基于Smart3D和VR的云端地质实践系统及方法

本发明涉及vr虚拟现实模拟领域，特别是涉及基于smart3d和vr的云端地质实践系统及方法。

背景技术：

1、工程地质领域的3d建模是一种将地质体、建筑物、道路、桥梁等实体物体通过计算机模拟的方式建立三维模型的技术，可以进行动态模拟和交互式设计。3d建模通过数字信息仿真模拟地质体及建筑物所有的真实信息，包括三维几何形状信息，非几何形状信息如建筑构件的材料等等；3d建模通过模拟和展示地质体的内部和外部结构等重要信息，为工程师、地质学者等提供更加真实的视觉体验和空间感知，并预测和控制建筑物、地质体的性能和风险，从而提高施工及研究的效率、质量和安全性。

2、现有的工程地质教学方式需要进行实地的野外实践研究，其获取地质资料的速度慢，途径具有片面性和局限性，研究效率低以及研究者的安全性也不能得到充足的保证，且实地考察还由于特殊原因造成时间、金钱成本巨大，教学成本高的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足，本发明提供的基于smart3d和vr的云端地质实践系统及方法解决了现有的工程地质教学方式需要进行实地的野外实践研究，研究效率低以及研究者的安全性也不能得到充足保证的问题。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种基于smart3d和vr的云端地质实践系统，包括数据采集与处理模块、智能分析与存储模块、虚拟场景实践模块以及虚拟场景互动模块；

3、所述数据采集与处理模块用于对现实地质体和地质现象进行数据采集，将采集到的数据生成各种效果文件进行数据处理及vr渲染，生成三维地质实践路线模型数据传输至虚拟场景实践模块以及虚拟场景交互模块中，并存储在智能分析与存储模块中；

4、所述智能分析与存储模块用于对数据采集与处理模块生成的三维地质实践路线模型数据进行分析，分析后为其匹配对应的三维地质实践路线模型，并将对应的三维地质实践路线模型同步至虚拟场景实践模块以及虚拟场景交互模块；

5、所述虚拟场景实践模块用于通过匹配对应的三维地质实践路线模型模拟真实地质实践场景，实现云端地质实践功能；

6、所述虚拟场景交互模块用于实现对用户交互数据的采集，并将采集的交互数据传输至同步至虚拟场景实践模块，以画面或音效的形式反馈给用户，完成人机交互。

7、进一步地：所述数据采集与处理模块通过外界设备进行数据采集与处理，将处理后的数据进行存储和vr呈现；

8、利用外界设备对现实地质体和地质现象的数据采集的方法包括三维激光扫描、无人机倾斜摄影和地质勘探。

9、进一步地：所述智能分析与存储模块包括地质实践考察资源库，人工智能后台资源库和地质实践资源智能推荐库；

10、所述人工智能后台资源库包括云端资源库和个性化推荐板块；

11、所述地质实践考察资源库用于储存野外地质调查获得的基本地层信息及地质实践路线模型数据，并将不同的基本地层信息及地质实践路线模型数据进行场景分类，预设地质实践路线；

12、所述云端资源库用于联网获取地质论坛的共享地质模型和地质数据，以补充本地的地质实践路线模型；

13、所述个性化推荐板块用于根据不同教学目标推荐不同的地质实践路线，以及根据不同的地质实践路线展示不同的观察侧重点。

14、进一步地：所述虚拟场景实践模块模拟的真实地质实践场景中的具体数据通过调取所述智能分析与存储模块中存储的地质实践路线模型数据及地层数据实现；

15、所述虚拟场景实践模块还用于在三维场景下，对地质实践场景中的地质露头和地层年代信息进行标记展示；

16、所述虚拟场景实践模块还用于对模拟的真实地质实践场景中空间距离及贴地距离的长度量测、水平面积测量、贴地面积量测和高度差量测。

17、进一步地：所述虚拟场景交互模块采用基于传感器识别的三维跟踪注册技术以及基于新型感知设备与leap motion的手势识别技术结合完成人机交互功能；

18、所述虚拟场景交互模块利用htc vive系统实现使用者通过手势、动作对场景和行动的控制。

19、进一步地：本发明采用的技术方案还包括基于smart3d和vr的云端地质实践系统的基于smart3d和vr的云端地质实践方法，包括以下步骤：

20、s1、利用三维激光扫描技术及地质勘探技术采集现实地质体和地质现象数据；

21、s2、基于三维激光扫描及地质勘探得到的环境数据进行3d建模，得到三维地质实践路线模型；

22、s3、将三维地质实践路线模型的格式转换为fbx格式，得到转码后的三维地质实践路线模型；

23、s4、对转码后的三维地质实践路线模型进行模拟漫游处理，细化三维地质实践路线模型，录入相应的现实地质体和地质现象信息，得到构建完成的三维地质实践路线模型；

24、s5、将构建完成的三维地质实践路线模型与vr技术结合，形成云端漫游动画，实现云端地质实践的vr体验。

25、进一步地：所述步骤s2包括以下分步骤：

26、s21、将三维激光扫描及地质勘探得到的环境数据导入smart3d中，进行数据检查；

27、s22、对数据检查通过的数据进行空三处理，得到三维模型的点云数据；

28、s23、使用3dview将三维模型的点云数据生成为三维地质实践路线模型。

29、本发明的有益效果为：

30、1.本发明通过3d地质体建模技术对常规地质教学实践路线进行云端漫游，解决了现有地质工程相关专业教学中需要实地考察但由于特殊原因造成时间、金钱成本巨大，教学成本高的问题；

31、2.本发明通过3d建模模拟和展示地质体的内部和外部结构的重要信息，为工程师、地质学者提供更加真实的视觉体验和空间感知，并预测和控制建筑物、地质体的性能和风险，从而提高施工及研究的效率、质量和安全性；

32、3.本发明通过vr技术将书本上抽象的内容具象化，融合大量实际数据，增强师生互动，提升整体教学质量，为地质工程相关专业提供丰富的多媒体教学资源；

技术特征：

1.一种基于smart3d和vr的云端地质实践系统，其特征在于，包括数据采集与处理模块、智能分析与存储模块、虚拟场景实践模块以及虚拟场景互动模块；

2.根据权利要求1所述的基于smart3d和vr的云端地质实践系统，其特征在于，所述数据采集与处理模块通过外界设备进行数据采集与处理，将处理后的数据进行存储和vr呈现；

3.根据权利要求1所述的基于smart3d和vr的云端地质实践系统，其特征在于，所述智能分析与存储模块包括地质实践考察资源库，人工智能后台资源库和地质实践资源智能推荐库；

4.根据权利要求1所述的基于smart3d和vr的云端地质实践系统，其特征在于，所述虚拟场景实践模块模拟的真实地质实践场景中的具体数据通过调取所述智能分析与存储模块中存储的地质实践路线模型数据及地层数据实现；

5.根据权利要求1所述的基于smart3d和vr的云端地质实践系统，其特征在于，所述虚拟场景交互模块采用基于传感器识别的三维跟踪注册技术以及基于新型感知设备与leapmotion的手势识别技术结合完成人机交互功能；

6.基于权利要求1-5任一权利要求所述的基于smart3d和vr的云端地质实践系统的基于smart3d和vr的云端地质实践方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的基于smart3d和vr的云端地质实践方法，其特征在于，所述步骤s2包括以下分步骤：

技术总结
本发明公开了基于Smart3D和VR的云端地质实践系统及方法，其系统包括数据采集与处理模块、智能分析与存储模块、虚拟场景实践模块以及虚拟场景互动模块；本发明综合了Smart3D、VR与云计算技术，实现了让研究人员获得最新，最全面的地质数据以及最真实、最立体的虚拟体验，改变传统获取地质资料途径的片面性和局限性，建立相对完善的研究和教学环境。

技术研发人员：崔圣华,艾英,杜杰,肖维阳,杜小靖,朱成星,武宇鹏,陈丹妮,何雅秀,贾一譞,许向宁,向国萍
受保护的技术使用者：成都理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15