视频融合×室内定位×数字孪生

随着物联网技术的迅猛发展，室内定位与视频融合技术在各行各业中得到了广泛应用。不仅能够提供精确的位置信息，还能通过实时视频监控实现全方位数据的可视化。

与此同时，数字孪生等技术的兴起为智慧城市、智慧工厂等应用提供了强大支持，使得复杂系统的数字化管理成为可能。通过结合三维可视化及室内定位，视频融合、鹰眼 AR、视频拼接等技术，为决策提供更直观的数字化视角，推动了相关领域的快速发展。

图扑软件(Hightopo) 的自主研发产品 HT for Web 能够将视频监控与室内定位技术融合，进行高效的可视化项目搭建，轻松实现视频与定位数据的动态展示与交互，打造一个功能强大、直观易用的视频孪生可视化监控系统。

视频融合

视频融合的概念：

视频融合的概念：视频融合技术是虚拟现实技术的一个分支，也是虚拟现实技术发展的一个重要阶段。它通过将来自不同视频源的信息与 3D 场景进行整合，生成一个连贯、无缝、并且虚实结合的新场景。这种技术不仅增加了虚拟场景与现实的互动性，还减小了计算机模型中信息的不确定因素，提高了虚拟模型的信息承载量。

传统的视频监控通常将所有视频以网格化方式展示在大屏或网页上，虽然可以让监控人员同时查看多个视频源，但长时间观看容易导致疲劳和注意力下降。此外，若监控人员对摄像头布局不熟悉，在突发事件（如发现可疑人员活动）中，可能无法快速感知现场情况，进而无法立即进行准确定位和反应。

图扑软件拥有独立研发的 2D 和 3D 图形引擎 HT for Web，充分利用其在 3D 渲染上的强大功能，结合自定义 Shader，打造了处理视频融合的插件，显著提升了视频的流畅性和视觉效果。该插件支持添加视频到 3D 场景中，并通过颜色矫正、几何校正、裁切、羽化、颜色剔除等手段将视频完美融入周围环境。在应用过程中，利用视频分布式布局的特点，结合视角位置，可在一个场景中支持超多路视频。

视频融合的基本流程

视频融合技术一般可以分为三个层次：预处理、信息融合与应用层。

预处理层：对视频图像进行几何校正、噪声消除、色彩亮度调整和配准。通过找到视频与三维场景或相邻视频间的最大相关，消除图像在空间、相位和分辨率等方面的差异，实现更准确的信息融合。

信息融合层：即视频图像的与 3D 场景的融合过程。这一层可以根据智能度的不同，分为像素级和特征级：

像素级融合：主要用于多视频的像素拼接融合，使多个图像成为一个整体。

特征级融合：主要用于视频与 3D 场景的融合，以明显特征（如线条、建筑）为基础，实现图像和三维场景的拼接。

应用层：对融合后的视频进行综合评估，并应用于实际场景，如智慧城市的会议、监控和舆情管理等。

图扑 HT 视频融合技术通过先进的图形图像处理，将视频画面与三维场景无缝叠加。利用虚拟摄像机的位置、角度和视野对视频信号进行精确校准，确保视频与场景的视觉效果高度一致，实现了逼真的视频融合效果。视频融合可以提供更直观、全面的视觉信息，帮助用户更好地理解和分析场景中的实时监控视频。

视频融合应用场景

在现代地铁站的管理中，视频融合技术与图扑 3D 可视化的结合发挥了重要作用。

尽管三维建模和物联网数据采集可以提供设备的运行状态，但它们仅能展示系统的虚拟视图，无法直观呈现现场的真实情况。例如，当某个设备出现故障导致人群拥堵时，仅靠虚拟数据无法反映出现场的紧张程度和具体布局。在这方面，视频融合技术通过整合和呈现实时的现场视频，为管理团队提供了对地铁站内真实环境的清晰视角。

图扑软件通过将三维虚拟建模与实时视频相结合，让管理者不仅可以监控设备的运行状态，还可以迅速识别并解决因设备故障引发的问题，实现了虚拟与现实的最佳结合。这种技术应用极大提升了决策的效率和现场响应能力。

更多应用场景

视频融合技术在多个领域都有广泛的应用，包括但不限于：

智慧城市：整合不同摄像头和传感器的数据，为城市管理提供全面、准确的信息支持。

工业生产：将多个摄像头画面合并，方便监控人员实时了解生产线状况，及时发现并处理问题。

公共安全：在公共场所和交通枢纽，视频融合技术提高监控效率，快速响应和处理异常行为。

交通管理：视频融合技术实时监控交通流量和交叉口情况，提高道路通行效率和交通安全。

图扑视频融合技术通过整合不同视频源的信息与 3D 场景，生成一个连贯、无缝的虚实结合的新场景，提高了监控效率和反应速度。尽管视频融合技术具有直观展现、增强视频利用价值和提升态势掌控能力等优点，但也面临技术复杂度高、设备成本高和实时性挑战等问题。

图扑将不断创新研究，让视频融合技术朝着更高清晰度、更智能化和更实时化的方向发展，为各行各业提供更加高效、智能的解决方案。

室内定位

在工业自动化和控制领域中，室内定位技术作为一个重要的应用扩展，可以帮助提升生产效率、安全性和管理水平。室内定位技术用于在建筑物内部或其他封闭环境中确定物体或人员的位置，实现全方位的智能管理。

利用图扑先进的可视化技术以及结合各类室内定位技术，管理者可以实时监控人员和设备的位置，提高运营效率和安全性。

室内定位的常见类型

室内外定位技术通过多种传感器和信号技术，实现对室内外物体和人员的精确定位。常见的室内外定位技术包括：无线射频识别（RFID）、Wi-Fi 定位、蓝牙低功耗（BLE）、超宽带（UWB）、图像识别定位。

图扑定位的应用

图扑自主研发 HT for Web 2D 和 3D 图形渲染引擎，为室内外定位数据提供了丰富的可视化展示方式。

厂区人员定位

采用图扑的 HT for Web 产品来构造轻量化的 3D 可视化场景，该场景从正面展示了一个现代化工厂的现实场景，室内定位包括工厂工人的实时位置、电子围栏的范围、现场的安全情况等等，帮助我们直观的了解当前工厂人员的安全状况。

在工厂中，室内定位技术的应用显著提升了运营效率和安全性。数据经过图扑可视化技术处理后，以数字孪生形式呈现，使得人员调度、设备维护和安全监控更加精准高效。

钢厂人员安全定位

依托图扑自研 HT for Web 产品，从数字孪生钢厂出发，将钢厂厂区、设备机械、作业人员高度集中。并基于 UWB 精准定位技术，让位置数据与可视化业务流程直接关联，实现 3D 可视化监控车间作业人员的精准定位、历史轨迹溯源、电子围栏监管及异常预警告警等业务功能。形成基于 UWB 精准定位的调度一体化、数据透明化、运维智能化的监管平台。

异常报警一键定位

钢厂环境错中复杂，如有外来访客或作业人员疏忽大意，导致错入设备检修区、高空作业区、大型设备作业区附近，后果不堪设想。

UWB 作为厘米级高精度人员定位技术，将其与图扑可视化场景深度融合，依照 UWB 定位系统传输的定位坐标数据，在场景内实时呈现人员 SOS 报警、微标签低电量报警、无陪同作业报警、电子围栏越界报警等因素触发的位置信息。确保作业人员定位坐标精准复现于虚拟场景之中，清晰查看人员的位置分布信息和人员数据统计。

室内定位与视频融合

可视化平台联合多种视觉图像进行 7×24h 动态监测。并且支持叠加图扑软件 HT 视频融合技术，通过车间内监控视频与三维场景叠加展示，可如临其境查看现场情况。并实现关键路径自动视频巡检，重点区域关注目标快速锁定等高级功能。

图扑软件视频融合技术采用 WebGL 技术，利用 GPU 高性能计算能力对视频图像进行实时处理，图像处理不占用 CPU 资源，整个方案画面流畅。

仓储物流园区设备定位

集合仓储系统应用物联网、视频监控联网技术、嵌入智能控制与通信模块的物流机器人技术、RFID 托盘等技术。数字孪生物流全过程，让物品出入库信息可展现，可监控，可管理。

通过融合 HT 可视化技术，园区内的人、机、车、设备实现了一体互联。这包括自动驾驶、自动分拣、自动巡检和人机交互等整体调度及管理，进一步搭建起智能化室内定位的应用场景。

设备定位

AGV 通过无线网络向上位机发送当前位置和状态，上位机根据当前状态更新数据库，并同步接入 HT 可视化系统进行路径的实时展示，也可根据项目需求设置 AVG 行走路径。

数字化和智能化技术在全领域的覆盖，使室内定位应用变得越来越普及。这些技术改变了传统的人工读取和记录信息的方式，实现了信息的主动“感知”。

车辆定位管理

智慧停车场的车辆定位技术极大提升了管理效率和用户体验。通过使用蓝牙、Wi-Fi、UWB 和物联网等多种定位技术，停车场管理系统能够实时跟踪每辆车的位置。通过 HT 可视化使停车场管理更加智能化。

图扑车辆定位可视化技术可以实时监控车辆动向，优化车位利用率，并在紧急情况下进行迅速处理。智慧停车场通过数字化技术显著提升了用户体验，同时提高了管理效率和安全性。

SDF 自动矫正

SDF（Signed Distance Field），高度科技自动矫正算法是一种结合视频融合和室内定位技术的尖端工具，旨在提升三维空间数据的精准度和可靠性。碰撞检测中，通过查询点在 SDF 中的值，可以判断该点是否与物体发生碰撞。

对于 3D 场景中平面的物体的碰撞检测矫正，具体步骤如下：

1.创建平面的二维图， 模型、障碍物等不可进入区域用黑色填充，可自由移动区域用白色填充。

2.生成平面二维图的图片，并创建 SDF，黑色区域距离为负，白色区域距离为正。同时记录指向最近距离方向的向量。

3.运行时根据模型当前位置查询 SDF 距离。如果距离为负，根据距离向量计算出模型的矫正位置。

SDF 在图扑的应用

SDF 是一种常用于计算机图形学和图像处理中的技术，用于表示和处理几何形状。SDF 能够高效地描述一个形状及其边界，并且常用于边界检测、碰撞检测、字体渲染等。

图扑 HT 提供封装好的插件，通过简单配置和少量代码即可实现碰撞检测。

1.创建 3D 场景，将障碍物标出来。

2.添加 HT 碰撞检测插件。插件会根据场景中障碍物信息自动生成 SDF 黑白图片，并保存在内存中。

3.添加代码处理碰撞。

结合视频融合和室内定位技术，图扑软件正在引领智能管理和监控的创新方向。这种视频孪生综合解决方案不仅提升了数据的可操作性和决策的科学性，还为用户提供了更为直观和智能的监控体验。随着技术的不断进步，这一领域将迎来更加广阔的发展前景，为智慧城市、智能工厂、智能办公等场景带来更多创新与可能。

审核编辑 黄宇