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當(dāng)下監(jiān)控與三維數(shù)字孿生的關(guān)聯(lián)還停留在初級階段，即在三維場景中嵌入攝像頭模型，點擊攝像頭播放監(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)，多路視頻實時拼接成一路視頻，三維與實時視頻融合，實現(xiàn)監(jiān)控視頻與三維場景有機(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間，可有效提升數(shù)字孿生城市在物聯(lián)感知操作、虛實融合交互等方面的能力，動靜一體、虛實結(jié)合，讓三維場景“動起來”。
全景視頻融合是將多個不同角度的攝像頭拍攝的視頻融合成一個完整的全景視頻，以便提供更全面、更真實的視覺體驗。即將實時監(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)字孿生場景在實時、連續(xù)、動態(tài)性表達(dá)方面的表達(dá)能力，一屏還原空間內(nèi)多層次的實時動態(tài)畫面，滿足管理者提供更直觀、更準(zhǔn)確、更高效、更有價值的使用需求，視頻融合將視頻與三維場景同步展現(xiàn)，完成拼接的圖像通過與球機(jī)追視、歷史回溯、場景信息增強(qiáng)顯示等功能相結(jié)合，能夠大大提高人們對于場景內(nèi)整體事物、態(tài)勢的洞察。通過經(jīng)緯度、海拔等地理信息坐標(biāo)體系，實現(xiàn)基于時空位置智能精準(zhǔn)定位和時空動態(tài)分析，從而提升視頻分析及人工智能的應(yīng)用價值。
實現(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、顯示和交互式體驗等多個方面。
具體而言，監(jiān)控視頻與三維融合包括以下幾個方面：
· 紋理映射：將實時監(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，提供更靈活和個性化的使用體驗。
· 實時更新：基于實時監(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)控視頻的實時拼接
在傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)管人員需要同時觀看多個分鏡頭畫面，并且很難將零散的分鏡頭視頻與其實際地理位置相對應(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。無法對大場景進(jìn)行全局實時監(jiān)測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)行無縫實時拼接，消除重疊區(qū)域，形成寬角度、大視場視頻圖像，從而實現(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，并實時播放，同時支持回放查看，解決多個人同時對同一監(jiān)控場景不同角度進(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
實現(xiàn)過程
實現(xiàn)流程
多視角視頻與三維融合
點云數(shù)據(jù)是通過三維激光掃描、
三維視頻融合技術(shù)指把一個或多個由攝像機(jī)圖像序列視頻和與之相關(guān)的三維虛擬場景加以匹配和融合，生成一個新的關(guān)于此場景的動態(tài)虛擬場景或模型，實現(xiàn)虛擬場景與實時視頻的融合，即：虛實融合。虛實融合，是把視頻畫面精確融合顯示在三維模型對應(yīng)的空間真實地理坐標(biāo)位置，這種融合不會隨著對三維模型的傾斜、旋轉(zhuǎn)等操作而產(chǎn)生錯位，充分發(fā)揮出三維場景的直觀特點。
結(jié)構(gòu)光等技術(shù)手段，對物體表面進(jìn)行大量密集的測量，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，我們可以得到大量密集的點，這些點帶有三維坐標(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)建了可識別的三維結(jié)構(gòu)。簡單來說，當(dāng)我們使用這些高科技設(shè)備對物體進(jìn)行掃描時，設(shè)備會發(fā)出激光束或結(jié)構(gòu)光，通過測量激光或光線與物體表面相交點的位置，就可以得到物體表面的點云數(shù)據(jù)。
點云是目標(biāo)表面特性的海量點集合，點云越密集，反映的圖像細(xì)節(jié)和信息就越多。
要實現(xiàn)監(jiān)控畫面融合到三維模型并實現(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。不同的視角會影響觀察者對模型和融合的監(jiān)控畫面的感知和理解。因此，在確定最終的視角設(shè)置時，應(yīng)該考慮到場景需求、用戶體驗和視覺效果的平衡。
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，可以提供更加真實和直觀的情境感知。監(jiān)控畫面能夠為觀察者提供實時的視覺信息，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)控畫面提供實時監(jiān)測數(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場景，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螅谌S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)行場景模擬和預(yù)測。
·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)對潛在風(fēng)險和安全威脅的預(yù)防和響應(yīng)能力。通過實時監(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)實仿真、建筑設(shè)計等。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景，并進(jìn)行分析、決策和規(guī)劃。
