CN107368656A - 基于bim+安防监控模拟及盲区分析的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于BIM+安防监控模拟及盲区分析的方法，能够对安防监控摄像头部署在目标建筑内的覆盖情况进行仿真模拟和盲区分析。所述方法包括：采用BIM技术，建立目标建筑的BIM模型，其中，建立的BIM模型，用于反映完整的所述目标建筑，并记录所述目标建筑的三维坐标；基于建立的BIM模型，部署安防监控摄像头；根据部署的安防监控摄像头，生成各个安防监控摄像头的监控范围；计算监控范围受相应的安防监控摄像头周围物体遮挡的情况，进行盲区分析和重叠区域分析；根据分析结果，标示出所述目标建筑内的监控有效区、盲区范围及重叠区域范围。本发明涉及安防监控技术领域。

Description

基于BIM+安防监控模拟及盲区分析的方法

技术领域

本发明涉及安防监控技术领域，特别是指一种基于BIM+安防监控模拟及盲区分析的方法。

背景技术

近年来，在大型公共建筑项目及其他重要建设项目中，对安防监控要求普遍也具有较高的要求。安防监控中，摄像头的部署数量多，现有技术中，一般根据经验进行部署，部署后才能进行调试和检验监控效果；在调试过程中，往往发现存在摄像头位置部署不合理(例如，被遮挡)，或者部分视线被遮挡的问题，从而导致在监控范围内出现盲区或重叠区现象，这个时候的调整代价比较高。以我国某市某条地铁为例，在施工过程中，因为安防监控摄像头的拆改增，产生了约3000万的费用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于BIM+安防监控模拟及盲区分析的方法，以解决现有技术所存在的安防监控摄像头的位置部署不合理，或者被遮挡，导致在监控范围内出现盲区或重叠区现象的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种基于BIM+安防监控模拟及盲区分析的方法，包括：

采用BIM技术，建立目标建筑的BIM模型，其中，建立的BIM模型，用于反映完整的所述目标建筑，并记录所述目标建筑的三维坐标；

基于建立的BIM模型，部署安防监控摄像头；

根据部署的安防监控摄像头，生成各个安防监控摄像头的监控范围；

计算监控范围受相应的安防监控摄像头周围物体遮挡的情况，进行盲区分析和重叠区域分析；

根据分析结果，标示出所述目标建筑内的监控有效区、盲区范围及重叠区域范围。

进一步地，所述建立目标建筑的BIM模型包括：

若所述目标建筑处于设计阶段，则基于BIM设计成果，建立所述目标建筑的BIM模型。

进一步地，所述建立目标建筑的BIM模型包括：

若所述目标建筑为已建成的建筑且需要新部署安防监控摄像头或修改已部署的安防监控摄像头，则也可以通过激光点云或三维拍照，建立所述目标建筑的BIM模型。

进一步地，所述基于建立的BIM模型，部署安防监控摄像头包括：

基于建立的BIM模型，根据预先确定的安防监控摄像头部署方案，部署所述安防监控摄像头；

其中，部署所述安防监控摄像头包括：确定各个安防监控摄像头的空间坐标及安防监控摄像头的参数范围。

进一步地，所述部署安防监控摄像头包括：

基于建立的BIM模型，根据所述目标建筑所遵从的规范，部署所述安防监控摄像头；

其中，部署所述安防监控摄像头包括：确定各个安防监控摄像头的空间坐标及安防监控摄像头的参数范围。

进一步地，所述根据部署的安防监控摄像头，生成各个安防监控摄像头的监控范围包括：

根据部署的安防监控摄像头，生成各个安防监控摄像头的监控范围；

根据生成的各个安防监控摄像头的监控范围，计算并调整各个安防监控摄像头的监控范围直至每个安防监控摄像头的监控范围在预设的理想区间内。

进一步地，所述计算并调整各个安防监控摄像头的监控范围包括：

计算各个安防监控摄像头镜头的焦距，视场角大小及镜头到被摄取物体的距离；

根据计算得到的各个安防监控摄像头镜头的焦距，视场角大小及镜头到被摄取物体的距离，调整各个安防监控摄像头的监控范围。

进一步地，所述计算各个安防监控摄像头镜头的焦距包括：

通过第一公式或第二公式，计算各个安防监控摄像头镜头的焦距；其中，所述第一公式表示为：f＝wL/W；

所述第二公式表示为：f＝hL/H；

其中，f表示镜头的焦距，w表示图象的宽度，W表示被摄物体的宽度，L表示被摄物体至镜头的距离，h表示图象高度，H表示被摄物体的高度。

进一步地，所述计算各个安防监控摄像头视场角大小包括：

通过第三公式计算水平视场角大小，所述第三公式表示为：Qw＝2tg-1(W/2L)；

通过第四公式计算水平视场角大小，所述第四公式表示为：Qh＝2tg-1(H/2L)；

其中，Qw表示水平视场角，Qh表示垂直视场角，W表示被摄物体的宽度，W＝2LtanQw/2，H表示被摄物体的高度，H＝2LtanQh/2，L表示被摄物体至镜头的距离。

进一步地，所述计算监控范围受相应的安防监控摄像头周围物体遮挡的情况包括：

将安防监控摄像头的视场角最外边缘看做射线，并假定周边物体的三维模型的不规则包围体由n个面组成；则使用射线与面是否相交的算法来完成计算，如果相交，说明安防监控摄像头视野被遮挡，产生了冲突；其中，

射线上的点表示为:PointOnRay＝Raystart+t*Raydirection；

平面表示为：Xn dot X＝d；

其中，PointOnRay表示射线上的点，Raystart表示射线的原点，t表示射线上的点距离原点的位置，Raydirection表示射线的方向，Xn表示平面的法线，X表示平面上的一个点，d表示平面到原点的距离，dot表示点积；

若射线和平面相交，则方程组：PointOnRay＝Raystart+t*Raydirection和Xn dotX＝d有解，并得到如下关系式：

Xn dot PointOnRay＝d

(Xn dot Raystart)+t*(Xn dot Raydirection)＝d

解得t:

t＝(d-Xn dot Raystart)/(Xn dot Raydirection)

其中，t代表原点到与平面相交点的参数；

把t带回方程组，得到射线与平面的碰撞点；

如果Xn*Raydirection＝0，则说明射线与平面平行，则将不产生碰撞；

如果t为负值，则说明交点在射线的相反方向，也不会产生碰撞。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，采用BIM技术，建立目标建筑的BIM模型，其中，建立的BIM模型，用于反映完整的所述目标建筑，并记录所述目标建筑的三维坐标；基于建立的BIM模型，部署安防监控摄像头；根据部署的安防监控摄像头，生成各个安防监控摄像头的监控范围；计算监控范围受相应的安防监控摄像头周围物体遮挡的情况，进行盲区分析和重叠区域分析；根据分析结果，标示出所述目标建筑内的监控有效区、盲区范围及重叠区域范围。这样，采用BIM技术，对安防监控摄像头部署在目标建筑内的覆盖情况进行仿真模拟和盲区分析，以便在安防监控摄像头实际安装之前就对安防监控摄像头的部署效果/监控范围进行仿真模拟，减少了安防监控摄像头部署靠人为判断可能未能考虑清楚的细节误差，避免了在建设期安防监控摄像头部署因此产生的盲区而进行相关设备的拆改，避免建设期拆改浪费，从而节约了建设成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于BIM+安防监控模拟及盲区分析的方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明针对现有的安防监控摄像头的位置部署不合理，或者被遮挡，导致在监控范围内出现盲区或重叠区现象的问题，提供一种基于BIM+安防监控模拟及盲区分析的方法。

为了更好地理解本实施例，先对建筑信息模型(Building InformationModeling，BIM)技术的发展阶段进行说明：

第一阶段：上世纪七十年代到九十年代，BIM概念的提出。这时候BIM技术在学术层面的探讨活跃，在实际项目中还未应用。

第二阶段：上世纪九十年代到本世纪初，是概念的推广和接纳阶段。建筑信息模型中主要信息是长宽高、面积、体积等基本信息。

第三阶段：从本世纪初到现在，正在经历BIM技术的深入应用和完善阶段。建筑模型中承载了更多的信息。

本实施例则是在第三阶段中一个新的应用点。这类应用现在普遍称之为BIM+技术应用。本实施例采用BIM+技术来描述、模拟安防监控摄像头的监控范围，以及监控摄像头与周边其他物体冲突检测。本实施例将其称之为基于BIM+安防监控模拟及盲区分析的方法。

如图1所示，本发明实施例提供的基于BIM+安防监控模拟及盲区分析的方法，包括：

S101，采用BIM技术，建立目标建筑的BIM模型，其中，建立的BIM模型，用于反映完整的所述目标建筑，并记录所述目标建筑的三维坐标；

S102，基于建立的BIM模型，部署安防监控摄像头；

S103，根据部署的安防监控摄像头，生成各个安防监控摄像头的监控范围；

S104，计算监控范围受相应的安防监控摄像头周围物体遮挡的情况，进行盲区分析和重叠区域分析；

S105，根据分析结果，标示出所述目标建筑内的监控有效区、盲区范围及重叠区域范围。

本发明实施例所述的基于BIM+安防监控模拟及盲区分析的方法，采用BIM技术，建立目标建筑的BIM模型，其中，建立的BIM模型，用于反映完整的所述目标建筑，并记录所述目标建筑的三维坐标；基于建立的BIM模型，部署安防监控摄像头；根据部署的安防监控摄像头，生成各个安防监控摄像头的监控范围；计算监控范围受相应的安防监控摄像头周围物体遮挡的情况，进行盲区分析和重叠区域分析；根据分析结果，标示出所述目标建筑内的监控有效区、盲区范围及重叠区域范围。这样，采用BIM技术，对安防监控摄像头部署在目标建筑内的覆盖情况进行仿真模拟和盲区分析，以便在安防监控摄像头实际安装之前就对安防监控摄像头的部署效果/监控范围进行仿真模拟，减少了安防监控摄像头部署靠人为判断可能未能考虑清楚的细节误差，避免了在建设期安防监控摄像头部署因此产生的盲区而进行相关设备的拆改，避免建设期拆改浪费，从而节约了建设成本。

作为一可选实施例，本实施例中，所述安防监控摄像头也可以用安防监控摄像机替换。

作为一可选实施例，本实施例中，在采用BIM技术，建立目标建筑的BIM模型之前，本发明实施例提供的基于BIM+安防监控模拟及盲区分析的方法还包括：搭建一套基于BIM+安防监控模拟及盲区分析的系统，所述系统包括：获取交互数据的客户端，BIM模型搭建和展示平台；其中，所述获取交互数据的客户端，用于面向客户获取监控部署的空间参数，倾角参数，摄像头的产品参数；确认理想的视距；所述BIM模型搭建和展示平台，用于建立目标建筑的BIM模型、部署安防监控摄像头、模拟安防监控摄像头的监控范围、判断安防监控摄像头受周边物体遮挡的情况、展示分析结果，从而方便用户确认出合理的安防监控摄像头的部署方案。

本发明实施例所述的基于BIM+安防监控模拟及盲区分析的系统，除了在安防监控摄像头实际安装之前就对安防监控摄像头的部署效果/监控范围进行仿真模拟，本发明实施例提供的BIM模型搭建和展示平台，还能够直观地展示目标建筑总体及各个部位的监控效果，受遮挡(盲区)情况，重叠覆盖情况，未覆盖情况，从而方便管理者、设计者和审核者能直观地、全面地掌握目标建筑内安防监控摄像头的部署与监控情况，便于做安防监控摄像头部署方案的确认或调整，也方便识别遮挡问题和采取合理对策。

在前述基于BIM+安防监控模拟及盲区分析的方法的具体实施方式中，进一步地，所述建立目标建筑的BIM模型包括：

若所述目标建筑处于设计阶段，则基于BIM设计成果，建立所述目标建筑的BIM模型。

在前述基于BIM+安防监控模拟及盲区分析的方法的具体实施方式中，进一步地，所述建立目标建筑的BIM模型包括：

若所述目标建筑为已建成的建筑且需要新部署安防监控摄像头或修改已部署的安防监控摄像头，则也可以通过激光点云或三维拍照，建立所述目标建筑的BIM模型。

在前述基于BIM+安防监控模拟及盲区分析的方法的具体实施方式中，进一步地，所述基于建立的BIM模型，部署安防监控摄像头包括：

基于建立的BIM模型，根据预先确定的安防监控摄像头部署方案，部署所述安防监控摄像头；

其中，部署所述安防监控摄像头包括：确定各个安防监控摄像头的空间坐标及安防监控摄像头的参数范围。

在前述基于BIM+安防监控模拟及盲区分析的方法的具体实施方式中，进一步地，所述部署安防监控摄像头包括：

基于建立的BIM模型，根据所述目标建筑所遵从的规范，部署所述安防监控摄像头；

其中，部署所述安防监控摄像头包括：确定各个安防监控摄像头的空间坐标及安防监控摄像头的参数范围。

在前述基于BIM+安防监控模拟及盲区分析的方法的具体实施方式中，进一步地，所述根据部署的安防监控摄像头，生成各个安防监控摄像头的监控范围包括：

根据部署的安防监控摄像头，生成各个安防监控摄像头的监控范围；

根据生成的各个安防监控摄像头的监控范围，计算并调整各个安防监控摄像头的监控范围直至每个安防监控摄像头的监控范围在预设的理想区间内。

在前述基于BIM+安防监控模拟及盲区分析的方法的具体实施方式中，进一步地，所述计算并调整各个安防监控摄像头的监控范围包括：

计算各个安防监控摄像头镜头的焦距，视场角大小及镜头到被摄取物体的距离；

根据计算得到的各个安防监控摄像头镜头的焦距，视场角大小及镜头到被摄取物体的距离，调整各个安防监控摄像头的监控范围。

在前述基于BIM+安防监控模拟及盲区分析的方法的具体实施方式中，进一步地，所述计算各个安防监控摄像头镜头的焦距包括：

通过第一公式或第二公式，计算各个安防监控摄像头镜头的焦距；其中，所述第一公式表示为：f＝wL/W；

所述第二公式表示为：f＝hL/H；

其中，f表示镜头的焦距，w表示图象的宽度，W表示被摄物体的宽度，L表示被摄物体至镜头的距离，h表示图象高度，H表示被摄物体的高度。

本实施例中，w表示图象的宽度，具体为被摄物体在电荷耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)靶面上成象宽度；h表示图象高度/视场(摄取场景)高度，具体为被摄物体在ccd靶面上成像高度；

本实施例中，CCD的参数包括：

靶面规格尺寸：单位mm

规格1/3"1/2"2/3"1"

W 4.8 6.4 8.8 12.8

H 3.6 4.8 6.6 9.6。

本实施例中，由于安防监控摄像头画面宽度和高度与电视接收机画面宽度和高度一样，其比例均为4:3，当L不变，

H或W增大时，f变小，当H或W不变，L增大时，f增大。

在前述基于BIM+安防监控模拟及盲区分析的方法的具体实施方式中，进一步地，所述计算各个安防监控摄像头视场角大小包括：

通过第三公式计算水平视场角大小，所述第三公式表示为：Qw＝2tg-1(W/2L)；

通过第四公式计算水平视场角大小，所述第四公式表示为：Qh＝2tg-1(H/2L)；

其中，Qw表示水平视场角，Qh表示垂直视场角，W表示被摄物体的宽度，W＝2LtanQw/2，H表示被摄物体的高度，H＝2LtanQh/2，L表示被摄物体至镜头的距离。

本实施例中，水平视场角Qw为水平观看的角度，垂直视场角Qh为垂直观看的角度，如果知道了水平视场角Qw或垂直视场角Qh便可计算出现场被摄物体的宽度W和高度H。

本实施例中，可以采用碰撞检测的原理，计算监控范围受相应的安防监控摄像头周围物体遮挡的情况，具体的：将监控摄像头的视场角最外边缘看做射线，并假定周边物体的三维模型的不规则包围体由n个面组成。可以使用射线与面是否相交的算法来完成计算，如果相交，说明摄像头视野被遮挡，产生了冲突。计算的定义为:

射线上的点表示为:PointOnRay＝Raystart+t*Raydirection；

平面表示为：Xn dot X＝d；

其中，PointOnRay表示射线上的点，Raystart表示射线的原点，t表示射线上的点距离原点的位置，t的取值范围是[0,无限远)，Raydirection表示射线的方向，Xn表示平面的法线，X表示平面上的一个点，d表示平面到原点的距离，dot表示点积；

现在我们得到射线和平面的两个方程:

PointOnRay＝Raystart+t*Raydirection

Xn dot X＝d

如果射线和平面相交相交，则上述方程组有解，并得到如下关系式：

Xn dot PointOnRay＝d

(Xn dot Raystart)+t*(Xn dot Raydirection)＝d

解得t:

t＝(d-Xn dot Raystart)/(Xn dot Raydirection)

t代表原点到与平面相交点的参数，把t带回方程组，得到射线与平面的碰撞点；如果Xn*Raydirection＝0，则说明射线与平面平行，则将不产生碰撞；如果t为负值，则说明交点在射线的相反方向，也不会产生碰撞。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于BIM+安防监控模拟及盲区分析的方法，其特征在于，包括：

采用BIM技术，建立目标建筑的BIM模型，其中，建立的BIM模型，用于反映完整的所述目标建筑，并记录所述目标建筑的三维坐标；

基于建立的BIM模型，部署安防监控摄像头；

根据部署的安防监控摄像头，生成各个安防监控摄像头的监控范围；

计算监控范围受相应的安防监控摄像头周围物体遮挡的情况，进行盲区分析和重叠区域分析；

根据分析结果，标示出所述目标建筑内的监控有效区、盲区范围及重叠区域范围。

2.根据权利要求1所述的基于BIM+安防监控模拟及盲区分析的方法，其特征在于，所述建立目标建筑的BIM模型包括：

若所述目标建筑处于设计阶段，则基于BIM设计成果，建立所述目标建筑的BIM模型。

3.根据权利要求1所述的基于BIM+安防监控模拟及盲区分析的方法，其特征在于，所述建立目标建筑的BIM模型包括：

若所述目标建筑为已建成的建筑且需要新部署安防监控摄像头或修改已部署的安防监控摄像头，则也可以通过激光点云或三维拍照，建立所述目标建筑的BIM模型。

4.根据权利要求1所述的基于BIM+安防监控模拟及盲区分析的方法，其特征在于，所述基于建立的BIM模型，部署安防监控摄像头包括：

基于建立的BIM模型，根据预先确定的安防监控摄像头部署方案，部署所述安防监控摄像头；

其中，部署所述安防监控摄像头包括：确定各个安防监控摄像头的空间坐标及安防监控摄像头的参数范围。

5.根据权利要求1所述的基于BIM+安防监控模拟及盲区分析的方法，其特征在于，所述部署安防监控摄像头包括：

基于建立的BIM模型，根据所述目标建筑所遵从的规范，部署所述安防监控摄像头；

其中，部署所述安防监控摄像头包括：确定各个安防监控摄像头的空间坐标及安防监控摄像头的参数范围。

6.根据权利要求1所述的基于BIM+安防监控模拟及盲区分析的方法，其特征在于，所述根据部署的安防监控摄像头，生成各个安防监控摄像头的监控范围包括：

根据部署的安防监控摄像头，生成各个安防监控摄像头的监控范围；

根据生成的各个安防监控摄像头的监控范围，计算并调整各个安防监控摄像头的监控范围直至每个安防监控摄像头的监控范围在预设的理想区间内。

7.根据权利要求6所述的基于BIM+安防监控模拟及盲区分析的方法，其特征在于，所述计算并调整各个安防监控摄像头的监控范围包括：

计算各个安防监控摄像头镜头的焦距，视场角大小及镜头到被摄取物体的距离；

根据计算得到的各个安防监控摄像头镜头的焦距，视场角大小及镜头到被摄取物体的距离，调整各个安防监控摄像头的监控范围。

8.根据权利要求7所述的基于BIM+安防监控模拟及盲区分析的方法，其特征在于，所述计算各个安防监控摄像头镜头的焦距包括：

通过第一公式或第二公式，计算各个安防监控摄像头镜头的焦距；其中，所述第一公式表示为：f＝wL/W；

所述第二公式表示为：f＝hL/H；

其中，f表示镜头的焦距，w表示图象的宽度，W表示被摄物体的宽度，L表示被摄物体至镜头的距离，h表示图象高度，H表示被摄物体的高度。

9.根据权利要求7所述的基于BIM+安防监控模拟及盲区分析的方法，其特征在于，所述计算各个安防监控摄像头视场角大小包括：

通过第三公式计算水平视场角大小，所述第三公式表示为：Qw＝2tg-1(W/2L)；

通过第四公式计算水平视场角大小，所述第四公式表示为：Qh＝2tg-1(H/2L)；

其中，Qw表示水平视场角，Qh表示垂直视场角，W表示被摄物体的宽度，W＝2LtanQw/2，H表示被摄物体的高度，H＝2LtanQh/2，L表示被摄物体至镜头的距离。

10.根据权利要求1所述的基于BIM+安防监控模拟及盲区分析的方法，其特征在于，所述计算监控范围受相应的安防监控摄像头周围物体遮挡的情况包括：

将安防监控摄像头的视场角最外边缘看做射线，并假定周边物体的三维模型的不规则包围体由n个面组成；则使用射线与面是否相交的算法来完成计算，如果相交，说明安防监控摄像头视野被遮挡，产生了冲突；其中，

射线上的点表示为:PointOnRay＝Raystart+t*Raydirection；

平面表示为：Xn dot X＝d；

其中，PointOnRay表示射线上的点，Raystart表示射线的原点，t表示射线上的点距离原点的位置，Raydirection表示射线的方向，Xn表示平面的法线，X表示平面上的一个点，d表示平面到原点的距离，dot表示点积；

若射线和平面相交，则方程组：PointOnRay＝Raystart+t*Raydirection和Xn dot X＝d有解，并得到如下关系式：

Xn dot PointOnRay＝d

(Xn dot Raystart)+t*(Xn dot Raydirection)＝d

解得t:

t＝(d-Xn dot Raystart)/(Xn dot Raydirection)

其中，t代表原点到与平面相交点的参数；

把t带回方程组，得到射线与平面的碰撞点；

如果Xn*Raydirection＝0，则说明射线与平面平行，则将不产生碰撞；

如果t为负值，则说明交点在射线的相反方向，也不会产生碰撞。