專利名稱：渲染建筑空間的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及三維圖像在二維圖形顯示器上的創(chuàng)立和呈現(xiàn)。特別地，本發(fā)明涉 及在二維圖形顯^置上產(chǎn)生建筑空間的三維渲染圖并將其呈現(xiàn)在二維圖形顯 /^置上的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
己知的軟件和硬件可用于渲染各種鄉(xiāng)的三維圖像，包括離空間。已知的 方法和系統(tǒng)有時不能清楚或精確地描述目標(biāo)在自渲染圖中的位置。此外，有 時當(dāng)這些目標(biāo)位于多層上時，目標(biāo)和目標(biāo)之間的位置關(guān)系也不能清楚地描述。
己知的系統(tǒng)包括利用制圖硬件來嘗i,生精確的三維圖像。其它已知的方法
設(shè)法通31先渲染后面的墻來提高精度。然后畫各層內(nèi)的目標(biāo)。最后，渲染前面
的墻。然而，這種過程可育譴受性能惡化的其它缺陷。
已知的系鄉(xiāng)昉^1常不能同時精輸^H^^勾中的透明度禾聰度，劇擁來 倉犍圖像的多:ii^鈔A/S至U前ite^。然而，^&樣的過程中，由于時間和深度的 M要求，對多娜^f選數(shù)效率差，數(shù)W行。因而，現(xiàn)有的忽略深度、利
用透明度的技7|^#忽略透明度、觀Ji力果度WS術(shù)可能會出鵬腺。
^^賣著需求精確渲染多維，空間的系統(tǒng)和方法。,地，精確定位各層上 的目標(biāo)又同時精確渲染透明度和深度而不用揀選多邊糊每成為可能。


圖1是依照本發(fā)明的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖2是依照本發(fā)明的方法的流程亂
圖3是圖2方法中一個步驟的圖像；
圖4示出了圖2方法中的另一個步驟；
圖5示出了圖2方法中的第三步驟；
圖6A、 6B示出了如圖1的，渲染圖的不同視圖；并且圖7A、 7B、 7C結(jié)合圖1的離渲染圖一起標(biāo)緊急事《襯旨示的發(fā)^M勢。
具體實(shí)施例方式
盡管本發(fā)明的實(shí)施例可剤艮多不同的形式，其中具體的實(shí)施例在附圖中示出 并且在此詳細(xì)描述，應(yīng)理解其為本發(fā)明原理的范例，也是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明原理的最 好模式，并且不應(yīng)將本發(fā)明限定在所述特殊實(shí)施例中。
體現(xiàn)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法采用建筑的半透明表示法，提供三維、多層，的 渲染圖?？擅枋霾煌瑢又谢蛟趯用嫔系哪繕?biāo)位置。這些目標(biāo)包括內(nèi)墻、煙霧探 測器、撤退樓梯、電梯、危險材料、和門，而不限于這些。
此外，依照本發(fā)明，^m^示可渲染成半透光的淺灰色。該i^色可防止渲 染墻被污染或^Jlffl:^m^示目標(biāo)的標(biāo)記。，地，層面將渲染得比墻更深。
這樣有特別的優(yōu)點(diǎn)，即更深色的層將目標(biāo)可視地固定到特定的層面和空間，以 使它們看來不會"漂浮"。
在一個方面中，控制軟件可以圍繞垂直的軸旋轉(zhuǎn)建筑或目標(biāo)的顯示。連續(xù)變 化視差可以進(jìn)一步傳遞目標(biāo)在空間中連同深度和距離關(guān)系的位置。
在本發(fā)明的另一方面中，建筑物的層面從底到頂渲染。 地，每個層面首 先不需深度測試地渲染。然后目標(biāo)可方i(g在層面上伴隨著深度測試。最后，產(chǎn) 生墻面，無需深度測試。
在墻的透明度相對暗淡時，由于其上有目標(biāo)存在的相同層面上的位于一個目 標(biāo)后面的墻的顯示導(dǎo)致的任何不精確性都可能將顏色貢獻(xiàn)到目標(biāo)上。然而，在 墻的透明度是暗淡的情況下，這種不精確性基本上無法檢測。
在本發(fā)明的另外方面中，建筑里各種目標(biāo)例如環(huán)境瞎況探測器的狀態(tài)可基本 上實(shí)時地表現(xiàn)，以供在渲染結(jié)構(gòu)中建立火災(zāi)定位、方向和程度等不限之用。各 層的第一個響應(yīng)器的定位同樣可基本上實(shí)時地顯示。
依靠圖形界面，使用者可開始或結(jié)束正在展現(xiàn)的建筑的旋轉(zhuǎn)，或者從固定的 視點(diǎn)沿一條線放大和縮小來更好地理解皿中各目標(biāo)和層面之間的關(guān)系。
在本發(fā)明的又一方面中，多層建筑可被渲染，例如在火災(zāi)情形顯示中，以供 第一響應(yīng)器用來估計(jì)火災(zāi)情況的位置和程度。這樣的顯示還可用來定位可能通 往火災(zāi)的多層路徑以便對其進(jìn)行抑制，同時還可以定位通往建筑中的個人路徑 以便幫助他們安全離開房屋。圖i示出ms建筑Bi的多層、為了監(jiān),及，的各種情況而分布的系統(tǒng)
10。各種情況可包括火、煙、氣、HVAC系統(tǒng)的操作、照明系統(tǒng)、禾口/或安全系 統(tǒng)，而不限于這些。
系統(tǒng)10可以包含艦離分散的、通常用14標(biāo)的多個環(huán)境情況探測器， 以鵬控艦建筑B1內(nèi)的各種情況。關(guān)于來自探測器14的輸出的信號可以耦 合到火災(zāi)情形控制和顯示單元18。單元18可以與遍及建筑B1分散的各種探測 器14進(jìn)纟亍有線^5線通信。
建筑Bl里有關(guān)瞎況的信息可呈現(xiàn)一個或多個局部可視顯示。這種顯示可提 供關(guān)于多個環(huán)境瞎況探測器14的一個或多個元件14i的狀態(tài)的信息。
單元18可用控制電路20a實(shí)現(xiàn)，控制電路20a可包括一個或多個可編程處理 器。可以理解，處理器不需要全部一個相鄰著另一個的物理定位。它們可通過 一個或多個網(wǎng)絡(luò)通信。
單元18還可包括由控制電路20a的一個或多個^hS器執(zhí)行的控制軟件20b。 軟件20b與多個環(huán)境瞎況探測器14、以及其它#[戈裝置通過一般由20c-l標(biāo) 的有線和/或無線媒介實(shí)現(xiàn)通信。還可通過有線或無線々某介20c-2 !^共到其它地 點(diǎn)的通信。
單元18還可包括軟件20d，隨后將更詳細(xì)地討論，以呈現(xiàn)，B1的一個或 多個渲染。渲染可在二維可視顯示單元20e上局部呈現(xiàn)，其可被附近的第一響 應(yīng)器觀察以便理解建筑B1的布局，包括建筑中的樓梯和電梯的位置、多個探測 器14的元件的位置和排列。那些鄉(xiāng)警報指示的探測器可被高亮顯示。
根據(jù)本發(fā)明和隨后描述的方法，單元18還可包括一個或多個像數(shù)據(jù)庫D1 — 樣的數(shù)據(jù)庫，該l^庫可包括關(guān)于^mBl的靜^t息和/，筑Bl的層的多層 預(yù)建渲染。
數(shù)據(jù)庫D2可包括關(guān)于，B1里的瞎況的實(shí)時動態(tài)信息。這些信息可包括對 正在指出警報瞎況的多個探測器14的識別以及iSA這種狀態(tài)的時間、消防員的 位置和本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的相關(guān)信息。
應(yīng)理解，系統(tǒng)10僅^范性的并且不限于本發(fā)明。此外，多個探測器14的 類型和性質(zhì)如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，包括但不限于那些環(huán)境瞎況探測器的 ，用于監(jiān)控建筑情況^^似情況。例如，多個探測器14的元件可以是包括 運(yùn)動傳感器、位置傳li^等以i尉戶鄉(xiāng)Bl為目的的安全相關(guān)探測器。在這樣的實(shí)施例中，軟件20d可依次顯示激活的安全相關(guān)警報，這些警報指示離中一 個或多個個體的移動路徑。因此，這雖息還可結(jié)合來自多個探測器14的其它 元件的信息，其它元件14包括所有類型的火災(zāi)探測器、煙霧探測器等類似探測 器，而不限于這些。
圖2示出將皿Bl渲染為可呈現(xiàn)在顯示器20e上的基本透明的圖像的過程 100，以在緊急事件時供第一響應(yīng)器使用。過程100可離線實(shí)現(xiàn)，以便創(chuàng)建， Bl的各層渲染，并且在之后存儲到本地?cái)?shù)據(jù)庫例如數(shù)據(jù)庫Dl以按照需要隨后 在顯示器20e上呈現(xiàn)?？商鎿Q地，軟件20d可基于存儲在數(shù)據(jù)庫Dl中的靜態(tài)建 筑信息實(shí)現(xiàn)渲染過程。應(yīng)理解，何時何^鍵自B1的渲染是沒有限制的。
按照過程IOO，從多層建筑的第一層開始，每次渲染建筑B1的一層。在第一 步102中設(shè)置層數(shù)n為l。
在第二步104中，所述層被渲染。例如，看圖3中，在單元(如單元20e) 的示意性屏幕52上呈現(xiàn)的層50-1的渲染50。如圖2所述，如在步驟104中渲 染當(dāng)前層的靜態(tài)^m信息從預(yù)存儲的數(shù)據(jù)庫Dl提供，數(shù)據(jù)庫D1包括詳細(xì)說明 ，Bl必要的靜態(tài)信息。
在步驟106中，來自娜庫D1的靜態(tài)目標(biāo)可相對于當(dāng)前層50-1渲染，如圖 4所示。目標(biāo)可包括在給出的層上的靜態(tài)的或有充分永久性質(zhì)的結(jié)構(gòu)例如樓梯或 電梯50-2，以及環(huán)境瞎況探測器、警報指示器例如音響器、聲音輸出體、閘 門等類似物50-3，而不限于這些。
可以理解，在步驟106中，靜，置信息可M:數(shù)據(jù)庫D1獲得并利用。在 渲染要包括實(shí)時瞎況或狀劍言息時，繊庫D2可被訪問以獲取有關(guān)有效警報 器、有效輸出裝置、第一響應(yīng)m置(基于無線通信)等類似物不限的信息。 這^f言息能按照需要以實(shí)時或基本上實(shí)時的基礎(chǔ)提供，直到建立渲染并隨后渲 染在顯示器20e或任何希望的置換位置上。
在步驟108中做出關(guān)于是否所有層已被渲染，在該瞎況下建筑圖像完成的判 定。在這種情況下，圖像會,旋轉(zhuǎn)或者被第一響應(yīng)器或其它相關(guān)部#^析。
在沒有完成渲染的情況下，當(dāng)前層的墻被渲染，步驟IIO，最好見于圖5，墻 504。墻可以任何順序渲染。隨后，層數(shù)增加，步驟112和過程被重皿到碰到 屋頂，歩驟108。
圖6A示出了在顯示器如本地顯示器20e或置換顯示器上的示例性完成的渲染54。如圖6A所示，每一層，例如層Fi首先被渲染，然后目標(biāo)呈現(xiàn)例如電梯、 樓梯^^似物Oi，目標(biāo)如環(huán)境瞎況探測器或輸出裝置Di以，一響應(yīng)器耗損的 一種信號源和類似物等被定位并顯示在相應(yīng)的層上。然后，層Fi被在層K和相 關(guān)目標(biāo)Di、 0i之后渲染的相應(yīng)的墻Wi限定。
圖6B示出了渲染B1-R，與圖6A中是相同的^m渲染，但來自不同的觀察 角度并且有不同的放大倍率。技術(shù)人員將理解，軟件20d可旋轉(zhuǎn)^^渲染以及 放大其一部分或全部，以便于檢査。
可以理解，圖6A和6B的顯琉寺別有用并艦觀察者很有益，因?yàn)楦鹘ㄖ?染圖被渲染奶象^mBl由半透明材料如灰色塑料構(gòu)成一樣。渲染B1-R的構(gòu)造 (，及具有半透明墻的，B1的三維透視渲染)使得它除了傳遞m^的皿 外，還可以傳遞建筑中目標(biāo)的位置。財(cái)卜，借助于軟件20d使渲染Bl-R連同相 關(guān)目標(biāo)一起旋轉(zhuǎn)的性能，可清楚闡明目標(biāo)相對于各層的位置。，中的當(dāng)前走 向可相對于層或目標(biāo)以正確的空間關(guān)系顯示。
方法100的渲染具有進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)，如圖6B所示，各，可以半透明淺灰 色渲染。魏免了墻條染或包藏了魏中的目標(biāo)表示的問題。此外，所述層 可渲染得比墻體更深。這樣的優(yōu)點(diǎn)是更深色的層將目標(biāo)可視地固定到垂直空間 中的特定層，與呈現(xiàn)"漂浮"的圖像相反。
按照方法100，渲染錯誤^M少。在墻體位于同一層的目標(biāo)背后時可能產(chǎn)生 最小的不精確性。在這種情況下，目標(biāo)將趨向?qū)⑵漕伾暙I(xiàn)到目標(biāo)上。禾U用微 弱的墻體圖像，該影響可被降至嘬小。
圖7A、 7B和7C—起標(biāo)基于靜態(tài)^[信息、娜庫D1、以及來自關(guān)于指 ^W報情況的多個探測器14的元件的反饋的結(jié)合實(shí)時或基本上實(shí)時的示意性發(fā) 展過程。如圖7A所示，探測器Di、 Di-l顯^W報情況，并將以有效或警報的 狀態(tài)呈現(xiàn)在顯示器20e上。
紋時隨后顯示的圖7B中，該相同的探測器繼續(xù)處于警報狀態(tài)，并且探測 器Di-2和Di-3現(xiàn)在開始顯^W報狀態(tài)。最后，在圖7C中，另外的探測器Di4、 Dp5和Di-6顯示警報狀態(tài)并指示關(guān)于緊急事件情況發(fā)展的明確方向和趨勢?？?以理解，如上所述，然后禾,軟件20d旋轉(zhuǎn)渲染Bl-R，以提供有效探測器和層 R上的其它目標(biāo)之間的關(guān)系的更清楚的理解。
從前述中，可以看出，可進(jìn)行不脫離本發(fā)明的精神和范圍的多種變化和修改。應(yīng)當(dāng)理解，對關(guān)于在此說明的具體，不是限制性或者應(yīng)該被推斷。當(dāng)然，附 加的權(quán)利要求將涵M^有落入權(quán)利要求范圍內(nèi)的修改。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括獲取相對于將要渲染的建筑的層的信息；響應(yīng)于獲取的信息，建立基本上透明的層；響應(yīng)于獲取的信息，相對于所述層定位所選的目標(biāo)。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其包括用多面墻包圍所述層和目標(biāo)。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其包括建立專門的離數(shù)據(jù)庫。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述獲取包括訪問該專門的，數(shù)據(jù)庫。
5. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述獲取包括為了多層自的信息訪 問該專門的自 庫。
6. 如禾又利要求2所述的方法，其包括用墻建立與該基本上透明的層元素 相間隔的另一基本i^t明的層。
7. 如權(quán)利要求2所述的方法，其包括粒多個層和墻的組合，用插入的 墻將每一層與至少一個另外的層相間隔。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其包括建立層和墻的組合，用插入的墻將 至少一些層與相鄰的第一禾瞎二層相間隔。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其包括提供關(guān)于至少一些目標(biāo)的狀態(tài)的圖 形標(biāo)記。
10. 如權(quán)利要求8所述的方法，其包括顯示安裝在各渲染層上的火災(zāi)探測器。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其包括顯示用以識別出有效火災(zāi)探測器 的標(biāo)記。
12. 如權(quán)利要求l所述的方法，其包括提供可標(biāo)至少一些目標(biāo)的狀態(tài)的 動態(tài)離信息。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其包括顯示可表示至少一些目標(biāo)的狀態(tài)的指示器。
14. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中定位包括顯示在層上的環(huán)境情況探測 器的位置。
15. —種系統(tǒng)，包括 具有皿特征的第一數(shù)據(jù)庫；響應(yīng)于建筑特征，^:建筑的至少一4^擇的層的半透明表示的第一軟件;將來自第一 庫的目標(biāo)定位在iM擇的層上的第二軟件；禾口為該選擇的層^5:墻體的表示的第三軟件。
16. 如禾又利要求15所述的系統(tǒng)，其包括具有動態(tài)建筑特征的第二數(shù)據(jù)庫。
17. 如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其包括將來自第二繊庫的狀劍言息合 并到該選擇的層的表示的另外軟件。
18. 如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其包括將所述表示呈現(xiàn)為多維圖像的顯 ^置和其它軟件。
19. 如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其包括旋轉(zhuǎn)至少所述多維圖像的軟件。
20. 如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其包括響應(yīng)于環(huán)境情況，歡活在顯示器 上呈現(xiàn)的目標(biāo)的軟件。
21. 如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其包括相對于、撒活目標(biāo)的顯満劍言息。
22. 如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中該軟件將所述録呈現(xiàn)為多層魏。
23. 如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其包括具有動態(tài)建筑情況的第二翻庫。
24. 如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其包括將活動的目標(biāo)呈現(xiàn)在魏的各層上。
25. —種系統(tǒng)，包括 多個環(huán)境情況探測器； 與探測器通信的控制電路，包括在被至少一些探測器監(jiān)控的區(qū)域里、至少部分地粒警報情況的存在的第一軟件；用于可視地呈現(xiàn)^i^控區(qū)域的至少一部分的半透明表示的第二軟件； 所^M現(xiàn)具有首先形成的層元素，其次形成的、相對于該層元素定位的目標(biāo)，以及隨后形成的、至少部分限制該層元素的墻元素。
26. 如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中一些目標(biāo)對應(yīng)于M環(huán)境瞎況探測 器，該系統(tǒng)i^包括用以提供指示本地警報瞎況的探測^R態(tài)的可視衞己的軟件， 所述探測器與該層元素的一部分相鄰定位。
27. 如豐又利要求25所述的系統(tǒng)，其中第二軟件可視ite現(xiàn)多個被后來形 成的各墻元素相間隔的層元素。
28. 如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其包括用來旋轉(zhuǎn)多個層元素的第三軟件， 或者，用來放大和縮小多個層元素的至少一部分的第四軟件中的至少一個。
29. 如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其包括與至少一些探測器相關(guān)聯(lián)的具有可變環(huán)境膚況的 庫。
30. 如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中至少一些探測器選自下面的組群， 所述組群包括熱探測器、氣體探測器、煙霧探測器、水流探測器、運(yùn)動探測 器和位置探測器。
31. 如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中第二軟件在呈現(xiàn)預(yù)存儲形式的表示之前檢索所述預(yù)存儲形式的表示。
32. 如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其包括將狀態(tài)指示tl和至少一些目標(biāo)相關(guān)聯(lián)的軟件。
全文摘要
一種渲染三維空間建筑的方法和系統(tǒng)，首先渲染各層，然后加入目標(biāo)，最后加入限制每層的墻。結(jié)果，建筑的三維渲染，具有半透明的墻，并且除呈現(xiàn)建筑的總體形狀外，還顯示建筑內(nèi)目標(biāo)的位置。該建筑可被旋轉(zhuǎn)或放大以使空間中各目標(biāo)的位置清楚。
文檔編號G09G5/00GK101310324SQ200680042581
公開日2008年11月19日 申請日期2006年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月15日
發(fā)明者J·M·拉伊, T·A·普洛赫爾 申請人:霍尼韋爾國際公司