增強現(xiàn)實技術的特點以及在各行業(yè)的應用 - 全文

　　除了看清楚你自己的世界，還可以親身體驗別人的世界，這就是增強現(xiàn)實（AR）技術帶來的沖擊效果之一。這一技術可以說是安防行業(yè)發(fā)展的新機遇。從事視頻監(jiān)控的工作人員經(jīng)常遇到一些麻煩，例如從監(jiān)控畫面看到遠處的可疑人物的旁邊有一個更近的攝像頭，卻不知怎樣從系統(tǒng)中調(diào)取這個攝像頭的圖像;看到監(jiān)控畫面中的大樓某個房間有人正在扒竊，卻不知道該大樓的名字和某個房間號，報警時也說不清楚，耽誤了出警警員趕到現(xiàn)場的寶貴時間，看到案發(fā)現(xiàn)場旁邊就有一家銀行，如果能立即通知銀行里的安保人員，加以協(xié)助，就能阻止案件的惡化，保護當事人。這一切，在“增強現(xiàn)實”攝像機面世之前都只能是一個夢想。高新興深入到一線，深入到基層，提出創(chuàng)造性的解決方案，推出了“增強現(xiàn)實”攝像機?！霸鰪姮F(xiàn)實”攝像機是高新興研制的高端智能攝像機，它將實時視頻的“現(xiàn)實”與數(shù)字化標簽“增強”信息結合起來，使監(jiān)控用戶在監(jiān)控實時視頻畫面時，就能第一時間獲得目標對象的信息。

　　只要是攝像機視野范圍內(nèi)的目標，都可以添加標簽，使之“現(xiàn)實”增強化，一個城市內(nèi)的所有攝像機聯(lián)網(wǎng)起來，就相當于把整個城市的信息都裝進了攝像機內(nèi)。如果全世界的攝像機都能聯(lián)網(wǎng)，就相當把整個地球的信息都裝進攝像機了。

　　“增強現(xiàn)實”不僅帶來視頻畫面的立體化

　　“增強現(xiàn)實”攝像機是高端智能攝像機，它將實時視頻的“現(xiàn)實”與數(shù)字化標簽“增強”信息結合起來，使監(jiān)控用戶在監(jiān)控實時畫面時，就能第一時間獲得目標對象的信息。只要是攝像機視野范圍內(nèi)的目標，都可以添加標簽，使之“現(xiàn)實”增強化，一個城市內(nèi)的所有攝像機聯(lián)網(wǎng)起來，就相當于把整個城市的信息都裝進了攝像機內(nèi)。如果全世界的攝像機都能聯(lián)網(wǎng)，就相當于把整個地球的信息都裝進攝像機了。

　　增強現(xiàn)實，AR（AugmentedReality），是一種全新的人機交互技術，利用這樣一種技術，可以模擬真實的現(xiàn)場景觀，它是以交互性和構想為基本特征的計算機高級人機界面。使用者不僅能夠通過虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)感受到在客觀物理世界中所經(jīng)歷的“身臨其境”的逼真性，而且能夠突破空間、時間以及其它客觀限制，感受到在真實世界中無法親身經(jīng)歷的體驗。嚴格說，增強現(xiàn)實有三個要素：1.結合虛擬與現(xiàn)實;2.即時互動;3.3D定位。要達到AR的虛實結合使用者必定得透過某種裝置來觀看。早先大部分的研究主要是透過 HMD（Head-MountedDisplay;就是頭罩式的裝置），技術大概分成光學式（Optical）與影像（Video）兩種，前者是一種透明的裝置（像是柯南的眼鏡之類），使用者可以直接透過這層看到真實世界的影像，然后會有一些另外的投影裝置把虛擬影像投射在這層透明裝置上。

　　另外一種是不透明裝置，使用者看到的是由電腦處理好、已經(jīng)虛實結合的影像。最近幾年開始流行起來的智能手機，改變了AR的樣貌。頭戴式的HMD還是太麻煩了，而智能手機同時具備電腦計算能力、錄影、影像顯示，還有GPS、網(wǎng)路連線、觸控、傾斜度偵測等等的額外功能，價格也逐漸平民化，于是在智能手機為平臺的AR研究越來越多。

　　“增強現(xiàn)實”在攝像機領域是一個全新的概念，普通攝像機反映的是“現(xiàn)實”，這種現(xiàn)實由于缺少附加性的信息，給監(jiān)控畫面的安保人員帶來了極大的困惑。為了解決這些問題，需要在“現(xiàn)實”的基礎上進行“增強”，給實時監(jiān)控畫面添加名稱、經(jīng)緯度、方位角、距離、位置、歷史案例描述、聯(lián)系方式等等信息，這些輔助能屏幕前的安保人員及時有效地處理視頻畫面捕捉到的異常、突發(fā)情況。

　　Google數(shù)字地球，其實也屬于“增強現(xiàn)實”的領域，通過對地球上的所有物件可視化、數(shù)字化，并附加上地點、位置、圖片等信息，使用戶獲得“超現(xiàn)實”的使用體驗。

　　高新興研制推出的“增強現(xiàn)實”視頻系統(tǒng)，將實時視頻的“現(xiàn)實”與數(shù)字化標簽“增強”信息結合起來，使監(jiān)控用戶在監(jiān)控實時視頻畫面時，就能第一時間獲得目標對象的信息。只要是攝像機視野范圍內(nèi)的目標，都可以添加標簽，使之“現(xiàn)實”增強化，一個城市內(nèi)的所有攝像機聯(lián)網(wǎng)起來，就相當于把整個城市的信息都裝進了攝像機內(nèi)。如果全世界的攝像機都能聯(lián)網(wǎng)，就相當把整個地球的信息都裝進攝像機了。

　　在網(wǎng)絡攝像機高度同質(zhì)化的市場背景下，高新興推出的“增強現(xiàn)實”攝像機，創(chuàng)造性地運用視頻技術、電子地圖、富文本、虛擬數(shù)字羅盤等前沿技術，開創(chuàng)了網(wǎng)絡攝像機的一個全新產(chǎn)品形態(tài)，切切實實解決了最終用戶的大量實際問題。

　　增強現(xiàn)實系統(tǒng)的多種應用

　　增強現(xiàn)實系統(tǒng)在各行各業(yè)中都有出色的表現(xiàn)。

　　物體身份信息顯示畫面中車輛行進方向。假設視頻監(jiān)控顯示屏上有一條公路，上面有車在跑。作為看視頻圖像的人員，根本不知道這條路哪邊是東哪邊是西，無從知曉這輛車是往什么方向去。除非你是對當?shù)丨h(huán)境非常熟悉的片警，而且一看畫面就知道方向。但是絕大部分觀看的人員都不知道。這是一個大問題。

　　畫面中行人行進方向。比如視頻里有一排樓，有很多飯館。如果有一個嫌疑人跑進了其中某一棟樓，看普通監(jiān)控視頻的民警不可能馬上知道是哪一棟樓，如果搞清楚了再去部署抓捕的話，會浪費大量的時間。而在增強現(xiàn)實系統(tǒng)的攝像機畫面里面就有所有物體的信息。這棟樓叫什么名字，這家店叫什么名字，這條路叫什么名字是什么方向。有了增強現(xiàn)實的功能，看視頻的時候就能看到更多的信息了。民警辦案的效率將越來越高。

　　在工廠中的應用。增強現(xiàn)實系統(tǒng)除了在平安城市里面應用，在各行各業(yè)中都可以得到很好的應用。舉個例子，工廠的生產(chǎn)線非常忙碌，生產(chǎn)線很長，上面站了很多的工人，現(xiàn)在我用一臺增強現(xiàn)實攝像機看著這條線，并且在每一個工位上都標上名字。管理者通過觀看著畫面就知道誰在崗、誰不在崗了。

　　在商場中的應用。增強現(xiàn)實系統(tǒng)在室內(nèi)的應用也有優(yōu)勢。比如商場，一般在過道里面都裝著半球，過道的兩邊都會有很多的商戶?，F(xiàn)在有一個小偷，偷了錢包，向前跑去然后右轉進一家商鋪了，這個時候你知道他跑進哪家店了嗎？因為目前的攝像機畫面是2D的，沒有深度感，因此無法判斷小偷跑進了哪家店鋪。但是如果在畫面里清晰標明各店鋪的名稱，觀看視頻的人馬上就能判斷出小偷跑到哪里去了。

　　信息可選擇性開啟

　　傳統(tǒng)OSD影響畫面。增強現(xiàn)實的視頻畫面是跟傳統(tǒng)的字符疊加完全不同的。傳統(tǒng)畫面里的時間字符，是內(nèi)嵌在畫面里面的。雖然增強系統(tǒng)畫面上有這么多的數(shù)據(jù)信息，擋著了不少地方，但是只要一個按鈕，就全關掉了，再點一下，就顯示出來了。這個數(shù)據(jù)不是內(nèi)嵌在視頻里面的，而是在視頻上面一層。

　　可根據(jù)興趣或需求顯示內(nèi)容。當然，不僅僅是可以全部關閉和開啟。還可以根據(jù)用戶個人的工作需要，選擇性的開啟某些信息。也許你只想看樓房的名字，也許你只想看經(jīng)緯度，也許你只想看儀表數(shù)據(jù)。這些選擇性全部都會保存在你的用戶配置文件中的。

　　平臺應用

　　平臺級標簽搜索定位。這套系統(tǒng)不加平臺就能實現(xiàn)這么多的功能特性了。如果加上平臺就更多的花樣了。增強現(xiàn)實系統(tǒng)的推出，將極大地促進110報警平臺的工作。

　　假設一位市民在一家餐廳吃飯，錢包丟了。這個時候他打110報警。接警員會問他發(fā)生什么事情了，人在哪里，然后派警察過來。按照目前的正常情況，他還會在接下來的半個小時里面接到幾個問路電話，然后才能看見警察來到現(xiàn)場。除非片警對案件發(fā)生的區(qū)域非常熟悉，才有可能在10分鐘內(nèi)趕到。誰能輕松地找到一家小餐廳呢？

　　現(xiàn)在不一樣了，丟錢包的人打通110，說我在XX路XX飯店門口。接線員就可以把他說的XX路和XX飯店的字樣敲進系統(tǒng)里面。剎那間，所有能看到報案者的、能動的攝像機都全部轉過來對準他。然后110接線員這樣告訴他：“我已經(jīng)看到你了，請繼續(xù)講?！痹瓉硪ò雮€小時才能等到警察，現(xiàn)在可能只要5秒鐘警察就能看到案發(fā)周圍的情況了。原理簡單地說就是以標簽為中心轉動攝像機的功能。只需要在后臺輸入報案者所說的街道名稱和飯店名稱，后臺就會自動在系統(tǒng)中搜索匹配的標簽，找到它以后，球機都自動轉過去看著他了，他正站在那標簽下面打電話。當然，在平臺里面使用時，有可能有多個攝像機都有這個標簽，那就更好了。多個攝像機在第一時刻，同一時刻一起轉過來從多種角度看著案發(fā)周圍以及報案人。

　　監(jiān)控無死角覆蓋。所有的精確定位都依賴于攝像機身上的傳感器。一旦有了這些傳感器，監(jiān)控人就能清楚地知道攝像機正在看著什么方向。這一點運用在平安城市中就能實現(xiàn)監(jiān)控的無死角覆蓋。

　　在平臺的電子地圖上，每個攝像機都有一個扇形，標識著它當前實時的監(jiān)控方向。從電子地圖上，一眼就可以看出哪個地方?jīng)]有被攝像機覆蓋到，是否需要增加攝像機。如果設置一個球機，不停地轉動，我們可以看到它的扇形也在地圖上轉動。做平安城市設計的人或實戰(zhàn)的公安會發(fā)現(xiàn)，當球機轉到某一個方向時，它的背后就是一片盲區(qū)，沒有任何別的攝像機能幫它補盲。

　　實戰(zhàn)布控。這在實戰(zhàn)布控抓捕時非常有用。假設在電子地圖上，一嫌疑人開著車從左邊向右邊開過來，在右邊某處是有一個攝像機的?？墒沁@個攝像機根本就沒有看著左邊。怎么辦？現(xiàn)在簡單了，在地圖上面拉一個框，讓框里面的攝像機全部向左邊看。這時所有球機前面的扇形區(qū)域，慢慢都轉動到左邊來了。而這是以前根本辦不到的事情，只能點進畫面里面去看看是什么方向，還不一定看得出來?？闯鰜砗螅€得手一步一步的轉動云臺。

　　3D全景融合。現(xiàn)在國內(nèi)有幾家企業(yè)正在做一種叫3D全景融合的技術。這個技術很實用。比如它要監(jiān)控天安門廣場，它會把整個天安門廣場全部3D建模，然后到處布滿了槍機，再把所有槍機的畫面拼接到3D場景中的路面上?？偠灾?，作為用戶，看天安門廣場，就好像坐在直升飛機上面，可以看到整個場景。樓房是假的，人、車、路都是真的。這一技術以前只能用在槍機上，因為球機會轉來轉去，兩個畫面之間沒辦法動態(tài)的拼接?，F(xiàn)在就都可以用了，所有槍機或球機，不管轉到什么地方去，都能獲取攝像機的動態(tài)數(shù)據(jù)，進行動態(tài)拼接，再也不用人工去測量了。

　　“增強現(xiàn)實”系統(tǒng)的應用特點

　　兼容性

　　傳輸兼容性。兼容性是很重要的一個概念。這次高新興推出的增強現(xiàn)實攝像機，不是必須要配置我們的平臺軟件的。海康的平臺可以用，大華的平臺也可以用，完全沒有兼容性的問題。但是你是看不到增強現(xiàn)實的數(shù)據(jù)信息了，它在傳統(tǒng)平臺下面就是一個普通攝像機了。從傳輸?shù)慕嵌葋碇v，目前推出的增強現(xiàn)實攝像機全部是按照 28181這個國家標準來的，沒有任何不同。

　　編碼兼容性。編解碼方面，我們是標準的H.264和SVAC協(xié)議。所有的增強現(xiàn)實數(shù)據(jù)均智能復合在碼流里面的。不影響任何標準解碼和圖像顯示。增強現(xiàn)實數(shù)據(jù)顯示兼容性。如果你拿到增強現(xiàn)實攝像機的碼流數(shù)據(jù)后希望能夠顯示增強的信息。

　　有三種方法：當然第一種就是使用高新興的平臺，什么功能都有了;第二種就是使用用高新興增強現(xiàn)實系統(tǒng)的SDK解碼，所有信息都會出來;第三種就是，如果客戶想要一個更炫的界面，高新興開放碼流數(shù)據(jù)格式，客戶可以自行開發(fā)。

　　大數(shù)據(jù)

　　非結構化數(shù)據(jù)的結構化描述。公安部第三研究所提出一個大型的課題叫做“非結構化數(shù)據(jù)的結構化描述”，簡而言之就是做視頻的智能分析。視頻是非結構化的數(shù)據(jù)，通過算法盡可能分析出里面的一些信息，這些信息就是結構化的數(shù)據(jù)了。

　　前景結構化。這涉及到智能分析的基礎概念。假設這個展館是空的，我先拍一張照。這個叫做背景。這時候你走進來了，在這個背景上面移動，你叫做前景。現(xiàn)在的智能分析算法只能計算變化量，也就是正在移動的你。它能分析出你移動的速度、方向、距離。最后說你不能越過這條線，這就是行為分析。我們換個語言就是，前景的結構化分析。

　　背景結構化。增強現(xiàn)實把整個視頻的背景給結構化了。為大數(shù)據(jù)分析提供數(shù)據(jù)支撐。這為智能分析開啟了一個嶄新的方向，并且為后續(xù)大數(shù)據(jù)時代提供了精確的數(shù)據(jù)源。

　　安裝維護

　　信息數(shù)據(jù)從來哪？按照目前的科技，所有數(shù)據(jù)都得人工來錄入。人工錄入有兩個方案：第一個方案就是，客戶付服務費給方案提供商，廠商派員工去給客戶錄入。因為廠商不熟悉當?shù)兀詫嵉卣{(diào)研的成本是非常高的。這樣是很不劃算的，客戶可以采納第二個方案。就是公安給每一個片警下任務，每天完成一個或兩個攝像機的標簽配置，因為片警對當?shù)剌^熟悉，完成速度是相對較快的。兩三個月后，整個城市的標簽就打完了。

　　這樣是成本最低，效率最高的方案。樓房拆了或者商戶換了怎么辦？樓房拆了或者商戶換了這個問題不好處理，目前的技術而言，只能靠片警來維護和刷新攝像機的數(shù)據(jù)。攝像機換了怎么辦？如果攝像機換了，這個就是技術問題了。所有的數(shù)據(jù)在配置好了之后會傳輸?shù)胶笈_，當更換了攝像機后，后臺數(shù)據(jù)會自動更新到新攝像機里面的。

　　結束語

　　已經(jīng)趨于飽和的一、二線平安城市即將迎來新的技術更新的機會，效果更加突出的增強現(xiàn)實系統(tǒng)勢必引領新一輪的建設高潮。而且目前建設尚未飽和的三、四線城市恰恰又迎來了后來居上的機會點，雖然建設時機靠后，但是直接能上馬一、二線城市都還未上馬的最新增強現(xiàn)實科技。增強現(xiàn)實技術及系統(tǒng)將促進安防行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，并為平安城市保駕護航。