增强现实技术在安防中的应用

    除了看清楚你自己的世界，还可以亲身体验别人的世界，这就是增强现实(AR)技术带来的冲击效果之一。这一技术可以说是安防行业发展的新机遇。从事视频监控的工作人员经常遇到一些麻烦，例如从监控画面看到远处的可疑人物的旁边有一个更近的摄像头，却不知怎样从系统中调取这个摄像头的图像;看到监控画面中的大楼某个房间有人正在扒窃，却不知道该大楼的名字和某个房间号，报警时也说不清楚，耽误了出警警员赶到现场的宝贵时间，看到案发现场旁边就有一家银行，如果能立即通知银行里的安保人员，加以协助，就能阻止案件的恶化，保护当事人。这一切，在“增强现实”摄像机面世之前都只能是一个梦想。高新兴深入到一线，深入到基层，提出创造性的解决方案，推出了“增强现实”摄像机。“增强现实”摄像机是高新兴研制的高端智能摄像机，它将实时视频的“现实”与数字化标签“增强”信息结合起来，使监控用户在监控实时视频画面时，就能第一时间获得目标对象的信息。

    只要是摄像机视野范围内的目标，都可以添加标签，使之“现实”增强化，一个城市内的所有摄像机联网起来，就相当于把整个城市的信息都装进了摄像机内。如果全世界的摄像机都能联网，就相当把整个地球的信息都装进摄像机了。

    “增强现实”不仅带来视频画面的立体化

    “增强现实”摄像机是高端智能摄像机，它将实时视频的“现实”与数字化标签“增强”信息结合起来，使监控用户在监控实时画面时，就能第一时间获得目标对象的信息。只要是摄像机视野范围内的目标，都可以添加标签，使之“现实”增强化，一个城市内的所有摄像机联网起来，就相当于把整个城市的信息都装进了摄像机内。如果全世界的摄像机都能联网，就相当于把整个地球的信息都装进摄像机了。

    增强现实，AR(AugmentedReality)，是一种全新的人机交互技术,利用这样一种技术,可以模拟真实的现场景观,它是以交互性和构想为基本特征的计算机高级人机界面。使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性,而且能够突破空间、时间以及其它客观限制,感受到在真实世界中无法亲身经历的体验。严格说，增强现实有三个要素：1.结合虚拟与现实;2.即时互动;3.3D定位。要达到AR的虚实

    结合使用者必定得透过某种装置来观看。早先大部分的研究主要是透过HMD(Head-MountedDisplay;就是头罩式的装置)，技术大概分成光学式(Optical)与影像(Video)两种，前者是一种透明的装置(像是柯南的眼镜之类)，使用者可以直接透过这层看到真实世界的影像，然后会有一些另外的投影装置把虚拟影像投射在这层透明装置上。

    另外一种是不透明装置，使用者看到的是由电脑处理好、已经虚实结合的影像。最近几年开始流行起来的智能手机，改变了AR的样貌。头戴式的HMD还是太麻烦了，而智能手机同时具备电脑计算能力、录影、影像显示，还有GPS、网路连线、触控、倾斜度侦测等等的额外功能，价格也逐渐平民化，于是在智能手机为平台的AR研究越来越多。

    “增强现实”在摄像机领域是一个全新的概念，普通摄像机反映的是“现实”，这种现实由于缺少附加性的信息，给监控画面的安保人员带来了极大的困惑。为了解决这些问题，需要在“现实”的基础上进行“增强”，给实时监控画面添加名称、经纬度、方位角、距离、位置、历史案例描述、联系方式等等信息，这些辅助能屏幕前的安保人员及时有效地处理视频画面捕捉到的异常、突发情况。

    Google数字地球，其实也属于“增强现实”的领域，通过对地球上的所有物件可视化、数字化，并附加上地点、位置、图片等信息，使用户获得“超现实”的使用体验。

    高新兴研制推出的“增强现实”视频系统，将实时视频的“现实”与数字化标签“增强”信息结合起来，使监控用户在监控实时视频画面时，就能第一时间获得目标对象的信息。只要是摄像机视野范围内的目标，都可以添加标签，使之“现实”增强化，一个城市内的所有摄像机联网起来，就相当于把整个城市的信息都装进了摄像机内。如果全世界的摄像机都能联网，就相当把整个地球的信息都装进摄像机了。

    在网络摄像机高度同质化的市场背景下，高新兴推出的“增强现实”摄像机，创造性地运用视频技术、电子地图、富文本、虚拟数字罗盘等前沿技术，开创了网络摄像机的一个全新产品形态，切切实实解决了最终用户的大量实际问题。

    增强现实系统的多种应用

    增强现实系统在各行各业中都有出色的表现。

    物体身份信息显示画面中车辆行进方向。假设视频监控显示屏上有一条公路，上面有车在跑。作为看视频图像的人员，根本不知道这条路哪边是东哪边是西，无从知晓这辆车是往什么方向去。除非你是对当地环境非常熟悉的片警，而且一看画面就知道方向。但是绝大部分观看的人员都不知道。这是一个大问题。

    画面中行人行进方向。比如视频里有一排楼，有很多饭馆。如果有一个嫌疑人跑进了其中某一栋楼，看普通监控视频的民警不可能马上知道是哪一栋楼，如果搞清楚了再去部署抓捕的话，会浪费大量的时间。而在增强现实系统的摄像机画面里面就有所有物体的信息。这栋楼叫什么名字，这家店叫什么名字，这条路叫什么名字是什么方向。有了增强现实的功能，看视频的时候就能看到更多的信息了。民警办案的效率将越来越高。

    在工厂中的应用。增强现实系统除了在平安城市里面应用，在各行各业中都可以得到很好的应用。举个例子，工厂的生产线非常忙碌，生产线很长，上面站了很多的工人，现在我用一台增强现实摄像机看着这条线，并且在每一个工位上都标上名字。管理者通过观看着画面就知道谁在岗、谁不在岗了。

    在商场中的应用。增强现实系统在室内的应用也有优势。比如商场，一般在过道里面都装着半球，过道的两边都会有很多的商户。现在有一个小偷，偷了钱包，向前跑去然后右转进一家商铺了，这个时候你知道他跑进哪家店了吗?因为目前的摄像机画面是2D的，没有深度感，因此无法判断小偷跑进了哪家店铺。但是如果在画面里清晰标明各店铺的名称，观看视频的人马上就能判断出小偷跑到哪里去了。

    信息可选择性开启

    传统OSD影响画面。增强现实的视频画面是跟传统的字符叠加完全不同的。传统画面里的时间字符，是内嵌在画面里面的。虽然增强系统画面上有这么多的数据信息，挡着了不少地方，但是只要一个按钮，就全关掉了，再点一下，就显示出来了。这个数据不是内嵌在视频里面的，而是在视频上面一层。

    可根据兴趣或需求显示内容。当然，不仅仅是可以全部关闭和开启。还可以根据用户个人的工作需要，选择性的开启某些信息。也许你只想看楼房的名字，也许你只想看经纬度，也许你只想看仪表数据。这些选择性全部都会保存在你的用户配置文件中的。

    平台应用

    平台级标签搜索定位。这套系统不加平台就能实现这么多的功能特性了。如果加上平台就更多的花样了。增强现实系统的推出，将极大地促进110报警平台的工作。

    假设一位市民在一家餐厅吃饭，钱包丢了。这个时候他打110报警。接警员会问他发生什么事情了，人在哪里，然后派警察过来。按照目前的正常情况，他还会在接下来的半个小时里面接到几个问路电话，然后才能看见警察来到现场。除非片警对案件发生的区域非常熟悉，才有可能在10分钟内赶到。谁能轻松地找到一家小餐厅呢?

    现在不一样了，丢钱包的人打通110，说我在XX路XX饭店门口。接线员就可以把他说的XX路和XX饭店的字样敲进系统里面。刹那间，所有能看到报案者的、能动的摄像机都全部转过来对准他。然后110接线员这样告诉他：“我已经看到你了，请继续讲。”原来要花半个小时才能等到警察，现在可能只要5秒钟警察就能看到案发周围的情况了。原理简单地说就是以标签为中心转动摄像机的功能。只需要在后台输入报案者所说的街道名称和饭店名称，后台就会自动在系统中搜索匹配的标签，找到它以后，球机都自动转过去看着他了，他正站在那标签下面打电话。当然，在平台里面使用时，有可能有多个摄像机都有这个标签，那就更好了。多个摄像机在第一时刻，同一时刻一起转过来从多种角度看着案发周围以及报案人。

    监控无死角覆盖。所有的精确定位都依赖于摄像机身上的传感器。一旦有了这些传感器，监控人就能清楚地知道摄像机正在看着什么方向。这一点运用在平安城市中就能实现监控的无死角覆盖。

    在平台的电子地图上，每个摄像机都有一个扇形，标识着它当前实时的监控方向。从电子地图上，一眼就可以看出哪个地方没有被摄像机覆盖到，是否需要增加摄像机。如果设置一个球机，不停地转动，我们可以看到它的扇形也在地图上转动。做平安城市设计的人或实战的公安会发现，当球机转到某一个方向时，它的背后就是一片盲区，没有任何别的摄像机能帮它补盲。

    实战布控。这在实战布控抓捕时非常有用。假设在电子地图上，一嫌疑人开着车从左边向右边开过来，在右边某处是有一个摄像机的。可是这个摄像机根本就没有看着左边。怎么办?现在简单了，在地图上面拉一个框，让框里面的摄像机全部向左边看。这时所有球机前面的扇形区域，慢慢都转动到左边来了。而这是以前根本办不到的事情，只能点进画面里面去看看是什么方向，还不一定看得出来。看出来后，还得手一步一步的转动云台。

    3D全景融合。现在国内有几家企业正在做一种叫3D全景融合的技术。这个技术很实用。比如它要监控天安门广场，它会把整个天安门广场全部3D建模，然后到处布满了枪机，再把所有枪机的画面拼接到3D场景中的路面上。总而言之，作为用户，看天安门广场，就好像坐在直升飞机上面，可以看到整个场景。楼房是假的，人、车、路都是真的。这一技术以前只能用在枪机上，因为球机会转来转去，两个画面之间没办法动态的拼接。现在就都可以用了，所有枪机或球机，不管转到什么地方去，都能获取摄像机的动态数据，进行动态拼接，再也不用人工去测量了。

    “增强现实”系统的应用特点

    兼容性

    传输兼容性。兼容性是很重要的一个概念。这次高新兴推出的增强现实摄像机，不是必须要配置我们的平台软件的。海康的平台可以用，大华的平台也可以用，完全没有兼容性的问题。但是你是看不到增强现实的数据信息了，它在传统平台下面就是一个普通摄像机了。从传输的角度来讲，目前推出的增强现实摄像机全部是按照28181这个国家标准来的，没有任何不同。

    编码兼容性。编解码方面，我们是标准的H.264和SVAC协议。所有的增强现实数据均智能复合在码流里面的。不影响任何标准解码和图像显示。增强现实数据显示兼容性。如果你拿到增强现实摄像机的码流数据后希望能够显示增强的信息。

    有三种方法：当然第一种就是使用高新兴的平台，什么功能都有了;第二种就是使用用高新兴增强现实系统的SDK解码，所有信息都会出来;第三种就是，如果客户想要一个更炫的界面，高新兴开放码流数据格式，客户可以自行开发。

    大数据

    非结构化数据的结构化描述。公安部第三研究所提出一个大型的课题叫做“非结构化数据的结构化描述”，简而言之就是做视频的智能分析。视频是非结构化的数据，通过算法尽可能分析出里面的一些信息，这些信息就是结构化的数据了。

    前景结构化。这涉及到智能分析的基础概念。假设这个展馆是空的，我先拍一张照。这个叫做背景。这时候你走进来了，在这个背景上面移动，你叫做前景。现在的智能分析算法只能计算变化量，也就是正在移动的你。它能分析出你移动的速度、方向、距离。最后说你不能越过这条线，这就是行为分析。我们换个语言就是，前景的结构化分析。

    背景结构化。增强现实把整个视频的背景给结构化了。为大数据分析提供数据支撑。这为智能分析开启了一个崭新的方向，并且为后续大数据时代提供了精确的数据源。

    安装维护

    信息数据从来哪?按照目前的科技，所有数据都得人工来录入。人工录入有两个方案：第一个方案就是，客户付服务费给方案提供商，厂商派员工去给客户录入。因为厂商不熟悉当地，所以实地调研的成本是非常高的。这样是很不划算的，客户可以采纳第二个方案。就是公安给每一个片警下任务，每天完成一个或两个摄像机的标签配置，因为片警对当地较熟悉，完成速度是相对较快的。两三个月后，整个城市的标签就打完了。

    这样是成本最低，效率最高的方案。楼房拆了或者商户换了怎么办?楼房拆了或者商户换了这个问题不好处理，目前的技术而言，只能靠片警来维护和刷新摄像机的数据。摄像机换了怎么办?如果摄像机换了，这个就是技术问题了。所有的数据在配置好了之后会传输到后台，当更换了摄像机后，后台数据会自动更新到新摄像机里面的。

    结束语

    已经趋于饱和的一、二线平安城市即将迎来新的技术更新的机会，效果更加突出的增强现实系统势必引领新一轮的建设高潮。而且目前建设尚未饱和的三、四线城市恰恰又迎来了后来居上的机会点，虽然建设时机靠后，但是直接能上马一、二线城市都还未上马的最新增强现实科技。增强现实技术及系统将促进安防行业的创新发展，并为平安城市保驾护航。