电缆线路巡检过程中增强现实可视化技术方案的制作方法

本发明涉及增强现实可视化，具体为电缆线路巡检过程中增强现实可视化技术方案。

背景技术：

1、随着现代技术的发展，电缆线路巡检变得越来越重要，然而，传统的巡检方法存在许多限制，如效率低、精度差等问题，如何提高增强现实技术在电缆线路巡检中的可视化精度和稳定性，确保操作人员能够准确、清晰地观察到线路设备的状态和信息，如何设计直观、易用的增强现实操作界面，使巡检人员能够方便地获取所需信息，快速做出决策并记录必要的数据。

2、针对当前传统的可视化技术方案存在许多限制，如效率低、精度差等问题，亟需构建电缆线路巡检过程中增强现实可视化技术方案，以实现在电缆线路巡检过程中的流程的逼真可视化效果。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供电缆线路巡检过程中增强现实可视化技术方案，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、电缆线路巡检过程中增强现实可视化技术方案，其增强现实可视化技术方案：模型轻量化→模型优化→细节调整→网格简化→用户体验，包括以下五个步骤：

4、步骤一：所述将模型的权重和激活值从高精度的浮点数转换为较低精度的表示，如8位或16位整数，可以显著减少模型的存储需求加速计算，量化可以在保持模型性能的同时显著降低资源消耗。

5、步骤二：所述通过减少模型表面的多边形数量，通过合并相邻的顶点来减少模型面数，通过合并相邻的面来减少模型面数，降低模型的复杂性和计算量。

6、步骤三：所述ar系统中通过lod技术对场景中的模型进行细节调整。

7、步骤四：所述通过mesh decimation技术对lod技术中需要不同面数精度的模型进行网格简化，提高可视化性能和效率，通过meshdecimation技术中的顶点聚类(vertexclustering)以及增量式简化(increment decimation)，对模型进行简化，

8、顶点聚类原理大致分为以下几步：

9、1)生成聚类(cluster generation)

10、2)计算表现因子(computing a representative)

11、3)生成网格(mesh generation)

12、4)改变拓扑结构(topology changes)

13、增量式简化(increment decimation)通过边坍缩(edge collapse)的方式实现，使用三角边坍缩的方法来进行网格简化，将两个顶点合并成一个顶点；

14、步骤五，所述通过界面设计、交互方式、响应速度等方面的优化，以提升用户满意度和效率。

15、优选的，在所述步骤二中，模型优化包括：(1)模型减面，使用顶点合并，边合并或面合并等技术来减少模型的面数，通过合并相邻的顶点、边或面来降低模型的复杂性；(2)顶点合并：1)通过建立顶点集合的映射关系：为每个顶点建立一个映射关系，将原始顶点映射到合并后的顶点；2)遍历顶点集合：对于每个未被遍历的顶点，检查其周围是否存在足够近的顶点；3)合并顶点：找到足够接近的顶点，将他们合并为新的顶点，并更新映射关系；4)更新索引关系：遍历模型的边和面集合，根据映射关系更新索引，以确保合并后的顶点在边和面中正确连接；(3)面片合并：1)确定合并的面片：选择相邻且材质、纹理等属性相似的面片作为合并目标；2)计算合并后的面片：通过计算相邻面片的交集，得到合并后的新面片；3)更新索引关系：根据合并后的面片，更新模型的索引关系，确保顶点、边和面之间的连接关系正确。

16、优选的，在所述步骤三中，ar系统中通过lod技术对场景中的模型进行细节调整，包括1)建立多层次的lod模型：首先，为场景中的每个模型创建多个lod层级，每个层级代表不同的细节精度，从高分辨率、高细节的全模型到低分辨率、简化细节的低级模型，这些层级应该根据模型的复杂性和视距来定制；2)确定lod切换条件：根据用户的视距和设备的性能，制定合适的条件来切换不同的lod层级，如，当模型远离用户时，可以切换到较低精度的lod层级，以减少计算负载和内存使用，而当模型靠近用户时，则切换到较高精度的lod层级，以提供更清晰的视觉效果；3)平滑过渡处理：在切换不同lod层级时，需要进行平滑的过渡处理，以避免明显的视觉跳变。这可以通过使用混合技术、插值或渐变等方法来实现，使不同层级之间的转换更加自然；4)优化lod层级细节：为了保持lod层级之间的视觉连贯性，需要确保每个层级之间的细节和外观保持一致，可以使用相同的材质、uv映射和视觉参考来确保不同层级之间的阴影、反射和纹理对齐；5)动态调整lod层级：根据用户的移动和设备的性能变化，动态调整lod层级，当用户移动时，系统应该实时计算视距，并根据需要切换到适当的lod层级，同时，也要考虑设备的性能限制，避免过度消耗资源导致性能下降；6)测试和调优：在实施lod技术后，需要对场景进行详细的测试和调优。

17、优选的，在所述步骤四中，计算点到点的坍缩代价可以考虑以下几个因素，第一个是边的长度，在模型简化过程中，小的细节应该优先被移除，所以边长短的应该优先被移除，第二部分是点周围的曲率变化，理论上曲率变化越小的顶点，所处的区域越平坦，应该优先被移除，需要注意的是，将u坍缩到v和将v坍缩到u的代价可能不一样。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

19、增强现实系统的模型采用了轻量化操作，在保持逼真的展示效果前提下，对模型进行减面，lod优化技术和模型复用等，以实现在电缆线路巡检过程中的流程的逼真可视化效果；通过减少模型的复杂性和参数数量，以降低模型在计算和存储方面的资源消耗，提高模型的运行效率；将模型的权重和激活值从高精度的浮点数转换为较低精度的表示，可以显著减少模型的存储需求加速计算，模型量化可以在保持模型性能的同时显著降低资源消耗；通过调整lod层级的切换条件、优化模型细节和性能分析，确保在不同的视距和设备性能下都能获得满意的视觉效果和渲染效率。

技术特征：

1.电缆线路巡检过程中增强现实可视化技术方案，其增强现实可视化技术方案：模型轻量化→模型优化→细节调整→网格简化→用户体验，其特征在于：包括以下五个步骤：

2.根据权利要求1所述的电缆线路巡检过程中增强现实可视化技术方案，其特征在于：在所述步骤二中，模型优化包括：(1)模型减面，使用顶点合并，边合并或面合并等技术来减少模型的面数，通过合并相邻的顶点、边或面来降低模型的复杂性；(2)顶点合并：1)通过建立顶点集合的映射关系：为每个顶点建立一个映射关系，将原始顶点映射到合并后的顶点；2)遍历顶点集合：对于每个未被遍历的顶点，检查其周围是否存在足够近的顶点；3)合并顶点：找到足够接近的顶点，将他们合并为新的顶点，并更新映射关系；4)更新索引关系：遍历模型的边和面集合，根据映射关系更新索引，以确保合并后的顶点在边和面中正确连接；(3)面片合并：1)确定合并的面片：选择相邻且材质、纹理等属性相似的面片作为合并目标；2)计算合并后的面片：通过计算相邻面片的交集，得到合并后的新面片；3)更新索引关系：根据合并后的面片，更新模型的索引关系，确保顶点、边和面之间的连接关系正确。

3.根据权利要求1所述的电缆线路巡检过程中增强现实可视化技术方案，其特征在于：在所述步骤三中，ar系统中通过lod技术对场景中的模型进行细节调整，包括1)建立多层次的lod模型：首先，为场景中的每个模型创建多个lod层级，每个层级代表不同的细节精度，从高分辨率、高细节的全模型到低分辨率、简化细节的低级模型，这些层级应该根据模型的复杂性和视距来定制；2)确定lod切换条件：根据用户的视距和设备的性能，制定合适的条件来切换不同的lod层级，如，当模型远离用户时，可以切换到较低精度的lod层级，以减少计算负载和内存使用，而当模型靠近用户时，则切换到较高精度的lod层级，以提供更清晰的视觉效果；3)平滑过渡处理：在切换不同lod层级时，需要进行平滑的过渡处理，以避免明显的视觉跳变。这可以通过使用混合技术、插值或渐变等方法来实现，使不同层级之间的转换更加自然；4)优化lod层级细节：为了保持lod层级之间的视觉连贯性，需要确保每个层级之间的细节和外观保持一致，可以使用相同的材质、uv映射和视觉参考来确保不同层级之间的阴影、反射和纹理对齐；5)动态调整lod层级：根据用户的移动和设备的性能变化，动态调整lod层级，当用户移动时，系统应该实时计算视距，并根据需要切换到适当的lod层级，同时，也要考虑设备的性能限制，避免过度消耗资源导致性能下降；6)测试和调优：在实施lod技术后，需要对场景进行详细的测试和调优。

4.根据权利要求1所述的电缆线路巡检过程中增强现实可视化技术方案，其特征在于：在所述步骤六中，计算点到点的坍缩代价可以考虑以下几个因素，第一个是边的长度，在模型简化过程中，小的细节应该优先被移除，所以边长短的应该优先被移除，第二部分是点周围的曲率变化，理论上曲率变化越小的顶点，所处的区域越平坦，应该优先被移除，需要注意的是，将u坍缩到v和将v坍缩到u的代价可能不一样。

技术总结本发明公开了电缆线路巡检过程中增强现实可视化技术方案，其增强现实可视化技术方案：模型轻量化→模型优化→细节调整→网格简化→用户体验。本发明采用了轻量化操作，在保持逼真的展示效果前提下，对模型进行减面，LOD优化技术和模型复用等，以实现在电缆线路巡检过程中的流程的逼真可视化效果；通过减少模型的复杂性和参数数量，以降低模型在计算和存储方面的资源消耗，提高模型的运行效率；将模型的权重和激活值从高精度的浮点数转换为较低精度的表示，可以显著减少模型的存储需求加速计算；通过调整LOD层级的切换条件、优化模型细节和性能分析，确保在不同的视距和设备性能下都能获得满意的视觉效果和渲染效率。技术研发人员：张惠荣,魏莱,黄戬,朱双,陈奕戈,罗世彬,刘云凯,李成坤,黄龙毅,陈景,吴树宁,陈华超,王峻,王瑞麟,邓小康,廖承就,袁鼎发,陈晓儒,林杰欢,钟振鑫,张建锋,佘仰腾,刘淑琴,周恩泽,钱济民,骆文浩,陈勇智,肖虎,李映君,林光寅,赖伟斌,王鹏,李俊杰受保护的技术使用者：广东电网有限责任公司惠州供电局技术研发日：技术公布日：2024/7/29