[发明专利]利用虚拟环境的传感器布置和分析

说明书

技术领域

本发明涉及利用虚拟环境的传感器布置和分析。

背景技术

视频监视已作为大量应用的安全工具多年，并由于技术的新突破，安全相机比之前更有效。重要基础设施，银行，零售商店和无数其他终端用户依赖于视频监视提供的保护。在视频监视领域，相机布置变得越来越复杂和昂贵。传统上，二维楼层平面图或基于地位级图的自动相机布置方法已在某种程度上解决了该问题。通过评估二维平面图上的相机覆盖区域可简化该问题。然而，这仅提供了一种大略方案，因为这些方法忽略了要监控的区域中设施的海拔或高度。例如，这种方法很难区别半墙(例如小卧室或书桌)或整墙的遮挡，因此，在监视系统安装前，使该大略方案可视化并对其进行评估从而给出精确方案以满足视频监视的要求是很有帮助的，特别是对重要基础设施。

在二维楼层平面图被广泛使用的同时，建筑的三维几何模型目前也可利用(例如，BIM模型)。采用三维模型，就可能采用几何技术根据相机的平截头体(frustum)计算表面目标(例如地板，墙，或圆柱)上的覆盖区域。通常地，三维方法将三维多边形作为覆盖区域输出并随后高亮这些多边形以可视化覆盖区域。该方法可考虑3D环境中的遮挡效应和相机的海拔高度。然而遮挡区的计算是非常精深的。此外，为相机布置提供交互操作是很困难的，例如相机的外在参数(位置，方位)和内在参数(视场，聚焦长度)的实时调整。

附图说明

图1A和1B示出了阴影映射技术。

图2A和2B是示出了确定虚拟相机覆盖面积的处理的流程图。

图3示出了虚拟相机的遮挡效应显示。

图4示出了虚拟相机所有可能的覆盖区域。

图5示出了虚拟相机的覆盖区和分辨率约束。

图6示出了虚拟相机的覆盖区和分辨率。

图7A和7B示出了采用构件实现虚拟相机的摇摄和倾斜操作。

图8A和8B示出了虚拟相机的变焦。

图9示出了虚拟相机的监视区。

图10示出了虚拟相机的监视区和覆盖区。

图11A和11B是利用虚拟环境确定传感器布置的示例处理的流程图。

图12示出了本申请的一个或多个实施例执行所依据的计算机处理器系统。

具体实施方式

在一个实施例中，一种对相机布置方案精确可视化并评估的方法，不仅避免由二维化方法引起的不准确，又避免了三维几何计算引起的响应慢的问题。该方法不仅提供用于调整相机参数的相机覆盖的实时交互可视化，还提供相机布置方案性能的精确评估。另外，该方法不仅提供相机布置的直观显示，还提供相机布置性能的定量分析。

在一个实施例中，建筑、设施或其他区域的三维模型，以及传感器参数，连同阴影映射技术一起使用，以将传感器可检测的区域部分可视化。本申请关注于视频传感设备的使用，但是也可使用其他传感器例如雷达或毫米波(MMW)传感器。此处公开的实施例有多个方面。第一，采用阴影映射技术(或相关技术)，可将三维环境中的区域覆盖实时可视化。用户可定制覆盖区域或交叠区域的纹理(texture)。用户还可以直接操控覆盖区域的三维显示中的虚拟相机。第二，可为可摇摄，倾斜和变焦的视频传感设备计算并显示所有可能的三维覆盖区域。同样，可计算并显示所选的保真度约束(例如，对一平方英尺区域要求至少50×50像素)。第三，可计算并显示覆盖区域不同位置的分辨率，并且分辨率可显示为密度图，彩色图，或等高线图。第四，用户可在三维图中定义监视区域，以及对视频传感设备的性能定量分析，例如覆盖百分比，交叠区域，和视频传感设备不能覆盖的区域。该信息可高亮以提醒用户改进视频传感设备的布置。第五，二维或三维图像被输出到输出设备，这样用户可察看并研究该输出，并随后确定建筑或设施中放置视频传感设备的位置从而以最小成本得到最大覆盖。

阴影映射技术广泛应用于实时渲染以提供高保真度阴影效果。在一个实施例中，阴影映射技术用于数据可视化中以实时显示相机覆盖区域。阴影映射被称为二传技术。在第一传，从第一位置渲染场景，该第一位置通常称为光源位置(没有光和颜色)，并将每个像素的深度存入阴影图。在第二传，从第二位置渲染场景，该第二位置通常称为目视位置，采用投影纹理技术从光源位置将该阴影图投影到场景上。场景中的每个像素接收相对光源位置的深度值。在每个像素，所接收的深度值与片段相对光源的距离相比较。如果后者大，则该像素不是最接近光源的像素，它不能被光源照到。