一种电力电缆隧道三维全景监测系统和方法技术方案

本发明专利技术实例公开了一种电力电缆隧道三维全景监测系统和方法，所述系统包括：场景构建模块、相机构建模块、渲染器模块；其中所述场景构建模块用于构建隧道的模型以生成场景；其中所述相机构建模块用于将场景中的物体模拟为规则几何体形状后通过正交投影相机和/或透视投影相机投射到场景构建模块构建的场景中；其中所述渲染器模块用于对场景构建模块和相机构建模块构建的场景和物体进行渲染以得到最终画面。

A three dimensional panoramic monitoring system and method for power cable tunnel

The invention discloses an instance of power cable tunnel three-dimensional panoramic monitoring system and method, the system comprises a scene construction module, camera module, construct the renderer module; wherein the scene construction module is used for constructing a tunnel model to generate the scene; wherein the phase build module is used to simulate the objects in the scene is the rules of geometry by orthogonal projection camera and / or camera perspective projection onto the scene construction modules to build the scene; wherein the renderer module is used for the construction of scene and camera module construction scenes and objects of rendering module to get the final picture.

【技术实现步骤摘要】
一种电力电缆隧道三维全景监测系统和方法
本专利技术涉及电子
，特别是一种电力电缆隧道三维全景监测系统和方法。
技术介绍
当前三维场景应用越来越广泛，而应用的建模技术也多种多样，普遍包括：传统的3dmax建模、以及最近新兴的基于BIM建筑模型、激光雷达扫描建模、航空测绘三维建模等技术。现有的电力系统由于广泛采用电缆隧道来布设电力电缆，现有的这些三维场景建模技术虽然有很多优点，但是应用在电力电缆隧道三维全景监测领域时则普遍存在着周期长、工作量大、成本高的问题，不完全适合电力电缆隧道监控系统。同时，这种问题不仅仅存在于电力电缆隧道的三维全景监测，还存在于其他的隧道系统，例如市政综合管廊。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术实施例的目的是提供一种能够对各种管路和隧道进行三维监测的电力电缆隧道三维全景监测系统和方法。为了实现上述目的，本专利技术实施例提出了一种电力电缆隧道三维全景监测系统，包括：场景(scene)构建模块、相机(camera)构建模块、渲染器(renderer)模块；其中所述场景构建模块用于构建隧道的模型以生成场景；其中所述相机构建模块用于将场景中的物体模拟为规则几何体形状后通过正交投影相机和/或透视投影相机投射到场景构建模块构建的场景中；其中所述渲染器(renderer)模块用于对场景构建模块和相机构建模块构建的场景和物体进行渲染以得到最终画面。其中，所述系统还包括：光影投影模块、纹理贴图模块、方位控制模块；所述光影投影模块用于在场景和物体上营造出光影效果；所述光影投影模块执行以下操作以生成光投影：开启渲染器的地图阴影，然后启用光线的投影，再把模型设置为生成投影，最后把模型设置为接收阴影以生成投影；所述纹理贴图模块用于利用预设的三维模型的图片在模型表面进行贴图；所述方位控制模块用于在场景中生成第一视角的移动相机，以根据使用者对于相机的移动速度和视角变化，将对应位置的场景和物体进行显示。其中，所述系统还包括对象拾取模块，用于通过光线拾取场景中的物体，所述对象拾取模块执行以下操作：接收使用者输入的位置信息，以判断对应位置的光线是否与场景中制定的物体集合相交，如果是则触发该光线上绑定的事件。进一步的，本专利技术实施例还提出了一种电力电缆隧道三维全景监测方法，包括：构建隧道的模型以生成场景；将场景中的物体模拟为规则几何体形状后通过正交投影相机和/或透视投影相机投射到场景构建模块构建的场景中；对场景构建模块和相机构建模块构建的场景和物体进行渲染以得到最终画面。其中，还包括：利用环境光、平行光、或者点光源在场景和物体上营造出光影效果；开启渲染器的地图阴影，然后启用光线的投影，再把模型设置为生成投影，最后把模型设置为接收阴影以生成投影。其中，还包括：利用预设的三维模型的图片在模型表面进行贴图。其中，还包括：在场景中生成第一视角的移动相机，以根据使用者对于相机的移动速度和视角变化，将对应位置的场景和物体进行显示。其中，还包括：通过光线拾取场景中的物体，所述对象拾取模块执行以下操作：接收使用者输入的位置信息，以判断对应位置的光线是否与场景中制定的物体集合相交，如果是则触发该光线上绑定的事件。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：上述技术方案通过对Three.js的二次封装，创建简单的几何体配合光线投影设置和文理贴图的使用，来构造完整的综合管廊实体。构建三维场景需要一个场景即scene，一个相机即camera，一些需要的三维实体，最后需要渲染器renderer将观察到的场景渲染到屏幕上的指定区域。本方法将综合管廊场景抽象成具体的几何体组合并逐一分解，再利用接口调用相应的几何体组成模拟的完整三维场景，最后渲染上光影效果使得场景更具真实性。在构建完整个三维场景后，对该场景添加方向控制，用户既可以由远及近的监控管廊，还可以调节场景左右方向的移动以便查看管廊每个角落每个设备的具体情况。此外，本方法支持在场景中引入obj、3ds、gltf等格式的三维模型，可以根据用户要求完成这一功能。完成静态的场景模拟后，根据需求对一些信息监测设备或者采集设备进行数据的绑定，全方位掌握设备的使用情况，方便专业人员的辅助运维。附图说明图1为本专利技术实施例生成的综合管廊三维场景效果图；图2为本专利技术实施例生成的3D模型引入效果图；图3为本专利技术实施例生成的用户交互效果图；图4为本专利技术实施例的流程图。具体实施方式为了说明本专利技术的一种基下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。为了实现上述目的，本专利技术实施例提出了一种电力电缆隧道三维全景监测系统，包括：场景(scene)构建模块、相机(camera)构建模块、渲染器(renderer)模块；其中所述场景构建模块用于构建隧道的模型以生成场景；其中所述相机构建模块用于将场景中的物体模拟为规则几何体形状后通过正交投影相机和/或透视投影相机投射到场景构建模块构建的场景中；其中所述渲染器(renderer)模块用于对场景构建模块和相机构建模块构建的场景和物体进行渲染以得到最终画面。其中，所述系统还包括：光影投影模块、纹理贴图模块、方位控制模块；所述光影投影模块用于在场景和物体上营造出光影效果；所述光影投影模块执行以下操作以生成光投影：开启渲染器的地图阴影，然后启用光线的投影，再把模型设置为生成投影，最后把模型设置为接收阴影以生成投影；所述纹理贴图模块用于利用预设的三维模型的图片在模型表面进行贴图；所述方位控制模块用于在场景中生成第一视角的移动相机，以根据使用者对于相机的移动速度和视角变化，将对应位置的场景和物体进行显示。其中，所述系统还包括对象拾取模块，用于通过光线拾取场景中的物体，所述对象拾取模块执行以下操作：接收使用者输入的位置信息，以判断对应位置的光线是否与场景中制定的物体集合相交，如果是则触发该光线上绑定的事件。具体来说，本专利技术实施例包括以下的主要功能：为满足未来监控系统更加智能化、数据监测更加直观化的需求，本方法结合电力电缆隧道的实际情况，对Three.js进行了适应性改造和二次封装，研究出一种构建三维场景的方法。该方法只需引入Three.js插件就可以随心构建想要创建的实体，既可以和电力电缆隧道业务模型相融合，又可以为实体绑定事件和数据，为进一步信息监控提供了基础。实现效果图如附图1。本专利技术通过对Three.js的二次封装，创建简单的几何体配合光线投影设置和文理贴图的使用，来构造完整的综合管廊实体。实现效果如附图1。构建三维场景需要一个场景即scene，一个相机即camera，一些需要的三维实体，最后需要渲染器renderer将观察到的场景渲染到屏幕上的指定区域。本方法将综合管廊场景抽象成具体的几何体组合并逐一分解，再利用接口调用相应的几何体组成模拟的完整三维场景，最后渲染上光影效果使得场景更具真实性。在构建完整个三维场景后，对该场景添加方向控制，用户既可以由远及近的监控管廊，还可以调节场景左右方向的移动以便查看管廊每个角落每个设备的具体情况。此外，本方法支持在场景中引入obj、3ds、gltf等格式的三维模型，可以根据用户要求完成这一功能。实现效果如附图2。完成静态的场景模拟后，根据需求对一些信息监测设备或者采集设备进行数据的绑定，全方位掌握设备的使用情况，方便专业人员的辅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力电缆隧道三维全景监测系统，其特征在于，包括：场景构建模块、相机构建模块、渲染器模块；其中所述场景构建模块用于构建隧道的模型以生成场景；其中所述相机构建模块用于将场景中的物体模拟为规则几何体形状后通过正交投影相机和/或透视投影相机投射到场景构建模块构建的场景中；其中所述渲染器模块用于对场景构建模块和相机构建模块构建的场景和物体进行渲染以得到最终画面。

【技术特征摘要】
1.一种电力电缆隧道三维全景监测系统，其特征在于，包括：场景构建模块、相机构建模块、渲染器模块；其中所述场景构建模块用于构建隧道的模型以生成场景；其中所述相机构建模块用于将场景中的物体模拟为规则几何体形状后通过正交投影相机和/或透视投影相机投射到场景构建模块构建的场景中；其中所述渲染器模块用于对场景构建模块和相机构建模块构建的场景和物体进行渲染以得到最终画面。2.根据权利要求1所述的电力电缆隧道三维全景监测系统，其特征在于，所述系统还包括：光影投影模块；所述光影投影模块包括环境光、平行光和点光源，用于在场景和物体上营造出光影效果；所述光影投影模块执行以下操作以生成光投影：开启渲染器的地图阴影，然后启用光线的投影，最后设置好生成投影的模型和接收阴影的模型。3.根据权利要求1所述的电力电缆隧道三维全景监测系统，其特征在于，所述系统还包括：纹理贴图模块；所述纹理贴图模块用于利用预设的三维模型的图片在模型表面进行贴图。4.根据权利要求1所述的电力电缆隧道三维全景监测系统，其特征在于，所述系统还包括：方位控制模块；所述方位控制模块用于在场景中生成第一视角的移动相机，以根据使用者对于相机的移动速度和视角变化，将对应位置的场景和物体进行显示。5.根据权利要求1所述的电力电缆隧道三维全景监测系统，其特征在于，所述系统还包括：所述系统还包括对象拾取模块，用于通过光线拾取场...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘浩，张静，张志学，李喆，李国东，郭少川，刘小波，
申请(专利权)人：北京许继电气有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京,11