【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及灾害救援，具体为一种数字孪生与全息技术的cave救援场景构建方法及系统。
技术介绍
1、我国是个自然灾害频发的国家，每次灾害发生时都会导致当地居民出现不同程度伤亡的现象发生，每当灾害发生后，人们便会投入到艰苦的抢险救灾中去，而在灾害救援过程中，则需要投入大量的人力物力，同时在灾害救援前，往往需要对救援人员进行大量的救援模拟训练。
2、传统的灾害救援培训和演练往往受到限制，无法提供真实的灾害场景体验，导致救援人员应对灾害时可能遇到的挑战缺乏实际训练，导致救援工作往往会随着灾害的突发性和随机性变得更为困难，为克服这一问题，本专利技术旨在利用数字孪生和全息技术，构建具有高度真实感的可交互的虚实融合场景，以提高灾害救援人员的应对能力和效率，故而提出一种数字孪生与全息技术的cave救援场景构建方法及系统来解决上述问题。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种数字孪生与全息技术的cave救援场景构建方法及系统，具备提高训练真实感从而提高训练效果等优点，解决了训练不够真实而导致效果不佳的问题。
3、(二)技术方案
4、为实现上述提高训练真实感从而提高训练效果目的，本专利技术提供如下技术方案：一种数字孪生与全息技术的cave救援场景构建方法，包括：数字孪生技术、3d实时渲染技术、全息技术、cave虚拟现实技术、实时协作模块；
5、s1、数字孪生技术：这是一种通过集成物理反馈数据，
6、s2、3d实时渲染技术：是一种在显示设备上实时生成和更新三维图像的技术，3d实时渲染技术展现了在高质量渲染、高级交互技术集成以及新兴渲染技术应用方面；
7、s3、全息技术：全息技术利用干涉和衍射原理来记录并再现物体真实的三维图像，这项技术能够捕捉到物体发出的光的全部信息，从而在虚拟环境中重构出高质量的三维图像；
8、s4、cave虚拟现实技术：cave系统通常采用四面投影结构，包括正面、左侧面、右侧面和地面，以提供沉浸式的视觉体验，在灾害救援场景中，这种技术可以模拟不同的视角，如步行、驾驶或无人机巡线等，以增强救援人员的现场感知能力；
9、s5、结合这些技术，可以构建一个高度仿真的灾害救援训练和模拟环境(即实时协作模块)，其中包括：
10、1)实时数据集成：通过数字孪生技术，将现场的传感器数据实时输入到虚拟模型中，确保模型的动态更新和准确性；
11、2)三维可视化：利用全息技术生成高分辨率的三维图像，使得救援人员能够在虚拟环境中直观地看到灾区的情况；
12、3)多角度交互：通过cave技术提供多角度的视觉体验，使救援人员能够从不同位置和高度观察灾区情况，增加操作的灵活性和效率。
13、优选的，所述步骤s4中cave系统对于cave空间画面的分割与融合生成是一个复杂的过程，涉及多个步骤和计算，以下是一个简化的、结构化的概述，以及相关的计算公式和步骤：
14、1、图像分割
15、目的：将3d虚拟场景中空间分割成多个空间画面模块，以便进行后续的投影映射；
16、步骤：
17、确定要分割的空间和所需的分割精度；
18、使用空间分割算法通过各种物理或逻辑手段将空间物体分割成多个模块；
19、对于每个画面模块，记录其包含的坐标和属性；
20、2、确定投影方向和坐标系
21、目的：为每个画面模块块确定投影方向和坐标系，以便计算它们在实际空间上的映射位置；
22、步骤：
23、选择一个垂直于虚拟场景物体的方向作为投影方向；
24、建立一个统一的坐标系，用于描述虚拟场景和墙面的空间关系；
25、3、映射计算
26、目的：根据投影几何关系计算每个画面模块在实际空间上的映射位置；
27、计算公式：
28、使用透视变换矩阵(perspect i ve transformat i on matr i x)来计算每个画面模块在实际空间上的坐标，透视变换矩阵是一个3x3的矩阵，用于描述从虚拟场景到实际空间上的投影映射关系；
29、对于每个画面模块，将其坐标与透视变换矩阵相乘，得到在墙面上的映射坐标；
30、4、投影融合
31、目的：将多个投影仪投射的图像融合成一个连贯、无缝的整体2d画面；
32、步骤：
33、确保每个投影仪都经过精确的校准和配置，以确保投影影像的连贯性和真实性；
34、使用投影融合软件或硬件解决方案来融合多个投影仪的图像；这通常涉及调整投影仪的亮度、对比度和色彩平衡等参数，以确保图像之间的平滑过渡和一致性。
35、优选的，所述步骤s4中空间场地与投影画面的数据修改生成是一个涉及多个步骤和技术的过程，以下是一个清晰、分点表示和归纳：
36、一、cave空间场地数据修改
37、数据采集：
38、进行空间场地的实地测量，获取空间场地的位置坐标、尺寸等基础数据；
39、数据导入与处理：
40、将采集到的空间场地数据导入软件中，对数据进行编辑、整理，确保数据的准确性和完整性；
41、数据修改：
42、根据项目需求，对空间场地数据进行修改，如添加新的空间元素、修改现有元素的位置或属性等；
43、数据导出与保存：
44、将修改后的空间场地数据导出为适合投影的格式，如图像文件(jpeg、png等)或矢量数据(svg、dwg等)；
45、二、投影画面数据生成
46、投影设置：
47、调整投影仪的投影位置和角度，确保投影画面能够准确覆盖目标场地；
48、根据cave系统的配置和投影需求，设置投影仪的分辨率、成像画面的物理尺寸长、宽、高参数；
49、数据转换：
50、将空间场地数据(图像或矢量数据)转换为适合投影的格式；
51、如果需要，使用软件对投影画面进行进一步的编辑和修饰，如添加文字、标注、图标等；
52、实时数据集成：
53、如果投影画面需要显示实时数据，通过数据接口或api将实时数据集成到投影画面中；
54、使用编程脚本或软件工具实现实时数据的抓取、处理和显示；
55、交互式修改：
56、如果需要观众参与互动，可以在投影画面中设置交互式元素(如手势识别、空间定位等)；
57、使用交互式编程技术实现观众的交互操作和实时反馈；
58、三、实时渲染与呈现
59、使用高性能的图本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种数字孪生与全息技术的CAVE救援场景构建方法，包括：数字孪生技术、3D实时渲染技术、全息技术、Cave虚拟现实技术、实时协作模块；
2.根据权利要求1所述的一种数字孪生与全息技术的CAVE救援场景构建方法，其特征在于：所述步骤S4中CAVE系统对于CAVE空间画面的分割与融合生成是一个复杂的过程，涉及多个步骤和计算，以下是一个简化的、结构化的概述，以及相关的计算公式和步骤：
3.根据权利要求2所述的一种数字孪生与全息技术的CAVE救援场景构建方法，其特征在于：所述步骤S4中空间场地与投影画面的数据修改生成是一个涉及多个步骤和技术的过程，以下是一个清晰、分点表示和归纳：
4.根据权利要求3所述的一种数字孪生与全息技术的CAVE救援场景构建方法，其特征在于：所述步骤S4中CAVE画面的观赏点的实时改变主要依赖于空间定位技术和系统设计，以下是具体的实现步骤和关键要素：
5.根据权利要求4所述的一种数字孪生与全息技术的CAVE救援场景构建方法，其特征在于：所述Cave虚拟现实技术具体步骤如下：
6.一种数字孪生与全息技术
...【技术特征摘要】
1.一种数字孪生与全息技术的cave救援场景构建方法，包括：数字孪生技术、3d实时渲染技术、全息技术、cave虚拟现实技术、实时协作模块；
2.根据权利要求1所述的一种数字孪生与全息技术的cave救援场景构建方法，其特征在于：所述步骤s4中cave系统对于cave空间画面的分割与融合生成是一个复杂的过程，涉及多个步骤和计算，以下是一个简化的、结构化的概述，以及相关的计算公式和步骤：
3.根据权利要求2所述的一种数字孪生与全息技术的cave救援场景构建方法，其特征在于：所述步骤s4中空间场地...
【专利技术属性】
技术研发人员：王娟，邹丽琴，宫亮，张倩，左锋，尹昌林，石彦，陈伟，王红迁，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军军医大学第一附属医院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。