隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的迅猛發(fā)展，室內定位與視頻融合技術在各行各業(yè)中得到了廣泛應用。不僅能夠提供精確的位置信息，還能通過實時視頻監(jiān)控實現(xiàn)全方位數(shù)據(jù)的可視化。

與此同時，數(shù)字孿生等技術的興起為智慧城市、智慧工廠等應用提供了強大支持，使得復雜系統(tǒng)的數(shù)字化管理成為可能。通過結合三維可視化及室內定位，視頻融合、鷹眼 AR、視頻拼接等技術，為決策提供更直觀的數(shù)字化視角，推動了相關領域的快速發(fā)展。

圖撲軟件(Hightopo)的自主研發(fā)產(chǎn)品 HT for Web 能夠將視頻監(jiān)控與室內定位技術融合，進行高效的可視化項目搭建，輕松實現(xiàn)視頻與定位數(shù)據(jù)的動態(tài)展示與交互，打造一個功能強大、直觀易用的視頻孿生可視化監(jiān)控系統(tǒng)。

• 系統(tǒng)分析

視頻融合

視頻融合的概念：視頻融合技術是虛擬現(xiàn)實技術的一個分支，也是虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展的一個重要階段。它通過將來自不同視頻源的信息與 3D 場景進行整合，生成一個連貫、無縫、并且虛實結合的新場景。這種技術不僅增加了虛擬場景與現(xiàn)實的互動性，還減小了計算機模型中信息的不確定因素，提高了虛擬模型的信息承載量。

傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控通常將所有視頻以網(wǎng)格化方式展示在大屏或網(wǎng)頁上，雖然可以讓監(jiān)控人員同時查看多個視頻源，但長時間觀看容易導致疲勞和注意力下降。此外，若監(jiān)控人員對攝像頭布局不熟悉，在突發(fā)事件（如發(fā)現(xiàn)可疑人員活動）中，可能無法快速感知現(xiàn)場情況，進而無法立即進行準確定位和反應。

圖撲軟件擁有獨立研發(fā)的 2D 和3D圖形引擎 HT for Web，充分利用其在3D渲染上的強大功能，結合自定義Shader，打造了處理視頻融合的插件，顯著提升了視頻的流暢性和視覺效果。該插件支持添加視頻到3D場景中，并通過顏色矯正、幾何校正、裁切、羽化、顏色剔除等手段將視頻完美融入周圍環(huán)境。在應用過程中，利用視頻分布式布局的特點，結合視角位置，可在一個場景中支持超多路視頻。

視頻融合的基本流程

視頻融合技術一般可以分為三個層次：預處理、信息融合與應用層。

■ 預處理層：對視頻圖像進行幾何校正、噪聲消除、色彩亮度調整和配準。通過找到視頻與三維場景或相鄰視頻間的最大相關，消除圖像在空間、相位和分辨率等方面的差異，實現(xiàn)更準確的信息融合。

■ 信息融合層：即視頻圖像的與 3D 場景的融合過程。這一層可以根據(jù)智能度的不同，分為像素級和特征級：

像素級融合：主要用于多視頻的像素拼接融合，使多個圖像成為一個整體。

特征級融合：主要用于視頻與 3D 場景的融合，以明顯特征（如線條、建筑）為基礎，實現(xiàn)圖像和三維場景的拼接。

■ 應用層：對融合后的視頻進行綜合評估，并應用于實際場景，如智慧城市的會議、監(jiān)控和輿情管理等

圖撲 HT視頻融合技術通過先進的圖形圖像處理，將視頻畫面與三維場景無縫疊加。利用虛擬攝像機的位置、角度和視野對視頻信號進行精確校準，確保視頻與場景的視覺效果高度一致，實現(xiàn)了逼真的視頻融合效果。視頻融合可以提供更直觀、全面的視覺信息，幫助用戶更好地理解和分析場景中的實時監(jiān)控視頻。

視頻融合應用場景

在現(xiàn)代地鐵站的管理中，視頻融合技術與圖撲3D 可視化的結合發(fā)揮了重要作用。

盡管三維建模和物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集可以提供設備的運行狀態(tài)，但它們僅能展示系統(tǒng)的虛擬視圖，無法直觀呈現(xiàn)現(xiàn)場的真實情況。例如，當某個設備出現(xiàn)故障導致人群擁堵時，僅靠虛擬數(shù)據(jù)無法反映出現(xiàn)場的緊張程度和具體布局。在這方面，視頻融合技術通過整合和呈現(xiàn)實時的現(xiàn)場視頻，為管理團隊提供了對地鐵站內真實環(huán)境的清晰視角。

圖撲軟件通過將三維虛擬建模與實時視頻相結合，讓管理者不僅可以監(jiān)控設備的運行狀態(tài)，還可以迅速識別并解決因設備故障引發(fā)的問題，實現(xiàn)了虛擬與現(xiàn)實的最佳結合。這種技術應用極大提升了決策的效率和現(xiàn)場響應能力。

更多應用場景

視頻融合技術在多個領域都有廣泛的應用，包括但不限于：

■ 智慧城市：整合不同攝像頭和傳感器的數(shù)據(jù)，為城市管理提供全面、準確的信息支持。

■ 工業(yè)生產(chǎn)：將多個攝像頭畫面合并，方便監(jiān)控人員實時了解生產(chǎn)線狀況，及時發(fā)現(xiàn)并處理問題。

■ 公共安全：在公共場所和交通樞紐，視頻融合技術提高監(jiān)控效率，快速響應和處理異常行為。

■ 交通管理：視頻融合技術實時監(jiān)控交通流量和交叉口情況，提高道路通行效率和交通安全。

圖撲視頻融合技術通過整合不同視頻源的信息與 3D 場景，生成一個連貫、無縫的虛實結合的新場景，提高了監(jiān)控效率和反應速度。盡管視頻融合技術具有直觀展現(xiàn)、增強視頻利用價值和提升態(tài)勢掌控能力等優(yōu)點，但也面臨技術復雜度高、設備成本高和實時性挑戰(zhàn)等問題。

圖撲將不斷創(chuàng)新研究，讓視頻融合技術朝著更高清晰度、更智能化和更實時化的方向發(fā)展，為各行各業(yè)提供更加高效、智能的解決方案。

• 室內定位

在工業(yè)自動化和控制領域中，室內定位技術作為一個重要的應用擴展，可以幫助提升生產(chǎn)效率、安全性和管理水平。室內定位技術用于在建筑物內部或其他封閉環(huán)境中確定物體或人員的位置，實現(xiàn)全方位的智能管理。

利用圖撲先進的可視化技術以及結合各類室內定位技術，管理者可以實時監(jiān)控人員和設備的位置，提高運營效率和安全性。

室內定位的常見類型

室內外定位技術通過多種傳感器和信號技術，實現(xiàn)對室內外物體和人員的精確定位。常見的室內外定位技術包括：無線射頻識別（RFID）、Wi-Fi定位、藍牙低功耗（BLE）、超寬帶（UWB）、圖像識別定位。

圖撲定位的應用

圖撲自主研發(fā) HT for Web 2D 和 3D 圖形渲染引擎，為室內外定位數(shù)據(jù)提供了豐富的可視化展示方式。

廠區(qū)人員定位

采用圖撲的 HT for Web 產(chǎn)品來構造輕量化的 3D 可視化場景，該場景從正面展示了一個現(xiàn)代化工廠的現(xiàn)實場景，室內定位包括工廠工人的實時位置、電子圍欄的范圍、現(xiàn)場的安全情況等等，幫助我們直觀的了解當前工廠人員的安全狀況。

在工廠中，室內定位技術的應用顯著提升了運營效率和安全性。數(shù)據(jù)經(jīng)過圖撲可視化技術處理后，以數(shù)字孿生形式呈現(xiàn)，使得人員調度、設備維護和安全監(jiān)控更加精準高效。

鋼廠人員安全定位

依托圖撲自研 HT for Web 產(chǎn)品，從數(shù)字孿生鋼廠出發(fā)，將鋼廠廠區(qū)、設備機械、作業(yè)人員高度集中。并基于UWB精準定位技術，讓位置數(shù)據(jù)與可視化業(yè)務流程直接關聯(lián)，實現(xiàn) 3D 可視化監(jiān)控車間作業(yè)人員的精準定位、歷史軌跡溯源、電子圍欄監(jiān)管及異常預警告警等業(yè)務功能。形成基于 UWB 精準定位的調度一體化、數(shù)據(jù)透明化、運維智能化的監(jiān)管平臺。

異常報警一鍵定位

鋼廠環(huán)境錯中復雜，如有外來訪客或作業(yè)人員疏忽大意，導致錯入設備檢修區(qū)、高空作業(yè)區(qū)、大型設備作業(yè)區(qū)附近，后果不堪設想。

UWB 作為厘米級高精度人員定位技術，將其與圖撲可視化場景深度融合，依照 UWB 定位系統(tǒng)傳輸?shù)亩ㄎ蛔鴺藬?shù)據(jù)，在場景內實時呈現(xiàn)人員SOS報警、微標簽低電量報警、無陪同作業(yè)報警、電子圍欄越界報警等因素觸發(fā)的位置信息。確保作業(yè)人員定位坐標精準復現(xiàn)于虛擬場景之中，清晰查看人員的位置分布信息和人員數(shù)據(jù)統(tǒng)計。

室內定位與視頻融合

可視化平臺聯(lián)合多種視覺圖像進行 7×24h 動態(tài)監(jiān)測。并且支持疊加圖撲軟件 HT 視頻融合技術，通過車間內監(jiān)控視頻與三維場景疊加展示，可如臨其境查看現(xiàn)場情況。并實現(xiàn)關鍵路徑自動視頻巡檢，重點區(qū)域關注目標快速鎖定等高級功能。

圖撲軟件視頻融合技術采用 WebGL 技術，利用 GPU 高性能計算能力對視頻圖像進行實時處理，圖像處理不占用 CPU 資源，整個方案畫面流暢。

倉儲物流園區(qū)設備定位

集合倉儲系統(tǒng)應用物聯(lián)網(wǎng)、視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)技術、嵌入智能控制與通信模塊的物流機器人技術、RFID 托盤等技術。數(shù)字孿生物流全過程，讓物品出入庫信息可展現(xiàn)，可監(jiān)控，可管理。

通過融合 HT 可視化技術，園區(qū)內的人、機、車、設備實現(xiàn)了一體互聯(lián)。這包括自動駕駛、自動分揀、自動巡檢和人機交互等整體調度及管理，進一步搭建起智能化室內定位的應用場景。

設備定位

AGV 通過無線網(wǎng)絡向上位機發(fā)送當前位置和狀態(tài)，上位機根據(jù)當前狀態(tài)更新數(shù)據(jù)庫，并同步接入 HT 可視化系統(tǒng)進行路徑的實時展示，也可根據(jù)項目需求設置 AVG 行走路徑。

數(shù)字化和智能化技術在全領域的覆蓋，使室內定位應用變得越來越普及。這些技術改變了傳統(tǒng)的人工讀取和記錄信息的方式，實現(xiàn)了信息的主動“感知”。

車輛定位管理

智慧停車場的車輛定位技術極大提升了管理效率和用戶體驗。通過使用藍牙、Wi-Fi、UWB 和物聯(lián)網(wǎng)等多種定位技術，停車場管理系統(tǒng)能夠實時跟蹤每輛車的位置。通過HT 可視化使停車場管理更加智能化。

圖撲車輛定位可視化技術可以實時監(jiān)控車輛動向，優(yōu)化車位利用率，并在緊急情況下進行迅速處理。智慧停車場通過數(shù)字化技術顯著提升了用戶體驗，同時提高了管理效率和安全性。

SDF 自動矯正

SDF（Signed Distance Field），高度科技自動矯正算法是一種結合視頻融合和室內定位技術的尖端工具，旨在提升三維空間數(shù)據(jù)的精準度和可靠性。碰撞檢測中，通過查詢點在 SDF 中的值，可以判斷該點是否與物體發(fā)生碰撞。

對于 3D 場景中平面的物體的碰撞檢測矯正，具體步驟如下：

1、創(chuàng)建平面的二維圖， 模型、障礙物等不可進入?yún)^(qū)域用黑色填充，可自由移動區(qū)域用白色填充。

2、生成平面二維圖的圖片，并創(chuàng)建 SDF，黑色區(qū)域距離為負，白色區(qū)域距離為正。同時記錄指向最近距離方向的向量。

3、運行時根據(jù)模型當前位置查詢 SDF 距離。如果距離為負，根據(jù)距離向量計算出模型的矯正位置。

SDF 在圖撲的應用

SDF 是一種常用于計算機圖形學和圖像處理中的技術，用于表示和處理幾何形狀。SDF 能夠高效地描述一個形狀及其邊界，并且常用于邊界檢測、碰撞檢測、字體渲染等。

圖撲 HT 提供封裝好的插件，通過簡單配置和少量代碼即可實現(xiàn)碰撞檢測。

1、創(chuàng)建 3D 場景，將障礙物標出來。

2、添加 HT 碰撞檢測插件。插件會根據(jù)場景中障礙物信息自動生成 SDF 黑白圖片，并保存在內存中。

3、添加代碼處理碰撞。

結合視頻融合和室內定位技術，圖撲軟件正在引領智能管理和監(jiān)控的創(chuàng)新方向。這種視頻孿生綜合解決方案不僅提升了數(shù)據(jù)的可操作性和決策的科學性，還為用戶提供了更為直觀和智能的監(jiān)控體驗。隨著技術的不斷進步，這一領域將迎來更加廣闊的發(fā)展前景，為智慧城市、智能工廠、智能辦公等場景帶來更多創(chuàng)新與可能。

圖撲軟件(Hightopo)長期專注于 Web 可視化領域，自主研發(fā) HT for Web 2D 和 3D 圖形渲染引擎、低代碼數(shù)字孿生組態(tài)平臺及相關工具。目前產(chǎn)品已廣泛應用于工業(yè)組態(tài)、電力能源、孿生工廠、電信機房、智慧交通、智慧城市、園區(qū)樓宇、智慧水務、航天軍工等行業(yè)領域，為客戶提供可靠的一站式數(shù)字孿生解決方案。