CN101093605A - 利用分步旋转改变楼宇3d图形显示中视角的系统和方法 - Google Patents

Abstract

绘制三维空间中楼宇的方法和系统，首先绘制各楼层，然后添加对象，并且最终添加限定各楼层的墙壁。这样，楼宇的三维绘制除了呈现该楼宇的整个形状还示出了该楼宇内各对象的位置。可以根据用户输入不连续地绕轴线旋转所述绘制。

Description

利用分步旋转改变楼宇3D图形显示中视角的系统和方法

技术领域

本发明涉及在二维图形显示器上建立和呈现三维图像。特别，本发明涉及在二维图形显示设备上建立楼宇空间的三维绘制并利用分步旋转来转动该三维绘制的系统和方法。

技术背景

已知的软件和硬件可用于绘制包括楼宇空间的各种三维图像。目前，已知的方法和系统不能清楚准确地描绘所绘制的楼宇图像中各对象(object)的位置。另外，当这些对象位于多个楼层，目前不能清楚地描述这些对象相互之间的位置关系。

已知的系统包括使用图形硬件来产生精确的三维图像。其他已知的方法寻求通过首先绘制后壁来改进精确性。然后画出楼层中的对象。最后绘制前壁。这样的处理会由于其他的缺点而降低性能。某些系统使用动画软件来实现所显示空间的旋转。

已知的系统和方法常常不能在三维结构中同时精确绘制透明度和深度，除非从后向前绘制用于建立图像的多边形。但是，在这种处理中，由于时间和深度处理的要求，排序多边形既低效也不灵活。根据目前使用的忽略深度的用于透明度的技术和忽略透明度来测试深度的技术都会引起错误。

大型楼宇的3D模型越来越多地用于图形显示，以支持各种领域的中的情境意识(situation awareness)，包括救火、楼宇安全、财产跟踪和HVAC管理。例如，可使用半透明的楼宇3D模型来提供楼宇的鸟瞰图、透视图以及在三维空间中被激活的烟雾检测器与热检测器的位置。从这样的显示中，消防队员一看就明白火势的蔓延情况，特别是在楼宇的各楼层之间的垂直蔓延情况。而且，消防队员可以很直观地看到到达起火处的路径，并可看到其同伴队友的位置。

楼宇的3D图形的优点之一是使得用户可以从外部以不同视角来观察楼宇。可绕其轴线360度旋转楼宇，以揭示楼宇中各对象之间的新的有价值的关系，以及诸如门、电梯、水源等特征。但是，如上所述，图形中楼宇的连续旋转需要动画和大的计算量。

旋转还会引起用户丧失空间方向感的问题(“我现在是在看大楼的哪一面？我怎么才能回到前门或前厅一侧？”)。很明显需要一种方法，提供由360度旋转建立的视角改变的优点，同时把计算负担保持在最低，并对用户提供朝向参照。

还需要一种在无需动画软件的情况下绘制和旋转多维楼宇空间的系统和方法。另外，还希望为用户提供朝向指示符，以尽可能减少部分朝向迷失。最后，优选能够连续精确定位各楼层的对象，并且在无需排序多边形的情况下同时精确绘制透明度和深度。

附图说明

图1是根据本发明的系统的方框图；

图2A、2B是根据本发明的方法的流程图；

图3是通过图2A、2B的方法呈现的图；

图4示出了图2A、2B的方法的另外步骤；

图5示出了图2A、2B的方法的第三步骤；

图6示出了图2A、2B的方法的另外的步骤；

图7示出了图2A、2B的方法的又另外的步骤；

图8示出了图2A、2B的方法的又另外的步骤；

图9示出了图2A、2B的方法的又另外的步骤；

图10示出了图2A、2B的方法的又另外的步骤；

图11示出了图2A、2B的方法的又另外的步骤；以及

图12示出了图2A、2B的方法的又另外的步骤。

具体实施方式

尽管本发明可以用许多不同的方式来实施，但附图中示出并在这里详细说明本发明的具体实施例，应该理解，本公开应被看作是本发明原理的示例，而不应把本发明局限在所示出的具体实施例。

如下所述，根据本发明的一个实施例提供楼宇图像绕其轴线的分步旋转而不是连续旋转。本发明的方法和系统有益地消除了与旋转相关联的连续动画的需求，因此大大降低了计算量。另外，提供指示符来维持用户的方向感。

在本发明的一个方面，用户可按固定的步数以30度或60度的量级向右或向左绕其轴线旋转楼宇的图像。利用在呈现该楼宇图像的相同显示器上所呈现的多个命令按钮来执行间歇的或分步的旋转。例如，使用60度旋转按钮可用6个步骤执行完整的绕楼宇外围的行走，观察其选择的楼层。作为替换，可使用30度旋转按钮用12个步骤来执行。

操作者或用户的方向感通过使用“前”按钮得到强化或支持，“前”按钮可立即旋转图像使得用户从前面或前向的朝向来使用图像。

在本发明的另一方面，用户或操作者可在二维楼层平面图和表现多个楼层的三维视图之间进行切换。当在二维视图和三维视图之间进行切换时，由于新的视图与前一视图具有相同的朝向，方向感得到强化。

图1示出了系统10，该系统可分布在楼宇B1的全部多个楼层，用于监视整个楼宇的各种情况。可表示的情况包括火、烟雾、燃气、HVAC系统的操作、照明系统和/或安全系统，对此没有限制。

系统10可包括多个周围环境情况检测器，分散在整个楼宇中，一般地用14来标记，用于监视整个楼宇B1的各种情况。涉及检测器14输出的信号可耦合至火情控制与显示单元18。单元18可与分散在整个楼宇B1的各种检测器14按有线或无线方式来通信。

涉及楼宇B1内情况的信息可被呈现在一个或多个本地可视显示器上。这样的显示器可提供涉及多个外围环境检测器14的一个或多个成员14i的状态的信息。

单元18可利用控制电路20a来实现，控制电路20a可包括一个或多个可编程处理器。应该理解，所述处理器不需要在物理上相互邻近安置。它们可通过一个或多个网络来通信。

单元18还可包括控制和监视软件20b，可由控制电路20a的一个或多个处理器来执行。软件20b通过有线和/或无线介质(一般地用20c-1来标记)实现与多个外围环境检测器14的通信，以及与其他相间隔的设备的通信。通过有线或无线介质20c-2，可提供至其他场点的通信。

单元18还可包括软件20d(下面将详细讨论)，用于呈现楼宇B1的一个或多个绘制图像。按2D或3D形式绘制的图像可在本地呈现在二维显示单元20e上。单元20e可被附近的第一响应者观看，用于理解楼宇B1的布局，包括该楼宇的楼梯和电梯的位置、多个检测器14的各成员的位置和排列。可以突出显示那些发出报警情况的检测器。

本领域的技术人员能够理解，可使用各种软件来建立楼宇B1的各楼层的绘制图像。这里公开本发明的优选系统和方法，美国专利申请11/274,443的内容结合于此供参考。其他形式的绘制也包含在本发明的精神和范围之内。

图2A、2B一起示出了根据本发明的方法100。在步骤102，在显示器20e为用户示出了所选择楼层的二维视图，见图3。如图3所示，通过控制部件或按钮40a激活二维平面视图。通过控制部件或按钮40b激活三维视图。

图3示出了楼宇B1的第3层的平面视图，朝着该楼宇的前部观看，如朝向指示符40c所指示的。可以利用一般用42标记的多个控制部件或按钮来选择待显示的楼层。

通过控制部件或按钮46可显示报警列表。

在步骤104，用户可揿“3D”控制部件或按钮40b。响应于此，在步骤106，软件20d显示图4所示的楼宇B1的绘制图像。如图4所示，观察者或操作者连续观看图像，从楼宇的前面观看。在图4的显示画面的右侧的指示符44a和44b可被用于改变视角和视图的“斜度”。

根据多个42选择的楼层，即第3层，在图4的显示画面中突出显示。图4的显示画面不仅呈现第3层的结构以及其上下层的结构，还显示各检测器、报警指示装置、电梯、楼梯等的位置，对此没有限制。

除了显示指定按钮40a、40b，图4的显示画面还提供另外的控制按钮40-1…40-5，这些按钮可用于控制朝向并在显示器20e上产生旋转。例如，在步骤110，如果用户激活按钮40-2，请求顺时针30度旋转，在步骤11 2，绘制软件20d把图4的图像顺时针旋转30度，如图5所示。图5的显示画面呈现了具有所请求朝向的楼宇B1，同时依然在适当的相对位置示出了各检测器、报警输出装置、楼梯、电梯等，对此没有限制。

图6示出了楼宇B1的图像，其中用户再次激活了命令或控制按钮40-2，请求另一个30度顺时针旋转，这总共产生相对于该楼宇前部的60度旋转。作为替换，代替两次激活40-2按钮，在步骤116用户激活控制部件或按钮40-1，请求该图像的60度顺时针旋转，加上以前的30度旋转，产生相对于该楼宇前部的总共90度旋转(步骤118)。

只要用户激活“前”控制部件或按钮40-3，在步骤122，楼宇B1的图像旋转回其原始朝向，在步骤124使用户或操作者从该楼宇的前部观看该图像，见图7。

如图8所示，在步骤128，如果操作者或用户激活控制按钮40-4，请求30度逆时针旋转，相应地旋转楼宇B1的图像，并且如图8所示，在步骤130，例如继续在适当的位置显示各检测器、输出装置、楼梯或电梯等。类似地，如果用户继续激活30度逆时针旋转按钮或控制部件40-4，见图9、10，显示器20e上呈现的楼宇B1的图像按所请求的30度递增量被逆时针旋转。

当用户希望按图10的朝向但相对于不同的楼层观看楼宇B1，可从多个42选择另外的楼层，并且如图11那样显示。最后，如果用户选择或激活2D显示部件或按钮40a，在步骤136将按平面图形式呈现所选择的楼层，即第6层，见图12，按照与前面按三维视图最后呈现的图11的相同的相对于该楼宇前部的朝向。

如图12所示，在第6层的平面图中包括楼梯和电梯图符50a、50b，并可包括其他图符，如检测器和报警指示输出装置，如48a、48b，按照相对于第6层而且相对于该楼宇前部的适当朝向。应该理解，在图3～12的显示画面中还可以包括指示对第一响应者有用或重要的信息的其他符号，如洒水喷头的位置，以及在知道的情况下哪个洒水喷头已经被激活。其他的信息包括哪个检测器，如48a指示了报警情况。在图3～12的图像中还可包括其他如温度和空气质量的指示符，连同指示这些特定检测器的状态的颜色和数字指示。所有这样变化都在本发明的精神和范围之内。

由上述可知，可以进行大量的变化和改型而不脱离本发明的精神和范围。应该理解，对这里所示出的特定装置没有特别限制。这些改型和变化都包含在权利要求的范围内。

Claims (8)

1.一种系统，包括：

多个周围环境情况检测器；

与所述检测器通信的控制电路，包括第一软件，该第一软件至少部分地确定由至少某些所述检测器监视的区域中报警情况的存在；

第二软件，用于可视呈现被监视的该区域的至少一部分的表示；

所述表示具有首先形成的楼层要素、其次形成的相关该楼层要素定位的各对象以及然后形成的用于至少部分限定该楼层要素的墙壁要素；以及

第三软件，用于非连续地旋转所述表示。

2.如权利要求1所述的系统，其中某些所述对象对应于所述周围环境检测器的相应一些，并且该系统包括软件来提供邻近所述楼层要素一部分安置的检测器的状态的可视指示，所述指示指出了本地报警情况。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述第二软件可视呈现多个楼层要素，这些楼层要素被相应的后续形成的墙壁要素间隔开。

4.如权利要求3所述的系统，其包括第四软件，用于放大和缩小所述多个楼层要素的至少一部分。

5.如权利要求4所述的系统，其包括与至少某些所述检测器相关联的可变环境情况的数据库。

6.如权利要求5所述的系统，其中至少某些所述检测器是从包括下述的类中选择的：热检测器、燃气检测器、烟雾检测器、水流检测器、运动检测器和位置检测器。

7.如权利要求1所述的系统，其中所述第二软件在呈现所述表示之前检索所述表示的预存储格式。

8.如权利要求7所述的系统，其包括软件，用于把状态指示符与至少某些所述对象相关联。

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