[發(fā)明專利]一種海底天然氣水合物露頭及周邊環(huán)境的仿真方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910477200.9
• 申請日: 2019-06-03
• 公開（公告）號(hào): CN110188488B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊金秀;宋朋霖;齊寧;盧雙舫;劉玉杰;王民;薛海濤;肖佃師
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F3/01
• 代理公司: 北京金智普華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

本發(fā)明屬于海底天然氣水合物信息模擬技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種海底天然氣水合物露頭及周邊環(huán)境的仿真方法和系統(tǒng)，預(yù)先在VR設(shè)備或教學(xué)設(shè)備中存儲(chǔ)海底水合物露頭和周邊環(huán)境的虛擬場景，利用多攝像頭對用戶進(jìn)行視覺反應(yīng)追蹤，當(dāng)視線停留時(shí)間大于預(yù)設(shè)時(shí)長時(shí)，則激活相應(yīng)海底地形地貌特征模塊、海底天然氣水合物露頭展示模塊、水合物露頭附近的冷泉區(qū)特征及生態(tài)群落展示模塊、水合物原位采樣系統(tǒng)工作畫面展示模塊及水合物原位生成實(shí)驗(yàn)畫面展示模塊。本發(fā)明能夠直觀、充滿趣味地展示天然氣水合物在海底的分布、周邊的麻坑、冷泉特征及生態(tài)群落等信息，調(diào)動(dòng)學(xué)生和體驗(yàn)者的積極性，在VR體驗(yàn)中掌握海底水合物露頭的地質(zhì)特征及周邊環(huán)境信息。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于海底天然氣水合物信息模擬技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種海底天然氣水合物露頭及周邊環(huán)境的仿真方法和系統(tǒng)，具體涉及一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的海底天然氣水合物露頭及周邊環(huán)境的仿真方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，最接近的現(xiàn)有技術(shù)：

天然氣水合物作為清潔新能源，其蘊(yùn)含的資源量大約是傳統(tǒng)能源的二倍。由于其不穩(wěn)定性，水合物分解時(shí)還會(huì)對海底穩(wěn)定性造成破壞，誘發(fā)海底滑坡、海底工程災(zāi)害等，若分解的甲烷等氣體進(jìn)入大氣中還可能會(huì)影響全球氣候變化。因此，應(yīng)加強(qiáng)水合物研究，并鼓勵(lì)普通民眾，以及在校大、中、小學(xué)生來了解天然氣水合物的相關(guān)知識(shí)。

另外，虛擬現(xiàn)實(shí)(VR:Virtual?Reality)技術(shù)在近年來得到不斷發(fā)展和完善，并在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，它將計(jì)算機(jī)仿真、智能傳感器與圖形顯示等多種技術(shù)結(jié)合起來，創(chuàng)建了與人類真實(shí)世界感知方式完全一樣的虛擬空間，給予用戶沉浸式的體驗(yàn)，對人們的知覺體驗(yàn)有著良好的增強(qiáng)作用。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是：

(1)現(xiàn)有技術(shù)中，沒有結(jié)合基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，不能夠直觀、充滿趣味地展示天然氣水合物在海底的分布，周邊的麻坑、冷泉特征及生態(tài)群落等信息。

(2)現(xiàn)狀是：水合物露頭及周邊環(huán)境研究比較成熟，VR技術(shù)比較成熟，但將二者結(jié)合起來制作關(guān)于海底天然氣水合物露頭及周邊環(huán)境的VR設(shè)備的仿真方法還沒有做過。

解決上述技術(shù)問題的意義：

將成熟的水合物露頭及周邊環(huán)境研究與成熟的VR技術(shù)結(jié)合起來，制作關(guān)于海底天然氣水合物露頭及周邊環(huán)境的VR設(shè)備的仿真方法，直觀、充滿趣味地展示天然氣水合物在海底的分布、周邊的麻坑、冷泉特征及生態(tài)群落等信息，調(diào)動(dòng)學(xué)生和體驗(yàn)者的積極性，在VR體驗(yàn)中掌握海底水合物露頭的地質(zhì)特征及周邊環(huán)境信息。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種海底天然氣水合物露頭及周邊環(huán)境的仿真方法和系統(tǒng)。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種海底天然氣水合物露頭及周邊環(huán)境的仿真方法，所述海底天然氣水合物露頭及周邊環(huán)境的仿真方法包括：

預(yù)先在VR設(shè)備或教學(xué)設(shè)備中存儲(chǔ)海底水合物露頭和周邊環(huán)境的虛擬場景，利用多攝像頭對用戶進(jìn)行視覺反應(yīng)追蹤，當(dāng)視線停留時(shí)間大于預(yù)設(shè)時(shí)長時(shí)，則激活相應(yīng)海底地形地貌特征模塊、海底天然氣水合物露頭展示模塊、水合物露頭附近的冷泉區(qū)特征及生態(tài)群落展示模塊、水合物原位采樣系統(tǒng)工作畫面展示模塊及水合物原位生成實(shí)驗(yàn)畫面展示模塊。

進(jìn)一步，視線追蹤技術(shù)擬采用帕克西視線追蹤技術(shù)，通過軟件實(shí)現(xiàn)視線定位與跟蹤，無需專業(yè)眼動(dòng)儀等設(shè)備，利用普通攝像機(jī)獲取臉部或眼睛圖像，有效跟蹤瞳孔位置及視線方向，實(shí)現(xiàn)體驗(yàn)者視線(即感興趣區(qū)域)的跟蹤和分析。帕克西視線追蹤技術(shù)實(shí)時(shí)跟蹤幀率可達(dá)27FPS，而且接入方式靈活，再經(jīng)過軟件分析實(shí)現(xiàn)視線追蹤。通過Mean?Shift聚類算法和匈牙利算法，當(dāng)視線停留時(shí)間大于預(yù)設(shè)時(shí)長時(shí)，將畫面中吸引視覺注意力的圖片信息提取出來，并確定效應(yīng)模塊；之后，通過手柄確認(rèn)是否激活該模塊，若確認(rèn)，則播放相應(yīng)的動(dòng)畫畫面。