河道监控多路视频拼接解决方案

　　第一章背景及需求

　　1.1应用背景

　　江河湖泊具有重要的资源功能、生态功能和经济功能。近年来，各地积极采取措施，加强河湖治理、管理和保护，在防洪、供水、发电、航运、养殖等方面取得了显著的综合效益。

　　在一些航运繁忙的河道，尤其是多股河道交汇的地方，由于水流方向和速度、风向和风速等因素，甚至多船并行的情况，都可能导致河道上出现安全事故。

　　目前，河道监控管理的现状是：

　　1) 管理人员工作强度大但管理质量并不高，人为巡检无法实时发现河道险情或事故。

　　2) 由于河道位置的原因，河道视频监控在立杆、布线等方面都存在一定的难度。

　　3) 同时行船河道往往宽度很宽，而传统的视频监控摄像机在视场角和焦距上有一个成反比例的关系，如果采用长焦距的镜头可以在远距离看清物体，但是在视场角上就会偏小，从而导致无法覆盖到足够大的范围，会导致需要部署的监控摄像机数量多而且分散，才能覆盖到整体河道;

　　4) 而如果河道监控点位分散且数量较少，监控数据不够丰富，就无法建立有效的险情预警。

　　5) 采用传统的监控系统，会导致河道视频监控的画面被分割到每个摄像机单独对应的画面，无法做到一图展现河道的实际情况，如果出现险情或事故征兆时，就会导致反应速度出现延迟，从而无法提前进行预先判断和防范。

　　1.2 需求分析

　　需求场景说明：

　　对一个河岸长度为2公里、宽30-60米的河道进行可视化视频监控，要求能做到整体河道能一图展现在大屏上，同时在图上能看清河道中所有船只的航行状况。

　　第二章 解决方案

　　根据用户实际需求，我们建议用户采用全景视频拼接整体解决方案来实现整体项目需求，全景视频拼接分为前端监控设备+后端拼接融合平台

　　2.1 前端监控设备

　　前端系统的设计应根据监控现场的实际情况，对摄像机的选型、监控点的选取以及立杆的设计进行整体部署和选择。

　　根据项目需求中河道视频监控的业务特点，本次方案前端建议采用全景视频芯片拼接摄像机进行前端监控设备的部署：

　　全景视频芯片拼接摄像机，采用专用视觉拼接算法芯片进行视频拼接处理，拼接算法稳定且高效，在拼接成像效果上由于采用芯片固化优越的图像畸变校正、区域裁剪和视频融合等视觉相关拼接算法，同时镜头标定到位后固化整体视频画面，可以极大的减少现场摄像机标定的难度，同时前端监控设备采用这种全景视频芯片拼接摄像机，可以有效提高单个摄像机的视场角，提升单个摄像机的视频覆盖范围，同时单个摄像机把多个镜头采集的视频采用芯片直接拼接成一路完美拼接的视频上传给上级平台，可以极大的节约传输带宽。

　　本次方案中，我们采用五目12mm镜头拼接成100°成像的全景视频芯片拼接摄像机作为前端部署的监控设备。

　　2.1.1 摄像机参数

　　2.1.2 监控点选取

　　河道视频监控业务的监控点具有分布广、不集中的特点，在监控点选取时，可根据监控对象、事件发生的频率，采用铁塔高点位整体布局监测、沿线无遮挡部署的方式进行监控，根据监控物体主体为航运船舶，则在沿岸部署四个全景视频芯片拼接摄像机进行前端视频采集。

　　具体安装位置选择需根据现场的实际情况进行

　　2.2 后端拼接融合服务

　　后端拼接融合服务端位于中心机房，软件服务部分包括：流媒体处理服务、拼接处理服务和视频融合输出服务，在服务器的硬件配置上要做到至少I7 12代 CPU、32G内存以及RTX3080及以上显卡。

　　1)流媒体处理服务

　　将多路监控视频按相应顺序排列并进行时间标记，同步进行H.264视频解码并拆帧，以图片帧传递到下一个拼接模块进行拼接;

　　2)拼接处理服务

　　将标记好的图片帧进行重叠区域裁剪、图片畸变校正、像素拼接融合等等，把各个不同标记的图片帧融合成完整拼接图片;

　　3)视频融合输出服务

　　将拼接好的图片帧融合成完整视频并重新进行编码，以RTSP、FLV等视频协议进行推流，供上级平台进行全景直播、视频存储等等相关视频应用。

融合拼接成像

　　2.3 系统部署

　　第三章 解决方案优势

　　1、前端监控设备采用独特的全景视频芯片拼接摄像机，拼接算法固化稳定，采集的拼接视频图像拼接无明显接缝、画面无明显变形、拼接成像延时短、拼接视频输出直接利用无需专用客户端播放，同时可以根据场景采用不同焦距的镜头进行标定;

　　2、由于前端采用全景视频芯片拼接摄像机实现了一台摄像机采集多路视频并直接在摄像机中采用拼接算法芯片进行拼接输出成一路完全拼接好的视频图像，所以在前端摄像机部署上可以大大减少设备的部署数量，降低现场施工难度、标定难度和实施成本;

　　3、采用全景视频芯片拼接摄像机进行视频采集，可以在前端直接处理大量的拼接需求，极大的减少后端拼接融合的算力需求，节省算力投入成本;

　　4、由于全景拼接对于摄像机安装位置的要求十分高，现场标定好的摄像机位置如果发生偏移，就可能导致整体拼接画面出现变形，所以前端采用全景视频芯片拼接摄像机可以极大减少此类故障的发生。