随着视频监控联网系统的不断普及和发展, 网络摄像机更多的应用于监控系统中,尤其是高清时代的来临,更加快了网络摄像机的发展和应用。

三维全景融合拼接技术

中投顾问调研数据表示,截止2017年,我国摄像机覆盖密度相对美国和英国等发达国家仍然较低,美国平均每千人配备约96台监控摄像机,英国平均每千人配备约75台监控摄像机,我国摄像头密度位居前列的北京每千人约配备59台监控设备,而紧随其后的杭州、上海等地每千人配备的摄像头数目约40左右, 随着我国雪亮工程、新型平安城市建设的发展和推进,视频监控未来在我国会有更快速的建设过程,摄像机市场呈现出巨大的增长空间。

北京智汇云舟科技有限公司成立于2012年,专注于创新性的“视频孪生(实时实景数字孪生)”技术研发与应用。公司依托自研三维地理信息引擎(3DGIS),融合建筑信息模型(BIM)、视频监控(Video)、人工智能(AI)及物联网(IOT)等多种技术,并在此基础上推出了“云舟披萨”低代码PaaS开发平台、实景孪生虚实融合一体机、行业解决方案等多个系列的产品。

三维全景融合拼接技术

智汇云舟基于视频孪生(实时实景数字孪生)技术底座,可支持视频融合、“天空地海廊”五维一体数据承载、时空位置智能(LI)、云渲染等诸多独特能力。凭借领先的技术,持续助力各行业数字化转型,以及推动产业协作的数字化升级。公司先后参与了许多重点项目建设,应用领域涉及智慧城市、智慧园区、数字乡村、工业制造、轨道交通、军工、雪亮工程(平安城市)、司法监管、应急指挥、机场、学校、医院、水利、电力等全行业场景。

在监控摄像机数量的不断庞大的同时,在监控系统中面临着严峻的现状问题:海量视频分散、孤立、视角不完整、位置不明确等问题,始终围绕着使用者。因此,如何更直观、更明确的管理摄像机和掌控视频动态,已成为提升视频应用价值的重要话题。

三维视频融合技术,面向安防视频监控领域,正是从解决此现状问题的角度,应运而生。围绕如何提高、管理和有效利用前端设备采集的海量信息为公共安全服务,特别是在技术融合大趋势下,如何结合当前先进的视频融合,虚实融合、三维动态等技术,实现三维场景实时动态可视化监控,更有效的识别、分析、挖掘海量数据的有效信息服务公共应用,已成为视频监控平台可视化发展的趋势和方向。

三维全景融合拼接技术

1、什么是三维视频融合技术?

视频融合技术是虚拟现实技术的一个分支,或者说是虚拟现实的一个发展阶段。三维视频融合技术指把一个或多个由摄像机图像序列视频和与之相关的三维虚拟场景加以匹配和融合,生成一个新的关于此场景的动态虚拟场景或模型,实现虚拟场景与实时视频的融合,即:虚实结合。

三维视频融合技术,可依托于单独的三维引擎,实现小范围或局部的三维场景与视频等资源的融合应用,也可依托于三维地理信息系统(3D GIS),实现全球广域范围内的三维地理信息可视化融合应用。

三维全景融合拼接技术

基于单独三维引擎的视频融合相比于三维地理信息系统视频融合,受限于应用范围,不能形成全城、全国或更大范围的三维可视化应用平台。同时,在三维可视化数据挖掘和处理上,基于三维地理信息的视频融合技术,具有天然的时间和空间优势。通过内置的国际化统一标准的经度、纬度、海拔等地理信息坐标体系,实现三维可视化视频融合平台的精准定位和时空动态分析,提升视频分析及人工智能应用价值。

2、三维视频融合技术应用

本次内容,主要介绍结合城市中、建筑外部的海量的视频监控资源,实现三维视频融合的技术应用。

(1)最佳平台选择--三维地理信息视频融合平台

提到城市,首先,则应选择基于三维地理信息系统(3D GIS)的视频融合应用技术,在城市三维地理信息场景中,实现动态视频与虚拟场景的虚实融合统一,只有完整准确的展示和表达了三维城市地理信息,才能更直观、更有效、更有价值的满足政府、公安等行业业务使用需求。

三维全景融合拼接技术

(2)三维场景建模—城市区域三维实景建模

使用倾斜摄影测量技术,借助于无人机等航拍载体,通过从一个垂直、四个倾斜、五个不同的摄像机视角同步采集影像,获取到丰富的建筑物顶面及侧视的高分辨率纹理,应用先进的定位、融合、建模等技术,生成真实的三维城市模型。

倾斜摄影测量技术以大范围、高精度、高清晰的方式全面感知复杂场景,能够真实地反映周边地物的外观、位置、高度等属性,为真实效果和测绘级精度提供保证。

同时有效提升模型的生产效率,采用人工建模方式一两年才能完成的一个中小城市建模工作,通过倾斜摄影建模方式只需要三至五个月时间即可完成,大大降低了三维模型数据采集的经济代价和时间代价。目前,国内外已广泛开展倾斜摄影测量技术的应用,倾斜摄影建模数据也逐渐成为城市三维地理信息空间数据框架的重要内容。

(3)视频全景融合—动态视频与三维城市场景融合统一

结合城市实景三维模型,在三维地理信息系统(3D GIS)视频融合平台中,接入海量的监控视频资源,针对视频覆盖范围,实现视频全景拼接,把单一局部独立视频还原成全局真实场景。同时,根据视频的画面内容,与三维城市场景进行精准匹配融合,实现三维立体城市场景中,视频与场景同步展现。

城市三维场景融合中,实现三维空间地理坐标体系(经度、纬度、海拔)精准实时定位,360°多视角实时场景浏览,倾斜和旋转等浏览方式,实时视频、回放视频与城市地理信息时空统一,实现城市真实场景还原,解决视频分散、割裂、频繁手动操控等问题,便于跨越摄像机全景事件在场景中追溯和研判,决策者一揽全局、所见即所得,辅助科学直观指挥。

三维全景融合拼接技术

(4)全景细节追视—全景融合画面与球机细节协同浏览

三维城市地理信息视频融合场景中,实现宏观全景浏览,同时关联高速球机,获取特写画面。根据鼠标在三维城市场景中选取的视频中目标,高速球机能够自动捕捉到该目标的特写视频,以方便用户挑选最佳视角进行观察,为运动目标的连续、精确监控提供有效手段,同时也为监控人员迅速获取所需视频信息并及时做出判断和响应提供有力技术支持。解决细节不清晰、视角偏差等问题,做到看得全也看得清。

(5)二维三维联动—三维融合场景与二维地图场景联动统一

三维城市地理信息场景,实现三维场景与二维场景的统一联动操作。在二三维场景中,可任意在二维或三维场景中操作,实现同步视角的浏览。同时支持二维场景作为整体观测画面,三维场景用于具体区域的视角跟随浏览。做到整体宏观和细节场景的协调统一态势感知,高效用于业务指挥。

(6)路径规划调度—三维场景中自定义路径方式自动浏览视频

三维城市地理信息场景融合中,按照城市道路走向、重要区域部署等,规划和设置任意浏览路径,实现多个预案的保存和调度。三维城市地理信息融合场景中,浏览路径快速调度和自动化浏览,高效用于预置路径全程动态监控和实时态势掌控,实现可视化精准指挥。

三维全景融合拼接技术

结语

随着雪亮工程、新型平安城市的不断深入建设,如何高效的对海量的监控摄像机视频内容的调用、查看及视频场景分析,成为当前监控系统的重要难题。城市三维地理信息视频融合技术,从城市地理信息应用的角度出发,依托城市三维实景模型,匹配动态监控视频,直观精准的打造活的城市三维地理信息可视化电子沙盘,融合人工智能大数据挖掘、物联感知信息,以及业务应用系统,可更好的服务于用户,打破各系统信息孤岛,提升数据应用价值。#数字孪生技术#

在传统视频监控系统中,监管人员需要观看多个分镜头画面,很难将零散的分镜头视频与其实际地理位置对应,无法对大场景进行全局实时监测和历史事件的快速回溯查找,海量零散监控视频资源既“看不过来”又“看不太懂”。

三维视频融合技术监控平台

三维视频融合技术,针对传统视频监控现状和问题,给出解决方案。该技术结合当前先进的虚实融合、三维动态等技术,实现三维场景实时动态可视化监控,更有效的识别、分析、挖掘海量数据的有效信息服务公共应用,已成为视频监控平台可视化发展的趋势和方向。

北京智汇云舟科技有限公司成立于2012年,专注于创新性的“视频孪生(实时实景数字孪生)”技术研发与应用。公司依托自研三维地理信息引擎(3DGIS),融合建筑信息模型(BIM)、视频监控(Video)、人工智能(AI)及物联网(IOT)等多种技术,并在此基础上推出了“云舟披萨”低代码PaaS开发平台、实景孪生虚实融合一体机、行业解决方案等多个系列的产品。

三维视频融合技术

智汇云舟基于视频孪生(实时实景数字孪生)技术底座,可支持视频融合、“天空地海廊”五维一体数据承载、时空位置智能(LI)、云渲染等诸多独特能力。凭借领先的技术,持续助力各行业数字化转型,以及推动产业协作的数字化升级。公司先后参与了许多重点项目建设,应用领域涉及智慧城市、智慧园区、数字乡村、工业制造、轨道交通、军工、雪亮工程(平安城市)、司法监管、应急指挥、机场、学校、医院、水利、电力等全行业场景。

三维视频融合技术是虚拟现实技术的一个分支,或者说是虚拟现实的一个发展阶段。三维视频融合技术指把一个或多个由摄像机图像序列视频和与之相关的三维虚拟场景加以匹配和融合,生成一个新的关于此场景的动态虚拟场景或模型,实现虚拟场景与实时视频的融合。这种融合不会随着对三维模型的倾斜、旋转等操作而产生错位,充分发挥出三维场景的直观特点。

视频融合后,还可以进行一些高级管理,比如球机追视功能,可以使用鼠标在三维画面上点击目标,比如一辆行进的车或一个人,最近的球机会自动锁定并跟踪人或车。

三维视频融合技术监控平台

还可以结合人工智能(AI)的分析功能,进行人脸识别、车辆识别、体温识别、路径巡检等高级别的目标检测及大数据分析,能够快速识别陌生人、违规行为,还能绘制人员行进轨迹、热力图等。

一、视频融合成熟度

智汇云舟把视频融合能力进行分级,按照成熟度分为L0-L5五个等级。L0是悬浮窗口加三维视频阶段,它是视频融合的初级阶段,本质上不属于视频融合,只能算是空间关联。

L1是高点视频融合阶段,它是对布设在30米-100米高度的云台摄像机画面进行融合的能力。高点监控本身就具备一定水平的大广角、大场景画面呈现特点。目前,国内绝大多数厂商技术成熟度在L0-L1阶段。

L2是复杂场景融合阶段,这一阶段面对的视频融合场景不再是规矩的监控画面,而是不规则的拍摄角度。如碗装结构体育场视频融合、狭长地铁站台视频融合、无人机动态视频融合等等。目前智汇云舟技术已经突破L1、L2 到达L3阶段。

L3是视频和孪生场景自动匹配阶段,L4是自建场景自动融合阶段,这一阶段场景不是必需品。在L3和L4基础上,视频融合的未来趋势即L5阶段,达到以视频去构建数字孪生体,实现时空数据平行世界的目标。

三维视频融合技术监控平台

二、视频融合的价值

1、直观展示

视频融合技术,可提升数字孪生场景在实时、连续、动态性表达方面的表达能力,一屏还原空间内多层次的实时动态画面,满足管理者提供更直观、更准确、更高效、更有价值的使用需求。

2、增强视频利用价值

将三维场景+视频+地理坐标融合起来,叠加各类传感类设备,实现各种定制的智能分析,实现对场景状态的真实还原。通过经纬度、海拔等地理信息坐标体系,实现基于时空位置智能精准定位和时空动态分析,从而提升视频分析及人工智能的应用价值。

三维视频融合技术监控平台

三维视频融合技术

3、提升态势掌控能力

视频融合将视频与三维场景同步展现,完成拼接的图像通过与球机追视、历史回溯、场景信息增强显示等功能相结合,能够大大提高人们对于场景内整体事物、态势的掌控能力。

近年来,随着信息化时代的到来,三维全景拼接以视频监控领域为代表的智能硬件公司迅速崛起,随后全国各地在视频监控领域进行了大量的建设。但随着摄像头数量的增加,视频监控画面离散、庞杂、关联性差等诸多问题日渐凸显。如何优化现有视频技术,助力管理者或使用者有效、直观、准确地掌控现场实时动态,成为我国信息化前行路上面临的新课题。

视频融合技术平台解决方案

北京智汇云舟科技有限公司成立于2012年,专注于创新性的“视频孪生(实时实景数字孪生)”技术研发与应用。公司依托自研三维地理信息引擎(3DGIS),融合建筑信息模型(BIM)、视频监控(Video)、人工智能(AI)及物联网(IOT)等多种技术,并在此基础上推出了“云舟披萨”低代码PaaS开发平台、实景孪生虚实融合一体机、行业解决方案等多个系列的产品。

视频融合技术平台解决方案

凭借领先的技术基础,智汇云舟持续助力各行业数字化转型,以及推动产业协作的数字化升级。公司先后参与了许多重点项目建设,应用领域涉及智慧城市、智慧园区、数字乡村、工业制造、轨道交通、军工、雪亮工程(平安城市)、司法监管、应急指挥、机场、学校、医院、水利、电力等全行业场景。

一、什么是视频融合

视频融合技术是虚拟现实技术的一个分支,三维全景拼接或者说是虚拟现实的一个发展阶段。三维视频融合技术指把一个或多个由摄像机图像序列视频和与之相关的三维虚拟场景加以匹配和融合,生成一个新的关于此场景的动态虚拟场景或模型,实现虚拟场景与实时视频的融合,即:虚实融合。虚实融合,是把视频画面精确融合显示在三维模型对应的空间真实地理坐标位置,这种融合不会随着对三维模型的倾斜、旋转等操作而产生错位,充分发挥出三维场景的直观特点。

视频融合技术平台解决方案

三维视频融合技术,可依托于单独的三维引擎,实现小范围或局部的三维场景与视频等资源的融合应用,也可依托于三维地理信息系统(3D GIS),实现全球广域范围内的三维地理信息可视化融合应用。三维全景拼接基于单独三维引擎的视频融合相比于三维地理信息系统视频融合,受限于应用范围,不能形成全城、全国或更大范围的三维可视化应用平台。同时,在三维可视化数据挖掘和处理上,基于三维地理信息的视频融合技术,具有天然的时间和空间优势。通过内置的国际化统一标准的经度、纬度、海拔等地理信息坐标体系,实现三维可视化视频融合平台的基于LI(时空位置智能)的定位和时空动态分析,提升视频分析及人工智能应用价值。

视频融合技术平台解决方案

二、视频融合技术的三个层次

视频融合技术一般可以分为三个层次,即预处理、信息融合与应用层。预处理技术主要用来对视频进行几何校正、噪声消除、色彩;亮度调整及配准等等。视频图像配准是指找到视频图像与三维虚拟场景的最大相关,以消除图像在空间、相位和分辨率等方向的信息差异,达到融合更真实,信息更准确的目的。

信息融合层即视频图像的融合。视频图像融合由智能度由低向高可以分为像素级、特征级、决策级融合等。像素级融合指基于图像像素进行拼接融合,是两个或两个以上的图像融合成为一个整体。特征级融合以图形的明显特征,如线条、建筑等特征为基础进行图像的拼接与融合。决策级融合使用贝叶斯法、D-S证据法等数学算法进行概率决策,依此进行视频或图像融合,更适应于主观要求。

综合评估及应用即视频与三维模型融合后可以从视频与客观两个方面进行评估,对融合结果给出评价并将融合后的信息体进行实践应用。

视频融合技术平台解决方案

三、视频融合的表现方式

三维全景拼接基于三维地理信息场景的视频融合应用,结合不同的现场环境、不同的视频视角,具备多种融合表现方式。主要有:全景拼接融合、场景断续融合、广告牌式融合、室内分层融合、建筑结构融合、动态实时融合等六种形式。

四、视频融合的价值

1、直观展现

视频融合技术,可提升数字孪生场景在实时、连续、动态性表达方面的表达能力,一屏还原空间内多层次的实时动态画面,满足管理者提供更直观、更准确、更高效、更有价值的使用需求。

2、增强视频利用价值

三维全景拼接将三维场景+视频+地理坐标融合起来,叠加各类传感类设备,实现各种定制的智能分析,实现对场景状态的真实还原。通过经纬度、海拔等地理信息坐标体系,实现基于时空位置智能精准定位和时空动态分析,从而提升视频分析及人工智能的应用价值。

视频融合技术平台解决方案

3、提升态势掌控能力

视频融合将视频与三维场景同步展现,完成拼接的图像通过与球机追视、历史回溯、场景信息增强显示等功能相结合,三维全景拼接能够大大提高人们对于场景内整体事物、态势的掌控能力。


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