[發明專利]一種用于室外施工作業的三維仿真方法及設備

在審

• 申請號: 202110439555.6
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113066188A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 周星圣
• 申請（專利權）人: 上海逸舟信息科技有限公司
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20;G06T17/10;G06K9/34;G06K9/62;G06F30/13;G06F111/04
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本發明公開了一種用于室外施工作業的三維仿真方法及設備，包括：收集點云數據以及現場圖片，并對點云數據進行數據拼接、降噪、配準和點云稀疏，得到完整的點云數據；根據點云數據以及圖片對場景中的物體建模；對點云數據進行實例化處理，得到點云數據的實例結構信息；對點云數據的實例結構信息中的每一個實例分別進行體素采樣，獲得點云與體素的映射關系，同時篩選出有點云數據的體素，對體素進行合并，獲得幾何結構；根據幾何結構和對應點云數據的實例結構信息，在物理引擎中生成對應的剛體或柔體，將剛體和柔體與點云做綁定，收集幾何結構的運動信息；對模型添加特性，并結合幾何結構的運動信息對模型進行操控，實現三維仿真。本發明通過三維仿真技術收集點云數據，獲取關鍵位置的數據信息及空間信息，建立模型并建立三維點云實景，并結合幾何結構、特性等來達到三維仿真的目的。

技術領域

本發明涉及室外施工作業領域，具體涉及一種用于室外施工作業的三維仿真方法及設備。

背景技術

近年來，隨著三維仿真技術的不斷發展，其逐漸被應用于安全工程、模擬施工和電力工程等領域。三維仿真技術中點云數據的收集是較為關鍵的一個環節，現有的點云獲取技術可分為接觸式掃描儀、激光雷達、結構光、三角測距（Triangulation）、以及立體視覺等多種。與傳統的測量方式相比，三維激光掃描數據采集速度快、采樣頻率高，但也導致點云數據具有高冗余、誤差分布非線性、不完整等特點，給海量三維點云的智能化處理帶來了極大的困難。

同時，相對三維激光掃描硬件設備的快速發展而言，三維點云的智能化處理發展較為落后，點云處理的智能化水平、軟件界面友好性、專業化應用數據接口方面還有待提高。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的缺陷，提供一種用于室外施工作業的三維仿真方法及設備，通過處理激光點云采集數據，獲取關鍵位置的數據信息及空間信息，建立三維點云實景。

實現上述目的的技術方案是：一種用于室外施工作業的三維仿真方法，包括如下步驟：

S1、收集點云數據以及現場圖片，并對點云數據進行數據拼接、降噪、配準和點云稀疏，得到完整的點云數據；

S2、根據點云數據以及圖片對場景中的物體建模；

S3、對點云數據進行實例化處理，得到點云數據的實例結構信息；

S4、對點云數據的實例結構信息中的每一個實例分別進行體素采樣，同時篩選出有點云數據的體素，獲得點云與體素的映射關系，對體素進行合并，獲得幾何結構；

S5、根據幾何結構和對應點云數據的實例結構信息，在物理引擎中生成對應的剛體或柔體，根據S4中的映射關系，將剛體和柔體與點云做綁定，收集幾何結構的運動信息；

S6、對S2中的模型添加特性，并結合幾何結構的運動信息對模型進行操控，實現三維仿真。

上述的一種用于室外施工作業的三維仿真方法，所述步驟S3包括如下步驟：

S31、對點云數據進行預采樣，同時建立KDTree加速點云搜索以及點云索引映射圖，反向映射到原始點云數據空間；

S32、加載語義網絡模型，把步驟S31中預處理的點云數據輸入語義分割模型中進行推理預測，獲取語義結構信息；

S33、使用DBSCAN算法把步驟S32中獲取的語義結構信息進行實例聚類，實現單個語義對象的實例分割，最終獲取到點云數據的實例結構信息。

上述的一種用于室外施工作業的三維仿真方法，所述步驟S5包括：根據幾何結構類型設置剛體和柔體物理參數。

上述的一種用于室外施工作業的三維仿真方法，所述步驟S5包括：根據點云數據的實例結構信息和不同幾何體之間的關系對剛體和柔體添加約束。

上述的一種用于室外施工作業的三維仿真方法，所述步驟S6中的特性包括：關節限制，可操作性，導電性和切割性。

本發明還提供一種電子設備，包括：

處理器和存儲器；