基于三維全景視圖的變電站虛擬現(xiàn)實(shí)管理系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法
【專(zhuān)利摘要】一種基于三維全景視圖的變電站虛擬現(xiàn)實(shí)管理系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，管理系統(tǒng)包括用于將采集到的組圖融合成完整全景圖像的圖像采集拼接模塊，以及與圖像采集拼接模塊相連的三維重建貼圖模塊，三維重建貼圖模塊還連接有用于記錄各場(chǎng)景中熱點(diǎn)位置坐標(biāo)和對(duì)應(yīng)變電站設(shè)備性能參數(shù)的熱點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)；實(shí)現(xiàn)方法包括首先通過(guò)圖像采集拼接模塊采集現(xiàn)場(chǎng)照片并融合為完整的全景大圖，然后通過(guò)熱點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)設(shè)備的位置與參數(shù)進(jìn)行錄入和編輯，最后通過(guò)三維重建貼圖模塊將全景圖像還原為視角能夠調(diào)整并且表面熱點(diǎn)信息能夠編輯的球狀三維全景視圖。本發(fā)明能夠隨時(shí)對(duì)設(shè)備的信息進(jìn)行添加和編輯，使得維護(hù)人員可以直觀了解設(shè)備所在現(xiàn)實(shí)中的位置與技術(shù)信息，提高設(shè)備的維護(hù)效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于三維全景視圖的變電站虛擬現(xiàn)實(shí)管理系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于變電站的檢修與維護(hù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于三維全景視圖的變電站虛擬現(xiàn)實(shí)管理系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，在變電站的管理與維護(hù)工作中，對(duì)變電站的數(shù)字化、智能化，空間可視化以及設(shè)備管理自動(dòng)化的管理系統(tǒng)方案和技術(shù)的研發(fā)也在不斷深入，而將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在變電站設(shè)備管理的思路卻罕有研究人員嘗試。
[0003]變電站管理維護(hù)是電力生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。變電站生產(chǎn)的過(guò)程中需要和各種各樣的電氣設(shè)備打交道，所以需要經(jīng)常查詢(xún)?cè)O(shè)備技術(shù)參數(shù)以及設(shè)備的基本狀況。同時(shí)，變電站運(yùn)行管理和生產(chǎn)過(guò)程中只是通過(guò)手工記錄或者Excel文檔等純數(shù)據(jù)或純表格的方式管理設(shè)備，無(wú)法對(duì)設(shè)備的具體位置，具體空間場(chǎng)景有一個(gè)可視化的印象。當(dāng)設(shè)備需要維護(hù)時(shí)，設(shè)備維修人員不能對(duì)待維修設(shè)備的基本信息、所在位置以及需要維修設(shè)備的環(huán)境的整體印象做一個(gè)快速準(zhǔn)確的了解，不能滿足在復(fù)雜的變電站工作環(huán)境中及時(shí)進(jìn)行故障修復(fù)的需求。因此建立數(shù)字化、智能化、空間可視化的設(shè)備管理系統(tǒng)才更能適應(yīng)未來(lái)變電站管理發(fā)展的客觀需求。
[0004]虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，簡(jiǎn)稱(chēng)VR，又譯為臨境、靈境等)的概念在美國(guó)VPLResearch Inc.的J.Lainer在1989年提出，通常是指頭藍(lán)顯示器和傳感手套等一系列新型交互設(shè)備構(gòu)造出的一種計(jì)算機(jī)軟硬件環(huán)境，人們通過(guò)這些設(shè)施以自然的技能(如頭的轉(zhuǎn)動(dòng)、身體的運(yùn)動(dòng)等)向計(jì)算機(jī)發(fā)送各種命令，并得到計(jì)算機(jī)對(duì)用戶(hù)的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)及觸覺(jué)等多種感官的反饋，其目的就是要利用先進(jìn)的硬件技術(shù)和軟件工具，創(chuàng)造一種酷似客觀環(huán)境又超越客觀時(shí)空、能沉浸其中又能駕馭其中的和諧人機(jī)環(huán)境，也就是一種由多維信息構(gòu)成的可操作空間。它最重要的目標(biāo)就是真實(shí)的體驗(yàn)和方便自然的人機(jī)交互，能夠達(dá)到或者部分達(dá)到這樣目標(biāo)的系統(tǒng)就統(tǒng)稱(chēng)為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。從概念上講，任何一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)都可以用三個(gè)“I”來(lái)描述其特性，這就是“沉浸(Immers1n) ”、“交互(Interact1n) ”和“想象(Imaginat1n)”。
[0005]虛擬現(xiàn)實(shí)的實(shí)現(xiàn)有兩種方法，傳統(tǒng)上使用三維圖形學(xué)方法進(jìn)行建模和繪制，這種需要繁瑣的建模工作和昂貴的專(zhuān)用繪圖硬件，而且用三維模型很難真實(shí)表現(xiàn)自然景觀。IBRdmage Based Rendering,基于圖像渲染)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的另一種方法,其真實(shí)感強(qiáng)，繪制時(shí)間短，效果清晰，繪制時(shí)間和所需內(nèi)存大小和場(chǎng)景的復(fù)雜度無(wú)關(guān)，僅僅和圖像大小相關(guān)，這些優(yōu)點(diǎn)非常適合三維全景的變電站虛擬現(xiàn)實(shí)管理系統(tǒng)的需要。
[0006]IBR的關(guān)鍵技術(shù)是獲取全景圖像，其采集方式根據(jù)鏡頭不同可分為平面圖采集和魚(yú)眼圖采集。魚(yú)眼鏡頭優(yōu)勢(shì)在于:極大的可視角度可令采集人員用較少的照片數(shù)量即可完成全景圖的拼接，但魚(yú)眼鏡頭的邊緣扭曲失真比較嚴(yán)重且鏡頭成本較高。采用平面圖時(shí)使用一般民用相機(jī)配合三腳架也能很好的完成采集，但需要采集的照片數(shù)量較多。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，提供一種能夠使維護(hù)人員直觀了解到設(shè)備所在現(xiàn)實(shí)中的位置與技術(shù)信息的基于三維全景視圖的變電站虛擬現(xiàn)實(shí)管理系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明基于三維全景視圖的變電站虛擬現(xiàn)實(shí)管理系統(tǒng)包括用于將采集到的組圖融合成為完整全景圖像的圖像采集拼接模塊，以及與圖像采集拼接模塊相連的三維重建貼圖模塊，三維重建貼圖模塊還連接有用于記錄各場(chǎng)景中所有熱點(diǎn)位置坐標(biāo)信息和對(duì)應(yīng)變電站設(shè)備性能參數(shù)的熱點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0009]所述的三維重建貼圖模塊包括負(fù)責(zé)顯示熱點(diǎn)參數(shù)信息的二維層以及負(fù)責(zé)顯示全景圖像球面模型的三維層；所述的熱點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)包括三維定位點(diǎn)以及二維追蹤點(diǎn)，三維定位點(diǎn)附著在全景圖像球面模型表面用于保存熱點(diǎn)序號(hào)和空間坐標(biāo)信息，二維追蹤點(diǎn)記錄熱點(diǎn)的技術(shù)參數(shù)信息并能夠跟蹤三位定位點(diǎn)投影生成的二維坐標(biāo)對(duì)應(yīng)進(jìn)行顯示。
[0010]所述的熱點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)為XML格式的文件組，每個(gè)XML格式文件中記錄對(duì)應(yīng)場(chǎng)景的貼圖地址以及所有熱點(diǎn)的坐標(biāo)和技術(shù)參數(shù)信息，每個(gè)熱點(diǎn)按照編號(hào)順序存儲(chǔ)為一個(gè)單元。
[0011]所述的圖像采集拼接模塊包括用于采集圖像的相機(jī)或云臺(tái)。
[0012]所述的圖像采集拼接模塊圖像的融合采用OpenCV圖形庫(kù)。
[0013]所述的三維重建貼圖模塊基于Flash Player進(jìn)行顯示并且采用Away3D引擎建立場(chǎng)景；熱點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)采用XML格式，在FLASH內(nèi)部實(shí)現(xiàn)顯示及編輯。
[0014]本發(fā)明基于三維全景視圖的變電站虛擬現(xiàn)實(shí)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法:
[0015]第一步，通過(guò)圖像采集拼接模塊采集現(xiàn)場(chǎng)照片，并將采集好的多張局部照片融合為完整的全景大圖，然后將完整的全景大圖切分為三維貼圖輸入三維重建貼圖模塊；
[0016]第二步，通過(guò)熱點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)設(shè)備的位置與參數(shù)進(jìn)行錄入和編輯，熱點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)包括三位定位點(diǎn)以及二維追蹤點(diǎn)，三位定位點(diǎn)附著在三維球面模型表面用于保存熱點(diǎn)序號(hào)和空間坐標(biāo)信息，二維追蹤點(diǎn)記錄熱點(diǎn)的技術(shù)參數(shù)信息并能夠跟蹤三位定位點(diǎn)投影生成的二維坐標(biāo)對(duì)應(yīng)進(jìn)行顯示，處理后的熱點(diǎn)數(shù)據(jù)通過(guò)XML格式輸入三維重建貼圖模塊，每個(gè)XML格式文件中記錄對(duì)應(yīng)場(chǎng)景的貼圖地址以及所有熱點(diǎn)的坐標(biāo)和技術(shù)參數(shù)信息；
[0017]第三步,通過(guò)基于Flash Player的三維重建貼圖模塊,采用Away3D引擎建立場(chǎng)景，將全景大圖切分好的三維貼圖還原為球狀三維全景視圖，并在球體內(nèi)部中央架設(shè)能夠調(diào)整視角的虛擬攝像機(jī)，熱點(diǎn)數(shù)據(jù)通過(guò)Flash Player直接進(jìn)行編輯并顯示在虛擬現(xiàn)實(shí)的場(chǎng)景中；當(dāng)熱點(diǎn)位于虛擬攝像機(jī)的直線方向，需要獲取虛擬攝像機(jī)指向每個(gè)熱點(diǎn)球面位置的法矢量并和當(dāng)前虛擬攝像機(jī)正前方視野的矢量并計(jì)算兩者矢量點(diǎn)乘，當(dāng)結(jié)果為負(fù)數(shù)時(shí)說(shuō)明矢量夾角大于90°，判定該點(diǎn)在虛擬攝像機(jī)的后方，并將該點(diǎn)隱藏；編輯完成后的熱點(diǎn)信息序列按照XML格式保存在指定目錄下供日后讀取，由此得到視角能夠進(jìn)行調(diào)整并且表面熱點(diǎn)信息能夠編輯的球狀三維全景視圖。
[0018]所述的圖像采集拼接模塊通過(guò)相機(jī)或云臺(tái)采集現(xiàn)場(chǎng)照片。
[0019]所述的圖像采集拼接模塊采用OpenCV圖形庫(kù)進(jìn)行圖像的融合。
[0020]所述的熱點(diǎn)數(shù)據(jù)編輯包括首先在球狀三維全景視圖上確定目標(biāo)，然后新建一個(gè)三維定位點(diǎn)并將坐標(biāo)信息推入數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)二維追蹤點(diǎn)完成熱點(diǎn)定位并開(kāi)啟技術(shù)參數(shù)編輯窗口，最后輸入相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)后將所有屬性保存為一個(gè)數(shù)據(jù)單元推入XML數(shù)據(jù)庫(kù)中。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明基于三維全景視圖的變電站虛擬現(xiàn)實(shí)管理系統(tǒng)，通過(guò)圖像采集拼接模塊將設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)照片融合為完整的全景大圖并切分為三維貼圖，然后再通過(guò)三維重建貼圖模塊還原為視角能夠進(jìn)行調(diào)整的球狀三維全景視圖，由于三維重建貼圖模塊還連接有用于記錄各場(chǎng)景中所有熱點(diǎn)位置坐標(biāo)信息和對(duì)應(yīng)變電站設(shè)備性能參數(shù)的熱點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)，工作人員能夠隨時(shí)對(duì)設(shè)備的信息進(jìn)行添加和編輯，使得維護(hù)人員能夠非常直觀的定位所有設(shè)備在現(xiàn)實(shí)中的位置以及技術(shù)信息，提高了設(shè)備維護(hù)的效率。
[0022]進(jìn)一步的，本發(fā)明基于三維全景視圖的變電站虛擬現(xiàn)實(shí)管理系統(tǒng)圖像的融合采用OpenCV圖形庫(kù)，采集到的圖片首先進(jìn)行規(guī)范化的重命名，并對(duì)相鄰圖像進(jìn)行特征點(diǎn)識(shí)別匹配，最終映射為適用于球面貼圖的完整全景貼圖，通過(guò)基于Flash Player的三維重建貼圖模塊能夠自動(dòng)完成重建，無(wú)需人工設(shè)置，操作方便。
[0023]本發(fā)明基于三維全景視圖的變電站虛擬現(xiàn)實(shí)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法，首先通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)圖片的采集與拼接融合為完整的全景大圖，然后將全景大圖切分成的三維貼圖輸入三維重建貼圖模塊中，再通過(guò)熱點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)設(shè)備的位置與參數(shù)進(jìn)行錄入和編輯，并將處理后的熱點(diǎn)數(shù)據(jù)通過(guò)XML格式輸入三維重建貼圖模塊，最后基于Flash Player的三維重建貼圖模塊采用Away 3D引擎建立場(chǎng)景，將全景大圖切分好的三維貼圖還原為視角能夠進(jìn)行調(diào)整并且表面熱點(diǎn)信息能夠編輯的球狀三維全景視圖。為了充分利用定位的直觀性而加入的技術(shù)指標(biāo)熱點(diǎn)數(shù)據(jù)能夠根據(jù)具體場(chǎng)景內(nèi)的設(shè)備信息隨時(shí)通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行添加和編輯，因此維護(hù)人員即便發(fā)生交接，接手的工作人員也能直觀清楚的熟悉當(dāng)前變電站區(qū)域的設(shè)備分布與性能狀況，提高了設(shè)備維護(hù)的效率。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)模塊框圖；
[0025]圖2本發(fā)明的工作流程示意圖；
[0026]圖3本發(fā)明熱點(diǎn)位于屏幕投影直線方向的顯示原理示意圖；
[0027]附圖中:1.圖像采集拼接模塊；2.三維重建貼圖模塊；3.熱點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)；4.計(jì)算機(jī)；
5.相機(jī)；6.虛擬攝像機(jī)。

【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0029]參見(jiàn)圖1，本發(fā)明基于三維全景視圖的變電站虛擬現(xiàn)實(shí)管理系統(tǒng)，包括通過(guò)相機(jī)5或云臺(tái)采集圖像并將采集到的平面照片通過(guò)OpenCV圖形庫(kù)融合成為完整全景圖像的圖像采集拼接模塊1，以及與圖像采集拼接模塊I相連的三維重建貼圖模塊2，三維重建貼圖模塊2連接外部的顯示器以及互聯(lián)網(wǎng)/LAN，三維重建貼圖模塊2還連接有用于記錄各場(chǎng)景中所有熱點(diǎn)位置坐標(biāo)信息和對(duì)應(yīng)變電站設(shè)備性能參數(shù)的熱點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)3，三維重建貼圖模塊2基于Flash Player進(jìn)行顯示并且采用Away 3D引擎建立場(chǎng)景，熱點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)3的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)采用XML格式，在FLASH內(nèi)部實(shí)現(xiàn)顯示及編輯，圖像采集拼接模塊I輸出的全景圖像通過(guò)三維重建貼圖模塊2還原為視角能夠進(jìn)行調(diào)整并且表面熱點(diǎn)信息能夠編輯的球狀三維全景視圖。
[0030]參見(jiàn)圖2，本發(fā)明基于三維全景視圖的變電站虛擬現(xiàn)實(shí)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法包括:
[0031]第一步，通過(guò)搭配有三腳架的相機(jī)5采集現(xiàn)場(chǎng)照片，并將采集好的多張局部照片借助計(jì)算機(jī)4通過(guò)OpenCV圖形庫(kù)融合為完整的全景大圖，將完整的全景大圖切分為三維貼圖輸入三維重建貼圖模塊2;
[0032]第二步，通過(guò)熱點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)3對(duì)設(shè)備的位置與參數(shù)進(jìn)行錄入和編輯，處理后的熱點(diǎn)數(shù)據(jù)通過(guò)XML格式輸入三維重建貼圖模塊2 ；
[0033]第三步,通過(guò)基于Flash Player的三維重建貼圖模塊2將全景大圖切分好的三維貼圖輸入到三維舞臺(tái)中作為球面模型的貼圖，采用Away 3D引擎建立場(chǎng)景，并在球體內(nèi)部中央架設(shè)能夠調(diào)整視角的虛擬攝像機(jī)6，熱點(diǎn)數(shù)據(jù)通過(guò)Flash Player直接進(jìn)行編輯并顯示在虛擬現(xiàn)實(shí)的場(chǎng)景中，編輯完成后的熱點(diǎn)信息序列按照XML格式保存在指定目錄下供日后讀取。
[0034]本發(fā)明的圖像采集拼接模塊對(duì)于輸入的圖像并無(wú)特別要求，通常采用三腳架配合500萬(wàn)以上像素的數(shù)碼相機(jī)即能夠滿足要求，無(wú)需額外購(gòu)置專(zhuān)業(yè)的單反相機(jī)、魚(yú)眼鏡頭或全景云臺(tái)等設(shè)備，降低了系統(tǒng)的使用成本。
[0035]本發(fā)明的三維重建貼圖模塊2分為兩層顯示。上層為二維層，負(fù)責(zé)顯示熱點(diǎn)、按鈕、參數(shù)信息等二維對(duì)象；下層為三維層，負(fù)責(zé)顯示全景圖像的球面模型。同樣的，熱點(diǎn)分為三維定位點(diǎn)和二維追蹤點(diǎn)兩部分，其中三維定位點(diǎn)為一不可見(jiàn)點(diǎn)，附著在三維球體模型的表面，保存了熱點(diǎn)的序號(hào)和空間坐標(biāo)信息；在啟動(dòng)系統(tǒng)后，每個(gè)三維坐標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)將投影到屏幕坐標(biāo)并生成一個(gè)二維坐標(biāo)，二維追蹤點(diǎn)將會(huì)跟蹤對(duì)應(yīng)序號(hào)的三維定位點(diǎn)所投影的坐標(biāo)并在對(duì)應(yīng)位置顯示一個(gè)二維對(duì)象，二維追蹤點(diǎn)記錄了熱點(diǎn)的技術(shù)參數(shù)信息，并可在鼠標(biāo)移動(dòng)至熱點(diǎn)時(shí)將這些信息以表單方式顯示。參見(jiàn)圖3，當(dāng)熱點(diǎn)位于屏幕投影的直線方向，但實(shí)際位置在虛擬攝像機(jī)6背后時(shí)會(huì)錯(cuò)誤顯示實(shí)際在用戶(hù)視線后方的二維追蹤點(diǎn)，故需要獲取虛擬攝像機(jī)6指向每個(gè)熱點(diǎn)球面位置的法矢量并和當(dāng)前虛擬攝像機(jī)6正前方視野的矢量并計(jì)算兩者矢量點(diǎn)乘，當(dāng)結(jié)果為負(fù)數(shù)時(shí)說(shuō)明矢量夾角大于90°，判定該點(diǎn)在虛擬攝像機(jī)6的后方，并將該點(diǎn)隱藏。用于顯示技術(shù)參數(shù)的表單是一個(gè)矩形二維對(duì)象，常規(guī)狀態(tài)下為隱藏狀態(tài)，僅當(dāng)鼠標(biāo)靠近熱點(diǎn)時(shí)讀取該熱點(diǎn)屬性并刷新文本顯示在熱點(diǎn)旁。
[0036]當(dāng)新增熱點(diǎn)時(shí)，首先要求用戶(hù)在球面上用鼠標(biāo)停留在所需的目標(biāo)，確定后將新建一個(gè)三維定位點(diǎn)并將坐標(biāo)信息推入數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)二維追蹤點(diǎn)完成熱點(diǎn)的屏幕坐標(biāo)定位并開(kāi)啟技術(shù)參數(shù)編輯窗口，輸入相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)后所有屬性保存為一個(gè)數(shù)據(jù)單元并推入XML數(shù)據(jù)庫(kù)中。
[0037]本發(fā)明的熱點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)3為一組XML格式的文件，每個(gè)場(chǎng)景都擁有一個(gè)對(duì)應(yīng)的XML數(shù)據(jù)列表，其中記錄了該場(chǎng)景所使用的貼圖地址以及所有熱點(diǎn)的坐標(biāo)和技術(shù)參數(shù)信息，每個(gè)熱點(diǎn)按照編號(hào)順序存儲(chǔ)為一個(gè)單元，在三維重建貼圖模塊2開(kāi)啟的初始化過(guò)程中，首先讀取貼圖信息，然后按照編號(hào)順序依次讀入熱點(diǎn)位置和參數(shù)并顯示。本發(fā)明熱點(diǎn)的坐標(biāo)和對(duì)應(yīng)文字信息均可反復(fù)編輯，當(dāng)本系統(tǒng)用于變電站設(shè)備的維護(hù)時(shí)，可將型號(hào)、品牌、負(fù)責(zé)人、維護(hù)日期等內(nèi)容人工進(jìn)行錄入并在日后根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行更新，構(gòu)建的球狀三維全景視圖配備鼠標(biāo)能夠?qū)崿F(xiàn)拖動(dòng)、放大縮小等互動(dòng)操作，將熱點(diǎn)以二維按鈕的形式懸浮在三維場(chǎng)景中，當(dāng)鼠標(biāo)懸停時(shí)將直接在熱點(diǎn)旁生成窗口，并顯示對(duì)應(yīng)信息。
[0038]本發(fā)明工作人員能夠隨時(shí)對(duì)設(shè)備的信息進(jìn)行添加和編輯，熱點(diǎn)的添加、刪除、重定位、信息編輯等操作全部可在負(fù)責(zé)顯示和互動(dòng)的Flash Player中直接進(jìn)行，使得維護(hù)人員能夠非常直觀的定位所有設(shè)備在現(xiàn)實(shí)中的位置以及技術(shù)信息，提高了設(shè)備維護(hù)的效率。
【權(quán)利要求】
1.一種基于三維全景視圖的變電站虛擬現(xiàn)實(shí)管理系統(tǒng)，其特征在于:包括用于將采集到的組圖融合成為完整全景圖像的圖像采集拼接模塊(I)，以及與圖像采集拼接模塊(I)相連的三維重建貼圖模塊(2)，三維重建貼圖模塊(2)還連接有用于記錄各場(chǎng)景中所有熱點(diǎn)位置坐標(biāo)信息和對(duì)應(yīng)變電站設(shè)備性能參數(shù)的熱點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維全景視圖的變電站虛擬現(xiàn)實(shí)管理系統(tǒng)，其特征在于:所述的三維重建貼圖模塊(2)包括負(fù)責(zé)顯示熱點(diǎn)參數(shù)信息的二維層以及負(fù)責(zé)顯示全景圖像球面模型的三維層；所述的熱點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)(3)包括三維定位點(diǎn)以及二維追蹤點(diǎn)，三維定位點(diǎn)附著在全景圖像球面模型表面用于保存熱點(diǎn)序號(hào)和空間坐標(biāo)信息，二維追蹤點(diǎn)記錄熱點(diǎn)的技術(shù)參數(shù)信息并能夠跟蹤三位定位點(diǎn)投影生成的二維坐標(biāo)對(duì)應(yīng)進(jìn)行顯示。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于三維全景視圖的變電站虛擬現(xiàn)實(shí)管理系統(tǒng)，其特征在于:所述的熱點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)⑶為XML格式的文件組，每個(gè)XML格式文件中記錄對(duì)應(yīng)場(chǎng)景的貼圖地址以及所有熱點(diǎn)的坐標(biāo)和技術(shù)參數(shù)信息，每個(gè)熱點(diǎn)按照編號(hào)順序存儲(chǔ)為一個(gè)單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維全景視圖的變電站虛擬現(xiàn)實(shí)管理系統(tǒng)，其特征在于:所述的圖像采集拼接模塊(I)包括用于采集圖像的相機(jī)(5)或云臺(tái)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的基于三維全景視圖的變電站虛擬現(xiàn)實(shí)管理系統(tǒng)，其特征在于:所述的圖像采集拼接模塊(I)圖像的融合采用OpenCV圖形庫(kù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維全景視圖的變電站虛擬現(xiàn)實(shí)管理系統(tǒng)，其特征在于:所述的三維重建貼圖模塊(2)基于Flash Player進(jìn)行顯示并且采用Away3D引擎建立場(chǎng)景；熱點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)(3)的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)采用XML格式，在FLASH內(nèi)部實(shí)現(xiàn)顯示及編輯。
7.一種基于三維全景視圖的變電站虛擬現(xiàn)實(shí)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于: 第一步，通過(guò)圖像采集拼接模塊(I)采集現(xiàn)場(chǎng)照片，并將采集好的多張局部照片融合為完整的全景大圖，然后將完整的全景大圖切分為三維貼圖輸入三維重建貼圖模塊(2); 第二步，通過(guò)熱點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)(3)對(duì)設(shè)備的位置與參數(shù)進(jìn)行錄入和編輯，熱點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)(3)包括三位定位點(diǎn)以及二維追蹤點(diǎn)，三位定位點(diǎn)附著在三維球面模型表面用于保存熱點(diǎn)序號(hào)和空間坐標(biāo)信息，二維追蹤點(diǎn)記錄熱點(diǎn)的技術(shù)參數(shù)信息并能夠跟蹤三位定位點(diǎn)投影生成的二維坐標(biāo)對(duì)應(yīng)進(jìn)行顯示，處理后的熱點(diǎn)數(shù)據(jù)通過(guò)XML格式輸入三維重建貼圖模塊(2)，每個(gè)XML格式文件中記錄對(duì)應(yīng)場(chǎng)景的貼圖地址以及所有熱點(diǎn)的坐標(biāo)和技術(shù)參數(shù)信息； 第三步，通過(guò)基于Flash Player的三維重建貼圖模塊(2),采用Away3D引擎建立場(chǎng)景，將全景大圖切分好的三維貼圖還原為球狀三維全景視圖，并在球體內(nèi)部中央架設(shè)能夠調(diào)整視角的虛擬攝像機(jī)出)，熱點(diǎn)數(shù)據(jù)通過(guò)Flash Player直接進(jìn)行編輯并顯示在虛擬現(xiàn)實(shí)的場(chǎng)景中；當(dāng)熱點(diǎn)位于虛擬攝像機(jī)(6)的直線方向，需要獲取虛擬攝像機(jī)(6)指向每個(gè)熱點(diǎn)球面位置的法矢量并和當(dāng)前虛擬攝像機(jī)(6)正前方視野的矢量并計(jì)算兩者矢量點(diǎn)乘，當(dāng)結(jié)果為負(fù)數(shù)時(shí)說(shuō)明矢量夾角大于90°，判定該點(diǎn)在虛擬攝像機(jī)(6)的后方，并將該點(diǎn)隱藏；編輯完成后的熱點(diǎn)信息序列按照XML格式保存在指定目錄下供日后讀取，由此得到視角能夠進(jìn)行調(diào)整并且表面熱點(diǎn)信息能夠編輯的球狀三維全景視圖。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于三維全景視圖的變電站虛擬現(xiàn)實(shí)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:所述的圖像采集拼接模塊(I)通過(guò)相機(jī)(5)或云臺(tái)采集現(xiàn)場(chǎng)照片。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于三維全景視圖的變電站虛擬現(xiàn)實(shí)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:所述的圖像采集拼接模塊(I)采用OpenCV圖形庫(kù)進(jìn)行圖像的融合。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于三維全景視圖的變電站虛擬現(xiàn)實(shí)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:所述的熱點(diǎn)數(shù)據(jù)編輯包括首先在球狀三維全景視圖上確定目標(biāo)，然后新建一個(gè)三維定位點(diǎn)并將坐標(biāo)信息推入數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)二維追蹤點(diǎn)完成熱點(diǎn)定位并開(kāi)啟技術(shù)參數(shù)編輯窗口，最后輸入相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)后將所有屬性保存為一個(gè)數(shù)據(jù)單元推入XML數(shù)據(jù)庫(kù)中。
【文檔編號(hào)】G06F17/30GK104268939SQ201410510803
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】張西卓, 魏成保, 楊磊, 劉義德, 張?jiān)? 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司延安供電公司