基于增强现实的灌浆协同决策研究

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目前灌浆协同决策通常采用面对面会商、远程视频会议的方式进行。该方式主要通过二维环境可视化灌浆决策信息,存在三维模型深度信息不够、沉浸式交互不佳等问题;同时,探讨过程中决策者之间交互操作相对独立,难以实现灌浆决策信息的及时共享。针对以上问题,本文开展基于增强现实(Augmented Reality,AR)的灌浆协同决策研究,主要成果如下:(1)针对目前灌浆协同决策过程缺乏三维模型深度信息、沉浸式交互体验不佳的不足,提出基于AR的灌浆协同决策沉浸式场景构建。首先通过NURBS-BREP-TIN混合建模技术和参数化建模方法分别建立地质模型、大坝模型和灌浆孔模型,并将灌浆工程信息耦合到三维模型中,建立灌浆三维信息模型,作为AR虚拟场景的可视化基础。其次,利用视觉惯性里程计技术(Visual-inertial Odometry,VIO)进行灌浆三维信息模型的跟踪注册,实现虚拟模型和真实场景的融合。最后,设计了基于手势和触屏的交互方式与交互功能,实现灌浆决策信息的可视化表达。(2)针对目前灌浆决策过程无法跨地点实时可视化共享决策信息的不足,提出基于沉浸式场景状态同步的灌浆决策信息可视化共享方法。首先搭建云端通讯服务器作为通讯中心,负责客户端之间数据的交互与传输,从而共享决策者交互操作,实现跨地点客户端同步执行相同命令;进一步通过锚点转移法和Vuforia图像识别技术共享Holo Lens之间、Holo Lens与移动设备之间虚拟模型的空间位置,保证本地客户端虚拟模型空间位置的同步与一致,实现沉浸式场景的状态同步,从而可视化共享灌浆决策信息。(3)以某坝段坝基固结灌浆工程为例,采用上述方法对补灌方案决策过程进行协同可视化分析。决策者通过手势、触屏等方式与灌浆三维信息模型进行沉浸式交互,获取地质属性信息、灌浆孔施工数据及灌后检查结果等工程信息,实现跨地点决策者之间不同补灌方案意见的可视化协同分析与共享,促使灌浆策略共识的有效达成,验证了本文方法是辅助灌浆协同决策的有效手段。
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