CN102065315A - 一种用于电视台技术信息监测的三维可视化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及三维可视化系统及方法。具体涉及一种用于电视台技术信息监测的三维图形可视化方法。该方法对电视台内各部门节目制作系统的环境信息，设备数据，实时视频信息和信号状态进行采集和处理之后，建立适用于三维可视化的技术监测模型。通过将技术监测模型进行三维空间的映射和显示，就可以获得更直观，更灵活的电视台技术信息状态监看，从而完成对电视台技术信息监测更全面，简便的管理。

Description

一种用于电视台技术信息监测的三维可视化方法

技术领域：

本发明涉及三维可视化系统及方法，具体涉及一种用于电视台技术信息监测的三维可视化方法。

背景技术：

随着计算机科学技术的发展，显示系统逐步从二维平面显示到三维空间展示进行过渡，使人们能跟直观的对内容进行浏览。基于三维可视化的系统已经在医学领域和地质领域得到了广泛而有效的应用，如医学CT扫描，地质石油勘探地层还原与煤炭地下巷道场景仿真等。但是在广播电视领域的技术信息监测方面，这种应用几乎没有。如果能以三维方式展示当前的机房，设备，和信号的状态以及变化，就可以使用户更直观，更有效的掌握当前的系统运行状态和设备状态。同时可将环境信息，设备信息，信号信息，人员操作信息等直观的在仿真场景中显示出来并对其进行监控管理，对突发问题进行报警和三维可视化呈现。

为了实现三维可视化，必须获得当前技术信息系统的运行信息和信号状态信息。运行信息指的是当前技术信息系统内部的各个元素所处的位置和接口，如机房位置，机柜的位置和大小，机箱的位置，排布方式，接口信息等。信号状态信息包括当前通过设备的信号状态，信号格式和信号类型等。

系统运行信息一般来源于工程图和设备列表，工程图采用多种软件绘制，如AUTOCAD和VISIO等，工程图记载了当前的机房布局数据与设备物理数据，如在机房中机柜排放的位置，机柜中机箱的排布位置，以及机箱中板卡的插槽位置和宽度等信息。工程图也用于记录系统信号的连接方式和信号走向，用于表示整个系统的信号连接信息，如系统中的视频系统图，音频系统图等。同时，用户使用EXCEL设备列表和PDF文件来记录设备的类型，连接方式与设备的具体信息等。这种方式的缺点为；记录数据的载体过多，要确认一个设备需要查阅所有相关文档，才能获得结果，例如，在视频系统图中，如果同一设备有多个相关联设备，需要通过在整个图上检索设备的标注才能确定设备的上下级关联关系，大大增加了查找信息的工作量。

信号状态信息通过与设备通讯获得，现今使用的视音频设备支持SNMP标准协议，通过网络，即可实时获取当前设备的信号状态，信号格式与设备状态等信息，如常见的视频帧同步板卡，即可以对经过板卡的视频信号的有无，是否为静帧画面，是否为黑场画面，是否有静音进行预告。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种用于电视台技术信息监测的三维可视化方法，该方法可以有效提高技术信息管理的效率，提供更优良的技术信息管理手段。

本发明的技术方案如下：一种用于电视台技术信息监测的三维可视化方法，包括如下步骤：

a)根据系统数据的配置和物理布局，分别将各设备和各连线的的属性，如位置，接口类型，接口索引等输入数据库

b)根据各设备的位置信息，接口类型和接口索引，获得设备的控制类型；

c)针对上述设备和连线数据，选择和创建属于各个数据的元素，并赋予其基本属性；

d)根据上述元素的接口索引，获得完整的元素关联关系并存入数据库；

e)根据设备接口接收来自设备的数据和信息；

f)利用所获得的元素信息与接收到的设备的数据和信息建立技术监测模型；

g)将建立好的技术监测模型映射到三维空间中，对此三维空间进行展示；

进一步，如上所述的一种用于电视台技术信息监测的三维可视化方法，步骤e)中根据设备接口接收来自设备的数据和信息的步骤如下：

从数据库中获得设备的访问地址和接口索引；

根据设备的接口和地址，根据SNMP协议，从设备中获取状态信息；

根据从设备中获取的状态信息，将之按数据库中的元素位置和类型分类；

将处理结束的信息按特定格式存储至数据库。

进一步，如上所述的一种用于电视台技术信息监测的三维可视化方法，步骤f)中建立技术监测模型的步骤如下：

根据各元素的属性，从数据库中获得相关的元素信息和设备数据和信息；

根据各个元素的关联关系，计算获得当前各信号流经的链路；

按照获得的状态对各链路的节点元素状态属性进行赋值；

根据生成的链路数据建立适于三维展示的技术监测模型。

进一步，如上所述用于电视台信息技术的三维可视化显示方法，步骤g)中将建立好的技术监测模型映射到三维空间中并对此三维空间进行展示的步骤如下：

根据建立的技术监测模型，生成对应的三维场景；

根据当前系统的设备类型和当前经过设备的信号状态，生成对应的设备纹理贴图；

根据设备的具体位置，将生成的纹理贴图绘制到场景中相应的位置上；

根据信号状态的变换，实时更新三维场景。

本发明的有益效果如下：本发明对电视台技术信息进行了深度分析和处理，使得到的数据监测更符合三维可视化的显示。通过在物理场景中加入设备信息和信号信息的纹理贴图，使技术信息更为直观化和贴近现实场景，现场的三维表现比二维或静态的图片，文字的描述更为直观，全面和形象，从而提高了技术监测的效率和改善了技术监测的效果。

附图说明：

图1为实现本发明的一种电视台技术信息检监测的三维可视化方法的系统框图；

图2为本发明获取系统运行信息的流程图；

图3为本发明获取信号状态信息的流程图；

图4为本发明建立技术监测模型的流程图；

图5为本发明建立三维显示模型的流程图。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实例对本发明进行详细的描述。

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种能在电视台全台范围内或电视台单一部门内进行技术信息监测的三维可视化方法。通过采集并分析范围内的设备信息和信号信息，将其根据现实三维场景还原之后进行显示，实现技术信息的优化管理和设备故障信息的采集和解决。如图1所示，本发明所提供的一种用于电视台技术信息监测的三维可视化方法为数据获得，模型建立和模型展示三部分，具体步骤为：

1)从技术信息系统获得相关工程数据和设备配置信息，并根据设备接口接收来自设备的数据和信息。

2)模型建立模块利用所获得的技术信息系统工程数据和设备配置信息与接收到的设备数据和信息建立技术监测模型。

3)模型展示模块将建立好的技术监测模型映射到三维空间中，对此三维空间进行展示。

为了建立步骤2)中的技术监测模型，需要两方面的数据，一方面是系统工程数据，一方面是设备配置信息。

系统工程数据包含系统内的物理状态，以单一播出部门为例，工程数据包含设备机房，控制机房和供电机房等。设备机房内的数据包含各个机柜的排布，高度，机柜内部各个机箱的位置，大小，插槽数量，接口信息，机箱内部各个板卡的位置，宽度，类型等。同时，工程数据还包含了使用这些设备搭建的视频和音频系统的物理连接信息。

设备配置信息包含各设备的连接端口信息和设备的状态协议。通过设备的连接端口信息和协议，即可获得设备的运行信息和流经设备的信号状态信息，就可以进行数据分析，从而获得从整体到局部的全部信息，并可以根据获得的信息建立数据模型。

如图2所示，获得技术信息系统工程数据和设备配置信息的方法如下：

a)根据系统的配置和物理布局，将各设备的位置，接口类型，接口索引输入数据库；

b)根据系统的配置和物理布局，将各连线的位置，接口类型和索引输入数据库；

c)根据各设备的位置信息，接口类型和接口索引获得设备的控制类型；

d)针对系统数据，选择和创建属于各个数据的元素，并赋予其基本属性；

e)根据元素的接口索引，获得完整的元素关联关系并存入数据库。

上述方法主要是对技术信息系统现有信息数据进行转化，依据传统的系统构建方式，用户使用CAD和VISIO绘制系统结构图和物理布局图，并依据此进行建设施工。在此基础上，可以依据图纸把其中的各个元素抽离出来，如机房，机柜，机箱等，并赋予对应的各类属性，如高度，宽度，位置，接口索引，并建立此设备的所属关系和上下连接关系，如有视频分配板卡A，它位于机箱1的第一个槽位中，有四个输出端口，并将通过它的视频信号分配到帧同步板卡B。则此板卡就具有了名称，所属设备，位置，端口数量，各端口连接设备等属性。

通过此类属性，即可以获得一个技术信息系统从整体到局部的的设备树状结构。使用这种结构保存的信息，可以方便的进行查询和调取，并能快速获得它的上下级关系。

根据设备接口接收来自设备的数据和信息如图3所示，获得设备数据和信息的方法如下：

(a)从数据库中获得设备的访问地址和接口索引；

(b)根据设备的接口和地址，根据SNMP协议，从设备中获取状态信息；

(c)根据从设备中获取的状态信息，将之按数据库中的元素位置和类型分类；

(d)将处理结束的信息按特定格式存储至数据库。

上述方法主要是获取设备的各类实时信息，在系统运行过程中，需要反馈各类实时信息。在传统的监看方式中，用户通过监看各个终端屏幕的画面，才可获取到信号的当前状态，在发现信号异常时，需要配合图纸去机房检查各级设备的接口灯报警情况，同时需要比对设备说明书才能确认异常内容，费时费力，非常影响处理的速度和效率。随着现今技术的发展，各类设备都具备了第三方访问的接口，通过标准SNMP协议即可访问各类设备，SNMP协议为公开的标准协议，在此不予展开阐述。根据SNMP协议可以通过网络与相关设备建立连接，可以通过主动和被动的方式获取到设备的各种状态信息和设备参数。

在与设备进行通讯和信息采集时，采用多线程的方式，也就是说在采集信息时，不会影响到其他的功能，这样同时也保证了多设备信息采集的实时性和有效性，有效避免了数据接收的延迟。从设备获得的状态信息，是按照设备本身的逻辑顺序排列的，如与机箱通讯时，机箱会返回所有此机箱与里面的所有板卡的信息。这些信息需一一处理之后放置于设备树结构中的各个元素之中，并与相应的元素属性对应。对于设备信息的保存，采取以DWORD的方式存储，一个DWORD由32bit构成，每个bit对应一种状态信息。例如，设备的视频信号丢失定义为0x00000001，则采集到的实际信息与当前所记录的设备作和运算，即可得出应显示的设备状态。采取这种记录方式，减少了数据记录的冗余度，并增加了处理的效率。

如图4所示，利用所获得的技术信息系统工程数据和设备配置信息与接收到的设备的数据和信息建立技术监测模型的方法如下：

(1)根据各元素的属性，从数据库中获得相关的元素信息和设备数据和信息；

(2)根据各个元素的关联关系，计算获得当前各信号流经的链路；

(3)按照获得的状态对各链路的节点元素状态属性进行赋值；

(4)根据生成的链路数据建立适于三维展示的技术监测模型。

通过接口访问到的信息是属于设备相关的散列式信息，包括所获得的环境信息，设备数据，实时视频信息和信号状态等，并不适合在一个集中的场景模型中显示。通过对于当前系统链路的计算，可以生成三维场景所需的技术监测模型，它主要包括系统的各个物理元素，流经元素的信号状态，系统当前的主要信号链路等各类信息。按照物理位置和信号逻辑结构进行分类后，按照物理元素和信号元素进行三维可视化显示。

为了建立三维可视化场景，需要从现实的元素中抽象出各个显示元素，并按照一定逻辑进行分配。一个大规模场景由大量复杂对象组成，以电视台为例，电视台由多个不同部门组成，如播出部，转播部，录制部等，每个部门都可以视作有各自属性的视觉元素，各个部门内部又有自己的子系统，包含机柜，操作台，机架，设备，而设备又可分类为视频处理设备，视频显示设备，视频分配设备，音频处理设备等多个种类。根据此逻辑从数据库中可以获得树状设备树，例如，根节点为某电视台，而一级子节点为电视台内部门，二级子节点为部门内物理设备，而每个节点均具有自己的属性。

获取元素之后，根据所获取的信号状态和切换信息，计算当前的主要信号链路。

对链路中存在的节点元素的状态属性，赋值，如设备的电源状态，风扇状态，信号是否丢失，静帧，黑场等。

从数据库中获取相关的元素类型和连接关系，从而可以计算出当前各信号流经的链路。所以将各类设备，信号，视频等信息以一定方式存储到计算机中，并实现与整个物理系统的关联，以完成信息可视化的需求。

如图5所示，将建立好的技术监测模型映射到三维空间中，对此三维空间进行展示的产生步骤如下：

1.识别整个场景有可能包含的元素，基于内容的图像提取。

2.进行整个场景交互的位置评估。

3.先生成对应的三维空间中的点，然后根据点重建完整的三维表面模型。导入物理数据和实景贴图。

4.跟踪场景中的实时信息。对实时信息进行状态反馈。

三维场景的展示主要包括三维场景的建立和三维物件的纹理贴图。在场景中，包括各种三维元素，如机房，机柜，机箱，板卡等，而各个元素之间，通过物理位置发生关系，如机柜在机房中并列排布，机箱在机柜中按上下安置，板卡在机箱中按从左到右的顺序插入。所以在各个元素的场景构建中，必须充分考虑到元素之间的重合，叠交等关系。同时，为了使场景更接近正式场景，根据各个元素的实时状态选取最接近的纹理贴图。本方法利用现有的物理信息，采用虚拟现实技术和实体建模技术，构建三维可视化系统。并通过与其他设备及系统的接口，显示监测，环境等实时数据。浏览，查询各种设备的各种参数和实时状态信息，采用面向电视台的专业三维矢量数据模型。

经过前面的描述可以看到，对于三维场景的构建，是一个不断变化的过程，场景随着信号状态的变化不断发生变化，而同时系统要不断的与设备进行通讯，以保证状态信息的一致性。系统的多线程特征保证系统在计算场景的同时，保证了系统通讯的实时性。从而得到与当前设备信息与信号信息完全一致的监测场景。

本发明所述的方法并不限于具体实施例中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

Claims (4)

1.一种用于电视台技术信息监测的三维可视化方法，包括如下步骤：

1)根据系统数据的配置和物理布局，分别将各设备和各连线的的属性，如位置，接口类型，接口索引等输入数据库；

2)根据各设备的位置信息，接口类型和接口索引，获得设备的控制类型；

3)针对上述设备和连线的数据，选择和创建属于各个数据的元素，并赋予其基本属性；

4)根据上述元素的接口索引，获得完整的元素关联关系并存入数据库；

5)根据设备接口接收来自设备的数据和信息；

6)利用所获得的元素信息与接收到的设备的数据和信息建立技术监测模型；

7)将建立好的技术监测模型映射到三维空间中，对此三维空间进行展示。

2.如权利要求1所述的一种用于电视台技术信息监测的三维可视化方法，其特征在于，步骤5)中根据设备接口接收来自设备的数据和信息的步骤包括：

a)从数据库中获得设备的访问地址和接口索引；

b)根据设备的接口和地址，根据SNMP协议，从设备中获取状态信息；

c)将从设备中获取的状态信息按数据库中的元素位置和类型分类；

d)将处理结束的信息按特定格式存储至数据库。

3.如权利要求1所述的一种用于电视台技术信息监测的三维可视化方法，其特征在于，步骤6)中建立技术监测模型的步骤包括：

(1)根据各元素的属性，从数据库中获得相关的元素信息和设备数据和信息；

(2)根据各个元素的关联关系，计算获得当前各信号流经的链路；

(3)按照获得的状态对各链路的节点元素状态属性进行赋值；

(4)根据生成的链路数据建立适于三维展示的技术监测模型。

4.如权利要求1所述的一种用于电视台技术信息监测的三维可视化方法，其特征在于，步骤7)中将建立好的技术监测模型映射到三维空间中并对此三维空间进行展示的步骤包括：

i.根据建立的技术监测模型，生成对应的三维场景；

ii.根据当前系统的设备类型和当前经过设备的信号状态，生成对应的设备纹理贴图；

iii.根据设备的具体位置，将生成的纹理贴图绘制到场景中相应的位置上；

iv.根据信号状态的变换，实时更新三维场景。

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