专利名称：三维隧道表示的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于生成隧道的三维表示的方法，涉及用于生成隧道的三维表示的系统，涉及显示三维路径指导信息的方法以及其导航系统。
背景技术：
为用户提供驾驶建议的导航系统是已知的。导航系统用于为预定目的地推荐路径，或由驾驶员用于在道路网络中简单显示车辆的当前位置。通常向用户表示2D地图，其 中表示具有车辆当前位置的道路网络，用户目前位于的道路段被高亮显示。如果已经计算出到预定目的地的路径，则例如通过在道路网络的2D表示中高亮显示所推荐路径而向用户给出驾驶建议。近年来，使用导航信息的3D表示变得越来越普遍了。在这种背景下，使用显示对象是三维表示向用户显示车辆周围环境。因为三维表示更容易被用户匹配现实世界，三维表示帮助用户更好地确定应采取的路径。为了显示3D车辆环境，预存储三维对象尤其用于生成所显示信息的3维视图。道路网络可以包含隧道，然而由地图数据供应商提供的道路网络一般不包含隧道的三维表示。因此，需要使用通常在导航系统中提供的地图数据，将三维隧道表示包括在所显示的地理区域中。因此，需要能够轻松地生成隧道的三维表示。该需求由独立权利要求的特征满足。从属权利要求中描述其他实施例。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供用于生成隧道三维表示的方法，该方法包括下列步骤提供包括多个道路段的道路网络数据。此外，道路网络数据包含至少一个道路段是隧道道路段的信息，包括至少一个道路段是位于隧道中的道路段的信息。在道路网络数据中识别该隧道道路段。此外，提供地理海拔地图，包括所述隧道道路段位于的地理区域的海拔数据。除了地理海拔地图，提供预定义模式用于表示三维隧道主体的预定部分。基于隧道道路段，海拔地图和预定义模式可以生成隧道的三维表示。隧道的这个三维表示可以结合道路网络被存储为位于隧道道路段的地理位置的三维对象。上述方法允许使用导航系统中提供的信息简单地生成隧道的三维表示，即隧道道路段和地理海拔地图。使用预定义模式，隧道的现实三维表示可以生成并存储为3D对象。该3D对象可以稍后用于在3D驾驶推荐中3D表示隧道。预定义模式可包含左和右隧道壁。可以使用隧道道路段、左隧道壁和右隧道壁生成三维表示隧道的三维表示。此外，每个隧道壁可在上端包含曲面，左和右隧道壁的曲面构建隧道天花板。隧道的该三维表示可包含隧道天花板。然而，也可能在三维表示中省略隧道天花板以提供视图的更好的外部视图。
有时隧道(特别是位于山上的隧道)有入口和/或出口。预定义模式也可以包含隧道的入口和/或出口，以及当生成隧道的三维表示时，该入口和/或出口可另外使用。当生成隧道的三维表示时，可关联地理环境存储该隧道的表示。例如，通过生成包括隧道道路段和隧道壁的三维隧道主体而产生隧道的三维表示。该隧道主体然后嵌入在海拔地图中在地球表面以下。该三维表示然后是三维数据集，表示在其地理环境中嵌入的三维隧道主体。在这种背景下，可能以该方式生成三维隧道主体从三维主体省略隧道天花板。在这个实施例中，隧道侧壁从隧道底部延伸(即隧道道路 段)到地球表面。然而，应该理解生成的三维隧道主体也可以包括隧道天花板。当隧道主体被嵌入在地球表面以下时，可以通过隧道入口和隧道出口的海拔数据确定地球表面以下隧道主体的位置。隧道出口和隧道入口可以不是位于同一海拔高度。然而，当隧道入口和隧道出口的海拔已知时，可以相对于地球表面定位位于入口和出口之间的隧道道路段。此外，也可以对隧道中每个驾驶方向识别左隧道壁和右隧道壁，并在隧道的三维表示中为每个驾驶方向存储所识别的左隧道壁和右隧道壁。例如当生成隧道的内部三维视图时，左侧壁和右侧壁的识别有助于改进隧道表示。本发明进一步涉及一种经配置以生成隧道的三维表示的系统，包含包括道路网络数据的数据库，所述道路网络数据包括多个道路段，所述道路段中至少之一是隧道道路段。所述数据库进一步包含包括地理区域的海拔数据的海拔地图，所述隧道道路段处于所述地理区域中。而且，提供的预定模式表示三维隧道主体的预定形状。该系统进一步包括数据处理单元，经配置以识别道路网络中的隧道道路段并经配置以根据所述隧道道路段，所述海拔地图以及所述预定义模式生成所述隧道的三维表示。所述数据处理单元进一步经配置以结合道路网络在数据库中将所述隧道的三维表示存储为三维对象，所述三维对象位于所述道路道路段的地理位置。所述数据处理单元可生成如上所述的三维表示以及3D隧道主体，用于产生隧道的三维表示。本发明进一步涉及一种向导航系统的用户显示三维路径指导信息的方法，所述方法包括步骤确定用户移动的路径。而且，道路段被确定为隧道道路段，隧道道路段是包括所述道路段位于所述隧道内的信息的段。此外，生成隧道的三维表示，所述隧道的三维表示是基于所述隧道道路段、所述海拔地图、以及表示三维隧道主体的预定部分的预定模式。此夕卜，显示三维路径指导信息，所显示的信息包括路径的至少一部分的三维表示并包括所述隧道的三维表示。优选地，通过从数据库检索三维表示生成所述隧道的该三维表示，在所述数据库中，所述三维表示被存储为三维对象。在这个实施例中，所述方法使用数据库中提供的预存储对象结合道路网络数据。此外，当生成三维路径指导信息用于显示时，也可以生成如上所述的三维表示。在路径指导信息的3D表示中，隧道可表现为3D对象。然而，如果所显示的地理区域包含多个隧道，在所显示的图像中不显示3D隧道更加有利，以便改进所显示信息的清楚性。因此，当显示为三维路径指导信息的地理区域小于预定阈值区域时，可在路径指导信息中表示隧道的3D表示。
本发明进一步涉及一种显示如上所述三维路径指导推荐的导航系统。该系统包含路径指导模块，所述路径指导模块经配置以确定用户移动的路线并经配置以识别道路段为隧道道路段。此外，还提供图像查看器，经配置以生成所述隧道的三维表示。导航系统包含显示器。经配置以显示包括隧道的三维表示的三维路径指导信息。图像查看器可以检索表示所述隧道3D表示的所存储三维对象并可将其包括在所显示的3D路径指导信息中。
下文参考相应附图描述本发明，其中图I是生成隧道的三维表示的系统的示意图；图2是使用图I的系统生成的隧道的三维表示的示意图；
图3是使用生成的三维隧道视图用于路径指导的导航系统的示意图；图4表示根据一个实施例包括用于生成隧道的三维表示的步骤的流程图；以及图5是包含用于显示包括三维隧道表示的路径指导的步骤的流程图的示意图。
具体实施例方式在图I中，所示系统可以用于使用包括道路网络的地图数据并使用预定义模式生成隧道的三维表示，所述预定义模式对应于三维隧道主体的预定义部分。图I所示的系统包含数据库10，其中存储道路网数据11。道路网数据可以是由提供道路网络供应公司提供的数据。这些数据包括地理区域的道路网络。道路网络数据11通常不包含三维对象，诸如建筑的三维表示，著名的关注点或隧道。在数据库10中进一步提供海拔地图数据12，包括道路网络数据11所示的地理区域中的海拔或高度数据。在所示实施例中，道路网络数据11独立于海拔地图数据12。然而，应该理解道路网络数据可以是除了道路地图数据，包含数字海拔信息的数据集。在这个实施例中，道路网络数据11包含不同的道路段的海拔信息用于确定对应的道路段位于哪个垂直的海拔高度。数据库进一步包含预定义模式13，表示三维隧道主体的预定义部分。例如，预定义模式可以包含构成左隧道壁和右隧道壁的壁段。该模式进一步包含每个隧道壁的上层曲面，因此当两隧道壁接触时两个隧道壁的曲面构成隧道天花板。例如，隧道壁的上端可以塑造为圆形的四分之一。所述模式可以另外包含隧道人口或出口的预定义三维表示，当生成所述三维隧道主体时可以添加所述隧道的入口或出口。此外，提供的数据处理单元14可以使用数据库10中的数据生成隧道的三维表示。数据处理单元14经配置以通过识别道路网络数据中的道路段生成隧道主体，所述道路网络数据包括是隧道道路段的信息。具有其给定曲率的该隧道道路段配合使用模式13中存储的预定义壁部分以生成三维隧道主体。然后通过将隧道主体放在地球表面以下而将该隧道主体放在其地理环境中。使用海拔地图和道路网数据还可以确定隧道入口和隧道出口的海拔。数据处理单元然后以该方式在海拔地图数据中放置三维隧道主体进入隧道的道路、接着是包括隧道道路段的三维隧道主体，在隧道出口退出隧道的道路。结合图2示例表示如何生成隧道主体并嵌入到地理环境中。在图2中，所示隧道主体20包含两个独立的车道21和22，由中间壁23隔开。使用将该道路段识别为隧道道路段的属性将包含两个车道21和22的道路段存储在道路网络数据11中。道路段可由单个道路段构成，然而，道路段也可由多个道路段构成。数据处理单元14然后使用预定义模式以生成壁24和25所示的侧壁。从图2可以看到隧道壁24和25以该方式设计它们从隧道底部延伸道路段隧道主体的高度到达地球表面。这从图2中侧壁25的上端26中可推断。可以从示例推断从道路段的右端，隧道在地球海拔进入山中，隧道在位于图中右侧的出口和入口没有壁24。可以从图2看出车道21的驾驶方向从右到左，而车道22具有相反的行驶方向。对于车道21，右边的隧道壁是壁25，左边的隧道壁是中间壁23，而对于另一驾驶方向，隧道壁24是右边的隧道壁，中间 壁23是左边隧道壁。对于每个行驶方向哪个壁是左边壁和右边壁的信息被存储在数据库10中存储的隧道的三维表示中。该环境中嵌入的隧道的三维表示例如结合道路网络数据11可以被存储为数据库10中的三维对象。然而，应该理解表示隧道的3D对象也可以存储在图I未示出的单独数据库中。在图2所示的实施例中，生成并显示的隧道的3D对象没有隧道天花板。正如以上结合图I所述，模式13也可以包含数据，使得在该3D隧道主体中包括隧道天花板。隧道天花板可被添加到图2所示的实施例。隧道壁可终结在隧道天花板或隧道壁可继续到达地球表面，如图2所示，隧道天花板被放置在道路段上的合适高度。在图2所示的实施例中，在3D表示中省略位于隧道主体以上海拔地图数据的部分。在另一个实施例中，地球位于隧道主体之上的部分出现在3D表示中，这样地球的上表面是封闭的，没有如图2所示实施例中表示为开放的。结合图3更详细地解释导航系统，当向用户呈现用户环境的3D表示时可用于使用生成的隧道的3D表示用于3D表示。图3所示的导航系统包含路径指导模块30，可以使用地图数据库31中存储的地图数据确定到所需目的地的路径。地图数据库31包含由图I所示的系统生成的地图数据，地图数据库31包含道路网络以及表示隧道的所存储三维对象。道路指导模块30如何计算到所需目的地的路径对本领域技术人员是公知的并不在此详细解释。图像查看器32生成所推荐路径的环境的二维或三维表示。提供诸如GPS接收机的接收器33，可以确定图3所示的系统的当前位置。图像查看器32生成的图像可以显示在显示器34上。图像查看器可以生成地理区域的3D表示，图像查看器使用所存储的三维数据集以在生成的图像中包括隧道。生成的图像可以是图2所示的图像。应该理解图I和图3所示的系统可进一步包含模块，并可以提供比所示更多的功能。在本发明的上下文中，仅仅详细公开和解释了理解本发明所需的模块/功能。此外，系统的各个功能被显示为单独实体。应该理解图I和图3所示的不同模块或功能可以被结合在比示例性附图所示更少的模块中。此外，图I和图3所示的不同模块可通过硬件或软件或硬件和软件的结合实施。结合图4表示总结可执行以生成隧道的三维表示的步骤的流程图。该方法开始于步骤41，在步骤42提供道路网络数据。道路网络数据可以是2D道路网络数据。在下一步43，在道路网络数据中识别隧道道路段。此外，在步骤44，提供海拔地图数据，海拔地图数据提供道路网络段的垂直高度。道路网络数据和海拔地图数据可被提供作为不同的数据集，然而，它们也可以结合在一个数据集中。在步骤45，提供诸如侧壁的模式。使用道路网络数据，海拔地图数据和预定义模式的知识，一般可以生成隧道的三维主体。在步骤46，确定决定海拔的入口和出口海拔。入口和出口海拔可以用来将隧道放置在地理区域中。在步骤47，隧道的三维主体被产生并嵌入在图2所示的环境中。隧道可以是具有每个驾驶方向一个车道或两个车道，并可以是具有一个驾驶方向或两个驾驶方形的隧道。当生成隧道的三维主体时，对于每个驾驶方向确定哪个隧道壁是右壁以及哪个隧道壁是左壁。在步骤48，隧道的三维表示被存储为地图数据中的3D对象。该方法在步骤49结束。结合图5，流程图表示由图I所示的系统生成并存储的3D对象如何由图3所示的导航系统使用。该方法开始于步骤51，在步骤52，确定用户当前位于的道路段的当前位置。此外，用户可以已经表明目的地。如果没有表明目的地，导航系统通常只显示目前的路径部分和即将到来的路径部分。在步骤53，询问向用户显示的三维表示的道路段是否是隧道道路段。如果它是隧道道路段，则从数据库检索31 (步骤54)隧道的三维表示，并在步骤55，生成三维路径指导。如果道路段包括隧道，则隧道表示是向用户显示的所产生图像部分。如果在步骤53没有检测到隧道段，生成的三维路径指导信息不具有隧道(步骤55)。在步骤56，向用户显示三维路径指导信息，所显示信息包括隧道的三维表示，因为它是嵌入在其环境中。该方法在步骤57结束。在步骤56，所显示的3D路径指导信息通常包含3D隧道。然而，如果显示地图的规模是所显示的区域包含多条隧道，所显示信息可能会变得模糊。为了避免这种情况，只有当地图比例小于预定义的地图比例(意味着所显示的地理区域小于阈值区域)时才显示隧道。例如，当显示的区域包含I X I公里的，隧道可能被显示，然而，当显示区域是15 X 15公里的地区时，可以省略显示隧道。因此，隧道的显示取决于显示信息的详细等级。总之，使用本发明可以使用2D地图数据，海拔地图和一些一般预定义模式生成3D隧道。
权利要求
1.一种用于生成隧道三维表示的方法，该方法包括下列步骤 提供包括多个道路段的道路网络数据(11 )，至少一个道路段是隧道道路段，包括所述至少一个道路段是位于隧道中的道路段的信息； 在所述道路网络数据中识别所述隧道段； 提供地理海拔地图(12)，包括所述隧道道路段位于的地理区域的海拔数据； 提供预定义模式(13)，用于表示三维隧道主体的预定部分； 基于所述隧道道路段，所述海拔地图(12)和所述预定义模式(13)可以生成隧道的三维表示；以及 隧道的三维表示结合道路网络被存储为位于所述隧道道路段的地理位置的三维对象。
2.如权利要求I所述的用于生成隧道三维表示的方法，其中所述预定模式(13)包含左隧道壁和右隧道壁，使用所述隧道道路段，所述左隧道壁和所述右隧道壁生成所述隧道的二维表不O
3.如权利要求2所述的用于生成隧道三维表示的方法，其中每个隧道壁在它的上端包含曲面，所述左隧道壁和所述右隧道壁构成隧道天花板。
4.如前述权利要求中任一项所述的用于生成隧道三维表示的方法，其中的预定义的模式(13)包含隧道的入口和/或出口，使用所述入口和/或出口生成所述隧道的三维表示。
5.如权利要求2至4中任一项所述的用于生成隧道三维表示的方法，其中通过生成包括所述隧道道路段和所述隧道壁(24、25)的三维隧道主体(20)生成所述三维表示，所述隧道主体(20)被嵌入在地球表面以下的海拔地图中。
6.如权利要求5所述的用于生成隧道三维表示的方法，其中以如下方式生成所述三维隧道主体(20):从所述三维主体省略隧道天花板，所述侧壁(24、25)从隧道道路段延伸到地球表面。
7.如权利要求5所述的用于生成隧道三维表示的方法，其中所述三维隧道主体(20)还包括隧道天花板。
8.如权利要求5至7中任一项所述的用于生成隧道三维表示的方法，其中通过隧道入口和出口的海拔数据确定地球表面以下的所述隧道主体(20)的位置。
9.如前述权利要求中任一项所述的用于生成隧道三维表示的方法，进一步包括下列步骤为所述隧道中每个驾驶方向确定左隧道壁和右隧道壁，并在所述隧道的三维表示中存储每个驾驶方向的所识别左隧道壁和右隧道壁。
10.一种经配置以生成隧道的三维表示的系统，所述系统包括 包括道路网络数据(11)的数据库(10)，所述道路网络数据(11)包括多个道路段，至少一个道路段是包括所述至少一个道路段是位于隧道中的道路段的信息的隧道道路段，所述数据库进一步包含包括地理区域的海拔数据的海拔地图(12)，所述隧道道路段处于所述地理区域中，所述数据库包括预定义模式(13)，表示三维隧道主体的预定义部分； 数据处理单元(14)，经配置以识别道路网络中的隧道道路段并经配置以根据所述隧道道路段，所述海拔地图(12)以及所述预定义模式(13)生成所述隧道的三维表示，并经配置以结合道路网络在数据库(10)中将所述隧道的三维表示存储为三维对象，所述三维对象位于所述道路道路段的地理位置。
11.如权利要求10所述的用于生成隧道三维表示的系统，其中其中所述预定模式(13)包含左隧道壁和右隧道壁，使用所述隧道道路段，所述左隧道壁和所述右隧道壁生成所述隧道的三维表示。
12.如权利要求11所述的用于生成隧道三维表示的系统，其中所述数据处理单元(14)通过生成包括所述隧道主体和所述隧道壁(24，25)的三维隧道主体(20)而生成所述隧道的三维表示，所述隧道主体(20 )被嵌入在地球表面以下的海拔地图中。
13.如权利要求12所述的用于生成隧道三维表示的系统，其中所述数据处理单元(14)以如下方式生成所述三维主体从所述三维隧道主体(20)省略隧道天花板，所述侧壁(24，25)从所述隧道道路段延伸到地球表面。
14.如权利要求12或13所述的用于生成隧道三维表示的系统，其中所述数据处理单元(14)以如下方式将隧道主体嵌入在地球表面以下通过隧道入口和隧道出口的海拔数据确定地球表面以下隧道主体(20)的位置。
15.如权利要求10至14中任一项所述的用于生成隧道三维表示的系统，其中所述数据处理单元(14)经配置以为所述隧道中每个驾驶方向确定左隧道壁和右隧道壁，并在所述隧道的三维表示中存储每个驾驶方向的所识别左隧道壁和右隧道壁。
16.一种向导航系统的用户显示三维路径指导信息的方法，所述方法包括下列步骤 确定用户移动的路径； 道路段被确定为隧道道路段，其中当包括所述隧道道路端位于隧道中信息时，所述道路段是隧道道路段； 生成隧道的三维表示，基于所述隧道道路段、包括所述隧道道路段位于的地理区域的海拔数据的所述地理海拔地图、以及表示三维隧道主体的预定部分的预定模式生成所述隧道的三维表示； 显示三维路径指导信息，所显示的信息包括路径的至少一部分的三维表示并包括所述隧道的三维表示。
17.如权利要求16所述的向导航系统的用户显示三维路径指导信息的方法，其中通过检索在数据库中存储为三维对象的隧道的三维表示而生成所述隧道的三维表示。
18.如权利要求16或17所述的向导航系统的用户显示三维路径指导信息的方法，其中只有当显示为三维路径指导信息的地理区域小于预定阈值区域时将所述隧道的三维表示表示在三维路径指导信息中。
19.一种经配置以向用户显示三维路径指导推荐的导航系统，所述系统包含 路径指导模块(30)，经配置以确定用户移动的路线并经配置以识别道路段为隧道道路段，其当包括所述道路段位于隧道中的信息时，道路段是隧道道路段； 图像查看器(32)，经配置以生成所述隧道的三维表示，根据所述隧道道路段、所述海拔地图、以及表示三维隧道主体的预定义部分的预定义模式产生所述隧道的三维表示； 显示器(34)，经配置以显示包括路径的至少一部分的三维表示并包括隧道的三维表示的三维路径指导信息。
全文摘要
本发明涉及提供用于生成隧道三维表示的方法。该方法包括下列步骤提供包括多个道路段的道路网络数据(11)，至少一个道路段是隧道道路段，包括所述至少一个道路段是位于隧道中的道路段的信息。此外，所述方法包括步骤在所述道路网络数据中识别所述隧道段；提供地理海拔地图(12)，包括所述隧道道路段位于的地理区域的海拔数据；提供预定义模式(13)，用于表示三维隧道主体的预定部分；基于所述隧道道路段，所述海拔地图(12)和所述预定义模式(13)可以生成隧道的三维表示；以及隧道的三维表示结合道路网络被存储为位于所述隧道道路段的地理位置的三维对象。
文档编号G06T17/05GK102956037SQ20121028463
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月10日 优先权日2011年8月11日
发明者V.萨莫金, V.伊瓦诺夫, M.费舍, C.斯平德勒, S.米特拉基斯 申请人:哈曼贝克自动系统股份有限公司