专利名称：利用虚拟环境的传感器布置和分析的利记博彩app
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
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图IA和IB示出了阴影映射技术。图2A和2B是不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不出了虚拟相机的覆盖区和分辨率约束。图6不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SB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IlA和IlB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。
具体实施例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。另夕卜，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 X 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。图IA和IB示出了阴影映射和相关的深度比较的二传技术。在图IA中，点P在阴影中因为P的深度(Zb)大于阴影图中记录的深度(Za)。作为对比，在图IB中，点P可被照到因为P的深度(Zb)等于阴影图中的深度(Za)图2A和2B示出了实施例的二传阴影映射技术的应用。为了将预定纹理投影到场景以示出视频传感设备的覆盖效果，投影覆盖纹理到场景的处理添加到阴影映射中，阴影映射的光源定义为相机。参见图2A，在210，场景由从相机视点渲染，在220，将深度值存入阴影图中。在图2B的第二阶段，在230，场景从眼的视点渲染，在240阴影图和覆盖纹理从相机点投影。随后，在250，对第二阶段中渲染的每个像素，如果像素能够从光源位置被照到(在该应用中它意味着该像素可从相机看到)，该像素将混合覆盖纹理的颜色，该覆盖纹理是基于相机的投影变换从相机位置投影的(260)。否则，该像素将留下初始颜色。图3示出了由一个实施例确定的遮挡效应的示例。遮挡效应的显示提供反馈给用户从而用户可评估视频传感设备的位置或方位是否合适。阴影映射技术可处理遮挡效应的问题。特别地，传统的阴影映射效果渲染不能从给定光源点接收光的具有较深颜色的区域。然而，在一个实施例中，使用预定纹理给从相机可见的区域(310)渲染纹理，替代的，遮挡的区域(320)保持初始颜色。这为用户提供了遮挡效应的清楚显示。一实施例为所有覆盖可能提供可摇摄，倾斜和变焦(PTZ)的视频传感设备。再一次地，采用PTZ视频传感设备，特定位置的视频传感设备的可能覆盖区与光源在该位置可照到的区域相同。一实施例可计算和显示场景中视频传感设备的覆盖区。这在图4中示出。区域410指示覆盖区域，区域420指示不能由这个位置和方位的视频传感设备覆盖的区域。视频传感设备的可能覆盖对用户是重要的反馈，它可示出特定定位和方位的视频传感设备是否可覆盖预期的区域。如果不能，用户可虚拟重新定位视频传感设备以确定不同的定位和方位是否将覆盖预期的或要求的区域。还可考虑并显示覆盖区域中的保真度约束。通常地，监视系统中视频传感设备获取的数据具有保真度约束。如果图像太模糊不能识别则视频数据是没用的。识别视频质量的一个关键参数是数据的分辨率。分辨率可由下式计算 分棒=像素数水y X焦距图像宽度X相机距离通常，像素数和图像宽度是固定的，因此，分辨率主要是视频传感设备焦距和视频传感设备与观察点之间的距离的函数。一般地，定义最小分辨率以保证视频数据的特定质量。为了示出满足分辨率要求的覆盖区，将覆盖区分为两个不同部分。如图5所示，区域510指可从视频传感设备的透视图看到但不能满足分辨率要求的区域。区域520指可由视频传感设备以适合的分辨率获取数据的区域。在一些情况下，仅采用具有分辨率约束的区域的显示来优化相机布置方案对用户来说是不够的，因为他们想要得到更多信息来评估相机布置。为此，可采用彩色图来得到分辨率分布的更直观的可视化效果。如图6所示，投影到覆盖区域的梯度色彩效果表示在所观察区域和相机之间的距离的分辨率梯度变化。例如，区域620将用暖色(例如红色)来显示，这意味着显示的区域620具有高分辨率并能满足分辨率约束。另外，区域610采用冷色(例如蓝色)显示，这意味着显示的区域610可能具有低分辨率，并且它不能满足保真度要求。区域630示出了中间分辨率的区域。因此，用户应布置相机使得覆盖区域用暖色渲染，从而指示可接受的保真度。在一个实施例中,可采用构件(widget),连同修改虚拟视频传感设备的参数。构件可提高修改相机布置配置的用户的效率。这在三维环境中为用户提供直观感觉。摇摄和倾斜操作基于旋转操作。因此，可采用双环构件为用户提供便利的操作方法。用户可点击环并拖拽环如同用户在现实中旋转环一样。虚拟相机将通过根据环的姿态(attitude)旋转进行响应。该特征在图7A和7B中示出为环构件710和720。变焦操作改变相机深度域(field)的值。为了实现变焦特征，如图8A和SB所示出的，采用可沿虚拟视频传感设备的方向拖拽的平面810，并且该平面与相机之间的距离表示深度域。如图8A和8B所示。可为保真度约束考虑多个参数。在相机布置配置后，系统可输出配置文件，配置文件包括相机的位置、摇摄、倾斜、变焦和所选的类型。这些参数可用于安装相机和配置监视系统。实施例还可输出具有虚拟相机的位置和方向的二维楼层平面图。这为相机的安装提供向导。一个或多个实施例评估一个或多个虚拟视频传感设备的覆盖百分比。在之前的方法中，监视区域可通过在二维楼层平面图上绘制多边形或刷特殊颜色来设置。这是很方便的，但这种方法需要二维楼层平面图的详细信息，这些信息通常对于三维建筑模型是不可用的。同样，用于监视的高度信息并不包括在二维模型中。在目前的实施例中，用户可在三维场景中直接绘制监视区域。例如，可采用具有彩色边的多边形来指示所期望的监视区域。如图9中所示出的由多边形周界920圈出的所期望监视区域910的轮廓。图10示出了可通过四个视频传感设备1020的定位得到的覆盖区域1010。实施例进一步计算了与所要求监视区域相比的覆盖范围。因此，当虚拟相机布置完成时，场景的透视图可变成用户设置监视区域时的透视图。随后可显示相机的覆盖区域。
覆盖范围可由下式计算
权利要求
1.一种方法，包括 将区域模型接收到计算机处理器中；(1105) 将表示虚拟传感器布置的模型中的位置接收到计算机处理器中；(1105) 将虚拟传感器的方位接收到计算机处理器中；(1105) 用计算机处理器根据虚拟传感器的位置和方位生成区域的阴影图；(1110) 使用阴影图确定能够由虚拟传感器检测的区域的一个或多个部分；(1115) 用计算机处理器确定根据虚拟传感器的位置和方位覆盖的模型的区域；(1120)以及将与根据虚拟传感器的位置和方位覆盖的模型的区域有关的信息发送到输出设备(1125)。
2.根据权利要求I的方法，包括将与虚拟传感器表不的传感器有关的信息发送到输出设备，该信息包括传感器类型、传感器定位、传感器方位和传感器成本中的一个或多个(1130)。
3.根据权利要求I的方法，包括用计算机处理器根据虚拟传感器的位置和方位以及虚拟传感器参数确定能够由虚拟传感器检测的区域的分辨率(1145)。
4.根据权利要求3的方法，其中虚拟传感器表示视频传感设备，其中分辨率根据水平方向视场中像素的数量、视频传感设备的焦距、图像的宽度、从视频传感设备到视场中的点的距离确定(1150)。
5.根据权利要求I的方法，包括用计算机处理器生成构件并将构件显示在输出设备上，构件与控制设备相关联以允许用户改变虚拟传感器的方位(1160)。
6.根据权利要求I的方法，包括 使用计算机处理器选择表示多个虚拟传感器的多种布置的模型中的多个位置；和(1166) 使用计算机处理器确定多个虚拟传感器的覆盖百分比、多个虚拟传感器的一个或多个交叠区域和没有被多个虚拟传感器中的任一个覆盖的一个或多个区域其中之一或其中多个(1166)。
7.根据权利要求I的方法，包括根据与依据虚拟传感器的位置和方位覆盖的模型区域相关的信息在由模型表不的区域中安装一个或多个传感器(1168)。
8.一种非易失性计算机可读介质，包括指令，当计算机处理器执行该指令时执行包括下述的方法 将区域模型接收到计算机处理器中；(1105) 将表示虚拟传感器布置的模型中的位置接收到计算机处理器中；(1105) 将虚拟传感器的方位接收到计算机处理器中；(1105) 用计算机处理器根据虚拟传感器的位置和方位生成区域的阴影图；(1110) 使用阴影图确定能够由虚拟传感器检测的区域的一个或多个部分；(1115) 用计算机处理器确定根据虚拟传感器的位置和方位覆盖的模型的区域；(1120)以及将与根据虚拟传感器的位置和方位覆盖的模型的区域有关的信息发送到输出设备(1125)。
9.根据权利要求8的计算机可读介质，包括用于下述的指令 选择表示多个虚拟传感器的多种布置的模型中的多个位置；和(1166)确定多个虚拟传感器的覆盖百分比、多个虚拟传感器的一个或多个交叠区域和没有被多个虚拟传感器中的任一个覆盖的一个或多个区域其中之一或其中多个(1166)。
10.一种系统,包括 一个或多个计算机处理器，配置为 将区域模型接收到计算机处理器中；(1105) 将表示虚拟传感器布置的模型中的位置接收到计算机处理器中；(1105) 将虚拟传感器的方位接收到计算机处理器中；(1105) 用计算机处理器根据虚拟传感器的位置和方位生成区域的阴影图；(1110) 使用阴影图确定能够由虚拟传感器检测的区域的一个或多个部分；(1115) 用计算机处理器确定根据虚拟传感器的位置和方位覆盖的模型的区域；(1120)以及将与根据虚拟传感器的位置和方位覆盖的模型的区域有关的信息发送到输出设备(1125)。
全文摘要
一种采用虚拟环境进行传感器布置和分析的方法，包括将区域模型、表示虚拟传感器布置的模型中的位置、虚拟传感器的方位接收到计算机处理器中。根据虚拟传感器的位置和方位生成区域的阴影图。使用阴影图确定虚拟传感器能够检测的区域的一个或多个部分。确定根据虚拟传感器的位置和方位覆盖的模型的区域。将与根据虚拟传感器的位置和方位覆盖的模型的区域有关的信息发送到输出设备。
文档编号H04N7/18GK102685394SQ20121007655
公开日2012年9月19日 申请日期2012年1月30日 优先权日2011年1月31日
发明者H·白, J·G·杜, T·普罗彻尔, 陈恩义 申请人:霍尼韦尔国际公司