相關(guān)申請

本申請與2015年12月30日提交的、檔案號為4201.1127-000、申請?zhí)枮?4/983,878的neliagloriamazula的對應(yīng)的美國申請“densitybasedgraphicalmapping(基于密度的圖形映射)”相關(guān)。同樣，該申請與2015年12月30日提交的、檔案號為4201.1128-000、申請?zhí)枮?4/984,412的neliagloriamazula的“3dto2dreimagingforsearch(用于搜索的3d到2d再成像)”和2015年12月30日提交的、檔案號為4201.1131-000、申請?zhí)枮?4/984,765的neliagloriamazula的“embeddedfrequencybasedsearchand3dgraphicaldataprocessing(基于嵌入頻率的搜索和3d圖形數(shù)據(jù)處理)”相關(guān)。上述申請的全部教導(dǎo)通過引用方式合并于此。

背景技術(shù)：

實(shí)施例概括而言涉及計算機(jī)程序和系統(tǒng)領(lǐng)域，并且具體地涉及計算機(jī)輔助設(shè)計(cad)、計算機(jī)輔助工程和建模領(lǐng)域。

在市場上提供了多個用于零件或零件組件的設(shè)計的系統(tǒng)和程序。這些所謂的cad系統(tǒng)允許用戶構(gòu)建和操縱對象和對象的組件的復(fù)雜三維模型。cad系統(tǒng)因此利用邊或線在一些情況下，利用面提供了對建模的對象的表示。線、邊、面或多邊形可以多種方式來表示，例如，非均勻有理基樣條(nurbs)。

這些cad系統(tǒng)管理建模對象的零件或零件的組件，這主要是幾何形狀的規(guī)范。特別地，cad文件包含規(guī)范，根據(jù)所述規(guī)范來生成幾何形狀。根據(jù)幾何形狀，生成表示。規(guī)范、幾何形狀和表示可以存儲在單個cad文件或多個cad文件中。cad系統(tǒng)包括用于向設(shè)計者表示建模對象的圖形工具；這些工具專用于復(fù)雜對象的顯示。例如，組件可能包含數(shù)千零件。cad系統(tǒng)能夠用于管理對象的模型，這些對象的模型存儲在電子文件中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

如果cad模型不精確，雖然包括大量數(shù)據(jù)，但是cad模型具有有限的實(shí)用性。經(jīng)常，對象的cad模型被創(chuàng)建，并且用于例如對象的構(gòu)建。然而，對象及其環(huán)境不是靜態(tài)的并且頻繁地變化。因此，需要方法來更新cad模型以反映這些變化。本發(fā)明的實(shí)施例提供了這樣的功能。該功能能夠用于各種領(lǐng)域，包括工藝設(shè)施再設(shè)計、維護(hù)和操作。

本發(fā)明的實(shí)施例通過在計算機(jī)存儲器內(nèi)生成點(diǎn)云而開始，所述點(diǎn)云基于接收的信號來表示環(huán)境的一個或多個對象，其中接收的信號已經(jīng)反射出環(huán)境的一個或多個現(xiàn)實(shí)世界對象。在生成點(diǎn)云后，與計算機(jī)存儲器耦合的處理器基于包括一個或多個聚類的點(diǎn)的密度來識別點(diǎn)云的一個或多個聚類。進(jìn)而，處理器將一個或多個聚類映射到現(xiàn)有的cad圖。處理器隨后使用映射到聚類的現(xiàn)有的cad圖來自動地更新環(huán)境的cad模型。

該方法的實(shí)施例迭代識別、映射和更新從而更新一個或多個聚類的子成分。又一實(shí)施例將所識別的一個或多個聚類作為相應(yīng)的庫存儲在計算機(jī)存儲器內(nèi)。根據(jù)實(shí)施例，映射一個或多個聚類包括將一個或多個聚類平坦化為相應(yīng)的二維(2d)表示并且將相應(yīng)的2d表示與現(xiàn)有2dcad圖比較以識別出一個或多個匹配的現(xiàn)有2dcad圖。

在實(shí)施例中，接收的信號是聲信號和光信號中的至少一個。又一實(shí)施例還包括使用點(diǎn)云來更新環(huán)境的cad模型以顯示出一個或多個現(xiàn)實(shí)世界對象的空間變化。類似地，另一實(shí)施例使用點(diǎn)云來更新環(huán)境的cad模型以顯示出一個或多個現(xiàn)實(shí)世界對象的機(jī)械變化?？商娲膶?shí)施例利用點(diǎn)云來進(jìn)一步識別一個或多個現(xiàn)實(shí)世界對象的一種或多種材料。

本發(fā)明的另一實(shí)施例涉及用于更新表示環(huán)境的cad模型的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括：發(fā)射器，其被配置為向環(huán)境的一個或多個對象發(fā)射信號；以及接收器，其被配置為接收反射所述一個或多個對象的信號。進(jìn)一步，根據(jù)實(shí)施例，該系統(tǒng)包括數(shù)字處理模塊，該數(shù)字處理模塊與接收器通信地耦合并且包括計算機(jī)存儲器和與計算機(jī)存儲器通信地耦合的處理器。在該實(shí)施例中，處理器被配置為利用接收的信號來生成表示環(huán)境的一個或多個對象的點(diǎn)云。而且，該處理器被配置為基于包括一個或多個聚類的點(diǎn)的密度來識別點(diǎn)云的一個或多個聚類，將一個或多個聚類映射到現(xiàn)有的cad圖，以及利用現(xiàn)有的cad圖來自動地更新環(huán)境的cad模型。

在又一實(shí)施例中，數(shù)字處理模塊被進(jìn)一步配置為迭代識別、映射和更新以更新一個或多個聚類的子成分。該系統(tǒng)的可替代實(shí)施例包括被配置為將所識別的一個或多個聚類作為相應(yīng)的庫存儲在計算機(jī)存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)庫。根據(jù)實(shí)施例，數(shù)字處理模塊處理器被配置為通過將一個或多個聚類平坦化為相應(yīng)的2d表示以及進(jìn)而將相應(yīng)的2d表示與現(xiàn)有2dcad圖比較來識別一個或多個匹配的現(xiàn)有2dcad圖來映射一個或多個聚類。

在示例性的系統(tǒng)實(shí)施例中，發(fā)射器發(fā)射聲信號和光信號中的至少一個。根據(jù)又一實(shí)施例，數(shù)字處理模塊處理器被進(jìn)一步配置成利用點(diǎn)云來更新環(huán)境的cad模型以顯示出一個或多個現(xiàn)實(shí)世界對象的空間變化。系統(tǒng)的另一實(shí)施例包括數(shù)字處理模塊處理器，其被配置為利用點(diǎn)云來更新環(huán)境的cad模型以顯示出一個或多個現(xiàn)實(shí)世界對象的機(jī)械變化。此外，在實(shí)施例中，數(shù)字處理模塊處理器被配置為利用點(diǎn)云來識別一個或多個現(xiàn)實(shí)世界對象的一種或多種材料。

本發(fā)明的另一實(shí)施例涉及用于更新表示環(huán)境的cad模型的云計算實(shí)現(xiàn)方式。該實(shí)施例涉及通過服務(wù)器執(zhí)行的計算機(jī)程序產(chǎn)品，該服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)與一個或多個客戶端通信，其中計算機(jī)程序產(chǎn)品包括計算機(jī)可讀介質(zhì)。在該實(shí)施例中，計算機(jī)可讀介質(zhì)包括程序指令，當(dāng)通過處理器執(zhí)行時，所述程序指令使處理器基于已經(jīng)反射出環(huán)境的一個或多個現(xiàn)實(shí)世界對象的接收的信號來生成利用接收的信號表示環(huán)境的一個或多個對象的點(diǎn)云。此外，在該實(shí)施例中，當(dāng)通過處理器執(zhí)行時，所述程序指令進(jìn)一步使處理器基于包括一個或多個聚類的點(diǎn)的密度來識別點(diǎn)云的一個或多個聚類，將一個或多個聚類映射到現(xiàn)有的cad圖，以及利用現(xiàn)有的cad圖自動更新環(huán)境的cad模型。

附圖說明

根據(jù)如附圖所圖示的本發(fā)明的示例性實(shí)施例的以下更特別的描述，前述內(nèi)容將是顯而易見的，在附圖中相似的附圖標(biāo)記在不同視圖中指代相同的部件。附圖不一定是按比例繪制的，重點(diǎn)應(yīng)放在示出本發(fā)明的示例的實(shí)施例上。

圖1是根據(jù)實(shí)施例的更新cad模型的方法的流程圖。

圖2是使用本發(fā)明的實(shí)施例的原理來更新cad模型的過程流程圖。

圖3描繪了獲得并處理數(shù)據(jù)以更新可由實(shí)施例使用的cad模型的系統(tǒng)。

圖4示出了對可以在示例性實(shí)施例中使用的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較的過程流。

圖5描繪了可利用本發(fā)明的原理實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)存儲的方法。

圖6示出了可用在本發(fā)明的實(shí)施例中的點(diǎn)云中的密度變化。

圖7是根據(jù)實(shí)施例來更新cad模型的計算機(jī)系統(tǒng)的簡化的框圖。

圖8是可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的簡化的示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的示例性實(shí)施例的描述如下。

在本文中所引用的全部專利、公開的申請和參考文獻(xiàn)的教導(dǎo)的全文通過引用方式合并于此。

本發(fā)明的實(shí)施例更新cad模型。例如，本發(fā)明的原理可用于更新或創(chuàng)建處理設(shè)施的cad模型，以及其它示例。實(shí)施例能夠大幅地改善當(dāng)前在設(shè)施/環(huán)境再設(shè)計、維護(hù)和操作中所使用的方法。過程和海底(即，油和氣)設(shè)施，如工廠、生產(chǎn)設(shè)施和精煉廠，難以接近以及可視地拍攝。此外，這些環(huán)境復(fù)雜并且易于受如波、以及水腐蝕、工廠調(diào)整和動物或人類與機(jī)械設(shè)施的交互的環(huán)境影響而發(fā)生變化。這些區(qū)域位于經(jīng)常是黑暗的區(qū)域(即，海底和外層空間)中，并且進(jìn)一步，環(huán)境被稠密地設(shè)計，使得難以可視地進(jìn)入以及查看這些設(shè)施的全部區(qū)域。

很多問題出現(xiàn)在不同的工業(yè)中，這些問題使得難以維護(hù)環(huán)境的精確的cad模型。通常，因?yàn)檫@些設(shè)施非常大，所以當(dāng)對設(shè)施進(jìn)行微小的調(diào)整時，這些微小的調(diào)整僅反映在與用于設(shè)計設(shè)施的3dcad應(yīng)用不兼容的、較低成本的2dcad中。此外，當(dāng)在3dcad中反映變化時，這些變化通常在不同于用來設(shè)計設(shè)施的原始cad程序的3dcad程序中執(zhí)行。在這些方案中，在已經(jīng)執(zhí)行了幾次變化后，原始3dcad就作廢了。此外，雖然通常處于難以接近的地方，但是設(shè)施經(jīng)常處于以不可預(yù)期的頻率改變設(shè)施的惡劣環(huán)境中。示例的位置包括水下、遠(yuǎn)離陸地、深水、地下和空間。

因?yàn)樵S多組織具有隨時間而采集并創(chuàng)建的不同圖形圖像的組合，不同圖形圖像的組合得到了不易于映射的不同的2d、3d和視頻文件格式的復(fù)雜的庫，這進(jìn)一步復(fù)雜化。期望將對設(shè)施計劃所拍攝的圖片映射成3d圖或者將海底監(jiān)視視頻映射成2d圖形或甚至是圖片。該映射使得能夠理解對設(shè)施的改變。在對這些改變一無所知的情況下，發(fā)生低效率，甚至?xí)捎谠O(shè)施損壞、差的設(shè)計和構(gòu)造或其它相關(guān)問題導(dǎo)致災(zāi)難性問題，而利用本發(fā)明的實(shí)施例可以優(yōu)化、減輕或防止這些問題。

雖然比如激光掃描的方法存在，但是激光掃描不能提供設(shè)施的交互式視圖。此外，對于微小的調(diào)整，激光掃描不能提供一種提供關(guān)于設(shè)施/環(huán)境的交互式數(shù)據(jù)的實(shí)際的解決方案。現(xiàn)有的方法要求將點(diǎn)云再設(shè)計成cad模型。此外，甚至在cad被再設(shè)計的方案中，不存在允許用戶基于激光掃描來查看多個cad或交互式cad模型或如智能視頻的類似觀察方法的現(xiàn)有的解決方案。由于掃描的圖像僅捕獲可視信息，所以這些模型本質(zhì)上不包含關(guān)于模型內(nèi)的對象的元數(shù)據(jù)。當(dāng)前，手動地完成識別，或者通過要求大量人類干預(yù)的簡單映射解決方案來完成識別。本發(fā)明的實(shí)施例自學(xué)習(xí)以利用邏輯循環(huán)、迭代和消除過程來識別環(huán)境中的對象。

圖1是能夠用于克服在維護(hù)和更新復(fù)雜環(huán)境的cad模型中出現(xiàn)的上述難題的、用于更新表示環(huán)境的cad模型的方法100的流程圖。該方法100開始于步驟101，在計算機(jī)存儲器內(nèi)生成表示環(huán)境的一個或多個對象的點(diǎn)云。在方法100的可替代的實(shí)施例中，構(gòu)建多邊形，而不是在步驟101中的點(diǎn)云，并且相應(yīng)地在方法100中一直使用多邊形。根據(jù)實(shí)施例，基于已經(jīng)反射出環(huán)境的一個或多個對象的接收的信號來生成點(diǎn)云。因此，在該實(shí)施例中，對感興趣的環(huán)境發(fā)射信號，并且這些信號進(jìn)而反射出環(huán)境的一個或多個對象并且在步驟101中被接收和處理以生成環(huán)境/其中的對象的點(diǎn)云。考慮油處理設(shè)施的示例。在該示例中，可以將聲信號發(fā)射到設(shè)施，這些聲信號進(jìn)而將反射出構(gòu)成設(shè)施的各對象，如泵和管路部分。這些反射的信號則將在步驟101中被接收和處理而形成油處理設(shè)施的點(diǎn)云。在方法100的示例性實(shí)施例中，接收的信號是聲信號和光信號中的至少之一，以及其它示例。根據(jù)實(shí)施例，在步驟101中生成的點(diǎn)云由通過包括一個或多個發(fā)射器和一個或多個接收器的3d激光掃描設(shè)備生成的數(shù)據(jù)點(diǎn)構(gòu)成。激光掃描設(shè)備測量已經(jīng)從現(xiàn)實(shí)世界中的對象表面反射的點(diǎn)。這些設(shè)備的數(shù)據(jù)輸出是包括每個點(diǎn)的3d坐標(biāo)信息的點(diǎn)云文件。

方法100在步驟102中繼續(xù)，并且基于包括一個或多個聚類的點(diǎn)的密度來識別點(diǎn)云的一個或多個聚類。換言之，在步驟102中，在步驟101中生成的點(diǎn)云經(jīng)過分析，并且特定的部分，即點(diǎn)云的聚類，基于那些部分中的點(diǎn)的密度而被識別出。根據(jù)方法100的實(shí)施例，基于包括表示對象的點(diǎn)的一個或多個聚類的點(diǎn)的密度集合來識別一個或多個聚類。在實(shí)施例中，基于由空間(例如，由于空間/空氣導(dǎo)致的低密度區(qū)域或無密度區(qū)域)包圍的較高點(diǎn)的密度區(qū)域或者基于具有不同密度的其它區(qū)域(例如，褶皺、角或邊緣)來識別聚類。在實(shí)施例中，具有相似密度的點(diǎn)云的部分被識別為屬于相應(yīng)的對象并且被視為屬于相應(yīng)的聚類。例如，點(diǎn)云的第一部分可具有每平方英寸100個點(diǎn)的密度的點(diǎn)，并且點(diǎn)云的相鄰部分可以具有每平方英寸200個點(diǎn)的密度的點(diǎn)。這些具有不同點(diǎn)的密度的部分可以視為屬于相應(yīng)的聚類。在實(shí)施例中，點(diǎn)的密度的變化可以用于識別對象和/或相應(yīng)的聚類的邊界，例如，當(dāng)密度變化時那些點(diǎn)可以被視為不同的聚類。此外，在實(shí)施例中，環(huán)境的各個對象可各自由在步驟102中識別的相應(yīng)的聚類來表示。例如，在用于再設(shè)計油處理工廠的方法100的實(shí)施例中，具有特定密度的點(diǎn)的第一聚類可以是表示泵的點(diǎn)，而具有其自身密度的點(diǎn)的第二聚類可以是表示與泵連接的管子的點(diǎn)。密度集合可能用來描述作為對象的聚類，或者其可用來區(qū)分兩個對象，例如，在將閥門與毗鄰的管子連接的兩個法蘭之間應(yīng)當(dāng)有變化。關(guān)于點(diǎn)云密度和聚類識別的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)將結(jié)合圖6描述于下文中。

在步驟102中，方法100的實(shí)施例可以識別任意數(shù)量的聚類。因此，實(shí)施例可以識別例如對于環(huán)境中的每個對象的聚類，或者對于環(huán)境的一部分中的每個對象的聚類。在方法100的計算機(jī)實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例中，在步驟102中識別聚類是通過與存儲器耦合的處理器來執(zhí)行的，在存儲器內(nèi)生成了步驟101中的點(diǎn)云。在步驟102中，方法100的可替代的實(shí)施例可以將所識別的聚類作為相應(yīng)的庫存儲在計算機(jī)存儲器內(nèi)。根據(jù)實(shí)施例，下文結(jié)合圖5來描述關(guān)于所述存儲的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。

繼續(xù)，在步驟103中，一個或多個聚類映射到現(xiàn)有的cad圖。在實(shí)施例中，諸如聚類的空間特性的特性用來將聚類映射到相應(yīng)的現(xiàn)有的cad圖，如2dcad圖和3dcad圖。方法100的實(shí)施例可以使用各種映射技術(shù)，包括3d到3d、3d到2d、3d到2d到3d，等等。為圖示說明步驟103中的映射，考慮其中點(diǎn)的一個聚類表示泵的油處理設(shè)施的上述示例。在該示例中，所述聚類可以被分析而確定例如聚類的維度。這些維度隨后可用來識別具有相同或相似維度的現(xiàn)有的cad圖。特定的cad圖匹配對應(yīng)于泵的聚類的確定隨后可以被存儲，因而將聚類映射到現(xiàn)有的cad圖。

如本文所提到的，點(diǎn)云數(shù)據(jù)是非智能數(shù)據(jù)。因此，在步驟103的映射之前，并不知道聚類所表示的對象類型。在步驟103的映射因此識別環(huán)境的特定對象。當(dāng)在步驟103中聚類未能映射到現(xiàn)有的cad圖時，方法100的可替代實(shí)施例存儲指示。這可以向用戶強(qiáng)調(diào)例如數(shù)據(jù)聚類需要探究。

在步驟103的映射中所使用的現(xiàn)有的cad圖可以是本領(lǐng)域已知的任何cad圖，如2dcad圖和3dcad圖。此外，在可替代的實(shí)施例中，聚類映射到視頻數(shù)據(jù)、照相數(shù)據(jù)、多邊形、等距圖、直方圖和閃存數(shù)據(jù)(即，包含能夠用于定義或描述圖形對象的標(biāo)識或已知元信息的交互式的2d和3d圖像)。根據(jù)方法100的實(shí)施例，在步驟103的映射包括：將一個或多個聚類平坦化為相應(yīng)的2d表示，以及將相應(yīng)的2d表示與現(xiàn)有2dcad圖比較來識別一個或多個匹配的現(xiàn)有2dcad圖。此外，方法100的實(shí)施例可使用在檔案號為4201.1128-000的、neliagloriamazula的相關(guān)素材“3dto2dreimagingforsearch(用于搜索的3d到2d再成像)”中所描述的原理來執(zhí)行步驟103中的映射。在又一實(shí)施例中，現(xiàn)有的cad圖可以存儲在與實(shí)現(xiàn)方法100的計算機(jī)系統(tǒng)通信地耦合的cad圖的數(shù)據(jù)庫/庫內(nèi)。

在步驟103中將聚類映射到現(xiàn)有的cad圖之后，方法100自動地利用現(xiàn)有的cad圖在步驟104中更新環(huán)境的cad模型。在該實(shí)施例中，存在環(huán)境的cad模型，如在構(gòu)建環(huán)境時所開發(fā)的cad圖。該cad圖隨后在步驟104中更新以在其當(dāng)前存在時反映環(huán)境。極常見的是，所建造的復(fù)雜的設(shè)施不同于所設(shè)計的設(shè)施，并且這些變化幾乎沒有捕獲在cad中。此外，如油處理設(shè)施的環(huán)境隨時間而變化，進(jìn)行調(diào)整，更換和移動對象，以及類似地，這些變化也沒有反映在cad中。因此，方法100的實(shí)施例提供了在該方案中自動更新cad模型的方法，以及其它示例。根據(jù)實(shí)施例，在步驟104中更新環(huán)境的cad模型顯示出了環(huán)境的空間變化和機(jī)械變化。此外，在又一實(shí)施例中，可以更新cad圖以包含關(guān)于環(huán)境中的對象的一種或多種材料的信息。

此外，要注意的是，方法100的實(shí)施例不限于更新現(xiàn)有的cad模型。如果不存在這些模型，則在步驟103中所執(zhí)行的映射進(jìn)而可用于生成環(huán)境的cad模型。

方法100的實(shí)施例還包括：迭代識別、映射和更新以更新一個或多個聚類的子成分。在該示例性實(shí)施例中，在步驟102中所識別的聚類可進(jìn)一步被處理以識別那些聚類的子聚類，其中子聚類對應(yīng)于原始聚類的一個或多個子成分。例如，在對應(yīng)于泵的聚類被識別的示例中，該聚類能夠經(jīng)進(jìn)一步處理以便例如識別屬于泵的手柄的子聚類。該子聚類隨后可映射到現(xiàn)有的cad圖，并且響應(yīng)于該映射而適當(dāng)?shù)馗耤ad模型。在該示例中，迭代識別、映射和更新能夠進(jìn)一步改善環(huán)境的cad模型的細(xì)節(jié)。

為圖示說明，考慮表示泵的聚類被識別的第一迭代，聚類映射到泵的3dcad圖，并且利用所映射的泵的3dcad圖來適當(dāng)?shù)馗颅h(huán)境的cad圖。該聚類可經(jīng)進(jìn)一步處理以識別屬于泵的子成分(即手柄)的聚類，并且該子聚類可以映射到不同于泵的先前映射的cad圖的手柄cad模型。然后，進(jìn)一步更新環(huán)境的cad模型以隨著在環(huán)境中存在手柄而包含關(guān)于手柄的信息。

進(jìn)一步，在又一示例性實(shí)施例中，當(dāng)之前映射失敗時，在映射對象和更新cad模型中可以使用迭代?？紤]如下示例：由于點(diǎn)云質(zhì)量，聚類不映射到任何現(xiàn)有的cad圖，并且該部分被指示為未知。隨后可以對聚類執(zhí)行方法步驟102-104以判定是否能夠辨別任何其它信息。在該示例中，可以識別出屬于特定組件的子聚類，例如，僅與特定閥門一起起作用的閥桿。利用該信息，原始聚類可以映射到閥門的3dcad圖。本發(fā)明的實(shí)施例能夠使用本領(lǐng)域技術(shù)人員所能辨別的該邏輯或其它關(guān)系來完全地更新cad模型。

如本文所提到的，本發(fā)明的實(shí)施例識別點(diǎn)云的群組，即聚類。根據(jù)實(shí)施例，這些群組可以基于沒有對象的空間，即，對象組之間的密度變化。在實(shí)施例中，這些聚類然后可以被命名，并且可以創(chuàng)建點(diǎn)云組的庫。例如，可以利用計算機(jī)程序指令來創(chuàng)建邏輯，以識別更復(fù)雜的對象，例如，組中的組。本發(fā)明的實(shí)施例還能夠使用通過使用聲波的人工學(xué)習(xí)來再設(shè)計cad圖以生成能夠被分離成對象點(diǎn)云。點(diǎn)云組或?qū)ο蟮淖映煞挚衫帽疚乃枋龅姆椒▉碜R別以定義復(fù)雜形狀。人工智能可用于編譯并定義對象庫。這些方法能夠采集并定義庫的對象并且能夠進(jìn)一步基于現(xiàn)有的對象庫和公共可用或創(chuàng)建的信息來識別附加對象。實(shí)施例能夠使用分析學(xué)或機(jī)器學(xué)習(xí)邏輯(如人工智能)來實(shí)現(xiàn)本文所述的各個實(shí)施例。

圖2描繪了方法220，其能夠使用本發(fā)明的原理來對例如化工處理廠的環(huán)境的數(shù)據(jù)賦予智能。方法200開始于步驟221，生成表示環(huán)境的點(diǎn)云。在實(shí)施例中，如本文所述通過執(zhí)行環(huán)境的激光掃描或者通過使用聲納，在步驟221中生成點(diǎn)云。在步驟222中，基于點(diǎn)的密度來處理激光掃描數(shù)據(jù)以識別各個對象以及那些對象的子組件。例如，由相對低密度的點(diǎn)所包圍的點(diǎn)云的稠密部分可被視為單個對象。屬于該單個對象的點(diǎn)云數(shù)據(jù)可進(jìn)而經(jīng)進(jìn)一步處理來識別該數(shù)據(jù)的具有變化的密度的部分，從而識別對象的子組件。接著，利用本文所描述的原理來執(zhí)行識別過程223，如下文結(jié)合圖4所描述的方法440。在實(shí)施例中，在步驟223a，點(diǎn)云數(shù)據(jù)相比于現(xiàn)有的2d數(shù)據(jù)被平坦化并且用于識別匹配的2d數(shù)據(jù)。在步驟223b中，匹配的數(shù)據(jù)用于利用更多的信息來更新點(diǎn)云數(shù)據(jù)，例如，對象類型、對象維度、對象材料等。過程223b可以利用所能發(fā)現(xiàn)的關(guān)于對象的任何信息來更新點(diǎn)云數(shù)據(jù)。因此，當(dāng)在步驟223a中找到匹配的2d數(shù)據(jù)時，在步驟223b中，關(guān)于對象的任何屬性的任何現(xiàn)有的匹配數(shù)據(jù)可歸于對象的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。步驟223b可以利用在步驟223a處所識別的現(xiàn)有數(shù)據(jù)來進(jìn)一步更新環(huán)境的cad模型。接著，在方法220的示例中，存在設(shè)施的原始3d模型/數(shù)據(jù)，在步驟224中，方法220評估環(huán)境變化并將環(huán)境變化與所設(shè)計的/建造的模型進(jìn)行比較。換言之，現(xiàn)有識別的3d數(shù)據(jù)與設(shè)施的現(xiàn)有的3d數(shù)據(jù)進(jìn)行比較以識別現(xiàn)有數(shù)據(jù)與當(dāng)前存在的設(shè)施之間的區(qū)別。步驟224可以識別例如由于環(huán)境、動物或人交互所引起的空間移位，諸如裝備227的橫向移動。方法220還可以進(jìn)一步在步驟225估計現(xiàn)在所識別的3d數(shù)據(jù)的密度數(shù)據(jù)以獲得關(guān)于其它環(huán)境/機(jī)械變化的知識，如凹痕和腐蝕228。

方法220還可以包括反饋過程226以將進(jìn)一步的細(xì)節(jié)添加到3d數(shù)據(jù)的知識中。雖然在圖2中描繪為從步驟224發(fā)生，但在實(shí)施例中，反饋過程226可以從步驟223a、223b、224和/或步驟225來執(zhí)行。重要的考慮是，已經(jīng)識別出3d數(shù)據(jù)。一旦已經(jīng)識別出3d數(shù)據(jù)，該知識能夠用于進(jìn)一步通知過程220。例如，如果點(diǎn)云的特定部分已經(jīng)在步驟223b中被識別為表示閥門，則可以從數(shù)據(jù)庫中得知，閥門包括閥桿。該信息能夠例如在步驟222中用來進(jìn)一步將閥門的點(diǎn)云數(shù)據(jù)劃分成兩個對象，閥體和閥桿。在可替代的實(shí)施例中，反饋過程226可以在步驟223a中的映射失敗時發(fā)生。

方法220的實(shí)施例使得能夠利用更自動化的能力將工廠設(shè)計工具、觀察器、激光掃描技術(shù)和其它類似的基于圖像的工程設(shè)計工具來更擴(kuò)展地將智能賦予工廠激光掃描、聲納或類似的非智能圖像。實(shí)施例因此減少了對手動干預(yù)的需要并且能夠更精確地并且更高效地再設(shè)計3d數(shù)據(jù)。實(shí)施例解決了保持模型最新的問題，并且因此改善了例如設(shè)施工程設(shè)計決策。利用現(xiàn)有的方法，在2d或3d解決方案上以模塊化方式執(zhí)行更新，而不更新原始的較大的模型。例如，激光掃描提供了一種采集關(guān)于設(shè)施的最新數(shù)據(jù)的方式，但是激光掃描數(shù)據(jù)是不提供cad模型的非智能數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的實(shí)施例能夠以迭代的方式用于識別關(guān)于例如聲納數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的盡可能多的細(xì)節(jié)。此外，實(shí)施例能夠被配置為識別特定的感興趣的對象。例如，使用本發(fā)明的實(shí)施例，如方法220，能夠識別出環(huán)境中的所有泵。如果例如方法220被執(zhí)行而識別出環(huán)境中的所有泵，則很可能一些3d數(shù)據(jù)仍未被識別，其中例如激光掃描未能獲得該對象的理想數(shù)據(jù)。然而，識別的過程還可以識別出設(shè)施的構(gòu)成了例如向泵饋給的管路的對象。利用該知識，根據(jù)本文所描述的原理，可以對3d數(shù)據(jù)進(jìn)行再處理，以利用管路數(shù)據(jù)將未知對象識別為泵。因此，管路知識能夠用于推導(dǎo)出難以讀取的數(shù)據(jù)必然是泵。利用該知識，再處理能夠?qū)⑽粗獢?shù)據(jù)更新為是泵。

前面的示例僅僅提供了能夠用于從3d數(shù)據(jù)識別對象以及進(jìn)一步更新環(huán)境的cad模型的先進(jìn)邏輯的一個示例說明。本發(fā)明的實(shí)施例可被配置為使用任何這樣的邏輯/決策來通知處理。因此，實(shí)施例可被編程以利用任何標(biāo)識線索/信息來幫助通知由本文所描述的方法實(shí)現(xiàn)的識別處理。

本發(fā)明的實(shí)施例的原理可用于識別所設(shè)計的環(huán)境和所存在的環(huán)境之間的環(huán)境變化。實(shí)施例可以識別由于環(huán)境、人和動物所引起的空間移位，如裝備的橫向移動。密度采集信息也可用于理解其它環(huán)境偏差，尤其是在基于聲納的掃描中的環(huán)境偏差，如腐蝕和凹痕。

現(xiàn)有的方法沒有提供一種用于反映對環(huán)境的計劃的調(diào)整的實(shí)用的解決方案。本發(fā)明的實(shí)施例允許用戶避免將整個點(diǎn)云再設(shè)計成cad。此外，實(shí)施例能夠利于查看多個cad模型和交互式的cad模型，或者類似的視圖，如智能視頻，而不限于激光掃描數(shù)據(jù)。本發(fā)明的實(shí)施例，如方法220，允許用戶保持模型最新，這改善了設(shè)施設(shè)計。

本發(fā)明的實(shí)施例可在更新cad模型中使用任何適合的信號類型。例如，實(shí)施例可在再設(shè)計/更新cad模型中使用聲納，即聲音。圖3描繪了根據(jù)實(shí)施例的用于獲得能夠用于更新cad模型的數(shù)據(jù)的基于聲納的系統(tǒng)330。系統(tǒng)330包括聲音發(fā)射器331，其能夠向環(huán)境和/或?qū)ο?33發(fā)射聲波332a。聲波332a從對象333反射出作為聲波332b并且被接收到高靈敏度接收器334中。接收器334進(jìn)而基于接收的信號332b來整理3d數(shù)據(jù)335(例如，點(diǎn)云或一個或多個圖像)。在系統(tǒng)330的可替代的實(shí)施例中，接收器將接收的信號332b提供給進(jìn)一步的處理設(shè)備(未示出)以整理點(diǎn)云(對象再成像)335。

對于難以接近的環(huán)境，聲納硬件(發(fā)射器331和接收器334)用于再創(chuàng)建圖像335，類似于執(zhí)行激光掃描。聲波332a和332b用于捕獲可視圖像并且再創(chuàng)建環(huán)境333的數(shù)字圖像。高靈敏度接收器，諸如接收器334，提供捕獲了關(guān)于環(huán)境/對象333的密度采集和空間的大量信息的高質(zhì)量點(diǎn)云。

在系統(tǒng)330的示例的使用中，聲波332a從發(fā)射器331作為發(fā)射物發(fā)射到場景333。聲波332b反射出場景333并且由接收器334捕獲且用于創(chuàng)建場景333的點(diǎn)云335。利用高靈敏度接收器334允許系統(tǒng)330識別由于反射出不同材料的聲波332b所得到的密度變化，以及捕獲對象之間的小的空間。這些密度變化以及不同的密度隨后能夠用于確定環(huán)境中的對象及其位置，如本文所描述的。

圖4描繪了利用本發(fā)明的原理來從對象的3d數(shù)據(jù)中識別對象的方法440。方法440從平坦化處理441開始，其中未識別的3d數(shù)據(jù)444被平坦化以生成2d數(shù)據(jù)445。平坦化處理441可以通過取3d數(shù)據(jù)444的單個視圖的快照和/或通過從3d數(shù)據(jù)444中去除數(shù)據(jù)而使得其余數(shù)據(jù)僅屬于原始3d數(shù)據(jù)444的2d部分來執(zhí)行。比較和識別步驟442繼續(xù)方法440。在比較和識別過程442中，未識別的2d數(shù)據(jù)445與已知的2d數(shù)據(jù)比較以找到匹配的2d數(shù)據(jù)446。該比較過程442可使用2d或照片圖像數(shù)據(jù)的庫和/或多個庫。此外，在實(shí)施例中，利用共同的等距點(diǎn)來比較未知的2d數(shù)據(jù)和2d數(shù)據(jù)的庫。在該實(shí)施例中，諸如2d數(shù)據(jù)446的匹配數(shù)據(jù)被識別，其中未知數(shù)據(jù)445和匹配數(shù)據(jù)446具有相似或相同的等距點(diǎn)。當(dāng)比較和識別過程442識別出匹配的2d數(shù)據(jù)446時，現(xiàn)在識別未知的2d數(shù)據(jù)445?，F(xiàn)在識別的2d數(shù)據(jù)445隨后可用于再處理步驟443以更新先前未識別的3d數(shù)據(jù)444。

圖5示出了根據(jù)實(shí)施例的識別和存儲聚類即點(diǎn)云群組的過程550。過程550從點(diǎn)云開始并且在步驟551中基于包括聚類的點(diǎn)的密度來識別聚類并且這些聚類進(jìn)而被提取以形成隔離的聚類。在過程550的實(shí)施例中，基于對象之間的密度集合的變化，在步驟551中識別點(diǎn)云群組。過程550繼續(xù)并且在步驟552中形成聚類的組。這種組可以例如基于其中具有相似密度的聚類被分組的點(diǎn)的密度。此外，這些組可以被命名和/或組的庫和包括組的聚類可以被創(chuàng)建。在實(shí)施例中，隨后在步驟553中，組和聚類被存儲在一個或多個數(shù)據(jù)庫內(nèi)，以便進(jìn)一步處理，如本文所描述的。

過程550的可替代實(shí)施例使用適當(dāng)配置的計算機(jī)程序產(chǎn)品來識別在步驟551中識別出的聚類的復(fù)雜對象。該實(shí)施例和過程550的實(shí)施例能夠使用人工學(xué)習(xí)來編譯和定義所能創(chuàng)建的各個聚類庫。此外，實(shí)施例能夠利用附加的邏輯來采集和定義對象庫并且能夠進(jìn)一步基于現(xiàn)有的對象庫來學(xué)習(xí)新的對象。

圖6示出了可在實(shí)施例中用來將對象分組以用于映射或者能夠用來區(qū)分點(diǎn)云中的不同對象的密度變化，即，密度集合/聚類。在實(shí)施例中，對象660如上所述被掃描，以形成點(diǎn)云661。在點(diǎn)云661中，能夠看出在該情況下在多個邊緣上的點(diǎn)662的聚類，當(dāng)在2d觀察器(例如，計算機(jī))上觀察時具有比作為平面上的點(diǎn)的視圖的點(diǎn)663的集合更大量的點(diǎn)。雖然具有更大量的點(diǎn)662的聚類出現(xiàn)在點(diǎn)云661的邊緣上，但是出現(xiàn)在褶皺上的聚類或點(diǎn)云中的其它類似的變化上的聚類將類似地包含更大量的點(diǎn)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，密度變化用于識別可對應(yīng)于對象或?qū)ο蟮慕M件的點(diǎn)的組。類似地，密度變化能夠用于區(qū)分兩個不同的對象。

圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的可用于更新表示環(huán)境的cad模型的基于計算機(jī)的系統(tǒng)770的簡化的框圖。系統(tǒng)770包括總線773?？偩€773充當(dāng)了系統(tǒng)770的各個組件之間的互連。與總線773連接的是輸入/輸出設(shè)備接口776，其用于將諸如鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、揚(yáng)聲器等各輸入和輸出設(shè)備與系統(tǒng)770連接。中央處理器(cpu)772連接到總線773并且提供用于計算機(jī)指令的執(zhí)行。存儲器775提供了用于實(shí)施計算機(jī)指令的數(shù)據(jù)的易失性存儲。存儲設(shè)備774提供了用于諸如操作系統(tǒng)(未示出)的軟件指令的非易失性存儲。系統(tǒng)770還包括用于與本領(lǐng)域已知的包括廣域網(wǎng)(wan)和局域網(wǎng)(lan)在內(nèi)的各種網(wǎng)絡(luò)連接的網(wǎng)絡(luò)接口771。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本文所述的示例性實(shí)施例可以以多種不同的方式來實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)例中，本文所述的各種方法和機(jī)器可以各自由物理、虛擬或混合通用計算機(jī)(如計算機(jī)系統(tǒng)770)或者諸如計算機(jī)環(huán)境880的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境來實(shí)現(xiàn)，如下文結(jié)合圖8所描述的。計算機(jī)系統(tǒng)770可以變換成執(zhí)行本文所描述的方法(例如，100和220)的機(jī)器，例如通過將軟件指令裝載到存儲器775或非易失性存儲設(shè)備774中以便由cpu772執(zhí)行。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解，系統(tǒng)770及其各個組件可以被配置為實(shí)施本文所述的本發(fā)明的任何實(shí)施例。進(jìn)一步，系統(tǒng)770可以利用在內(nèi)部或外部與系統(tǒng)770可操作地耦合的硬件、軟件和固件模塊的任意組合來實(shí)現(xiàn)本文所述的各個實(shí)施例。

圖8示出了其中可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境880。在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境880中，服務(wù)器881通過通信網(wǎng)絡(luò)882與客戶端883a-n鏈接。環(huán)境880可用來單獨(dú)地或者與服務(wù)器881相結(jié)合地允許客戶端883a-n執(zhí)行本文所述的任意方法(例如，100)。

實(shí)施例或其方面可以通過硬件、固件或軟件的形式來實(shí)現(xiàn)。如果用軟件來實(shí)現(xiàn)，則軟件可以存儲在被配置為使處理器能夠裝載軟件或其指令的子集的任何非暫態(tài)計算機(jī)可讀介質(zhì)上。處理器隨后執(zhí)行指令并且被配置為操作或者使裝置以本文所述的方式來操作。

此外，固件、軟件、例程或指令可以在本文描述為執(zhí)行數(shù)據(jù)處理器的某些動作和/或功能。然而，應(yīng)當(dāng)意識到，本文所包含的這些描述僅為了方便并且這些動作事實(shí)上源自于計算設(shè)備、處理器、控制器或執(zhí)行固件、軟件、例程、指令等的其它設(shè)備。

應(yīng)當(dāng)理解的是，流程圖、框圖和網(wǎng)絡(luò)圖可以包括更多或更少的元件，可以不同地布置，或者可以不同地表示。但是，應(yīng)進(jìn)一步理解的是，某些實(shí)現(xiàn)可以規(guī)定示出了以特定方式實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例的執(zhí)行的框和網(wǎng)絡(luò)圖以及框和網(wǎng)絡(luò)圖的數(shù)量。

相應(yīng)地，另外的實(shí)施例還可以實(shí)現(xiàn)在各種計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、物理、虛擬、云計算機(jī)和/或其某種組合中，并且因此，本文所描述的數(shù)據(jù)處理器旨在僅為了示例的目的，不是作為實(shí)施例的限制。

雖然參考本發(fā)明的示例性實(shí)施例特別地顯示和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的是，可以在其中進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種改變，而不背離如隨附權(quán)利要求所涵蓋的本發(fā)明的范圍。