[發明專利]一種內河航道數字孿生場景的構建方法及裝置

有效

• 申請號: 202110391804.9
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113223162B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 伍朝輝;任長興;王楓;武曉博;李賢統;符志強;王亮;呂子一;朱琳;徐萍
• 申請（專利權）人: 交通運輸部科學研究院;浙江省港航管理中心
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06T15/00
• 代理公司: 北京知迪知識產權代理有限公司 11628
• 代理人: 王勝利

1.一種內河航道數字孿生場景的構建方法，其特征在于，所述構建方法包括如下步驟：

多尺度航道場景構建，在數字孿生場景中構建真實內河航道場景中不同尺度對象從而獲得三維場景模型；

多路視頻三維實時融合，將所述真實內河航道場景中多路監控視頻實時三維融合到所述三維場景模型中從而形成具有多路實景視頻融合的數字孿生場景；

數字資產三維標注，將所述真實內河航道場景中的數字資產信息以三維標簽形式實時標注到所述數字孿生場景的對應位置；

物聯傳感數據匯聚融合，將所述真實內河航道場景中的多源物聯傳感數據實時三維匯聚到所述數字孿生場景中；

所述不同尺度對象包括航道及沿岸建筑、航道水域、重要通航建筑物、監控視頻區域內遠處建筑物和船舶；

所述多尺度航道場景構建步驟具體包括：

航道及沿岸建筑建模：采用無人機傾斜攝影技術來快速采集和構建航道及沿岸建筑的基礎幾何模型；

航道水域建模：采用淺水方程方法對航道區域水面實時計算水體的表面形態并繪制；

重要通航建筑物建模：采用BIM建模方法構建重要通航建筑物的三維幾何模型；

監控視頻區域內遠處建筑物建模：采用基于場景拓撲關系的場景快速建模方法對監控視頻區域內遠處建筑物進行建模；

船舶建模：根據船舶類型和尺寸，利用BIM參數化建模方法構建船舶模型庫，根據船舶AIS數據驅動，在所述數字孿生場景中實時繪制不同船舶；

對以上建模方法及結果進行融合，形成與所述真實內河航道場景更加一致的數字孿生幾何場景；

所述多路視頻三維實時融合步驟根據監控攝像頭點位、方向、高度和相機內外參數，構建視頻內容與三維場景的拓撲關系，將真實內河航道場景中的多路監控視頻實時與內河航道的三維場景模型融合，形成具有多路實景視頻融合的數字孿生場景，并且，所述多路視頻三維實時融合步驟具體包括：

根據相機在真實場景中的位置與姿態，計算出三維場景模型中相機的位置與姿態值；

根據相機位置與姿態值，計算相機在三維模型場景中的模型視圖矩陣與投影矩陣；

根據模型視圖矩陣和投影矩陣，計算相機在三維場景模型中的視錐結構；

根據相機拍攝圖像，計算場景照片建模和相機參數，建立視頻圖像與模型紋理的投影關系；

根據投影關系，將原始視頻圖像投影到已構建得到的三維場景模型上；

將原始視頻圖像進行片元紋理化和色彩化渲染并融合到所投影到的所述三維場景模型上；

所述數字資產三維標注步驟具體包括：

建立虛實對象之間的一對一關聯關系：建立所述真實內河航道場景中資產與所述數字孿生場景中數字資產對象之間的一一對應關系；

設計數字資產數據接口與更新規則：設計其它資產系統與數字孿生數據庫的數據交換接口與更新規則；

數字資產三維標注：對數字孿生場景中的重要數字資產進行三維標注；

所述物聯傳感數據匯聚融合步驟具體包括：

建立虛實場景中物聯傳感器對象之間的關聯關系；

設計多源物聯傳感數據接口與更新規則；

在所述數字孿生場景中進行物聯傳感數據三維動態標注；

根據物聯傳感數據的變化，驅動更新數字孿生場景中的動態標簽及相關對象模型；

分析與報警聯動：對多源物聯傳感數據進行分析，針對分析得出的數據超限情況，及時生成報警事件，對警情確認和后續應急處置進行聯動。