一种船舶辅助驾驶的三维场景构建方法技术

本发明专利技术公开一种船舶辅助驾驶的三维场景构建方法，其特点是将船舶信息设备获取的船舶位置、航向航速、航线信息，以及岛屿、地形数据在信息处理系统中建立实时对应的三维模型，并与头戴视景采集设备采集的图像进行融合，构建当前位置及角度下船舶航线及周边态势信息的三维场景图像，使船舶操纵人员看到融合航线及周边态势信息视景，达到辅助驾驶的效果。本发明专利技术与现有技术相比具有具有基本视景融合三维附加场景的信息图像，将船舶驾驶参考信息与船舶周围景象相结合供驾驶人员直接观察、参考，使驾驶人员更加直观、方便的了解掌握船舶发挥周围动态，使船舶操纵人员看到融合航线及周边态势信息视景，达到辅助驾驶的效果。

A Three-Dimensional Scene Construction Method for Ship Auxiliary Driving

【技术实现步骤摘要】
一种船舶辅助驾驶的三维场景构建方法
本专利技术涉及船厂生产管理
，尤其涉及一种基于虚拟现实的船舶辅助驾驶三维场景构建方法。
技术介绍
随着船舶制造工业信息化水平越来越高，对船舶制造各个环节协调高效的要求日益提升，分段作为船舶建造过程中必不可少的重要组成部分，其调度管理效率对船厂的生产效能有着直接的影响。一般情况下，船厂的分段堆场有若干块场地，不同的分段又存放在不同的位置，且同时存在多辆平板车、运输车作业，容易出现混乱的局面，存在着较大的安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足而设计的一种船舶辅助驾驶的三维场景构建方法，采用虚拟现实增强技术，将船舶周边态势、航线、航向、纵横摇角度、位置坐标，利用船舶操纵人员头戴设备相对位置等信息，构建头戴设备当前位置及角度下船舶航线、周边态势信息的三维场景图像，并与当前AR头戴设备视频采集图像相结合，生成带有附加信息的场景图像，以便船舶操纵人员清晰的观察到航线及周边动态信息，达到辅助驾驶的效果。本专利技术的目的是这样实现的：一种船舶辅助驾驶的三维场景构建方法，其特点是将船舶信息设备获取的船舶位置、航向航速、航线信息，以及岛屿、地形数据在信息处理系统中建立实时对应的三维模型，并与头戴视景采集设备采集的图像进行融合，构建当前位置及角度下船舶航线及周边态势信息的三维场景图像，使船舶操纵人员看到融合航线及周边态势信息视景，达到辅助驾驶的效果；所述信息处理系统包括：航线及船舶周边态势三维场景生成模块、三维场景摄像机位置确认模块、三维场景主摄像机旋转角度确认模块、场景生成模块和图像处理模块；所述船舶信息设备包括：头戴定位设备、船舶定位设备、水平仪、罗经、电子海图和船舶AIS/导航雷达；所述电子海图和船舶AIS/导航雷达接入航线及船舶周边态势三维场景生成模块；所述三维场景摄像机位置确认模块将航线及船舶周边态势三维场景生成模块的输出信息与头戴定位设备和船舶定位设备的采集信息进行摄像机位置确认；所述三维场景主摄像机旋转角度确认模块将三维场景摄像机位置确认模块的输出信息与头戴定位设备、水平仪和罗经的采集信息进行摄像机旋转角度确认；所述场景生成模块将三维场景主摄像机旋转角度确认模块的输出信息生成附加场景图像；所述图像处理模块将头戴视景采集设备的采集图像与场景生成模块的附加场景进行融合，生成带有附加信息的三维场景图像。本专利技术与现有技术相比具有具有基本视景融合三维附加场景的信息图像，将船舶驾驶参考信息与船舶周围景象相结合供驾驶人员直接观察、参考，使驾驶人员更加直观、方便的了解掌握船舶发挥周围动态，使船舶操纵人员看到融合航线及周边态势信息视景，达到辅助驾驶的效果。附图说明图1为本专利技术流程示意图。具体实施方式参阅附图1，本专利技术由信息处理系统10将船舶信息设备8生成的附加场景与头戴视景采集设备1采集的图像进行融合，构建当前位置及角度下船舶航线及周边态势信息的三维场景图像，达到船舶辅助驾驶的效果；所述信息处理系统10包括：航线及船舶周边态势三维场景生成模块14、三维场景摄像机位置确认模块15、三维场景主摄像机旋转角度确认模块16、场景生成模块17和图像处理模块18；所述船舶信息设备8包括：头戴定位设备2、船舶定位设备3、水平仪4、罗经5、电子海图6和船舶AIS/导航雷达7；所述电子海图6和船舶AIS/导航雷达7与航线及船舶周边态势三维场景生成模块14连接；所述三维场景摄像机位置确认模块15与航线及船舶周边态势三维场景生成模块14的输出，以及头戴定位设备2和船舶定位设备3连接；所述三维场景主摄像机旋转角度确认模块16与三维场景摄像机位置确认模块15的输出，以及头戴定位设备2、水平仪4和罗经5连接；所述场景生成模块17输入端与三维场景主摄像机旋转角度确认模块16输出端连接；所述图像处理模块18与场景生成模块17的输出，以及头戴视景采集设备1连接。本专利技术是这样构建三维场景的：将获取船舶AIS/导航雷达7、电子海图6有关周边船舶位置、航向航速、航线信息及岛屿、地形等障碍物数据，在信息处理系统10中建立实时对应的三维模型，船舶航向航速用带方向、长度的三维箭头表示，航线用平铺在三维场景中水平面且具有一定宽度的折线表示，以利于船舶驾驶人员清晰的观察到航线及周边动态信息。获取船舶定位设备3的地理坐标数据，以确定船舶自身在三维场景中的位置，然后将头戴定位设备2获取的相对位置坐标数据，以确定主摄像机组（左、右眼摄像机）在船舶自身的相对位置，并确定主摄像机组的旋转角度；获取罗经5的船舶艏向、水平仪4的船舶纵横摇角，即基础坐标系旋转角，再将获取头戴定位设备2相对水平旋转角及俯仰角，即相对坐标系旋转角，通过两个坐标系的旋转及相对位置进行矢量运算，得到主摄像机组的旋转角度，最后图像处理模块18将基本视景作为背景，叠加主摄像机组在三维场景中观察到的场景，并输出给头戴三维立体显示设备。本专利技术是这样应用在船舶辅助驾驶体验室的：将头戴视景采集设备1、头戴定位设备2、船舶定位设备3、水平仪4、罗经5、电子海图6、船舶AIS/导航雷达7，以及包括主摄像机的左、右眼摄像机和头戴三维立体显示设备等所有设备与信息处理系统10连接后，该系统立即收集船舶信息相关数据构建船舶周边动态三维场景，结合视景采集图像，生成用于观察的三维立体图像，并输出给头戴三维立体显示设备。驾驶人员佩戴后，可以在基础视景中看到加载的三维的周边动态、航线等信息，并可以通过转头、俯仰等动作变换视角进行观察。以上只是对本专利技术作进一步的说明，并非用以限制本专利，凡为本专利技术等效实施，均应包含于本专利的权利要求范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种船舶辅助驾驶的三维场景构建方法，其特征在于将船舶信息设备获取的船舶位置、航向航速、航线信息，以及岛屿、地形数据在信息处理系统中建立实时对应的三维模型，并与头戴视景采集设备采集的图像进行融合，构建当前位置及角度下船舶航线及周边态势信息的三维场景图像，达到船舶辅助驾驶的效果，所述信息处理系统包括：航线及船舶周边态势三维场景生成模块、三维场景摄像机位置确认模块、三维场景主摄像机旋转角度确认模块、场景生成模块和图像处理模块；所述船舶信息设备包括：头戴定位设备、船舶定位设备、水平仪、罗经、电子海图和船舶AIS/导航雷达；所述电子海图和船舶AIS/导航雷达接入航线及船舶周边态势三维场景生成模块；所述三维场景摄像机位置确认模块将航线及船舶周边态势三维场景生成模块的输出信息与头戴定位设备和船舶定位设备采集信息进行摄像机位置确认；所述三维场景主摄像机旋转角度确认模块将三维场景摄像机位置确认模块的输出信息与头戴定位设备、水平仪和罗经采集信息进行摄像机旋转角度确认；所述场景生成模块将三维场景主摄像机旋转角度确认模块的输出信息生成附加场景图像；所述图像处理模块将头戴视景采集设备采集图像与场景生成模块输出的附加场景进行融合，生成带有附加信息的三维场景图像。...

【技术特征摘要】
1.一种船舶辅助驾驶的三维场景构建方法，其特征在于将船舶信息设备获取的船舶位置、航向航速、航线信息，以及岛屿、地形数据在信息处理系统中建立实时对应的三维模型，并与头戴视景采集设备采集的图像进行融合，构建当前位置及角度下船舶航线及周边态势信息的三维场景图像，达到船舶辅助驾驶的效果，所述信息处理系统包括：航线及船舶周边态势三维场景生成模块、三维场景摄像机位置确认模块、三维场景主摄像机旋转角度确认模块、场景生成模块和图像处理模块；所述船舶信息设备包括：头戴定位设备、船舶定位设备、水平仪、罗经、电子海图和船舶AIS/导航雷达；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王真，何宁，徐欣，肖炳辉，朱松，高佳琪，叶笛，
申请(专利权)人：中船第九设计研究院工程有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31