一种地下管网三维模型与相机视频融合显示方法及系统与流程

本发明涉及三维视频融合领域，尤其涉及一种地下管网三维模型与相机视频融合显示方法及系统。

背景技术：

1、城市地下管网市政管线是传输城市运行、企业生产和市民生活所需能源、资源或信息的载体，是城市基础设施的重要组成部分。地下管网的规划、巡检以及防止第三方施工破坏对于保障管线布设合理性、更新及时性、运行安全性至关重要。随着城市的发展，地下管网种类繁多、规模庞大、结构复杂，对于地下管网的信息化管理提出了更高要求。传统的管线规划案发依靠二维“平面图+剖面图”，空间立体感不足，可能出现管道铺设冲突，甚至导致规划失败等问题。并且，目前的管道安全防护方法往往依靠人工巡检以及车辆巡查、施工监控等手段，虽然可有效获取地面及道路实景数据，但这些方法普遍缺乏地下管网的空间位置可视化，难以及时发现地下管网存在的安全防护问题，地下管网因第三方施工破坏导致的安全事故时有发生。

2、随着地理信息技术的发展，构建三维管网模型对城市地下管网进行可视化，同时以现场图片为辅对管网进行管理成为目前的重要管理方式，但这种方法缺乏真实场景的连续性呈现，无法直观生动地还原真实场景与三维管网的空间关系，限制了视频数据和三维数据的融合分析，难以为地下管网空间决策提供直观依据。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种地下管网三维模型与相机视频融合显示方法，包括：

2、s1：通过实际相机获取视频数据，通过视频数据获得多帧图像，计算获得各帧图像的虚拟相机相关参数；

3、s2：通过各帧图像的虚拟相机相关参数设置各帧图像的缓冲区，获取各帧图像缓冲区内的管网模型数据；

4、s3：对各帧图像缓冲区内的管网模型数据进行渲染，获得各帧图像对应的管网图像；

5、s4：将各帧图像与对应的管网图像进行融合，获得各帧融合图像，将各帧融合图像按时间进行拼接，获得地下管网融合视频。

6、优选的，步骤s1具体为：

7、s11：通过实际相机拍摄地面街景，获得视频数据；

8、s12：对视频数据进行逐帧解码获得视频帧数据，对视频帧数据进行预处理获得多帧图像，图像的帧编号为i，总帧数为i；

9、s13：计算获得各帧图像的虚拟相机相关参数，包括：虚拟相机位置、虚拟相机视角、虚拟相机镜头参数、图像深度、图像长宽比和图像分辨率。

10、优选的，步骤s2具体为：

11、s21：提取第i帧图像，获取第i帧图像的虚拟相机位置wi；

12、s22：设置缓冲区的半径为ri，将中心为wi半径为ri的圆作为第i帧图像的缓冲区；

13、s23：在数据库中获取第i帧图像缓冲区内的管网模型数据；

14、s24：重复步骤s21-s23共i次，获得各帧图像缓冲区内的管网模型数据。

15、优选的，步骤s3具体为：

16、s31：获取第i帧图像缓冲区内的管网模型数据的模型空间；

17、s32：将模型空间进行投影变换和观察变换获得观察空间；

18、s33：通过第i帧图像的虚拟相机视角和虚拟相机镜头参数计算获得投影变换矩阵，通过投影变换矩阵将观察空间转换为裁剪空间；

19、s34：将第i帧图像的图像深度、图像长宽比和图像分辨率输入裁剪空间进行屏幕映射，获得画布空间；

20、s35：在画布空间中输出第i帧图像对应的管网图像；

21、s36：重复步骤s31-s35共i次，获得各帧图像对应的管网图像。

22、优选的，步骤s4具体为：

23、s41：获取第i帧图像对应的管网图像中管网涵盖的像素范围及像素值，将第i帧图像作为背景；将第i帧图像中相同像素范围内的像素值替换为管网图像中的像素值，像素范围外的像素值保留，获得第i帧融合图像；

24、s42：将共i帧融合图像按照时间依次进行拼接，获得地下管网融合视频。

25、一种存储设备，所述存储设备存储指令及数据用于实现所述的地下管网三维模型与相机视频融合显示方法。

26、一种地下管网三维模型与相机视频融合显示设备，包括：处理器及存储设备；所述处理器加载并执行所述存储设备中的指令及数据用于实现所述的地下管网三维模型与相机视频融合显示方法。

27、一种地下管网三维模型与相机视频融合显示系统，包括：

28、参数计算模块，用于通过实际相机获取视频数据，通过视频数据获得多帧图像，计算获得各帧图像的虚拟相机相关参数；

29、管网模型数据获取模块，用于通过各帧图像的虚拟相机相关参数设置各帧图像的缓冲区，获取各帧图像缓冲区内的管网模型数据；

30、管网图像渲染模块，用于对各帧图像缓冲区内的管网模型数据进行渲染，获得各帧图像对应的管网图像；

31、视频融合模块，用于将各帧图像与对应的管网图像进行融合，获得各帧融合图像，将各帧融合图像按时间进行拼接，获得地下管网融合视频。

32、本发明具有以下有益效果：

33、通过虚拟相机获取管网模型数据，通过对管网模型数据进行渲染获得管网图像，将管网图像与实际图像融合，最后由多帧融合图像构建融合视频，以可视化的方式连续性呈现管网相对道路实景的真实空间关系，为地下管网空间决策提供直观依据，辅助管网规划设计及巡检，降低管线开挖破坏风险。

技术特征：

1.一种地下管网三维模型与相机视频融合显示方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的地下管网三维模型与相机视频融合显示方法，其特征在于，步骤s1具体为：

3.根据权利要求2所述的地下管网三维模型与相机视频融合显示方法，其特征在于，步骤s2具体为：

4.根据权利要求2所述的地下管网三维模型与相机视频融合显示方法，其特征在于，步骤s3具体为：

5.根据权利要求2所述的地下管网三维模型与相机视频融合显示方法，其特征在于，步骤s4具体为：

6.一种存储设备，其特征在于：所述存储设备存储指令及数据用于实现权利要求1～5任一项所述的地下管网三维模型与相机视频融合显示方法。

7.一种地下管网三维模型与相机视频融合显示设备，其特征在于：包括：处理器及存储设备；所述处理器加载并执行所述存储设备中的指令及数据用于实现权利要求1～5任一项所述的地下管网三维模型与相机视频融合显示方法。

8.一种地下管网三维模型与相机视频融合显示系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明提供一种地下管网三维模型与相机视频融合显示方法，包括：S1：通过实际相机获取视频数据，通过视频数据获得多帧图像，计算获得各帧图像的虚拟相机相关参数；S2：通过各帧图像的虚拟相机相关参数设置各帧图像的缓冲区，获取各帧图像缓冲区内的管网模型数据；S3：对各帧图像缓冲区内的管网模型数据进行渲染，获得各帧图像对应的管网图像；S4：将各帧图像与对应的管网图像进行融合，获得各帧融合图像，将各帧融合图像按时间进行拼接，获得地下管网融合视频。本发明以可视化的方式连续性呈现管网相对道路实景的真实空间关系，为地下管网空间决策提供直观依据，辅助管网规划设计及巡检，降低管线开挖破坏风险。

技术研发人员：文星,黄巍,刘洋,吕伟,雷豁
受保护的技术使用者：武汉众智鸿图科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17