施工工藝視頻拆分與重組技術研究

孔 琳 中建八局裝飾工程有限公司成都分公司副經理、中級工程師

徐志強 中建八局裝飾工程有限公司科技部業務經理、中級工程師

任元建 中建八局裝飾工程有限公司成都分公司經理、中級工程師

薛 寧 中建八局裝飾工程有限公司成都分公司副經理、高級工程師

一、研究思路

近年公司通過技術投標、方案編制、員工培訓積累了百余個涵蓋了建筑工程施工過程及各專業的施工工藝視頻。但還是不能覆蓋建筑工程中高速動態變化的施工方案和工藝。在建筑施工工藝這種既有重復點又有特殊點的技術要求下，按以往的工作方式，針對具體情況還是需要重新制作新的施工工藝，而重新制作視頻又需要耗費大量的時間和人力。而且僅因為微小的差異而重新制作工藝動畫視頻，也不利于視頻數據的流轉和深度的價值利用，造成重復勞動[1]。

我們的目標是將積累的施工工藝視頻成果，通過視頻拆分，分解成一個個獨立的具體施工步驟，在制作新的施工工藝過程中，可以將分解后的視頻片段，通過檢索通用的流程節點，按施工順序有機重組成一個完整的施工工藝視頻。通過便捷高效的拆分重組技術，對現有施工工藝資源庫移植、復用和擴展，充分利用和挖掘現有成果資源，提高工作效率。例如，在圖1 中在木飾板安裝施工流程、砌筑工程施工流程、人工挖孔樁施工流程中都有測量放線這一環節，那么將這樣多次重復出現的流程片段可做成獨立的動畫小節，方便在不同工藝中重復調用[2]。

以上是施工工藝拆分、重組的輔助分析技術的原理和技術基礎，我們將拆分成多個環節的模型及視頻至于平臺中，對于應用人員只需要根據視頻表現內容客觀的判斷所需施工工藝視頻內容，進行對視頻資源庫的視頻檢索瀏覽。最終達到對原始視頻的拆分、檢索和重組使用的目的。其對視屏數據庫的檢索瀏覽工作流程如圖2 所示[3]。

從流程圖中可以看出，對現有施工工藝視頻數據的處理和分析是基于視頻表現內容進行檢索的必不可少的部分。目的是分析和組織視頻內容結構以提取不同的視頻單元。因此，視頻合理有效的拆分是整個視頻拆分重組系統實現基石。

圖1 （a）木飾面板施工流程

圖1 （b）砌筑工程施工流程

圖1 （c）人工挖孔樁施工流程

構造施工工藝視頻重組功能，不僅需要描述清晰準確的視頻數據庫, 更需要根據不同用戶的不同需求對視頻信息進行組合，最后與網絡技術，多媒體技術等其他輔助技術相結合，實現視頻的廣泛復用[4]。

用非線性視頻編輯方法，對來自企業已有的視頻資源和用戶自有施工工藝視頻資源進行分部分項工作內容拆分，以對視頻時序標注的形式，按照所需項目的實際情況進行視屏的合理重組這一技術原理進行施工工藝拆分重組。

二、實現方法

1、實現流程

施工工藝平臺拆分重組從視頻數據的讀取到拆分、重組的實現流程如圖3 所示。

選取施工工藝平臺的網絡視頻數據庫或本地自有施工模擬視頻作為視頻拆分來源，使用施工工效輔助分析平臺的拆分視頻模塊進行拆分，拆分好的視頻可以存儲于使用者本地PC機上，或在重組模塊功能中進行施工工藝的重新組合。

圖2 視頻表現內容組織、流程

圖3 施工工藝拆分重組實現流程

圖4 視頻拆分工作流程

圖5 視頻庫瀏覽界面

圖6 確定所需視頻切入切出點

2、拆分、重組視頻數據的讀取技術

（1）視頻讀取的格式

我們采用C#語言進行平臺開發，實現快速讀取視頻數據，支持AVC (H264)視頻編碼的市面主流視頻格式，為后續的視頻拆分、編輯和重組打下基礎。

（2）用戶可以訪問兩類數據來源拆分視頻

通過網絡訪問網絡平臺數據庫視頻,通過網絡架構可以訪問并下載施工工藝交互平臺視頻庫內的施工模擬視頻，進行拆分。為技術人員提供了一個輕便的操作鏈接。

通過本地PC 視頻數據庫，技術人員可以對本單位自有的施工工藝模擬視頻進行拆分。為技術人員提供了一個更開放的拆分平臺，不僅可共享全公司的施工工藝模擬視頻，還可以對自有的施工工藝視頻進行拆分、重組，即加大了施工模擬的復用率，又增加了各公司各項目的技術應用的創新性和保密性。

3、視頻拆分關鍵技術

（1）視頻拆分原則

在進行基于視頻表現內容的瀏覽檢索之前，需要對視頻的描述和分割建立統一的相關標準。拆分原則如下：

以建筑項目類型為視頻檢索依據。建筑項目類型劃分六大類：室外工程、外圍護、建筑、結構、設備、室內裝飾。每一類根據建筑分部分項工程的劃分清單，將系統分為一級系統→二級子系統（或構件）→三級子系統（或構件）→四級子系統（或構件）→五級子系統（或構件）→……以此類推，直至所有系統全部劃分到構件為止。因此視頻拆分的分割特征需按照以上分級子系統進行查詢確認[5]。

根據原始視頻內容靈活制定所需目標形式。視頻的拆分目標大小，在原始視頻的內容基礎上，根據實際需要分析比對的項目方案或工藝需要，視頻瀏覽后的搜索目標不同，可以是連續的施工工藝視頻，也可以是與場景變化相對應的一系列圖像幀[4]。

綜上所述，也就是說技術人員可基于通用的施工工藝流程節點，自定義對視頻進行人工打斷，分解成一個個獨立通用的工藝流程節點。比如測量定位、混凝土支模、鋼筋綁扎、混凝土澆筑、腳手架搭設、鋼結構壓型鋼板施工、面層抹灰、管道鋪設與安裝等，都可按照所需工作內容選擇拆分。

（2）視頻拆分的步驟

本平臺提供了一個輕便的視頻拆分重組功能界面，拆分流程步驟如圖4 所示。

步驟如下：

①檢索瀏覽視頻

技術人員可通過網絡或者本地PC 機位置訪問已有的施工工藝視頻。網絡端提供了施工工藝輔助分析—視頻拆分重組平臺，在該界面的視頻庫功能中，可以檢索瀏覽需要的視頻，視頻庫的瀏覽分為列表顯示和圖標顯示兩種方式，列表顯示如圖5。

②讀取視頻數據

在視頻拆分重組界面，通過文件可以選擇讀取需要的施工工藝視頻，被選中的視頻會顯示在拆分條中，以便于技術人員做下一步的切入切出設置操作。

圖7 視頻拆分

圖8 視頻重組拼接流程

圖9 施工工藝視頻時序排列

③確定所需視頻切入切出點

選中要拆分的施工工藝視頻后，技術人員可以在界面中根據需要設置視頻切入點和切出點，切入切出點的數值表示方式以最簡單清楚的幀時間來輸入顯示。技術人員只需經過檢索瀏覽后，輸入切入切出點的時間，系統會自動提取切入切出點之間的內容，并默認這段視頻為用戶所需視頻。如圖6 所示。

④視頻拆分

分別選擇還需要的施工工藝視頻，并且確定好每段視頻的切入切出點之后，技術人員只需點擊切割按鈕，系統就可自行拆分視頻。如圖7 所示。

4、視頻重組技術

(1)技術原理

施工工藝視頻平臺可存儲拆分得到的視頻單元, 使視頻重組易于實現。技術人員按照實際項目方案分析需求選擇視頻單元，進而改變重組方案。

施工工藝視頻重組的目的是為了更大限度地滿足企業技術人員對現有視頻數據的使用需求，降低施工工藝制作的門檻，節省制作視頻帶來的大量耗時，并能快速幫助技術人員理解項目的施工過程。

(2)施工工藝視頻重組的工作流程

技術人員需要將檢索到的施工工藝視頻中的某部分內容，按照施工順序，拼接重組成一個完整的施工工藝，并在兩個工藝流程節點之間添加時序標注，使整個視頻邏輯很清晰，更加完整，流程節點轉換更自然。重組拼接成完整的新施工工藝視頻流程如圖8 所示。

(3)施工工藝視頻重組拼接的步驟

技術人員只需要改變視頻重組方案就可以實現快速的視頻重組,以網絡視頻庫和自有視頻數據為基礎,實現在線瀏覽和生成自定義視頻。因此，簡單的施工工藝視頻重組在之前視頻的檢索瀏覽，通過文件按鈕讀取到視頻文件，按需設置好拆分切入切出點，技術人員所要做的就是添加有效的時序標注，選擇好新視頻最終的存儲位置，即可重組施工工藝新視頻。拆分步驟之后的幾個重組步驟如下所示：

①施工工藝時序標注

定義標注拆分后的施工工藝流程節點。由拆分得到的大量視頻段，將視頻段進行數字編碼，以突出先后順序，以幫助查看重組后的施工工藝邏輯順序。如圖9 所示。

②添加新視頻名字

給重組之后新的視頻指定一個新名字。

③視頻重組

在以上工作都完成的基礎上，技術人員只需在施工工藝輔助分析的視頻拆分重組界面點擊重組生成按鈕，系統就可自動編碼生成新的施工工藝視頻，如圖10 所示。

5、平臺管理

（1）視頻庫管理

在視頻庫中我們設置了對已有視頻的上傳、下載檢索功能，方便技術人員對視頻的使用，如下圖11 所示。

對于視頻庫的添加則在視頻庫設置中實現，在該界面中，技術人員可以添加新的專業條目，以方便在視頻庫界面中分類上傳相關類別的施工工藝，如圖12 所示。

（2）公司管理

針對企業情況，在公司管理功能中，我們可以新增添加各個公司名稱，選定“上級”單位后，可以設置添加自己的子公司和項目名稱，如圖13 所示，以此進行子公司、項目的名稱設置，便于管理員后期查詢檢索[6]。

（3）用戶管理

由于針對新員工或者其他技術人員需要開通賬號和權限的管理，因此在用戶管理中分設“用戶管理”和“權限管理”這兩個功能。

三、性能分析

1、視頻制作周期的性能分析

需要制作一個全新的施工工藝時，傳統做法是先進行模型創建，然后賦予材質、燈光，進行動畫制作、渲染，最后在進行視頻合成。整個視頻制作過程耗時長，工作量大，平均下來，每個施工工藝制作大約需要花費兩個工作日的時長。然而，我們采用視頻拆分與重組技術這種新方法，節省了模型創建和動畫制作的時間，同時也大大減少了視頻合成的時間。

2、視頻制作技能要求性能分析

施工工藝視頻的拆分與重組技術，大幅度提高了視頻制作效率，同時降低了視頻制作人員技能門檻要求。制作人員不需要掌握建模、動畫制作、后期合成等各種軟件，只需要通過施工工藝平臺軟件即可實現，上手快，可操作性強，非常適合現場一線施工技術人員使用。

3、視頻復用率的性能分析

利用視頻重組的新思路構建視頻重組系統具有以下優勢：使視頻可重用。 不僅可以重用視頻資源，還可以重用視頻重組方案。 相同的重組結構可以應用多種資源，也就是說，不同的內容可以具有相同的結構，從而可以實現視頻跨平臺的重用。非線性編輯器的資源與重組系統密不可分。重組系統對資源進行分離后的元數據可以標準化，采用組合結構語言描述，易于實現視頻資源的跨平臺重組[4]。

四、小結

隨著經濟的快速發展，工程建設項目的數量和規模日益加大，施工技術日新月異的發展，如何改善建筑行業低效的管理狀況，高效、準確地普及各類施工技術成為行業內所重視的問題。固化的施工工藝已經不能覆蓋建筑工程中高速動態變化的施工技術發展。

固定的視頻成果具有使用局限性，因此，視頻數據快速讀取、視頻拆分、視頻重組的研究迫在眉睫，公司基于項目實際需求，開發出基于施工工藝資源庫的數據拆分與重組平臺，充分利用了已有施工工藝資視頻，提高了新施工工藝制作效率，提供了用戶自定義拆分與重組的功能，大大提高了員工的學習和使用興趣，突破了視頻數據的局限性，為現場技術人員進行施工工藝選擇時提供了多元信息數據基礎[7]。

此外，這種技術手段造就的施工工藝輔助分析模塊，大大降低了現場技術人員制作施工工藝模擬動態視頻的門檻，對視頻制作零基礎的技術人員也能通過拆分重組施工工藝視頻達到輔助分析現場施工方案的目的。

圖10 施工工藝視頻重組

圖11 視頻庫上傳、下載、檢索

圖12 視頻庫設置

圖13 公司管理設置