建筑工程施工图像的采集与管理系统研究

第1章绪论

1.1研究背景及意义
建筑业由于其投入大、参与人员多、各个工序联系紧密、施工环境复杂多变，所以一直是经济发展中的主要活动。同时，不论工程规模大还是小，施工现场的人、机、物都是一直在发展变化的，在整个施工过程中，前面发生的施工问题很大几率会在之后的活动中显现。此．外，建筑工程中不同活动交叉或者同时进行经常发生，空中施工、地下施工、带电作业等存在的危险隐患及其迟滞性都让现场的管理工作更加的不易。同时，建筑业也是人员密集型行业，而且施工人员的文化程度普遍不高，建筑业的安全稳定发展对于提升社会就业水平，维护社会稳定具有积极作用。如何在动态环境中提高施工现场进度、环境、安全等管理效率，实时的采集相关信息，降低人力和管理成本；降低事故发生频率、杜绝各种违规操作和不文明施工、实现施工现场管理的信息化和自动化，一直是施工企业和政府管理部门关注的焦点。
在传统的建筑工程项目管理中，想要掌握施工现场实时数据必须要亲临现场，通过施工人员手工记录的方式获取，使得信息的获取和处理明显滞后，导致进度、风险、安全等管理问题不能及时处理，人工监管也具有效率低，速度慢，预防性差等特点。随着现代工程项目复杂性的不断增加，传统的项目管理方式己经不能再继续提高生产率，提升管理，所以必须考虑使用新的理论和技术来解决这一问题，而信息通信技术的进步无疑对解决这一问题提供了一种新的途径。远程的图像采集和视频监控技术由于其信息直观，及时等优点无疑是一种解决之道。
.........................

1.2国内外研究现状
在信息化越来越普遍，越来越深入的今天，图像采集因为其多学科的综合性以及实用性，一直是科学研究和应用的热点。相比于听觉、触觉，我们更多的得到的信息来自视觉，所以远程的图像采集是获取施工现场信息更便捷、更有效的方式。随着光学技术和图像压缩编码技术的不断发展，再加上计算机和通信技术的不断更新换代，图像采集技术有了应用和发展的技术基础。在现代工业和建筑领域，人工监测往往无法满足日渐复杂多变的环境。比如在交通、金融、公安等行业，这项技术的使用已经改变了整个行业现状和人民的生活。远程的图像采集技术不仅能够节约人力成本还能够减少现场危险的发生。所以，我们有理由相信社会的发展进步必然会推动信息通信技术在建筑业的应用，也是提高建筑业的生产率以及安全性的必走之路。
图像采集技术最开始使用于安防行业，其后伴随着通信技术、图像处理以及计算机的快速革新，该技术也取得了蓬勃的发展，该技术取得了蓬勃的发展，越来越多的领域开始使用远程图像采集系统代替传统的现场管理。短短二十几年时间，图像采集系统从早期的模拟时代进入了数字时代，其发展主要经历了一下几个阶段：
（1）第一代图像采集系统
第一代图像采集系统也就是传统模拟闭路电视系统，该系统主要适用于小范围的本地的图像采集监控需求，主要由摄像头、监视器、录像机和传输线缆构成。该系统的传输线缆由同轴电缆和控制线路组成，传输信号为模拟信号，其最大的特点就是监控范围小，系统控制和监视功能都在控制中心完成。系统中，摄像机用来拍摄图像，射频电缆用来连接摄像机与录像机，录像机和监视器用来储存和播放采集到的数据。模拟CCTV存在太量局限性：摄像机的成像技术和信号传输能力限制了视频质量；受到线缆传输长度和放大器的限制，能力不足，只支持本地的采集和监控；而且由于矩阵和切换器输入容量固定不变，所以系统的扩展性很低；录像带为该系统存储介质，存储容量以分钟计，满了以后就必须更换新的录像带，且录像带保存困难，容易丢失、被盗或无意中被擦除；录像带中存储的数据复制不易且复制拷贝后质量下降多。由于以上的原因和设备成本，该系统并没有应用到施工现场管理领域。
............................

第2章图像采集系统相关理论与技术

2.1数据压缩原理
压缩编码的理论基础是信息论。从信息论的角度来看，对数据的压缩就是减少甚至消除数据中的冗余信息，换句话说，就是使对数据的表示更加的接近数据本身。所以在图像信息的压缩方面应用该信息的观点，目的就是在保证将图像数据压缩到足够小的前提下，还能由压缩后的编码还原出近似原图数据的图像。信息论中使用“熵”来衡量信息中有多少的信息编码。

..........................

2.2流媒体技术
流媒体是指在网络中使用流式传输技术的连续时基媒体，如音频、视频或多媒体文件，它是一种通过实时传输协议和连续流动的方法从源头向终端传输视频，音频和数据的多媒体应用，其研发目的主要是为了解决信息传输实时性。
传输多媒体数据的传统方式是先通过一段时间将目标数据文件下载下来，然后才能播放观看，而这个时间直接由网络的速度所决定，当速度比较低时这个时间会高达几个小时甚至更长。而流媒体技术就解决了这个痛点，使用该技术用户可以在很短的等待后就能打开目标多媒体开始观看，一般这个时间只有几秒，而且在观看的同时目标音视频文件将继续从服务器传输至本地存储。这样一来，极大的缩短了用户播放媒体的等待时间将，而且不需要配置太大缓存，大大的提高了用户体验。
通俗的来说可将流媒体比作水，而流媒体传输就是用桶接水然后使用的过程。以往对音视频等多媒体消息的传输是把一桶水接满了才能使用，接满水需要多久用户就要等多久，在桶大小一定的情况下，水的流量越大，这个时间就越短，反之亦然。而流式传输的就是打破了桶必须接满水才能使用的模式，此种方式下，只需等待很短的时间就可以用水，而且不必在乎桶和水流有多大或者多小，只要用户需要，随时可以用水。
........................
第3章建筑工程施工现场图像采集管理系统总体设计..............21
3.1建筑工程特点.............21
3.2２建筑工程施工现场图像采集特点.............21
第4章建筑工程施工现场图像采集管理系统详细设计...............29
4.1前端摄像机的布置..............29
4.1.1采集点提取..............29
4.1.2采集点说明..............29
第5章图像采集与管理系统实现............44
5.1系统构成............44
5.2系统工程实现............44

第4章建筑工程施工现场图像采集管理系统详细设计

4.1前端摄像机布置
前端摄像机的布置也是本系统的关键组成部分，它是系统的原始信号源，负责采集各个施工现场的不同位置的图像、视频数据。同时，施工现场是一个复杂的区域，往往根据范围的大小持续一至几年不等的时间，而且施工现场是一个动态的不断变化的过程，很多施工设备，围墙，材料堆放区域等会随着施工进度而变化。因此，摄像头的布置位置即采集点的选取对本系统就显得尤为重要，直接关系到本系统是否能满足需求。
4.1.1采集点提取
本章以前文对系统的需求为基础，通过对相关法律、行政法规的阅读，以及访谈相关从业人员及管理者，包括建设方、监理方、施工方、设备供货商和系统集成商，然后综合得出建筑工程施工现场的初步的采集点的布置方案。最后通过序关系法对初步方案中的采集点进行重要程度对比优化，最终舍去很不重要的位置，从而确定工程现场图像采集点的最终布设方案。
.....................

第5章建筑工程施工现场图像采集管理系统实现

5.1系统构成
建筑工程施工现场图像采集管理系统主要包含以下六部分功能模块：即项目信息模块、实时图像模块、录像回放模块、电子相册模块、资料共享模块、设备管理模块和系统设置模块。系统功能结构如图5-1所示。

参考文献（略）