[go: up one dir, main page]

CN102932638B - 基于计算机建模的3d视频监控方法 - Google Patents

基于计算机建模的3d视频监控方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102932638B
CN102932638B CN201210498715.5A CN201210498715A CN102932638B CN 102932638 B CN102932638 B CN 102932638B CN 201210498715 A CN201210498715 A CN 201210498715A CN 102932638 B CN102932638 B CN 102932638B
Authority
CN
China
Prior art keywords
subsystem
image
modeling
field picture
information
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201210498715.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102932638A (zh
Inventor
田学东
刘哲
李秀云
梁浚
郭中豪
杨子鹏
孙裕昌
邢文武
王兴楠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin Zhonghuan System Construction Co ltd
Original Assignee
Tianjin Institute Of Tv Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin Institute Of Tv Technology filed Critical Tianjin Institute Of Tv Technology
Priority to CN201210498715.5A priority Critical patent/CN102932638B/zh
Publication of CN102932638A publication Critical patent/CN102932638A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102932638B publication Critical patent/CN102932638B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Image Analysis (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于计算机建模的3D视频监控方法,利用的硬件包括前端图像采集系统、传输系统,其特征在于,由监控摄像采集视频图像信息,以计算机为处理平台,由计算机处理完成由图像向3D模型的转换和3D建模,根据摄像机采集的实时视频图像信息实时更新3D模型的内容,同时通过计算机内被模拟的摄像机对模型进行虚拟监控;有益效果是:通过计算机3D建模,可以根据普通录像对历史记录进行建模配合使用数字沙盘可以实现监控区域模拟化,完成以较少的采集前端对复杂环境的模拟复制,应于复杂环境的检测。

Description

基于计算机建模的3D视频监控方法
技术领域
    本发明涉及视频监控技术领域,特别涉及一种基于计算机建模的3D视频监控方法。
背景技术
监控系统是由前端采集系统、传输系统和显示系统组成的,以远程观看所监控区域实时状况和进行录像回放为主要功能的弱电系统。目前在市面上的监控系统的显示均采用2维图像显示,具有无法适应高温条件下近距离监控,无法在不具备安装条件的监控角度进行监控等诸多不足之处,随着我国视频监控技术的发展,需要一种新的技术方案来弥补现有技术的不足。
发明内容
    本发明的目的就是针对上述方法的不足,提出一种基于计算机建模的3D视频监控方法,由监控摄像采集视频图像信息,由计算机处理处理完成由图像向3D模型的转换,在计算机内完成3D建模,并根据摄像机采集的实时视频图像信息实时更新3D模型的状况,如运行轨迹、色彩变化、形体变化等信息。同时通过计算机内被模拟的摄像机对模型进行虚拟的监控模式。
这样我们就能实现在空间上模拟出一个摄像机,在高速的计算机处理能力的基础上,最终会得到接近于现实的3D模型,实现3D监控。
      本发明中的设备所采用的技术方案是:一种基于计算机建模的3D视频监控方法,其利用的硬件包括前端图像采集系统、传输系统,其特征在于,由监控摄像机采集视频图像信息,以计算机为处理平台,由计算机处理完成由图像向3D模型的转换和3D建模,根据摄像机采集的实时视频图像信息实时更新3D模型的内容,包括运行轨迹、色彩变化、形体变化信息,同时通过计算机内模拟摄像机对模型进行虚拟监控;所述方法包括如下次序步骤:
(1)        建立前端图像采集系统,前端图像采集系统和传输系统包括监控摄像机,云台、监控网络;
(2)        在计算机中建立图像距离处理系统,图像距离处理系统由帧图像提取子系统、帧图像对比子系统、数据运算处理子系统和数据接口子系统组成,实现对不同前端采集到的图像进行距离运算; 
帧图像提取系统通过对针对同一物体或环境进行采集的不同采集前端同一时间点采集到的图像进行帧提取,并把提取到的帧信息提供给帧图像对比子系统;
帧图像对比子系统主要对比帧图像提取子系统提供的帧数据信息,以校对采集到的图像信息是否属于同一物体或环境以及对比不同采集前端采集到的信息之间差异;
在帧图像对比子系统确认不同采集前端采集到的图像信息属于同一物体或环境之后,数据 运算处理子系统通过采集前端之间的距离信息和同一物体或环境由不同采集前端采集的图像信息进行运算处理,得到需要的3D用以表达物体的多边形与采集前端之间的距离信息;    
数据接口子系统则完成数据由图像距离处理系统向3D建模系统的数据输出;
    图像距离处理系统对采集到的图像进行多边形面片处理,计算每个多边形面片的顶点距离信息,把运算的数据传送给3D建模系统,采用“偏光原理”运算;
    对不同的采集前端所采集到的不同的图像信息进行运算分析,得到图像信息点与不同的采集前端之间的距离信息以及各个采集前端采集到的图像的色彩、色调、灰度和饱和度信息,将信息数据传送给3D建模系统;
(3)        在计算机中建立图像位移处理系统:图像位移处理系统由帧图像提取子系统、帧图像位移对比子系统和运行轨迹分析处理子系统组成,实现对运动目标运行轨迹的运算和处理;
  这里的帧图像提取子系统和图像距离处理子系统里的帧图像提取子系统不同,它主要提取的帧图像,此处帧图像指的是同一采集前端在不同时间轴上提取的;
帧图像位移对比子系统根据帧图像提取子系统提供的帧信息,通过处理运算得出表示物体的多边形各个顶点的位移量;
运行轨迹分析处理子系统把3D建模标识物体的多边形的运行轨迹运算出来,结合3D模型以动画的形式展示出来;
(4)        在计算机中建立3D建模系统,3D建模系统由建模子系统、色彩生成子系统和模拟摄像机生成子系统组成;通过在计算机中对模型进行不同角度的图像输出来模拟生成虚拟摄像机的监控画面,达到对模型进行多方位的显示的过程;
(5)       由3D建模系统建立的3D模型和图像位移处理系统运算出的模型各个部位表示的多边形的时间线上的运行轨迹进行结合生成3D模型的动画形式,以实现模拟监控系统。 
     本发明的有益效果是:基于计算机建模的3D视频监控方法,以传统监控模式运行,对现场进行实时监控,对现场进行传统监控模式的录像、查找和回等功能,通过计算机3D建模可以对实时监控的区域进行3D建模,可以根据普通录像对历史记录进行建模,配合使用数字沙盘可以实现监控区域模拟化,完成以较少的采集前端对复杂环境的模拟复制,本发明应于复杂环境的检测,如水文检测,地下矿井建模,高灵敏性和准确的还原事物的实时状态,实现动态的数据处理,动态的选择阀值进行区域复制,可广泛应用厂矿企业的生产区域,特别是在人员无法接近的高温区域,更适宜采用此技术进行监控,本发明也可应用于全系视频会议,在世界的任何地方做到真正面对面的商讨。
附图说明
    图1是基于计算机建模的3D监控系统框架图;
    图2是人眼偏光原理示意图。
具体实施方式
    下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
     如图1、图2所示,一种基于计算机建模的3D视频监控方法,采用的硬件包括前端图像采集系统、传输系统,由监控摄像采集视频图像信息,以计算机为处理平台,由计算机处理完成由图像向3D模型的转换和3D建模,根据摄像机采集的实时视频图像信息实时更新3D模型的内容,包括运行轨迹、色彩变化、形体变化信息,同时通过计算机软件模拟摄像机对模型进行虚拟的监控,
实施例一:
    1、建立前端图像采集系统,前端图像采集系统和传输系统包括摄像机,云台、监控网络;
    2、 在计算机中建立图像距离处理系统:图像距离处理系统由帧图像提取子系统、帧图像对比子系统、数据运算处理子系统和数据接口子系统组成,实现对前端采集到的图像进行距离运算;
     图像距离处理系统的处理过程:通过对不同采集前端针对同一物体或环境的采集图像信息的处理来进行对监控物体或环境与采集点之间的距离运算,以3D模型的表示方法,将具有复杂外形的物体其表面由多边形面片来近似表示;
     对采集到得图像进行多边形面片处理,计算每个多边形面片的顶点距离信息,把运算的数据传送给3D建模系统,采用“偏光原理”运算;
    就像我们的视觉以能分辨远近一样,采集前端就像人的双眼,靠不同的采集前端之间的距离差,对不同的采集前端所采集到的不同的图像信息进行运算分析,得到图像信息点与不同的采集前端之间的距离信息以及各个采集前端采集到的图像的色彩、色调、灰度和饱和度信息,将信息数据传送给3D建模系统;
如图2所示,以我们人眼为例阐述偏光原理:设注视点为M,它在两眼视网膜中心的构像分别为m1和m2。当注视M点时,其它物点A、B也会在视网膜上构像,分别为al、b1和a2、b2,左右相应像点分别到相应视网膜中心的横向弧长之差,称为生理视差。
以M点的构像m1、m2为准,像点在其左侧的为正,反之为负。那么A、B两点的生理视差为:A=m1a1-m2a2<0,B= m1b1-m2b2>0。显然,M点的生理视差为零。由此可见,当物点比注视点远时,其生理视差小于零,反之大于零。这种由于物点远近所形成的生物视差,经过大脑的处理,便产生空间物体远近不同的立体感觉。
     3、在计算机中建立图像位移处理系统:图像位移处理系统由帧图像提取子系统、帧图像位移对比子系统和运行轨迹分析处理子系统组成,主要实现对运动目标运行轨迹的运算和处理;
     图像位移处理系统处理过程:通过对相同的采集前端对同一物体或环境在不同时间段采集到的信息进行处理来计算物体或环境在时间轴上的位移量;
    当每一个物体在其局部坐标系中被建立起来之后,就需要将其放置到将要绘制的场景之中,组成场景的每个物体都有自己独立的局部坐标系;
    整个场景的坐标系采用世界坐标系,场景中的所有物体都必须从自己的局部坐标系中变换到世界坐标系中以定义场景中物体之间的空间相对关系;
    如果一个物体在场景中是运动的,则必须为该物体定义一个随时间变化的变换序列以便在每一帧将该物体变换到世界坐标系中的不同位置。
    图像位移处理系统通过物体或环境在坐标系上的变化对物体或环境的运行轨迹进行分析运算。
    接收图像距离处理系统的数据信息对物体或环境进行NURBS建模生成和色彩生成处理,由于接收到的是3D表示方法的多边形的面片的顶点信息,所以存储量和运算量都大大的减少了,采用局部坐标系、世界坐标系或相机坐标系来建立现实世界的模拟3D场景。
    同时色彩处理阶段可以对实现纹理映射、透明以及雾化(大气效应)等真实感效果。物体表面纹理的定义是在世界坐标系中进行的,通过预处理,每个带有纹理的多边形在其顶点数据中建立了与相应纹理图的映射关系。在绘制带有纹理的多边形时,其相应的纹理图也同时被加载到纹理存储器中,在求出物体上象素坐标的同时其相应的纹理坐标也被计算出来。用该纹理坐标从纹理存储器中读出相应纹理象素的值,将其与明暗处理的结果进行混合就得到要显示的象素值。雾化(大气效应)则是在计算出的象素值上乘上一个与深度有关的衰减因子。
对落在同一屏幕位置的象素点的象素值按其所属物体的透明系数进行加权融合就可以产生透明效果。得到采集前端现场的3D模型后,我们可以通过建立虚拟摄像机可以再模型任意角度对模型进行图像采样处理。
    4、在计算机中建立3D建模系统,3D建模系统包括建模子系统、色彩生成子系统和模拟摄像机生成子系统组成;由3D建模子系统和图像位移子系统运算生成模拟监控系统。
    基于计算机建模的3D监控系统可广泛应用厂矿企业的生产区域,如人员无法接近的高温区域,可采用此技术进行监控。也可应用于全系视频会议,让我们可以在世界的任何地方做到真正面对面的商讨。
    基于计算机建模的3D监控系统首先需要建模才能实现监控,在建模的基础上我们可以应用的方位将非常宽广,无论从军事还是科考层面来说,都可以通过建模获取我们所需的地形、建筑设备等形体状况及其变化等方面的信息。我们同样可以采用非图像形式的采集前端,诸如海底勘测的声纳、工业探伤的射线和X光等作为前端以实现我们对诸如海床的测绘、工业产品及其内部建模和人体结构等的实时建模。
    根据上述说明,结合本领域技术可实现本发明的方案。

Claims (1)

1.一种基于计算机建模的3D视频监控方法,其利用的硬件包括前端图像采集系统、传输系统,其特征在于,由监控摄像机采集视频图像信息,以计算机为处理平台,由计算机处理完成由图像向3D模型的转换和3D建模,根据摄像机采集的实时视频图像信息实时更新3D模型的内容,包括运行轨迹、色彩变化、形体变化信息,同时通过计算机内模拟摄像机对模型进行虚拟监控;所述方法包括如下次序步骤:
(1)        建立前端图像采集系统,前端图像采集系统和传输系统包括监控摄像机、云台、监控网络;
(2)        在计算机中建立图像距离处理系统,图像距离处理系统由帧图像提取子系统、帧图像对比子系统、数据运算处理子系统和数据接口子系统组成,实现对不同前端采集到的图像进行距离运算; 
帧图像提取子系统通过对针对同一物体或环境进行采集的不同采集前端同一时间点采集到的图像进行帧提取,并把提取到的帧信息提供给帧图像对比子系统;
帧图像对比子系统主要对比帧图像提取子系统提供的帧数据信息,以校对采集到的图像信息是否属于同一物体或环境以及对比不同采集前端采集到的信息之间差异;
在帧图像对比子系统确认不同采集前端采集到的图像信息属于同一物体或环境之后,数据 运算处理子系统通过采集前端之间的距离信息和同一物体或环境由不同采集前端采集的图像信息进行运算处理,得到需要的3D用以表达物体的多边形与采集前端之间的距离信息;    
数据接口子系统则完成数据由图像距离处理系统向3D建模系统的数据输出;
    图像距离处理系统对采集到的图像进行多边形面片处理,计算每个多边形面片的顶点距离信息,把运算的数据传送给3D建模系统,采用“偏光原理”运算;
    对不同的采集前端所采集到的不同的图像信息进行运算分析,得到图像信息点与不同的采集前端之间的距离信息以及各个采集前端采集到的图像的色彩、色调、灰度和饱和度信息,将信息数据传送给3D建模系统;
(3)        在计算机中建立图像位移处理系统:图像位移处理系统由帧图像提取子系统、帧图像位移对比子系统和运行轨迹分析处理子系统组成,实现对运动目标运行轨迹的运算和处理;
   这里的帧图像提取子系统和图像距离处理子系统里的帧图像提取子系统不同,它主要提取的帧图像,此处帧图像指的是同一采集前端在不同时间轴上提取的,帧图像位移对比子系统根据帧图像提取子系统提供的帧信息,通过处理运算得出表示物体的多边形各个顶点的位移量;运行轨迹分析处理子系统把3D建模标识物体的多边形的运行轨迹运算出来,结合3D模型以动画的形式展示出来;
(4)        在计算机中建立3D建模系统,3D建模系统由建模子系统、色彩生成子系统和模拟摄像机生成子系统组成;通过在计算机中对模型进行不同角度的图像输出来模拟生成虚拟摄像机的监控画面,达到对模型进行多方位的显示的过程;
(5)        由3D建模系统建立的3D模型和图像位移处理系统运算出的模型各个部位表示的多边形的时间线上的运行轨迹进行结合生成3D模型的动画形式,以实现模拟监控系统。
CN201210498715.5A 2012-11-30 2012-11-30 基于计算机建模的3d视频监控方法 Expired - Fee Related CN102932638B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210498715.5A CN102932638B (zh) 2012-11-30 2012-11-30 基于计算机建模的3d视频监控方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210498715.5A CN102932638B (zh) 2012-11-30 2012-11-30 基于计算机建模的3d视频监控方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102932638A CN102932638A (zh) 2013-02-13
CN102932638B true CN102932638B (zh) 2014-12-10

Family

ID=47647323

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210498715.5A Expired - Fee Related CN102932638B (zh) 2012-11-30 2012-11-30 基于计算机建模的3d视频监控方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102932638B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106162144A (zh) * 2016-07-21 2016-11-23 触景无限科技(北京)有限公司 一种用于夜视环境的视觉图像处理设备、系统和智能机器
CN106373173A (zh) * 2016-08-31 2017-02-01 北京首钢自动化信息技术有限公司 一种监控方法及系统
CN107901424B (zh) * 2017-12-15 2024-07-26 北京中睿华信信息技术有限公司 一种图像采集建模系统
CN108881842A (zh) * 2018-07-05 2018-11-23 盎锐(上海)信息科技有限公司 基于3d摄像机的监控系统及信息处理方法
CN108810517A (zh) * 2018-07-05 2018-11-13 盎锐(上海)信息科技有限公司 具有监控功能的影像处理装置及方法
CN108848366B (zh) * 2018-07-05 2020-12-18 盎锐(上海)信息科技有限公司 基于3d摄像机的信息获取装置及方法
CN110675517A (zh) * 2019-09-20 2020-01-10 青岛海信商用显示股份有限公司 快递物品检测方法、装置、设备以及存储介质
CN118429169B (zh) * 2024-07-02 2024-11-05 中国地质环境监测院(自然资源部地质灾害技术指导中心) 智慧城市地下井监控方法及系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101208723A (zh) * 2005-02-23 2008-06-25 克雷格·萨默斯 用于3维照相机和3维视频的自动场景建模
CN101419499A (zh) * 2008-11-14 2009-04-29 东南大学 基于摄像头和话筒的多媒体人机交互方法
CN101951502A (zh) * 2010-10-19 2011-01-19 北京硅盾安全技术有限公司 一种三维智能视频监控方法
JP4710081B2 (ja) * 2004-11-24 2011-06-29 株式会社国際電気通信基礎技術研究所 画像作成システム及び画像作成方法
CN102608920A (zh) * 2012-03-15 2012-07-25 中国计量学院 基于Android系统的桥梁检测车3D模拟监控方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4710081B2 (ja) * 2004-11-24 2011-06-29 株式会社国際電気通信基礎技術研究所 画像作成システム及び画像作成方法
CN101208723A (zh) * 2005-02-23 2008-06-25 克雷格·萨默斯 用于3维照相机和3维视频的自动场景建模
CN101419499A (zh) * 2008-11-14 2009-04-29 东南大学 基于摄像头和话筒的多媒体人机交互方法
CN101951502A (zh) * 2010-10-19 2011-01-19 北京硅盾安全技术有限公司 一种三维智能视频监控方法
CN102608920A (zh) * 2012-03-15 2012-07-25 中国计量学院 基于Android系统的桥梁检测车3D模拟监控方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102932638A (zh) 2013-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102932638B (zh) 基于计算机建模的3d视频监控方法
CN105335696B (zh) 一种基于3d异常步态行为检测识别的智能助老机器人及实现方法
CN110874864B (zh) 获取对象三维模型的方法、装置、电子设备及系统
CN106803267B (zh) 基于Kinect的室内场景三维重建方法
CN109828658B (zh) 一种人机共融的远程态势智能感知系统
CN114329747B (zh) 一种面向建筑数字孪生的虚实实体坐标映射方法及系统
EP3550516B1 (de) Umgebungsparameterabhängige auswahl eines datenmodells zur erkennung eines objekts einer realen umgebung
Kropatsch et al. Digital image analysis: selected techniques and applications
WO2019140945A1 (zh) 一种应用于飞行模拟器的混合现实方法
CN108447116A (zh) 基于视觉slam的三维场景重建方法和装置
Yu et al. Intelligent visual-IoT-enabled real-time 3D visualization for autonomous crowd management
WO2007041690A2 (en) Device for generating three dimensional surface models of moving objects
CN104778869A (zh) 即时更新三维可视化教学系统及其建立方法
CN113240741A (zh) 基于图像差异的透明物体追踪方法、系统
CN103455657A (zh) 一种基于Kinect的现场作业仿真方法及其系统
CN109035307A (zh) 基于自然光双目视觉的设定区域目标追踪方法及系统
CN110070622A (zh) 一种基于ar技术的图书馆应用系统及使用方法
Lan et al. Development of a virtual reality teleconference system using distributed depth sensors
CN114863061A (zh) 一种远程监护医学图像处理的三维重建方法及系统
CN115375581A (zh) 基于事件时空同步的动态视觉事件流降噪效果评价方法
Zhai et al. Image real-time augmented reality technology based on spatial color and depth consistency
CN112102504A (zh) 一种基于混合现实的三维场景和二维图像混合方法
CN115048954A (zh) 一种仿视网膜的目标检测方法、装置、存储介质及终端
CN116612256B (zh) 一种基于NeRF的实时远程三维实景模型浏览方法
KR20160039447A (ko) 스테레오 카메라를 이용한 공간분석시스템

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20151224

Address after: 300060 Tianjin city Hexi District North Lake Road No. 9

Patentee after: TIANJIN ZHONGHUAN SYSTEM CONSTRUCTION CO.,LTD.

Address before: 300010 No. 56, progressive Road, Tianjin, Hebei District

Patentee before: Tianjin TV Technology Institute

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20141210