CN109189217A - 一种基于vr技术的工程验收模拟方法 - Google Patents

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罗奎
刘期洪
徐松
孟权森
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Sichuan Rong Qiang Engineering Management Consulting Co Ltd
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    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011—Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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Abstract

本发明涉及一种基于VR技术的工程验收模拟方法，属于VR技术领域。该方法包括步骤：S1：采集真实场景数据，包括工程验收时所有所要检查的场景；S2：对真实场景数据进行自动解算，使用数据处理软件根据自动结算结果生成立体三维实景全貌；S3:使用Uninty3D平台和SreamVR插件的组合建立三维模块，利用三维模块加载步骤S2所述的立体三维实景全貌进行渲染，得出展示场景；S4：使用VR眼罩与展示场景连接，实现人机交互，VR眼罩包括模拟摄像头，所述模拟摄像头用于进行视觉交互；S5：使用VR手柄对展示场景中不符合验收标准的图像进行标记。通过VR技术将工程现场的实景转化为展示场景进行实景模拟，完成一些通过观察就能实现的验收。

Description

一种基于VR技术的工程验收模拟方法
技术领域
本发明涉及VR技术领域，尤其涉及一种基于VR技术的工程验收模拟方法。
背景技术
工程竣工验收是指建设工程依照国家有关法律、法规及工程建设规范、标准的规定完成工程设计文件要求和合同约定的各项内容，建设单位已取得政府有关主管部门（或其委托机构）出具的工程施工质量、消防、规划、环保、城建等验收文件或准许使用文件后，组织工程竣工验收并编制完成《建设工程竣工验收报告》。
现有技术中，一般通过现场验收的方式，参与的人数有限，并且公众无法参与其中，无法起到很好的监督作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于VR技术的工程验收模拟方法，通过VR进行实景模拟，完成一些通过观察就能实现的验收。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种基于VR技术的工程验收模拟方法,所述方法包括步骤：S1：采集真实场景数据，包括工程验收时所有所要检查的场景；S2：对真实场景数据进行自动解算，使用数据处理软件根据自动结算结果生成立体三维实景全貌；S3:使用Uninty3D平台和SreamVR插件的组合建立三维模块，利用三维模块加载步骤S2所述的立体三维实景全貌进行渲染，得出展示场景；S4：使用VR眼罩与展示场景连接，实现人机交互，VR眼罩包括模拟摄像头，所述模拟摄像头用于进行视觉交互；S5：使用VR手柄对展示场景中不符合验收标准的图像进行标记。
进一步的，所述步骤S5使用VR手柄对展示场景中不符合验收标准的图像进行标记具体为：使用手柄在展示场景中相应位置画出图案或写字。
进一步的，在游历展示场景的过程中，对已游历过的场景进行记录并渲染以区分展示场景中游历过的部分和未游历过的部分。
进一步的，所述展示场景的画面中还包括该展示场景的全景小地图。
进一步的，使用手柄上的万向滚轮在展示场景中移动。
进一步的，所述展示场景还可显示网格。
进一步的，所述网格与展示场景的图像均保持水平状态，不随VR眼罩的倾斜而倾斜。
综上所述，本发明具有以下有益效果：通过VR技术将工程现场的实景转化为展示场景进行实景模拟，完成一些通过观察就能实现的验收。
附图说明
图1是本发明实施例的方法流程框图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明实施例的技术方案进行描述。
一种基于VR技术的工程验收模拟方法，如图1所示，该方法包括步骤：
S1：采集真实场景数据，包括工程验收时所有所要检查的场景；
具体的，VR模拟验收是通过人眼对工程进行外观目测。其中外观目测，对照有关质量标准进行观察。如清水墙面洁净，干粘石密度与颜色均匀，内墙抹灰大面及口角平直，地面光洁密实，油漆、刷浆的表面观感等，都是通过目测给予评价。另外，砖墙砌筑质量，钢筋的排列数量、固定措施，模板的牢靠程度等，也要靠目测检查。因此，上述涉及到的图像，均要通过真实场景数据的采集进行获取才行。
S2：对真实场景数据进行自动解算，使用数据处理软件根据自动结算结果生成立体三维实景全貌；
具体的，摄制团队在实景取景地进行视频或全景拍摄，输出全景视频或全景图。另外，设计师进行视频剪辑或全景图拼接，及后期处理输出全景视频或全景图。设计师制作交互动画及VR里的2d界面输出交互动画png序列，2d界面元素切图。程序员写代码实现交互逻辑输出可交互的VR内容。程序员设计师进入VR场景进行逻辑测试bug并不断完善内容，反复。
S3:使用Uninty3D平台和SreamVR插件的组合建立三维模块，利用三维模块加载步骤S2所述的立体三维实景全貌进行渲染，得出展示场景；
具体的，Unity3D是由Unity Technologies开发的一个让玩家轻松创建诸如三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等类型互动内容的多平台的综合型游戏开发工具，是一个全面整合的专业游戏引擎。Unity类似于Director,Blender game engine, Virtools 或Torque Game Builder等利用交互的图型化开发环境为首要方式的软件。Steam VR，一个功能完整的360°房型空间虚拟现实体验。我们将于2015年春季和HTC携手推出Vive开发版，此开发套件包含了一个头戴式显示器、两个单手持控制器、一个能于空间内同时追踪显示器与控制器的定位***。搭配Steam上您所爱的一切，体验高阶的虚拟现实。
S4：使用VR眼罩与展示场景连接，实现人机交互，VR眼罩包括模拟摄像头，所述模拟摄像头用于进行视觉交互；
S5：使用VR手柄对展示场景中不符合验收标准的图像进行标记。
具体的，在标记的方法可以为使用手柄在展示场景中相应位置画出图案或写字。比如对验收不合格的部分画叉，或写上对应不合格的现象如“不平整”等。
由于展示场景有时过大，为避免重复验收增加验收者的工作负担，在游历过程中，对已游历过的场景进行记录并渲染以区分展示场景中游历过的部分和未游历过的部分。渲染的方式可以是对已游历的场景进行染色，便于验收者识别。为进一步的帮助验收者完成全部的验收，在展示场景中的右上角有全景小地图，全景小地图中可显示验收者目前坐在的位置，同样可显示验收者已走过的路线，避免重复行走。还可规划最佳游历路线，避免验收者重复游历，在最短的时间内完成验收。验收者的移动通过滚动手柄上的万向滚轮来完成。
在工程验收中，会涉及到用工具检查。如用只量墙体厚度及其他有关高度:宽度等:拉小线量灰缝平直度:用百格网量砌筑砂浆饱满度:用塞尺测平整度等。
而在展示场景中，可通过控制手柄，在展示场景中显示网格，并且网格与展示场景的图像均保持水平状态，不随VR眼罩的倾斜而倾斜。从而在验收过程中，验收的部位的水平边缘与网格水平线始终保持水平，当验收部位的水平边缘不与网格的网格水平线水平时，则该部位在真实状态下不水平。比如在验收窗户是否水平的过程。
工程验收模拟***内部协同阶段。
1)对工程验收的涉及的结构***、围护***、内装修***和设备管线***进行逐个***分解，在3ds max/maya等图形工具中制作构件3D模型，导出fbx格式的文件。
2)将生成的fbx文件导入虚拟现实引擎。此处提到的虚拟现实***使用的引擎包括但不限于Unity 3D、Unreal Engine 4、Quest 3D、CryEngine。在虚拟现实引擎中进行模型简化处理，材质处理，光线调整等工作，提高渲染真实度。
3)在虚拟现实***中录入构件信息、完成构件之间的装配规则制定。
4）虚拟现实***配套使用虚拟现实头盔（若采用增强现实***则采用增强现实头盔），如HTC vive可实现沉浸式体验，激发设计灵感。
VR头显是一种利用头戴式显示器将人的对外界的视觉、听觉封闭，引导用户产生一种身在虚拟环境中的感觉。头戴式显示器是最早的虚拟现实显示器，其显示原理是左右眼屏幕分别显示左右眼的图像，人眼获取这种带有差异的信息后在脑海中产生立体感。它具备360度全景画面，用户也就是主角可以身临其境，通过声音、全面影响感受气氛和氛围，空间感、距离感都会更有层次。在虚拟的环境中，建立周围场景、结构构件及机械设备等的三维模型，形成基于计算机的具有一定功能的仿真***，让***中的模型具有动态性能，并对***中的模型进行虚拟装配，根据虚拟装配的结果，在人机交互的可视化环境中对施工方案进行修改。
5)在虚拟现实***中完成工程验收的人机可交互性设计，实现部件、构件、部品等可移动、增减、旋转、复制等功能。人机交互装置是***的一类输入设备，能够通过感光原件、红外线、陀螺仪、加速度传感器、磁力计等各类传感器，对可见光、红外线、角动量、加速度等进行实时检测，捕获受训者身体某些部位的动作,如受训者的头、手、眼球等身体部位的移动、转动等，进一步将捕捉到的信息传入设计***的软件进行处理。为工程验收的设计工作提供更加友好的验收界面，更能激发验收灵感。具体来说，可应用于工程验收行业的主要有以下几种：
a.动作捕捉
通过在人体骨骼关节处布置传感器获取具体关节的三维运动情况，以诺亦腾公司的Perception Neuron产品为例进行说明：Neuron动捕***是基于MEMS惯性传感器的动作捕捉***：子节点模块体积比硬币还小，集成了加速度计、陀螺仪以及磁力计的惯性测量传感器节点。Neuron传感器节点以60/120 fps的速度向外输出数据。所有传感器的数据都会汇入到Hub主节点之上，然后Hub主节点会将数据以USB有线或者WIFI无线的方式传输到计算机。
通过这套动作捕捉***，就可以实时捕获设计师的肢体动作，虚拟现实***的程序模块可根据工程验收的工作习惯进行动作设计，比如对局部图像进行放大，通过张开手指来实现。
b.行走模拟
验收师在真实环境中的行走会受到定位装置能够覆盖区域的限制，以及场地大小的限制。可以手柄上的万向滚轮来实现在展示场景中的移动。
c.手柄输入
通过和VR头盔配套使用的手柄上各种按钮实现各种交互功能。如HTC VIVE的手柄可实现模块化建筑构件的选择、移动、删除等基本设计动作。
手势识别第一种是使用光学跟踪，比如Leap Motion和NimbleVR这样的深度传感器，第二种是将传感器戴在手上的数据手套。光学跟踪使用门槛低，场景灵活，用户不需要在手上穿脱设备，可在一体化移动VR头显上直接集成光学手部跟踪用作移动场景的交互方式。数据手套，一般在手套上集成了惯性传感器来跟踪用户的手指乃至整个手臂的运动，它的优势在于没有视场限制，而且完全可以在设备上集成反馈机制（比如震动，按钮和触摸）。可以通过手势识别技术，将手势和工程验收的设计工作中的动作进行一一匹配关联，使得设计更加自然、便捷。
语音交互通过头盔上的麦克或者其他输入设备进行语音采集，当采集设计师的语音信息后，通过虚拟现实***将声音信息的发送至智能语音云平台(如讯飞)，智能语音云平台将声音信号还原成文字，再将文字送至虚拟现实***所在主机，虚拟现实***通过后台程序设计将文字信号和具体动作进行关联，从而替代鼠标的部分或全部选择功能。
6）基于VR头显可沉浸式体验、丰富的人机可交互性设计方式，完成工程验收的VR效果图。

Claims (7)

1.一种基于VR技术的工程验收模拟方法,其特征在于，所述方法包括步骤：
S1：采集真实场景数据，包括工程验收时所有所要检查的场景；
S2：对真实场景数据进行自动解算，使用数据处理软件根据自动结算结果生成立体三维实景全貌；
S3:使用Uninty3D平台和SreamVR插件的组合建立三维模块，利用三维模块加载步骤S2所述的立体三维实景全貌进行渲染，得出展示场景；
S4：使用VR眼罩与展示场景连接，实现人机交互，VR眼罩包括模拟摄像头，所述模拟摄像头用于进行视觉交互；
S5：使用VR手柄对展示场景中不符合验收标准的图像进行标记。
2.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的工程验收模拟方法，其特征在于，所述步骤S5使用VR手柄对展示场景中不符合验收标准的图像进行标记具体为：使用手柄在展示场景中相应位置画出图案或写字。
3.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的工程验收模拟方法，其特征在于，在游历展示场景的过程中，对已游历过的场景进行记录并渲染以区分展示场景中游历过的部分和未游历过的部分。
4.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的工程验收模拟方法，其特征在于，所述展示场景的画面中还包括该展示场景的全景小地图。
5.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的工程验收模拟方法，其特征在于，使用手柄上的万向滚轮在展示场景中移动。
6.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的工程验收模拟方法，其特征在于，所述展示场景还可显示网格。
7.根据权利要求6所述的一种基于VR技术的工程验收模拟方法，其特征在于，所述网格与展示场景的图像均保持水平状态，不随VR眼罩的倾斜而倾斜。
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