720°全景影像在石油管道上的应用

陈井军 徐从齐

〔中国石化销售有限公司华中分公司 湖北武汉 430000〕

720°全景影像在石油管道上的应用

陈井军 徐从齐

〔中国石化销售有限公司华中分公司 湖北武汉 430000〕

介绍了720°全景影像的关键技术、拍摄方法、图像合成与制作方法和全景影像数据处理及发布的全过程以及制作标准等，实现了石油管道建设施工、库站、阀室、地质灾害、占压及人口密集区等管道周围场景数据的全景可视化，为石油管道的安全风险分析、防控、治理和应急响应提供了高效的技术支撑，提升了石油管道风险预防管理水平。

全景影像制作方法石油管道应用

智能化管线管理系统要求建设全景影像档案库，对智能化管线项目中管道的完整性评价、历史数据回溯、应急事件评价及指挥提供更丰富的图像数据支撑手段，满足数据采集和初步应用需求，实现库站、阀室、管线地质灾害点数据的全景可视化要求。

1 现状分析

随着管道建设的不断开展，管道长度日益增加，新情况、新问题、新隐患不断涌现，直观地掌握现场情况，对库站、阀室、管道高后果区进行全面可视化展现的需求越来越迫切。

随着管道信息化建设的进行，地理信息系统技术对管道本体和附属设施的管理手段日趋成熟，而库站、阀室及地质灾害点的信息化管理，仍沿用传统的二维展现模式，对于高后果区如：人口密集区、地质灾害点、管线占压和第三方施工情况的了解还在用传统的拍照手段，更无法全面、整体地表现现场情况。现阶段，基于三维建模技术，可在一定程度上解决部分问题，但三维场景的建设普遍存在制作慢，非专业人员无法进行，对地质灾害点的全面体现，也没有太好的应对方法，而且制作成本高，制作周期长，不具备推广到全管线全站场的应用条件。但全景图像技术能很好地提供全面可视化需求的解决方案。全景图片采用6个及以上的鱼眼镜头对场景进行拍摄，利用软件简单处理后，即可发布供网上浏览的3D全景文件，视角达720°的全景展示，与传统的虚拟现实技术相比更具有现场真实感，对第三方施工、管线占压及人口密集区等场景的表现具有更好更全面的效果，且制作时间只有三维建模的1/10左右，费用更少；操作简单，不需非常专业人员参与。一键采集功能还可实现人人皆可采集和制作。

2 技术方法

2.1 关键技术

(1)拍摄类别。全景影像数据获取方式主要有地面和空中全景拍摄、车载移动全景拍摄。

(2)按系统管理应用需求选定目标对象，并根据对象的特点选择合适的全景照片拍摄方式，拍摄过程中同步采集全景点的空间及属性信息。

(3)在全景影像内部设置热点。通过链接数据库，加入文字注释、图片、语音视频等交互应用，可以直接查看管段、阀门、设备、管廊架等相关属性信息，提升系统的实用性。

(4)在站场、高后果区等特定区域，实现全景影像漫游。通过分组与合成处理等技术，实现特定区域内的全景影像动态漫游，给人以身临其境之感。

2.2 拍摄方法

销售华中分公司智能化项目组总结出与各种管道周围环境相对应的拍摄技巧及方法。

(1)拍摄外管线时，拍摄点选择在离管线标识桩侧3～5m的地方，相机的“此面向前”镜头对准管线走向，并顺着管线每隔20～30m选择下一个拍摄点。根据外管线所处的实际地理环境，再作局部的重点拍摄。重点拍摄的对象主要为管线穿越河流、铁路、公路的穿进和穿出点，管线穿越陡坡、滑坡，地质沉降点等地质灾害点，管线穿越居民密集区域处，管线穿越城市道路与其它管线交叉点等因地理环境复杂易引发管道泄漏而导致安全事故的区域。

(2)对穿越河流、铁路、公路的管线，拍摄时相机的“此面向前”镜头对准穿越点进行重点拍摄。对穿进点20m处拍摄一张，穿出点20m再拍摄一张图片。其它拍摄点应选择管线标识桩侧3～5m的地方，并用相机的“此面向前”顺着管线方向拍摄。这样选点可以保证后期制作全景漫游图时，管线走向标识正确、清晰，全景图漫游自然。拍摄点选择5～6个为宜，管线周围地理环境特别复杂，覆盖范围比较广的地方应根据情况适当增加拍摄点，选择能最大范围清晰反映管线和周围环境的位置。重点场景(如管线穿越处)拍摄点在20m以内，其它场景30m以内。

(3)对穿越地质灾害点的管线，拍摄点选择在管线标识桩侧3～5m的地方，并用相机的“此面向前”顺着管线走向拍摄，对管线穿越陡坡，滑坡的区域，须在坡上，坡下，对准地质灾害点做重点拍摄。整个管线拍摄点选择5个左右，重点场景拍摄点间隔20m以内，其它拍摄点30m以内。

(4)对穿越居民密集区的管线，拍摄点选择在管线标识桩侧3～5m的地方，并用相机的“此面向前”顺着管线走向拍摄，对管线离居民区最近的地方应进行重点拍摄，以反映管线走向和居民区的位置关系。整个管线拍摄点选择6个左右，重点场景拍摄点间隔20m以内，其它拍摄点间隔30m以内。

(5)对外管线周边有第三方施工的，拍摄点选择在管线标识桩侧3～5m的地方，并用相机的“此面向前”顺着管线方向拍摄，以4张为宜。最后选择在场景中央，最好是场景的最高点，主镜头对准第三方施工现场拍摄一张全景图，以能更好地反映整个场景的全貌。拍摄点总共选择5个左右，每个拍摄点间隔30m以内。

(6)拍摄油库、站场时，根据站场道路的行走方向制定出拍摄顺序，拍摄时相机的“此面向前”镜头对准拍摄的主题场景或前进方向进行拍摄。对阀组区、油罐、发油台、泵棚、消防泵棚等重点设备、设施，用相机的“此面向前”镜头近距离对准进行拍摄；如站场有阀组区，在阀组区中央选择一个制高点进行拍摄，以便更清楚地显现阀组区的全貌及局部细节。有条件时选择油库、站场的一个制高点进行拍摄，以便于反映整个站场的全貌，以及周围环境的位置关系。具体拍摄点数量根据库站大小而定，最好不超过25个拍摄点，拍摄点之间的间隔最好为30m以内。

(7)拍摄阀室时，整体阀室场景拍摄点控制在7个及以上。选点方式为阀室两侧顺管线方向各选3个点进行拍摄，每个点间隔30m左右，表现管道与阀室的相对位置关系。在拍摄阀室内部时，将相机的拍摄高度降为1.5m左右，将相机的“此面向前”镜头对准需拍摄的阀门，尽量保证镜头距离阀门1m以上。

2.3 720°图像合成及制作方法

石油管道所拍摄图像的合成不同于街景图像合成，石油管道要求图像能最直观反映出管道走向、阀室内部全景、阀室周边环境、复杂交叉管线走向标识、地质灾害点重点区域、库站全貌及各重点区域等，因此对图像合成技术提出了较高要求。

(1)利用Photoshop对合成后的图片进行调整，以达到较好的显示效果。

(2)利用Photoshop去掉图片中出现的无关的人或物，根据拍摄点位，参考系统实际管线走向，在图片中用多个红色箭头清晰标明管线的走向，并在箭头上面标注方向信息。

(3)将修改过的图片导入pano2vr，选择新的输出格式为变形，选择增加，类型选择为平面直角，逐张图片制作缩略图。

(4)就每一张图片进行参数的设置，包括显示参数和交互热点。视图限制一项可有效规避摄像头正下方的拍摄盲区，视场缩放程度设置为最小30最大90即可。

(5)交互热点可以将多张图片紧密的联系在一起，交互热点的目标地点一般设置为最终拍摄的地点，清晰制作思路，方便用户浏览。软件右边的图片左下角如若显示黄色叹号标记，则说明该图片未与系统中的其他图片建立彼此联系，需检查漫游图片的ID是否正确，是否重复等。

(6)将输出格式改回flash，生成场景。由于不同的显示器、不同的系统分辨率不尽相同，尺寸按照当前分辨率进行设置即可。最终生成的场景的清晰度与立方体面片尺寸大小有关，设置成最佳大小，设置过小不清楚，设置过大会提升最终场景文件的大小，影响到客户的浏览速度。高级设置一项，将灵敏度设置到3，以防因为电脑配置的原因出现较大的卡顿现象；选项“在浏览器中取消激活”应关闭，否则利用鼠标滚轮放大/缩小视角的功能将失效。HTML选项卡中模板选择为fullscreen.ggt并在模板参数中勾选Borderless Fullscreen选项以实现全屏模式。

(7)进行皮肤的设置。通过打开文件的方式直接调用用作制作标准的皮肤文件，在皮肤编辑界面添加缩略图、鹰眼图，可根据拍摄点数量直接复制节点或删除多余的节点，并就节点做相关编辑即可，包括漫游节点/标签的设定、节点动作的设定、相关文本的重编辑。将节点在鹰眼图中按照实际拍摄地点进行重新摆放。

(8)生成全景进行检查，若出现鹰眼图中视角方向与实际方向不一致的情况，可在pano2vr主界面的显示参数中进行正北方向的校正。

(9)相关图片可根据设备拍摄自动记录的坐标信息在各大网站上寻找最为清晰的卫星图，特别偏避、环境特别复杂的地方，各网站如果找不到清晰的卫星图像，可根据拍摄过程中记录的坐标信息或者桩号，在系统中找寻对应地点的卫星图像，并加以利用。管道走向需与系统实际管道走向一致。

(10)对全景图中的文字、数字及交互热点等的标识，其大小、形状、颜色及位置等进行统一。

(11)对全景图配置位置、名称、情况介绍和管线基本信息、管线周边情况等相关信息，要求全面准确，能为应急事件提供真实、全面的详细信息展示，从而为应急提供辅助决策。

(12)按照下列全景确认项内容对全景图进行校验，保证图像所反映的效果最佳。

图像清晰，无拼接错位

否□ 是□

视野旋转、缩放流畅

否□ 是□

点击交互热点，场景跳转正常

否□ 是□

点击缩略图，场景跳转正常

否□ 是□

点击地图拍摄点图标，场景跳转正常

否□ 是□

功能按钮正常，可正常进行全屏、窗口化操作可正常隐藏、显示缩略图，可正常隐藏、显示地图

否□ 是□

管线标注的位置和方向正确

否□ 是□

场景信息正确(如无信息则不填写)

否□ 是□

场景地理位置与实际相符

否□ 是□2.4 720°全景制作标准

针对石油站场、阀室、外管道地质灾害点特点，总结归纳出720°全景影像制作标准。

2.4.1 站场

视场限制最小30°，最大90°；初始视场70°；底部限制最大-50°；场景分辨率1920px*1080px；立方体面片尺寸2048px；灵敏度3；窗口缩放精确适应大小；窗口fov模式对角线；缩略图尺寸60px*60px；站场信息文本放大1.5倍；管道标识无；鹰眼图尺寸350px*400px；区间标示文本10号红色宋体。

2.4.2 阀室

视场限制：最小30°，最大90°；初始视场70°；底部限制最大-50°；场景分辨率1920px*1080px；立方体面片尺寸2048px；灵敏度3；窗口缩放精确适应大小；窗口fov模式对角线；缩略图尺寸60px*60px；站场信息文本放大1.5倍；管道标识红色箭头、十号宋体；鹰眼图尺寸395px*380px。

2.4.3 地质灾害点

视场限制：最小30°，最大90°；初始视场70°；底部限制最大-50°；场景分辨率1920px*1080px；立方体面片尺寸2048px；灵敏度3；窗口缩放精确适应大小；窗口fov模式对角线；缩略图尺寸60px*60px；站场信息文本放大1.5倍；管道标识红色箭头、十号宋体；鹰眼图尺寸395px*380px。

3 发布

地面和空中的全景照片拍摄采集完成后，专业人员对这些照片进行拼接、发布等处理，设置与数据库关联的内部热点，并根据GPS信息把每张全景影像定位到地图上，最终实现全景影像展示。

4 结语

720°全景影像具有全方位展示及真实感、立体感、沉浸感强的特点,通过在智能化系统建设过程中的实地拍摄、现场制作，总结出了一套适用于石油管道的720°全景影像拍摄及制作标准；通过对全景图配置位置、绘制管道走向、名称、情况介绍、重点区域协同标绘、管线基本信息、管线周边情况等相关信息，为应急事件提供真实、全面详细的全景影像信息展示，从而为石油管道应急提供辅助决策。720°全景技术是目前全球范围内迅速发展并逐步流行的一种视觉新技术，随着全景技术应用的不断深化，720°全景技术将为石油管道的完整性管理、高后果区识别、隐患治理、应急响应提供高效的信息支撑。

[1] 黄代军．中石化智能化管线系统720度全景影像制作[J]．江汉石油职工大学学报，2016，(4)：71-73．

2017-05-02。

陈井军(1968-)，本科，经济师，现从事成品油管道的生产运行管理、智能化管道管理、数质量管理、信息管理、仪表自动化管理工作。