孔 琳 中建八局裝飾工程有限公司成都分公司副經(jīng)理、中級(jí)工程師

徐志強(qiáng) 中建八局裝飾工程有限公司科技部業(yè)務(wù)經(jīng)理、中級(jí)工程師

任元建 中建八局裝飾工程有限公司成都分公司經(jīng)理、中級(jí)工程師

薛 寧 中建八局裝飾工程有限公司成都分公司副經(jīng)理、高級(jí)工程師

一、研究思路

近年公司通過技術(shù)投標(biāo)、方案編制、員工培訓(xùn)積累了百余個(gè)涵蓋了建筑工程施工過程及各專業(yè)的施工工藝視頻。但還是不能覆蓋建筑工程中高速動(dòng)態(tài)變化的施工方案和工藝。在建筑施工工藝這種既有重復(fù)點(diǎn)又有特殊點(diǎn)的技術(shù)要求下，按以往的工作方式，針對(duì)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(fèi)大量的時(shí)間和人力。而且僅因?yàn)槲⑿〉牟町惗匦轮谱鞴に噭?dòng)畫視頻，也不利于視頻數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)和深度的價(jià)值利用，造成重復(fù)勞動(dòng)[1]。

我們的目標(biāo)是將積累的施工工藝視頻成果，通過視頻拆分，分解成一個(gè)個(gè)獨(dú)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(jié)點(diǎn)，按施工順序有機(jī)重組成一個(gè)完整的施工工藝視頻。通過便捷高效的拆分重組技術(shù)，對(duì)現(xiàn)有施工工藝資源庫移植、復(fù)用和擴(kuò)展，充分利用和挖掘現(xiàn)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(cè)量放線這一環(huán)節(jié)，那么將這樣多次重復(fù)出現(xiàn)的流程片段可做成獨(dú)立的動(dòng)畫小節(jié)，方便在不同工藝中重復(fù)調(diào)用[2]。

以上是施工工藝拆分、重組的輔助分析技術(shù)的原理和技術(shù)基礎(chǔ)，我們將拆分成多個(gè)環(huán)節(jié)的模型及視頻至于平臺(tái)中，對(duì)于應(yīng)用人員只需要根據(jù)視頻表現(xiàn)內(nèi)容客觀的判斷所需施工工藝視頻內(nèi)容，進(jìn)行對(duì)視頻資源庫的視頻檢索瀏覽。最終達(dá)到對(duì)原始視頻的拆分、檢索和重組使用的目的。其對(duì)視屏數(shù)據(jù)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(duì)現(xiàn)有施工工藝視頻數(shù)據(jù)的處理和分析是基于視頻表現(xiàn)內(nèi)容進(jìn)行檢索的必不可少的部分。目的是分析和組織視頻內(nèi)容結(jié)構(gòu)以提取不同的視頻單元。因此，視頻合理有效的拆分是整個(gè)視頻拆分重組系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)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(gòu)造施工工藝視頻重組功能，不僅需要描述清晰準(zhǔn)確的視頻數(shù)據(jù)庫, 更需要根據(jù)不同用戶的不同需求對(duì)視頻信息進(jìn)行組合，最后與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，多媒體技術(shù)等其他輔助技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)視頻的廣泛復(fù)用[4]。

用非線性視頻編輯方法，對(duì)來自企業(yè)已有的視頻資源和用戶自有施工工藝視頻資源進(jìn)行分部分項(xiàng)工作內(nèi)容拆分，以對(duì)視頻時(shí)序標(biāo)注的形式，按照所需項(xiàng)目的實(shí)際情況進(jìn)行視屏的合理重組這一技術(shù)原理進(jìn)行施工工藝拆分重組。

二、實(shí)現(xiàn)方法

1、實(shí)現(xiàn)流程

施工工藝平臺(tái)拆分重組從視頻數(shù)據(jù)的讀取到拆分、重組的實(shí)現(xiàn)流程如圖3 所示。

選取施工工藝平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)視頻數(shù)據(jù)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(tái)的拆分視頻模塊進(jìn)行拆分，拆分好的視頻可以存儲(chǔ)于使用者本地PC機(jī)上，或在重組模塊功能中進(jìn)行施工工藝的重新組合。

圖2 視頻表現(xiàn)內(nèi)容組織、流程

圖3 施工工藝拆分重組實(shí)現(xiàn)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(diǎn)

2、拆分、重組視頻數(shù)據(jù)的讀取技術(shù)

（1）視頻讀取的格式

我們采用C#語言進(jìn)行平臺(tái)開發(fā)，實(shí)現(xiàn)快速讀取視頻數(shù)據(jù)，支持AVC (H264)視頻編碼的市面主流視頻格式，為后續(xù)的視頻拆分、編輯和重組打下基礎(chǔ)。

（2）用戶可以訪問兩類數(shù)據(jù)來源拆分視頻

通過網(wǎng)絡(luò)訪問網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)數(shù)據(jù)庫視頻,通過網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以訪問并下載施工工藝交互平臺(tái)視頻庫內(nèi)的施工模擬視頻，進(jìn)行拆分。為技術(shù)人員提供了一個(gè)輕便的操作鏈接。

通過本地PC 視頻數(shù)據(jù)庫，技術(shù)人員可以對(duì)本單位自有的施工工藝模擬視頻進(jìn)行拆分。為技術(shù)人員提供了一個(gè)更開放的拆分平臺(tái)，不僅可共享全公司的施工工藝模擬視頻，還可以對(duì)自有的施工工藝視頻進(jìn)行拆分、重組，即加大了施工模擬的復(fù)用率，又增加了各公司各項(xiàng)目的技術(shù)應(yīng)用的創(chuàng)新性和保密性。

3、視頻拆分關(guān)鍵技術(shù)

（1）視頻拆分原則

在進(jìn)行基于視頻表現(xiàn)內(nèi)容的瀏覽檢索之前，需要對(duì)視頻的描述和分割建立統(tǒng)一的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。拆分原則如下：

以建筑項(xiàng)目類型為視頻檢索依據(jù)。建筑項(xiàng)目類型劃分六大類：室外工程、外圍護(hù)、建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、室內(nèi)裝飾。每一類根據(jù)建筑分部分項(xiàng)工程的劃分清單，將系統(tǒng)分為一級(jí)系統(tǒng)→二級(jí)子系統(tǒng)（或構(gòu)件）→三級(jí)子系統(tǒng)（或構(gòu)件）→四級(jí)子系統(tǒng)（或構(gòu)件）→五級(jí)子系統(tǒng)（或構(gòu)件）→……以此類推，直至所有系統(tǒng)全部劃分到構(gòu)件為止。因此視頻拆分的分割特征需按照以上分級(jí)子系統(tǒng)進(jìn)行查詢確認(rèn)[5]。

根據(jù)原始視頻內(nèi)容靈活制定所需目標(biāo)形式。視頻的拆分目標(biāo)大小，在原始視頻的內(nèi)容基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際需要分析比對(duì)的項(xiàng)目方案或工藝需要，視頻瀏覽后的搜索目標(biāo)不同，可以是連續(xù)的施工工藝視頻，也可以是與場(chǎng)景變化相對(duì)應(yīng)的一系列圖像幀[4]。

綜上所述，也就是說技術(shù)人員可基于通用的施工工藝流程節(jié)點(diǎn)，自定義對(duì)視頻進(jìn)行人工打斷，分解成一個(gè)個(gè)獨(dú)立通用的工藝流程節(jié)點(diǎn)。比如測(cè)量定位、混凝土支模、鋼筋綁扎、混凝土澆筑、腳手架搭設(shè)、鋼結(jié)構(gòu)壓型鋼板施工、面層抹灰、管道鋪設(shè)與安裝等，都可按照所需工作內(nèi)容選擇拆分。

（2）視頻拆分的步驟

本平臺(tái)提供了一個(gè)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(shù)人員可通過網(wǎng)絡(luò)或者本地PC 機(jī)位置訪問已有的施工工藝視頻。網(wǎng)絡(luò)端提供了施工工藝輔助分析—視頻拆分重組平臺(tái)，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(biāo)顯示兩種方式，列表顯示如圖5。

②讀取視頻數(shù)據(jù)

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(huì)顯示在拆分條中，以便于技術(shù)人員做下一步的切入切出設(shè)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(shí)序排列

③確定所需視頻切入切出點(diǎn)

選中要拆分的施工工藝視頻后，技術(shù)人員可以在界面中根據(jù)需要設(shè)置視頻切入點(diǎn)和切出點(diǎn)，切入切出點(diǎn)的數(shù)值表示方式以最簡單清楚的幀時(shí)間來輸入顯示。技術(shù)人員只需經(jīng)過檢索瀏覽后，輸入切入切出點(diǎn)的時(shí)間，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提取切入切出點(diǎn)之間的內(nèi)容，并默認(rèn)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(diǎn)之后，技術(shù)人員只需點(diǎn)擊切割按鈕，系統(tǒng)就可自行拆分視頻。如圖7 所示。

4、視頻重組技術(shù)

(1)技術(shù)原理

施工工藝視頻平臺(tái)可存儲(chǔ)拆分得到的視頻單元, 使視頻重組易于實(shí)現(xiàn)。技術(shù)人員按照實(shí)際項(xiàng)目方案分析需求選擇視頻單元，進(jìn)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(yè)技術(shù)人員對(duì)現(xiàn)有視頻數(shù)據(jù)的使用需求，降低施工工藝制作的門檻，節(jié)省制作視頻帶來的大量耗時(shí)，并能快速幫助技術(shù)人員理解項(xiàng)目的施工過程。

(2)施工工藝視頻重組的工作流程

技術(shù)人員需要將檢索到的施工工藝視頻中的某部分內(nèi)容，按照施工順序，拼接重組成一個(gè)完整的施工工藝，并在兩個(gè)工藝流程節(jié)點(diǎn)之間添加時(shí)序標(biāo)注，使整個(gè)視頻邏輯很清晰，更加完整，流程節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)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(shù)人員只需要改變視頻重組方案就可以實(shí)現(xiàn)快速的視頻重組,以網(wǎng)絡(luò)視頻庫和自有視頻數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)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(shè)置好拆分切入切出點(diǎn)，技術(shù)人員所要做的就是添加有效的時(shí)序標(biāo)注，選擇好新視頻最終的存儲(chǔ)位置，即可重組施工工藝新視頻。拆分步驟之后的幾個(gè)重組步驟如下所示：

①施工工藝時(shí)序標(biāo)注

定義標(biāo)注拆分后的施工工藝流程節(jié)點(diǎn)。由拆分得到的大量視頻段，將視頻段進(jìn)行數(shù)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(gè)新名字。

③視頻重組

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

5、平臺(tái)管理

（1）視頻庫管理

在視頻庫中我們?cè)O(shè)置了對(duì)已有視頻的上傳、下載檢索功能，方便技術(shù)人員對(duì)視頻的使用，如下圖11 所示。

對(duì)于視頻庫的添加則在視頻庫設(shè)置中實(shí)現(xiàn)，在該界面中，技術(shù)人員可以添加新的專業(yè)條目，以方便在視頻庫界面中分類上傳相關(guān)類別的施工工藝，如圖12 所示。

（2）公司管理

針對(duì)企業(yè)情況，在公司管理功能中，我們可以新增添加各個(gè)公司名稱，選定“上級(jí)”單位后，可以設(shè)置添加自己的子公司和項(xiàng)目名稱，如圖13 所示，以此進(jìn)行子公司、項(xiàng)目的名稱設(shè)置，便于管理員后期查詢檢索[6]。

（3）用戶管理

由于針對(duì)新員工或者其他技術(shù)人員需要開通賬號(hào)和權(quán)限的管理，因此在用戶管理中分設(shè)“用戶管理”和“權(quán)限管理”這兩個(gè)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(gè)全新的施工工藝時(shí)，傳統(tǒng)做法是先進(jìn)行模型創(chuàng)建，然后賦予材質(zhì)、燈光，進(jìn)行動(dòng)畫制作、渲染，最后在進(jìn)行視頻合成。整個(gè)視頻制作過程耗時(shí)長，工作量大，平均下來，每個(gè)施工工藝制作大約需要花費(fèi)兩個(gè)工作日的時(shí)長。然而，我們采用視頻拆分與重組技術(shù)這種新方法，節(jié)省了模型創(chuàng)建和動(dòng)畫制作的時(shí)間，同時(shí)也大大減少了視頻合成的時(shí)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(shù)，大幅度提高了視頻制作效率，同時(shí)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(dòng)畫制作、后期合成等各種軟件，只需要通過施工工藝平臺(tái)軟件即可實(shí)現(xiàn)，上手快，可操作性強(qiáng)，非常適合現(xiàn)場(chǎng)一線施工技術(shù)人員使用。

3、視頻復(fù)用率的性能分析

利用視頻重組的新思路構(gòu)建視頻重組系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢(shì)：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(jié)構(gòu)可以應(yīng)用多種資源，也就是說，不同的內(nèi)容可以具有相同的結(jié)構(gòu)，從而可以實(shí)現(xiàn)視頻跨平臺(tái)的重用。非線性編輯器的資源與重組系統(tǒng)密不可分。重組系統(tǒng)對(duì)資源進(jìn)行分離后的元數(shù)據(jù)可以標(biāo)準(zhǔn)化，采用組合結(jié)構(gòu)語言描述，易于實(shí)現(xiàn)視頻資源的跨平臺(tái)重組[4]。

四、小結(jié)

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工程建設(shè)項(xiàng)目的數(shù)量和規(guī)模日益加大，施工技術(shù)日新月異的發(fā)展，如何改善建筑行業(yè)低效的管理狀況，高效、準(zhǔn)確地普及各類施工技術(shù)成為行業(yè)內(nèi)所重視的問題。固化的施工工藝已經(jīng)不能覆蓋建筑工程中高速動(dòng)態(tài)變化的施工技術(shù)發(fā)展。

固定的視頻成果具有使用局限性，因此，視頻數(shù)據(jù)快速讀取、視頻拆分、視頻重組的研究迫在眉睫，公司基于項(xiàng)目實(shí)際需求，開發(fā)出基于施工工藝資源庫的數(shù)據(jù)拆分與重組平臺(tái)，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(xué)習(xí)和使用興趣，突破了視頻數(shù)據(jù)的局限性，為現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員進(jìn)行施工工藝選擇時(shí)提供了多元信息數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[7]。

此外，這種技術(shù)手段造就的施工工藝輔助分析模塊，大大降低了現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員制作施工工藝模擬動(dòng)態(tài)視頻的門檻，對(duì)視頻制作零基礎(chǔ)的技術(shù)人員也能通過拆分重組施工工藝視頻達(dá)到輔助分析現(xiàn)場(chǎng)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(shè)置

圖13 公司管理設(shè)置