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當(dāng)下監(jiān)控與三維數(shù)字孿生的關(guān)聯(lián)還停留在初級(jí)階段，即在三維場(chǎng)景中嵌入攝像頭模型，點(diǎn)擊攝像頭播放監(jiān)控畫面，這種方式存在操作復(fù)雜，不直觀的問題。為解決目前的監(jiān)控平臺(tái)視頻覆蓋不全、關(guān)聯(lián)性弱、無空間感、分鏡頭盯防等問題。通過視頻融合技術(shù)，多路視頻實(shí)時(shí)拼接成一路視頻，三維與實(shí)時(shí)視頻融合，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控視頻與三維場(chǎng)景有機(jī)融合。
三維視頻融合技術(shù)遵循數(shù)字孿生多源數(shù)據(jù)融合的原則，比視頻窗口、矩陣更加直觀高效，省去了人腦理解空間的時(shí)間，可有效提升數(shù)字孿生城市在物聯(lián)感知操作、虛實(shí)融合交互等方面的能力，動(dòng)靜一體、虛實(shí)結(jié)合，讓三維場(chǎng)景“動(dòng)起來”。
全景視頻融合是將多個(gè)不同角度的攝像頭拍攝的視頻融合成一個(gè)完整的全景視頻，以便提供更全面、更真實(shí)的視覺體驗(yàn)。即將實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻畫面與三維模型相結(jié)合展示，通過這種融合，可以將監(jiān)控視頻作為一部分嵌入到三維環(huán)境中，并在虛擬場(chǎng)景中進(jìn)行展示和分析。
三維視頻融合技術(shù)，可提升數(shù)字孿生場(chǎng)景在實(shí)時(shí)、連續(xù)、動(dòng)態(tài)性表達(dá)方面的表達(dá)能力，一屏還原空間內(nèi)多層次的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)畫面，滿足管理者提供更直觀、更準(zhǔn)確、更高效、更有價(jià)值的使用需求，視頻融合將視頻與三維場(chǎng)景同步展現(xiàn)，完成拼接的圖像通過與球機(jī)追視、歷史回溯、場(chǎng)景信息增強(qiáng)顯示等功能相結(jié)合，能夠大大提高人們對(duì)于場(chǎng)景內(nèi)整體事物、態(tài)勢(shì)的洞察。通過經(jīng)緯度、海拔等地理信息坐標(biāo)體系，實(shí)現(xiàn)基于時(shí)空位置智能精準(zhǔn)定位和時(shí)空動(dòng)態(tài)分析，從而提升視頻分析及人工智能的應(yīng)用價(jià)值。
實(shí)現(xiàn)過程中需要考慮攝像頭的位置和角度、視頻采集、預(yù)處理、拼接、編碼、解碼、顯示和交互式體驗(yàn)等多個(gè)方面。
具體而言，監(jiān)控視頻與三維融合包括以下幾個(gè)方面：
· 紋理映射：將實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻作為紋理應(yīng)用到三維模型的表面上。通過紋理映射技術(shù)，可以使監(jiān)控視頻以貼圖的形式呈現(xiàn)在模型的特定區(qū)域，從而融合到三維環(huán)境中。
· 視角調(diào)整：根據(jù)需要，調(diào)整觀察者的視角和位置，以便在虛擬場(chǎng)景中正確地觀察和感知監(jiān)控視頻的內(nèi)容。這有助于提供更全面和準(zhǔn)確的視覺信息。
· 交互性：在融合的過程中，可以增加交互功能，允許用戶對(duì)監(jiān)控視頻進(jìn)行操作和控制。包括放大、旋轉(zhuǎn)等操作，提供更靈活和個(gè)性化的使用體驗(yàn)。
· 實(shí)時(shí)更新：基于實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻，可通過不斷更新紋理映射或視頻流來保持與監(jiān)控系統(tǒng)的同步，使得展示的內(nèi)容始終保持最新狀態(tài)。
多路監(jiān)控視頻的實(shí)時(shí)拼接
在傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)管人員需要同時(shí)觀看多個(gè)分鏡頭畫面，并且很難將零散的分鏡頭視頻與其實(shí)際地理位置相對(duì)應(yīng)。目前主要是以1、4、9、16宮格的傳統(tǒng)模式觀看，鏡頭分散，缺乏整體感，信息傳遞效率低。無法對(duì)大場(chǎng)景進(jìn)行全局實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和歷史事件的快速回溯查找，海量零散監(jiān)控視頻資源既“看不過來”又“看不太懂”。
通過視頻拼接技術(shù)，對(duì)有重疊區(qū)域的多路源視頻數(shù)據(jù)利用拼接算法進(jìn)行無縫實(shí)時(shí)拼接，消除重疊區(qū)域，形成寬角度、大視場(chǎng)視頻圖像，從而實(shí)現(xiàn)將多路監(jiān)控視頻拼接成一路視頻，使拼接后的視頻清晰無縫，并實(shí)時(shí)播放，同時(shí)支持回放查看，解決多個(gè)人同時(shí)對(duì)同一監(jiān)控場(chǎng)景不同角度進(jìn)行觀看的需求，充分滿足用戶的需求。
將四路視頻無縫拼接成一路視頻的效果
實(shí)現(xiàn)過程
實(shí)現(xiàn)流程
多視角視頻與三維融合
點(diǎn)云數(shù)據(jù)是通過三維激光掃描、
三維視頻融合技術(shù)指把一個(gè)或多個(gè)由攝像機(jī)圖像序列視頻和與之相關(guān)的三維虛擬場(chǎng)景加以匹配和融合，生成一個(gè)新的關(guān)于此場(chǎng)景的動(dòng)態(tài)虛擬場(chǎng)景或模型，實(shí)現(xiàn)虛擬場(chǎng)景與實(shí)時(shí)視頻的融合，即：虛實(shí)融合。虛實(shí)融合，是把視頻畫面精確融合顯示在三維模型對(duì)應(yīng)的空間真實(shí)地理坐標(biāo)位置，這種融合不會(huì)隨著對(duì)三維模型的傾斜、旋轉(zhuǎn)等操作而產(chǎn)生錯(cuò)位，充分發(fā)揮出三維場(chǎng)景的直觀特點(diǎn)。
結(jié)構(gòu)光等技術(shù)手段，對(duì)物體表面進(jìn)行大量密集的測(cè)量，從而獲取物體表面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。當(dāng)我們利用三維激光掃描儀掃描某一建筑表面時(shí)，我們可以得到大量密集的點(diǎn)，這些點(diǎn)帶有三維坐標(biāo)（XYZ）、激光反射強(qiáng)度和和顏色信息（RGB）等信息，它們共同創(chuàng)建了可識(shí)別的三維結(jié)構(gòu)。簡(jiǎn)單來說，當(dāng)我們使用這些高科技設(shè)備對(duì)物體進(jìn)行掃描時(shí)，設(shè)備會(huì)發(fā)出激光束或結(jié)構(gòu)光，通過測(cè)量激光或光線與物體表面相交點(diǎn)的位置，就可以得到物體表面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。
點(diǎn)云是目標(biāo)表面特性的海量點(diǎn)集合，點(diǎn)云越密集，反映的圖像細(xì)節(jié)和信息就越多。
要實(shí)現(xiàn)監(jiān)控畫面融合到三維模型并實(shí)現(xiàn)不同視角，包括斜視、仰視、平視和俯視，可以通過調(diào)整攝像機(jī)或觀察者的位置和旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)具體需求和使用的三維軟件或引擎，有不同的方式和參數(shù)來調(diào)整視角。通常，可以通過編輯攝像機(jī)對(duì)象的屬性或使用API函數(shù)來控制攝像機(jī)的位置、旋轉(zhuǎn)和視角。不同的視角會(huì)影響觀察者對(duì)模型和融合的監(jiān)控畫面的感知和理解。因此，在確定最終的視角設(shè)置時(shí)，應(yīng)該考慮到場(chǎng)景需求、用戶體驗(yàn)和視覺效果的平衡。
視頻融合的意義
將監(jiān)控畫面融合到三維模型中具有以下意義：
·增強(qiáng)情境感知：通過將監(jiān)控畫面與三維模型相結(jié)合，可以提供更加真實(shí)和直觀的情境感知。監(jiān)控畫面能夠?yàn)橛^察者提供實(shí)時(shí)的視覺信息，而三維模型則為監(jiān)控畫面提供了空間背景和位置環(huán)境，使得觀察者能夠更好地理解和定位監(jiān)控畫面所涉及的場(chǎng)景。
·綜合信息展示：融合監(jiān)控畫面和三維模型可以將不同類型的信息集成在一起展示，提供更全面和綜合的信息。監(jiān)控畫面提供實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，而三維模型則可以展示周圍環(huán)境、設(shè)備狀態(tài)、人員分布等額外信息。這種綜合展示有助于更好地理解整個(gè)場(chǎng)景，并做出相應(yīng)決策。
·空間關(guān)聯(lián)分析：將監(jiān)控畫面與三維模型融合后，可以進(jìn)行空間關(guān)聯(lián)分析。例如，可以通過監(jiān)控畫面顯示的特定區(qū)域或?qū)ο�，在三維模型中定位和追蹤相關(guān)的設(shè)備、人員或事件。這種空間關(guān)聯(lián)分析有助于準(zhǔn)確定位問題源、優(yōu)化資源分配，以及進(jìn)行場(chǎng)景模擬和預(yù)測(cè)。
·可視化決策支持：通過將監(jiān)控畫面融合到三維模型中，可以提供更直觀和可視化的決策支持。觀察者可以在虛擬環(huán)境中對(duì)監(jiān)控畫面進(jìn)行交互操作、觀察分析，并基于此作出相應(yīng)決策。這種可視化決策支持有助于提高決策的準(zhǔn)確性和效率。
·預(yù)防和響應(yīng)能力：監(jiān)控畫面與三維模型的融合可以增強(qiáng)對(duì)潛在風(fēng)險(xiǎn)和安全威脅的預(yù)防和響應(yīng)能力。通過實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面的顯示和與三維模型的關(guān)聯(lián)，可以更早地發(fā)現(xiàn)異常情況、追蹤異常事件，并采取相應(yīng)的預(yù)防和應(yīng)急響應(yīng)措施。
總之，監(jiān)控畫面融合到三維模型中可以提供更綜合、直觀和有效的情境感知和決策支持，監(jiān)控視頻與三維融合可以應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，為各種應(yīng)用領(lǐng)域帶來諸多益處，如智能城市管理、工業(yè)控制、安防監(jiān)控、虛擬現(xiàn)實(shí)仿真、建筑設(shè)計(jì)等。它可以提供更直觀和沉浸式的展示方式，幫助用戶更好地理解場(chǎng)景，并進(jìn)行分析、決策和規(guī)劃。
