[發明專利]一種基于紅外夜視儀的三維虛擬場景實時構建方法及裝置

有效

• 申請號: 201811338437.0
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN109714567B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 莫劍飛;楊靜宇;戴鵬睿;潘云蛟
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司七五0試驗場
• 主分類號: H04N7/18
• 分類號: H04N7/18;H04N5/76;H04N5/33;G01D21/02;G06T17/00
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本發明提供了一種基于紅外夜視儀的三維虛擬場景實時構建方法及裝置，方法包括：基于GIS數據和油田設施圖紙等數據建立監控區域地理模型，水下管纜三維模型、油田設施三維模型，根據紅外夜視儀監控區域實時計算三維虛擬場景范圍，再由雷達、聲吶對該范圍進行探測，實時將地理模型、水下管纜三維模型、油田設施三維模型進行集成，并將根據雷達、聲吶探測數據驅動的目標模型疊加顯示在三維虛擬場景中，實現紅外夜視儀視場范圍內三維虛擬場景的實時構建、調度和顯示。本發明可使紅外二維視頻畫面同三維虛擬監控場景進行有效關聯，實現多種探測設備信息的無縫融合集中展示，形成統一監控區域態勢圖，可從多角度、多維度對目標信息的分析和圖像取證。

技術領域

本發明涉及海上油田安防的技術領域，特別是指一種基于紅外夜視儀的三維虛擬場景實時構建方法及裝置。

背景技術

現有海上油田安防系統探測裝置主要有紅外夜視儀、AIS(船舶自動識別系統)、雷達、聲吶等。紅外夜視儀可以直接使監控人員看到拍攝區域的二維圖像，但監控效果很大程度依賴執勤人員的責任心，且當有船只出現時，只能靠人工判斷大致的船只距離和方位。AIS系統、雷達和聲吶設備都具備獨立顯示船只軌跡及距離的功能，但它們提供的信息在時間和周期上都存在差異，都可能會出現虛警及漏檢問題，且當它們同時發現一條船只時，會在各自的屏幕上顯示該船只的軌跡，操作人員需要在多臺顯示屏上仔細對比，才能確認其軌跡是否是同一條船只。因此上述設備各自工作時，無法展現監控區域的整體場景，未能將二維視頻和實際三維環境進行有效關聯，缺乏對多種探測設備信息的無縫融合集中展示，沒有形成統一的監控區域態勢，監控效率和報警準確度低、不利于出現報警情況時的現場指揮和實時調度。

發明內容

本發明實施例提供了一種基于紅外夜視儀的三維虛擬場景實時構建方法及裝置，為了解決現有技術中缺乏對多種探測設備信息的無縫融合集中展示，沒有形成統一的監控區域態勢，監控效率和報警準確度低的問題。

為了解決上述技術問題，本發明的實施例采用如下技術方案：

一種基于紅外夜視儀的三維虛擬場景實時構建方法，具體包括如下步驟：

步驟1、建立油田設施三維模型；

步驟2、根據油田區域地理信息GIS數據，制作監控區域地理模型；

步驟3、建立水下管纜的三維模型；

步驟4、由紅外夜視儀對監控區域進行視頻拍攝與記錄；

步驟5、根據紅外夜視儀當前工作參數與實際工作狀態，確定三維虛擬場景顯示區域與參數；

步驟6、根據步驟5中紅外夜視儀的指向，俯仰角、視場范圍，控制雷達、聲吶掃描紅外夜視儀監控區域，獲得目標探測數據；

步驟7、對雷達、聲吶探測數據進行數據處理和坐標變換；

步驟8、根據步驟5給出的三維虛擬場景顯示區域計算結果，調動該范圍內的地理模型、油田設施三維模型、水下管纜三維模型，通過將油田設施三維模型和水下管纜三維模型經地理坐標轉換配準并與地理模型集成后，構建監控區域靜態三維虛擬場景；

步驟9、依據雷達、聲吶探測數據在三維虛擬場景中加載三維目標模型，并實時驅動三維目標模型在三維虛擬場景中運動，同時顯示目標屬性；所述目標屬性包括速度、航向、距離、水面或水下；所述三維目標模型包括油田設施三維模型和水下管纜三維模型；

步驟10、將三維虛擬場景和紅外夜視儀監控圖像進行對比，互為印證，完成對目標的識別和跟蹤，獲得融合的目標信息；

步驟11、隨著紅外夜視儀指向、俯仰角、視場參數變化，不斷重復步驟4至步驟11，完成紅外夜視儀視場范圍對應的三維虛擬監控場景的實時構建、調度和顯示。