一種電力隧道環(huán)境的三維模型庫建立方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電力隧道環(huán)境的三維模型庫建立方法，包括模型分析、基礎建模、模型處理、模型導出的步驟，通過本方法構(gòu)建的三維模型庫中的模型可以快速應用到不同的三維場景中，有效提高了三維場景創(chuàng)建效率。本發(fā)明如果需要更新模型信息，僅需要更新模型庫中的對應模型文件即可，場景加載時可以自動使用新的模型文件，降低了系統(tǒng)的耦合度；模型文件在場景構(gòu)建模塊中僅需要加載一次，加載后的模型可以被復制成多個模型對象應用的場景中，復制后的模型對象僅保存模型的基礎信息，大大減少了內(nèi)存占用率；三維場景以配置文件為基礎，修改配置文件就可以對三維場景進行調(diào)整，無需重新編譯發(fā)布，大大提高了應用的靈活性。
【專利說明】一種電力隧道環(huán)境的三維模型庫建立方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電力隧道環(huán)境的三維模型庫建立方法。
【背景技術(shù)】
[0002]三維技術(shù)已經(jīng)在社會中得到了廣泛的應用，尤其是在電力監(jiān)控行業(yè)中，利用三維場景還原技術(shù)，可以逼真再現(xiàn)隧道內(nèi)部的環(huán)境結(jié)構(gòu)以及監(jiān)控設備的運行狀態(tài)，但電力隧道具有距離長、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜、監(jiān)控設備種類繁多的特點，如何能夠高效的構(gòu)建三維場景，提高模型的重復利用率，為用戶提供更好的三維場景體驗是我們需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，通過本方法構(gòu)建的三維模型庫中的模型可以快速應用到不同的三維場景中，有效提高了三維場景創(chuàng)建效率。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種電力隧道環(huán)境的三維模型庫建立方法，具體步驟為:
[0006]步驟一:根據(jù)現(xiàn)場隧道環(huán)境進行素材采集和建模分析；
[0007]步驟二:在建模分析的基礎上，通過三維建模工具創(chuàng)建三維模型；
[0008]步驟三:將創(chuàng)建好的三維模型在模型處理組件中進行加工處理，將處理完畢的模型導出到指定模型目錄中進行保存；
[0009]步驟四:創(chuàng)建三維場景配置文件，將處理好的模型導出到指定位置；
[0010]步驟五:根據(jù)配置文件動態(tài)加載指定目錄中的三維模型信息，創(chuàng)建三維場景；
[0011]所述步驟一，根據(jù)現(xiàn)場隧道環(huán)境進行素材采集和建模分析。素材采集的對象主要有隧道基本信息、隧道走向、隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)、隧道內(nèi)部各種工作設備等，例如:隧道整體長度、隧道寬高、隧道拐彎位置、設備擺放位置、電纜擺放位置、隧道中設備的種類以及數(shù)量等，隧道中終端設備的種類一般包括監(jiān)測風機、水泵、溫度、濕度、煙霧、水位、井蓋、各種有毒有害氣體以及電纜護層接地電流及故障電流的終端設備。素材的采集主要是根據(jù)隧道中拍攝的圖片以及施工圖紙進行分析采集。根據(jù)采集的素材對整個隧道環(huán)境進行分析，分析出在創(chuàng)建模型的過程中需要創(chuàng)建的三維模型組件，這些三維模型組件為組成整個模型的基礎單元，即:整個三維模型是根據(jù)這些基礎組件進行拼接。在創(chuàng)建的三維模型庫中，三維模型被分為三種類型，分別是:隧道環(huán)境模型、輔助模型和監(jiān)控設備模型。隧道環(huán)境模型用于構(gòu)建電力隧道的整體走向，例如四周墻壁、電纜支架、輸電電纜等；輔助模型用于隧道內(nèi)輔助設備的展示，例如安全出口指示牌、輸電電纜標識牌等；監(jiān)控設備模型能夠根據(jù)設備的工作狀態(tài)和報警信息展示不同的三維動畫效果，例如風機設備、水泵設備、門禁設備等。
[0012]所述步驟二，三維模型在完成基礎建模之后，需要根據(jù)模型類型進行不同的加工處理。隧道環(huán)境模型為了實現(xiàn)快速拼接功能，需要在模型的前面和后面添加快速拼接組件，為了防止模型被穿透，需要添加剛體組件和碰撞檢測組件等；輔助模型通常不需要添加處理操作；監(jiān)控設備模型需要根據(jù)設備自身特點添加不同的組件信息，例如文本組件、動畫組件、聲音組件等。
[0013]所述步驟三，處理完畢的模型就可以進行導出操作，導出后的模型文件分別保存在不同的文件夾內(nèi)方便場景構(gòu)建模塊調(diào)用顯示。
[0014]所述步驟四，為了實現(xiàn)快速構(gòu)建隧道三維場景的應用，整條隧道三維場景中用到的模型信息可以保存到一個配置文件中，配置文件記錄了模型的名稱、三維坐標信息和角度信息，其中針對隧道環(huán)境模型還需要配置模型的拼接個數(shù)。根據(jù)每個配置文件就可以創(chuàng)建不同的隧道三維場景。
[0015]所述步驟五，根據(jù)配置文件創(chuàng)建三維場景，場景構(gòu)建模塊首先獲取到指定的配置文件信息，按照隧道環(huán)境模型、輔助模型和監(jiān)控設備模型的順序?qū)⑼獠康哪Ｐ臀募虞d到場景構(gòu)建模塊中。根據(jù)環(huán)境模型的配置順序和拼接個數(shù)進行自動拼接處理，快速構(gòu)建隧道三維環(huán)境場景；根據(jù)輔助模型和監(jiān)控設備模型的三維坐標和角度數(shù)據(jù)，自動創(chuàng)建到指定空間位置上。
[0016]所述場景構(gòu)建模塊，主要用于構(gòu)建三維場景，實現(xiàn)了環(huán)境模型拼接、構(gòu)建輔助模型、監(jiān)控設備模型擺放、設備實時狀態(tài)處理等。
[0017]所述監(jiān)控設備安裝在電力隧道內(nèi)，是一種采用高集成度及超低功耗設計的硬件設備，對電力隧道中各種環(huán)境數(shù)據(jù)進行采集，可以檢測隧道內(nèi)溫度、濕度、煙霧、水位、井蓋、各種有毒有害氣體，也可以對電纜護層接地電流及故障電流進行檢測，以及終端控制設備:控制隧道照明、通風、排水終端。各監(jiān)測終端均采用超低功耗設計，實現(xiàn)了常規(guī)功耗下無法實現(xiàn)的實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集。
[0018]本發(fā)明的有益效果:
[0019]通過本方法創(chuàng)建的三維模型庫，可以快速應用到不同的三維場景中，提高了模型的利用率；快速拼接功能可以有效提高三維場景的制作效率，僅需要創(chuàng)建差異部分的模型就可以自動拼接成整條隧道的效果，節(jié)省了大量的建模時間；如果需要更新模型信息，僅需要更新模型庫中的對應模型文件即可，場景加載時可以自動使用新的模型文件，降低了系統(tǒng)的耦合度；模型文件在場景構(gòu)建模塊中僅需要加載一次，加載后的模型可以被復制成多個模型對象應用的場景中，復制后的模型對象僅保存模型的基礎信息，如坐標信息、角度信息等，大大減少了內(nèi)存占用率；三維場景以配置文件為基礎，修改配置文件就可以對三維場景進行調(diào)整，無需重新編譯發(fā)布，大大提高了應用的靈活性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為三維模型庫建立方法流程圖；
[0021]圖2為三維模型庫使用方法流程圖；
[0022]圖3為三維模型處理流程圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0024]如圖1所示，為三維模型庫建立方法流程圖，建立三維模型庫主要步驟有:
[0025](I)對現(xiàn)場隧道場景進行建模分析和素材采集，為基礎建模做準備。
[0026]創(chuàng)建基礎模型之前需要對現(xiàn)場的隧道環(huán)境進行實地勘察，針對環(huán)境模型需要掌握隧道整體走向，隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)，隧道寬度高度，電纜擺放位置等信息；針對輔助模型需要掌握輔助模型種類，模型的擺放位置擺放角度等信息；針對監(jiān)控設備需要掌握設備的功能，設備各種工作狀態(tài)，設備的操控方式等信息。根據(jù)以上的實地勘察后，對隧道環(huán)境進行素材采集整理和建模分析。素材的采集主要是根據(jù)隧道中拍攝的圖片以及施工圖紙進行分析采集。根據(jù)采集的素材對整個隧道環(huán)境進行分析，分析出在創(chuàng)建模型的過程中需要創(chuàng)建的模型種類，這些模型組件為組成整個模型的基礎單元，即:整個三維模型是根據(jù)這些基礎組件進行拼接。
[0027]在創(chuàng)建的三維模型庫中，三維模型被分為三種類型，分別是:隧道環(huán)境模型、輔助模型和監(jiān)控設備模型。隧道環(huán)境模型用于構(gòu)建電力隧道的整體走向，例如四周墻壁、電纜支架、輸電電纜等；輔助模型用于隧道內(nèi)輔助設備的展示，例如安全出口指示牌、輸電電纜標識牌等；監(jiān)控設備模型能夠根據(jù)設備的工作狀態(tài)和報警信息展示不同的三維動畫效果，例如風機設備、水泵設備、門禁設備等。
[0028](2)在現(xiàn)有素材的基礎上對，針對環(huán)境模型、輔助模型、設備模型創(chuàng)建獨立的三維模型。
[0029]相同種類的輔助模型和設備模型僅需要創(chuàng)建一次基礎模型即可；環(huán)境模型也只需要創(chuàng)建差異部分，例如長度為100米的隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全一樣，則僅需要創(chuàng)建一個I米的基礎模型，通過自動拼接功能，還原出100米的隧道效果。
[0030]三維模型在完成基礎建模之后，需要根據(jù)模型類型進行不同的加工處理。隧道環(huán)境模型為了實現(xiàn)快速拼接功能，需要在模型的前面和后面添加快速拼接組件，為了防止模型被穿透，需要添加剛體組件和碰撞檢測組件等；輔助模型通常不需要添加處理操作；監(jiān)控設備模型需要根據(jù)設備自身特點添加不同的組件信息，例如文本組件、動畫組件、聲音組件等。
[0031](3)將基礎模型載入到模型處理模塊中進行加工處理。
[0032]基礎模型只是一個中間模型，只有經(jīng)過模型加工處理之后才能夠放入到模型庫中進行使用。需要根據(jù)模型類型進行不同的加工處理。隧道環(huán)境模型為了實現(xiàn)快速拼接功能，需要在模型的前面和后面添加快速拼接組件，為了防止模型被穿透，需要添加剛體組件和碰撞檢測組件等；輔助模型通常不需要添加處理操作；監(jiān)控設備模型需要根據(jù)設備自身特點添加不同的組件信息，例如文本組件、動畫組件、聲音組件等。
[0033](4)創(chuàng)建三維場景配置文件，將處理好的模型導出到指定位置。
[0034]為了實現(xiàn)快速構(gòu)建隧道三維場景的應用，整條隧道三維場景中用到的模型信息可以保存到一個配置文件中，配置文件記錄了模型的名稱、三維坐標信息和角度信息，其中針對隧道環(huán)境模型還需要配置模型的拼接個數(shù)。根據(jù)每個配置文件就可以創(chuàng)建不同的隧道三維場景。
[0035]導出后的模型需要保存到模型庫的指定位置，環(huán)境模型、輔助模型、以及監(jiān)控設備模型被分別保存到不同的文件夾中。
[0036]如圖2所示，為三維模型庫使用方法流程圖:
[0037]經(jīng)過處理導出后的模型可以應用到不同的三維場景中，配置文件決定了隧道模型的三維走向，隧道中所使用監(jiān)控設備和輔助設備，以及模型的擺放位置和旋轉(zhuǎn)角度。
[0038]場景構(gòu)建模塊在運行時，首先讀取到指定的配置文件，根據(jù)配置文件將外部的模型載入內(nèi)存中，根據(jù)拼接信息、位置信息和角度信息自動構(gòu)建三維場景。
[0039]只要是模型庫中存在的模型就可以被應用的不同的三維場景中，模型庫中不存在的模型僅需要不斷地向模型庫中添加即可，這樣伴隨著模型庫中的模型不斷豐富，就可以快速構(gòu)建三維場景。
[0040]如圖3所示，為三維模型處理流程:
[0041]環(huán)境模型、輔助模型和設備模型只有經(jīng)過模型處理之后才能應用到模型場景中。環(huán)境模型需要根據(jù)現(xiàn)場隧道走向設置需要拼接的個數(shù)，同時需要添加拼接組件、碰撞檢測組件等，拼接組件可用于模型的自動拼接功能，碰撞檢測組件可用于防止被其他模型穿透功能。
[0042]監(jiān)控設備模型應用三維場景中，需要根據(jù)設備自身特點進行不同的三維效果處理，主要包含文字、聲音、動畫、光照效果。處理好的模型應用到場景中，可以根據(jù)設備的實時狀態(tài)展示不同的三維效果，例如:風機當前狀態(tài)為開啟，則可以控制風機模型中的扇葉不停地旋轉(zhuǎn)；聲光報警器發(fā)生告警時，控制聲光報警器模型播放報警聲音和發(fā)出報警指示燈光效果。
[0043]輔助模型通常不具備狀態(tài)的展示，僅需要直接導出就可以應用到三維場景中。此類模型包含安全撤離標志、電纜信息標牌、隧道距離信息牌等。
[0044]上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎上，本領域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電力隧道環(huán)境的三維模型庫建立方法，其特征是，包括如下步驟: 步驟一:根據(jù)現(xiàn)場隧道環(huán)境進行素材采集和建模分析； 步驟二:在建模分析的基礎上，通過三維建模工具創(chuàng)建三維模型； 步驟三:將創(chuàng)建好的三維模型在模型處理組件中進行加工處理，將處理完畢的模型導出到指定模型目錄中進行保存； 步驟四:創(chuàng)建三維場景配置文件，將處理好的模型導出； 步驟五:根據(jù)配置文件動態(tài)加載指定目錄中的三維模型信息，創(chuàng)建三維場景。
2.如權(quán)利要求1所述的電力隧道環(huán)境的三維模型庫建立方法，其特征是，所述步驟一，素材的采集是根據(jù)隧道中拍攝的圖片以及施工圖紙進行采集。
3.如權(quán)利要求1所述的電力隧道環(huán)境的三維模型庫建立方法，其特征是，所述建模分析是根據(jù)采集的素材對整個隧道環(huán)境進行分析，分析出在創(chuàng)建模型的過程中需要創(chuàng)建的三維模型組件，這些三維模型組件為組成整個模型的基礎單元。
4.如權(quán)利要求3所述的電力隧道環(huán)境的三維模型庫建立方法，其特征是，所述三維模型組件包括:隧道環(huán)境模型、輔助模型和監(jiān)控設備模型；隧道環(huán)境模型用于構(gòu)建電力隧道的整體走向；輔助模型用于隧道內(nèi)輔助設備的展示；監(jiān)控設備模型能夠根據(jù)設備的工作狀態(tài)和報警信息展示不同的三維動畫效果。
5.如權(quán)利要求4所述的電力隧道環(huán)境的三維模型庫建立方法，其特征是，所述步驟二，隧道環(huán)境模型在模型的前面和后面添加快速拼接組件或/和添加剛體組件和碰撞檢測組件；監(jiān)控設備模型根據(jù)設備自身特點添加不同的組件信息。
6.如權(quán)利要求1所述的電力隧道環(huán)境的三維模型庫建立方法，其特征是，所述步驟三，處理完畢的模型就可以進行導出操作，導出后的模型文件分別保存在不同的文件夾內(nèi)方便場景構(gòu)建模塊調(diào)用顯示。
7.如權(quán)利要求1所述的電力隧道環(huán)境的三維模型庫建立方法，其特征是，所述步驟四，整條隧道三維場景中用到的模型信息保存到一個配置文件中，配置文件記錄了模型的名稱、三維坐標信息和角度信息，其中針對隧道環(huán)境模型還配置模型的拼接個數(shù)。
8.如權(quán)利要求1所述的電力隧道環(huán)境的三維模型庫建立方法，其特征是，所述步驟五，根據(jù)配置文件創(chuàng)建三維場景，首先獲取到指定的配置文件信息，按照隧道環(huán)境模型、輔助模型和監(jiān)控設備模型的順序?qū)⑼獠康哪Ｐ臀募虞d到場景構(gòu)建模塊中；根據(jù)環(huán)境模型的配置順序和拼接個數(shù)進行自動拼接處理，構(gòu)建隧道三維環(huán)境場景；根據(jù)輔助模型和監(jiān)控設備模型的三維坐標和角度數(shù)據(jù)，自動創(chuàng)建到指定空間位置上。
【文檔編號】G06T17/00GK103617646SQ201310503034
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】楊震威, 程勇, 吳建冬, 袁美英 申請人:山東康威通信技術(shù)股份有限公司