专利名称：数字地图中的地标图标的制作方法
技术领域：
本发明涉及代表城镇和景观(landscape)的被导航系统用于进行路线导向的数字地图，并且尤其地涉及对数字地图(例如，数字城市地图和数字道路地图)中的地标(landmark)的管理和表示。
背景技术：
对导航系统的使用，尤其是在例如汽车的车辆中，变得越来越普遍。通常地，车载导航计算机系统分析由GPS (全球位置系统)、如ABS 车轮传感器的运动传感器以及数字地图提供的组合数据，由此非常准确地确定车辆的实际位置和速率。已知的导航系统典型地使用电子数字地图以代表例如街道、建筑和河流的地图特征，并且使用例如光碟或数字化视频光盘的介质存储关于地图特征的数据。当在数字地图中指示了与用户的实际位置匹配的地图后。通过听觉的和/或视觉的信息，引导用户到预定的目的地。一些导航系统能够显示详细的数字地图，该详细的数字地图指示到达目的地的路线、在不同位置处(如交叉点，以及像例如加油站或餐厅的不同种类的兴趣点)采用的策略(manoeuvre),和地标。当车辆改变位置时,或者在所显示的图像上的车辆位置标记改变，或者数字地图滚动同时车辆位置标记固定在预定位置。更精致的导航系统提供了例如导向路线上的交叉点的放大视图，以便帮助驾驶员更准确地识别到达预定目的地所采用的路线，在该交叉点处驾驶员应该转向。所显示的图像代表了从驾驶员的角度看的简化合成视图。然而，2维表示可能使驾驶员困惑，尤其是，如果道路在不同高度水平上相交或者在道路彼此很接近的旋转式转弯中相交。本文中，术语“道路”和“街道”以可互換的方式被使用。近来，各种导航系统已被开发成能够提供用于将地理数据库的数据转换成3维透视图的算法，原则上，该3维透视图更容易被多数驾驶员理解。精致的系统允许根据车辆接近的路ロ的复杂度以相对于道路的不同角度显示该路ロ。本文中，术语“路ロ”和“交叉点”以可互換的方式被使用。为了提供导航功能，导航系统使用一个或多个详细的数据库，其包括代表地理区域的物理特征的数据。采用的导航数据库可以包括主要图像文件，其包括位像，这些位像包括例如道路几何路标、地标、地平线等位图。该数据库可以包括主要图像文件，其包括位像和/或矢量图形，这些位像和/或矢量图形包括例如道路几何路标、地标、地平线等的位图。地标(例如遺址、著名建筑或历史和自然遗迹)有利地为导航系统的用户提供有关实际地志学的可快速识别信息，该可快速识别信息还允许快速可靠的空间定向，尤其是，对配备导航系统的汽车的驾驶员很有用。但是，在精致的导航系统中的主要困难涉及对例如存储容量和存储器的可用计算机资源和嵌入式系统中计算机中央处理单元(CPU)的性能的有效利用。例如，如果导航系统耗费几秒钟以上的时间来计算推荐路线和/或适当地显示前方路径和周边区域，驾驶员可能已经超过了与导航系统提供的信息相应的地点，例如尤其是在交叉点处的情况下。特别是，对地标的恰当而详细的显示会对导航系统的运算资源提出挑战性的要求。因此，有必要改善对路线导向所用的数字地图中的地标的管理和显示。

发明内容
本发明解决了以上提及的需求，并且提供了ー种在可由导航系统使用的数字地图中用图形表示实体对象的方法，其包括显示数字地图的至少一部分；以及根据该实体对象的位置，或者显示代表该实体对象的三维图形对象，或者显示代表该实体对象的ニ维图形对象。该方法还可以包括将代表实体对象的三维图形对象存储在数据库中，并且将代表 该实体对象的ニ维图形对象存储在数据库中(与三维图形对象存储在同一个数据库中或这存储在另ー个数据库中)。尤其地，该方法可包括确定导航系统的位置，并且显示代表所确定的位置的周边区域的至少一部分数字地图，并且根据相对于所确定的导航系统位置的实体对象位置，显示三维图形对象，或者显示ニ维图形对象。该实体对象可以是地标，例如遺址、著名建筑(如教堂)、或历史和自然名胜。由于地标，尤其是城镇的地标具有高度的备忘价值，因此在辅助汽车的驾驶员例如在面对复杂的道路拓扑结构时定向驾驶员自身方面，路标尤其重要。另ー方面，地标的图形表示在运算资源方面是代价高昂的，因此在实际环境中当路标对于驾驶员是几乎或完全不可见的时，仅由ニ维图形对象(本文中，术语“图标”和术语“ニ维图形对象”可相互替换地使用)来用图形表示地标是尤其有利的。事实上，依据本发明的方法，作出了在数字地图中是利用图标还是利用三维对象来表示(在地图中显示)实体对象(例如，路标)的決定。该数字地图可以是ニ维地图或者三维地图。原理上，该决定基于该实体对象的位置作出。通常，为路线导向显示的数字地图是以导航系统在该数字地图中的位置(例如装备了导航系统的汽车的位置)为中心的。如果对于实际实体对象而言，三维图形对象和图标表示在导航系统的数据库中皆可用，那么可确定该实体对象与导航系统位置的距离是否在预定距离之内。在这种情况下，所显示的数字地图的至少一部分代表确定位置的周边区域，并且如果确定实体对象处于确定距离中，那么将在数字地图中显示三维图形对象来代表该实体对象。另ー方面，如果该实体对象不在确定距离之内，那么将在数字地图中显示图标来代表该实体对象。代表确定位置的周边区域的至少一部分的数字地图可以包括交叉点的视图，尤其是三维交叉点视图，例如从使用了导航系统的驾驶员的角度观察的三维交叉点视图，在该导航系统中实施了本发明的方法。相似地，根据本发明的方法的实施例，如果从所显示的数字地图的至少一部分的中心到实体对象的图形表示的距离超出了预定阈值，则将显示ニ维图形对象。如果从所显示的数字地图的至少一部分的中心到实体对象的图形表示的距离没有超出该预定阈值，那么将在该数字地图中显示三维图形对象。备选地或附加地，除了仅考虑距离外，还可以考虑相对于要表示的实体对象周围的其它实体对象的位置，该要表示的实体对象在数字地图中的位置。例如，可确定是否另ー个实体对象处于在从导航系统的位置观察的视野的方向或角度内，使得这个另外的实体对象部分地、大部分地或完全地遮掩了数字地图中要表示的实体对象。如果有ー些遮掩物高于预定水平，那么可优选为显示图标而不是代表该实体对象的三维图形对象。对于是否另ー个实体对象处于从导航系统的位置观察的视野的方向或角度内使得该数字地图中要表示的实体对象被遮掩的确定，可以基于三维地图数据提供的信息作出，这些信息包括例如关于建筑或山坡的高度的信息。事实上，在本发明的方法中使用的数字地图可以是三维地图，尤其是基于数字地形模型生成的三维数字。地形模型是ー种三维模型，举例而言，例如通过激光扫描获取的地貌的数字模型。大量的地志学地形模型由官方机构和商业供应者提供。原理上，数字地形模型是包括间隔开规则的或不规则的水平间隔的地面位置的地势海拔高度的数字文件。本文使用的术语“地形”也应该包括城区、城市、村庄等地区的三维拓扑结构。在地形模型中包括的栅格点具有三维坐标值。在本文中公开的用于在数字地图中用图形表示实体对象的方法的全部的上述变形中，与现有技术相比，可以节省如存储器资源的运算资源，并且可以减少运算时间，因为当在数字地图中对所关注的实体对象的整个三维表示仅仅被有限地使用时(例如，对于装 备了导航系统的汽车的驾驶员)，该实体对象仅由图标表示。因此，包括实体对象的表示(例如地标)的实际数字地图的显示可被显著加快。依据备选择的实施例，图标和/或三维图形化对象包括矢量图形对象或位图对象，或由矢量图形对象或位图对象构成。而位像包含点的行和列，矢量图形则被表示成定义了图像中的所有形状的数学公式。基于数学函数的矢量图形是可缩放的，不限于矩形形状和透明度。而且，矢量图形相比位图需要较少的磁盘空间，因为可以从相对少量的必须存储的数据点中计算出矢量图形。进ー步提供了一种用于在具有显示设备的导航系统，尤其是车辆导航系统中实现的用于路线导向的方法，该方法包括依据上述的示例中的ー个的方法的步骤，并进一歩包括向该导航系统的用户提供导向信息。路线导向可以声和/或光的方式执行。通过导航系统的显示装置为(车辆)导航系统的使用者提供数字地图的显示。依据其中ー个上述示例，根据地标的位置，在数字地图中通过三维图形对象或通过图标来表示该地标。在此，还提供了一种计算机程序产品，其包括一个或多个计算机可读介质，该计算机可读介质具有计算机可执行指令，该指令用于执行依据本发明的方法的其中ー个上述示例的用于在可由导航系统使用的数字地图中用图形表示实体对象的方法的步骤。以上提及的需求也通过提供以下各项来解决导航数据库，其包括数字地图数据；三维图形对象，其代表相应的实体对象；ニ维图形对象，其代表这些相应的实体对象；数据，其包括由数字地图数据提供的数字地图中的位置与三维图形对象和ニ维图形对象之间的关系，和/或表示实体对象的三维图形对象与表示该实体对象的ニ维图形对象之间的关系。应该理解的是，这些关系是特定数据之间的(数据)链接。数字地图中的位置可通过坐标值给出。在导航数据库中，实体对象具体地可以是地标。通过该导航数据库包括ニ(三)维图形对象的表示方式，意味着该导航数据库存储这些图形对象的数据。
此外，提供了导航系统，尤其是车辆导航系统，其包括以上提及的导航数据库；位置装置，其被配置为确定该导航系统的实际位置；显示装置，其被配置为基于该导航数据库的数据显示数字地图；以及控制器，其被配置为使该显示装置在数字地图中的特定位置处显示表示实体对象的三维图形对象，或者显示表示该实体对象的ニ维图形对象。显示三维图形对象还是显示ニ维图形对象的决定取决于该实体对象的位置。在显示包含一个或多个图标或者三维图形对象的数字地图的同时，可通过导航系统执行路线导向。如果实体对象与已确定的导航系统的位置的距离超出预定阈值，那么控制器可以被配置为导致显示装置显示ニ维图形对象。 另外，如果在数字地图中，实体对象的图形表示离所显示的数字地图的至少一部分的中心的距离超出预定阈值，那么控制器可被配置成导致该显示装置显示ニ维图形对象。该距离可以通过数字地图提供的坐标值确定。此外，控制器可被配置成确定在数字地图中要表示的实体对象是否被另一个实体对象(部分地)遮掩。在此情况下，如果确定了在该数字地图中要表示的实体对象被另ー个实体对象(部分地)遮掩，那么该控制器被配置成导致该显示装置显示代表实体对象的ニ维图形对象。


本发明的额外的特征和优点将參考附图进行描述。在描述中，将对附图进行參考，这些

了本发明的优选实施例。应该理解，这些实施例并不代表本发明的全部范围。图I说明了相应地代表地标的三维图形对象和图标；图2示出了依据本发明的示例的方法的流程图。
具体实施例方式图I代表性地说明了例如从使用视频摄像机记录的地标的数字图片中获取的矢量图形(左手边)。基于所记录的建筑物或类似物体的图像，可以合成矢量图形的三维模型。优选地，这些合成模型具有适合于车辆导航系统的有限的计算机资源的数据格式和算法。由于矢量图形是基于数学函数的，可以根据相对少量的必须存储的数据点中计算矢量图形。每个矢量图形的数据不得不在矢量数据库中存储一次。然而，即使使用了矢量图形而不是传统的位图，对于运算资源的需求仍然是相当高的。因此，如果造成信息的损失被认为是可以接受的，那么将根据本发明在数字地图中显示ニ维图形对象(图标)而非三维图形对象。图I的右手边示出了与矢量图形相应的图标的示例。例如，可以按照为了取代更旧而且更简单的GIF格式和某种程度上更复杂的TIFF格式而设计的PNG(便携式网络图像)格式提供图标。然而除了 PNG，仍然可以在本发明的实施例中使用GIF和TIFF格式。对图像编辑而言，PNG为编辑的中间阶段的存储提供了有用的格式。PNG格式中的压缩是完全无损失的。PNG支持多达48位真彩色或16位灰度，并且因而不同于例如JPEG格式，PNG的保存、重建和重新保存图像将不会降低图像的质量。如同GIF和TIFF那样，PNG是栅格(raster)格式，并且将图像表示为彩色点或像素的ニ维阵列。PNG支持三种主要的图像类型真彩色、灰度和基于调色板。PNG支持三种主要类型的完整性检查，以帮助避免关于文件传送和类似情况的问题。第一种且最简单的类型是在姆个PNG图像的开始处进行八字节魔法签名(magic signature)。第二种完整性检查是熟知的32位循环冗余校验。第三种完整性检查仅适用于图像数据块并且在原理上类似于循环冗余校验。參考图2描述了本发明的方法的示例。依据此示例，该方法在车辆导航系统中实施。考虑在车辆在由导航系统建议的路线上的情況。该导航系统通过考虑由GPS接收器和运动传感器接收的数据持续地确定车辆的位置。I :地图匹配允许在地图数据库提供的数字地图中对车辆精确定位。向驾驶员显示数字地图和在该地图中的位置。2:以所确定的车辆位置为中心地显示数字地图。基于关于实际车辆位置和根据所建议的路线的驾驶方向的信息，可以计算驾驶员视野中的地理区域。凭借地图匹配和地图数据库，依据预定路线可以确定地标是否在车辆的前方路径中进入视野。如果没有检测到地标，则没有特别的情况发 生。该导航系统继续确定车辆的实际位置，并且以实际确定的车辆位置为中心地显示数字地图。3 :如果检测到地标，并且导航系统的地图(导航)数据库中的一些參考指示出以数字的方式代表该地标的图形对象是可用的，则4 :确定该地图上的距离(从同一个地图的中心起)。然后，5:确定该距离是否超出预定阈值。例如，该阈值在城镇地区可以选取为大约100米，该阈值在乡村地区可以是大约几千米。如果超出了阈值，则无需对该导航系统的用户提供地标的全部三維信息，而是6 在该地图中适当的地点处显示ニ维图标。另ー方面，如果没有超出阈值，则认为值得对用户提供该地标的全部的三維信息，并且据此从数据库下载三维图形对象并在该数字地图中的适当的地处显示该三维图形对象。从而，依照在地图中将要表示的该实体对象的位置可以对运算负荷进行控制。应该注意到，所显示的ニ维图标或三维图形对象的位置也是重要问题。因此，可期望确定在其要显示ニ维图标或三维图形对象的并且不发生与该ニ维图标或三维图形对象重叠的地图元素的一部分，或者，确定不发生与该ニ维图标或三维图形对象重叠的数字地图中邻近地图元素的部分。然后，将该ニ维图标或三维图形对象放置在该数字地图中，使得不发生与该ニ维图标或三维图形对象重叠的地图元素部分和/或不发生与该ニ维图标或三维图形对象重叠的在数字地图中邻近地图元素的部分完全没有被ニ维图标或三维图形对象所覆盖。在这种上下文中，地图元素是代表某些实体对象(例如建筑物、道路、山脉、河流、湖泊等)的地图的图形元素。由于依照这个示例，确定将不发生与该ニ维图标或三维图形对象重叠的地图元素的部分和/或不发生与该ニ维图标或三维图形对象重叠的在数字地图中的邻近地图元素的部分，因此能够可靠地避免ニ维图标或三维图形对象部分重叠并因而遮掩地图元素的一部分的情況。因此，例如，在ニ维或三维视图中交叉点可以以允许用户完全看见全部相关部分的方式显示。将不发生与该ニ维图标或三维图形对象重叠的地图元素的部分和/或不发生与该ニ维图标或三维图形对象重叠的在数字地图中邻近地图元素的部分可以基于为该数字地图提供的坐标来确定。因此，可以准确确定ニ维图标的位置。因此，可以确定该地图元素的点的坐标值，并且可基于已确定的坐标值确定不发生与该ニ维图标或三维图形对象重叠的地图元素的部分和/或不发生与该ニ维图标或三维图形对象重叠的数字地图中邻近地图元素的部分。这些坐标值可以被存储在导航系统的数据库中。依据示例，不发生与该ニ维图标或三维图形对象重叠的地图元素的部分和/或不发生与该ニ维图标或三维图形对象重叠的数字地图中邻近地图元素的部分，尤其可以依据具有确定的坐标值的坐标附近定义的半径范围来确定。例如，其可以被确定为该地图元素的中心点的坐标周围的半径范围。关于这些坐标的坐标值的信息也被存储在导航系统的数据库中。尤其地，在被配置成显示详细的三维动画交叉点视图的导航系统中可以实施本发明。在此情况下，当安装了导航系统的车辆接近交叉点时，通过交叉点视图数据库提供了相应交叉点的表示，交叉点视图数据库例如包括对于存储了动画数据的动画数据库的引用。该动画数据包括可以包含位图和/或矢量图形和/或图元文件(即组合的位图和矢量图形)的数据单元。 动画数据包括各个静止图像的临时序列。动画播放的速度取决于车辆的位置和速度。动画数据显示了接近的交叉点(即，多个车道、斜坡、分支和十字路ロ等)的透视图。另夕卜，动画数据可以包括如桥梁和行政办公楼的地形对象，也可以包括代表城镇、乡村或エ业区环境或者山区风景的路标和环境视图。导航系统的交叉点视图计算单元访问动画数据库，以获取实际相关的动画交叉点视图数据。备选地，该交叉点视图计算单元从通过动画数据库和/或交叉点视图数据库和/或地图数据库提供的标准图像中生成动画数据。动画数据适用于音频视频交错格式(AVI)。在此情况下，AVI数据被提供给导航系统的AVI播放器。动画在交叉点之前和之后的明确定义的位置开始和结束。利用由准确地确定车辆实际位置的位置系统提供的数据来同步AVI播放器是非常可取的。因此，运行时间与驾驶距离同步，并且可以保证在导航系统的显示装置上，与车辆的实际位置同步地显示合成动画交叉点视图。本发明中涉及的ニ維和三维图形对象可以表示动画交叉点视图的元素，或者可用于补充动画交叉点视图。原则上，本发明可以针对任何种类的数字地图实施。该数字地图可以被用于行人的导航系统或车辆导航系统，例如安装在飞行器、船舶或汽车中的导航系统。
权利要求
1.ー种在数字地图中用图形表示实体对象的方法，包括 显示该数字地图的至少一部分；以及 根据所述实体对象的位置，显示代表所述实体对象的三维图形对象，或代表所述实体对象的ニ维图形对象； 其中，如果所述实体对象的图形表示与所显示的数字地图的至少一部分的中心的距离超过预定阈值，则显示所述ニ维图形对象。
2.如权利要求I所述的方法，其中，所述实体对象为地标。
3.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述ニ维图形对象和/或所述三维图像对象包括矢量图形对象或者位图对象，或由矢量图形对象或者位图对象构成。
4.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述数字地图为三维地图。
5.一种用于在具有显示装置的导航系统，尤其是车辆导航系统中实施路线导向的方法，包括依据前述权利要求的任一项所述的方法的步骤，并进一歩包括向该导航系统的用户提供导向信息。
6.计算机程序产品，包括一个或多个计算机可读介质，其具有计算机可执行指令，用于执行依据前述权利要求的任一项所述方法的步骤。
7.ー种导航系统，尤其是，车辆导航系统，包括 导航数据库，包括数字地图数据、代表相应的实体对象的三维图形对象，和代表所述相应的实体对象的ニ维图形对象，所述数据包括通过所述数字地图数据给出的数字地图中的位置与三维图形对象以及ニ维图形对象之间的关系，和/或代表实体对象的三维图形对象和代表该实体对象的ニ维图形对象之间的关系； 位置装置，被配置成确定所述导航系统的实际位置； 显示装置，被配置成基于所述导航数据库的数据显示数字地图； 控制器，被配置成，根据实体对象的位置，使所述显示装置在所述数字地图的特定位置或显示代表所述实体对象的三维图像对象，或显示代表所述实体对象的ニ维图形对象，如果所述实体对象的图形表示离所显示的数字地图的至少一部分的中心的距离超过预定阈值时。
8.如权利要求7所述的导航系统，其中，所述实体对象为地标。
9.如权利要求7或8所述的导航系统，其中，所述数字地图数据提供三维数字地图。
10.如权利要求I至5中的任一项所述的方法，进ー步包括 确定在其要显示所述ニ维图形对象或所述三维图形对象的并且不发生与所述ニ维图形对象或三维图形对象重叠的地图元素的一部分，或者，确定不发生与所述ニ维图形对象或三维图形对象重叠的在数字地图中邻近所述地图元素的部分；以及 决定在所述数字地图中所述ニ维图形对象或三维图形对象的位置，使得不发生与所述ニ维图形对象或三维图形对象重叠的所述地图元素的部分，和/或不发生与所述ニ维图形对象或三维图形对象重叠的所述数字地图中邻近所述地图元素的部分，完全不被所述ニ维图形对象或三维图形对象覆盖。
全文摘要
本发明涉及用于在由导航系统使用的数字地图中用图形表示实体对象的方法，该方法包括显示数字地图的至少一部分，并且根据实体对象的位置，显示代表该实体对象的三维图形对象，或者显示代表该实体对象的二维图形对象。
文档编号G01C21/26GK102692228SQ201210071070
公开日2012年9月26日 申请日期2012年3月16日 优先权日2011年3月22日
发明者C.C.斯平德勒, M.费希尔, S.许茨, V.伊凡诺夫 申请人:哈曼贝克自动系统股份有限公司