專利名稱：建筑物的參數(shù)化圖形表示的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及產(chǎn)生建筑物的三維圖形表示的方法、用于產(chǎn)生包含包括關(guān)于建筑物的參數(shù)化結(jié)構(gòu)特征的信息的外觀控制數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫的方法、以及車輛導(dǎo)航系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
使用電子地圖的導(dǎo)航在近年來變得越來越普遍。電子地圖例如用在車輛導(dǎo)航系統(tǒng)中，以便當(dāng)用戶駕駛車時給用戶提供導(dǎo)航和方向。特別是，二維(2d)或三維(3d)電子地圖可配備有建筑物的圖形表示。特別是，在電子地圖內(nèi)提供建筑物的3d模型例如路標(biāo)或興趣點(diǎn)(Ρ0Ι)，以便便于用戶的定向。因?yàn)榻ㄖ锏膱D形表示對用戶有高識別價值，用戶在將駕駛時的視覺印象與電子地圖的圖形表示聯(lián)系起來時被支持。然而，由于幾個原因，作為建筑物的圖形表示的3d模型的提供限于少量建筑物。第一個原因是，3d模型基于幾種技術(shù)而產(chǎn)生，例如，以表面模型或參數(shù)化模型(CSG模型)的形式。CSG模型使用布爾運(yùn)算且一般用在機(jī)械工程或飛機(jī)工程中?；诨編缀涡螤钸@樣產(chǎn)生3d模型特別需要大量人力。每個模型一般由3d設(shè)計者在單獨(dú)的過程中產(chǎn)生。設(shè)計者試圖以準(zhǔn)確的方式產(chǎn)生代表真實(shí)建筑物的3d模型。因?yàn)檫@樣的過程昂貴且耗時,3d模型的產(chǎn)生一般限于城市內(nèi)的非常顯著的路標(biāo)。另一原因是，基于多邊形或CSG模型存儲3d模型需要相當(dāng)大的存儲容量。如果大量模型被存儲，則存儲容量要求變得難以滿足。另一原因是，例如在車輛導(dǎo)航設(shè)備內(nèi)的有限的計算資源需要限制被同時描繪的所使用的基本幾何形狀的數(shù)量。一般，圖形處理器(GPU)計算3d模型。如果大量3d模型被計算，則有限的計算資源可能限制對每個3d模型使用的多邊形的數(shù)量。有限數(shù)量的多邊形需要模型的一般化。在這個背景下，一般化意味著建筑物的某些特征從3d模型省略。然而，沒有對一般化的準(zhǔn)則。一般化的類型和量于是在3d設(shè)計者的辨別力的范圍內(nèi)。因此，根據(jù)3d設(shè)計者的主觀印象，一般化可能從一個建筑物到另一建筑物不同。作為結(jié)果，包括建筑物的模型的電子地圖對用戶可能有不一致的印象?？梢杂萌我夂筒粎f(xié)調(diào)的方式表示建筑物。再一原因是，為了產(chǎn)生建筑物的模型，一般必須獲得空中照片和此外從例如地面上的高分辨率圖像獲得的數(shù)據(jù)。這樣的數(shù)據(jù)的獲取需要大量工作量。這使3d模型的產(chǎn)生很昂貴。又一原因是，因?yàn)?d模型的產(chǎn)生是由單獨(dú)的3d設(shè)計者執(zhí)行的單獨(dú)的過程，所以出現(xiàn)了錯誤，例如基本幾何圖形例如多邊形的錯誤組裝或交叉或錯誤組裝的多邊形的使用。由于3d模型的數(shù)量，完整性的驗(yàn)證昂貴且耗時。所有這些原因使模型的產(chǎn)生主要限于城市區(qū)域，和可能城市區(qū)域之外的顯著的單獨(dú)路標(biāo)或Ρ0Ι。特別是，在小城市或鄉(xiāng)村中可能不提供3d模型，因?yàn)閳D像數(shù)據(jù)的獲取太昂
蟲
貝ο因此，需要提供產(chǎn)生對用戶有高識別價值的建筑物的圖形表示的更好的方法。這是被獨(dú)立權(quán)利要求滿足的需要。從屬權(quán)利要求描述實(shí)施方案。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個方面，提供了產(chǎn)生建筑物的三維(3d)圖形表示的方法。該方法包括建立包括關(guān)于建筑物的和建筑塊上的參數(shù)化結(jié)構(gòu)特征的信息的外觀控制數(shù)據(jù)，建筑塊是建筑物的碎塊。該方法還包括基于外觀控制數(shù)據(jù)中的基準(zhǔn)從數(shù)據(jù)庫檢索模板數(shù)據(jù)，其中模板數(shù)據(jù)涉及建筑塊的預(yù)先建立的圖形表示。該方法還包括對每個建筑塊基于相應(yīng)的模板數(shù)據(jù)和外觀控制數(shù)據(jù)計算建筑塊的3d圖形表示。該方法還包括基于外觀控制數(shù)據(jù)組合建筑塊的3d圖形表示以產(chǎn)生建筑物的3d圖形表示。通過建立包括關(guān)于建筑物的參數(shù)化結(jié)構(gòu)特征及其建筑塊的信息的外觀控制數(shù)據(jù)，提供了導(dǎo)致建筑物的高識別價值的提供3d圖形表示的一種可靠和廉價的方式。不是基于基本幾何圖形例如多邊形產(chǎn)生3d圖形表示，建筑物的圖形表示從與基本結(jié)構(gòu)特征例如地面層、屋頂?shù)扔嘘P(guān)的建筑塊產(chǎn)生。建筑塊的預(yù)先建立的圖形表示確保建筑物的圖形表示的快速和故障安全的產(chǎn)生。而且，建筑塊的數(shù)量是固有地有限的，且一個建筑塊可用于計算不同建筑物的很多圖形表示。因此，如果與對于每個建筑物所有信息都被保存的情況比較，存儲容量要求可以明顯降低。例如，按照慣例，對于建筑物的每個圖形表示，以例如3d模型的多邊形的形式的所有信息都被單獨(dú)地保存。然而根據(jù)這個方面，對于不同的圖形表示，只有指示某些建筑塊/模板數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)可能需要被單獨(dú)地保存。所需存儲容量的量可明顯減少。在這個意義上，建筑物的圖形表示可以不涉及建筑物的一對一電子復(fù)制，而更確切地可涉及包括最相關(guān)的結(jié)構(gòu)特征的圖形表示，這些結(jié)構(gòu)特征對用戶識別某些建筑物的圖形表示是必要的。而且，因?yàn)榻ㄖ锏拿總€圖形表示涉及同一組基本建筑塊，不同建筑物的3d圖形表示被標(biāo)準(zhǔn)化和協(xié)調(diào)。按照慣例，不同的圖形表示可由不同的3d設(shè)計者產(chǎn)生。不同的3d設(shè)計者可使用不同的準(zhǔn)則，或不同地解釋形式結(jié)構(gòu)特征。這導(dǎo)致圖形表示的不合常規(guī)的產(chǎn)生，這些圖形表示此外極大地被繪圖員影響。根據(jù)這個方面，可通過提供預(yù)先建立的一組建筑塊和模板數(shù)據(jù)來提供圖形表示的更協(xié)調(diào)的集合。特別是，例如通過GPU從模板數(shù)據(jù)計算3d圖形表示所需的計算量被最小化，因?yàn)槟０鍞?shù)據(jù)已經(jīng)涉及建筑塊的圖形表示。于是，只需計算建筑塊的有限的和例如優(yōu)化數(shù)量的3d圖形表示，此后，建筑塊被組合，以便形成整個建筑物的圖形表示。例如，外觀控制數(shù)據(jù)可包括至少下列信息:用于3d圖形表示的建筑塊的數(shù)量和模板數(shù)據(jù)表示的建筑塊的類型信息。特別是在這里，類型信息可使建筑塊與從包括地面層、屋頂、塔樓、建筑擴(kuò)建的組中選擇的建筑物的碎塊有關(guān)。因此，對于不同的建筑物，外觀控制數(shù)據(jù)可包括關(guān)于建筑塊的數(shù)量和類型的不同信息。例如，如果與例如在近郊區(qū)域中的住宅比較，那么一般大教堂可包括不同數(shù)量和不同類型的建筑塊。雖然住宅可只包括與地面層和屋頂有關(guān)的建筑塊，但是大教堂可包括建筑擴(kuò)建、幾個塔樓、地面層和不同的屋頂形狀。特別是，可為建筑塊提供具有不同的類型數(shù)據(jù)的不同的模板數(shù)據(jù)。例如，具有類型信息“地面層”的模板數(shù)據(jù)可具有與具有類型信息“塔樓”的模板數(shù)據(jù)不同的形式或形狀。
特別是在這里，外觀控制數(shù)據(jù)可總是包含具有關(guān)于地面層的類型信息的至少一個建筑塊。地面層可以是很多建筑物的基本建筑塊。因此，可能要求任何建筑物包含具有類型信息地面層的建筑塊，其例如用作基準(zhǔn)建筑塊。而且，外觀控制數(shù)據(jù)可包括至少一個建筑塊的信息，其選自包括寬度、深度、高度、顏色、紋理、旋轉(zhuǎn)、對稱性、與其它建筑塊的相對位置、地理位置的組。這樣的信息可用于改造并組裝不同的建筑塊。例如，通過指定某個建筑塊的寬度、深度和高度，該某個建筑塊可基于現(xiàn)實(shí)生活對應(yīng)物在其尺寸上被改造，以便提供真實(shí)建筑物的最佳圖形表示。此外，特定的顏色和/或紋理可為用戶增加識別價值。當(dāng)基于外觀控制數(shù)據(jù)組合建筑塊的3d圖形表示時，可使用旋轉(zhuǎn)、對稱性、與其它建筑塊的相對位置，以便產(chǎn)生建筑物的3d圖形表示。包含在外觀控制數(shù)據(jù)中的建筑塊的地理位置可涉及建筑物的實(shí)際地理位置。例如，如果上面概述的地面層用作基準(zhǔn)建筑塊，則地面層可指定建筑物的地理位置?？山又褂枚x相對于地面層的相對位置的相對位置值來布置其它建筑塊。而且，模板數(shù)據(jù)可選自包括二維形狀、3d模型的組。雖然在某些情況下可能需要提供以3d模型的形式的模板數(shù)據(jù)，在其它情況下可能需要提供以二維形狀的形式的模板數(shù)據(jù)。例如，在建筑塊的類型信息涉及“塔樓”的情況下，模板數(shù)據(jù)可以是塔樓的3d模型的形式。例如，在教堂的情況下:在同一時期期間建造的在同一地理區(qū)域內(nèi)的教堂可具有塔樓的非常相似的外觀(例如，“歌特風(fēng)格”或“巴洛克風(fēng)格”)。這被稱為結(jié)構(gòu)特征的形式語言。提供以某些和有限數(shù)量的塔樓形狀的3d模型的形式的模板數(shù)據(jù)可能因此是可行的。接著，通過選擇最接近地匹配塔樓的真實(shí)外觀的模板數(shù)據(jù)并可選地進(jìn)一步修改塔樓的圖形外觀例如通孔紋理可對用戶獲得高識別價值。在這個意義上，三維圖形表示的產(chǎn)生可以不涉及產(chǎn)生建筑物的一對一電子拷貝，而可涉及產(chǎn)生對用戶有高識別價值的建筑物的參數(shù)化圖形表示。這通過使用包括關(guān)于參數(shù)化結(jié)構(gòu)特征(而不是關(guān)于基本幾何建筑塊例如多邊形等)的信息的外觀控制數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)。然而，如上概述的，也可提供以二維形狀的形式的模板數(shù)據(jù)。于是，計算建筑塊的3d表示可包括基于外觀控制數(shù)據(jù)通過使相應(yīng)的模板數(shù)據(jù)的二維形狀擠壓成形來再現(xiàn)所述建筑塊的3d模型，二維形狀由外觀控制數(shù)據(jù)表示。在這個背景下，擠壓成形可以指使用3d形狀作為底部區(qū)域而產(chǎn)生3d形狀。計算建筑塊的3d圖形表示還可包括基于外觀控制數(shù)據(jù)的對該建筑塊的3d模型執(zhí)行的至少一個操作，該操作選自包括按比例調(diào)整、旋轉(zhuǎn)、側(cè)轉(zhuǎn)、著色和紋理化的組。通過執(zhí)行這樣的操作，可進(jìn)一步改造結(jié)構(gòu)塊的3d模型，以便對用戶增加高識別價值。然后，組合建筑塊的3d圖形表示可包括基于外觀控制數(shù)據(jù)布置建筑塊的3d模型并將建筑塊的3d模型連接到彼此。一旦不同的建筑塊的3d模型如上面概述的被獲得，建筑物本身的3d圖形表示就可通過相對于彼此組合并布置建筑塊來獲得。關(guān)于如何組合和如何布置不同的建筑塊的信息可包含在外觀控制數(shù)據(jù)內(nèi)。例如，外觀控制數(shù)據(jù)可包括關(guān)于不同的建筑塊相對于彼此或例如相對于地面層的相對位置的信息。于是例如，將塔樓連接到地面層的外部并將屋頂連接到地面層的頂部可能是可能的。由此，例如可通過組合不同的建筑塊，即，地面層、塔樓和屋頂?shù)膱D形表示來組裝整個教堂。
而且，組合建筑塊的3d圖形表示還可包括基于外觀控制數(shù)據(jù)的對所述建筑物的3d模型執(zhí)行的至少一個操作，該操作選自包括按比例調(diào)整、旋轉(zhuǎn)、側(cè)轉(zhuǎn)、著色和紋理化的組。而且，可基于選自包括建筑物的類型、建筑物的結(jié)構(gòu)分類、建筑物的地理位置和圖像數(shù)據(jù)的組的元素來建立外觀控制數(shù)據(jù)。例如，當(dāng)需要教堂的圖形表示時，只基于與建筑物的結(jié)構(gòu)分類和建筑物的地理位置組合的低分辨率圖像數(shù)據(jù)來建立外觀控制數(shù)據(jù)可能是可能的。例如，如果已知建筑物是位于意大利北部的歌特式教堂，則很少的圖像數(shù)據(jù)可用于證實(shí)教堂具有兩個塔樓、一個十字型翼部和一個半圓室(如可能對這個時期的教堂典型的)。例如，屋頂?shù)耐庥^可從關(guān)于在某個地區(qū)中的歌特式教堂中的屋頂?shù)耐庥^的一些一般知識得至IJ。于是，基于這個有限數(shù)量的信息，可基于具有高識別價值的因此建立的外觀控制數(shù)據(jù)來計算教堂的圖形表示。 根據(jù)本發(fā)明的當(dāng)前內(nèi)容的方法還可包括顯示在電子地圖中的建筑物的所產(chǎn)生的圖形表示。根據(jù)另一方面，提供了用于產(chǎn)生包含包括關(guān)于建筑物和建筑塊的參數(shù)化結(jié)構(gòu)特征的信息的外觀控制數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫的方法，建筑塊是建筑物的碎塊。該方法包括基于選自包括建筑物的類型、建筑物的結(jié)構(gòu)分類、建筑物的地理位置和圖像數(shù)據(jù)的組的信息來產(chǎn)生建筑物的參數(shù)化信息。該方法還可包括基于參數(shù)化信息將建筑物分成建筑塊以及基于建筑塊中的參數(shù)化信息來產(chǎn)生外觀控制數(shù)據(jù)并將外觀控制數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中。通過基于有限數(shù)量的信息例如建筑物的類型、建筑物的結(jié)構(gòu)分類、建筑物的地理位置和圖像數(shù)據(jù)來產(chǎn)生建筑物的參數(shù)化信息，可能減少產(chǎn)生包含外觀控制數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫所需的工作量。然而同時，外觀控制數(shù)據(jù)可產(chǎn)生，使得由包含在數(shù)據(jù)庫中的外觀控制數(shù)據(jù)所指定的圖形表示的識別價值高。如上面概述的，建筑物的結(jié)構(gòu)分類連同有限數(shù)量的圖像數(shù)據(jù)一起可用于有效地產(chǎn)生建筑物的參數(shù)化信息。圖像數(shù)據(jù)可例如由從移動的車輛拍攝的空中圖像和低分辨率圖像組成。因?yàn)榘庥^控制數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫的產(chǎn)生只依賴于比較容易得到的信息以及一組預(yù)先建立和參數(shù)化結(jié)構(gòu)塊，為大量建筑物提供外觀控制數(shù)據(jù)可能是可能的。例如，在電子地圖中，使用興趣點(diǎn)(POI)的3d圖形表示描繪的POI的數(shù)量可明顯增加。如上面概述的，這也是因?yàn)橛嬎懔亢痛鎯θ萘恳竺黠@減小了。下列操作中的至少一個自動出現(xiàn)可能是可能的:產(chǎn)生參數(shù)化信息、基于預(yù)先確定的參數(shù)化功能分割建筑物、使參數(shù)化信息與建筑塊關(guān)聯(lián)。當(dāng)影響建筑物的參數(shù)化信息的產(chǎn)生的因素的數(shù)量被最小化且此外預(yù)先確定的一組建筑塊用于分割建筑物時，這些操作可被自動或至少部分地自動執(zhí)行，這增加了在時間和金錢方面所需的工作量。例如，對于在某些地理區(qū)域內(nèi)的很多建筑物，參數(shù)化信息可自動或部分地自動產(chǎn)生。一般，在某些地理區(qū)域內(nèi)，建筑物的外觀不明顯變化，例如德國南部內(nèi)的房屋可使用大量公共的特征化結(jié)構(gòu)特征來被分類。而且，參數(shù)化功能可包括在預(yù)定的極限內(nèi)將建筑物隨機(jī)地分成建筑塊的隨機(jī)化作用。通過這么做，可確保當(dāng)自動產(chǎn)生參數(shù)化信息和建筑塊時，不是相應(yīng)地產(chǎn)生的在電子地圖內(nèi)的每個建筑物都看起來是相同的。例如，在住宅區(qū)中，不同的住宿院舍可具有稍微不同的外觀。這允許產(chǎn)生地理區(qū)域的更不均勻的和到這時更現(xiàn)實(shí)的表示，而在產(chǎn)生包含外觀控制數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫時仍然使用高的原子化程度。根據(jù)另一方面，提供了車輛導(dǎo)航系統(tǒng)。車輛導(dǎo)航系統(tǒng)包括:數(shù)據(jù)庫，其包括包含關(guān)于建筑物和建筑塊的參數(shù)化結(jié)構(gòu)特征的信息的外觀控制數(shù)據(jù)以及涉及建筑塊的圖形表示的模板數(shù)據(jù)，建筑塊是建筑物的碎塊；圖形處理器，其配置成基于相應(yīng)的模板控制數(shù)據(jù)和外觀控制數(shù)據(jù)計算建筑塊的3d圖形表示，并配置成基于外觀控制數(shù)據(jù)組合建筑塊的3d圖形表示以產(chǎn)生建筑物的3d圖形表示。車輛導(dǎo)航系統(tǒng)還包括顯示器，其配置成顯示包含建筑物的3d圖形表不的電子地圖。對于這樣的車輛導(dǎo)航系統(tǒng)，可得到參考上述發(fā)明的其它方面描述的效果。


下面將參考附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施方案。在這些附圖中，圖1是車輛導(dǎo)航系統(tǒng)的示意圖。圖2示出建筑物的3d圖形表示的圖解說明。圖3示出建筑物的圖形表示的建筑塊的不同組合。圖4示出具有類型信息“地面層”的不同模板數(shù)據(jù)。圖5示出具有類型信息“屋頂”的不同模板數(shù)據(jù)。圖6示出具有類型信息“塔樓”的不同模板數(shù)據(jù)。圖7示出以3d模型的形式的不同建筑塊。圖8示出具有類型信息“擴(kuò)建”的不同模板數(shù)據(jù)。圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個方面的流程圖。圖10是根據(jù)本發(fā)明的另一方面的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1是車輛導(dǎo)航系統(tǒng)20的示意性表示。車輛導(dǎo)航系統(tǒng)20包括兩個數(shù)據(jù)庫10、11、圖形處理器12、顯示器13、人界面設(shè)備14、數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫15和處理器16。在圖1中，數(shù)據(jù)庫10包含包括關(guān)于建筑物上和建筑塊上的參數(shù)化結(jié)構(gòu)特征的信息的外觀控制數(shù)據(jù)，建筑塊是建筑物的碎塊。數(shù)據(jù)庫11包含模板數(shù)據(jù)，其中不同的模板數(shù)據(jù)涉及建筑塊的預(yù)先建立的圖形表示。建筑塊涉及例如某個建筑物的地面層、屋頂、塔樓和建筑擴(kuò)建。不同建筑塊的數(shù)量和類型從一個建筑物到另一建筑變化。建筑塊的類型經(jīng)由某種類型的信息來識別。建筑塊的類型信息和數(shù)量都包含在外觀控制數(shù)據(jù)中，外觀控制數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫10中。通過首先計算如在圖形處理器(GPU) 12中的外觀控制數(shù)據(jù)所表示的每個建筑塊的3d圖形表示來獲得建筑物的3d圖形表示。在這里，模板數(shù)據(jù)可涉及二維形狀或甚至三維模型。接著，因?yàn)槟０鍞?shù)據(jù)已經(jīng)涉及如外觀控制數(shù)據(jù)所表示的單獨(dú)的建筑塊的預(yù)先建立的圖形表示，GPU 12只需要執(zhí)行減小的計算量的有限數(shù)量的計算步驟中的每個，以便獲得不同的建筑塊的圖形表示。這樣的計算操作可包括二維形狀的擠壓成形以獲得3d模型，以及3d模型的按比例調(diào)整、旋轉(zhuǎn)、側(cè)轉(zhuǎn)、著色和紋理化。以什么方式執(zhí)行那些操作中的哪個由包括關(guān)于不同的建筑塊的寬度、深度、高度、顏色、紋理化、旋轉(zhuǎn)和對稱性的信息的外觀控制數(shù)據(jù)指定。一般，因?yàn)槊總€計算步驟只需要有限的計算資源，所以GPU 12的計算量減小了。接著，GPU 12可例如計算大量建筑物的圖形表示，因?yàn)橛嬎忝總€單獨(dú)的圖形表示的計算量減小了。一旦不同建筑塊的3d圖形表示以這樣的方式得到，存儲在數(shù)據(jù)庫10中的外觀控制數(shù)據(jù)也包括關(guān)于一個建筑塊相對于其它建筑塊的相對位置和建筑物的總地理位置的信息。例如，可能存在例如以具有類型信息“地面層”的建筑塊的形式的具有相關(guān)的絕對地理位置的基準(zhǔn)建筑塊。絕對位置指建筑物的地理位置，該建筑物的圖形表示產(chǎn)生并以后顯示在顯示器13上的電子地圖中。此外，規(guī)定其它建筑塊相對于基準(zhǔn)建筑塊的相對位置。于是GPU 12可能組合并布置建筑塊的不同3d圖形表示，以便獲得總建筑物的3d圖形表示。應(yīng)理解，可能也對建筑物的3d圖形表示執(zhí)行如前面關(guān)于建筑塊的3d圖形表示概述的一些圖形操作，例如按比例調(diào)整、旋轉(zhuǎn)、側(cè)轉(zhuǎn)等。建筑物的圖形表示可在顯示器13上顯示在電子地圖中。經(jīng)由人界面設(shè)備14，用戶可指定電子地圖的視場或虛擬角度，電子地圖在該虛擬角度下顯示。這樣的參數(shù)影響如圖形處理器12所計算的建筑物的圖形表示的描繪。例如，如果電子地圖的視場涉及較小的放大，則建筑物的圖形表示的比例需要相應(yīng)地被修改。因此，如果觀察角修改，則在3d圖形表示上的觀察角也改變。一般，電子地圖的某些特征以三維方式顯示。因?yàn)橛^察角可例如通過人界面設(shè)備14來修改，所以必須提供3d特征例如建筑物的3d模型。這是因?yàn)槿绻^察角改變，那么建筑物的圖形表示被描繪的視角也改變。于是，如果3d模型是可用的，則新的圖形表示可容易被計算并基于觀察角的3d模型來獲得。處理器16可用于控制車輛導(dǎo)航系統(tǒng)20的不同實(shí)體之間的交互作用。例如，處理器16控制從人界面設(shè)備14到圖形處理器12和從圖形處理器12到顯示器13的輸入的傳送。即使分開地描述和討論了圖1的不同實(shí)體，應(yīng)理解，不同的實(shí)體可組合在一個單元中。不同的實(shí)體可進(jìn)一步被實(shí)現(xiàn)為硬件或軟件或其組合。在圖2中，描繪了兩個建筑物I的圖形表示。這樣的圖形表示可以例如結(jié)合如在前面圖1的顯示器13上顯示的電子地圖來使用。建筑物I是教堂。在左手側(cè)上，以教堂的形式的建筑物I包括地面層2、屋頂3、塔樓4和以半圓室的形式的建筑擴(kuò)建5。例如，地面層2具有矩形形狀。不同地，在圖2的右手側(cè)上描繪的教堂具有地面層2，其具有更復(fù)雜的形狀。這是因?yàn)榻ㄖ颕的圖形表示還包括十字翼部。因此，地面層2是以十字架的形式。此外，屋頂3相應(yīng)地被改造。塔樓4也具有不同的形狀。盡管如此，單獨(dú)的建筑塊的數(shù)量和類型對圖2中的兩個所描繪的建筑物I保持相同。如圖2所示的以教堂的形式的這兩個建筑物都基于結(jié)構(gòu)特征從基本建筑塊組裝。這將在下面被更詳細(xì)地解釋。然而，如可從圖2中看到的，即使有限數(shù)量的下層建筑塊用于組裝完整的建筑物，高識別價值也可被實(shí)現(xiàn)。用戶可容易將建筑物識別為教堂或大教堂。將如圖2所示的兩個建筑物的外觀彼此區(qū)分開甚至是可能的。關(guān)于圖3，對教堂示例性地示出建筑塊的另外的配置。從圖3可看到，通過改變表示不同的建筑塊的模板數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)教堂的各種不同的圖形表示。在圖3中，描繪了只使用具有類型信息地面層2、塔樓4、屋頂3和建筑擴(kuò)建5的模板數(shù)據(jù)的基本建筑塊的教堂的九個圖形表示。然而，不同建筑塊的個別形狀、方向和布置可改變。這導(dǎo)致變化的圖形表示。通過使用用于提供不同的建筑塊的有限數(shù)量的模板數(shù)據(jù)，可能獲得建筑物I——在圖2和3的情況下是具有高識別價值的教堂——的圖形表示。這是因?yàn)椴皇歉鶕?jù)基本幾何形狀例如多邊形或幾何參數(shù)而更確切地根據(jù)結(jié)構(gòu)特征的形式語言的元素來選擇模板數(shù)據(jù)。參考圖4、5和6，更詳細(xì)地并單獨(dú)地對不同的類型信息示出具有不同的類型信息的模板數(shù)據(jù)的可能性。例如，關(guān)于圖4，描繪了關(guān)于類型信息“地面層”的模板數(shù)據(jù)32。如可看到的，模板數(shù)據(jù)32涉及具有各種不同的外觀的二維形狀。例如，提供了簡單的矩形形狀或十字形模板數(shù)據(jù)。除了別的以外還提供了 T形、L形或圓形模板數(shù)據(jù)。從基于某些建筑物的結(jié)構(gòu)特征的形式語言的這樣的預(yù)先建立的基本模板數(shù)據(jù)中，可能提供并計算建筑塊的圖形表示。特別是，可能標(biāo)準(zhǔn)化并預(yù)先確定模板數(shù)據(jù)。這導(dǎo)致用于產(chǎn)生建筑物的圖形表示的故障安全的方法。關(guān)于圖5，顯示了屋頂?shù)牟煌０鍞?shù)據(jù)。如可看到的，提供了屋頂?shù)母鞣N各樣的36個不同的3d模型。屋頂?shù)哪切?d模型可容易與例如通過如圖4所示的二維形狀的擠壓成形而得到的地面層的3d模型組合。不同的屋頂基于結(jié)構(gòu)特征的形式語言。例如，提供了做禮拜的地方、住宿院舍、工業(yè)建筑物等的屋頂。因此，僅通過組合地面層的3d模型與屋頂?shù)?d模型，可得到高識別價值。在圖6中，描繪了塔樓的模板數(shù)據(jù)34。在這種情況下，模板數(shù)據(jù)表示限定塔樓的垂直橫截面的二維形狀。應(yīng)理解，不是提供塔樓的這樣的二維形狀，模板數(shù)據(jù)34也能以三維模型的形式存在。模板數(shù)據(jù)34的橫截面二維形狀可通過諸如二維形狀的擠壓成形或旋轉(zhuǎn)的操作轉(zhuǎn)換成三維模板數(shù)據(jù)，例如塔樓的3d模型。如可從圖6中看到的，模板數(shù)據(jù)34再次基于結(jié)構(gòu)特征的形式語言?；诮ㄖv史的某些時期的結(jié)構(gòu)特征創(chuàng)建的不同形狀的塔樓被使用。例如，不同的模板數(shù)據(jù)34相應(yīng)于對在世界的不同區(qū)域中在不同的世紀(jì)典型的塔樓(羅馬式、哥特式、伊斯蘭式、中世紀(jì)式等)。通過這么做，容易獲得結(jié)合真實(shí)的建筑物向用戶提供高識別價值的建筑物的圖形表示。在圖7中，描繪了建筑塊4——在圖7的情況下是塔樓——的不同3d模型。這示出從圖6的二維形狀到圖7中的建筑塊的3d模型的轉(zhuǎn)變。例如，圖7中的3d模型可從圖6中的2d形狀的旋轉(zhuǎn)得到。此外，通過關(guān)于屋頂?shù)牟煌瑢ΨQ操作，可獲得不同的圖形表示。在任一情況下，計算以模板數(shù)據(jù)4的3d模型的形式的圖形表示所需的計算量減小了。關(guān)于圖8，描繪了關(guān)于建筑擴(kuò)建的模板數(shù)據(jù)35。在這里，地面層一般通過某些建筑擴(kuò)建來擴(kuò)展。此外，在圖8的情況下，模板數(shù)據(jù)35以二維形狀的形式存在。通過適當(dāng)?shù)膱D形操作例如擠壓成形，模板數(shù)據(jù)35的二維形狀可轉(zhuǎn)換成建筑塊的三維模型。由此，可對建筑塊計算并以后組合圖形表示，以便產(chǎn)生整個建筑物的三維圖形表示。在圖9中，描繪了說明根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。該方法在步驟SI開始。在步驟S2中，建立外觀控制數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明，可能例如從數(shù)據(jù)庫獲得某些建筑物的外觀控制數(shù)據(jù)。此外，根據(jù)另一方面，可能基于有限的輸入例如圖像數(shù)據(jù)、建筑物的類型、建筑物的結(jié)構(gòu)分類和建筑物的地理位置來產(chǎn)生外觀控制數(shù)據(jù)。例如，通過確定建筑物的地理位置和某些圖像數(shù)據(jù)，可能自動確定建筑物的某種結(jié)構(gòu)分類。例如，結(jié)構(gòu)分類可指定羅馬式教堂、住宿院舍等?；诮ㄖ锏倪@樣的結(jié)構(gòu)分類和地理位置，可能例如自動或半自動地引出關(guān)于建筑物的一些結(jié)構(gòu)特征的結(jié)論。例如，歐洲的做禮拜的地方一般看起來與亞洲的不同。此夕卜，例如在近郊區(qū)域中的住宿院舍看起來與城市的某個中心行政區(qū)中的住宿院舍不同。因此，從這樣的輸入中，可能建立外觀控制數(shù)據(jù)。在下面的圖10中提供并將在下面進(jìn)一步描述關(guān)于步驟S2的更多的細(xì)節(jié)，即，外觀控制數(shù)據(jù)的建立。在圖9的步驟S3中，對于每個建筑塊，檢索模板數(shù)據(jù)。例如，模板數(shù)據(jù)可基于關(guān)于包括外觀控制數(shù)據(jù)的建筑塊的數(shù)量和類型的一些信息從數(shù)據(jù)庫檢索。例如，外觀控制數(shù)據(jù)可包括建筑物具有四個塔樓的信息，塔樓位于某個正方形形狀的地面層的中心處。不同的塔樓可例如通過提供對某些模板數(shù)據(jù)的參考進(jìn)一步由外觀控制數(shù)據(jù)指定。如關(guān)于圖6更詳細(xì)地解釋的，可為不同的塔樓提供不同的模板數(shù)據(jù)。一旦在步驟S3中檢索到模板數(shù)據(jù)，在步驟S4中，就對每個建筑塊計算3d圖形表示。在步驟S4中計算3d圖形表示任選地包括計算建筑塊的3d模型。模板數(shù)據(jù)已經(jīng)以3d模型的形式存在也是可能的。一旦3d模型被得到，3d模型就可另外被按比例調(diào)整、側(cè)轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)、著色或紋理化。通過執(zhí)行這樣的操作，首先確保以后不同的建筑塊可容易組合到主建筑物的圖形表示，且其次，建筑塊的3d模型進(jìn)一步被改造，以便更好地匹配真實(shí)的建筑物。這增加了識別價值。在外觀控制數(shù)據(jù)中也規(guī)定了以什么方式執(zhí)行這些操作中的哪個。在步驟S5中，建筑塊的3d圖形表示被組合以得到建筑物的3d圖形表示。例如，在外觀控制數(shù)據(jù)內(nèi)規(guī)定了不同建筑塊的相對方向和定位。于是，可能基于這個規(guī)定來使不同的建筑塊相對于彼此定位并對齊。在步驟S6中，在電子地圖中描繪了建筑物的3d圖形表示。一般，這包括確定觀察角，并基于觀察角計算在3d圖形表示上的特定2d視野。在外觀控制數(shù)據(jù)中或在數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫中也指定建筑物(其3d圖形表示被計算)的地理位置。這用于描繪在電子地圖中的正確位置處的圖形表示。接著，該方法在步驟S7中終止。關(guān)于圖10，更詳細(xì)地討論了圖9的步驟S2，即，外觀控制數(shù)據(jù)的建立。圖9的步驟S2可包括圖10的步驟S201到步驟S204。雖然在車輛內(nèi)可提供包含外觀控制數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，但這個數(shù)據(jù)庫的產(chǎn)生可被單獨(dú)地執(zhí)行。例如，可能在產(chǎn)生數(shù)據(jù)庫時執(zhí)行步驟S201-S204。在步驟S201中，獲得關(guān)于某個建筑物的信息。這樣的信息包括建筑物的類型、建筑物的結(jié)構(gòu)分類、建筑物的地理位置、以及圖像數(shù)據(jù)。特別是，例如圖像數(shù)據(jù)可以是例如從移動的車輛得到的低分辨率圖像數(shù)據(jù)。一般，使用從移動車輛得到的圖像數(shù)據(jù)。建筑物的類型指例如做禮拜的地方或住宿院舍。建筑物的結(jié)構(gòu)分類更詳細(xì)地規(guī)定建筑物的類型，例如“歌特式教堂”或“西部風(fēng)格的住宿院舍”。建筑物的地理位置也可用于獲得建筑物的結(jié)構(gòu)分類?；谠诓襟ES201得到的信息，在步驟S202中，產(chǎn)生參數(shù)化信息。參數(shù)化信息將在步驟S202中得到的信息轉(zhuǎn)換成參數(shù)化結(jié)構(gòu)特征。例如，在某個數(shù)據(jù)庫中指定一組不同的參數(shù)化信息。接著，在步驟S202中，選擇一個參數(shù)化信息，其基于在步驟S201中得到的信息的評估來更接近地匹配真實(shí)的建筑物?；趨?shù)化信息，在步驟S203中，建筑物分成建筑塊。例如，可使用預(yù)先確定的參數(shù)化功能來執(zhí)行該分割。參數(shù)化功能可指定哪些結(jié)構(gòu)塊用于產(chǎn)生某個建筑物的圖形表示。例如，產(chǎn)生教堂的圖形表示所必需的建筑塊將通常非常不同于產(chǎn)生例如住宿院舍的圖形表示所必需的建筑塊。
特別是，可能在步驟S202中自動產(chǎn)生參數(shù)化信息并在步驟S203中將建筑物自動分成建筑塊。這可能是有用的，如果必須為大量建筑物建立外觀控制數(shù)據(jù)。這可能是當(dāng)產(chǎn)生數(shù)據(jù)庫用于結(jié)合某個數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫使用的情況。接著，當(dāng)不同的步驟被自動執(zhí)行時，可能在短時間短內(nèi)為很多建筑物建立外觀控制數(shù)據(jù)。特別是，步驟S203可包括參數(shù)化功能，其包括在預(yù)定的極限內(nèi)在某種較大或較小的程度上將建筑物隨機(jī)地分成建筑塊的隨機(jī)化作用。如例如關(guān)于圖3所討論的，同一類型的建筑物可具有很多不同的地理表示。在圖3的情況下，對于某個教堂，計算九個圖形表示。所有這九個圖形表示都包括類型塔樓的建筑塊。各種其它建筑塊具有在特定的外觀上的一些變化。例如，可能有對參數(shù)化功能的一些隨機(jī)作用，使得不是具有在步驟S202中得到的相同的參數(shù)化信息的所有的建筑物都具有相同的圖形表示。在圖3的例子中，不是所有的教堂都包括半圓室，且此外不同的圖形表示的屋頂示出一些差異。這可引起可比較的類型的建筑物的圖形表示的一些變化?？上鄳?yīng)地獲得更現(xiàn)實(shí)的電子地圖。最后，在步驟S204中，外觀控制數(shù)據(jù)產(chǎn)生并存儲在例如數(shù)據(jù)庫中。雖然詳細(xì)描述了根據(jù)實(shí)施方案的設(shè)備和方法，但可在其它實(shí)施方案中實(shí)現(xiàn)修改。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)生建筑物的三維(3d)圖形表示的方法，所述方法包括: -建立包括關(guān)于所述建筑物(I)的和建筑塊(2-5)上的參數(shù)化結(jié)構(gòu)特征的信息的外觀控制數(shù)據(jù)，所述建筑塊是所述建筑物的碎塊， -基于所述外觀控制數(shù)據(jù)中的基準(zhǔn)從數(shù)據(jù)庫檢索模板數(shù)據(jù)(32-35)，其中所述模板數(shù)據(jù)涉及所述建筑塊(2-5)的預(yù)先建立的圖形表示， -對于每個建筑塊(2-5 )，基于相應(yīng)的模板數(shù)據(jù)(32-35 )和所述外觀控制數(shù)據(jù)計算所述建筑塊(2-5)的3d圖形表示， -基于所述外觀控制數(shù)據(jù)組合所述建筑塊(2-5)的3d圖形表示以產(chǎn)生所述建筑物(I)的3d圖形表示， 其中所述外觀控制數(shù)據(jù)包括至少下列信息:用于3d圖形表示的建筑塊(2-5)的數(shù)量和所述模板數(shù)據(jù)表示的所述建筑塊(2-5)的類型信息。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其中對于至少一個建筑塊，所述類型信息使所述建筑塊(2-5)與從包括地面層、屋頂、塔樓、建筑擴(kuò)建的組中選擇的所述建筑物的碎塊有關(guān)。
3.按權(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述外觀控制數(shù)據(jù)包括至少一個建筑塊的信息，所述信息選自包括寬度、深度、高度、顏色、紋理、旋轉(zhuǎn)、對稱性、與其它建筑塊的相對位置、地理位置的組。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述模板數(shù)據(jù)(32-35)選自包括二維形狀、3d模型的組。
5.按權(quán)利要求4所述的方法，其中計算建筑塊(2-5)的3d圖形表示包括基于所述外觀控制數(shù)據(jù)通過使相應(yīng)的模板數(shù) 據(jù)(32-35)的二維形狀擠壓成形來呈現(xiàn)所述建筑塊(2-5)的3d模型，所述二維形狀由所述外觀控制數(shù)據(jù)表示。
6.按權(quán)利要求4或5中任一項(xiàng)所述的方法，其中計算建筑塊(2-5)的3d圖形表示包括基于所述外觀控制數(shù)據(jù)的對所述建筑塊的3d模型執(zhí)行的至少一個操作，所述操作選自包括按比例調(diào)整、旋轉(zhuǎn)、側(cè)轉(zhuǎn)、著色和紋理化的組。
7.按權(quán)利要求4-6中任一項(xiàng)所述的方法,其中組合所述建筑塊(2-5)的3d圖形表不包括基于所述外觀控制數(shù)據(jù)布置所述建筑塊(2-5)的3d模型并將所述建筑塊(2-5)的3d模型彼此連接。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述外觀控制數(shù)據(jù)基于選自包括建筑物的類型、建筑物的結(jié)構(gòu)分類、建筑物的地理位置和圖像數(shù)據(jù)的組的元素來建立。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括: -顯示在電子地圖中的建筑物的所產(chǎn)生的3d圖形表示。
10.一種用于產(chǎn)生包含包括關(guān)于建筑物和建筑塊的參數(shù)化結(jié)構(gòu)特征的信息的外觀控制數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫的方法，所述建筑塊是所述建筑物的碎塊，所述方法包括: -基于選自包括建筑物的類型、建筑物的結(jié)構(gòu)分類、建筑物的地理位置和圖像數(shù)據(jù)的組的信息來產(chǎn)生所述建筑物的參數(shù)化信息， -基于所述參數(shù)化信息將所述建筑物分成建筑塊， -基于所述參數(shù)化信息和建筑塊來產(chǎn)生所述外觀控制數(shù)據(jù)并將所述外觀控制數(shù)據(jù)存儲在所述數(shù)據(jù)庫中。
11.按權(quán)利要求10所述的方法，其中下列中的至少一個自動進(jìn)行:產(chǎn)生所述參數(shù)化信息，基于預(yù)先確定的參數(shù)化功能分割建筑物、使參數(shù)化信息與建筑塊關(guān)聯(lián)。
12.按權(quán)利要求10或11中任一項(xiàng)所述的方法，其中包含外觀控制數(shù)據(jù)的所述數(shù)據(jù)庫用于根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)的方法建立外觀控制數(shù)據(jù)。
13.一種車輛導(dǎo)航系統(tǒng),包括: -數(shù)據(jù)庫(10，11)，其包括包含關(guān)于建筑物(I)和建筑塊(2-5)的參數(shù)化結(jié)構(gòu)特征的信息的外觀控制數(shù)據(jù)以及涉及所述建筑塊(2-5)的預(yù)先建立的圖形表示的模板數(shù)據(jù)(32-35)，所述建筑塊是所述建筑物的碎塊， -圖形處理器(12)，其配置成基于相應(yīng)的模板數(shù)據(jù)(32-35)和所述外觀控制數(shù)據(jù)計算所述建筑塊(2-5)的3d圖形表示，并基于所述外觀控制數(shù)據(jù)組合所述建筑塊(2-5)的3d圖形表示以產(chǎn)生所述建筑物(I)的3d圖形表示， 其中所述外觀控制數(shù) 據(jù)包括至少下列的信息:用于3d圖形表示的建筑塊(2-5)的數(shù)量以及所述模板數(shù)據(jù)表示的所述建筑塊(2-5)的類型信息， -顯示器(I 3)，其配置成顯示包含所述建筑物(I)的3d圖形表示的電子地圖。
14.按權(quán)利要求13所述的車輛導(dǎo)航系統(tǒng)，其配置成執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求2-9中任一項(xiàng)的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及產(chǎn)生建筑物的三維(3d)圖形表示的方法。該方法包括建立包括關(guān)于建筑物(1)的和建筑塊(2-5)上的參數(shù)化結(jié)構(gòu)特征的信息的外觀控制數(shù)據(jù)，該建筑塊是建筑物的碎塊，并且基于外觀控制數(shù)據(jù)中的基準(zhǔn)從數(shù)據(jù)庫檢索模板數(shù)據(jù)，其中模板數(shù)據(jù)涉及建筑塊(2-5)的預(yù)先建立的圖形表示。接著該方法還包括對于每個建筑塊(2-5),基于相應(yīng)的模板數(shù)據(jù)和外觀控制數(shù)據(jù)計算建筑塊(2-5)的3d圖形表示，以及基于外觀控制數(shù)據(jù)組合建筑塊(2-5)的3d圖形表示以產(chǎn)生建筑物(1)的3d圖形表示。
文檔編號G06T17/00GK103092908SQ20121044092
公開日2013年5月8日 申請日期2012年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者S.米特拉基斯, M.斯特拉森伯格-克萊西亞克 申請人:哈曼貝克自動系統(tǒng)股份有限公司