[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

说明书

本发明公开了一种物体姿态和位移的3D模型同步重现方法及系统，所述方法包括：在物体侧执行：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；在物体及其主要活动部件设置物体标识，通过摄像头实时采集物体的视频图像；部署位置校正标识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和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，并同步传输到3D引擎，进行物体姿态和位移的同步展示。

技术领域

本发明涉及计算机数字化建模领域，尤其涉及一种物体姿态和位移的3D模型同步重现方法系统。

背景技术

随着物联网及工业互联网快速发展，相关的物体建模、物体感应及监控、工业平台的智能计算、人工智能等技术层出不穷。但是大多数的建模和感应监控技术手段都是基于单一物体进行，没有考虑物体所处的环境和多个物体之间的关联关系，如：对物体的监控缺乏对物体所处的环境因素考虑，无法准确恰当的反应物体的真实状态；缺乏多物体状态之间的联动分析和协同作业安排。然而在实际的工厂环境中，物体或设备的运行状况以及控制都是与所处的环境、以及周边的物体关系紧密，融合特定环境下的物体监控对实际的工业互联网和物联网的应用意义重大。

同时在数字孪生应用中，需要进行快速的三维重现，比便于精确实现多物体间的协同作业。

发明内容

本发明的目的在于提供一种物体姿态和位移的3D模型同步重现方法及系统，以完成在特定环境下的多物体之间的状态监控，及快速的三维重建，以便于精确实现多物体间的协同作业。

为实现上述目的，本发明提供了一种物体姿态和位移的3D模型同步重现方法，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。

进一步的，所述物体标识、位置校正标识均为ArUco标识。

进一步的，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。

进一步的，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。

本发明还提供了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：