[发明专利]矿井三维全巷道虚化及设施设备显示方法

说明书

本发明公开了一种矿井三维全巷道虚化及设施设备显示方法，包括以下步骤：S1：分别构建矿井巷道的三维巷道模型集合和矿井内的设施设备模型集合；S2：利用摄像机采集矿井巷道内的坐标信息，并在摄像机坐标点处开始，在空间前裁剪平面及后裁剪平面构成与所述三维巷道模型集合和设施设备模型集合具有映射关系的视锥体，在视锥体以内的巷道及设施设备模型是需要显示的三维模型，通过视锥体裁剪，获得剩余巷道三维模型集合和剩余设施设备模型集合；S3：计算剩余三维模型集合与摄像机点的空间位置关系，并根据计算结果虚化巷道面向摄像机点的巷道面壁图像，显示巷道背向摄像机点的巷道面壁图像；S4：完成剩余巷道集合及剩余设施设备的显示。

技术领域

本发明涉及一种矿井三维全巷道虚化及设施设备显示方法。

背景技术

三维可视化技术可以将大量的数据通过图表和图像的形式表现出来，让原本抽象的数据变得更具体、更直接；矿井三维可视化具有直观、空间位置关系清楚、信息量大的特点，加上信息查询功能可以对矿井的生产环境、生产过程、设备分布、设备状态以及地表工业广场等状况有较全面的了解。三维模型构建技术，融合煤矿多种动态作业数据，利用三维技术全面构建矿井采、掘、机、运、通各专业子系统仿真模拟系统，实现全矿井“监测、控制、管理、保障”的一体化。

煤矿三维可视化主要建设两方面内容：

1.构建煤矿三维可视化基础环境。

即基于矿山基础地理信息、地测信息实现煤矿地面、地下；室内、室外，矿区、巷道、掘进面的一体化三维展示，达到直观显示、可准确定位的煤矿三维场景。

2.实现对地表矿区虚拟环境、地下煤层环境的虚拟漫游、巷道的虚拟漫游和生产管理的三维虚拟仿真环境。

现目前，我国煤矿矿井三维仿真系统中巷道及设施设备显示方法，大多采用模拟全局巷道模型，然后进行巷道虚拟漫游，显示某条巷道内少量设施设备；这种展示方式已经无法满足现目前矿井管理人员对矿井全局把控的需求；

基于以上因素，需要一种性能稳定且能全局展示矿井井下所有设施设备的显示方法，该方法对提高矿井生产管理水平、提高生产工作效率、具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种矿井三维全巷道虚化及设施设备显示方法，以解决目前矿井管理人员和技术人员不能准确获取矿井巷道内全部设备的图像信息的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种矿井三维全巷道虚化及设施设备显示方法，

S1：在矿井三维场景中获取需要显示的三维模型及其世界坐标，分别构建矿井巷道的三维巷道模型集合S和矿井内的设施设备模型集合G；

S2：利用摄像机采集矿井巷道内的坐标信息，并在摄像机坐标点处开始，在空间前裁剪平面及后裁剪平面构成与所述三维巷道模型集合S和设施设备模型集合G具有映射关系的视锥体V，在视锥体V以内的巷道及设施设备模型是需要显示的三维模型，通过视锥体V裁剪，获得剩余巷道三维模型集合S′和剩余设施设备模型集合G′；

S3：计算剩余三维模型集合S′与摄像机点的空间位置关系，并根据计算结果虚化巷道面向摄像机点的巷道面壁图像，显示巷道背向摄像机点的巷道面壁图像；

S4：完成剩余巷道集合S′及剩余设施设备G′的显示。

进一步地，所述步骤S3具体包括:

S31：获取摄像机世界坐标向量v(x,y,z)；

S32：获取集合S′内单个三维巷道模型，得到其世界坐标向量u(x′,y′,z′)；

S33：用u减去v得到摄像机方向向量d(x″,y″,z″)，计算三维矩形巷道表面与向量d(x″,y″,z″)之间夹角，若小于180°，则虚化该巷道面壁图像；相反则显示该巷道面壁图像。