專利名稱：利用分步旋轉改變樓宇3d圖形顯示中視角的系統和方法
技術領域：
本發明涉及在二維圖形顯示器上建立和呈現三維圖像。特別，本發明涉及在二維圖形顯示設備上建立樓宇空間的三維繪制并利用分步旋轉來轉動該三維繪制的系統和方法。
背景技術：
已知的軟件和硬件可用于繪制包括樓宇空間的各種三維圖像。目前，已知的方法和系統不能清楚準確地描繪所繪制的樓宇圖像中各對象(object)的位置。另外，當這些對象位于多個樓層，目前不能清楚地描述這些對象相互之間的位置關系。
已知的系統包括使用圖形硬件來產生精確的三維圖像。其他已知的方法尋求通過首先繪制后壁來改進精確性。然后畫出樓層中的對象。最后繪制前壁。這樣的處理會由于其他的缺點而降低性能。某些系統使用動畫軟件來實現所顯示空間的旋轉。
已知的系統和方法常常不能在三維結構中同時精確繪制透明度和深度，除非從后向前繪制用于建立圖像的多邊形。但是，在這種處理中，由于時間和深度處理的要求，排序多邊形既低效也不靈活。根據目前使用的忽略深度的用于透明度的技術和忽略透明度來測試深度的技術都會引起錯誤。
大型樓宇的3D模型越來越多地用于圖形顯示，以支持各種領域的中的情境意識(situation awareness)，包括救火、樓宇安全、財產跟蹤和HVAC管理。例如，可使用半透明的樓宇3D模型來提供樓宇的鳥瞰圖、透視圖以及在三維空間中被激活的煙霧檢測器與熱檢測器的位置。從這樣的顯示中，消防隊員一看就明白火勢的蔓延情況，特別是在樓宇的各樓層之間的垂直蔓延情況。而且，消防隊員可以很直觀地看到到達起火處的路徑，并可看到其同伴隊友的位置。
樓宇的3D圖形的優點之一是使得用戶可以從外部以不同視角來觀察樓宇。可繞其軸線360度旋轉樓宇，以揭示樓宇中各對象之間的新的有價值的關系，以及諸如門、電梯、水源等特征。但是，如上所述，圖形中樓宇的連續旋轉需要動畫和大的計算量。
旋轉還會引起用戶喪失空間方向感的問題(“我現在是在看大樓的哪一面？我怎么才能回到前門或前廳一側？”)。很明顯需要一種方法，提供由360度旋轉建立的視角改變的優點，同時把計算負擔保持在最低，并對用戶提供朝向參照。
還需要一種在無需動畫軟件的情況下繪制和旋轉多維樓宇空間的系統和方法。另外，還希望為用戶提供朝向指示符，以盡可能減少部分朝向迷失。最后，優選能夠連續精確定位各樓層的對象，并且在無需排序多邊形的情況下同時精確繪制透明度和深度。
圖1是根據本發明的系統的方框圖；圖2A、2B是根據本發明的方法的流程圖；圖3是通過圖2A、2B的方法呈現的圖；圖4示出了圖2A、2B的方法的另外步驟；圖5示出了圖2A、2B的方法的第三步驟；圖6示出了圖2A、2B的方法的另外的步驟；圖7示出了圖2A、2B的方法的又另外的步驟；圖8示出了圖2A、2B的方法的又另外的步驟；圖9示出了圖2A、2B的方法的又另外的步驟；圖10示出了圖2A、2B的方法的又另外的步驟；
圖11示出了圖2A、2B的方法的又另外的步驟；以及圖12示出了圖2A、2B的方法的又另外的步驟。
具體實施例方式
盡管本發明可以用許多不同的方式來實施，但附圖中示出并在這里詳細說明本發明的具體實施例，應該理解，本公開應被看作是本發明原理的示例，而不應把本發明局限在所示出的具體實施例。
如下所述，根據本發明的一個實施例提供樓宇圖像繞其軸線的分步旋轉而不是連續旋轉。本發明的方法和系統有益地消除了與旋轉相關聯的連續動畫的需求，因此大大降低了計算量。另外，提供指示符來維持用戶的方向感。
在本發明的一個方面，用戶可按固定的步數以30度或60度的量級向右或向左繞其軸線旋轉樓宇的圖像。利用在呈現該樓宇圖像的相同顯示器上所呈現的多個命令按鈕來執行間歇的或分步的旋轉。例如，使用60度旋轉按鈕可用6個步驟執行完整的繞樓宇外圍的行走，觀察其選擇的樓層。作為替換，可使用30度旋轉按鈕用12個步驟來執行。
操作者或用戶的方向感通過使用“前”按鈕得到強化或支持，“前”按鈕可立即旋轉圖像使得用戶從前面或前向的朝向來使用圖像。
在本發明的另一方面，用戶或操作者可在二維樓層平面圖和表現多個樓層的三維視圖之間進行切換。當在二維視圖和三維視圖之間進行切換時，由于新的視圖與前一視圖具有相同的朝向，方向感得到強化。
圖1示出了系統10，該系統可分布在樓宇B1的全部多個樓層，用于監視整個樓宇的各種情況。可表示的情況包括火、煙霧、燃氣、HVAC系統的操作、照明系統和/或安全系統，對此沒有限制。
系統10可包括多個周圍環境情況檢測器，分散在整個樓宇中，一般地用14來標記，用于監視整個樓宇B1的各種情況。涉及檢測器14輸出的信號可耦合至火情控制與顯示單元18。單元18可與分散在整個樓宇B1的各種檢測器14按有線或無線方式來通信。
涉及樓宇B1內情況的信息可被呈現在一個或多個本地可視顯示器上。這樣的顯示器可提供涉及多個外圍環境檢測器14的一個或多個成員14i的狀態的信息。
單元18可利用控制電路20a來實現，控制電路20a可包括一個或多個可編程處理器。應該理解，所述處理器不需要在物理上相互鄰近安置。它們可通過一個或多個網絡來通信。
單元18還可包括控制和監視軟件20b，可由控制電路20a的一個或多個處理器來執行。軟件20b通過有線和/或無線介質(一般地用20c-1來標記)實現與多個外圍環境檢測器14的通信，以及與其他相間隔的設備的通信。通過有線或無線介質20c-2，可提供至其他場點的通信。
單元18還可包括軟件20d(下面將詳細討論)，用于呈現樓宇B1的一個或多個繪制圖像。按2D或3D形式繪制的圖像可在本地呈現在二維顯示單元20e上。單元20e可被附近的第一響應者觀看，用于理解樓宇B1的布局，包括該樓宇的樓梯和電梯的位置、多個檢測器14的各成員的位置和排列。可以突出顯示那些發出報警情況的檢測器。
本領域的技術人員能夠理解，可使用各種軟件來建立樓宇B1的各樓層的繪制圖像。這里公開本發明的優選系統和方法，美國專利申請11/274,443的內容結合于此供參考。其他形式的繪制也包含在本發明的精神和范圍之內。
圖2A、2B一起示出了根據本發明的方法100。在步驟102，在顯示器20e為用戶示出了所選擇樓層的二維視圖，見圖3。如圖3所示，通過控制部件或按鈕40a激活二維平面視圖。通過控制部件或按鈕40b激活三維視圖。
圖3示出了樓宇B1的第3層的平面視圖，朝著該樓宇的前部觀看，如朝向指示符40c所指示的。可以利用一般用42標記的多個控制部件或按鈕來選擇待顯示的樓層。
通過控制部件或按鈕46可顯示報警列表。
在步驟104，用戶可撳“3D”控制部件或按鈕40b。響應于此，在步驟106，軟件20d顯示圖4所示的樓宇B1的繪制圖像。如圖4所示，觀察者或操作者連續觀看圖像，從樓宇的前面觀看。在圖4的顯示畫面的右側的指示符44a和44b可被用于改變視角和視圖的“斜度”。
根據多個42選擇的樓層，即第3層，在圖4的顯示畫面中突出顯示。圖4的顯示畫面不僅呈現第3層的結構以及其上下層的結構，還顯示各檢測器、報警指示裝置、電梯、樓梯等的位置，對此沒有限制。
除了顯示指定按鈕40a、40b，圖4的顯示畫面還提供另外的控制按鈕40-1…40-5，這些按鈕可用于控制朝向并在顯示器20e上產生旋轉。例如，在步驟110，如果用戶激活按鈕40-2，請求順時針30度旋轉，在步驟11 2，繪制軟件20d把圖4的圖像順時針旋轉30度，如圖5所示。圖5的顯示畫面呈現了具有所請求朝向的樓宇B1，同時依然在適當的相對位置示出了各檢測器、報警輸出裝置、樓梯、電梯等，對此沒有限制。
圖6示出了樓宇B1的圖像，其中用戶再次激活了命令或控制按鈕40-2，請求另一個30度順時針旋轉，這總共產生相對于該樓宇前部的60度旋轉。作為替換，代替兩次激活40-2按鈕，在步驟116用戶激活控制部件或按鈕40-1，請求該圖像的60度順時針旋轉，加上以前的30度旋轉，產生相對于該樓宇前部的總共90度旋轉(步驟118)。
只要用戶激活“前”控制部件或按鈕40-3，在步驟122，樓宇B1的圖像旋轉回其原始朝向，在步驟124使用戶或操作者從該樓宇的前部觀看該圖像，見圖7。
如圖8所示，在步驟128，如果操作者或用戶激活控制按鈕40-4，請求30度逆時針旋轉，相應地旋轉樓宇B1的圖像，并且如圖8所示，在步驟130，例如繼續在適當的位置顯示各檢測器、輸出裝置、樓梯或電梯等。類似地，如果用戶繼續激活30度逆時針旋轉按鈕或控制部件40-4，見圖9、10，顯示器20e上呈現的樓宇B1的圖像按所請求的30度遞增量被逆時針旋轉。
當用戶希望按圖10的朝向但相對于不同的樓層觀看樓宇B1，可從多個42選擇另外的樓層，并且如圖11那樣顯示。最后，如果用戶選擇或激活2D顯示部件或按鈕40a，在步驟136將按平面圖形式呈現所選擇的樓層，即第6層，見圖12，按照與前面按三維視圖最后呈現的圖11的相同的相對于該樓宇前部的朝向。
如圖12所示，在第6層的平面圖中包括樓梯和電梯圖符50a、50b，并可包括其他圖符，如檢測器和報警指示輸出裝置，如48a、48b，按照相對于第6層而且相對于該樓宇前部的適當朝向。應該理解，在圖3～12的顯示畫面中還可以包括指示對第一響應者有用或重要的信息的其他符號，如灑水噴頭的位置，以及在知道的情況下哪個灑水噴頭已經被激活。其他的信息包括哪個檢測器，如48a指示了報警情況。在圖3～12的圖像中還可包括其他如溫度和空氣質量的指示符，連同指示這些特定檢測器的狀態的顏色和數字指示。所有這樣變化都在本發明的精神和范圍之內。
由上述可知，可以進行大量的變化和改型而不脫離本發明的精神和范圍。應該理解，對這里所示出的特定裝置沒有特別限制。這些改型和變化都包含在權利要求的范圍內。
權利要求
1.一種系統，包括多個周圍環境情況檢測器；與所述檢測器通信的控制電路，包括第一軟件，該第一軟件至少部分地確定由至少某些所述檢測器監視的區域中報警情況的存在；第二軟件，用于可視呈現被監視的該區域的至少一部分的表示；所述表示具有首先形成的樓層要素、其次形成的相關該樓層要素定位的各對象以及然后形成的用于至少部分限定該樓層要素的墻壁要素；以及第三軟件，用于非連續地旋轉所述表示。
2.如權利要求1所述的系統，其中某些所述對象對應于所述周圍環境檢測器的相應一些，并且該系統包括軟件來提供鄰近所述樓層要素一部分安置的檢測器的狀態的可視指示，所述指示指出了本地報警情況。
3.如權利要求1所述的系統，其中所述第二軟件可視呈現多個樓層要素，這些樓層要素被相應的后續形成的墻壁要素間隔開。
4.如權利要求3所述的系統，其包括第四軟件，用于放大和縮小所述多個樓層要素的至少一部分。
5.如權利要求4所述的系統，其包括與至少某些所述檢測器相關聯的可變環境情況的數據庫。
6.如權利要求5所述的系統，其中至少某些所述檢測器是從包括下述的類中選擇的熱檢測器、燃氣檢測器、煙霧檢測器、水流檢測器、運動檢測器和位置檢測器。
7.如權利要求1所述的系統，其中所述第二軟件在呈現所述表示之前檢索所述表示的預存儲格式。
8.如權利要求7所述的系統，其包括軟件，用于把狀態指示符與至少某些所述對象相關聯。
全文摘要
繪制三維空間中樓宇的方法和系統，首先繪制各樓層，然后添加對象，并且最終添加限定各樓層的墻壁。這樣，樓宇的三維繪制除了呈現該樓宇的整個形狀還示出了該樓宇內各對象的位置。可以根據用戶輸入不連續地繞軸線旋轉所述繪制。
文檔編號G08B25/00GK101093605SQ20071010119
公開日2007年12月26日 申請日期2007年5月9日 優先權日2006年5月9日
發明者托馬斯·A·普洛切, 杰弗里·M·賴伊 申請人:霍尼韋爾國際公司