[發(fā)明專利]基于全息通訊系統(tǒng)的三維遠(yuǎn)程施工方法及其實現(xiàn)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010440662.6
• 申請日: 2020-05-22
• 公開（公告）號: CN111679566B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹良才;何澤浩
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: G03H1/08
• 分類號: G03H1/08
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 孟慶瑩

本發(fā)明提出一種基于全息通訊系統(tǒng)的三維遠(yuǎn)程施工方法及其實現(xiàn)裝置，其中，方法包括：步驟101，三維相機(jī)或傳感器對三維場景的捕捉；步驟102，三維建模算法對三維場景的建模；步驟103，快速全息算法對三維模型全息圖的計算；步驟104，網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)對計算全息圖的傳輸；步驟105，全息顯示設(shè)備對計算全息圖的接收和顯示；步驟106，三維交互系統(tǒng)在全息顯示結(jié)果上的操作；步驟107，網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)對操作結(jié)果的傳輸及對施工作業(yè)設(shè)備的操縱。根據(jù)本發(fā)明的基于全息通訊系統(tǒng)的三維遠(yuǎn)程施工方法，相對于二維遠(yuǎn)程施工，提高了系統(tǒng)展示的直觀性和準(zhǔn)確性，增強(qiáng)了系統(tǒng)操作的易用性，極大提高了系統(tǒng)的工作效率，具備了學(xué)習(xí)成本低、安全性高以及適用范圍廣的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工程施工領(lǐng)域，尤其涉及基于全息通訊系統(tǒng)的三維遠(yuǎn)程施工方法及其實現(xiàn)裝置。

背景技術(shù)

在相關(guān)技術(shù)中，遠(yuǎn)程施工可以將施工人員和施工環(huán)境分離，具有許多突出特點：首先，突破了工作條件限制，施工人員無需暴露于惡劣的氣候條件中，可以展開施工作業(yè)的時間段大幅增加；第二，突破了安全條件限制，施工人員無需親臨危險條件下的施工現(xiàn)場，相關(guān)行業(yè)從業(yè)人員的人身安全得到保障；第三，擴(kuò)展了工程機(jī)械應(yīng)用范圍，使在施工人員無法進(jìn)入的場所展開作業(yè)成為可能。

然而，當(dāng)前的遠(yuǎn)程施工系統(tǒng)往往采用傳統(tǒng)監(jiān)視攝像頭采集施工作業(yè)場景，采用液晶顯示器在本地端進(jìn)行顯示。上述遠(yuǎn)程施工系統(tǒng)采集和顯示的圖像均為二維圖像，實際使用過程中，本地端操作人員無法根據(jù)一幅二維圖像準(zhǔn)確判斷施工作業(yè)設(shè)備與施工對象的位置關(guān)系，必須同時觀看多個液晶顯示器上的圖像信息。操作過程中，操作員需要不斷切換觀察各顯示器顯示的圖像，增加了操作員的疲勞感，降低了遠(yuǎn)程作業(yè)的效率；同時，不同液晶顯示器顯示施工作業(yè)場景不同視角下的信息，當(dāng)其中每個視角差別較大時，本地端操作人員難以快速、準(zhǔn)確做出判斷，降低施工作業(yè)的速度和準(zhǔn)確率。由于以上挑戰(zhàn)，增加了上述遠(yuǎn)程施工系統(tǒng)的學(xué)習(xí)成本，本地端操作人員需要進(jìn)行長時間技能訓(xùn)練，進(jìn)一步增加了上述遠(yuǎn)程施工系統(tǒng)的使用成本。因此，上述技術(shù)存在改進(jìn)空間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

為此，本發(fā)明的第一個目的在于提出一種基于全息通訊系統(tǒng)的三維遠(yuǎn)程施工方法，根據(jù)本發(fā)明的基于全息通訊系統(tǒng)的三維遠(yuǎn)程施工方法，相對于二維遠(yuǎn)程施工，提高了系統(tǒng)展示的直觀性和準(zhǔn)確性，增強(qiáng)了系統(tǒng)操作的易用性，極大提高了系統(tǒng)的工作效率，具備了學(xué)習(xí)成本低、安全性高以及適用范圍廣的優(yōu)點。

本發(fā)明的第二個目的在于提出基于全息通訊系統(tǒng)的三維遠(yuǎn)程施工方法的實現(xiàn)裝置。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種基于全息通訊系統(tǒng)的三維遠(yuǎn)程施工方法，方法包括以下步驟：

步驟101，設(shè)定多個第一采集設(shè)備，采集不同視角下遠(yuǎn)程施工設(shè)備及周圍環(huán)境的三維場景信息；

步驟102，使用三維建模算法，根據(jù)采集設(shè)備采集的三維場景信息，繪制場景的三維模型；

步驟103，使用基于菲涅爾衍射積分的快速全息圖生成算法，實時計算三維場景模型的計算全息圖；

步驟104，使用網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，將計算全息圖由遠(yuǎn)程施工作業(yè)設(shè)備傳輸至本地端的全息顯示設(shè)備上；

步驟105，使用全息顯示設(shè)備接收并加載計算全息圖，通過衍射重建實現(xiàn)三維場景信息的全息顯示；

步驟106，使用三維交互系統(tǒng)，操作人員通過本地端操作臺對全息重建像進(jìn)行相應(yīng)的施工作業(yè)操作；

步驟107，使用網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，回傳本地端施工操作信號，驅(qū)動施工作業(yè)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的施工動作。