无人机实时视频与三维地理场景融合

针对无人机视频巡查时无法获取视频要素与周围场景地理要素的空间关系等问题,本文提出了一种无人机实时视频与三维地理场景融合方法。该方法通过设置路线站点获取无人机实时巡查视频,利用高分辨率倾斜摄影模型构建三维地理场景,将视频在三维地理场景中投影,构建视频投影参数规范和无人机数据传输模型,实现无人机实时视频与三维地理场景融合展示;对无人机实景融合的应用流程进行设计,并通过具体案例进行试验验证。试验结果表明,无人机实景融合具有良好的表达效果,视频与三维地理场景融合度高且视频画面变形较小。该方法将无人机视频应用扩展至三维空间,为视频要素赋予了空间参考。     

城市地下管网水质可视化预警系统研发及应用

针对城市地下管网空间复杂性及其部分管道水质监控信息化程度的不足,基于三维GIS软件SuperMap强大的图形数据处理能力,开发了城市地下管网水质可视化预警系统。将三维可视化场景、管道模型和监测成果与SuperMap软件系统有机地融合,建立直观、有效的城市地下管网三维可视化场景,能够动态展示和实时交互式地查询可视化模型信息;同时通过对水质监控指标的阈值进行设置,系统能够自动识别异常监控指标值,并将异常信息推送给监控人员,从而达到监控预警的目的。该系统为城市地下管网水质监控提供了一个直观交互式的信息可视化管理平台及监控预警平台,具有一定的实际意义和应用价值。     

实景三维多源数据场景融合北大核心CSCD

在城市级实景三维建设中,对多来源、多尺度实景三维数据进行场景融合,能够进一步完善实景三维场景细节表达,提高城市级实景三维场景的完整性,满足实景三维场景局部更新机制要求。本文针对海量、异构、多尺度实景三维融合技术方法开展了相关研究,探索并改进了多源实景三维数据的空间精度匹配与数据接边的方法,结合实景三维数据成果的标准化、轻量化处理方法,提升了实景三维场景调度显示效率,进一步扩大了实景三维融合成果的应用领域。     

基于三维可视技术的尾矿坝监测系统研究

针对尾矿坝的传统监控方法无法实现空间数据分析和三维可视化这一问题,以及尾矿坝监测预警模式单一等缺点,采用三维GIS技术,实现尾矿坝及周边环境地貌、尾矿坝体结构、尾矿库存、尾矿坝周边居民地和交通环境等场景的三维展示,并在三维GIS的基础上提供了多元化的预警模型,实现了复合指标预警模型的三维GIS尾矿坝监测解决方案。对矿山调查、尾矿坝空间分析、尾矿坝实时监测、尾矿坝安全管理等研究领域具有一定的借鉴作用。     

基于实景三维的警务地理信息系统设计与研究

实景三维技术作为一种全新的地理信息应用技术,可用于各类三维空间分析及可视化应用系统中。本文研究了实景三维技术、可视化技术、空间分析技术等关键技术,结合警务地理信息系统构建模式和业务需求,设计了三维警务GIS系统框架,实现了三维地图展示、警情定位查询、警情态势分析、视频接入和应急指挥决策等功能模块,具有一定的可行性和先进性。     

结合倾斜影像的实景三维场景增强显示北大核心CSCD

针对实景三维场景在近地面视角或面对复杂特殊地物时存在的模型破损、纹理变形、悬浮物及细节表现精度不高等问题,本文提出了一种场景增强显示方法。利用计算纠正后的无畸变影像,查找匹配与场景呈现最相近的目标影像并将其精准叠加至三维模型上,完成二维影像与三维模型间的视觉融合和自然过渡;同时实现三维漫游过程中影像的动态调度和实时绘制,以支撑超大场景的持续增强显示。实践证明,该方法不仅可以弥补实景三维模型的显示不足,提升场景视觉浏览效果,还可以结合最新航飞影像增强场景表达的现势性,提升实景三维的推广应用价值,研究成果可有助于开展自然资源管理、国土空间规划、应急救灾、城市治理等领域工作。     

二三维一体化WebGIS在城市规划中的应用

基于Cesium三维地球WebGIS技术框架,研发了面向城市拆违建应用的三维实景电子沙盘系统,系统接入图片、视频等多媒体信息、二维影像地图及违建拆除中重点点位属性信息,实现高精度三维场景地图漫游、实时视频监控、点位查询和二三维联动等功能,更精准地呈现城区规划中的宏观格局。该系统从实际需求和城市规划中存在的问题出发,为城市规划提供决策依据,促进拆违建工作顺利进行,更合理规范利用城市资源,这些是智慧城市发展不可缺少的元素,具有很重要的研究意义。     

一种土壤修复工程的智能监管方法

针对当前土壤污染修复工程在实施过程中存在技术人员及管理人员需要现场指导和监督、实时在线监管功能缺乏、在线交互性差等问题,该文研究了网络三维地理场景构建、修复区环境智能化实时监测和预警、土壤采样数据与网络三维地理场景融合的方法。研发了基于3D Web GIS的土壤修复工程智能监管系统,将各类感知数据与三维地理场景结合,实现了在网络三维地理场景中土壤修复环境在线感知和远程监控、土壤现状分析、健康风险评估和修复效果的可视化表达等功能。工程实践表明,此方法便于管理者在线监管工程的现场环境和修复现状,有效提高了土壤修复工程监管的信息化和智能化水平。     

一种土壤修复工程的智能监管方法

针对当前土壤污染修复工程在实施过程中存在技术人员及管理人员需要现场指导和监督、实时在线监管功能缺乏、在线交互性差等问题,该文研究了网络三维地理场景构建、修复区环境智能化实时监测和预警、土壤采样数据与网络三维地理场景融合的方法。研发了基于3D Web GIS的土壤修复工程智能监管系统,将各类感知数据与三维地理场景结合,实现了在网络三维地理场景中土壤修复环境在线感知和远程监控、土壤现状分析、健康风险评估和修复效果的可视化表达等功能。工程实践表明,此方法便于管理者在线监管工程的现场环境和修复现状,有效提高了土壤修复工程监管的信息化和智能化水平。     

基于HTML5的虚拟校园三维漫游系统研究

目前,校园实景展示正朝着"自然、逼真、交互性强"的方向深入发展。而传统三维建模技术纹理粗糙,运算复杂,数据量大,平台单一,已经不能满足真实直观的可视化需求,校园实景展示迫切需要一个跨越空间和操作平台的真实三维漫游系统。全景漫游技术在三维空间内零延迟任意切换场景,图像源自对真实场景的摄影捕捉,具有强烈的代入感,与传统三维建模相比,更加可视化、经济化、真实化。论文在基于HTML5的全景漫游技术基础上,设计并制作了西安科技大学临潼校区全景漫游系统。该系统不仅具有多平台端交互接口进入的便捷功能,而且具有校园高空实景浏览、地面重点实验室链接展示属性信息、实景漫游、热点导览等功能,可以在指定的位置插入不同的视频音频资料,方便师生快速准确地了解学校位置分布、专业介绍、楼层分布,起到了宣传学校的作用,为应届高中毕业生择校以及社会各界人士了解高校提供了一个便捷的网络平台。     

Real-time fusion of multiple videos and 3D real scenes based on optimal viewpoint selection

3D real scenes are a digital virtual space that represents and portrays the real world in a photorealistic, three-dimensional, and sequential manner. Existing methods for constructing and updating 3D models, such as oblique photography and laser scanning, are difficult to meet the demand of perceiving the real world intuitively, dynamically, and in real time. In recent years, the method of integrating rapidly rising video data and 3D models has become increasingly popular. Compared with existing methods, it enhances the real-time perception of 3D scenes by taking advantage of the real-time character of videos and the intuitive character of 3D models. In this article, we propose a real-time fusion method of multiple videos and 3D real scenes based on optimal viewpoint selection. To begin, 3D reconstruction and video camera calibration were used to prepare the basic data for the fusion of videos and 3D model. Second, a visible-surface detection-based video space restoration method was provided, and the overlapping region between multiple videos was determined. Third, to split the overlapping region into the corresponding camera spaces, a segmentation method based on optimal viewpoint selection was given. Finally, the 2D videos were dynamically fitted to the 3D model using the dynamic texture mapping method, while accomplishing the fusing and rendering of the 3D real scene. After experimental verification, the overall effect of the multiple videos and 3D real scene fusion system implemented using the method proposed in this article is better, while the algorithm is less time-consuming and efficient in rendering.     

Augmented virtual environment: fusion of real-time video and 3D models in the digital earth system

ABSTRACT

An Augmented virtual environment (AVE) is concerned with the fusion of real-time video with 3D models or scenes so as to augment the virtual environment. In this paper, a new approach to establish an AVE with a wide field of view is proposed, including real-time video projection, multiple video texture fusion and 3D visualization of moving objects. A new diagonally weighted algorithm is proposed to smooth the apparent gaps within the overlapping area between the two adjacent videos. A visualization method for the location and trajectory of a moving virtual object is proposed to display the moving object and its trajectory in the 3D virtual environment. The experimental results showed that the proposed set of algorithms are able to fuse multiple real-time videos with 3D models efficiently, and the experiment runs a 3D scene containing two million triangles and six real-time videos at around 55 frames per second on a laptop with 1GB of graphics card memory. In addition, a realistic AVE with a wide field of view was created based on the Digital Earth Science Platform by fusing three videos with a complex indoor virtual scene, visualizing a moving object and drawing its trajectory in the real time.     

监控视频与地理信息融合技术发展综述

监控视频在智慧城市、平安城市的安防、管理中发挥着重要作用。虽然视频数据具有实时、直观、丰富的特点,但与地理信息的耦合分析程度不高,无法有效利用视频本身的空间信息。同时,地理信息实时性差、更新慢,无法反映动态变化的场景。为了达到更好的效果,国内外很多学者、行业人员综合两者的优势,对监控视频与地理信息的融合开展研究。本文介绍了监控视频与地理信息融合的关键技术,分析了两者融合的研究现状及应用领域,最后结合遇到的瓶颈和困难,指出了今后可能的发展趋势。     

三维GIS场景与多路视频融合的对象快速确定法

虚实融合技术是视频增强三维虚拟地理场景的关键环节之一,对提高真实沉浸式视觉体验具有重要作用。现有基于视频投影的虚实融合方法,在三维场景动态更新时,通常需要对用户视角下新场景内所有渲染对象进行遍历,来筛选出摄像头范围内需融合的对象,导致融合过程耗时长、效率不高。本文提出一种顾及拓扑关系的多路视频与三维GIS场景融合的对象快速确定方法。首先对三维场景视锥体内视频对象集渲染对象动态建立拓扑网络模型;然后基于拓扑网络模型建立视频与渲染对象的拓扑关系,完成融合对象的快速确定及融合渲染;最后利用滕州市三维场景进行了验证。试验结果表明,本文提出的方法在视频与三维GIS场景融合时,整体耗时少、效率高,极大地降低了融合的计算代价,具有良好的可行性及稳健性。     

基于WebGIS的平安城市视频监控系统的设计与实现

介绍了城市视频监控地理信息系统的基本内容及基于WebGIS的城市视频监控地理信息系统组成,利用SuperMap空间数据库进行城市视频监控点的空间信息和属性信息的存储、可视化查询和修改,为维护社会安全提供了有力的技术保障。     

多视角监控视频中动态目标的时空信息提取方法

监控视频中动态目标的精准定位与跟踪作为计算机视觉领域中重要的研究方向,近年来已成为监控领域的研究热点。传统视频动态目标检测仅依赖图像特征数据,忽略了与地理坐标系精准匹配,特别是对于多个摄像机覆盖的区域,拍摄的角度不同,投影后形成的图像空间分辨率也不同,因此,难以满足智能监控在复杂的地理场景中全方位时空信息感知。本文提出一种多摄像头协同的视频监控图像与地理空间数据互映射模型构建方法来获取动态目标的轮廓和地理位置等时空信息,首先建立监控图像信息与地理空间数据的互映射关系,将观测角度不同、尺度不同和空间分辨率的监控图像置于同一坐标系下,并在此基础上通过融合Canny算子与背景减法来检测目标的边缘信息;然后采用质心偏移算法还原目标在该场景的实际位置,从而实现多角度下连续跟踪,提升地理场景的时空理解力和分析力,提高动态目标的精准定位与跟踪能力。     

基于低空摄影数据的三维校园场景构建

为满足对外展示和发展规划的需要,开发了一套三维漫游展示系统。系统是以Quest3D为平台,利用低空无人机（UAV）航空摄影技术结合三维建模软件（3DsMAX）来构建校园的三维真实场景,最后在多通道环幕（立体）仿真投影系统上进行漫游展示。对其技术关键、基本流程及展示进行了较为详细的阐述,为相关三维虚拟场景构建和展示工作提供了较好的实践参考。     

矿山三维场景漫游系统的设计与实现

基于三维建模软件Multigen Creator Pro，结合矿山项目需求，研究了矿山三维场景建立的方法，成功建立了视觉效果较好的矿山三维场景，并利用仿真软件Vega Prime和组件GIS—MapObjects，对三维场景的渲染、驱动和二维三维互动进行了设计和开发，取得了良好的效果，从而设计了一种有效的矿山视景仿真技术。