[发明专利]一种用于室外施工作业的三维仿真方法及设备

说明书

本发明公开了一种用于室外施工作业的三维仿真方法及设备，包括：收集点云数据以及现场图片，并对点云数据进行数据拼接、降噪、配准和点云稀疏，得到完整的点云数据；根据点云数据以及图片对场景中的物体建模；对点云数据进行实例化处理，得到点云数据的实例结构信息；对点云数据的实例结构信息中的每一个实例分别进行体素采样，获得点云与体素的映射关系，同时筛选出有点云数据的体素，对体素进行合并，获得几何结构；根据几何结构和对应点云数据的实例结构信息，在物理引擎中生成对应的刚体或柔体，将刚体和柔体与点云做绑定，收集几何结构的运动信息；对模型添加特性，并结合几何结构的运动信息对模型进行操控，实现三维仿真。本发明通过三维仿真技术收集点云数据，获取关键位置的数据信息及空间信息，建立模型并建立三维点云实景，并结合几何结构、特性等来达到三维仿真的目的。

技术领域

本发明涉及室外施工作业领域，具体涉及一种用于室外施工作业的三维仿真方法及设备。

背景技术

近年来，随着三维仿真技术的不断发展，其逐渐被应用于安全工程、模拟施工和电力工程等领域。三维仿真技术中点云数据的收集是较为关键的一个环节，现有的点云获取技术可分为接触式扫描仪、激光雷达、结构光、三角测距（Triangulation）、以及立体视觉等多种。与传统的测量方式相比，三维激光扫描数据采集速度快、采样频率高，但也导致点云数据具有高冗余、误差分布非线性、不完整等特点，给海量三维点云的智能化处理带来了极大的困难。

同时，相对三维激光扫描硬件设备的快速发展而言，三维点云的智能化处理发展较为落后，点云处理的智能化水平、软件界面友好性、专业化应用数据接口方面还有待提高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种用于室外施工作业的三维仿真方法及设备，通过处理激光点云采集数据，获取关键位置的数据信息及空间信息，建立三维点云实景。

实现上述目的的技术方案是：一种用于室外施工作业的三维仿真方法，包括如下步骤：

S1、收集点云数据以及现场图片，并对点云数据进行数据拼接、降噪、配准和点云稀疏，得到完整的点云数据；

S2、根据点云数据以及图片对场景中的物体建模；

S3、对点云数据进行实例化处理，得到点云数据的实例结构信息；

S4、对点云数据的实例结构信息中的每一个实例分别进行体素采样，同时筛选出有点云数据的体素，获得点云与体素的映射关系，对体素进行合并，获得几何结构；

S5、根据几何结构和对应点云数据的实例结构信息，在物理引擎中生成对应的刚体或柔体，根据S4中的映射关系，将刚体和柔体与点云做绑定，收集几何结构的运动信息；

S6、对S2中的模型添加特性，并结合几何结构的运动信息对模型进行操控，实现三维仿真。

上述的一种用于室外施工作业的三维仿真方法，所述步骤S3包括如下步骤：

S31、对点云数据进行预采样，同时建立KDTree加速点云搜索以及点云索引映射图，反向映射到原始点云数据空间；

S32、加载语义网络模型，把步骤S31中预处理的点云数据输入语义分割模型中进行推理预测，获取语义结构信息；

S33、使用DBSCAN算法把步骤S32中获取的语义结构信息进行实例聚类，实现单个语义对象的实例分割，最终获取到点云数据的实例结构信息。

上述的一种用于室外施工作业的三维仿真方法，所述步骤S5包括：根据几何结构类型设置刚体和柔体物理参数。

上述的一种用于室外施工作业的三维仿真方法，所述步骤S5包括：根据点云数据的实例结构信息和不同几何体之间的关系对刚体和柔体添加约束。

上述的一种用于室外施工作业的三维仿真方法，所述步骤S6中的特性包括：关节限制，可操作性，导电性和切割性。

本发明还提供一种电子设备，包括：

处理器和存储器；