河道監控多路視頻拼接解決方案

  江河湖泊具有重要的資源功能、生態(tài)功能和經(jīng)濟功能。近年來(lái)，各地積極采取措施，加強河湖治理、管理和保護，在防洪、供水、發(fā)電、航運、養殖等方面取得了顯著(zhù)的綜合效益。

  在一些航運繁忙的河道，尤其是多股河道交匯的地方，由于水流方向和速度、風(fēng)向和風(fēng)速等因素，甚至多船并行的情況，都可能導致河道上出現安全事故。

  目前，河道監控管理的現狀是：

1) 管理人員工作強度大但管理質(zhì)量并不高，人為巡檢無(wú)法實(shí)時(shí)發(fā)現河道險情或事故。

2) 由于河道位置的原因，河道視頻監控在立桿、布線(xiàn)等方面都存在一定的難度。

3) 同時(shí)行船河道往往寬度很寬，而傳統的視頻監控攝像機在視場(chǎng)角和焦距上有一個(gè)成反比例的關(guān)系，如果采用長(cháng)焦距的鏡頭可以在遠距離看清物體，但是在視場(chǎng)角上就會(huì )偏小，從而導致無(wú)法覆蓋到足夠大的范圍，會(huì )導致需要部署的監控攝像機數量多而且分散，才能覆蓋到整體河道；

4) 而如果河道監控點(diǎn)位分散且數量較少，監控數據不夠豐富，就無(wú)法建立有效的險情預警。

5) 采用傳統的監控系統，會(huì )導致河道視頻監控的畫(huà)面被分割到每個(gè)攝像機單獨對應的畫(huà)面，無(wú)法做到一圖展現河道的實(shí)際情況，如果出現險情或事故征兆時(shí)，就會(huì )導致反應速度出現延遲，從而無(wú)法提前進(jìn)行預先判斷和防范。

1.2 需求分析

  需求場(chǎng)景說(shuō)明：

  對一個(gè)河岸長(cháng)度為2公里、寬30-60米的河道進(jìn)行可視化視頻監控，要求能做到整體河道能一圖展現在大屏上，同時(shí)在圖上能看清河道中所有船只的航行狀況。

  根據用戶(hù)實(shí)際需求，我們建議用戶(hù)采用全景視頻拼接整體解決方案來(lái)實(shí)現整體項目需求，全景視頻拼接分為前端監控設備+后端拼接融合平臺

  前端系統的設計應根據監控現場(chǎng)的實(shí)際情況，對攝像機的選型、監控點(diǎn)的選取以及立桿的設計進(jìn)行整體部署和選擇。

  根據項目需求中河道視頻監控的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，本次方案前端建議采用全景視頻芯片拼接攝像機進(jìn)行前端監控設備的部署：

全景視頻芯片拼接攝像機，采用專(zhuān)用視覺(jué)拼接算法芯片進(jìn)行視頻拼接處理，拼接算法穩定且高效，在拼接成像效果上由于采用芯片固化優(yōu)越的圖像畸變校正、區域裁剪和視頻融合等視覺(jué)相關(guān)拼接算法，同時(shí)鏡頭標定到位后固化整體視頻畫(huà)面，可以極大的減少現場(chǎng)攝像機標定的難度，同時(shí)前端監控設備采用這種全景視頻芯片拼接攝像機，可以有效提高單個(gè)攝像機的視場(chǎng)角，提升單個(gè)攝像機的視頻覆蓋范圍，同時(shí)單個(gè)攝像機把多個(gè)鏡頭采集的視頻采用芯片直接拼接成一路完美拼接的視頻上傳給上級平臺，可以極大的節約傳輸帶寬。

本次方案中，我們采用五目12mm鏡頭拼接成100°成像的全景視頻芯片拼接攝像機作為前端部署的監控設備。

  河道視頻監控業(yè)務(wù)的監控點(diǎn)具有分布廣、不集中的特點(diǎn)，在監控點(diǎn)選取時(shí)，可根據監控對象、事件發(fā)生的頻率，采用鐵塔高點(diǎn)位整體布局監測、沿線(xiàn)無(wú)遮擋部署的方式進(jìn)行監控，根據監控物體主體為航運船舶，則在沿岸部署四個(gè)全景視頻芯片拼接攝像機進(jìn)行前端視頻采集。

具體安裝位置選擇需根據現場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行

  后端拼接融合服務(wù)端位于中心機房，軟件服務(wù)部分包括：流媒體處理服務(wù)、拼接處理服務(wù)和視頻融合輸出服務(wù)，在服務(wù)器的硬件配置上要做到至少I7 12代 CPU、32G內存以及RTX3080及以上顯卡。

       1）流媒體處理服務(wù)

  將多路監控視頻按相應順序排列并進(jìn)行時(shí)間標記，同步進(jìn)行H.264視頻解碼并拆幀，以圖片幀傳遞到下一個(gè)拼接模塊進(jìn)行拼接；

  2）拼接處理服務(wù)

  將標記好的圖片幀進(jìn)行重疊區域裁剪、圖片畸變校正、像素拼接融合等等，把各個(gè)不同標記的圖片幀融合成完整拼接圖片；

3）視頻融合輸出服務(wù)

將拼接好的圖片幀融合成完整視頻并重新進(jìn)行編碼，以RTSP、FLV等視頻協(xié)議進(jìn)行推流，供上級平臺進(jìn)行全景直播、視頻存儲等等相關(guān)視頻應用。

融合拼接成像

  1、前端監控設備采用獨特的全景視頻芯片拼接攝像機，拼接算法固化穩定，采集的拼接視頻圖像拼接無(wú)明顯接縫、畫(huà)面無(wú)明顯變形、拼接成像延時(shí)短、拼接視頻輸出直接利用無(wú)需專(zhuān)用客戶(hù)端播放，同時(shí)可以根據場(chǎng)景采用不同焦距的鏡頭進(jìn)行標定；

  2、由于前端采用全景視頻芯片拼接攝像機實(shí)現了一臺攝像機采集多路視頻并直接在攝像機中采用拼接算法芯片進(jìn)行拼接輸出成一路完全拼接好的視頻圖像，所以在前端攝像機部署上可以大大減少設備的部署數量，降低現場(chǎng)施工難度、標定難度和實(shí)施成本；

  3、采用全景視頻芯片拼接攝像機進(jìn)行視頻采集，可以在前端直接處理大量的拼接需求，極大的減少后端拼接融合的算力需求，節省算力投入成本；

  4、由于全景拼接對于攝像機安裝位置的要求十分高，現場(chǎng)標定好的攝像機位置如果發(fā)生偏移，就可能導致整體拼接畫(huà)面出現變形，所以前端采用全景視頻芯片拼接攝像機可以極大減少此類(lèi)故障的發(fā)生。