专利名称：：一种可快速配置和实时渲染的安防三维电子地图的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种可快速配置和实时渲染的安P方三维电子地图。
背景技术：
：近些年，随着社会的发展以及人们生活水平的不断提高，人们对社会及自身的安全防范也提出了更高的要求，随之而来的出现了各式各样的安防监控系统产品。在现有的安防监控系统中，通常采用的是二维电子地图，使得远程监控界面不够直观生动，报警时的显示方式也显得比较贫乏，通常需要额外的文字信息；现有的使用三维电子地图的监控系统，其构建三维场景所需的模型绘制工作需要大量的时间以及专业美术人员的参与，系统的前期工作代价偏高；由于三维图像的计算相对复杂，应用于实时性要求较高的安防监控领域则难以满足效率需求另外，一些大型的安防监控系统通常会集成多种安防设备，配合使用从而更好的完成安全防范任务，并且存在加入新设备的可能。现有安防监控系统中的电子地图通常根据系统中的具体设备定制，在设备的扩展性和兼容性方面，存在很大的局限性。本发明正是为解决这些问题而提出的。
发明内容本发明的技术解决问题克服现有技术的不足，提供一种可快速配置和实时渲染的安防三维电子地图，通过将监控界面三维立体化，使电子地图的呈现更加直观生动，用户对地图的操作手段更加丰富；简化系统前期工作，减少搭建三维监控场景所需的时间；针对安防监控应用优化模型和绘制算法，提升电子地图的三维渲染效率；改善监控报警的表现方式，能够在地图上直接表现更多的报警信息；增强电子地图对安防监控系统中设备扩展和兼容要求的适应性，当系统中增加了新的设备或者更换了不同类型的设备，只需通过简单的数据库配置则能在电子地图中具备相应的虚拟设备。为了实现上述目的，本发明的技术解决方案一种可快速配置和实时渲染的安防三维电子地图，包括虚拟设备管理器、动作预置器、场景管理器、渲染器、渲染资源分配器、安防监控三维模型库、用户界面，其中虚拟设备管理器，用于在初始化时从外部存有虚拟设备的基本属性和接口描述的数据库中读取虚拟设备的基本属性和接口描述状态，并在运行过程中解析来自外部安防监控系统服务器的状态通知命令，可直接设置和更新场景管理器中监控场景对应的虚拟设备的当前状态，也可通过向该场景节点中的动作预置器发送动作来触发命令；动作预置器，通过文件管理模块从地图配置文件中读取动作属性，根据动作属性产生动作序列以及动作对象序列；也可用于用户编辑动作，并通过文件管理模块存储到地图配置文件中。每一个场景拥有一个动作预置器，负责更改监控场景中该场景元素的状态；当接收从虚拟设备管理器来的动作触发命令时，产生指定的动作指令，在每一帧中更改场景管理器监控的监控场景中的场景元素的渲染状态从而产生连续动作；用户界面，用于对渲染画面进行呈现，同时接收用户对监控场景进行修改操作的指令，并在需要增加或修改场景中模型时从安防监控三维模型库中提取模型信息；用户也可以将新的模型文件加载至模型库以对其进行扩充；安防监控三维模型库，保存有诸多符合安防监控应用的三维电子地图模型，根据用户界面的指令，将其中保存的需要修改操作的三维模型传送至渲染资源分配器；渲染资源分配器，根据场景管理器中已有的模型信息，在需要时读取安防监控三维模型数据库提供的三维模型的绘制信息，并分配渲染资源至场景管理器，对场景管理器中的渲染资源进行分配和回收；场景管理器，负责维护整个监控场景，管理场景树形数据结构，封装对该数据结构的所有操作，如增、删、修改及遍历查找等，从而实现对其它模块的透明性；根据动作预置器产生的指定动作指令对监控场景进行管理，操作场景元素，同时接收来自渲染资源分配器的渲染资源，最终将绘制监控场景需要的所有信息交付给渲染器；渲染器，根据场景管理器提供的监控场信息进行渲染计算，并将渲染得到的帧图像送至用户界面对三维监控画面进行呈现，从而完成整个渲染过程。本发明与现有技术相比的有益效果(1)本发明将三维绘制技术用于安防监控系统，相对于传统的二维电子地图，监控场景的呈现更加直观生动，用户对地图的操作手段更加丰富，地图的报警显示具有更大信息量。(2)本发明具有面向安防监控应用的三维模型库，包含了安防监控中普遍涉及的场景或设备的三维模型，并且支持用户通过组合等方式产生新的模型，从而方便用户复用资源，快速搭建适应于具体安防监控应用的三维场景，降低了系统前期成本。利用该模型库，能够快速搭建应用于具体安防监控系统的三维电子地图，解决了繁琐的地图制作问题，提高了电子地图的渲染效率。而用户根据实际应用不断扩充的模型也使该模型库具有更强的适用性。(3)本发明在场景管理器中引入了地图分区/层次的概念，可根据权限灵活控制用户监控的范围，也有利于迅速定位关注区域；用户可选择地图以不同的细节程度显示，改善了传统安防监控系统中电子地图只能单一的利用移动、縮放来改变显示内容的方式的不足。(4)本发明根据安防监控系统的应用特征，渲染器中的绘制深度自动控制，以及利用渲染资源分配器对模型的绘制资源进行共享管理，满足了实时渲染的应用要求,'增强了三维电子地图在安防监控领域的适用性。另外，渲染器采用的场景剪裁算法，避免绘制在视野以外或者被完全遮挡的模型，进一步提高渲染效率。(5)本发明引入虚拟设备概念，通过配置数据库能实现对物理设备变更的扩展性和兼容性，改善了传统安防监控系统中地图中的设备根据具体系统定制而难以扩展的不足。(6)本发明具有的动作预置器使得用户可以定制虚拟设备或者地图元素的动态效果。特别针对虚拟设备，通过定制其在报警时刻的动作，可以使该虚拟设备在报警触发时，产生最直观的动作响应，并携带更多的附属信息。改善了传统安防监控系统中电子地图缺乏动态效果，以及报警方式单一的不足。图l为本发明的结构框示意图2为本发明的面向安防监控应用的三维模型库组织结构图，图3为本发明的场景管理器中的场景分区/层次结构图；图4为本发明的渲染器工作流程图图5为本发明的虚拟设备工作模式图；图6为本发明的动作预置器工作过程图；图7是本发明的自动更新模块和文件管理模块的过程图。具体实施例方式如图1所示，本发明包括虛拟设备管理器、动作预置器、场景管理器、渲染器、渲染资源分配器、安防监控三维模型库、用户界面、文件管理模块、自动更新模块，通过这些模块的协同工作，实现高效率的三维立体场景的搭建与绘制，同时使监控场景具有灵活的控制机制。虚拟设备管理器用于在初始化时从外部数据库读取虚拟设备属性及接口进行虚拟设备的属性接口配置，并在运行过程中接受安防系统服务器的设备状态通知，继而通知场景管理器改变设备模型的状态或交由动作预置器让设备模型产生动作，使安防系统中设备的状态在电子地图中实时的展现。动作预置器可通过文件管理器写入或读取动作信息，并接受来自虚拟设备管理器的动作指令，再通过场景管理器连续改场景元素的渲染状态从而产生动作。用户通过用户界面对监控场景进行修改，当需要在地图中加入新的模型时，指令将传输到安防模型库，定位所需的模型，然后模型库向渲染资源分配器提交待加入模型的基本信息，渲染资源分配器根据场景管理器中己存在的模型信息判断是否需要从模型库中装载该模型的绘制信息到内存，最后将模型的信息通过场景管理器添加到监控场景中。场景管理器负责监控场景数据结构的管理，维护场景元素状态，记录用户选择的渲染渲染区Jlt以实现分层或分区的监控方式；封装场景元素的各种操作，向其它模块提供透明的场景控制手段，并按照帧率定时向渲染器提供场景信息以进行渲染计算。渲染器的计算结果即三维帧图像通过用户界面呈现。文件管理模块负责地图描述文件的直接读取和存储，向场景管理器和动作预置器提供透明的文件操作方式。自动更新模块负责比对本地和外部地图服务器上地图描述文件的版本信息，进行电子地图描述文件的远程上传和下载；此外还包括与安防监控系统服务器以及地图文件服务器通信，接受系统通知及更新。如图2所示，为本发明的安防监控三维模型库的组织结构示意图。模型库中具有两大类模型，分别为地图模型和设备模型。通常地图模型为场景中的固定模型，通常可视为背景元素，如楼宇、房间、绿地、车辆、围墙、电缆、等；而设备模型主要是对应虚拟设备，属于用户关注的模型元素，如摄像机、显示屏等。两者关系不限于此，分类以方便用户査找为原则。模型库中的所有模型按照如图所示的层次结构组织。模型库中还包括一个纹理库，方便用户更换模型的纹理贴图，让同样的模型文件得以呈现不同的外观，以适用于不同的实际要求。安防监控的应用特征是需要电子地图具有高的响应速度，而在具体绘制细节方面要求不高，因此该模型库中的模型设计针对安防监控应用作了相应的优化，主要为降低三维模型绘制的复杂度。所以，该模型库中的三维模型在设计时都在满足实际需求的基础上尽量减少了表面三角形数量，同时采用了低复杂度的纹理。该模型库包含了安防监控系统最常用的一些基本模型，根据实际应用的不同，可能并不能完全覆盖所有可能出现的模型。用户可在模型库中加入重新绘制的三维模型，也可以利用现有模型组合出新的模型，并加入到模型库中，进行扩充。通过组合现有模型方法产生的新模型，同样也具有占用较少绘制资源的优点，利于电子地图的实时渲染。如图l、2所示，在监控场景中可能出现多个相同的模型，为了减少系统开销，本发明引入了渲染资源分配器，在整个电子地图的运行生命期，检查场景管理器中的模型元素，确保所有在监控场景中出现的模型，都只在渲染资源分配器中保持唯一一份绘制资源，而场景管理器只保持着获取唯一绘制资源的句柄。当添加，个模型实例到场景中时，场景管理器首先向渲染资源分配器申请绘制资源，如果已经存在绘制资源，则渲染管理器返回它的句柄；否则，从模型库中装载该模型的绘制资源，然后再向场景管理器返回它的句柄；当场景管理器删除一个模型实例时，渲染管理器检查这是否是场景管理器中存在的最后一个实例，如果是，则释放它所对应的绘制资源占用的内存空间。渲染管理器的存在，避免了相同模型绘制信息的重复载入，节省了电子地图运行时所需要的内存空间，提升了渲染效率。如图3所示，本发明的场景管理器利用树型数据结构来组织监控场景中的元素，元素由ID唯一标识；电子地图中的其它模块不能直接操作该树型结构或者其中的场景元素节点，任何对监控场景元素的修改都须交由场景管理器代理。场景管理器负责树型数据结构中各个节点的增、删、改和査找。其中对场景元素的查找操作采用深度优先规则对树进行遍历。另外，场景管理器还记录用户选择的起始场景和视点，同一时间激活的视点有且只有一个，这两个因素确定了一次渲染时呈现出来的场景范围。监控场景树型数据结构中的节点，包括子场景、模型、视点和光源元素，其中模型分为虚拟设备模型和地图模型；场景元素数量由安防监控系统需求确定，可包含多个子场景、放置多个模型、指定多个视点以及光源；场景和元素都具有大小、位置、方向通用属性，改变子场景的通用属性，其中元素的通用属性会产生相应改变。场景管理器采用监控场景的分区和分层次监控结构；监控场景的分区即指可由多个子场景组成一个完整场景，用户可选择对整个场景进行监控，或者只监控其中的某个分场景，满足安防监控系统中定义的用户监控权限要求，同时利于用户快速定位关注区域；监控场景的分层次即指每个场景可具有子场景，子场景中放置更多细节元素，用户选择在不同层次上进行监控，可观察到地图的概貌或者细节，利于用户选择关注的细节程度。为本发明的监控场景分区/层次结构图，监控场景管理结构采用组合与嵌套相结合的管理体制来实现分区/层次的监控场景结构。本发明涉及的三维电子地图具有一个根场景以及以树型结构组织起来的诸多子场景。根场景与子场景结构相同，区别在于根场景是监控地图中唯一固定的场景节点，不允许删除或挂载于其它场景下，而子场景可以有用户自定义增加、修改挂载路径或者删除。每个监控场景节点具有几种元素列表，分别为模型列表、视点列表、光源列表和子场景列表，还包括一个动作预置器。通过子场景的组合与层次嵌套，可实现用户定义的多种监控场景结构。动作预置器用于实现该场景中其它元素的动作。场景节点具有如表1所示属性表l<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>监控场景节点包含的所有模型、视点、光源和子场景的中心坐标、縮放系数和旋转角度都会随着所属场景相应属性而改变。即改变一个场景节点的上述属性，挂载于其下的所有元素的相应属性会一起变化。因此，每个场景节点通常为在位置、大小和方向等方面一致的一组元素的集合。模型、视点和光源都具有表l中的中心坐标、縮放系数和旋转角度三个通用属性。除表1中的通用属性以外，模型具有如表2所示的独立属性表2<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>除表l中的通用属性以外，视点具有如表3所示的独立属性表3<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>在任何一次监控场景的渲染过程中，只有唯一的视点，即用户选择的当前场景的激活视除表l中的通用属性以外，光源具有如表4所示的独立属性表4<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>在设置好各个场景元素的当前状态后，场景管理器将监控场景信息提供给渲染器进行渲染计算。如图4所示，本发明进行一次渲染绘制所涉及的模块主要包括动作预置器、场景管理器和渲染器。一次渲染的完整过程如下(1)动作预置器根据地图描述文件中的动作描述以及触发条件判定对场景、模型、视点和光源相应的当前属性进行设置；(2)根据用户选择的当前场景以及激活的视点，确定渲染的起始分区和视线方向，初始化渲染条件，以起始分区作为本次渲染的根节点，进行深度优先遍历场景树；(3)根据当前场景和子场景规模，计算深度门限值，确定此次渲染需要经历的层次深度；如果深度门限值与子场景的"是否参与父场景的渲染过程"属性冲突，、为保证实时性，以深度门限值为准；(4)根据渲染裁减算法，遍历当前场景中的所有模型，判断每个模型是否处于视野之外或被完全遮挡，如果是，则不绘制该模型；否则按照其属性进行绘制；(5)绘制该子场景中的所有光源;(6)判断是否已达到渲染的深度门限值，如果是，则跳转至步骤(10);(7)判断是否有子场景，如果没有子场景，则跳转至步骤(10);(8)进入第一个子场景；(9)根据是否参与父场景的层次渲染属性判断是否参与本次渲染，如果是，则跳转至步骤(4)，否则跳转至步骤(10);(10)判断是否存在父场景节点，如果不存在，则结束渲染；否则回到父场景节点；(11)判断是否存在下一个子场景节点，如果是，则跳转至步骤(9)。其中上述步骤(4)的渲染裁减算法如下(a)根据视点和视线方向确定视景体；(b)对透视型视景体进行规范计算；(c)判断模型中心是否处于视景体中，如果是，则进行渲染计算；否则，进行步骤(d);(d)比对模型的所有多边形中离视线轴线垂直距离最近的多边形是否完全处于视景体外，如果是，则剪裁掉，即完全不进行渲染计算；否则对该模型进行渲染计算。由上述步骤可见，用户通过选择并列子场景的其中一个作为当前场景，即可实现分区监控；通过选择不同层次的子场景作为当前场景，即可实现不同细节层次的地图监控。而渲染时的模型剪裁计算以及深度门限值计算避免了不必要的模型绘制过程和过深的场景遍历深度，保证了渲染过程的实时性。如图5所示，为本发明的虚拟设备工作模式示意图。监控电子地图中的虚拟设备主要是由其中的虚拟设备管理器负责维护。在监控场景初始化时，虚拟设备管理器从数据库读取虚拟设备的基本属性和接口描述，设置监控场景中设备模型的初始状态，同时生成对应的功能接口描述表。虚拟设备管理器接收来自安防监控服务器的状态通知，更新各个虚拟设备的状态；由于设备类型的不同，这些状态通知命令可能具有不同的内容格式，而虚拟设备管理器则需要根据功能接口描述表来解析不同的命令，使不同类型的虚拟设备呈现出其应该具有的特殊状态。虚拟设备管理器在解析完状态通知命令后，设置对应的虚拟设备模型的当前状态如果状态通知命令中含有动作命令，虚拟设备管理器先定位需要产生动作的虚拟设备所在的监控场景节点，然后向该场景节点中的动作预置器发送动作触发命令，再由动作预置器根据即定的动作序列指定该虚拟设备产生动作。如图6所示，为本发明的动作预置器工作过程示意图。用户通过用户界面，指定某个监控场景元素的动作序列，如某个设备模型在报警触发后应该产生的动作，然后由动作预置器把动作描述保存到地图描述文件。在每次监控场景初始化时，动作预置器都将从地图描述文件中读取该监控场景对应的所有动作描述信息。动作描述信息主要包括如表5所示内容表5<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>个连续的动作。触发条件指明动作在满足何种条件时触发，条件包括接受外部命令、本对象其它动作发生后和其它对象动作发生时或发生后三种类型。循环条件指明动作在满足何种条件时停止循环，条件包括循环次数、接受外部命令两种类型。根据上述格式的动作描述信息，动作预置器在内部产生相应的动作对象列表和动作序列。动作对象列表包括属于该监控场景节点的所有涉及动作的元素；动作序列与每个动作对象关联，一个对象可以对应多个动作序列，这些动作序列可以同时触发，也可以在满足不同条件时触发。在动作发生时，动作预置器在渲染每一帧三维图像前，根据对象列表和动作序列的信息，设置相应场景元素的属性，设置完成后，再经由渲染其进行渲染，完成监控场景图像的呈现。如图7所示，为本发明的自动更新和文件管理过程示意图。用户通过用户界面对监控场景进行修改操作，如增加虚拟设备或指定动作，完成修改后文件管理模块将改动部分保存到本地地图描述文件，并自动将本地版本号升级。自动更新模块检测到本地的地图描述文件版本号高于地图文件服务器提供的版本号，则通过FTP网络通信协议上传新的地图描述文件到地图服务器；如果检测到本地的地图描述文件版本号低于地图文件服务器提供的版本号，则通过FTP网络通信协议从地图服务器下载新的地图描述文件，下载完成后通知文件管理模块载入新的地图描述文件，实现多站点的远程同步。总之，本发明将三维立体场景地图运用到安防监控系统中，代替传统的二维电子地图。根据安防监控系统的特点，设计了可扩展的模型库，实现电子地图的快速配置。模型库中的模型针对安防监控的特定需求，在结构和纹理的复杂度方面进行控制，同时采用绘制资源共享和渲染裁减等手段达到实时渲染的目标。符合安防监控场景分区绘制、细节控制和全向漫游的应用需求。引入虚拟设备概念，可通过配置数据库实现设备的扩展和兼容。利用XML描述文件构建监控场景的内容描述模式，基于该模式创建不同的场景实例，场景具有组合分区以及嵌套层次结构，可将各种场景组织成树型结构进行分类管理。通过监控场景元素动态行为的定制，在系统发出报警信号时，用合适的视角和模型动作在地图上进行告警呈现。本发明可以广泛应用于各种安防监控系统中，能快速搭建各种场景，提供实时的渲染性能，自由的漫游方式，以及直观的反应报警区域状态，从而提高安防监控系统的可视化与现代化水平。本发明未详细叙述的部分属于本领域公知技术。权利要求1.一种可快速配置和实时渲染的安防三维电子地图，其特征在于包括虚拟设备管理器、动作预置器、场景管理器、渲染器、渲染资源分配器、安防监控三维模型库、用户界面，其中虚拟设备管理器，用于在初始化时从外部存有虚拟设备的基本属性和接口描述的数据库中读取虚拟设备的基本属性和接口描述状态，并在运行过程中解析来自外部安防监控系统服务器的状态通知命令，可直接设置和更新场景管理器中监控场景对应的虚拟设备的当前状态，也可通过向该场景节点中的动作预置器发送动作来触发命令；动作预置器，通过文件管理模块从地图配置文件中读取动作属性，根据动作属性产生动作序列以及动作对象序列；也可用于用户编辑动作，并通过文件管理模块存储到地图配置文件中，每一个场景拥有一个动作预置器，负责更改监控场景中该场景元素的状态；当接收从虚拟设备管理器来的动作触发命令时，产生指定的动作指令，在每一帧中更改场景管理器监控的监控场景中的场景元素的渲染状态从而产生连续动作；用户界面，用于对渲染画面进行呈现，同时接收用户对监控场景进行修改操作的指令，并在需要增加或修改场景中模型时从安防监控三维模型库中提取模型信息；用户也可以将新的模型文件加载至模型库以对其进行扩充；安防监控三维模型库，保存有诸多符合安防监控应用的三维电子地图模型，根据用户界面的指令，将其中保存的需要修改操作的三维模型传送至渲染资源分配器；渲染资源分配器，根据场景管理器中已有的模型信息，在需要时读取安防监控三维模型数据库提供的三维模型的绘制信息，并分配渲染资源至场景管理器，对场景管理器中的渲染资源进行分配和回收；场景管理器，负责维护整个监控场景，管理场景树形数据结构，封装对该数据结构的所有操作，从而实现对其它模块的透明性；根据动作预置器产生的指定动作指令对监控场景进行管理，操作场景元素，同时接收来自渲染资源分配器的渲染资源，最终将绘制监控场景需要的所有信息交付给渲染器；渲染器，根据场景管理器提供的监控场信息进行渲染计算，并将渲染得到的帧图像送至用户界面对三维监控画面进行呈现，从而完成整个渲染过程。2、根据权利要求l所述的可快速配置和实时渲染的安防三维电子地图，其特征在于所述的安防三维电子地图还包括文件管理模块和自动更新模块；用户通过用户界面对监控场景进行修改操作，完成修改后文件管理模块将通过场景管理器维护的监控场景信息生成本地地图描述文件，同时文件管理模块自动将本地文件的版本号升级；自动更新模块如果检测到保存在本地的地图描述文件版本号高于地图文件服务器提供的版本号，则通过FTP网络通信协议上传新的地图描述文件到地图服务器；如果检测到本地的地图描述文件版本号低于地图文件服务器提供的版本号，则通过FTP网络通信协议从地图服务器中下载新的地图描述文件，下载完成后通知文件管理模块载入新的地图描述文件，送至场景管理器，实现多站点的远程同步。3、根据权利要求1或2所述的可快速配置和实时渲染的安防三维电子地图，其特征在于-所述的安防监控三维模型库包括两大类模型，分别为地图模型和设备模型；地图模型为场景中的固定模型，通常可视为背景元素，设备模型主要是对应虚拟设备，属于用户关注的模型元素；模型库中的所有模型按照层次结构组织；模型库中还包括一个纹理库，方便用户更换模型的纹理贴图，以适用于不同的实际要求。4、根据权利要求3所述的可快速配置和实时渲染的安防三维电子地图，其特征在于所述的安防监控三维模型库包含了安防监控系统最常用的一些基本模型，根据实际应用的不同，用户可在模型库中加入重新绘制的三维模型，或利用现有模型组合出新的模型，并加入到模型库中，进行扩充，通过组合现有模型方法产生的新模型，同样也具有占用较少绘制资源的优点，利于电子地图的实时渲染。5、根据权利要求l所述的可快速配置和实时渲染的安防三维电子地图，其特征在于在电子地图初始化时，所述的虚拟设备管理器从数据库中读取虚拟设备的基本属性和接口描述，设置监控场景中虚拟设备模型的初始状态，同时生成对应的功能接口描述表；当虚拟设备管理器接收来自安防监控系统服务器的状态通知需要更新各个虚拟设备的状态时，虚拟设备管理器解析该状态通知命令，经由场景管理器设置对应的虚拟设备模型的当前状态，如果状态通知命令中含有动作命令，虚拟设备管理器先定位需要产生动作的虚拟设备所在的监控场景节点，然后向该场景节点中的动作预置器发送动作触发命令，再由该动作预置器根据即定的动作序列指定该虚拟设备模型产生动作，更改监控场景中元素的渲染状态从而产生连续动作。6、根据权利要求l所述的可快速配置和实时渲染的安防三维电子地图，其特征在于所述的场景管理器利用树型数据结构来组织监控场景中的元素，元素由ID唯一标识；当电子地图的其它模块需要增删监控场景中的元素或更新元素的状态，并非直接操纵场景元素，而需要通过场景管理器来实现，其中的监控场景包括子场景、模型、视点和光源元素，其中模型分为虚拟设备模型和地图模型；场景元素数量由安防监控系统需求确定，可包含多个子场景、放置多个模型、指定多个视点以及光源；场景和元素都具有大小、位置、方向通用属性，改变子场景的通用属性，其中元素的通用属性会产生相应改变。7、根据权利要求1或6所述的可快速配置和实时渲染的安防三维电子地图，其特征在于:所述的场景管理器提供监控场景的分区和分层次监控方式，通过场景树中子树的组合与嵌套实现监控场景的分区即指可由位于场景树形结构同一层的子场景节点组合成分场景，用户可选择对整个场景进行监控，或者只监控其中的某个分场景，满足安防监控系统中定义的用户监控权限要求，同时利于用户快速定位关注区域；监控场景的分层次即指场景树形结构中的子场景层次嵌套，每个场景可具有子场景，子场景中放置更多细节元素，用户选择在不同层次上进行监控，可观察到地图的概貌或者细节，利于用户选择关注的细节程度。8、根据权利要求l所述的可快速配置和实时渲染的安防三维电子地图，其特征在于所述的动作预置器的实现过程为用户通过用户界面，指定某个监控场景元素的动作序列，然后由动作预置器把动作描述保存到地图描述文件；在每次监控场景初始化时，动作预置器都将从地图描述文件中读取该监控场景对应的所有动作描述信息；根据上述动作描述信息，动作预置器在内部产生相应的动作对象列表和动作序列；动作对象列表包括属于该监控场景节点的所有涉及动作的元素；动作序列与某个动作对象关联，一个对象可以对应多个动作序列，这些动作序列可以同时触发，也可以在满足不同条件时触发；在需要发生动作时，动作预置器在渲染每一iji贞三维图像前，根据对象列表和动作序列的信息，设置相应场景元素的属性。9、根据权利要求l所述的可快速配置和实时渲染的安防三维电子地图，其特征在于所述的渲染器根据场景管理器当前维护的监控场景信息进行渲染，并采用场景剪裁算法提高效率，其实现过程为(1)渲染器根据场景管理器中用户选择的当前场景以及激活的视点，确定渲染的起始分区和视线方向，初始化渲染条件，以起始分区作为本次渲染的根节点，进行深度优先遍历场景树；(2)根据当前场景和子场景规模，计算深度门限值，确定此次渲染需要经历的层次深度；如果深度门限值与子场景的"是否参与父场景的渲染过程"属性冲突，为保证实时性，以深度门限值为准；(3)根据渲染裁减算法，遍历当前场景中的所有模型，判断每个模型是否处于视野之外或被完全遮挡，如果是，则不绘制该模型；否则按照其属性进行绘制；(4)绘制该子场景中的所有光源；(5)判断是否已达到渲染的深度门限值，如果是，则跳转至步骤(10);(6)判断是否有子场景，如果没有子场景，则跳转至步骤(10);(7)进入第一个子场景；(8)根据是否参与父场景的层次渲染属性判断是否参与本次渲染，如果是，则跳转至歩骤(3),否则跳转至步骤(9);(9)判断是否存在父场景节点，如果不存在，则结束渲染；否则回到父场景节点；(10)判断是否存在下一个子场景节点，如果是，则跳转至步骤(8)。10、根据权利要求l所述的可快速配置和实时渲染的安防三维电子地图，其特征在于所述的渲染资源分配器的实现过程为检查场景管理器中的模型元素，确保所有在监控场景中出现的模型，都只在渲染资源分配器中保持唯一一份绘制资源，而场景管理器只保持着获取唯一绘制资源的句柄；当添加一个模型实例到场景中时，场景管理器首先向渲染资源分配器申请绘制资源，如果已经存在绘制资源，则渲染管理器返回它的句柄；杳则，从模型库中装载该模型的绘制资源，然后再返回它的句柄；当场景管理器删除一个模型实例时，渲染管理器检査是否是最后一个实例，如果是，则释放它所对应的绘制资源占用的内存空间。全文摘要一种可快速配置和实时渲染的安防三维电子地图，包括虚拟设备管理器、动作预置器、场景管理器、渲染器、渲染资源分配器、安防监控三维模型库、用户界面。本发明将三维立体场景地图运用到安防监控系统中，代替传统的二维电子地图，根据安防监控系统的特点，设计了可扩展的模型库，实现电子地图的快速配置。模型库中的模型针对安防监控的特定需求，在结构和纹理的复杂度方面进行控制，同时采用绘制资源共享和渲染裁减等手段达到实时渲染的目标。符合安防监控场景分区绘制、细节控制和全向漫游的应用需求。引入虚拟设备概念，可通过配置数据库实现设备的扩展和兼容；本发明能快速搭建各种场景，提供实时的渲染性能，从而提高了安防监控系统的可视化与现代化水平。文档编号G09B29/10GK101286240SQ20081010468公开日2008年10月15日申请日期2008年4月22日优先权日2008年4月22日发明者骁曾,超李,池毅韬,璋熊,阳赫申请人:北京航空航天大学