施工工艺视频拆分与重组技术研究

孔 琳 中建八局装饰工程有限公司成都分公司副经理、中级工程师

徐志强 中建八局装饰工程有限公司科技部业务经理、中级工程师

任元建 中建八局装饰工程有限公司成都分公司经理、中级工程师

薛 宁 中建八局装饰工程有限公司成都分公司副经理、高级工程师

一、研究思路

近年公司通过技术投标、方案编制、员工培训积累了百余个涵盖了建筑工程施工过程及各专业的施工工艺视频。但还是不能覆盖建筑工程中高速动态变化的施工方案和工艺。在建筑施工工艺这种既有重复点又有特殊点的技术要求下，按以往的工作方式，针对具体情况还是需要重新制作新的施工工艺，而重新制作视频又需要耗费大量的时间和人力。而且仅因为微小的差异而重新制作工艺动画视频，也不利于视频数据的流转和深度的价值利用，造成重复劳动[1]。

我们的目标是将积累的施工工艺视频成果，通过视频拆分，分解成一个个独立的具体施工步骤，在制作新的施工工艺过程中，可以将分解后的视频片段，通过检索通用的流程节点，按施工顺序有机重组成一个完整的施工工艺视频。通过便捷高效的拆分重组技术，对现有施工工艺资源库移植、复用和扩展，充分利用和挖掘现有成果资源，提高工作效率。例如，在图1 中在木饰板安装施工流程、砌筑工程施工流程、人工挖孔桩施工流程中都有测量放线这一环节，那么将这样多次重复出现的流程片段可做成独立的动画小节，方便在不同工艺中重复调用[2]。

以上是施工工艺拆分、重组的辅助分析技术的原理和技术基础，我们将拆分成多个环节的模型及视频至于平台中，对于应用人员只需要根据视频表现内容客观的判断所需施工工艺视频内容，进行对视频资源库的视频检索浏览。最终达到对原始视频的拆分、检索和重组使用的目的。其对视屏数据库的检索浏览工作流程如图2 所示[3]。

从流程图中可以看出，对现有施工工艺视频数据的处理和分析是基于视频表现内容进行检索的必不可少的部分。目的是分析和组织视频内容结构以提取不同的视频单元。因此，视频合理有效的拆分是整个视频拆分重组系统实现基石。

图1 （a）木饰面板施工流程

图1 （b）砌筑工程施工流程

图1 （c）人工挖孔桩施工流程

构造施工工艺视频重组功能，不仅需要描述清晰准确的视频数据库, 更需要根据不同用户的不同需求对视频信息进行组合，最后与网络技术，多媒体技术等其他辅助技术相结合，实现视频的广泛复用[4]。

用非线性视频编辑方法，对来自企业已有的视频资源和用户自有施工工艺视频资源进行分部分项工作内容拆分，以对视频时序标注的形式，按照所需项目的实际情况进行视屏的合理重组这一技术原理进行施工工艺拆分重组。

二、实现方法

1、实现流程

施工工艺平台拆分重组从视频数据的读取到拆分、重组的实现流程如图3 所示。

选取施工工艺平台的网络视频数据库或本地自有施工模拟视频作为视频拆分来源，使用施工工效辅助分析平台的拆分视频模块进行拆分，拆分好的视频可以存储于使用者本地PC机上，或在重组模块功能中进行施工工艺的重新组合。

图2 视频表现内容组织、流程

图3 施工工艺拆分重组实现流程

图4 视频拆分工作流程

图5 视频库浏览界面

图6 确定所需视频切入切出点

2、拆分、重组视频数据的读取技术

（1）视频读取的格式

我们采用C#语言进行平台开发，实现快速读取视频数据，支持AVC (H264)视频编码的市面主流视频格式，为后续的视频拆分、编辑和重组打下基础。

（2）用户可以访问两类数据来源拆分视频

通过网络访问网络平台数据库视频,通过网络架构可以访问并下载施工工艺交互平台视频库内的施工模拟视频，进行拆分。为技术人员提供了一个轻便的操作链接。

通过本地PC 视频数据库，技术人员可以对本单位自有的施工工艺模拟视频进行拆分。为技术人员提供了一个更开放的拆分平台，不仅可共享全公司的施工工艺模拟视频，还可以对自有的施工工艺视频进行拆分、重组，即加大了施工模拟的复用率，又增加了各公司各项目的技术应用的创新性和保密性。

3、视频拆分关键技术

（1）视频拆分原则

在进行基于视频表现内容的浏览检索之前，需要对视频的描述和分割建立统一的相关标准。拆分原则如下：

以建筑项目类型为视频检索依据。建筑项目类型划分六大类：室外工程、外围护、建筑、结构、设备、室内装饰。每一类根据建筑分部分项工程的划分清单，将系统分为一级系统→二级子系统（或构件）→三级子系统（或构件）→四级子系统（或构件）→五级子系统（或构件）→……以此类推，直至所有系统全部划分到构件为止。因此视频拆分的分割特征需按照以上分级子系统进行查询确认[5]。

根据原始视频内容灵活制定所需目标形式。视频的拆分目标大小，在原始视频的内容基础上，根据实际需要分析比对的项目方案或工艺需要，视频浏览后的搜索目标不同，可以是连续的施工工艺视频，也可以是与场景变化相对应的一系列图像帧[4]。

综上所述，也就是说技术人员可基于通用的施工工艺流程节点，自定义对视频进行人工打断，分解成一个个独立通用的工艺流程节点。比如测量定位、混凝土支模、钢筋绑扎、混凝土浇筑、脚手架搭设、钢结构压型钢板施工、面层抹灰、管道铺设与安装等，都可按照所需工作内容选择拆分。

（2）视频拆分的步骤

本平台提供了一个轻便的视频拆分重组功能界面，拆分流程步骤如图4 所示。

步骤如下：

①检索浏览视频

技术人员可通过网络或者本地PC 机位置访问已有的施工工艺视频。网络端提供了施工工艺辅助分析—视频拆分重组平台，在该界面的视频库功能中，可以检索浏览需要的视频，视频库的浏览分为列表显示和图标显示两种方式，列表显示如图5。

②读取视频数据

在视频拆分重组界面，通过文件可以选择读取需要的施工工艺视频，被选中的视频会显示在拆分条中，以便于技术人员做下一步的切入切出设置操作。

图7 视频拆分

图8 视频重组拼接流程

图9 施工工艺视频时序排列

③确定所需视频切入切出点

选中要拆分的施工工艺视频后，技术人员可以在界面中根据需要设置视频切入点和切出点，切入切出点的数值表示方式以最简单清楚的帧时间来输入显示。技术人员只需经过检索浏览后，输入切入切出点的时间，系统会自动提取切入切出点之间的内容，并默认这段视频为用户所需视频。如图6 所示。

④视频拆分

分别选择还需要的施工工艺视频，并且确定好每段视频的切入切出点之后，技术人员只需点击切割按钮，系统就可自行拆分视频。如图7 所示。

4、视频重组技术

(1)技术原理

施工工艺视频平台可存储拆分得到的视频单元, 使视频重组易于实现。技术人员按照实际项目方案分析需求选择视频单元，进而改变重组方案。

施工工艺视频重组的目的是为了更大限度地满足企业技术人员对现有视频数据的使用需求，降低施工工艺制作的门槛，节省制作视频带来的大量耗时，并能快速帮助技术人员理解项目的施工过程。

(2)施工工艺视频重组的工作流程

技术人员需要将检索到的施工工艺视频中的某部分内容，按照施工顺序，拼接重组成一个完整的施工工艺，并在两个工艺流程节点之间添加时序标注，使整个视频逻辑很清晰，更加完整，流程节点转换更自然。重组拼接成完整的新施工工艺视频流程如图8 所示。

(3)施工工艺视频重组拼接的步骤

技术人员只需要改变视频重组方案就可以实现快速的视频重组,以网络视频库和自有视频数据为基础,实现在线浏览和生成自定义视频。因此，简单的施工工艺视频重组在之前视频的检索浏览，通过文件按钮读取到视频文件，按需设置好拆分切入切出点，技术人员所要做的就是添加有效的时序标注，选择好新视频最终的存储位置，即可重组施工工艺新视频。拆分步骤之后的几个重组步骤如下所示：

①施工工艺时序标注

定义标注拆分后的施工工艺流程节点。由拆分得到的大量视频段，将视频段进行数字编码，以突出先后顺序，以帮助查看重组后的施工工艺逻辑顺序。如图9 所示。

②添加新视频名字

给重组之后新的视频指定一个新名字。

③视频重组

在以上工作都完成的基础上，技术人员只需在施工工艺辅助分析的视频拆分重组界面点击重组生成按钮，系统就可自动编码生成新的施工工艺视频，如图10 所示。

5、平台管理

（1）视频库管理

在视频库中我们设置了对已有视频的上传、下载检索功能，方便技术人员对视频的使用，如下图11 所示。

对于视频库的添加则在视频库设置中实现，在该界面中，技术人员可以添加新的专业条目，以方便在视频库界面中分类上传相关类别的施工工艺，如图12 所示。

（2）公司管理

针对企业情况，在公司管理功能中，我们可以新增添加各个公司名称，选定“上级”单位后，可以设置添加自己的子公司和项目名称，如图13 所示，以此进行子公司、项目的名称设置，便于管理员后期查询检索[6]。

（3）用户管理

由于针对新员工或者其他技术人员需要开通账号和权限的管理，因此在用户管理中分设“用户管理”和“权限管理”这两个功能。

三、性能分析

1、视频制作周期的性能分析

需要制作一个全新的施工工艺时，传统做法是先进行模型创建，然后赋予材质、灯光，进行动画制作、渲染，最后在进行视频合成。整个视频制作过程耗时长，工作量大，平均下来，每个施工工艺制作大约需要花费两个工作日的时长。然而，我们采用视频拆分与重组技术这种新方法，节省了模型创建和动画制作的时间，同时也大大减少了视频合成的时间。

2、视频制作技能要求性能分析

施工工艺视频的拆分与重组技术，大幅度提高了视频制作效率，同时降低了视频制作人员技能门槛要求。制作人员不需要掌握建模、动画制作、后期合成等各种软件，只需要通过施工工艺平台软件即可实现，上手快，可操作性强，非常适合现场一线施工技术人员使用。

3、视频复用率的性能分析

利用视频重组的新思路构建视频重组系统具有以下优势：使视频可重用。 不仅可以重用视频资源，还可以重用视频重组方案。 相同的重组结构可以应用多种资源，也就是说，不同的内容可以具有相同的结构，从而可以实现视频跨平台的重用。非线性编辑器的资源与重组系统密不可分。重组系统对资源进行分离后的元数据可以标准化，采用组合结构语言描述，易于实现视频资源的跨平台重组[4]。

四、小结

随着经济的快速发展，工程建设项目的数量和规模日益加大，施工技术日新月异的发展，如何改善建筑行业低效的管理状况，高效、准确地普及各类施工技术成为行业内所重视的问题。固化的施工工艺已经不能覆盖建筑工程中高速动态变化的施工技术发展。

固定的视频成果具有使用局限性，因此，视频数据快速读取、视频拆分、视频重组的研究迫在眉睫，公司基于项目实际需求，开发出基于施工工艺资源库的数据拆分与重组平台，充分利用了已有施工工艺资视频，提高了新施工工艺制作效率，提供了用户自定义拆分与重组的功能，大大提高了员工的学习和使用兴趣，突破了视频数据的局限性，为现场技术人员进行施工工艺选择时提供了多元信息数据基础[7]。

此外，这种技术手段造就的施工工艺辅助分析模块，大大降低了现场技术人员制作施工工艺模拟动态视频的门槛，对视频制作零基础的技术人员也能通过拆分重组施工工艺视频达到辅助分析现场施工方案的目的。

图10 施工工艺视频重组

图11 视频库上传、下载、检索

图12 视频库设置

图13 公司管理设置