[發明專利]一種電力電纜隧道三維全景監測系統和方法

在審

• 申請號: 201710851459.6
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107665502A
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 劉浩;張靜;張志學;李喆;李國東;郭少川;劉小波
• 申請（專利權）人: 北京許繼電氣有限公司;國家電網公司
• 主分類號: G06T15/60
• 分類號: G06T15/60;G06T15/04;G06T17/05
• 代理公司: 北京立成智業專利代理事務所(普通合伙)11310
• 代理人: 張江涵

技術領域

本發明涉及電子技術領域，特別是一種電力電纜隧道三維全景監測系統和方法。

背景技術

當前三維場景應用越來越廣泛，而應用的建模技術也多種多樣，普遍包括：傳統的3dmax建模、以及最近新興的基于BIM建筑模型、激光雷達掃描建模、航空測繪三維建模等技術。

現有的電力系統由于廣泛采用電纜隧道來布設電力電纜，現有的這些三維場景建模技術雖然有很多優點，但是應用在電力電纜隧道三維全景監測領域時則普遍存在著周期長、工作量大、成本高的問題，不完全適合電力電纜隧道監控系統。同時，這種問題不僅僅存在于電力電纜隧道的三維全景監測，還存在于其他的隧道系統，例如市政綜合管廊。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明實施例的目的是提供一種能夠對各種管路和隧道進行三維監測的電力電纜隧道三維全景監測系統和方法。

為了實現上述目的，本發明實施例提出了一種電力電纜隧道三維全景監測系統，包括：

場景(scene)構建模塊、相機(camera)構建模塊、渲染器(renderer)模塊；其中所述場景構建模塊用于構建隧道的模型以生成場景；其中所述相機構建模塊用于將場景中的物體模擬為規則幾何體形狀后通過正交投影相機和/或透視投影相機投射到場景構建模塊構建的場景中；其中所述渲染器(renderer)模塊用于對場景構建模塊和相機構建模塊構建的場景和物體進行渲染以得到最終畫面。

其中，所述系統還包括：光影投影模塊、紋理貼圖模塊、方位控制模塊；

所述光影投影模塊用于在場景和物體上營造出光影效果；所述光影投影模塊執行以下操作以生成光投影：開啟渲染器的地圖陰影，然后啟用光線的投影，再把模型設置為生成投影，最后把模型設置為接收陰影以生成投影；

所述紋理貼圖模塊用于利用預設的三維模型的圖片在模型表面進行貼圖；

所述方位控制模塊用于在場景中生成第一視角的移動相機，以根據使用者對于相機的移動速度和視角變化，將對應位置的場景和物體進行顯示。

其中，所述系統還包括對象拾取模塊，用于通過光線拾取場景中的物體，所述對象拾取模塊執行以下操作：

接收使用者輸入的位置信息，以判斷對應位置的光線是否與場景中制定的物體集合相交，如果是則觸發該光線上綁定的事件。

進一步的，本發明實施例還提出了一種電力電纜隧道三維全景監測方法，包括：

構建隧道的模型以生成場景；

將場景中的物體模擬為規則幾何體形狀后通過正交投影相機和/或透視投影相機投射到場景構建模塊構建的場景中；

對場景構建模塊和相機構建模塊構建的場景和物體進行渲染以得到最終畫面。

其中，還包括：

利用環境光、平行光、或者點光源在場景和物體上營造出光影效果；

開啟渲染器的地圖陰影，然后啟用光線的投影，再把模型設置為生成投影，最后把模型設置為接收陰影以生成投影。

其中，還包括：利用預設的三維模型的圖片在模型表面進行貼圖。

其中，還包括：在場景中生成第一視角的移動相機，以根據使用者對于相機的移動速度和視角變化，將對應位置的場景和物體進行顯示。

其中，還包括：通過光線拾取場景中的物體，所述對象拾取模塊執行以下操作：接收使用者輸入的位置信息，以判斷對應位置的光線是否與場景中制定的物體集合相交，如果是則觸發該光線上綁定的事件。

本發明的上述技術方案的有益效果如下：上述技術方案通過對Three.js的二次封裝，創建簡單的幾何體配合光線投影設置和文理貼圖的使用，來構造完整的綜合管廊實體。構建三維場景需要一個場景即scene，一個相機即camera，一些需要的三維實體，最后需要渲染器renderer將觀察到的場景渲染到屏幕上的指定區域。本方法將綜合管廊場景抽象成具體的幾何體組合并逐一分解，再利用接口調用相應的幾何體組成模擬的完整三維場景，最后渲染上光影效果使得場景更具真實性。在構建完整個三維場景后，對該場景添加方向控制，用戶既可以由遠及近的監控管廊，還可以調節場景左右方向的移動以便查看管廊每個角落每個設備的具體情況。此外，本方法支持在場景中引入obj、3ds、gltf等格式的三維模型，可以根據用戶要求完成這一功能。完成靜態的場景模擬后，根據需求對一些信息監測設備或者采集設備進行數據的綁定，全方位掌握設備的使用情況，方便專業人員的輔助運維。

附圖說明

圖1為本發明實施例生成的綜合管廊三維場景效果圖；