CN117495694A - 一种视频和地图三维场景融合的方法、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
一种视频和地图三维场景融合的方法、电子设备及存储介质,属于三维GIS与视频融合技术领域。为提高视频和三维场景的融合效果,本发明搭建GIS地图引擎平台,得到地图三维场景;将视频流画面接入步骤S1得到的地图三维场景;创建地图相机姿势,根据摄像头的安装参数设置GIS地图的摄像头参数,将监控图像和地图三维场景的同名点匹配重合,进行视频和地图三维场景的融合;对视频融合的地图三维场景配置贴地材质图片;根据二维纹理坐标修改配置的贴地材质图片的颜色,进行图片边缘模糊虚化处理。本发明视频投射到三维实景模型上,消除了画面边缘的锐利化效果,画面边缘重合度良好。
Description
技术领域
本发明属于三维GIS与视频融合技术领域,具体涉及一种视频和地图三维场景融合的方法、电子设备及存储介质。
背景技术
在传统的视频监控***中,监管人员需要同时观看多个分镜头画面,并且很难将零散的分镜头视频与其实际地理位置相对应,无法对大场景进行全局实时监测,也无法对历史事件进行快速回溯查找,海量零散监控视频资源既“看不过来”又“看不太懂”。
随着GIS技术的飞速发展,三维GIS视频融合技术应运而生,视频融合可以将摄像头实时画面投射到三维实景模型上,并可将相邻的画面进行拼接融合,拼接后形成一幅更大分辨率的画面,这种融合不会随着对三维模型的倾斜、旋转等操作而产生变形或者错位。
但在实际应用中,视频融合还存在以下问题:
1.视频投射到三维实景模型上的画面边缘锐利,像补丁一样贴在三维场景中,并没有达到最终融合的理想效果。
2.多路相邻视频想要做拼接,相邻视频监控的画面需要存在一定的重合度,边缘的锐利化会导致视频拼接产生画面叠加的视觉效果,让用户感觉拼接很乱。
综上可知,让视频完全融合到三维场景还需要对投射画面边缘做处理。
发明内容
本发明要解决的问题是提高视频和三维场景的融合效果,提出一种视频和地图三维场景融合的方法、电子设备及存储介质。
为实现上述目的,本发明通过以下技术方案实现:
一种视频和地图三维场景融合的方法,包括如下步骤:
S1.搭建GIS地图引擎平台,得到地图三维场景;
S2.将视频流画面接入步骤S1得到的地图三维场景;
S3.创建地图相机姿势,根据摄像头的安装参数设置GIS地图的摄像头参数,将监控图像和地图三维场景的同名点匹配重合,进行视频和地图三维场景的融合;
S4.对步骤S3得到的视频融合的地图三维场景配置贴地材质图片;
S5.根据二维纹理坐标修改步骤S4配置的贴地材质图片的颜色,进行图片边缘模糊虚化处理。
进一步的,步骤S1中web前端通过CesiumJS引擎渲染搭建GIS地图三维场景。
进一步的,步骤S2中在地图三维场景中基于webrtc协议创建video幕布,调用webrtc-streamer.js将实时视频流画面在video幕布播放显示。
进一步的,步骤S3的具体实现方法包括如下步骤:
S3.1.在地图三维场景中通过Cesium api的PerspectiveFrustum视锥体类传入摄像头参数,包括摄像头的视场角、画面宽高比、设备焦距、拍摄距离,将视锥体渲染到屏幕上;
S3.2.利用Cesium.Matrix4.multiplyByMatrix3()的4*4旋转矩阵传入摄像头参数,包括摄像头的经度、纬度、高程、方位角、俯仰角、旋转角,获取摄像头的投影矩阵和视图矩阵;
S3.3.通过摄像头的vertices属性获取视锥体的顶点坐标,然后将顶点坐标通过Cesium.Matrix4.multiplyByPoint从摄像头坐标转换为世界坐标系;
S3.4.先通过Cesium.Transforms.eastNorthUpToFixedFrame将场景模型转换矩阵,再创建video标签加入视频作为视频材质materials,最后创建场景模型primitive,将视频纹理与场景模型modelMatrix绑定,并传入视频材质materials;
S3.5.利用地形的高度信息调整地形网格的高度值,使得地形的高度在视锥体内与摄像头的高度相匹配。
进一步的,步骤S4利用Cesium api的primitive实体中提供的material的材质设置贴地材质图片,通过纹理图片alphaImage属性加入一张边框为黑白渐变的白底图片。
进一步的,步骤S5利用material的components属性传入uniforms参数texture2D(alphaImage,fract(materialInput.st)).rgb,改变图片的透明度,运用加权平均法将一个点的像素值用其周围的点的像素值的加权平均代替,从而实现边缘模糊虚化,加权平均的计算表达式为:
其中,为加权平均值,wt为与第t个像素值相关联的权重,yt为像素值,t为n中的任意一个,n为图片中全部像素点的个数。
一种电子设备,包括存储器和处理器,存储器存储有计算机程序,所述的处理器执行所述计算机程序时实现所述的一种视频和地图三维场景融合的方法的步骤。
一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现所述的一种视频和地图三维场景融合的方法。
本发明的有益效果:
本发明所述的一种视频和地图三维场景融合的方法,视频投射到三维实景模型上,消除了画面边缘的锐利化效果,画面边缘重合度良好,使得视频画面可以和地图三维场景完美契合,消除融合边缘产生的锯齿感,给使用者更好的视觉感受。
附图说明
图1为本发明所述的一种视频和地图三维场景融合的方法的流程图;
图2为本发明所述的一种视频和地图三维场景融合的方法的地图相机模拟视锥体图;
图3为本发明所述的一种视频和地图三维场景融合的方法的***图;
图4为本发明所述的一种视频和地图三维场景融合的方法的效果图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及具体实施方式,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明,并不用于限定本发明,即所描述的具体实施方式仅仅是本发明一部分实施方式,而不是全部的具体实施方式。通常在此处附图中描述和展示的本发明具体实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计,本发明还可以具有其他实施方式。
因此,以下对在附图中提供的本发明的具体实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定具体实施方式。基于本发明的具体实施方式,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他具体实施方式,都属于本发明保护的范围。
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效,兹例举以下具体实施方式,并配合附图1-附图4详细说明如下:
具体实施方式一
一种视频和地图三维场景融合的方法,包括如下步骤:
S1.搭建GIS地图引擎平台,得到地图三维场景;
进一步的,步骤S1中web前端通过CesiumJS引擎渲染搭建GIS地图三维场景;
S2.将视频流画面接入步骤S1得到的地图三维场景;
进一步的,步骤S2中在地图三维场景中基于webrtc协议创建video幕布,调用webrtc-streamer.js将实时视频流画面在video幕布播放显示;
S3.创建地图相机姿势,根据摄像头的安装参数设置GIS地图的摄像头参数,将监控图像和地图三维场景的同名点匹配重合,进行视频和地图三维场景的融合;
进一步的,步骤S3的具体实现方法包括如下步骤:
S3.1.在地图三维场景中通过Cesium api的PerspectiveFrustum视锥体类传入摄像头参数,包括摄像头的视场角、画面宽高比、设备焦距、拍摄距离,将视锥体渲染到屏幕上;
S3.2.利用Cesium.Matrix4.multiplyByMatrix3()的4*4旋转矩阵传入摄像头参数,包括摄像头的经度、纬度、高程、方位角、俯仰角、旋转角,获取摄像头的投影矩阵和视图矩阵;
S3.3.通过摄像头的vertices属性获取视锥体的顶点坐标,然后将顶点坐标通过Cesium.Matrix4.multiplyByPoint从摄像头坐标转换为世界坐标系;
S3.4.先通过Cesium.Transforms.eastNorthUpToFixedFrame将场景模型转换矩阵,再创建video标签加入视频作为视频材质materials,最后创建场景模型primitive,将视频纹理与场景模型modelMatrix绑定,并传入视频材质materials;
S3.5.利用地形的高度信息调整地形网格的高度值,使得地形的高度在视锥体内与摄像头的高度相匹配;
S4.对步骤S3得到的视频融合的地图三维场景配置贴地材质图片;
进一步的,步骤S4利用Cesium api的primitive实体中提供的material的材质设置贴地材质图片,通过纹理图片alphaImage属性加入一张边框为黑白渐变的白底图片;
S5.根据二维纹理坐标修改步骤S4配置的贴地材质图片的颜色,进行图片边缘模糊虚化处理;
进一步的,步骤S5利用material的components属性传入uniforms参数texture2D(alphaImage,fract(materialInput.st)).rgb,改变图片的透明度,运用加权平均法将一个点的像素值用其周围的点的像素值的加权平均代替,从而实现边缘模糊虚化,加权平均的计算表达式为:
其中,为加权平均值,wt为与第t个像素值相关联的权重,yt为像素值,t为n中的任意一个,n为图片中全部像素点的个数。
具体实施方式二
一种电子设备,其特征在于,包括存储器和处理器,存储器存储有计算机程序,所述的处理器执行所述计算机程序时实现具体实施方式一所述的一种视频和地图三维场景融合的方法的步骤。
本发明的计算机装置可以是包括有处理器以及存储器等装置,例如包含中央处理器的单片机等。并且,处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现上述的一种视频和地图三维场景融合的方法的步骤。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit,CPU),还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等;存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外,存储器可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如硬盘、内存、插接式硬盘,智能存储卡(Smart Media Card,SMC),安全数字(Secure Digital,SD)卡,闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
具体实施方式三
一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现具体实施方式一所述的一种视频和地图三维场景融合的方法。
本发明的计算机可读存储介质可以是被计算机装置的处理器所读取的任何形式的存储介质,包括但不限于非易失性存储器、易失性存储器、铁电存储器等,计算机可读存储介质上存储有计算机程序,当计算机装置的处理器读取并执行存储器中所存储的计算机程序时,可以实现上述的一种视频和地图三维场景融合的方法的步骤。
所述计算机程序包括计算机程序代码,所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括:能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是,所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减,例如在某些司法管辖区,根据立法和专利实践,计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
需要说明的是,术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
虽然在上文中已经参考具体实施方式对本申请进行了描述,然而在不脱离本申请的范围的情况下,可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是,只要不存在结构冲突,本申请所披露的具体实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用,在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此,本申请并不局限于文中公开的特定具体实施方式,而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (8)
1.一种视频和地图三维场景融合的方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1.搭建GIS地图引擎平台,得到地图三维场景;
S2.将视频流画面接入步骤S1得到的地图三维场景;
S3.创建地图相机姿势,根据摄像头的安装参数设置GIS地图的摄像头参数,将监控图像和地图三维场景的同名点匹配重合,进行视频和地图三维场景的融合;
S4.对步骤S3得到的视频融合的地图三维场景配置贴地材质图片;
S5.根据二维纹理坐标修改步骤S4配置的贴地材质图片的颜色,进行图片边缘模糊虚化处理。
2.根据权利要求1所述的一种视频和地图三维场景融合的方法,其特征在于,步骤S1中web前端通过CesiumJS引擎渲染搭建GIS地图三维场景。
3.根据权利要求1或2所述的一种视频和地图三维场景融合的方法,其特征在于,步骤S2中在地图三维场景中基于webrtc协议创建video幕布,调用webrtc-streamer.js将实时视频流画面在video幕布播放显示。
4.根据权利要求3所述的一种视频和地图三维场景融合的方法,其特征在于,步骤S3的具体实现方法包括如下步骤:
S3.1.在地图三维场景中通过Cesium api的PerspectiveFrustum视锥体类传入摄像头参数,包括摄像头的视场角、画面宽高比、设备焦距、拍摄距离,将视锥体渲染到屏幕上;
S3.2.利用Cesium.Matrix4.multiplyByMatrix3()的4*4旋转矩阵传入摄像头参数,包括摄像头的经度、纬度、高程、方位角、俯仰角、旋转角,获取摄像头的投影矩阵和视图矩阵;
S3.3.通过摄像头的vertices属性获取视锥体的顶点坐标,然后将顶点坐标通过Cesium.Matrix4.multiplyByPoint从摄像头坐标转换为世界坐标系;
S3.4.先通过Cesium.Transforms.eastNorthUpToFixedFrame将场景模型转换矩阵,再创建video标签加入视频作为视频材质materials,最后创建场景模型primitive,将视频纹理与场景模型modelMatrix绑定,并传入视频材质materials;
S3.5.利用地形的高度信息调整地形网格的高度值,使得地形的高度在视锥体内与摄像头的高度相匹配。
5.根据权利要求4所述的一种视频和地图三维场景融合的方法,其特征在于,步骤S4利用Cesium api的primitive实体中提供的material的材质设置贴地材质图片,通过纹理图片alphaImage属性加入一张边框为黑白渐变的白底图片。
6.根据权利要求5所述的一种视频和地图三维场景融合的方法,其特征在于,步骤S5利用material的components属性传入uniforms参数texture2D(alphaImage,fract(materialInput.st)).rgb,改变图片的透明度,运用加权平均法将一个点的像素值用其周围的点的像素值的加权平均代替,从而实现边缘模糊虚化,加权平均的计算表达式为:
其中,为加权平均值,wt为与第t个像素值相关联的权重,yt为像素值,t为n中的任意一个,n为图片中全部像素点的个数。
7.一种电子设备,其特征在于,包括存储器和处理器,存储器存储有计算机程序,所述的处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-7任一项所述的一种视频和地图三维场景融合的方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述的一种视频和地图三维场景融合的方法。
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