三维视频融合技术在视频监控领域应用

       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。

       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。

       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。

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。

       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。

（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。

（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。

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。

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