[发明专利]基于数字孪生的可视化猪场管理方法、系统及存储介质

权利要求书

1.一种基于数字孪生的可视化猪场管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取猪场基地的参数数据，并基于所述参数数据创建猪场的栋舍、猪只和终端设备的数字化模型；

采用3D拾起技术与所述模型进行交互；

检测当前交互的模型对象：

当猪只模型被拾起时，展示被拾起模型的详情数据；

当栋舍模型被拾起时，展示被拾起模型当前执行中的操作任务的运行效果；

当终端设备模型被拾起时，可对被拾起模型下达操作指令，并控制被拾起模型对应的终端设备执行所述操作指令；

其中，所述3D拾起技术是指利用长方体算法判断模型是否被拾起；所述长方体算法包括以下步骤：

根据拾起操作的位置绘制一条射线；

在该位置对应的模型周边绘制长方体，该长方体覆盖所述模型；

判断所述射线是否与所述长方体的任一面相交，若是，则判定所述模型被拾起；

当相交的模型包括两个以上时，则进一步对相交模型进行屏幕坐标范围的判断：

获取与长方体的任一面相交点的三轴坐标P，

将世界坐标P、Pos1、Pos2、Pos3、Pos4、Pos5、Pos6、Pos7、Pos8通过屏幕坐标矩阵对应转换成屏幕坐标s、s1、s2、s3、s4、s5、s6、s7、s8；其中，Pos1、Pos2、Pos3、Pos4、Pos5、Pos6、Pos7、Pos8为所述长方体的顶点；

判断屏幕坐标s是否在s1、s2、s3、s4、s5、s6、s7、s8范围之间，若是，则该相交模型位于屏幕坐标范围内，从而判定该相交模型被拾起；

其中，所述长方体的绘制步骤包括：

获取模型的长宽高，长为x，高为y，宽为z，即，获取模型自身坐标系的3个坐标轴的值；

以模型右下角为起始点（0,0,0）获取模型右上角的顶点坐标P（x,y,z）；

根据P(x,y,z)点3个轴的绝对值，获取3个轴中最大的值；即Pmax=z，获取3个轴最小的值即Pmin=x；

通过Pmin和Pmax计算c值：c=(Pmin+Pmax)/2；

pos1的坐标为(0,0,0)；

pos2在z轴上，则pos2的坐标为(0,0,z)；

pos3在y和z上，则pos3的坐标为(0,c,z)；

pos4在y轴上，则pos4的坐标为(0,c,0)；

pos5在x轴上，则pos5 的坐标为(x,0,0)；

pos6在x轴和z轴上，则pos6 的坐标为(x,0,z)；

pos7在x轴y轴和z轴上，则pos7 的坐标为(x,c,z)；

pos8在x轴和y轴上，则pos8的坐标为(x,c,0)；

将Pos1、Pos2、Pos3、Pos4、Pos5、Pos6、Pos7、Pos8相连接，得到所述长方体。

2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的可视化猪场管理方法，其特征在于，所述参数数据包括：

猪场基地的经纬度数值，包括各个建筑物、水池、湖泊、周边山体、林地在猪场基地的相对位置；

猪场基地的尺寸形状参数，包括栋舍的尺寸形状、场地的尺寸形状、湖泊的尺寸形状、设备的尺寸形状；

猪场基地的终端设备的设备信息，以及所述终端设备采集的环境参数；

根据预设的点云算法对猪场的参数数据进行处理，得到猪场对应的三维虚拟场景。

3.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生的可视化猪场管理方法，其特征在于：进一步将所述三维虚拟场景及其中的数字化模型利用全息影像技术进行全息投影展示；所述全息投影展示的步骤包括：

渲染时设置一个缓存区记录每个顶点到摄像机的距离，当渲染一个像素时，判断该像素是否比所述缓存区中的顶点像素更靠近摄像机，若否，则不渲染该像素；直至搜索得到最靠近摄像机的像素，并将该像素到摄像机的距离储存到所述缓存区；

计算灯光方向和法线方向组成的夹角，夹角越大，亮度越大；

在顶点着色器中，采用ComputeScreenPos方法获取屏幕坐标，得到顶点在裁剪空间中的坐标；

利用视角方向和模型的法线方向的点乘，判断顶点是否位于视角方向能看到的边缘，增强该边缘的颜色并叠加在最终颜色上。