视频传感器作为物联网、对地观测传感器网中一类重要传感器，可以获取到最为直观、最为丰富的可视可听媒体信息。在重要基础设施安全、社会治安反恐防暴、高危行业安全探测、国土防空等领域有着重要的作用。无论是新建视频监控网络的部署优化，还是已建视频监控网络的调度优化，都急需视频监控系统覆盖能力分析及其优化的理论与方法。本项目旨在通过研究视频传感器三维感知模型、视频传感器覆盖计算、摄像机网络部署优化和调度优化等基础问题，一方面丰富监控视频网络三维感知与覆盖控制的理论与方法；另一方面，将多视频传感器纳入统一的地理空间下进行优化配置，深化监控视频的实用性。 本项目的主要成果如下:在视频传感器感知模型方面，根据CCD/CMOS成像特点和透视投影模型，构建了视频传感器的感知模型；提出了基于单幅监控图像的相机迭代标定方法；研发了“视频传感器时空标签采集系统”。在视频传感器覆盖方面，提出了顾及障碍物的二值格网扫描算法用以快速精确计算视频传感器的覆盖范围，并研发了“视频传感器覆盖范围分析系统”；在视频传感器部署优化方面，研究了视频传感器的感知强度与感知特性，分析了视频传感器姿态变化对感知范围和感知强度的影响；以覆盖率和感知强度为基本参数，基于A*搜索算法，提出了视频传感器的优化部署方法，形成了“视频传感器覆盖仿真系统”；在视频传感器网络调度方面，以覆盖路网的长度、路段数以及参与调度的摄像机数量为优化目标，提出了多目标摄像机路网调度优化方法。在以上工作的基础上，本项目还开展了地理视频方面的拓展研究，实现了监控视频中运动目标与GIS融合方法、地理视频的时空检索方法。 本项目研究成果可为视频传感器感知模型、监控视频网络覆盖盲区检测与效能评估、新建视频传感器优化配置、已有网络调度优化等提供理论与方法支持，并对其他有向、无向传感器的覆盖分析具有指导和借鉴意义。 2100433B

监控视频作为物联网、对地观测传感器网中一类重要的传感器，其部署与内容分析已经纳入到国家和行业发展规划。然而目前建设的监控视频缺乏整体规划，多数设备并未达到最优配置。同时目前研究多将视频传感器感知模型抽象为二维感知平面，且将监控区域抽象为平坦平面，与视频传感器真实感知能力以及实际地理空间不一致，直接导致在此基础上的覆盖分析方法无法直接应用于大规模实用系统。本研究旨在解决三维地理环境下实现监控视频网络优化配置，重点研究视频传感器三维感知模型、监控视频网络覆盖效能模型、优化配置等基础问题。一方面丰富监控视频网络三维感知与覆盖控制的理论与方法；另一方面，将多视频传感器纳入统一的地理空间下进行优化配置，深化监控视频的实用性。同时，本研究可为监控视频网络覆盖盲区检测与效能评估、新建视频传感器优化配置等提供理论与方法支持，并对其他有向、无向传感器的覆盖分析具有指导和借鉴意义。

模型是用来表示实际的或抽象的物体和现象。现实世界中的地理实体可以用形象的直观的三维空间图形的模型加以表达。地理实体的模型就其复杂程度而言，可以分为三类：线框模型、面模型和实体模型。

制图模型线框模型

线框模型是一种最简单的几何模型，主要使用直线、折线、曲线等来表示物体的棱边形体特征。线框模型表示顶点信息和边的信息。这些边可能是所有顶点中每两个点间的连线，也可能是这些连线中的一部分。如右图2所示。该图是某一地物的示意图，其中的12条边是8个顶点问所有可能的28条连线中的一部分，用其顶点坐标及边与顶点之间的关系来表达，如下表中的线框模型所示。这种模型的主要优点是简单，易于生成各种投影视图。但它仅仅给出了物体的框架结构，而无法给出物体的表面信息。

制图模型面模型

面模型是在线框模型的基础上增加了有关面与边的拓扑信息而得，主要使用多边形、曲面等物体的各个表面单位来表示其形体特征。这种模型给出了顶点的几何信息及边与顶点、面与边之间的二层拓扑信息。下表在线框模型的基础上给出了该地物的面模型表示法。与线框模型相比，面模型具有较丰富的形体信息，但它并未指出该物体是实心还是空心，哪里是物体的内部和外部等信息，因此仅适用于描述物体的外壳。

制图模型实体模型

实体模型常用多面体、球体、锥体等基本体素及并、交、差等运算来描述物体，模型复杂，但信息完整。表示实体模型的方法有很多种，如基本体素引用法、单元分解法、空间位置枚举法、扫描表示法、结构实体几何法以及边界表示法等，这里给出几种表示方法。

(1)体素模型CSG(constructive solid geometry)：即结构实体几何法，一个复杂实体可表示成为一些简单实体的某种组合操作。这些简单实体称为体素。组合操作有并(union)、交(intersection)、差(difference)等，分别用“∪”、“∩”和“-”操作符来表示。每一体素在参与组合操作之前必须经历某种变换(包括比例、平移、旋转等)，使它从被定义的状态变换到被组合状态。组合而得的中间实体在参与更高层组合之前也可能要经过类似的变换。系统可以通过用户指定的尺寸、形状、位置、方向等来定义一组基本体素，然后对这些参数检查其合理性。一般情况下，体素本身是通过一组由曲面所定义的半空间的交来表示的。

(2)边界表示法B-Reps(boundary representation)：在边界表示法中一个实体通过包围它的曲面片或平面多边形(统称面片)的集合(边界)来表示，一个实体的边界必须将实体内部的点和外部的点区分开来，因此实体的边界完整地定义了该实体。一个实体的边界表示必须满足一定的条件。比如：定义一个实体的边界的面片的个数有限；任意一个面片都是它的边界的子集；所有面片的并集定义该实体的边界；一个面片是它的扩展曲面或平面的一部分；一个面片的范围有限且是同构的；等等。

以立方体和圆柱体两个实体来说，它们都有有限个面；立方体的边界可以很容易地通过边分成六个平面片；圆柱体的边界可以比较任意地分成一些圆筒形曲片和上下两个平面片。在立方体和圆柱体中没有哪一个面能单独定义一个完整的物体，即每一面片都是完整边界的子集。每一面片又是它的扩展曲面(平面)的定界区域。如立方体的每一平面片是一个无限平面的定界区域；圆柱体的圆筒形曲面也是无限长圆筒的定界区域。

平面片可以用边界线来表示，但曲面片需要较多的信息来表示。例如它可以是由一组特征点来定义的Bezier曲面，再加上一个由特征多边形定义的位于该曲面的封闭曲线。一个物体的边界可以通过多种方式表示成为一些面、边和顶点的组合，边界表示并不唯一。

(3)四叉树和八叉树：四叉树和八叉树分别是用层次式的二维或三维空间子域划分来代替大小相等、规则排列的二维或三维单元阵列的一种高效方法。