CN107071365A - 一种气象数据虚拟服务***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气象数据虚拟服务***及方法,该***包括多个摄像机、色键器、渲染服务器、切换器、延时器、黑场同步发生器、控制服务器、监视器;所述黑场同步发生器发出同步黑场信号,同步所有视频设备;所述切换器,对所述多个摄像机输入的视频源进行选择,选择切换出需要的视频源;所述延时器对所述选择切换出的所述视频源的画面进行延时;所述渲染服务器生成三维的气象虚拟元素背景信号;所述色键器对延时器输出的画面进行抠像处理,经抠像处理处理的画面与所述气象虚拟元素背景信号合并成为最终的视频信号,输出到所述监视器。通过本发明的技术方案,保证实现了天气现象的三维描述,提供了实时的可视化编辑与播出工具。
Description
技术领域
本发明涉及气象数据服务技术领域,具体涉及一种气象数据虚拟服务***及方法。
背景技术
高新技术的发展对科技产品的要求越来越高,而科技进步又是技术进步的关键和后盾。随着科技的发展,需要既能让农业气象实施平台资产价值最大化,必须提供多元增值服务。近几年来,自然灾害频繁发生,给我国和我省造成重大灾害。特别是农业更为严重。为农业服务的气象预报的准确性、及时性、可视化性显得更为重要。
目前全国各省、市气象部门使用的天气预报***都是借助于传统编辑设备、传统的节目制作设备和几个不完整的绘图和气象符号插件,功能无法满足动态、实时、三维可视化应用的需求。而且基本上是手工操作、效率低、实时性差。
因此我们研发的气象数据虚拟服务平台***是以视频流的软件图像处理为主,软硬件结合,涉及电子、机械、计算机、图像处理、光学、控制算法等众多领域的一种复杂***。气象数据虚拟服务平台***制作方便、功能设计有18个子模块,实时快捷的可视化实时预报创作平台,从三维实时描述,突发天气事件的三维实时演示等方面填补了我国气象行业领域的一个空白,市场前景可观。
目前全国各省、市气象部门使用的天气预报***都是借助于传统编辑设备、传统的节目制作设备和几个不完整的绘图和气象符号插件,功能无法满足动态、实时、三维可视化应用的需求。而且基本上是手工操作、效率低、实时性差。
为了适应现代农业和气象数据虚拟服务发展需求,基本满足全国气象部门气象预报保障、为农业防灾减灾、农业应对气候变化需要,与整个现代气象业务体系协调发展,结构科学、布局合理、功能先进,具有国家、省、市、县四级布局的现代农业气象实时预报业务体系。农业气象观测预报基本满足业务服务需求;农业气象实时预报的针对性、时效性、准确性和精细化程度显著提高;特色农业、农业气象指标体系初步建立;现代农业气象服务能力不断加强,业务布局体系能够为现代农业的发展提供有效的专业气象服务,实现传统农业气象预报向现代农业气象预报的转变。
研发成一套气象数据虚拟服务平台***,为农村气象灾害预报能力,农村气象预警信息发布,联动农村应急减灾预报,健全预防为主的农村气象灾害防御平台,发展适合我省农村基本情况的气象预报体系,全面提高农村气象灾害防御的整体水平。
面对我国现代农业发展的新形势和新要求,农业气象业务也存在很多不适应发展需要的问题。主要是:农业气象业务产品有限、针对性不强、时效不高、覆盖率不够,不能充分满足现代农业发展、新农村建设的需求,尤其是农业防灾减灾、农业应对气候变化、国家粮食安全等对农业气象工作提出的新需求;农业气象观测能力明显滞后,观测仪器落后,资料共享、标准化处理和及时上传不够,农业气象观测资料效益没有充分发挥,农业气象试验站发展十分缓慢,农业气象试验基础落后;农业气象业务的科技支撑乏力,分析评估产品定性多、定量少,农业气象业务技术仍显落后;农业气象业务队伍尤其是基层力量薄弱,业务规范管理不适应发展需求;农业气象业务与天气气候业务有机结合不够,不能充分形成整体优势、共同推进现代气象业务体系的科学发展等。以上问题亟需通过科学规划,进一步加强现代农业气象业务发展与现代化建设,认真加以解决。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种气象数据虚拟服务***,该***包括多个摄像机、色键器、渲染服务器、切换器、延时器、黑场同步发生器、控制服务器、监视器;
所述黑场同步发生器发出同步黑场信号,同步所有视频设备;
所述切换器,对所述多个摄像机输入的视频源进行选择,选择切换出需要的视频源;
所述延时器对所述选择切换出的所述视频源的画面进行延时;
所述机械跟踪传感***跟踪所述摄像机的操作,将其转换为机械控制数据发送给渲染服
务器;
所述渲染服务器生成三维的气象虚拟元素背景信号;
所述色键器对延时器输出的画面进行抠像处理,经抠像处理处理的画面与所述气象虚拟元素背景信号合并成为最终的视频信号,输出到所述监视器。
优选的,通过控制服务器实现对所述渲染服务器进行控制,包括实现视频的可视化编辑,在三维地形上空任意高度架设任意取景角度和取景范围的摄像机。
优选的,所述视频设备包括:所述多个摄像机、渲染服务器,切换器和延时器。
优选的,通过所述延时器对所述选择切换出的所述视频源的画面进行延时,实现音视频同步。
优选的,所述色键器是通过去除所述延时器输出视频信号中的背景,提取出主持人或讲解员的前景信号,然后把提取出的主持人或讲解员的前景信号和所述气象虚拟背景信号合并生成最终的视频信号,并输出到监视器进行监看。
为解决上述技术问题,本发明提供了一种气象数据虚拟服务方法,该方法包括:
黑场同步发生器发出同步黑场信号,同步所有视频设备;
切换器,对所述多个摄像机输入的视频源进行选择,选择切换出需要的视频源;
延时器对所述选择切换出的所述视频源的画面进行延时;
机械跟踪传感***跟踪所述摄像机的操作,将其转换为机械控制数据发送给渲染服务器;
渲染服务器生成气象虚拟元素背景信号;
色键器对延时器输出的画面进行抠像处理,与所述气象虚拟元素背景信号合并成为最终的视频信号,输出到所述监视器。
优选的,所述视频设备包括:所述多个摄像机、渲染服务器,切换器和延时器。
优选的,通过所述延时器对所述选择切换出的所述视频源的画面进行延时,实现音视频同步。
优选的,所述色键器是通过去除所述延时器输出视频信号中的背景,提取出主持人或讲解员的前景信号,然后把提取出的主持人或讲解员的前景信号和所述气象虚拟背景信号合并生成最终的视频信号,并输出到监视器进行监看。
为解决上述技术问题,本发明提供了一种计算机存储介质,其包括计算机程序指令,当执行所述计算机程序指令时,执行上述之一的方法。
通过本发明的技术方案取得了以下技术效果:
利用气象数据虚拟服务平台***,可以让老百姓最直观、最快捷、最准确了解及时天气情况和未来天气情况、灾害预报等一系列气象信息;从而解决我国现有气象服务以往的滞后、信息晦涩难懂、预报灾害能力弱的老问题并形成产品投入市场,从而形成经济效益点。实现了天气符号的三维化创意、制作。提供了运用三维符号制作节目的实时可视化编辑和播出工具。并应用于日常气象节目的制作中。实现了天气现象的三维描述。提供了实时的可视化编辑与播出工具。并应用于日常的气象节目和气象科普专题的制作中。实现已有卫星云图的连续插值与三维动态显示。实现当前云图数据创作出未来云图变化趋势的创作与编辑工具。并应用于日常气象节目的制作中。在地面与天空之间架设虚拟摄像机,以实现任意角度和任意视角范围观察地面和天空之间的天气现象。提供了在电视屏幕上实时动态显示和可视化编辑工具。按照节目所要求的顺序和节奏,在三维地形上实时的依次或同时显示天气现象和气象符号,显示的特技方式、是立体还是平面、是动态还是静态等属性达到可根据需要设定。实现了使天气符号和天气现象按照真实的空间位置关系和透视关系与三维或平面地形融合在一起的编辑和播控工具。实现清晰表述天气实况、历史数据的统计和报告,***达到提供三维柱状图、三维饼状图、三维曲线图等数据实时更改与编辑播出工具。
附图说明
图1是本发明***组成图
具体实施方式
本发明公开了一种气象数据虚拟服务***的组成结构。本***为全数字***,具有视频源输入接口、高清抠像色键、高清外视频输入、高清SDI画面合成输出的***,向下兼容全标清信号的输入输出。***具有活动外视频输入,具有高性能的主机控制台、流媒体视频服务器、色键器、场景和掩膜生成器、摄像机控制和参数采集等,摄像机拾取的包含蓝幕背景的前景信号送入气象数据虚拟服务平台***中的延时器,然后分别送入色键器,与计算机输出的图形背景信号合成为虚拟演播室的最终合成信号。***具有无轨跟踪功能,可以设置八组不同角度的虚拟相机取景,不同相位间可以切换或轨道运动变化。
整个***的主要模块包含:真三维实时气象环境渲染显示模块,实时气象动画生成与显示模块,气象动画实时任意点播模块,台词与图文实时创作生成显示模块,实时字幕在任意物体表面影射生成显示模块,常用气象图表、曲线实时生成显示模块,演播室与外景地气象现场实时切换生成显示模块,演播室气象动画与外景地气象现场实时合成模块,云、雨、气、火等粒子***生成与编辑模块,环境映射、地面阴影与镜像倒影模块,气象报文译码与气象预报自动生成模块,天气现象对地面降水区域影响实时显示模块,地形地貌实时生成模块,地形地貌裁剪与编辑模块,地形地貌镜头变焦与实时浏览模块,地形表面云、雾、雪、雨、泥石流,火灾等生成与显示模块通过这些***模块实现农业气象预报数据的虚拟可视化。
摄像机作为视频源输入,优选的本***采用三摄像机机位,摄像机型号为索尼X280,其中两个机位带物理跟踪***,带物理跟踪***的机位是为了实现摄像机在变焦、平摇、俯仰拍摄操作时可以保持虚拟背景元素和主持人或讲解员景别保持一致,此功能需要机械跟踪传感***捕捉摄像机的操作参数:变焦、平摇、俯仰参数,通过此***将机械操作参数转换成控制数据,并发送给与之相连的渲染服务器。所述带物理跟踪***的摄像机位于电动机械传感器之上,该摄像机与电动机械传感器相连,电动机械传感器感测摄像机的各种操作,所述机械跟踪传感***外挂在三脚架上,与所述电动机械传感器相连,从而采集摄像机的上述操作参数。另外一个机位带虚拟摇臂,此机位通过虚拟摇臂功能实现摇臂效果,使视频画面更丰富。此外***还包括:色键器、渲染服务器(HD&SD),切换器,延时器,黑场同步发生器,监视器、控制服务器。控制服务器里面安装***控制软件,所有软件控制操作都通过此软件实现,可以说控制***是整个***的控制操作核心。***具有活动外视频输入,高性能的主机控制服务器、色键器、场景、摄像机控制和参数采集等。
整个***的工作流程是:
1、首先,黑场同步发生器发出同步黑场信号,同步所有视频设备:三台摄像机、渲染服务器,切换器,延时器。
2、摄像机拾取的包含蓝幕背景的前景信号送入气象数据虚拟服务平台***中的切换器,对视频源进行选择,选择切换出需要的视频源景别。
3、然后切换器输出的SDI信号送入视频延时器对画面进行延时处理,因为所有的设备在传输和信号处理时都有视频和音频不同步情况,因此需要延时器对画面进行延时达到音视频同步。
4、渲染服务器通过软件直接生成仿真三维地形,其地貌特征可随季节和一天中不同时间的日照角度及天气情况实时变化。并可在地形上空和表面实时创建云、雨、雪、泥石流、冰雹等离子物体。这些离子物体与地面接触后的融化、流动、弹跳、滚落等动作效果安全符合动力学特性。还可在三维地形上空任意高度架设任意取景角度和取景范围的摄像机,对三维地形地貌、天气现象和自然灾害现象进行远距离的浏览或近距离的观察。
5、最后色键器输出抠像处理后色键器输出键信号与渲染***生成的气象虚拟元素背景信号通过渲染服务器合成为气象数据虚拟服务平台***的最终信号。
色键器是通过去除背景中的蓝色或绿色来提取出主持人或讲解员的前景信号(主持人实际身处于一个纯蓝色的背景中),然后去除蓝色把提取出的主持人或讲解员前景信号和渲染***制作的虚拟气象元素合二为一,生成最终的合成画面。最终合成的画面通过色键器的SDI输出到监视器进行监看。
利用气象数据虚拟服务平台***,可以让老百姓最直观、最快捷、最准确了解及时天气情况和未来天气情况、灾害预报等一系列气象信息;从而解决我国现有气象服务以往的滞后、信息晦涩难懂、预报灾害能力弱的老问题并形成产品投入市场,从而形成经济效益点。
实现了天气符号的三维化创意、制作。提供了运用三维符号制作节目的实时可视化编辑和播出工具。并应用于日常气象节目的制作中。实现了天气现象的三维描述。提供了实时的可视化编辑与播出工具。并应用于日常的气象节目和气象科普专题的制作中。实现已有卫星云图的连续插值与三维动态显示。实现当前云图数据创作出未来云图变化趋势的创作与编辑工具。并应用于日常气象节目的制作中。在地面与天空之间架设虚拟摄像机,以实现任意角度和任意视角范围观察地面和天空之间的天气现象。提供了在电视屏幕上实时动态显示和可视化编辑工具。按照节目所要求的顺序和节奏,在三维地形上实时的依次或同时显示天气现象和气象符号,显示的特技方式、是立体还是平面、是动态还是静态等属性达到可根据需要设定。实现了使天气符号和天气现象按照真实的空间位置关系和透视关系与三维或平面地形融合在一起的编辑和播控工具。实现清晰表述天气实况、历史数据的统计和报告,***达到提供三维柱状图、三维饼状图、三维曲线图等数据实时更改与编辑播出工具。。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换以及改进等,均应保护在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种气象数据虚拟服务***,该***包括多个摄像机、机械跟踪传感***、色键器、渲染服务器、切换器、延时器、黑场同步发生器、控制服务器、监视器;
所述黑场同步发生器发出同步黑场信号,同步所有视频设备;
所述切换器,对所述多个摄像机输入的视频源进行选择,选择切换出需要的视频源;
所述延时器对所述选择切换出的所述视频源的画面进行延时;
所述机械跟踪传感***跟踪所述摄像机的操作,将其转换为机械控制数据发送给渲染服务器;
所述渲染服务器生成三维的气象虚拟元素背景信号;
所述色键器对延时器输出的画面进行抠像处理,经抠像处理处理的画面与所述气象虚拟元素背景信号合并成为最终的视频信号,输出到所述监视器。
2.根据权利要求1所述的***,通过控制服务器实现对所述渲染服务器进行控制,包括实现视频的可视化编辑,在三维地形上空任意高度架设任意取景角度和取景范围的摄像机。
3.根据权利要求1所述的***,所述视频设备包括:所述多个摄像机、渲染服务器,切换器和延时器。
4.根据权利要求1所述的***,通过所述延时器对所述选择切换出的所述视频源的画面进行延时,实现音视频同步。
5.根据权利要求1所述的***,所述色键器是通过去除所述延时器输出视频信号中的背景,提取出主持人或讲解员的前景信号,然后把提取出的主持人或讲解员的前景信号和所述气象虚拟背景信号合并生成最终的视频信号,并输出到监视器进行监看。
6.一种气象数据虚拟服务方法,该方法包括:
黑场同步发生器发出同步黑场信号,同步所有视频设备;
切换器,对多个摄像机输入的视频源进行选择,选择切换出需要的视频源;
延时器对所述选择切换出的所述视频源的画面进行延时;
机械跟踪传感***跟踪所述摄像机的操作,将其转换为机械控制数据发送给渲染服务器;
渲染服务器生成气象虚拟元素背景信号;
色键器对延时器输出的画面进行抠像处理,与所述气象虚拟元素背景信号合并成为最终的视频信号,输出到监视器。
7.根据权利要求6所述的方法,所述视频设备包括:所述多个摄像机、渲染服务器,切换器和延时器。
8.根据权利要求6所述的方法,通过所述延时器对所述选择切换出的所述视频源的画面进行延时,实现音视频同步。
9.根据权利要求6所述的方法,所述色键器是通过去除所述延时器输出视频信号中的背景,提取出主持人或讲解员的前景信号,然后把提取出的主持人或讲解员的前景信号和所述气象虚拟背景信号合并生成最终的视频信号,并输出到监视器进行监看。
10.一种计算机存储介质,其包括计算机程序指令,当执行所述计算机程序指令时,执行上述权利要求6-9之一的方法。
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Application publication date: 20170818 |