(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210398352.1 (22)申请日 2022.04.15 (71)申请人 中建三局集团有限公司 地址 430073 湖北省武汉市东湖高新区高 新大道799号中建光谷之星中建三局 总部大楼 (72)发明人 张琨　王开强　李迪　王晓飞　 李记昌　胡正欢　 (74)专利代理 机构 湖北武汉 永嘉专利代理有限 公司 42102 专利代理师 唐万荣　黄帅 (51)Int.Cl. G06T 19/00(2011.01) G06T 17/05(2011.01) G06T 3/40(2006.01)G06V 20/40(2022.01) G06V 20/52(2022.01) G06F 16/71(2019.01) G06F 16/783(2019.01) G06F 16/787(2019.01) G06F 3/01(2006.01) H04N 7/18(2006.01) H04L 67/12(2022.01) G06Q 50/08(2012.01) G16Y 10/30(2020.01) G16Y 20/00(2020.01) G16Y 20/10(2020.01) G16Y 30/00(2020.01) G16Y 40/10(2020.01) G16Y 40/60(2020.01) (54)发明名称 实时全景三维数字工地地图监管系统及方 法 (57)摘要 本发明公开了一种实时全景三维数字工地 地图监管系统及方法， 该系统包括数据层系统、 核心层系统、 交互层系统。 本发明实现了将多路 多角度的监控画面融合； 以时间序的形式提取监 控群的关键帧画面、 RTK、 GPS、 电子罗盘等信息并 结合倾斜摄像实景三维还原技术， 获取工地现场 的动态更新数字高程模型及正射影像地图； 将正 射影像地图与卫星地图融合， 通过地图索引方式 实现监管部门对全球多地工程现场的监控快速 调度， 从而具备全新的对多个工程现场的同时远 程指导及监督管理能力； 多终端交互， 实现多个 管理部门对同一个工程现场同时协同监督管理， 从而提升多个 部门之间协作的连贯 性及高效性。 权利要求书3页 说明书7页 附图5页 CN 114882201 A 2022.08.09 CN 114882201 A 1.一种实时全景三维数字 工地地图监管系统， 其特 征在于， 包括： 数据层系统， 数据层系统通过监控设备进行数据采集及编码组流， 并推送至视频数据 流处理平台， 与视频数据流处理平台相连的数据管理平台进行帧流管理及数据存储， 与数 据管理平台相连的云管理平台进行提取关键帧组成数据流及网速流 量管理； 核心层系统， 核心层系统将 从数据层系统获取的数据以机构化数据、 时序 数据、 分布式 数据进行数据库存储， 并进行图像处理； 图像处理包括多角度多路视频融合、 实景三维重 建、 数字高程模型、 数字正 射影像地图； 交互层系统， 交互层系统由用户管理获取设备使用管理权限， 进而进行核心层系统数 据的快速调度； 调度的数据用于无 缝漫游查阅及多终端协同交 互。 2.根据权利要求1所述的实时全景三维数字工地地图监管系统， 其特征在于， 数据层系 统包括视频监控摄像机、 存储阵列、 流媒体服务器和网络； 其中， 视频监控摄像机用于数据 采集， 存储阵列用于数据存 储， 流媒体服务器和网络用于数据并发传输； 核心层系统包括视频网关、 解码矩阵和中央集群服务器； 其中， 视频网关用于快速调度 监控数据， 解码矩阵用于编码信息的解析还原， 中央集群服 务器用于图像处 理； 交互层系统包括多终端； 多终端用于实现实时全景三维监控场景的显示、 交互及多方 协同。 3.根据权利要求1或2所述的实时全景三维数字工地地图监管系统， 其特征在于， 多终 端包括手势控制设备、 AR设备、 VR设备、 手机、 PC以及指挥中心大屏。 4.一种利用权利要求1所述的实时全景三维数字工地地图监管系统实现的实时全景三 维数字工地地图监管 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 数据采集及存 储 S11、 自动规划监控设备布设点 位， 使监控设备能全面覆盖整个项目工地区域； S12、 监控设备架设完成后， 进行自适应组网； S13、 监控数据进行时间同步处 理； S14、 提取监控视频画面的关键帧； S15、 对提取的关键帧以机构化、 时序、 分布式数据库管理存 储， 用于数据动态更新； S2、 数据处 理 S20、 施工过程中， 随着施工建筑的增高， 会出现监控盲区或机密区域， 需对监控设备进 行增减， 并对增 加的监控设备使用自适应布控技 术组网； S21、 快速增减摄影头画面融合： 在需要增 强监控的关键区域、 施工建筑增高后出现的 覆盖盲区， 进 行添加监控设备， 新增的监控画 面自动融合至全局； 在非重要区域、 保密区， 进 行监控去除， 对产生 缺失部分进行底图自动补缺； S22、 多路多角度监控视频画面的整体融合： 通过图像特征点分析， 计算出监控设备之 间相应的位置及变换关系， 将多组监控画面初步 拼接起来， 并对拼接的图像进行融合处 理； S23、 进行实景三维重建更新底图； S24、 具备GPS经纬地理位置、 实际空间尺度、 电子罗盘信息的实景三维模型即为用于土 方测量、 通视分析的数字高程模型； 结合步骤S15的数据动态更新数字高程模型， 实现跨时 空监控； S25、 数字高程模型通过正 射投影， 获取正 射影像地图；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114882201 A 2S26、 将具备GPS经纬地理位置正射影像地图与卫星地 图融合， 实现通过地 图索引方式 实现监管部门对 全球多地工程现场的监控快速调度； S3、 交互监管 用户管理获取设备使用管理权限用于监控视频融合及卫星地图融合的数据快速调度； 所调度的数据用于无缝 漫游查阅及多终端协同交互； 通过卫星地图索引方式实现对多地工 程项目现场的监控快速调度； 多终端交互实现多个管理部门对同一个工程现场同时协同监 督管理。 5.根据权利要求4所述的实时全景三维数字工地地图监管方法， 其特征在于， 以有线、 无线网络进行自适应组网， 无线网络包括 Wi‑Fi、 4G、 5G。 6.根据权利要求4所述的实时全景三维数字工地地图监管方法， 其特征在于， 多路多角 度监控视频画面的整体融合包括： 多路图像拼接， 用于将多路具 备相关性的监控画面融合相融合； 图像边缘融合， 用于处 理图像拼接产生的拼接缝； 图像匀色技术， 用于将多组监控画面色彩统一， 解决多组监控曝光度等不同产生的色 差； 图像仿射、 透 视变换技 术， 用于将多组监控融合的画面进行多角度变换； 图像自动矫 正技术， 用于解决图像 变换过程中产生的形变。 7.根据权利要求4所述的实时全景三维数字工地地图监管方法， 其特征在于， 快速增减 摄影头画面融合包括： 图像自标定 融合技术， 用于将新增的监控视频画面与周围相邻监控视频画面进行图像 分析， 自动标定计算出新增监控设备的外参信息； 自动融合、 自动补缺技术， 用于关键区域、 未覆盖点增加摄像机的融合， 以及非重要区 域、 保密区删减摄 像机的画面补缺。 8.根据权利要求4所述的实时全景三维数字工地地图监管方法， 其特征在于， 实景三维 重建包括： 监控画面可达区域， 提取最新同一时间节点的监控群的关键帧及监控设备GPS位置信 息， 并采用倾 斜摄影技术用于实景三维重建； 监控画面 不可达区域， 采用可移动式设备进行定期扫描补全实景三维模型空缺部分； 具备GPS经纬地理位置、 实际空间尺度、 电子罗盘信息的实景三维模型即为用于土方测 量、 通视分析 的数字高程模型； 通过按时间节点动态更新的数字高程模型直接获取最新的 数字正射影像地图。 9.根据权利要求8所述的实时全景三维数字工地地图监管方法， 其特征在于， 监控画面 不可达区域包括建筑遮挡部分， 可移动式设备包括无 人机、 机械狗。 10.根据权利要求4所述的实时全景三维数字工地地图监管方法， 其特征在于， 快速调 度及无缝漫游、 多终端交 互包括： 融合卫星地图技术， 用于将动态更新的数字正射影像地图与卫星地图融合， 该技术用 于快速调度全球不同区域的工程现场的实景三维视频监控画 面， 实现具备全新的对多个工 程现场的同时远程指导及监 督管理能力； 编码组流技术， 用于将多路监控的高清视频及数字高程模型等进行数据二 次编码提高权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114882201 A 3