宁波环视信息科技有限公司1/15基于全景技术的三维可视化智能电子沙盘宁波文化广场方案宁波环视信息科技有限公司2016 年 3 月 24 日名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 15 页 -宁波环视信息科技有限公司2/15一、概述.31.1 项目背景.31.2 需求分析.31.2.1 三维模型展示.31.2.2 视频可视化.41.2.3 智能处理.51.2.4 科技体验.5二、项目方案.52.1 总体方案.52.2 系统特点.62.3 模块介绍.72.3.1 视频监控.72.3.2 三维可视化.92.3.3 智能处理.112.4 实施步骤.13三、项目清单.133.1 全景摄像机点位分布图.133.2 设备清单.143.3 说明.15名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 15 页 -宁波环视信息科技有限公司3/15一、概述1.1 项目背景宁波文化广场，位于宁波东部新城中央走廊，占地22 公顷，建筑面积约32万平方米,其中，地上建筑面积约20 万平方米，地下建筑面积约12 万平方米。以科技、艺术、时尚为主题，包含科技展示、影视演艺、群艺培训、艺术沙龙四大功能板块，涵盖宁波科学探索中心、宁波文化广场大剧院、CGV星聚汇影城、宁波文化艺术培训中心、育乐湾少儿社会体验中心、乐高活动中心、氧动力游泳健身中心、朗豪酒店八大主力项目。图 1、广场总区位图宁波文化广场项目是宁波市政府“十一五”规划的重点建设项目，项目集创新性、科技性、时尚性、参与性、娱乐性为一体，为体现这些特性，采用独特的三维可视化智能电子沙盘系统用于展示提升文化广场品质显得尤为重要，同时这套系统需包括：三维模型展示、视频可视化、智能处理等功能。1.2 需求分析1.2.1 三维模型展示传统的沙盘模型仅仅是利用模型进行建筑或题材的表现（如图2a 所示），最多是在模型的基础上，加入声、光、电的信息来展示（如图2b 所示），而现在高名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 15 页 -宁波环视信息科技有限公司4/15端的电子沙盘则是集合了多媒体互动控制系统、动力系统、投影系统、声学系统、光学系统等全方位的来表现题材，对项目进行介绍推广（如图2c 所示）。a)b)c)图 2、传统沙盘展示形式以上这些类型的沙盘体现手法都比较简单，虽然结合了一些多媒体技术和简单的动态交互功能，但主要用于静态场景的展示，不能体现场景的现场动态，使用户难以理解和感知现场环境的态势变化。1.2.2 视频可视化文化广场人流量大、活动内容多、媒体关注度高，对实时调度、安全防范提出了很高的要求，因此在电子沙盘中集成实时的视频监控功能势必非常必要。而传统的电视墙只能体现二维监控画面（如图 3 所示），而且各画面缺乏连贯性、整体性，让用户难以理解整个场景中事件的发生和发展过程。特别是在大型活动中，如果防范不当，可能会发生类似2015 年 1 月 1 日上海外滩踩踏事件的重大安全隐患。图 3、传统二维电子沙盘可视化方案为此，本项目提出利用三维模型整合新一代的360 度全景监控技术，实现对整个场景的一体化监控和三维漫游，可以充分满足用户在三维模型中无缝切换视频监控点位的需求。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 15 页 -宁波环视信息科技有限公司5/151.2.3 智能处理视频数据获取后，利用计算机的高效性能快速分析，可有效避免信息遗漏，使各种高风险行为在发生之初就被发现，并可根据行为特征，分析给出应急预案的选择，这些功能与电子沙盘相结合，大大提高了应急指挥系统的可视化能力。此外，在电子沙盘系统中结合增强现实技术，即在沙盘模型或实景中叠加现实一些信息广告或楼宇信息等，对电子沙盘的三维展示效果也必会添加更强的视觉效果和应用价值。1.2.4 科技体验文化广场是一个高雅文化、高新技术集中的场所，特殊的教育功能需要它在逐步的发展过程当中不断找到了与最新科学技术的契合点，特别是科技馆的发展也正伴随着社会进步而一步步发展成为青少年及公众科学中心。三维可视化智能电子沙盘系统不仅起到智能安防及指挥调度管理的作用，结合增强现实体验，更能够作为青少年科普教育基地中安全与防范教育、虚拟现实（VR）及三维投影等高新科技的学习与体验中心。二、项目方案2.1 总体方案该方案系统的总体设计原则为：“多源融合、多人共享，多视角多维体验，三维可视化的多功能智能交互体验平台”。该方案利用宁波环视自主研发的360度高清全景摄像机（固定式和移动车载）作为前端视频采集设备，结合文化广场的实际三维模型，通过视频融合及投影技术将各摄像机实时视频投影到相应模型上，并依据地图坐标将各相机地理方位及相互关系进行对应呈现，实现时空穿越、虚拟漫游等一体化的三维可视化效果；同时依托自主研发的增强现实及反投影技术，在实时视频中增加虚拟物体（消防通道、车辆、行人等），使指挥者能够迅速理解场景的综合态势，进而可直观地规划、部署、预演应急方案，从而快速、有效地进行调度与指挥。另外，系统还名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 15 页 -宁波环视信息科技有限公司6/15可接入 oculus 眼镜等 VR设备，直接让观察者感受到身处相机位置的3D沉浸式体验，通过转动头部方向角度，即可直接改变全景观测视角，实现真正三维头部随动体验。方案系统整体框图如图4 所示。图 4、方案系统整体框图2.2 系统特点（1）360度无死角全景体验，可以通过虚拟 PTZ技术任意改变观测视角，实现整个广场的无死角、连续、一体化的三维立体展示。（2）通过移动的车载全景以及巡视全景机器人，可实现整个广场的自动巡逻，降低安保成本，提升文化广场的综合体形象及人气。（2）分布式多全景通过三维电子地图直观地呈现出其地理方位及相互关系，借助三维电子地图，多全景摄像机之间可以任意切换，实现时空穿越、虚拟漫游等一体化观测效果，同时通过全局电子地图各相机的地理方位及相互关系能够被直观地呈现与切换。（3）通过与三维场景的反向映射，能够在全景画面中表达和呈现应急处置预案和相关的传感器信息，使用户能够迅速理解场景的综合态势，确保现场的实时调度与指挥。（4）实现不同层级管理，多个用户能够根据自己的需求选择观测视点，自名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 15 页 -宁波环视信息科技有限公司7/15由观测整个场景。（5）配合虚拟现实设备（如oculus 眼镜），可以实现沉浸式的头部随动体验。（6）在视频中可无痕、虚拟植入文化宣传、品牌广告、场景图片及动画等特效，还可实现对特殊区域的屏蔽和隐私保护。2.3 模块介绍2.3.1 视频监控（一）智能一体化视频监控系统介绍智能一体化视频监控系统主要由视频数据采集前端（高清全景摄像机和全景哨兵摄像机）、本地传输链路、本地数据处理端、存储转发服务器、管理服务器等组成，实现对宁波文化广场所有区域的监控管理，以及实现多级、多部门的协调监测。前端摄像机采集完图像后汇聚于核心交换机，后端接收后转入局域网供存储服务器（CVR）实现数据的转发，存储，客户端通过网络连接服务器完成实时查看及录像回放显示，其中系统拓扑图如图5 所示：图 5、一体化监控系统拓扑图（二）环视全景产品介绍及优势1）360 度全景摄像机名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 15 页 -宁波环视信息科技有限公司8/15360度高清全景摄像机是一款多镜头拼接式全景摄像机，能对较大场景进行全局监控、全程监视与全角度拍摄。摄像机无需切换画面，就能实现对同一个较大场景的无间断拍摄，解决普通摄像机多方位监控时画面不连贯的问题，满足客户“看得广，看得透，看得清”的需求。高清全景摄像机在室外广场的效果图如图 6 所示。图 6、高清全景摄像机全局与局部效果图2）全景哨兵360 度高清全景哨兵是由全景高清摄像机和激光云台相机组合而成的一体化摄像机，如图 7 所示。提供了点-面兼顾的监控效果，激光云台同全景摄像机联动，瞬时响应,确保全景哨兵系统精确且高效，具有智能联动跟踪、响应全局、细节凸显的功能。适用于机场、广场、交通、智能楼宇等诸多领域。图 7、全景哨兵联动跟踪效果名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 15 页 -宁波环视信息科技有限公司9/153）车载全景360 度高清全景车载摄像机是为车载系统专门设计，由全景摄像机和激光云台相机组成，如图 8 所示。该产品集 360 度全景摄像、红外照明、云台跟踪于一体，具有“全局指挥，局部特写”的特色功能，通过高清全景车载摄像机能够清晰分辨 300 米以外目标的细节特征，适用于交警、城管、测绘、军队、园区巡逻等诸多领域。图 8、车载全景巡逻效果图2.3.2 三维可视化（一）虚实融合（三维电子地图）实时视频和三维场景的准确融合，提供具有高真实感的虚拟现实场景表现，虚拟融合平台突破了传统视频的二维平面化、信息分析不直观的缺点，利用在三维模型中叠加全景分布点位的方式，可以使观看者快速切换到所关心的地理空间点位，并可进入对应的全景摄像机的实时画面（如图 9 所示），实现即想即所看，与现有的二维平面电子地图相比，具有虚拟场景实时表达、可信度高、虚实对照易懂、避免繁琐的检索和相机切换工作等全面优势。图 9、三维电子地图/沙盘效果（二）大场景下多相机三维融合针对类似文化广场一类的大场景，公司开发了一套多全景融合平台，根据房名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 15 页 -宁波环视信息科技有限公司10/15屋及大楼场景的结构布局、三维模型及实际方位信息、合理部署枪机及全景摄像机分布点位，利用虚实融合及视频投影技术，将各个摄像机的实时画面根据房间或大楼的尺寸比例进行调整，逐一投影到所对应的房间或大楼模型上，并依据地图坐标上对应呈现，最终形成一个完整的、连续的、三维立体空间，如图10 所示。图 10、场景下多摄像机三维融合效果（三）自由视点漫游穿越通过多相机视频投影融合（全景摄像机，枪机）形成的完整三维空间，提供给用户大范围场景的虚拟顶视图，从而可从宏观上了解该区域的整体空间结构及态势变化，用户可在三维场景中虚拟的自由移动到感兴趣位置，借助视点切换技术以及各视频的无缝关联信息，从而实现对整个场景的无缝漫游和虚拟穿越，达到穿墙而过的时空穿越效果，如图11 所示。图 11、自由视点漫游穿越效果名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 15 页 -宁波环视信息科技有限公司11/15（四）智慧巡逻（视频轮巡）系统平台可按设定的三维路线“自动巡逻”，无需人工干预，相机画面自动按照事先预定轨迹进行切换，在巡逻到重点报警区域，可及时将应急场景进行呈现及预警，大大减轻监控人员工作强度，提高效率，如图12 所示。图 12、预定线路自动巡逻效果（五）虚拟现实体验该系统用户可通过虚拟现实头盔及公司软件平台，直接感受到身处相机位置的 3D体验观测，实时预览360 度全景画面，并通过转动头部方向角度，即可直接改变全景观测视角，实现真正三维头部随动体验，如图13 所示。图 13、全景的虚拟现实体验2.3.3 智能处理（一）智能视频分析因为全景摄像机对于大场景的无死角、全方位、连续观测的得天优势，系统平台基于全景视频的智能分析相比针对传统单方向枪机，球机的智能分析具有快速、高准确率、连续性的优势，特别是在广场园区客流统计、车辆管理监测、周界防范预警、人群密度监测、人员跟踪、轨迹生成等功能上具有明显的优势，如图 14 所示。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 15 页 -宁波环视信息科技有限公司12/15图 14、智能视频分析（人流密度检测）（二）增强现实技术用户可在场景的实时视频中利用公司自主研发的增强现实及反投影技术，在视频中植入文化宣传、品牌广告、扮演角色、场景图片及动画等，这种隐性的宣传、广告由于软件的无痕制作，出现的不规律性及场景的高度相关性，很容易让观众及用户接受，不会遭到抵触与拒绝，如下图