[发明专利]一种物体姿态和位移的3D模型同步重现方法及系统

权利要求书

1.一种物体姿态和位移的3D模型同步重现方法，其特征在于，包括：

在物体侧部署物体标识、位置校正标识、摄像头和传感器，执行：在物体侧部署传感器，通过传感器实时采集物体的状态信息及影响物体状态的环境信息，并上传边缘计算节点；在物体及其主要活动部件上设置物体标识，通过摄像头实时采集物体的视频图像，并将视频图像信息上传边缘计算节点；在摄像头的视角范围内设置一位置校正标识，用于设置摄像头的空间原点；

在边缘计算节点执行：实时处理物体的状态信息及影响物体状态的环境信息，并输出物体状态指标信息，及转发物体的视频图像信息；同时对物体的错误状态或情况进行紧急处理；

在数字孪生平台执行：接收边缘计算节点上传的物体状态指标信息，并在3D场景下进行状态显示；接收物体的视频图像信息，从图像中标识出物体，并分析捕获物体的姿态和位移信息，生成物体及其主要活动部件的坐标变换，并同步传输到3D引擎，进行物体姿态和位移的同步展示。

2.如权利要求1所述的物体姿态和位移的3D模型同步重现方法，其特征在于：所述物体标识、位置校正标识均为ArUco标识。

3.如权利要求1所述的物体姿态和位移的3D模型同步重现方法，其特征在于，所述从图像中标识出物体，并分析捕获物体的姿态和位移信息，生成物体及其主要活动部件的坐标变换，具体包括：

识别图像中的位置校正标识，获得空间原点；

识别图像中的物体标识，在图像中标识出物体及其主要活动部件；

通过PNP算法求解出所述位置校正标识的旋转矩阵与位移矢量；

通过PNP算法递归求解每一个物体标识的旋转矩阵与位移矢量，从而分析出物体的姿态和位移信息，生成物体及其主要活动部件的坐标变换。

4.如权利要求1所述的物体姿态和位移的3D模型同步重现方法，其特征在于：所述的对物体的错误状态或情况进行紧急处理，具体包括：物体紧急状态的监控和处置，物体姿态和位移的防错位、防碰撞处理。

5.一种物体姿态和位移的3D模型同步重现系统，其特征在于，包括：

摄像头，部署于物体侧，用于实时采集物体的视频图像，并将视频图像信息上传边缘计算节点；在摄像头的视野范围内设置一位置校正标识，用于设置摄像头的空间原点；

传感器，部署于物体侧，用于实时采集物体的状态信息及影响物体状态的环境信息，并上传边缘计算节点；

物体标识，设置于物体及其主要活动部件上，用于标识物体的位置及物体的姿态信息；

边缘计算节点，用于实时处理物体的状态信息及影响物体状态的环境信息，并输出物体状态指标信息，及转发物体的视频图像信息；同时对物体的错误状态或情况进行紧急处理；

数字孪生平台，用于接收边缘计算节点上传的物体状态指标信息，并在3D场景下进行状态显示；接收物体的视频图像信息，从图像中标识出物体，分析捕获物体的姿态和位移信息，生成物体或部件的坐标变换，并同步传输到3D引擎，进行物体姿态和位移的同步展示。

6.如权利要求5所述的物体姿态和位移的3D模型同步重现系统，其特征在于：所述物体标识、位置校正标识均为ArUco标识。

7.如权利要求5所述的物体姿态和位移的3D模型同步重现系统，其特征在于：所述数字孪生平台，具体包括：3D引擎、模型库、环境和物体状态处理模块、物体姿态和位移处理模块；所述3D引擎用于呈现物体的3D模型、构建环境和物体的3D场景；所述模型库存储有物体的3D模型；所述环境和物体状态处理模块用于处理边缘计算节点上传的物体状态指标信息及影响物体状态的环境信息，生成用于在环境和物体的3D场景下进行状态显示的信息；所述物体姿态和位移处理模块用于处理物体的视频图像信息，从图像中标识出物体，并分析捕获物体的姿态和位移，生成物体或部件的坐标变换，生成用于在环境和物体的3D场景下进行物体姿态和位移同步显示的信息。