视频传感器作为社会安防系统中一类重要的传感器,对于保障人民生命财产的安全、维护社会公共秩序的稳定起到了极其重要的作用。随着视频传感器网络的日益完善化和系统化,许多实际应用问题也逐渐暴露出来,例如视频监控系统应用中仅关注于单一要素类型的覆盖对象,无法准确的分析和评价整个地理场景的监控质量;视频传感器网络布局不合理,存在覆盖重叠和断裂、整体协同性差等问题;视频传感器网络动态调度能力薄弱,难以满足实际应用中多覆盖优化目标的需求。这些问题的出现,本质上都是由于缺乏考虑视频传感器与地理场景的耦合性,没有把视频传感器的感知特性和地理场景的空间特性有效的结合起来。在此背景下,本文以监控视频传感器为研究对象,构建了视频传感器三维覆盖模型,分析了三维地理场景中视频传感器对不同要素类型空间实体的感知特性,提出了面向多要素类型的、统一的视频传感器三维覆盖计算方法,分析了不同要素类型空间实体的覆盖优化目标,构建了多要素多目标覆盖优化模型,设计了视频传感器网络多要素多目标优化调度方法,从而建立了一套较为完整的面向三维地理场景的、多要素多目标视频传感器网络覆盖优化理论与方法。本文的主要研究内容及研究成果如下:(1)视频传感器三维覆盖模型。通过分析视频传感器的基本参数和成像原理,构建了视频传感器三维覆盖模型,研究了姿态变换对视频传感器覆盖范围的影响;归纳了三维地理场景中空间实体的要素类型和表达模型,分析了视频传感器对于二维要素、简单实体和复杂实体的感知特性;基于视频传感器对不同要素类型空间实体的覆盖优化目标,构建了视频传感器多要素多目标覆盖优化模型。(2)视频传感器三维覆盖计算方法。归纳了空间实体能够被视频传感器三维覆盖的条件,面向二维要素、简单实体和复杂实体等多要素类型的空间实体,构建了统一的视频传感器三维覆盖计算方法;研发了“多要素视频传感器三维覆盖分析系统”。(3)视频传感器网络多要素多目标优化调度方法。针对视频传感器网络的感知性和调度性,以有向路网和复杂地理场景为例,提出了视频传感器网络多要素多目标优化调度方法,求解了视频传感器网络优化调度方案集合,并验证了方法的有效性和鲁棒性;研发了“多要素多目标视频传感器网络优化调度分析系统”。