基于虚拟现实及现实增强的管网管理方法与流程

本发明属于图像传输，具体涉及一种基于虚拟现实及现实增强的管网管理方法。

背景技术：

1、地下管线肩负着能源调度、信息传输及排水排涝等重要功能，但随着城市的发展，出现了管线位置不请、地理空间错乱重叠等问题，由此导致的施工挖断管线事故频发，因此，针对重大涉核厂区和城市地下管网开展管线探测、检测修复和系统可视化管理是保障涉核厂区安全运行和保护城市地下空间的项必要性工作。

2、为此有效解决地下管线的管理问题，现有技术中提出了如下方法，如公开号为cn115511113a的中国专利文件1公开了一种管线管理系统及管理方法，该系统中包括了多种模块，其中的管线可视化管理平台将整个区域的场景管线进行3d渲染，用于用户在场景中确定管道所在位置以及了解管道的具体情况，ar实地检修平台利用ar技术在移动设备上展示区域的管线分布，通过该方法实现了在远程管理平台发现问题，在实地通过ar技术便于对发现的问题进行核实，提升了管线维修效率。又例如公开号为cn109246195a的中国专利文件2公开了一种融合增强现实、虚拟现实的管网智能管控方法及系统，该方法将地面实景与地下管网的虚拟模型、物联网实时监测数据进行叠加，传感器的数据传输至增强现实终端后，通过增强现实系统单元的数据展示模块，实现将传感器信息与传感器三维模型，以及现实场景图像的叠加显示，实现了管网巡检效率的提升。

3、上述两种方法均是先建立区域地下管线的三维模型，然后根据请求将三维模型发送至用户的显示终端，不同于传统的图像数据，vr及ar图像由于自身数据量较大，发送时会需要较多的网络带宽，加之用户的显示终端一般是通过无线网络的方式来进行数据接收，若显示终端的网络不佳，则会使得获取vr及ar图像时存在较大延迟，进而影响管道巡检效率。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种基于虚拟现实及现实增强的管网管理方法，以解决上述背景技术中存在的问题。

2、为了达到上述的发明目的，本发明提出一种基于虚拟现实及现实增强的管网管理方法，包括：

3、在服务器中，基于城市地图建立虚拟地图，基于管道设计图纸建立三维管道模型，将所述三维管道模型与所述虚拟地图匹配；

4、将匹配后的所述虚拟地图划分为多个第一区域、所述三维管道模型划分为多个第二区域，所述第一区域和所述第二区域一一对应；

5、基于手持终端向服务器发送传输请求，所述传输请求包括第一请求和第二请求，所述第一请求用于获取vr图像，所述第二请求用于获取ar图像；

6、若服务器接收到所述第一请求，根据所述第一请求中指定的请求位置获取对应所述第一区域和所述第二区域，将所述第一区域和所述第二区域融合为所述vr图像，并连同对应的管道参数发送至手持终端；

7、若服务器接收到所述第二请求，根据所述第二请求中的定位位置获取对应的所述第一区域，将所述第一区域内的所述三维管道模型作为所述ar图像，并连同对应的所述管道参数发送至手持终端；

8、若为所述vr图像，手持终端直接进行展示，若为所述ar图像，手持终端将所述ar图像叠加至实景图像中进行展示。

9、进一步地，服务器发送所述vr图像包括以下步骤：

10、将所述第一区域和所述第二区域融合为虚拟空间，所述虚拟空间中设置有初始视点和初始视角，服务器以预设范围在所述虚拟空间中截取所述vr图像，将所述vr图像包括中心图像和边缘图像，所述中心图像为所述虚拟空间中对应所述初始视点和所述初始视角下的视野图像，所述边缘图像为所述vr图像中除所述中心图像以外的部分，将所述中心图像设置为第一分辨率、所述边缘图像设置为第二分辨率；

11、手持终端接收到所述vr图像后，检测用户操作，所述用户操作包括视点移动和视角移动，当所述用户操作符合预设条件时，手持终端将触发所述预设条件时的用户视点和用户视角返回至服务器，服务器根据所述用户视点和所述用户视角再次截取所述vr图像并返回至手持终端。

12、进一步地，服务器在多次返回所述vr图像后，基于以下步骤调整所述预设范围：

13、定义手持终端在接收到第i张所述vr图像至第i+1张所述vr图像之间的所述用户操作是对应第i张所述vr图像的操作记录，手持终端将所述操作记录返回至服务器，在收集n张所述vr图像的所述操作记录后，服务器基于第一公式计算n张所述vr图像中每张的评价值，所述第一公式为：，其中，di为n张所述vr图像中第i张所述vr图像的所述评价值，vi为第i张所述vr图像所述操作记录中出现的最大视角转动速度，mi为最大视角转动角度，fi为最大视点移动量，ai为最大视角移动加速度，ω1、ω2、ω3和ω4为第一权重、第二权重、第三权重和第四权重；

14、计算n张所述vr图像所述评价值的平均值，设置标准数值，若所述平均值大于所述标准数值，则增大所述预设范围，若所述平均值小于所述标准数值，则缩小所述预设范围。

15、进一步地，所述虚拟空间中标记有触发区域，在所述用户视点移动到所述触发区域时，判定所述用户操作符合所述预设条件。

16、进一步地，手持终端基于所述用户视角定位视中线在所述ar图像中的投影点，若所述投影点位于所述中心图像内且在预设时长内的移动量小于第一阈值，则以所述投影点为中心，以第一比例放大所述投影点所在位置的所述ar图像，若放大并再次经过所述预设时长后，所述投影点的移动量仍然小于所述第一阈值，以第二比例继续放大所述ar图像，所述第二比例小于所述第一比例。

17、进一步地，基于以下步骤将所述第二分辨率的所述边缘图像更新为所述第一分辨率：

18、将所述边缘图像划分为多个子区域，获取历史数据，对每个所述历史数据中的所述子区域赋予编号，定义所述初始视点和所述初始视角对应所述子区域为起始区域，所述编号为所述历史数据中以所述起始区域为起点、所述投影点经过各个所述子区域的顺序，所述起始区域的所述编号为0；

19、基于所述历史数据统计各个所述子区域被赋予不同数值所述编号的次数，将被赋予所述编号为1且次数最多的所述子区域定义为发送次序1，将被赋予所述编号为2且次数最多的所述子区域定义为发送次序2，重复本步骤，直至对每个所述子区域赋予对应数值的发送次序；

20、在发送当前所述vr图像之后，基于发送次序依次发送所述第一分辨率的所述子区域，以将所述第二分辨率的所述边缘图像更新为所述第一分辨率。

21、进一步地，发送所述ar图像包括以下步骤：

22、服务器获取与手持终端之间的网络状态，基于所述网络状态确定动画帧率，服务器根据确定的所述动画帧率将所述ar图像转换为动态图像，将所述动态图像发送至手持终端。

23、进一步地，将所述三维管道模型与所述实景地图匹配包括以下步骤：

24、在所述三维管道模型中选择多个第一参照点，获取所述第一参照点的地理坐标，基于所述地理坐标在所述实景地图中定位第二参照点，基于所述第一参照点和所述第二参照点将所述三维管道模型与所述实景地图匹配。

25、进一步地，若手持终端对所述管道参数进行更改后，则记录用户信息以及更改后的所述管道参数，所述用户信息包括用户名称和更改时间，手持终端将所述用户信息和更改后的所述管道参数返回至服务器中，服务器更新所述管道参数并记录所述用户信息。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果至少如下所述：

27、本发明首先将虚拟地图与三维管道模型进行匹配，然后将虚拟地图划分为第一区域，三维管道模型划分为第二区域，从而将虚拟地图和三维管道模型划分为多个小区域；服务器模块在接收到手持终端的传输请求后，首先判断传输请求的类型，若为第一请求，则根据用户请求的位置发送对应小区域的vr图像，若为第二请求，则只发送用户自身所在位置对应小区域的ar图像，由于服务器模块只发送整个图像中的部分区域，从而降低了图像数据的传输量，这样即便在手持终端的网络情况较差时，也能大大降低图像的获取延迟；另外，用户可以在手持终端中，将自己置身于虚拟世界进行管线分布的浏览，也可以在现实世界中，实地查看地下管线的分布情况，从而大大提升了管线管理的方便性。