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

  在一些航運(yùn)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(dǎo)致河道上出現(xiàn)安全事故。

  目前，河道監(jiān)控管理的現(xiàn)狀是：

1) 管理人員工作強(qiáng)度大但管理質(zhì)量并不高，人為巡檢無法實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)河道險(xiǎn)情或事故。

2) 由于河道位置的原因，河道視頻監(jiān)控在立桿、布線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(tǒng)的視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)在視場角和焦距上有一個(gè)成反比例的關(guān)系，如果采用長焦距的鏡頭可以在遠(yuǎn)距離看清物體，但是在視場角上就會偏小，從而導(dǎo)致無法覆蓋到足夠大的范圍，會導(dǎo)致需要部署的監(jiān)控?cái)z像機(jī)數(shù)量多而且分散，才能覆蓋到整體河道；

4) 而如果河道監(jiān)控點(diǎn)位分散且數(shù)量較少，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)不夠豐富，就無法建立有效的險(xiǎn)情預(yù)警。

5) 采用傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)，會導(dǎo)致河道視頻監(jiān)控的畫面被分割到每個(gè)攝像機(jī)單獨(dú)對應(yīng)的畫面，無法做到一圖展現(xiàn)河道的實(shí)際情況，如果出現(xiàn)險(xiǎn)情或事故征兆時(shí)，就會導(dǎo)致反應(yīng)速度出現(xiàn)延遲，從而無法提前進(jìn)行預(yù)先判斷和防范。

1.2 需求分析

  需求場景說明：

  對一個(gè)河岸長度為2公里、寬30-60米的河道進(jìn)行可視化視頻監(jiān)控，要求能做到整體河道能一圖展現(xiàn)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(jù)用戶實(shí)際需求，我們建議用戶采用全景視頻拼接整體解決方案來實(shí)現(xiàn)整體項(xiàng)目需求，全景視頻拼接分為前端監(jiān)控設(shè)備+后端拼接融合平臺

  前端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)監(jiān)控現(xiàn)場的實(shí)際情況，對攝像機(jī)的選型、監(jiān)控點(diǎn)的選取以及立桿的設(shè)計(jì)進(jìn)行整體部署和選擇。

  根據(jù)項(xiàng)目需求中河道視頻監(jiān)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(jī)進(jìn)行前端監(jiān)控設(shè)備的部署：

全景視頻芯片拼接攝像機(jī)，采用專用視覺拼接算法芯片進(jìn)行視頻拼接處理，拼接算法穩(wěn)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(qū)域裁剪和視頻融合等視覺相關(guān)拼接算法，同時(shí)鏡頭標(biāo)定到位后固化整體視頻畫面，可以極大的減少現(xiàn)場攝像機(jī)標(biāo)定的難度，同時(shí)前端監(jiān)控設(shè)備采用這種全景視頻芯片拼接攝像機(jī)，可以有效提高單個(gè)攝像機(jī)的視場角，提升單個(gè)攝像機(jī)的視頻覆蓋范圍，同時(shí)單個(gè)攝像機(jī)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(jié)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(jī)作為前端部署的監(jiān)控設(shè)備。

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

具體安裝位置選擇需根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況進(jìn)行

  后端拼接融合服務(wù)端位于中心機(jī)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(nèi)存以及RTX3080及以上顯卡。

       1）流媒體處理服務(wù)

  將多路監(jiān)控視頻按相應(yīng)順序排列并進(jìn)行時(shí)間標(biāo)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(biāo)記好的圖片幀進(jìn)行重疊區(qū)域裁剪、圖片畸變校正、像素拼接融合等等，把各個(gè)不同標(biāo)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(yīng)用。

融合拼接成像

  1、前端監(jiān)控設(shè)備采用獨(dú)特的全景視頻芯片拼接攝像機(jī)，拼接算法固化穩(wěn)定，采集的拼接視頻圖像拼接無明顯接縫、畫面無明顯變形、拼接成像延時(shí)短、拼接視頻輸出直接利用無需專用客戶端播放，同時(shí)可以根據(jù)場景采用不同焦距的鏡頭進(jìn)行標(biāo)定；

  2、由于前端采用全景視頻芯片拼接攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)了一臺攝像機(jī)采集多路視頻并直接在攝像機(jī)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(jī)部署上可以大大減少設(shè)備的部署數(shù)量，降低現(xiàn)場施工難度、標(biāo)定難度和實(shí)施成本；

  3、采用全景視頻芯片拼接攝像機(jī)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(jié)省算力投入成本；

  4、由于全景拼接對于攝像機(jī)安裝位置的要求十分高，現(xiàn)場標(biāo)定好的攝像機(jī)位置如果發(fā)生偏移，就可能導(dǎo)致整體拼接畫面出現(xiàn)變形，所以前端采用全景視頻芯片拼接攝像機(jī)可以極大減少此類故障的發(fā)生。