix von neun aneinander angrenzenden Darstellungs- Kacheln in einer 3x3-Anordnung könnte damit ein Teil der Simulationsumgebung abgebildet oder dargestellt werden, der eine Fläche von 600 m x 600 m der Realumgebung entspricht. In diesem Beispiel wären dementsprechend in den vordefinierten Speicherbereichen neun Umgebungsspeicherbereiche definiert.
Weiter kann vorgesehen sein, dass die Darstellungs- Kacheln ein Teil der Simulationsumgebung darstellen oder abbilden, der sich in der Umgebung der frei wählbaren Darstellungsposition der Simulationsumgebung befindet. Im vorliegenden Beispiel mit einer Matrix aus 3x3-Darstellungs-Kacheln, die zusammengenommen eine zusammenhängende Teilfläche der Simulationsumgebung abbilden, kann vorgesehen sein, dass die Darstellungsposition so gewählt wird, dass sich die Darstellungsposition zu jedem Zeitpunkt in der zweiten Darstellungs- Kachel der zweiten Reihe der Matrixanordnung der Darstellungs- Kacheln befindet. Im vorliegenden Verfahren ist es umgekehrt jedoch besonders vorteilhaft, wenn zunächst die Darstellungsposition in der Simulationsumgebung bestimmt und in Abhängigkeit davon die Darstellungs- Kacheln oder die Darstellungs-Kachelanordnung um die Darstellungsposition herum festgelegt wird. Dies bedeutet jedoch auch, dass vorgesehen sein kann, dass sich eine bestimmte Darstellungs-Kachelanordnung zusammen mit einer Veränderung der Darstellungsposition oder vielmehr aufgrund einer Veränderung der Darstellungsposition in der Simulationsumgebung, ins- besondere schrittweise, verschiebt und die Gesamtheit der Darstellungs- Kacheln den in jedem Moment der Darstellung der computergenerierten Simulationsumgebung dargestellten Ausschnitt der Simulationsumgebung definiert. Dadurch unterscheiden sich die insoweit dynamisch in ihren Inhalt veränderbaren Darstellungs-Kacheln von den Kacheln der Datenbasis, denen ein fester Teil der Simulationsumgebung und ein weitestgehend unveränderbarer Inhalt zugewiesen werden.
Darüber hinaus kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass Darstellungs-Kacheln der Simulationsumgebung in der Nähe der frei wählbaren Darstellungsposi- tion größeren Umgebungsspeicherbereichen zugeordnet werden als Darstel- lungs-Kacheln der Simulationsumgebung, die weiter von der frei wählbaren Darstellungsposition entfernt sind.
Im obigen Beispiel der Anordnung von 3x3-Kacheln, wobei sich die Darstel- lungsposition stetig in der zweiten Darstellungs- Kachel der zweiten Reihe befindet, könnte diese Ausgestaltung derart umgesetzt sein, dass die zweite Darstellungs-Kachel der zweiten Reihe, in der sich die Darstellungsposition befindet, einem entsprechend größeren Umgebungsspeicherbereich zugeordnet ist als die ringsum um diese Darstellungs- Kachel angeordneten verbleibenden acht Darstellungs-Kacheln. Besagte acht Darstellungs-Kacheln können dementsprechend einem kleinen Umgebungsspeicherbereich der vordefinierten Speicherbereiche zugeordnet sein.
Dadurch wird ermöglicht, dass die Darstellung der Simulationsumgebung insgesamt an eine natürliche menschliche Wahrnehmung der Realumgebung angepasst wird. Denn durch das abstandsabhängige räumliche Auflösungsvermögen der menschlichen Augen können insgesamt in der unmittelbaren Umgebung mehr Details wahrgenommen werden als in größerer Entfernung. Dementsprechend wird eine realitätsnahe Darstellung einer computergene- rierten, eine Realumgebung Simulationsumgebung auch dadurch weiter verbessert, dass in der näheren oder unmittelbaren Umgebung der Darstellungsposition mehr und insgesamt kleinere oder feinere Details wahrnehmbar gemacht werden. Dies wird über eine entsprechende Zuordnung von größeren Umgebungsspeicherbereichen zu Darstellungs-Kacheln in der näheren Umgebung der Darstellungsposition und einer entsprechenden Zuordnung von kleineren Umgebungsspeicherbereichen zu Darstellungs-Kacheln mit einer entsprechend größeren Entfernung zur Darstellungsposition der Simulationsumge- bung ermöglicht oder vereinfacht. Dies bedeutet auch, dass die Teile der Datenbasis, die zur Übertragung an den Darstellungsspeicher an die jeweilige Größe der vordefinierten Speicherbereiche angepasst werden, bei entsprechend großen Speicherbereichen oder Umgebungsspeicherbereichen weniger angepasst werden müssen als bei kleinen Speicherbereichen. Dadurch wird letztlich ermöglicht, dass ein größerer Detailreichtum bei der Darstellung der Simulationsumgebung in der unmittelbaren Nähe der Darstellungsposition erreicht wird, der mit zunehmenden Abstand von der Darstellungsposition, insbesondere stufenweise an den Grenzen unterschiedlicher Darstellungs-Kacheln abnimmt.
Eine andere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass Darstellungs- Kacheln der Simulationsumgebung in der Nähe der Darstellungsrichtung größere Umgebungsspeicherbereiche zugeordnet werden als Darstellungs- Kacheln der Simulationsumgebung, die weiter von der Darstellungsrichtung entfernt sind.
Dies spiegelt ebenfalls eine Eigenschaft der menschlichen, optischen Wahrnehmung wider, wonach im Zentrum des Blickfeldes mehr Details wahrgenommen werden als am Rand des Blickfeldes. Ganz abgesehen davon wer- den außerhalb des Blickfeldes überhaupt keine Details wahrgenommen. Dementsprechend kann durch eine Zuordnung von großen Umgebungsspeicherbereichen zu Darstellungs- Kacheln der Simulationsumgebung, die sich entlang der aktuellen Darstellungsrichtung der Simulationsumgebung oder in deren Nähe erstrecken, diese natürliche Eigenschaft der menschlichen Wahrnehmung widerspiegeln. Die entsprechende Zuordnung der Umgebungsspeicherbereiche der vordefinierten Speicherbereiche sollte in diesem Fall jedoch dynamisch erfolgen, um eine entsprechende Veränderung der Zuordnung der Darstellungs-Kacheln zu den Umgebungsspeicherbereichen zu ermöglichen, wenn sich die Darstellungsrichtung der Simulationsumge- bung ändert. Wie auch bei der zunehmenden Verkleinerung der Umgebungsspeicherbereiche mit zunehmendem Abstand zur Darstellungsposition kann bei einer Zuordnung in Abhängigkeit vom Abstand von der Darstellungsrichtung die Anpassung oder Vorverarbeitung der Daten der Datenbasis vor der Übertra- gung an den Darstellungsspeicher entsprechend ursächlich beeinflusst werden. Dies bedeutet, dass für größere Umgebungsspeicherbereiche entlang oder in der Nähe der Darstellungsrichtung eine geringere Anpassung hinsichtlich der Daten der Datenbasis an die Größe der vordefinierten Speicherbereiche des Darstellungsspeichers erfolgt als bei Daten der Da- tenbasis, die den Teil der Simulationsumgebung abbilden oder darstellen, der sich in einer Darstellungs-Kachel abseits der Darstellungsrichtung befindet und dementsprechend einem kleineren Umgebungsspeicherbereich zugeordnet ist. Dementsprechend kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Umgebungsspeicherbereiche als Pyramide mit wenigen Speicherbereichen mit großer Größe und einer zunehmenden Anzahl von Speicherbereichen mit jeweils abnehmender Größe vordefiniert werden. Dadurch kann besonders vorteilhaft ein abgestuftes Detaillevel bei der Darstellung der Simulationsumge- bung erreicht werden, was einerseits eine hochgradig realitätsgetreue Darstellung der Simulationsumgebung ermöglicht und andererseits gleichzeitig den vorhandenen Darstellungsspeicher optimal ausnutzt sowie die Anpassung der Daten der Datenbasis an die jeweiligen vordefinierten Speicherbereiche vor der Übertragung vom Primärspeicher in den Darstellungsspeicher optimiert.
Dies bedeutet, dass besonders vorteilhaft die Umgebungsspeicherbereiche als Verteilung mit weniger Speicherbereichen mit einer großen Größe und vielen Speicherbereichen mit einer kleinen Größe vordefiniert werden. Es kann weiter besonders vorteilhaft sein, wenn die Speicherbereiche Fernsichtspeicherbereiche umfassen, die als wenige Speicherbereiche mit großer Größe vordefiniert werden. Dies ermöglicht eine Darstellung der computergenerierten, eine Realumgebung simulierenden Simulationsumgebung in unterschiedlichen Betriebsarten. Bei der ersten Betriebsart kann es sich beispielsweise um einen normalen oder natürlichen Darstellungszustand oder Betrachtungszustand handeln, der die Darstellung der Simulationsumgebung so betreibt, dass sie nach Möglichkeit einer realen Betrachtung der Realumgebung durch den Betrachter, insbesondere ohne die Benutzung technische Hilfsmittel, besonders nahe kommt. In einer zweiten Betriebsart, beispielsweise einer Zoom- oder Fernsichtbetriebsart, könnte das vorgeschlagene Verfahren die Darstellung der Simulationsumgebung derart betreiben, dass die Darstellung der Wahrnehmung eines Benutzers unter Verwendung eines technischen Hilfsmittels, wie beispielsweise einem Fernglas, einer Zieloptik oder einer sonstigen technischen optischen Vergrößerungseinrichtung entspricht.
Um diese Zoom- oder Fernsichtbetriebsart im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens zur Darstellung einer computergenerierten, eine Realumgebung simulierenden Simulationsumgebung aktivieren und ausführen zu können, können besonders vorteilhaft Fernsichtspeicherbereiche als Teil der vordefinierten Speicherbereiche vorgesehen werden, die eine große Speicherkapazität aufweisen. Damit können dann bei der Aktivierung der Fernsichtbetriebsart, beispielsweise auch Darstellungs-Kacheln, die sich in einer größe- ren oder großen Entfernung zu der Darstellungsposition befinden, einem entsprechend großen Fernsichtspeicherbereich zugeordnet werden, so dass in der Fernsichtbetriebsart auch in diesen Darstellungs-Kacheln befindliche, weiter von der Darstellungsposition entferntere Teile der Simulationsumgebung mit einem hohen Detaillevel dargestellt werden können, so wie sie ein Benutzer bei der Betrachtung der Realumgebung mit einem entsprechenden technischen Hilfsmittel ebenfalls wahrnehmen würde. Eine weitere besonders bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass während der Darstellung der Simulationsumgebung zumindest abschnittsweise fiktive Geländebereiche und /oder fiktive Objekte und/oder fiktive Typenklassen in die Simulationsumgebung eingebracht werden. Die fiktiven Geländebereiche können beispielsweise Veränderungen des realen oder realabbildenden Geländes des digitalen Geländemodells darstellen.
So können mittels der fiktiven Geländebereiche Veränderungen des digita- len Geländemodells realisiert werden, die eine unmittelbare Folge der Darstellung der Simulationsumgebung und der Interaktion mit der Simulationsumgebung sind, wie beispielsweise Explosionskrater. Zudem können auch Veränderungen des digitalen Geländemodells, die ohne die Interaktion mit der Simulationsumgebung, vielmehr zur Abwandlung eines im Rahmen der Darstellung der Simulationsumgebung simulierten Szenarios, wie beispielsweise das Anlegen von Schützengräben oder dergleichen, in dem realen Gelände oder dem realabbildenden digitalen Geländemodell dargestellt werden. Anhand der fiktiven Typenklassen können beispielsweise geringfügige oder auch gravierende Änderungen der Typenklasse vorgenommen werden. Beispielsweise können durch fiktive Typenklassen Veränderungen des Wetters und/oder Veränderungen der Jahreszeit widergespiegelt werden. So kann beispielsweise die Einwirkung von Feuchtigkeit, insbesondere von Regen und die daraus resultierenden Veränderungen des Geländes anhand von fiktiven Typenklassen oder zumindest anhand einer fiktiven Veränderung einer Typenklasse widergespiegelt werden. Gleichermaßen kann durch fiktive Typenklassen ein gefrorenes Gelände, wie es beispielsweise im Winter angetroffen werden kann, realisiert werden. Allgemein erlauben also fiktive Geländebereiche, fiktive Objekte und/oder fiktive Typenklassen im Rahmen der Darstellung der Simulationsumgebung, die Simulationsumgebung in ihrer Wahrnehmung und in der Form, in der sie mit dem Benutzer interagiert, in weiten Bereichen anzupassen und zu indi- vidualisieren, wodurch der mit der Darstellung der Simulationsumgebung und der Interaktion mit der Simulationsumgebung erreichte Trainingsund/oder Ausbildungseffekt noch weiter verbessert werden kann.
Zudem kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass bei der Erzeugung der Daten- basis aus realen Objekten und/oder realabbildenden Objekten datentechnisch komprimierte, realähnliche Objekte erzeugt werden. Bei der Erzeugung realähnlicher Objekte kann beispielsweise vorgesehen sein, dass deren Oberfläche oder Kontur nicht jedes Detail der realabbildenden Objekte aufweist. Dies geschieht insbesondere mit dem Ziel, die Datenmenge oder das Datenvolumen für das Erzeugen, Speichern und Darstellen von Objekten, insbesondere bei Verwendung von Vektordaten oder Punktwolken zu reduzieren.
Dadurch wird gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung des Verfah- rens, gemäß der während der Darstellung der Simulationsumgebung realabbildende Objekte durch realähnliche Objekte ausgetauscht werden, erreicht, dass die Darstellung der Simulationsumgebung und die Interaktion der Simulationsumgebung mit verringertem Datenvolumen und weniger Rechenleistung ausgeführt werden kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass während der Darstellung der Simulationsumgebung realabbildende Objekte und/oder realähnliche Objekte mit realabbildenden oder realähnlichen Oberflächentexturen dargestellt werden. Die realabbildenden Oberflächen- texturen können beispielsweise aus den bei einem Überflug über und/oder einer Durchfahrt durch die Realumgebung aufgenommenen Bildaufnahmen gewonnen werden und im Rahmen von einem Projektionsverfahren als realabbildende Oberflächentextur identifiziert und entsprechend bei der Darstellung der Simulationsumgebung dargestellt werden. Ein solches Projektionsverfahren soll nachfolgend eingehender beschrieben werden.
Beispielsweise ist es besonders vorteilhaft, wenn zwischen dem Gelände- und/oder Oberflächenmodell der Simulationsumgebung und der Realumge- bung eine eindeutige und umkehrbare Transformation gegeben ist. Als Beispiel für eine solche Zuordnung kann eine Georeferenzierung vorgesehen sein. Dadurch wird jedem Punkt, insbesondere Rasterpunkt, ein entsprechender Punkt der Realumgebung zugeordnet. Allgemein ist es jedoch erforderlich, dass die Raumkoordinaten der Realumgebung in ein entspre- chendes Koordinatensystem der Simulationsumgebung und zurück überführt werden können.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens zur Erzeugung von realabbildenden Oberflächen- Farbtexturen anhand einer Projektion von zumin- dest einem Teil einer Bildaufnahme auf eine Oberfläche der Simulationsumgebung ist vorgesehen, dass zur Bestimmung der Farbtextur eine Projektion von mehreren Bildaufnahmen auf die entsprechende Oberfläche, insbesondere eine durch Rasterpunkte aufgespannte Oberfläche durchgeführt wird, wobei die Farbtextur der Oberfläche als Mittelwert der aus den jeweiligen Projektionen ermittelten Farbtexturen bestimmt wird. Dabei wird einerseits vorteilhaft ausgenutzt, dass im Falle einer hohen Bildabfolge der die Realumgebung abbildenden Bildaufnahmen die Oberflächen, die in der Simulationsumgebung mit einer projizierten Oberflächen-Farbtextur zu versehen sind, mehrfach aus verschiedenen Aufnahmepositionen enthal- ten sind. Durch die unterschiedlichen Bildaufnahmen können Fehler und Ungenauigkeiten der Bildaufnahmen an sich sowie aufgrund der Projektion ausgemittelt werden, die bei der Projektion lediglich einer Bildaufnahme auf eine Oberfläche der Simulationsumgebung zur Bestimmung einer Farbtextur entstehen könnten. Bei der Bildung des Mittelwerts können verschiedene Filter, Gewichtungen und/oder Glättungen zum Einsatz kommen, so dass der gebildete Mittelwert der Oberflächen -Farbtextur im hohen Maße der Realität, also der Oberfläche in der Realumgebung, entspricht. Dabei können ganze Farbtexturen, Abschnitte von Farbtexturen oder einzelne Pixel von Farbtexturen gemittelt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Projektionen der zumindest einen Bildaufnahme auf die Oberfläche der Simulationsumgebung während der Darstellung, insbe- sondere während der Laufzeit der Simulationsumgebung erfolgt.
Um die Arbeitsbelastung, insbesondere die Rechenbelastung des Systems, welches zur Ausführung des Verfahrens genutzt wird, weiter zu verringern, kann eine ebenfalls vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen werden: Diese sieht vor, dass die Bildaufnahme oder die Bildaufnahmen, die zur Projektion auf die Oberfläche der Simulationsumgebung herangezogen werden, insbesondere hinsichtlich der Auflösung der Bildaufnahme vorverarbeitet werden. Damit wird unter anderem dem Umstand Rechnung getragen, dass die Bildaufnahmen der Realumgebung, welche zur Generierung der Datenbasis der Simulationsumgebung dienen, mitunter eine Auflösung aufweisen, die deutlich über der Auflösung liegt, die bei der Ausführung des Verfahrens einen Benutzer vermittelt bzw. von diesem wahrgenommen werden kann. Dabei ist es möglich, dass sowohl der Benutzer selbst als auch das System, wel- ches zur Ausführung des Verfahrens benutzt wird, den limitierenden Faktor der Auflösung darstellt.
Bei einer Vorverarbeitung der Bildaufnahmen, insbesondere bei einer Redu- zierung der Auflösung der Bildaufnahmen im Vorfeld zu einer Projektion auf eine, bevorzugt durch Rasterpunkte aufgespannte, Oberfläche, kann die notwendige Rechenleistung zur Ausführung der Projektionen deutlich gesenkt und die Projektion damit entsprechend schnell ausgeführt werden. Wie in der Realität auch, so hängt bei dem Verfahren zur Darstellung einer computergenerierten, eine Realumgebung simulierenden Simulationsumgebung die vom Benutzer wahrnehmbare bzw. erfassbare maximale Auflösung von dem Abstand zwischen der Betrachtungsposition und dem betrachteten Objekt ab. Dementsprechend sieht eine weitere besonders vorteilhafte Aus- führung des Verfahrens vor, dass die Vorverarbeitung der Bildaufnahme vor der Durchführung der Projektionen in Abhängigkeit einer frei wählbaren Betrachtungsposition der Darstellung der Simulationsumgebung, insbesondere in Abhängigkeit vom Abstand zwischen der Betrachtungsposition der Simulationsumgebung und der Position der Oberfläche der Simulationsum- gebung, auf die die Bildaufnahme projiziert wird, ausgeführt wird.
Dies bedeutet, dass wenn der Betrachter der Simulationsumgebung oder der Nutzer des Verfahrens zur Darstellung der Simulationsumgebung eine Betrachtungsposition in der Simulationsumgebung wählt, die sich in der Nä- he einer großen Oberfläche der Simulationsumgebung, wie beispielsweise eine Hauswand oder einem Steilhang, befindet, eine Projektion zumindest einer Bildaufnahme auf diese Oberfläche vorgenommen wird, ohne im Rahmen einer Vorverarbeitung die Auflösung der Bildaufnahme zu reduzieren. Umgekehrt kann bei einem großen Abstand zwischen der gewählten Betrachtungsposition und einer mit einer projizierten Oberflächen- Farbtextur zu versehenden Oberfläche der Simulationsumgebung die Auflö- sung der für die Projektion verwendeten Bildaufnahmen im Rahmen einer Vorverarbeitung reduziert werden. Dadurch wird bei der Ausführung des Verfahrens die zur Verfügung stehende Rechenleistung optimal und unter Berücksichtigung der Grenzen der Wahrnehmbarkeit seitens eines Benutzers ausgenutzt.
Nachfolgend werden unterschiedliche Ausführungsformen des Verfahrens beschrieben, die sich auf die Zuordnung zwischen einer Bildaufnahme zu einem bestimmten Teil der Simulationsumgebung zum Ausführen der Pro- jektionen sowie der Einbeziehung der frei wählbaren Betrachtungsposition der Simulationsumgebung beziehen. Denn um im Rahmen der Projektionen aus den Bildaufnahmen eine geeignete Farbtextur für eine Oberfläche der Simulationsumgebung zu gewinnen, ist zunächst eine möglichst präzise und eindeutige Zuordnung einer Bildaufnahme bzw. eines Teils einer Bildauf- nähme zu eben jener Oberfläche herzustellen. Dabei kommt die oben schon erwähnte eindeutige Zuordnung zwischen den Raumkoordinaten der Realumgebung, wie sie bei der Gewinnung der Bildaufnahmen dokumentiert werden können und dem Koordinatensystem der Simulationsumgebung zum Einsatz.
Dazu sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens vor, dass die Projektionen der Bildaufnahme in Abhängigkeit der Aufnahmeposition in der Realumgebung und der sich daraus resultierenden Aufnahmeposition in der Simulationsumgebung erfolgt.
Dies bedeutet, dass die bei einem Überflug über und/oder bei einer Durchfahrt durch die Realumgebung aufgenommenen Bildaufnahmen mit einer Positionsangabe versehen sind, die eine Aufnahmeposition der Bildaufnahme darstellen. Durch die Überführung der Gesamtheit der Bildaufnahmen in ein Höhenraster der Datenbasis der Simulationsumgebung kann in der Simulationsumgebung jeder Bildaufnahme eine entsprechend virtuelle oder si- mulierte Aufnahmeposition zugeordnet werden. Dadurch wird wiederrum eine Beziehung zwischen der Bildaufnahme der Simulationsumgebung hergestellt, die zur Durchführung der Projektionen der Bildaufnahme zur Erzeugung einer Oberflächen-Farbtextur besonders vorteilhaft ist.
Die Genauigkeit der Bestimmung einer Oberflächen -Farbtextur einer Oberfläche der Simulationsumgebung durch die Projektionen einer Bildaufnahme kann weiter dadurch verbessert werden, dass die Projektion der Bildaufnahme in Abhängigkeit von der Aufnahmerichtung in der Realumgebung und der daraus resultierenden Aufnahmerichtung in der Simulationsumgebung erfolgt.
Die Aufnahmerichtung in der Realumgebung lässt sich beispielsweise aus der Bewegung der zur Aufnahme der Bildaufnahmen verwendeten Vorrich- tung sowie der jeweiligen Ausrichtungen der Aufnahmevorrichtung bezüglich der Bewegung ableiten und wie vorangegangen bereits beschrieben in die Simulationsumgebung überführen.
Die Resultate der Projektionen zur Bestimmung einer Oberflächen- Farbtextur werden weiter durch die folgende Ausgestaltung des Verfahrens verbessert: Diese sieht vor, dass die Projektionen der Bildaufnahme in Abhängigkeit von Abbildungseigenschaften der Aufnahmevorrichtung, mit der die Bildaufnahme erzeugt wurde, erfolgt. Bei derartigen Eigenschaften oder Abbildungseigenschaften der Aufnahmevorrichtung kann es sich beispiel- weise um den Raumwinkel handeln, der ausgehend von der Position der Aufnahmevorrichtung erfasst oder abgebildet wird. Jedoch auch andere Abbildungseigenschaften kann die Qualität der durchzuführenden Projektionen verbessern. Der Winke Ibereich lässt sich beispielsweise zusammen mit der Aufnahmeposition und/oder der Aufnahmerichtung wie oben bereits beschrieben in die Simulationsumgebung, insbesondere in die Simulationsumgebung übertragen, wodurch die Zuordnung eines Teils einer Bildaufnahme zu einer Oberfläche in der Simulationsumgebung weiter verbessert oder präzisiert werden kann.
Durch den Unterschied der virtuellen Aufnahmeposition, Aufnahmerichtung und anderen Eigenschaften der in die Simulationsumgebung transferierten Bildaufnahme und einer frei wählbaren Betrachtungsposition der Simulationsumgebung kann es vorkommen, dass ein Teil Oberfläche der Simulationsumgebung, für die aus einer Bildaufnahme im Rahmen einer Projektion eine Oberflächen- Farbtextur bestimmt werden soll, aus der Betrachtungs- position nicht sichtbar ist, weil andere Teile der Simulationsumgebung die Sichtlinie zwischen der Betrachtungsposition und der entsprechenden Oberfläche oder eines Teils der Oberfläche verdecken. Um in dieser Situation eine fehlerhafte oder zumindest irreführende Projektionen oder eine daraus resultierende mangelhafte Ausgestaltung des Verfahrens auszuschlie- ßen, ist folgendes vorgesehen: Besonders vorteilhaft umfasst die Projektion ein Kontrollverfahren, welches kontrolliert, ob ein Teil einer Oberfläche der Simulationsumgebung von der aktuell frei wählbaren Betrachtungsposition der Simulationsumgebung aus sichtbar oder verdeckt ist. Realähnliche Oberflächentexturen können einerseits ebenfalls aus den beim Überflug über oder bei der Durchfahrt durch die Realumgebung aufgenommenen Bildaufnahmen zusammen mit einer datentechnischen Komprimierung gewonnen werden, andererseits können realähnliche Oberflächentexturen jedoch auch als objekttypische realähnliche Oberflächentexturen in der Datenbasis gespeichert und für die entsprechenden Objekte als realähnliche Oberflächentexturen dargestellt werden.
Als realähnliche Oberflächentextur kann beispielsweise verallgemeinerte, computergenerierte Textur, die eine Baumrinde eines Laubbaumes, insbe- sondere einer Baumrinde einer Vielzahl von Laubbäumen ähnlich sieht, in der Datenbasis gespeichert sein und anstatt einer realabbildenden Oberflä- chentextur bei der Darstellung eines realähnlichen Baums oder eines realabbildenden Baums zur Texturierung des Stamms des entsprechenden Baums im Rahmen der Darstellung der Simulationsumgebung zum Einsatz kommen.
In einer ebenfalls besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass während der Darstellung der Simulationsumgebung Geländebereiche mit realabbildenden oder realähnlichen Geländetexturen dargestellt werden, wobei die realähnlichen Gelän- detexturen anhand der Typenklassen erstellt werden. Die realabbildenden Geländetexturen können ebenfalls aus den bei einem Überflug über oder bei einer Durchfahrt durch die Realumgebung aufgenommenen Bildaufnahmen generiert werden. Derartige Geländetexturen haben den Vorteil, dass sie mitunter eine noch höhere räumliche Auflösung als die Rasterdaten des Geländemodells aufweisen, so dass eine noch detaillierte und realitiätsge- treuere Darstellung des Geländes im Rahmen der Darstellung der Simulationsumgebung erreicht werden kann.
Die realähnlichen Geländetexturen können zwei extreme und einander ent- gegengesetzte Ausgestaltungen realisieren. Einerseits kann mittels realähnlicher Geländetexturen ein extrem hohes Maß an Details realisiert werden, welches deutlich oberhalb der Größenordnung der räumlichen Auflösung der Rasterdaten des Geländemodells angesiedelt sein kann. Beispielsweise kann für einen realen Schotterweg, der im digitalen Geländemodell als Schotterweg klassifiziert ist und dessen Höhenverlauf anhand von Rasterdaten mit einer räumlichen Auflösung von 5x5 cm dargestellt wird, eine realähnliche Geländetextur erstellt und während der Darstellung der Simulationsumgebung dargestellt werden, die so fein ausgestaltet ist, dass einzelne Schotter- oder Kieselsteine wahrnehmbar sind. Das andere Extrem einer realähnlichen Geländetextur kann eine besonders schlechte oder geringe räumliche Auflösung der Geländetextur aufweisen. Die räumliche Auflösung kann dementsprechend, verglichen mit der weiter oben beschriebenen Farbkarte auch noch geringer sein als die räumliche Auflösung der Rasterdaten des Geländemodells. Solche realähnlichen Geländetexturen kommen während der Darstellung der Simulationsumgebung bevorzugt und vorteil- haft dann zum Einsatz, wenn größere Geländebereiche dargestellt werden, für die beispielsweise aufgrund ihres verhältnismäßig großen Abstands der aktuellen Darstellungsposition der Simulationsumgebung, nur eine verhältnismäßig geringe Auflösung, also ein verhältnismäßig geringes Detaillevel nötig ist, um einen gleichermaßen realitätsgetreuen Sinneseindruck zu er- schaffen.
Gemäß einer ebenfalls bevorzugten weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass durch die Interaktion mit der Simulationsumgebung während der Darstellung der Simulationsumgebung das Geländemodell und/oder die zumindest teilweise computergenerierten Objekte dynamisch und/oder dauerhaft veränderbar sind. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass Objekte, wie beispielsweise Gebäude, in Brand geraten und entsprechend während der Darstellung der Simulationsumgebung dynamisch verändert werden, bis nach einer gewissen Zeit anstatt des ursprünglichen Ge- bäudes eine Brandruine dargestellt wird. Bei der dauerhaften Speicherung von Veränderungen der computergenerierten Objekte und/oder des Geländemodells kann vorgesehen sein, dass das Resultat einer dynamischen Veränderung für eine gewisse Zeit beibehalten wird. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein Gebäude, welches nach einem Brand als Brandruine dargestellt wird, für die verbleibende Zeit der Darstellung der Simulationsumgebung als solche verbleibt und als solche dargestellt wird.
Die dynamische Veränderung des Oberflächenmodells kann beispielsweise zur Darstellung von Explosionskratern, zur Darstellung von Kettenfurchen von Kettenfahrzeugen oder dergleichen dienen. Auch hier kann vorgesehen sein, dass nach einer eingetretenen dynamischen Veränderung des Oberflä- chenmodells die Veränderung für die verbleibende Zeit der Darstellung der computergenerierten, eine Realumgebung abbildenden Simulationsumgebung beibehalten wird. Die dynamische Veränderung des Oberflächenmodells kann auch so realisiert werden, dass im Rahmen einer vernetzten Darstellung der Simulationsumgebung für eine Mehrzahl an Benutzern, insbesondere eine Mehrzahl an mit der Simulationsumgebung interagierenden Benutzern, die dynamische Veränderung der Simulationsumgebung für alle Benutzer gleich dargestellt und gegebenenfalls beibehalten wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist zudem vorgesehen, dass die Interaktion mit der Simulationsumgebung auf Basis eines physikalischen Modells, insbesondere unter Berücksichtigung der Klas- sifikation der Objekte und des Geländes, erfolgt. Dies bedeutet, dass die Interaktion des Benutzers mit der Simulationsumgebung im Rahmen der Darstellung der Simulationsumgebung allgemeinen physikalischen Gesetzen, wie beispielsweise der Schwerkraft, unterliegt. Ein derartiges physikalisches Modell ermöglicht eine besonders realitätsgetreue Interaktion des Benutzers mit der Simulationsumgebung. Die Berücksichtigung der Klassifikation der Objekte und des Geländes verbessert die realitätsgetreue Interaktion noch weiter. Denn dadurch kann beispielsweise realisiert werden, dass eine Explosion, die in unverdichtetem Gelände, wie beispielsweise einer Wiese dargestellt wird, aufgrund der Klassifikation des Geländes ent- sprechend anders dargestellt wird, wie eine Explosion auf verdichtetem Gelände, wie beispielsweise einer Straße oder an oder in einem Gebäude.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass eine Interaktion mit der Simulationsumgebung auf der Basis eines Steueralgorithmus erfolgt. Weitere Vorteile und Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nachfolgend unter Zuhilfenahme der beigefügten, schematisierten Zeichnungen von Ausführungsbeispielen erläutert werden. Außerdem wird anhand der Figuren ein Verfahren zur Erzeugung und Darstellung einer computergenerierten, eine Realumgebung abbildenden Simulationsumgebung beschrieben, welches teilweise oder vollständig bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einsatz kommen kann. Darin zeigen: eine beispielhafte Darstellung eines Systems zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2 ein schematisiertes Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer Ausführungsform;
Fig. 3 eine beispielhafte Darstellung eines Oberflächenmodells, eines Geländemodells sowie eines Geländemodells mit rekonstruierten Objekten.
Fig. 4a-e eine schematische Darstellung verschiedener, beispielhafter Verfahrensschritte im Rahmen der Erzeugung einer computergenerieten, eine Realumgebung abbildenden Simulationsumgebung;
Fig. 5 eine schematisierte Darstellung von in mehreren Kacheln unterteiltem digitalen Geländemodell und Oberflächenmodell;
Fig. 6a, b eine beispielhafte Darstellung einer Verwendung von
Darstellungs-Kacheln bei der Darstellung der Simulationsumgebung; Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Erzeugung von Oberflächentexturen realabbildender Objekte mittels Projektionen von Bildaufnahmen;
Fig. 8 eine alternative schematische Darstellung eines Verfahrens zur Erzeugung von Oberflächentexturen realabbildender Objekte mittels Projektion einer Bildaufnahme.
Die Fig. 1 zeigt ein als lokalen Rechner 1 ausgebildetes Computersystem, welches eine Bedienvorrichtung 2, eine erste Anzeigevorrichtung 3, eine zweite Anzeigevorrichtung 4, eine Kabelverbindung 5 zum physischen Ver- binden des Rechners 1 mit einem Sensordatenspeicher und eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle 6 zur drahtlosen Datenkommunikation aufweist. Darüber hinaus umfasst der Rechner 1 einen Datenbasisgenerator 7, eine Datenbasis 22 sowie eine Simulationsvorrichtung 8. Die Bedienvorrichtung ist im Beispiel der Fig. 1 als kombinierte Bedienvorrichtung ausgestaltet, mit der sowohl allgemeine Bedienereingaben vorgenommen werden können als auch die Simulationsvorrichtung beeinflusst oder kontrolliert werden kann. Dies bedeutet, dass beispielsweise die von der Simulationsvorrichtung erzeugte Simulation der Simulationsumgebung über die Bedienvorrichtung 2 beeinflusst, insbesondere verändert werden kann. Es kann jedoch abweichend von der Darstellung der Fig. 1 auch vorgesehen sein, dass eine oder mehrere separate Bedienvorrichtungen zur Interaktion mit der Simulationsvorrichtung 8 vorgesehen sind. Beispielsweise können Trägheits- und /oder Kreiselsensoren als Teile von speziellen Be- dienvorrichtungen vorgesehen sein, die eine Bewegung eines Benutzers erfassen und auf Grundlage dessen mit der Simulationsvorrichtung derart in- teragieren, dass die Veränderung der Simulation der Simulationsumgebung einer Bewegung des Benutzers entspricht. Im Beispiel der Fig. 1 ist eine erste Anzeigevorrichtung 3 in Form eines Bildschirms und eine zweite Anzeigevorrichtung 4 in Form eines kopfbefestigba- ren Displays (Head-Mounted Display) vorgesehen. Dabei kann beispielsweise die erste Anzeigevorrichtung 3 zur Festlegung eines Bereichs, insbesondere eines auf der Anzeigevorrichtung 3 dargestellten Karte, zur Definition des Einsatzgebietes verwendet werden. Darüber hinaus kann die Anzeigevorrichtung 3 jedoch auch zu einer Vielzahl anderer, allgemeiner Anzeigezwecke im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens Anwendung finden. Ebenfalls kann mittels der Anzeigevorrichtung 3 auch die Simulation der Simula- tionsumgebung erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass ggf. mehr als ein Benutzer die auf der Anzeigevorrichtung 3 dargestellte Simulation der Simulationsumgebung wahrnehmen kann.
Besonders vorteilhaft zur Darstellung der Simulationsumgebung ist jedoch eine individuelle Anzeigevorrichtung, wie beispielsweise die zweite Anzeigevorrichtung 4 vorgesehen. Dabei kann vorgesehen sein, dass eine Mehrzahl individueller zweiter Anzeigevorrichtungen 4 vorgesehen ist, so dass ermöglicht wird, dass unterschiedliche Benutzer jeweils individuell die Simulationsumgebung visuell über die zweiten Anzeigevorrichtungen 4 wahr- nehmen können.
Die Kabelverbindung 5 des Rechners 1 kann optional vorgesehen sein, je nachdem, ob vorgesehen ist, dass die Übertragung der Sensordaten vom Sensordatenspeicher des Sensorträgers 9 bereits während des Überflugs über das Einsatzgebiet 10 mittels der drahtlosen Kommunikationsschnittstelle 6 erfolgen soll oder im Anschluss an einen abgeschlossenen Überflug über das Einsatzgebiet 10 durch eine physische Verbindung zwischen dem Sensordatenspeicher des Sensorträgers 9 und dem Rechner 1 erfolgen soll. Das zur Durchführung des offenbarten Verfahrens vorgesehene System um- fasst zudem den Sensorträger 9, der eine Sensorvorrichtung 11 aufweist, mit der fortlaufend Bildaufnahmen 12 des Einsatzgebietes 10 angefertigt werden. Der Sensorträger verfolgt während dessen eine Flugroute 20 mit Wegpunkten 21 . Die Flugroute kann sowohl während des Überflugs von einem Bediener gesteuert werden, als auch im Vorfeld des Überflugs mittels entsprechender Programmierung vorgegeben werden. Der Sensorträger 9 umfasst zudem eine zweite Sensorvorrichtung 13, mit der fortlaufend Entfernungsmessungen 14 angefertigt werden. Es kann alternativ auch vorgesehen sein, dass die Sensorvorrichtungen lediglich an ausgewählten Wegpunkten 21 Bildaufnahmen 12 oder Entfernungsmessungen 14 anfertigen.
Das reale Einsatzgebiet 10 umfasst neben dem Gelände 15 auch im Gelände befindliche Objekte 16, wobei es das Ziel des vorgeschlagenen Verfahrens ist, im Rahmen der Darstellung der Simulationsumgebung das Einsatzgebiet auf Grundlage einer Datenbasis mit geospezifischen Daten des Geländes des Einsatzgebietes und der im Gelände befindlichen Objekte möglichst realitätsgetreu und innerhalb kürzester Zeit nach Anfertigung der Sensordaten abzubilden und so den militärischen Einsatz vorbereitend zu simulieren.
Der Sensorträger 9 umfasst zudem eine drahtlose Kommunikationsschnitt- stelle 17, mit der der Sensorträger 9 sowie die am Sensorträger 9 angeordneten Sensorvorrichtungen 1 1 und 13 Daten drahtlos empfangen, als auch Daten drahtlos übersenden können. Dementsprechend kann beispielsweise vorgesehen sein, dass zwischen der drahtlosen Kommunikationsschnittstelle 6 des Rechners 1 und der drahtlosen Kommunikationsschnittstelle 17 des Sensorträgers 9 während des Überflugs des Sensorträgers 9 über das Einsatzgebiet 10 Daten, wie beispielsweise Steuerdaten für die Steuerung des Sensorträgers 9 oder Sensordaten übertragen werden.
Die Sensordaten werden, unabhängig von dem Übertragungsweg, nach Er- halt vom Rechner 1 durch den Datenbasisgenerator 7 verarbeitet oder aufbereitet. Der Datenbasisgenerator kann dabei zum Beispiel einen Prozessor, einen Arbeitsspeicher sowie einen Langzeitspeicher umfassen. Die Arbeitsergebnisse des Datenbasisgenerators werden der Datenbasis 22 zugeführt. Die Datenbasis 22 kann ebenfalls eine oder mehrere Speichereinrichtungen umfassen. Es kann ebenfalls vorgesehen sein, dass der Datenbasisgenerator 7 und die Datenbasis 22 auf die gleichen Speicherein richtungen zugreifen.
Die Simulationsvorrichtung 8 ist dazu eingerichtet zumindest ein Bildsignal zu erzeugen, welches von den Anzeigevorrichtungen 3 und 4 als Darstellung der Simulationsumgebung angezeigt werden kann. Die Simulationsvorrich- tung 8 kann dazu auf die Datenbasis 22 zugreifen. Die Simulationsvorrichtung 8 kann einen oder mehrere Prozessoren aufweisen, die bevorzugt als Grafik-Prozessoren ausgebildet sind. Auch eine oder mehrere Speichereinrichtungen können von der Simulationsvorrichtung 8 umfasst sein. Es kann jedoch alternativ oder zusätzlich auch vorgesehen sein, dass die Simulati- onsvorrichtung 8 auf von mehreren Bestandteilen des Rechners benutzte Speicherein richtungen zugreift.
Anhand der Fig. 1 kann ebenfalls das oben beschriebene Verfahren zur Erzeugung und Darstellung einer computergenerierten, eine Realumgebung abbildenden Simulationsumgebung näher beschrieben werden.
Fig. 1 zeigt die Komponenten eines Systems, welches bei der Ausführung des Verfahrens zur Erzeugung und Darstellung einer computergenerierten Simulationsumgebung zum Einsatz kommen kann. Die Fig. 1 zeigt einen als lokalen Rechner 1 ausgebildetes Computersystem, welches eine Bedienvorrichtung 2, eine erste Anzeigevorrichtung 3, eine zweite Anzeigevorrichtung 4, eine Kabelverbindung 5 zum physischen Verbinden des Rechners 1 mit einem Sensordatenspeicher und eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle 6 zur drahtlosen Datenkommunikation aufweist. Darüber hinaus umfasst der Rechner 1 einen Datenbasisgenerator 7, eine Datenbasis 22 sowie eine Simulationsvorrichtung 8. Die in der Fig. 1 dargestellte Ausführung des Com- putersystems ist eine Ausführungsform, die sich besonders für eine lokale oder lokal konzentrierte Ausführung des beschriebenen Verfahrens eignet, bei der von der Erzeugung der Datenbasis der Simulationsumgebung bis hin zur Darstellung der Simulationsumgebung alle Verfahrensschritte am Ort des Rechners 1 ausgeführt werden können. In Abwandlung zu der Darstellung der Fig. 1 kann anstatt des dort gezeigten lokalen Rechners 1 auch ein vernetztes und dezentral über beliebig viele Standorte verteiltes Computersystem zum Einsatz kommen. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Datenbasisgenerator 7 und die Datenbasis 22 an einem ersten Ort angeordnet sind, wohingegen die Simulationsvorrichtung 8 an einem zweiten Ort angeordnet ist und die entsprechenden Teile des Computersystems über eine Datenverbindung miteinander kommunizieren, insbesondere Daten versenden und empfangen. Die von einer Sensoreinrichtung und deren Aufnahmeeinrichtung 11.1 aufgenommenen Bildaufnahmen 12 umfassen beispielsweise die gesamte, von der Simulationsumgebung abzudeckende Realumgebung 10.2 mitsamt des realen Geländes 15 sowie der im realen Gelände 15 befindlichen realen Objekte 16. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die während des Überflugs ge- wonnenen Bildaufnahmen 12 die Realumgebung redundant abbilden, also bestimmte oder alle Bereiche der Realumgebung aus verschiedenen Positionen. Besonders vorteilhaft ist es zudem, wenn während des Überflugs des Sensorträgers 9 über die Realumgebung 10.2 eine Positionsbestimmungseinrichtung 11.2 in einer möglichst hohen Frequenz die Position des Sensorträ- gers 9 und dessen Aufnahmeeinrichtung 11.1 in einem Koordinatensystem der Realumgebung 10.2 erfasst, aufzeichnet und insbesondere so aufzeichnet, dass die Position mit einer entsprechenden Bildaufnahme 12 verknüpft werden kann und zudem die Position so häufig bestimmt und aufzeichnet, dass aus der Positionsänderung die Bewegungsrichtung und die Bewegungs- geschwindigkeit des Sensorträgers 9 abgeleitet und bevorzugt mit den Bildaufnahmen 12 verknüpft werden kann. Dies bedeutet, dass es besonders vorteilhaft sein kann, wenn jeder der aufgenommenen Bildaufnahmen 12 beispielsweise eine GPS-Ortskoordinate sowie eine Kursangabe und eine Geschwindigkeitsangabe zugeordnet wird. Ebenfalls ist es besonders vorteilhaft, wenn neben den Bildaufnahmen 12 selbst auch weitere extrinsische und intrinsische Daten bezüglich der Bildaufnahmen 12 mit den Bildaufnahmen 12 gespeichert werden. Diese können beispielsweise in der Form von Metadaten mit den jeweiligen Bildaufnahmen 12 oder den Bilddaten der jeweiligen Bildaufnahmen 12 zusammen gespeichert werden. Bei den intrinsischen Eigenschaften der Bildaufnahmen 12 kann es sich beispielsweise um Eigenschaften der Aufnahmeeinrichtung 11.1 handeln.
Anhand der mit den Bildaufnahmen 12 verknüpften Positionen, Richtungen, Geschwindigkeiten sowie Informationen über die Aufnahmeeinrichtung 11.1 können aus den Bildaufnahmen 12 und den damit verbundenen Informationen geospezifische und gegebenenfalls auch georeferenzierte maßstabsgetreue dreidimensionale Oberflächenmodelle der Realumgebung generiert werden. Dies kann beispielsweise als erster Verarbeitungsschritt eines Da- tenbasisgenerators im Rahmen der Erzeugung der Datenbasis stattfinden.
Dieser und weitere Schritte im Rahmen der Erzeugung der Datenbasis werden mit Bezug auf Fig. 4 nachfolgend beschrieben. Die Bedienvorrichtung 2 ist im Beispiel der Fig. 1 als kombinierte Bedienvorrichtung ausgestaltet, mit der sowohl allgemeine Bedienereingaben vorgenommen werden können als auch die Simulationsvorrichtung 8 beeinflusst oder kontrolliert werden kann. Dies bedeutet, dass beispielsweise die von der Simulationsvorrichtung 8 erzeugte Simulation der Simulationsumgebung über die Bedienvorrichtung 2 beeinflusst, insbesondere verändert werden kann. Es kann jedoch abweichend von der Darstellung der Fig. 1 auch vor- gesehen sein, dass eine oder mehrere separate Bedienvorrichtungen zur Interaktion mit der Simulationsvorrichtung 8 vorgesehen sind. Beispielsweise können Trägheits- und /oder Kreiselsensoren als Teile von speziellen Bedienvorrichtungen vorgesehen sein, die eine Bewegung eines Benutzers er- fassen und auf Grundlage dessen mit der Simulationsvorrichtung derart in- teragieren, dass die Veränderung der Simulation oder Darstellung der Simulationsumgebung einer Bewegung des Benutzers entspricht.
Im Beispiel der Fig. 1 ist eine erste Anzeigevorrichtung 3 in Form eines Bild- schirms und eine zweite Anzeigevorrichtung 4 in Form eines kopfbefestigba- ren Displays (Head-Mounted Display) vorgesehen. Dabei kann beispielsweise die erste Anzeigevorrichtung 3 zur Festlegung eines Bereiches, insbesondere eines auf der Anzeigevorrichtung 3 dargestellten Karte, zur Definition des Einsatzgebietes verwendet werden. Darüber hinaus kann die Anzeige- Vorrichtung 3 jedoch auch zu einer Vielzahl anderer, allgemeiner Anzeigezwecke im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens Anwendung finden. Ebenfalls kann mittels der Anzeigevorrichtung 3 auch die Simulation der Simulationsumgebung erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass ggf. mehr als ein Benutzer die auf der Anzeigevorrichtung 3 dargestellte Simulation der Si- mulationsumgebung wahrnehmen kann.
Besonders vorteilhaft zur Darstellung der Simulationsumgebung ist jedoch eine individuelle Anzeigevorrichtung, wie beispielsweise die zweite Anzeigevorrichtung 4 vorgesehen. Dabei kann vorgesehen sein, dass eine Mehr- zahl individueller zweiter Anzeigevorrichtungen 4 vorgesehen ist, so dass ermöglicht wird, dass unterschiedliche Benutzer jeweils individuell die Simulationsumgebung visuell über die zweiten Anzeigevorrichtungen 4 wahrnehmen können. Die Kabelverbindung 5 des Rechners 1 kann optional vorgesehen sein, je nachdem, ob vorgesehen ist, dass die Übertragung von Sensordaten eines Sensordatenspeicher des Sensorträgers 9 bereits während des Überflugs über die Realumgebung 10.2 mittels der drahtlosen Kommunikationsschnittstelle 6 erfolgen soll oder im Anschluss an einen abgeschlossenen Überflug über die Realumgebung 10.2 durch eine physische Verbindung zwischen dem Sensordatenspeicher des Sensorträgers 9 und dem Rechner 1 erfolgen soll.
Das zur Durchführung eines Verfahrens zur Erzeugung einer Datenbasis 22 vorgesehene System umfasst zudem den Sensorträger 9, der eine Aufnah- meeinrichtung 1 1 .1 aufweist, mit der fortlaufend Bildaufnahmen 12 der Realumgebung 10.2 angefertigt werden. Der Sensorträger verfolgt während dessen eine Flugroute 20 mit Wegpunkten 21 . Die Flugroute kann sowohl während des Überflugs von einem Bediener gesteuert werden als auch im Vorfeld des Überf lugs mittels entsprechender Programmierung vorgegeben werden. Der Sensorträger 9 umfasst kann zudem eine zweite Aufnahmeeinrichtung, die in der Fig. 1 nicht dargestellt ist, umfassen mit der fortlaufend Entfernungsmessungen angefertigt werden. Es kann alternativ auch vorgesehen sein, dass die Aufnahmeeinrichtungen lediglich an ausgewählten Wegpunkten 21 Bildaufnahmen 12 oder Entfernungsmessungen 14 an- fertigen.
Realumgebung 10.2 umfasst neben dem Gelände 15 auch im Gelände befindliche Objekte 16, wobei es eines der Ziele des vorgeschlagenen Verfahrens ist, im Rahmen der Darstellung der Simulationsumgebung das Einsatz- gebiet auf Grundlage einer Datenbasis mit geospezifischen Daten des Geländes des Einsatzgebietes und der im Gelände befindlichen Objekte möglichst realitätsgetreu und innerhalb kürzester Zeit nach Anfertigung der Sensordaten abzubilden und so beispielsweise einen militärischen Einsatz vorbereitend zu simulieren. Der Sensorträger 9 umfasst zudem eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle 17, mit der der Sensorträger 9 sowohl die am Sensorträger 9 angeordnete Aufnahmeeinrichtung 1 1 .1 Daten drahtlos empfange, als auch Daten drahtlos übersenden kann. Dementsprechend kann beispielsweise vor- gesehen sein, dass zwischen der drahtlosen Kommunikationsschnittstelle 6 des Rechners 1 und einer drahtlosen Kommunikationsschnittstelle des Sensorträgers 9 während des Überflugs des Sensorträgers 9 über die Realumgebung 10.2 Daten, wie beispielsweise Steuerdaten für die Steuerung des Sensorträgers 9 oder Sensordaten, übertragen werden.
Die Sensordaten werden, unabhängig von dem Übertragungsweg, nach Erhalt vom Rechner 1 durch den Datenbasisgenerator 7 verarbeitet oder aufbereitet. Der Datenbasisgenerator kann dabei zum Beispiel einen Prozessor, einen Arbeitsspeicher sowie einen Langzeitspeicher umfassen. Die Arbeits- ergebnisse des Datenbasisgenerators werden der Datenbasis 22 zugeführt. Die Datenbasis 22 kann ebenfalls eine oder mehrere Speichereinrichtungen umfassen. Es kann ebenfalls vorgesehen sein, dass der Datenbasisgenerator 7 und die Datenbasis 22 auf die gleichen Speicherein richtungen zugreifen. Die Simulationsvorrichtung 8 ist dazu eingerichtet zumindest ein Bildsignal zu erzeugen, welches von den Anzeigevorrichtungen 3 und 4 als Darstellung der Simulationsumgebung angezeigt werden kann. Die Simulationsvorrichtung 8 kann dazu auf die Datenbasis 22 zugreifen. Die Simulationsvorrichtung 8 kann einen oder mehrere Prozessoren aufweisen, die bevorzugt als Grafik-Prozessoren oder Darstellungsrecheneinheiten ausgebildet sind. Auch eine oder mehrere Speichereinrichtungen können von der Simulationsvorrichtung 8 umfasst sein. Es kann jedoch alternativ oder zusätzlich auch vorgesehen sein, dass die Simulationsvorrichtung 8 auf von mehreren Bestandteilen des Rechners benutzte Speichereinrichtungen zugreift. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass mit dem beschriebenen System ein Verfahren ermöglicht wird, bei dem der Datenbasisgenerator 7 automatisch aus den Sensordaten eine Datenbasis 22 mit geospezifischen Daten des Geländes 15 der Realumgebung 10.2 und der im Gelände befindlichen Objekte 16 generiert und mittels einer Simulationsvorrichtung 8 die Darstellung einer die Realumgebung 10.2 abbildenden aus der Datenbasis generierten Simulationsumgebung erfolgen kann.
In Fig. 2 ist ein beispielhafter Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer ersten Ausführungsform skizziert. In einem ersten Verfahrensschnitt S1 wird das Verfahren beispielsweise durch Aktivierung des Computersystems oder des Rechners 1 initiiert. In einem zweiten Verfahrensschritt S2 folgt die Bestimmung oder die Festlegung eines als Einsatzgebiet zu über- fliegenden oder zu durchfahrenden Bereichs mittels dem Rechner 1. Dies kann, wie bereits mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben, im Rahmen einer Interaktion eines Benutzers mit dem Computersystem oder Rechner erfolgen, bei der auf einer Anzeigevorrichtung 3 des Rechners 1 mittels einer Bedienvorrichtung 2 ein entsprechender Bereich in einer auf der Anzeigevorrich- tung 3 dargestellten Karte festgelegt wird.
In einem daran anschließenden Verfahrensschritt S2.1 kann beispielsweise aus dem im Verfahrensschritt S2 festgelegten zu überfliegenden oder zu durchfahrenden Bereich durch das Computersystem oder den Rechner 1 eine entsprechende Fahrtroute und/oder Flugroute anhand realer Ortskoordinaten generiert werden.
Im anschließenden Verfahrensschritt S2.2 kann beispielsweise die Fahrtroute und/oder Flugroute 20 anhand der realen Ortskoordinaten sowie ent- sprechenden Steuerbefehlen zum Ansteuern der einzelnen Ortskoordinaten vom Rechner 1 an den Sensorträger 9 übertragen werden. Im Beispiel der Fig. 2 sieht der Verfahrensablauf vor, dass das Übertragen der Flugroute und/oder Fahrtroute im Rahmen des Verfahrensschritt S2.2 abgeschlossen ist, bevor das Verfahren mit dem Verfahrensschritt S3 fortgesetzt wird. Dies entspricht einer Ausführungsform, in der beispielsweise im Rahmen einer physischen Verbindung zwischen dem Sensorträger 9 und dem Rechner 1 vor dem Start des Sensorträgers 9 die Flugroute und/oder Fahrtroute an diesen übertragen wird.
Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die im Verfahrensschritt S2.2 und ggf. auch die im Verfahrensschritt S2.1 beschriebenen Verfahrensmerkmale parallel, insbesondere über entsprechende drahtlose Kommunikationsschnittstellen 6 und 17 parallel zu anderen, insbesondere nachfolgenden Verfahrensschritten des Ablaufdiagramms der Fig. 2 ausgeführt werden. Dies bedeutet, dass auch vorgesehen sein kann, dass die Bestim- mung der Flugroute und/oder Fahrtroute sowie die Übertragung der entsprechenden Daten zur Steuerung des Sensorträgers 9 an den Sensorträger 9 erst während des Überflugs und/oder während der Durchfahrt erfolgen können. Im Verfahrensschritt S3 beginnt die Durchführung des Überflugs und/oder der Durchfahrt des Sensorträgers 9 über/oder durch das Einsatzgebiet 10. Im Verfahrensschritt S4 beginnt die Anfertigung der Sensordaten mittels den Sensorvorrichtungen 11 und 13. Die gewonnenen oder angefertigten Sensordaten werden zudem im Verfahrensschritt S4.1 in einen Sensordaten- Speicher übertragen. Je nach Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die im Sensordatenspeicher gespeicherten Sensordaten nach Abschluss des Überflugs und/oder nach Abschluss der Durchfahrt im Verfahrensschritt S5 im Rahmen einer physischen Verbindung zwischen dem Sensorträger 9, insbesondere zwischen der Sensordatenspeicher des Sensorträ- gers 9 und dem Rechner 1 übertragen werden. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass bereits während des Überflugs oder der Durchfahrt im Verfahrensschritt S4.2 die im Sensordatenspeicher zwischengespeicherten Sensordaten insbesondere über die drahtlosen Kommunikationsschnittstellen 6 und 17 an den Rechner 1 über- tragen werden.
Entweder nach Abschluss der Übertragung der Sensordaten im Verfahrensschritt S5 oder parallel zur Übertragung der Sensordaten im Verfahrensschritt S4.2 wird im Verfahrensschritt S6 aus den empfangenen Sensordaten automatisch durch den Datenbasisgenerator 7 eine Datenbasis mit geospezi- fischen Daten des Geländes 15 des Einsatzgebietes 10 und der im Gelände 15 des Einsatzgebietes 10 befindlichen Objekte 16 generiert. Die automatische Generierung kann beispielsweise ohne jegliche Benutzerinteraktion ausgeführt werden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Benutzer die automatische Generierung über eine Benutzereingabe an einer Bedienvorrichtung 2 initiiert oder den Beginn der Generierung bestätigt.
Im Beispiel der Fig. 2 umfasst die Generierung der Datenbasis die automatische Erstellung eines Oberflächenmodells im Rahmen des Verfahrensschritts S6.1 , gefolgt von einer automatischen Klassifizierung des Oberflächenmodells zur Identifizierung von im Gelände 15 befindlichen Objekten 16 im Verfahrensschritt S6.2 und eine im Verfahrensschritt S6.3 stattfindende Rekonstruktion von Teilen der im Verfahrensschritt S6.2 im Rahmen der Klassifizierung identifizierten Objekte 16.
Im anschließenden Verfahrensschritt S7 wird die generierte Datenbasis der Simulationsvorrichtung 8 bereitgestellt. Die Simulationsvorrichtung 8 erstellt im abschließenden Verfahrensschritt S8 über eine entsprechende Anzeige an der ersten Anzeigevorrichtung 3 und /oder der zweiten Anzeigevor- richtung 4 sowie gesteuert durch entsprechende Bedienereingaben über die Bedienervorrichtung 2, die Simulation der Simulationsumgebung zur Vorbereitung des militärischen Einsatzes.
Die Fig. 3 zeigt, wie beispielsweise im Rahmen der Verfahrensschritte S6 bis S6.3 eine Verschlankung der Datenbasis erreicht werden kann. Fig. 3a zeigt eine Seitenansicht eines Ausschnitts der Simulationsumgebung. Dabei weit die Simulationsumgebung zunächst ein aus Sensordaten generierten Oberflächenmodells 18 auf, welches das im Einsatzgebiet 10 befindliche Gelände 15 und die im Gelände befindlichen Objekte 16 abbildet. Die Datenbasis umfasst also zumindest zeitweise Daten die neben einem realabbildenden Geländes 15.1 auch realabbildende Objekte 16.1 aufweist.
Fig. 3 b zeigt den Verfahrenszustand, indem in dem Oberflächenmodell 18 der Fig. 3a durch eine Klassifikation des Oberflächenmodells realabbildende Objekte 16.1 identifiziert, extrahiert und das verbleibende Oberflächenmodell 18 zu einem Geländemodell 19 extrapoliert wurde.
In Fig. 3c ist ein Verfahrenszustand dargestellt, in dem neben dem aus dem Oberflächenmodell 18 abgeleiteten Geländemodell 19 auch dreidimensional rekonstruierte Objekte 16.2 umfasst sind. Die dreidimensional rekonstruierten Objekte 16.2 können dabei im Gegensatz zu den realabbildenden Objekten 16.2 des Oberflächenmodells 18 mit einem deutlich geringeren Maß an Daten darstellbar sein. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung rekonstruierter Objekte 16.2 eine temporäre oder dauerhafte Veränderung der Objekte 16.2 im Rahmen der Darstellung der Simulationsumgebung zur Simulation des militärischen Einsatzes, wie beispielsweise die Beschädigung durch simulierte Explosionen.
Im Rahmen einer Veränderung oder Anpassung der Simulationsumgebung kann als Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens auch die Ausführung eines Szenario-Generators vorgesehen sein, der von den Sensordaten des Einsatz- gebietes nicht umfasste Objekte, wie künstliche Gegner, künstliche Fahrzeuge oder Tageszeiten und/oder Witterungen in die Simulation der Simulationsumgebung auf Grundlage der Datenbasis einbeziehen kann. Fig. 4a zeigt in einem zweidimensionalen Schnitt oder in einer Seitenansicht eine Punktwolke 25, insbesondere einer echt dreidimensionale Punktwolke 25, welche in einem ersten Schritt der Erzeugung einer Datenbasis eine computergenerierten, eine Realumgebung abbildenden Simulationsumgebung erzeugt wird. Das dreidimensionale Modell der Realumgebung der Fig. 4a kann unmittelbar aus den bei einer Durchfahrt durch oder einem Überflug über die Realumgebung aufgenommenen Bildaufnahmen 12 gewonnen werden.
In einem nächsten Verfahrensschritt im Rahmen der Erzeugung der Simula- tionsumgebung und deren Datenbasis kann, wie in Fig. 4b skizziert, aus diesen Daten ein Oberflächenmodell 18 generiert werden, welches den Verlauf der Oberfläche der Realumgebung 10 in Form von realabbildendem Gelände 15.1 und realabbildenden Objekten 16.1 abbildet. Dabei kann das Oberflächenmodell 18 als ein dreidimensionales Modell vorgesehen sein, das ein erhebliches Maß an Speicher beansprucht.
In Fig. 2b kann zudem eine Klassifikation des Oberflächenmodells vorgenommen werden. Die Klassifikation erfolgt dabei soweit als möglich automatisch, beispielsweise anhand von an sich bekannten Bildverarbeitungs- und Bilderkennungsalgorithmen sowie Formerkennungs-und Formverarbeitungsalgorithmen. Im Rahmen der Klassifikation werden dabei unterschiedlichen Teilen des Oberflächenmodells unterschiedliche Typenklassen zugeordnet. Beispielsweise kann ein erster Bereich 30 des Oberflächenmodells 18 als abschüssige Wiese oder als mit Wiese bewachsenen Abhang klassifi- ziert werden. Die realabbildenden Objekte 16.1 des Oberflächenmodells 18 können beispielsweise als Gebäude, insbesondere als Häuser klassifiziert werden. Ein weiterer Bereich 31 des Oberflächenmodells 18 kann durch die Bildverarbeitungs- und Bilderkennungsalgorithmen als asphaltierte Straße erkannt und durch die Zuweisung einer entsprechenden Typenklasse entsprechend klassifiziert werden. Ein dritter Bereich 32 des Oberflächenmo- dells 18 kann, z. B. als Graben oder als Flussbett erkannt und klassifiziert werden.
Alternativ kann die Klassifikation auch erst in einem späteren Verfahrensschritt, beispielsweise in einem Verfahrensschritt, wie er der Fig. 4c zu entnehmen ist, durchgeführt werden. Wichtig ist dabei insbesondere, dass einerseits möglichst alle Objekte in dem Oberflächenmodell 18 als solche erkannt, korrekt einer entsprechenden Typenklasse zugeordnet und zur Generierung des Geländemodells 19 aus dem Oberflächenmodell 18 extrahiert werden, und dass zudem möglichst jeder Bereich des verbleibenden Gelän- demodells 19 ebenfalls klassifiziert wird und eine entsprechende Typenklasse erhält.
Die Klassifikation des Geländemodells 19 sowie der Objekte 16.1 ermöglicht dabei verschiedene besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Verfahrens. Einerseits kann anhand der Klassifikation die Interaktion zwischen einem Benutzer und der Simulationsumgebung im Rahmen der Darstellung der Simulationsumgebung verbessert werden, indem beispielsweise das physikalische Modell, auf dem die Interaktion zwischen Benutzer und Simulationsumgebung basiert, unter Berücksichtigung der Klassifikation der Objekte und/oder des Geländes erfolgt. Darüber hinaus ermöglicht die Klassifikation auch den Einsatz von realähnlichen Oberflächentexturen sowohl für die Objekte 16.1 als auch für das Gelände 19. Schließlich ist die Klassifikation auch ein wichtiger Bestandteil bei der Reduzierung des Oberflächenmodells 18 zum Geländemodell 19, da ohne Erkennung und Klassifikation der Objek- te 16.1 eine entsprechende Umwandlung zum Geländemodell 19 nicht möglich ist. Bei der Extraktion der Objekte 16.1 aus dem Oberflächenmodell 18 kann zudem vorgesehen sein, dass ein Bezugsrasterpunkt 42 bestimmt wird, der es ermöglicht, die extrahierten Objekte 16.1 im Rahmen der Darstellung der Simulationsumgebung wieder ortsgenau in die Simulationsumgebung einzufügen. Im Beispiel der Fig. 4c sind für eines der Objekte 16.1 zwei solche Bezugsrasterpunkte 42 beispielhaft dargestellt. Es kann jedoch vorgesehen sein, dass lediglich ein Bezugsrasterpunkt 42 oder mehrere Bezugsrasterpunkte 42 definiert werden.
In einem nächsten Schritt, der in Fig. 4c skizziert ist, können beispielsweise die realabbildenden Objekte 16.1 im Oberflächenmodell 18 erkannt, als realabbildende Objekte 16.1 klassifiziert und aus dem Oberflächenmodell 18 extrahiert werden, so dass aus dem Oberflächenmodell 18 ein Gelände- modell 19 gebildet wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Gelände
15.1 in den Bereichen, in denen Objekte 16.1 , insbesondere realabbildende Objekte 16.1 , extrahiert wurden, extrapoliert wird. Wie weiter in Fig. 4c dargestellt, wird das so generierte Geländemodell 19 in Rasterdaten überführt. Dazu ist in Fig. 4c eine Bezugsebene 26 angedeutet, die eine zwei- dimensionale Bezugsebene für die Rasterpunkte darstellt. Ausgehend von der Bezugsebene 26 wird jedem Rasterpunkt mit zwei Ortskoordinaten in der Bezugsebene 26 ein Höhenwert 27 zugeordnet. Damit wird das Geländemodell 19 als digitales Geländemodell in Form von Rasterdaten 28 erstellt und so in der Datenbasis der Simulationsumgebung gespeichert. Es kann dabei vorgesehen sein, dass die früheren Verarbeitungsstufen, wie beispielsweise das Oberflächenmodell 18 der Fig. 4b sowie die Punktwolke 25 der Fig. 4a ebenfalls noch in der Datenbasis vorgehalten werden.
Die Überführung des Geländemodells in die Form von Rasterdaten hat den Vorteil, dass damit die benötigte Datenmenge erheblich reduziert werden kann. Die Fig. 4d zeigt das Resultat eines weiteren Verfahrensschritts. In diesem Verfahrensschritt werden die identifizierten, klassifizierten und aus dem Oberflächenmodell 18 extrahierten realabbildenden Objekte 16.1 in zumin- dest teilweise computergenerierte Objekte, nämlich 3D-Modell der realabbildenden Objekte 16.1 überführt, wobei die 3D-Modell in Form von Vektordaten und/oder Punktwolken erzeugt und gespeichert werden. Diese computergenerierten 3D-Modelle 16.3 können dann unter Verwendung der Bezugsrasterpunkte 42 mit dem Geländemodell 19 überlagert oder in das Geländemodell 19 eingefügt werden. So entsteht eine Mischform, bei der die 3D-Modelle 16.3 der realabbildenden Objekte 16.1 als Punktwolken und/oder Vektordaten vorliegen, wohingegen das Geländemodell 19, in dem die 3D-Modell 16.3 der realabbildenden Objekte 16.1 bei der Darstellung der Simulationsumgebung zur Anzeige gebracht werden, in der Form von Rasterdaten, insbesondere in Form eines Höhenraster vorliegt.
Die Fig. 4e veranschaulicht darüber hinaus weitere Verfahrensschritte des vorgeschlagenen Verfahrens, die sowohl die Erzeugung der Datenbasis der Simulationsumgebung als auch die Darstellung der Simulationsumgebung betreffen.
Einerseits ist in Fig. 4e das Ergebnis eines Verfahrensschrittes dargestellt, bei dem aus den realabbildenden Objekten 16.1 und/oder den 3D-Modellen 16.3 realähnliche Objekte 16.4 generiert wurden. Die realähnlichen Objek- te 16.4 können wie in Fig. 4e angedeutet hinsichtlich ihrer Oberflächenkontur vereinfacht sein, um eine datentechnische Komprimierung der realähnlichen Objekte 16.4 gegenüber den 3D-Modellen 16.3 und den realabbildenden Objekten 16.1 zu erreichen. Was in Fig. 4e nicht dargestellt ist, was jedoch zur weiteren Reduzierung des benötigten Datenvolumens für die Speicherung und Handhabung der Objekte 16.1 zum Einsatz kommen kann ist, dass die realähnlichen Objekte 16.4 mit realähnlichen Oberflächentex- turen beispielsweise Farbtexturen verknüpft werden, so dass im Beispiel der Fig. 4e die realähnlichen Objekte 16.4 mit einer realähnlichen Oberflächentextur versehen werden, die beispielsweise eine typische Hauswand darstellt, jedoch keinen direkten Bezug zu der Hauswand des realen Ob- jekts der Realumgebung aufweist, wie sie beispielsweise den während des Überflugs aufgenommenen Bildaufnahmen 12 zu entnehmen ist.
Außerdem geht aus der Fig. 4e hervor, dass im Rahmen der Darstellung der Simulationsumgebung auch die Möglichkeit besteht, zumindest abschnitts- weise fiktive Geländebereiche und/oder fiktive Objekte und/oder fiktive Typenklassen in die Simulationsumgebung einzubringen. Im Beispiel der Fig. 4e handelt es sich zwar lediglich um fiktive Objekte 24, die einen Wachturm sowie einen Sandsackbarrikade darstellen, gleichermaßen kann jedoch auch vorgesehen sein, dass beispielsweise ein fiktiver Geländebereich in Form eines Schützengrabens oder in Form einer Aufschüttung eines Trümmerhaufens in die Simulationsumgebung eingebracht werden.
Zudem kann beispielsweise über eine Anpassung oder Veränderung der jeweiligen Typenklassen unterschiedliches Wetter und/oder unterschiedliche Jahreszeiten simuliert werden. Auch kann anstatt der in der Fig. 4e dargestellten statischen fiktiven Objekte 24 das Einbringen von dynamischen fiktiven Objekten vorgesehen sein. So kann beispielsweise ein Fahrzeug als fiktives dynamisches Objekt in die Simulationsumgebung eingebracht und im Rahmen der Darstellung der Simulationsumgebung angezeigt werden. Anhand der Klassifizierung sowie aufgrund der Unterscheidung zwischen dem digitalen Geländemodell und den Objekten ist es dabei zudem möglich, derartige dynamische fiktive Objekte mit einer künstlichen Intelligenz zu versehen, die es ihnen erlaubt, sich im digitalen Geländemodell realitätsnah zu bewegen. Das bedeutet, dass solche fiktiven dynamischen Ob- jekte sich um andere Objekte herum anstatt durch diese hindurch bewegen, und dass beispielsweise die Fortbewegung in dem jeweiligen Gelände hinsichtlich Fortbewegungsart und Fortbewegungsgeschwindigkeit anhand der Klassifizierung, insbesondere unter Berücksichtigung der jeweiligen Typenklassen angepasst wird. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass fiktive dynamische Objekte, wie beispielsweise Fahrzeuge sich auf als befestig- ten Straßen klassifizierten Bereichen des Geländemodells fortbewegen und/oder dass sie sich auf als befestigten Straßen klassifizierten Bereichen des Geländemodells schneller fortbewegen als abseits davon. Zudem kann, je nach Art des dynamischen fiktiven Fahrzeugs, beispielsweise vorgesehen sein, dass dieses dynamische, fiktive Fahrzeug sich nicht durch Flussläufe, wie beispielsweise im Bereich 32 des Geländemodells 19, bewegen.
Fig. 5 veranschaulicht die Verfahrensmerkmale, wonach bei der Erzeugung der Datenbasis Ausschnitte des digitalen Geländemodells als separate Kacheln in der Datenbasis gespeichert werden. Denn in Fig. 5 ist das Gelän- demodell 19, insbesondere mit den Bezugsrasterpunkten 42 zur Anordnung der Objekte 16.1 in einzelne Kacheln 25 unterteilt. Die Kacheln 25 erstrecken sich dabei ebenfalls in Richtung der Zeichenebene, so dass die Kacheln 25 ein Quader, insbesondere ein Quadrat des Oberflächenmodells 19, erfassen. In der Fig. 5 ist ebenfalls dargestellt, dass die Aufteilung in Ka- cheln 25 gleichermaßen für ein Oberflächenmodell 18 erfolgen kann. Dabei können die separaten Kacheln 25 jeweils nur eine Eigenschaft, beispielsweise das Höhen raster, das Farbraster oder das Klassifikationsraster des Geländemodells umfassen. In diesem Fall sind für die jeweiligen Eigenschaften des Geländemodells 19 eine entsprechende Vielzahl von Kacheln notwendig, um alle Informationen über das Geländemodell 19 oder Oberflächenmodell 18 in der Datenbasis 22 zu speichern. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass alle Informationen über den jeweiligen Ausschnitt des digitalen Geländemodells 19 oder Oberflächenmodells 18 in je einer separaten Kachel 25 in der Datenbasis 22 gespeichert werden. Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass die Kacheln 25 mehrfach in der Datenbasis gespeichert werden, wobei Kacheln 25, die jeweils ein und denselben Ausschnitt des digitalen Geländemodells 19 abbilden, in unterschiedlichen Auflösungen vorliegen. Die unterschiedliche Auflösung kann bevorzugt die räumliche Auflösung betreffen. Es kann jedoch auch andere Auflösungen zur Beschreibung des digitalen Geländemodells geben, die in den entsprechenden Kacheln für einen Ausschnitt des Geländemodells in unterschiedlicher Ausprägung gespeichert werden. Fig. 6a zeigt ein erstes Beispiel einer Darstellungs- Kachelanordnung 33, wobei jede Darstellungs- Kachel 34 einen Teil der Simulationsumgebung 35 mit einer festen Grundfläche abbildet. Jeder der Darstellungs-Kacheln 34 ist dabei ein Umgebungsspeicherbereich des Darstellungsspeichers des Rechners 1 zugeordnet. Die Größe des jeweiligen Umgebungsspeicher- bereichs der entsprechenden Darstellungs-Kachel 34 wird durch die in der Fig. 6a dargestellten Buchstaben A, B und C veranschaulicht, wobei der Buchstabe A für einen großen vordefinierten Umgebungsspeicherbereich des Darstellungsspeichers steht, der Buchstabe B für einen entsprechend kleineren vordefinierten Umgebungsspeicherbereich und der Buchstabe C schließlich für einen noch kleineren vordefinierten Umgebungsspeicherbereich steht.
Dabei ist jedoch darauf hinzuweisen, dass die von den Darstellungs- Kacheln
34 jeweils dargestellten Ausschnitte oder Teile der Simulationsumgebung 35 hinsichtlich ihrer Grundfläche konstant sind. Dies bedeutet, dass für eine Kachel mit einem Umgebungsspeicherbereich der Größe A ein gleich großer Teil der Simulationsumgebung dargestellt wird wie von einer Kachel mit einem Umgebungsspeicherbereich der Größe C. In der Fig. 6a ist auch die Darstellungsposition 36 der Simulationsumgebung
35 eingezeichnet, von denen aus die Darstellung der Simulationsumgebung 35 erfolgt. Aus der Fig. 6a kann so entnommen werden, dass der Darstellungs-Kachel, in der sich die Darstellungsposition 36 befindet, der größte Umgebungsspeicherbereich mit der Größe A zugeordnet wird, und dass die von der Darstellungs-Kachel mit dem größten Umgebungsspeicherbereich A umgebenden Darstellungs- Kachel jeweils ein Umgebungsspeicherbereich mit der Größe B aufweisen. Lediglich die von der Darstellungsposition 36 am weitesten entfernten Darstellungs- Kacheln 34 sind mit einem Umgebungsspeicherbereich der Größe C verknüpft. Damit wird ermöglicht, dass die Darstellung der Simulationsumgebung 20, nämlich der von der Darstellungs-Kachelanordnung 33 der Darstellungs- Kacheln 34 erfasste Teil der Simulationsumgebung 35 optimal und realitätsnah dargestellt werden, da in der Nähe der Darstellungsposition 36 eine hohe detailtreue oder ein hohes Detaillevel realisiert werden kann, da der dafür vorgesehene Umgebungsspeicherbereich mit der Größe A ein entsprechendes Volumen zur Verfügung stellt. In einem zunehmenden Abstand von der Darstellungsposition 36 wird ein entsprechend geringeres Detaillevel erreicht, was durch die Umgebungsspeicherbereiche mit den Größen B und C bedingt wird. Dies entspricht jedoch ebenfalls der natürlichen menschli- chen Wahrnehmung von weiter entfernter Umgebung.
Um diese Darstellung der Simulationsumgebung 35 zu erreichen, kann dementsprechend vorgesehen sein, dass zur Darstellung eines Teils der Simulationsumgebung 35 in Abhängigkeit von einer frei wählbaren Darstellungspo- sition 36 und/oder Darstellungsrichtung 37 der Darstellung der Simulationsumgebung 34 ein Teil der Datenbasis 22 an einen Darstellungsspeicher übertragen wird, wobei in dem Darstellungsspeicher Speicherbereiche mit einer bestimmten Größe A, B, C vordefiniert werden und die an den Darstellungsspeicher zu übertragenden Daten der Datenbasis 22 vor der Über- tragung in zumindest einer Eigenschaft an die Größe A, B, C der vordefinierten Speicherbereiche angepasst werden. Die Darstellung der Fig. 6b dient zur Veranschaulichung des Nachladens, also eines erneuten Anpassens von Daten der Datenbasis 22 an die jeweilige Größe der vordefinierten Speicherbereiche, und anschließender Übertra- gung der so angepassten Daten an den Darstellungsspeicher infolge einer Veränderung der Darstellungsposition 36.
Im linken Teil der Fig. 6b befindet sich die Darstellungsposition 36 an einer ersten Position zu einem Zeitpunkt t = t1 in der Simulationsumgebung 35. Dementsprechend sind gemäß der beschriebenen Ausführungsform eines Verfahrens zur Darstellung der Simulationsumgebung 35 Daten aus der Datenbasis 22 durch eine Anpassung generiert worden, die die von den jeweiligen Darstellungs- Kacheln 34 erfassten Teile der Simulationsumgebung 35 abbilden und gleichzeitig an die Größe A, B und C der Umgebungsspeicher- bereiche der jeweiligen Darstellungs-Kacheln angepasst sind. Solange sich im Anschluss an die in der ersten Situation der Fig. 6b, nämlich der linken Situation zum Zeitpunkt t = t1 lediglich die Darstellungsrichtung 37, nicht jedoch die Darstellungsposition 36, ändert, kann die Darstellung der Simulationsumgebung 35 anhand der im Darstellungsspeicher vorgehaltenen Da- ten für die Darstellungs- Kacheln 34 erfolgen.
Verändert sich jedoch die Darstellungsposition 36 in der Folge der Situation zum Zeitpunkt t = t1 und überschreitet die Darstellungsposition 36 beispielsweise zu einem späteren Zeitpunkt t2, wie im rechten Teil der Fig. 6b dargestellt, eine Grenze, insbesondere eine Kachelgrenze, so wird dadurch eine neuerliche Anpassung von Daten der Datenbasis 22 an die Größe der im Bezug auf die Simulationsumgebung 35 verschobene Positionierung der Darstellungs-Kacheln 34 und eine anschließende Übertragung an den Darstellungsspeicher initiiert. In der Darstellung des Zeitpunkts t = t2 der Fig. 6b erfolgt dabei keine Neuzuordnung zwischen den Umgebungsspeicherbereichen und einer Darstellungs-Kachel 34 in Abhängigkeit von der Darstellungsposition. Dies bedeutet, dass die Zuordnung der Umgebungsspeicherbereiche zu den Darstel- lungs-Kacheln 34 in Abhängigkeit der frei wählbaren Darstellungsposition 36 nicht dynamisch ist, sondern einmalig zu Beginn des Verfahrens zur Darstellung der Simulationsumgebung 35 festgelegt wird.
In der Darstellung des Zeitpunkts t = t2 der Fig. 6b hat sich also gegenüber dem Zeitpunkt t =t1 folgendes verändert: Es wird nunmehr anhand der Darstellungs-Kacheln 34 ein veränderter bzw. ein verschobener Ausschnitt der Simulationsumgebung 35 abgebildet.
Umgekehrt hat sich zum Zeitpunkt t= t2 gegenüber dem Zeitpunkt t=t1 folgendes nicht verändert: Die Darstellungs- Kachel 34, in der sich die Darstellungsposition 36 befindet, ist nach wie vor einem größtmöglichen vordefinierten Umgebungsspeicherbereich mit der Größe A zugeordnet. Mit dem Abstand von der Darstellungsposition 36 nehmen die Größen A, B und C der den Darstellungs-Kacheln 34 zugeordneten Umgebungsspeicherbereichen ab. Folglich ermöglicht das beschriebenen Verfahren, das auch bei einer Änderung der Darstellungsposition 36 der Benutzer stets die vorteilhafte, realitätsnahe Darstellung der Simulationsumgebung 35 wahrnehmen kann.
Anhand von Fig. 7 wird nachfolgend beschrieben, wie mittels der Bildauf- nahmen 12 während der Laufzeit des Verfahrens durch eine Projektion Oberflächen von realabbildenden Objekten mit einer Oberflächen- Farbtextur versehen werden. In Fig. 7 ist ein Ausschnitt einer Simulationsumgebung 23 in der Draufsicht, also mit Sicht auf die Ebene der Rasterpunkte 29 dargestellt, wobei sich die den Rasterpunkten 29 zugeordneten Höhenwerte 27 senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 7 liegen. In dem Ausschnitt der Simulationsumgebung 23 ist ebenfalls ein realabbildendes Ob- jekt 16.1 in Form eines Hauses dargestellt. Weiter sind zur Veranschaulichung der Projektionen von Bildaufnahmen 12 die vermeintlichen Abbildungsebenen 39 zweier unterschiedlicher Bildaufnahmen 12 in der Fig. 7 dargestellt.
Durch die georeferenzierte Gewinnung der Bildaufnahmen 12 mit Berücksichtigung der intrinsischen Parameter der Aufnahmeeinrichtung 1 1 kann eine eindeutige Positionierung und Ausrichtung der Abbildungsebene 39 in der Simulationsumgebung 23 erreicht werden. Die Abbildungsebenen 39 können auch über eine vertikale Komponente verfügen, die im Beispiel der Fig. 7 zumindest teilweise senkrecht auf der Zeichenebene steht und lediglich aus Gründen der Anschaulichkeit und Übersichtlichkeit der Fig. 7 in dieser nicht dargestellt ist. Trotzdem ist aus der Fig. 7 erkennbar, wie anhand der Bildaufnahmen 12 und deren Abbildungsebenen 39 eine Projektion vorgenommen wird, durch die zumindest einem Teil der Oberflächen 38 der Simulationsumgebung 23 eine Farbtextur zugeordnet wird. Anhand der in Fig. 7 punktiert dargestellten Linien wird beispielsweise eine Abbildungsvorschrift oder Projektions- Vorschrift skizziert, anhand derer ein erster Projektionsbereich 40.1 aus der Bildaufnahme 12 mit der Abbildungsebene 39.1 auf die erste, eine Seitenwand bildende Oberfläche 38.1 des realabbildenden Objekts 16.1 projiziert wird. Gleiches gilt für die punktierten Linien, die die Abbildung oder Projektionen eines Projektionsbereich 40.2 der Bildaufnahme 12 mit der Abbil- dungsebene 39.1 auf die Oberfläche 38.2 des realabbildenden Objekts 16.1 veranschaulichen.
Die genauen Abbildungsvorschriften der Projektionen, also der Verlauf der beispielhaft dargestellten punktierten Linien sowie der nicht dargestellten dazwischen angeordneten Projektionen von Punkten der Abbildungsebene 39.1 auf die Oberflächen 38.1 und 38.2 werden einerseits durch die Daten des realabbildenden Objekts 16.1 bestimmt und andererseits durch die bei der Erzeugung der Bildaufnahme 12 vorliegenden Eigenschaften wie Aufnahmeposition, Aufnahmerichtung und dergleichen bestimmt, welche sich vereinfacht dargestellt in der Ausrichtung und Ausdehnung der Abbildungs- ebene 39.1 widerspiegeln.
Die Abbildungsebene 39.2 einer zweiten Bildaufnahme 12 kann gemäß den in der Fig. 7 strichliniert dargestellten Projektionsvorschriften ebenfalls dazu genutzt werden, die Oberflächen 38.1 und 38.2 mit einer aus der ent- sprechenden Bildaufnahme 12 generierten Obeflächen-Farbtextur zu versehen. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass die entsprechenden Projektionsbereiche 40.3 und 40.4 der Bildaufnahme 12 mit der Abbildungsebene 39.2 zunächst mit den entsprechenden Projektionsbereichen 40.1 und 40.2 der Bildaufnahme 12 mit der Abbildungsebene 39.1 gemittelt werden.
Dementsprechend kann die Qualität der durch die Projektionen generierten Obeflächen-Farbtextur für die Oberflächen 38.1 und 38.2 des realabbildenden Objekts 16.1 weiter verbessert werden. Die Bildaufnahme 12 mit der Abbildungsebene 39.2 erlaubt zudem, zumindest für ein Teil der Seiten- wand 38.3 des realabbildenden Objekts 16.1 , die Generierung einer Oberflächen-Farbtextur im Rahmen einer Projektion der Bildaufnahme 12 auf die Simulationsumgebung 23. Der Projektionsbereich 40.5 der Bildaufnahme 12 mit der Abbildungsebene 39.2 kann auf einen Teil der Oberfläche 38.3 des realabbildenden Objekts 16.1 projiziert werden.
Aus der Darstellung der Fig. 7 wird damit auch ersichtlich, dass Bildaufnahmen 12 aus unterschiedlichen Aufnahmepositionen und mit unterschiedlichen Aufnahmerichtungen besonders vorteilhaft und wünschenswert sind, um für eine möglichst große Anzahl von Oberflächen 38 der Simulationsum- gebung 23 möglichst vollständige und detailgetreue Oberflächen - Farbtexturen erzeugen zu können. In der Fig. 6 ist ebenfalls eine Projektion eines Teils einer Bildaufnahme 12 auf eine weitgehend vertikale Oberfläche 38.1 dargestellt. Hinsichtlich der Bildaufnahme 12 ist festzuhalten, dass es sich bei der Darstellung der Fig. 8 um eine starke Schematisierung einer Bildaufnahme 12 handelt. Dies ist nicht zuletzt der Übersichtlichkeit der Fig. 8 geschuldet. Von einer realistischen Bildaufnahme 12 wären neben der Seitenansicht des realen Objekts 16 selbstverständlich noch eine Vielzahl anderer Inhalte, wie beispielsweise Vegetation, weitere Objekte, Fahrzeuge, Menschen und Tiere umfasst. Es soll auch darauf hingewiesen werden, dass es sich bei der Darstellung der Seitenansicht des Objekts 16 in der Bildaufnahme 12 der Fig. 8 um eine gewollt vereinfachte Darstellung handelt, die die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens jedoch nicht vollständig wiederzugeben vermag. Denn die Seitenansicht des Objekts 16 der Bildaufnahme 12 ist eben keine fotorealistische Darstellung, wie sie beim Projektionsverfahren zur Erzeugung von realabbildenden Oberflächentexturen zum Einsatz kommen kann. Aus der Darstellung der Fig. 8 wird jedoch das Grundprinzip deutlich, wonach die in den Bildaufnahmen 12 festgehaltenen Oberflächen der Realumgebung, insbesondere die von den Bildaufnahmen 12 umfassten Oberflächen von realen Objekten 16 zur Projektion herangezogen werden, die in der Simulationsumgebung 23 oder bei der Darstellung der Simulationsumgebung 23 einen entsprechend realistischen Eindruck beim Betrachter hervorrufen.
Wie bereits mit Bezug auf die Fig. 7 beschrieben, kann die Zuordnung der Bildaufnahme 12 und des darin abgebildeten realen Objekts 16 zu dem realabbildenden Objekt 16.1 der Simulationsumgebung 23, insbesondere zu der Oberfläche 38.1 durch die eindeutige Verknüpfung zwischen den bei der Gewinnung der Bildaufnahme 12 dokumentierten Raumkoordinaten und/oder Raumrichtungen der Realumgebung 10 zu den Koordinaten der Simulationsumgebung 23 ermöglicht werden. Dabei kann die Simulationsumgebung 23 bevorzugt eine Verknüpfung mit der Realumgebung 10 aufweisen. Die Oberfläche 38.1 der Simulationsumgebung 23 wird durch die Seitenwand eines realabbildenden Objekts 16.1 der Simulationsumgebung 23 gebildet. In der Fig. 8 ist das realabbildende Objekt 16.1 als dreidimensionales Objekt aus einer bestimmten Perspektive dargestellt, die beispielsweise auf eine entsprechende Betrachtungsposition auf das Objekt 16.1 in der Simulationsumgebung 23 zurückgeht. Die angedeutete perspektivische Darstellung des realabbildenden Objekts 16.1 veranschaulicht einige der Herausforderungen an das Verfahren zur Generierung von realabbildenden Oberflächentexturen durch die Projektion von Teilen von Bildaufnahmen 12. Beispielsweise ist aus der Perspektive der Fig. 8 ein Teil der Oberfläche 38.1 am oberen rechten Rand der Seitenwand durch einen Teil des Hausdachs 41 verdeckt. Die strich-punktiert angedeuteten Abbildungsvorschriften der Fig.6 zeigen auch, dass zum Beispiel das unter dem Dachgiebel angeordnete Fenster sowie die umgebende Fachwerkstruktur, wie sie auf der Bildaufnahme 12 zu sehen sind, von der Betrachtungsposition der Simulati- onsumgebung 23 und des Objekts 16.1 der Fig. 8 aus vom Hausdach 41 verdeckt sind.
Eine entsprechende Texturierung der Oberfläche 38.1 wird also die teilweise Überdeckung der Oberfläche 38.1 durch das Hausdach 41 berücksichti- gen. Dies kann beispielswiese durch eine Tiefenkarte bewerkstelligt werden, die eine Auskunft darüber gibt, welche Teile der der Simulationsumgebung 23 von der jeweiligen Betrachtungsposition aus sichtbar sind.
Im Rahmen der Projektion kann dann entsprechend die aus der Bildaufnah- me 12 generierte Projektionstextur als Oberflächentextur so bearbeitet, beispielsweise zugeschnitten werden, dass nicht sichtbare Teile der Oberfläche 38.1 aus der Betrachtungsposition der Fig. 8 nicht sichtbar sind.
Darüber hinaus zeigt die Bildaufnahme 12 das reale Objekt 16 aus einer Perspektive, die sich von der Perspektive der Simulationsumgebung 23 unterscheidet. Für die Texturierung der Oberfläche 38.1 durch den entsprechenden Teil der Bildaufnahme 12 wird also im Rahmen der Projektion oder durch die Abbildungsvorschrift, wie sie durch die strich-punktierten Linien der Fig. 8 angedeutet sind, der die Oberfläche 38.1 abbildende Teil der Bildaufnahme 12 so verkippt und/oder verzerrt werden, dass aus der Betrachtungsposition der Simulationsumgebung 23 der Fig. 8 der Teil der Bildaufnahme 12, der den sichtbaren Teil der Oberfläche 38.1 abbildet, entsprechend auf der Oberfläche 38.1 angeordnet wird, also auf die Oberfläche 38.1 projiziert wird.
Bezugszeichen:
1 Rechner
2 Bedienvorrichtung
3 Anzeigevorrichtung
4 Anzeigevorrichtung
5 Kabelverbindung
6 drahtlose Kommunikationsschnittstelle
7 Datenbasisgenerator
8 Simulationsvorrichtung
9 Sensorträger
10 Einsatzgebiet
10.2 Realumgebung
1 1 Sensorvorrichtung
1 1 .1 Aufnahmeeinrichtung
1 1 .2 Positionsbestimmungseinrichtung
12 Bildaufnahmen
13 Sensorvorrichtung
14 Entfernungsmessungen
15 Gelände
15.1 realabbildendes Gelände
16 Objekt
16.1 realabbildendes Objekt
16.2 rekonstruiertes Objekt
16.3 3D-Modelle
16.4 realähnliche Objektel 7 drahtlose Kommunikationsschnittstelle
18 Oberflächenmodell
19 Geländemodell
20 Flugroute
21 Wegpunkte 22 Datenbasis
23 Simulationsumgebung
24 fiktive Objekte
25 Kacheln
26 Bezugsebene
27 Höhenwert
28 Rasterdaten
29 Rasterpunkt
30 erstes Bereich des Oberflächenmodells
31 zweiter Bereich des Oberflächenmodells
32 dritter Bereich des Oberflächenmodells
33 Darstellungs-Kachelanordnung
34 Darstellungs-Kachel
35 Simulationsumgebung
36 Darstellungsposition
37 Darstellungsrichtung
38 Oberfläche
38.1 Oberfläche
38.2 Oberfläche
38.3 Oberfläche
38.4 Oberfläche
39 Abbildungsebene
39.1 Abbildungsebene
39.2 Abbildungsebene
40 Projektionsbereich
40.1 Projektionsbereich
40.2 Projektionsbereich
40.3 Projektionsbereich
40.4 Projektionsbereich
40.5 Projektionsbereich
41 Hausdach łezugsrasterpunkt

Claims

Patentansprüche:
1 . Verfahren zur vorbereitenden Simulation eines militärischen Einsat- zes in einem Einsatzgebiet (10),
g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Verfahrensschritte:
- das Einsatzgebiet (10) wird mit einem Sensorträger (9) überflogen und/oder durchfahren,
- eine am Sensorträger (9) angeordnete Sensorvorrichtung (1 1 , 13) nimmt Sensordaten des Einsatzgebietes (10) auf,
- ein Datenbasisgenerator (7) generiert aus den Sensordaten automatisch eine Datenbasis (22) mit geospezifischen Daten des Geländes (15) des Einsatzgebietes (10) und der im Gelände befindlichen Objekte (16), und
- mittels einer Simulationsvorrichtung (8) wird der militärische Einsatz in einer das Einsatzgebiet (10) auf Grundlage der Datenbasis (22) abbildenden Simulationsumgebung (23) simuliert.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Generierung der Datenbasis (22) und/oder die Simulierung der Simulationsumgebung (23) mit einem Computersystem, insbesondere mit dem gleichen Computersystem, ausgeführt werden. 3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Generierung der Datenbasis (22) und/oder die Simulierung der Simulationsumgebung (23) von einem gemeinsamen Rechner (1 ) ausgeführt werden. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorträger (9) mit dem Compu- tersystem, insbesondere mit dem Rechner (1 ), verbindbar ist und über das Computersystem, insbesondere über den Rechner (1 ), gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Benutzer über eine mit dem Computersystem und/oder Rechner (1 ) verbundene Bedienvorrichtung (2) mit der Simulationsvorrichtung (8) interagiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Simulationsumgebung (23) mittels einer Anzeigevorrichtung (3,4) angezeigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorträger (9) als Fluggerät, insbesondere als unbemanntes Drohnenfluggerät, oder als Fahrzeug, insbesondere als unbemanntes Drohnenfahrzeug, ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der zu überfliegende Bereich und/oder der zu durchfahrende Bereich des Einsatzgebietes (10) mittels des Computersystems festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass das Computersystem aus dem festgelegten Bereich eine Flugroute (21 ) und/oder eine Fahrroute des Sensorträgers (9) ermittelt.
Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die Flugroute (21 ) und/oder die Fahr- route von dem Computersystem an den Sensorträger (9) übermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (1 1 , 13) während des Überfluges und/oder der Durchfahrt fortlaufend Bildaufnahmen (12) und/oder Entfernungsmessungen (14) anfertigt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sensordaten der Sensorvorrichtung
(1 1 , 13) in einem Sensordatenspeicher gespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass der Sensordatenspeicher zur Übertragung der Sensordaten mit dem Computersystem, insbesondere dem Rechner (1 ), besonders bevorzugt mit dem Datenbasisgenerator (7) verbunden wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sensordaten noch während des Überfluges und/oder der Durchfahrt an den Datenbasisgenerator (7) übertragen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Generierung der Datenbasis (22) für die darzustellenden Bildpunkte der Simulationsumgebung (23) di Sensordaten aufbereitet werden.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Datenbasisgenerator (7) ein les Oberflächenmodell (18) des Einsatzgebietes (10) erstellt.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Datenbasisgenerator (7) ein digitales Geländemodell (19) des Einsatzgebietes (10) erstellt.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Datenbasisgenerator (7) für die Bildpunkte, insbesondere die Bildpunkte des Oberflächenmodells (18), der Simulationsumgebung (23) eine Klassifikation erstellt.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest teilweise die Objekte 16 dreidimensional rekonstruiert werden. 20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die generierte Datenbasis (22) automatisch der Simulationsvorrichtung (8) bereitgestellt wird.
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