视频传感器是一种广泛应用于各类突发公共事件感知的重要传感器,对保障社会安全、维护社会稳定起到突出作用。近年来,随着我国“平安城市”等工程的深入开展,全国各城市均加大了对视频传感器硬件的投入,视频传感器的发展也在经历了规模化、持久化、数字化的阶段后,进入了高清化、智能化的阶段。然而在各类视频传感器应用的过程中,许多问题也日渐显露,如近年来进行的多起视频侦查案件中,出现了监控画面模糊不可辨认、案件现场图像被遮挡、罪犯成为视频监控的漏网之鱼等现象,大大降低了利用视频传感器侦破案件的效率,甚至使一些已有的视频传感器成为毫无用处的“摆设”。这些问题的出现,反映出现有视频传感器布局不合理、存在死角盲区、重复建设等规划建设问题,其根本原因是视频传感器建设者缺乏对视频传感器覆盖范围、感知强度的空间认识,建设过程中缺乏分析设计的理论和工具。视频传感器的覆盖范围、对地物的感知强度本质上是一个分析视频传感器与地理场景耦合性的过程,而优化配置则是视频传感器在空间的最优化问题。地理信息科学研究的核心内容之一即是有关资源的空间配置等的空间分析问题,利用地理信息科学的优势,能够对视频传感器的影响方式及影响范围展开研究,为地理场景中视频传感器的配置问题提供解决方案,进而提升视频传感器建设的有效性及相关视频传感器的利用率。在以上研究背景下,本文以常用于监控任务的视频传感器为研究对象,对其感知特性、覆盖范围、部署优化等问题展开研究,发展一套关于视频传感器感知特点分析、覆盖能力分析及其部署优化的理论与方法。研究内容与研究成果如下:(1)视频传感器的感知模型。通过分析CCD/CMOS成像特点和透视投影模型,构建视频传感器的感知模型;在感知模型的基础上,分析图像上的像素与三维地理空间中的点之间的映射关系;再利用基于共线条件方程的单张相片解析方法,研究获取视频传感器位置与姿态参数的方法,并研发“视频传感器时空标签采集系统”。(2)视频传感器的感知范围。归纳常见的阻碍视线传播的障碍物,并将障碍物统一表达为格网;研究二值格网扫描算法,以计算视频传感器的覆盖范围,用格网细化的方法兼顾计算的速度和精度;研发“视频传感器覆盖范围系统”。(3)视频传感器的感知强度与感知特性。设计衡量视频传感器感知强度的参考量,分析视频传感器对地理空间中不同位置的感知强度差异特征,分析各参数是如何影响感知强度的;研究视频传感器朝向与目标朝向的夹角对目标感知的影响;研究视频传感器姿态变化对感知范围和感知强度的影响。(4)视频传感器的部署优化。将视频传感器的部署优化问题抽象成组合优化问题;再用A*搜索算法求解组合优化问题,得到视频传感器的优化部署方案;分别针对覆盖率和感知强度,采用A*搜索算法得到实验样区的视频传感器的优化部署方案。