[发明专利]利用分步旋转改变楼宇3D图形显示中视角的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及在二维图形显示器上建立和呈现三维图像。特别，本发明涉及在二维图形显示设备上建立楼宇空间的三维绘制并利用分步旋转来转动该三维绘制的系统和方法。

技术背景

已知的软件和硬件可用于绘制包括楼宇空间的各种三维图像。目前，已知的方法和系统不能清楚准确地描绘所绘制的楼宇图像中各对象(object)的位置。另外，当这些对象位于多个楼层，目前不能清楚地描述这些对象相互之间的位置关系。

已知的系统包括使用图形硬件来产生精确的三维图像。其他已知的方法寻求通过首先绘制后壁来改进精确性。然后画出楼层中的对象。最后绘制前壁。这样的处理会由于其他的缺点而降低性能。某些系统使用动画软件来实现所显示空间的旋转。

已知的系统和方法常常不能在三维结构中同时精确绘制透明度和深度，除非从后向前绘制用于建立图像的多边形。但是，在这种处理中，由于时间和深度处理的要求，排序多边形既低效也不灵活。根据目前使用的忽略深度的用于透明度的技术和忽略透明度来测试深度的技术都会引起错误。

大型楼宇的3D模型越来越多地用于图形显示，以支持各种领域的中的情境意识(situation awareness)，包括救火、楼宇安全、财产跟踪和HVAC管理。例如，可使用半透明的楼宇3D模型来提供楼宇的鸟瞰图、透视图以及在三维空间中被激活的烟雾检测器与热检测器的位置。从这样的显示中，消防队员一看就明白火势的蔓延情况，特别是在楼宇的各楼层之间的垂直蔓延情况。而且，消防队员可以很直观地看到到达起火处的路径，并可看到其同伴队友的位置。

楼宇的3D图形的优点之一是使得用户可以从外部以不同视角来观察楼宇。可绕其轴线360度旋转楼宇，以揭示楼宇中各对象之间的新的有价值的关系，以及诸如门、电梯、水源等特征。但是，如上所述，图形中楼宇的连续旋转需要动画和大的计算量。

旋转还会引起用户丧失空间方向感的问题(“我现在是在看大楼的哪一面？我怎么才能回到前门或前厅一侧？”)。很明显需要一种方法，提供由360度旋转建立的视角改变的优点，同时把计算负担保持在最低，并对用户提供朝向参照。

还需要一种在无需动画软件的情况下绘制和旋转多维楼宇空间的系统和方法。另外，还希望为用户提供朝向指示符，以尽可能减少部分朝向迷失。最后，优选能够连续精确定位各楼层的对象，并且在无需排序多边形的情况下同时精确绘制透明度和深度。

附图说明

图1是根据本发明的系统的方框图；

图2A、2B是根据本发明的方法的流程图；

图3是通过图2A、2B的方法呈现的图；

图4示出了图2A、2B的方法的另外步骤；

图5示出了图2A、2B的方法的第三步骤；

图6示出了图2A、2B的方法的另外的步骤；

图7示出了图2A、2B的方法的又另外的步骤；

图8示出了图2A、2B的方法的又另外的步骤；

图9示出了图2A、2B的方法的又另外的步骤；

图10示出了图2A、2B的方法的又另外的步骤；

图11示出了图2A、2B的方法的又另外的步骤；以及

图12示出了图2A、2B的方法的又另外的步骤。

具体实施方式

尽管本发明可以用许多不同的方式来实施，但附图中示出并在这里详细说明本发明的具体实施例，应该理解，本公开应被看作是本发明原理的示例，而不应把本发明局限在所示出的具体实施例。

如下所述，根据本发明的一个实施例提供楼宇图像绕其轴线的分步旋转而不是连续旋转。本发明的方法和系统有益地消除了与旋转相关联的连续动画的需求，因此大大降低了计算量。另外，提供指示符来维持用户的方向感。

在本发明的一个方面，用户可按固定的步数以30度或60度的量级向右或向左绕其轴线旋转楼宇的图像。利用在呈现该楼宇图像的相同显示器上所呈现的多个命令按钮来执行间歇的或分步的旋转。例如，使用60度旋转按钮可用6个步骤执行完整的绕楼宇外围的行走，观察其选择的楼层。作为替换，可使用30度旋转按钮用12个步骤来执行。

操作者或用户的方向感通过使用“前”按钮得到强化或支持，“前”按钮可立即旋转图像使得用户从前面或前向的朝向来使用图像。

在本发明的另一方面，用户或操作者可在二维楼层平面图和表现多个楼层的三维视图之间进行切换。当在二维视图和三维视图之间进行切换时，由于新的视图与前一视图具有相同的朝向，方向感得到强化。