受限空间作业仿真培训系统的渲染优化方法及装置

本发明涉及仿真培训系统，特别是指一种受限空间作业仿真培训系统的渲染优化方法及装置。

背景技术：

1、受限空间是指空间受限且进出口受限的密闭或半密闭的设施和场地。受限空间可分为地上式受限空间、地下式受限空间和封闭(半封闭)式受限空间三大类。其中地上式受限空间主要包括发酵池、废墟、粮仓、料仓等；地下式受限空间主要包括地下管道、暗沟、隧道、涵洞、地坑、废井、地窖、沼气池等；封闭(半封闭)式受限空间主要包括船舱、贮罐、车载槽罐、反应塔(釜)、压力容器、锅炉等。受限空间作业是经过专业训练的作业人员进入生产企业的受限空间进行一系列作业的过程。受限空间作业存在空间狭小、不能长时间工作、容易发生安全事故的特点。

2、传统的对受限空间作业人员的培训多采用课堂理论知识培训为主，以现场实物培训为辅的培训方式，在这种培训方式下，存在着以下弊端：(1)由于搭设的仿造受限空间作业现场与真实受限空间作业现场差距较大、还原性较差，导致培训效果差。(2)搭设的受限空间作业的仿造现场不具备重复培训实验的条件，且成本较高。(3)课堂理论知识培训不能充分调动受限空间作业人员的学习积极性。

3、随着虚拟仿真技术的发展与普及，三维虚拟仿真培训系统开始在医疗、石化等行业的培训中发挥重要作用，因此如何利用三维虚拟仿真技术对受限空间作业场景进行仿真模拟，搭建受限空间作业仿真培训系统成为了受限空间作业领域的研究重点。

4、对于受限空间体积狭小、环境复杂、设备与零件数量多的特点，在使用受限空间作业仿真培训系统对受限空间作业现场场景进行仿真模拟的过程中，对仿真场景的渲染技术提出挑战。现有的模型渲染技术难以满足系统仿真场景渲染的需求，导致系统还原性差。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种受限空间作业仿真培训系统的渲染优化方法及装置，以提高受限空间作业仿真培训系统的综合渲染性能，满足系统在渲染效果与渲染速率方面的性能要求。

2、为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

3、一方面，本发明提供一种受限空间作业仿真培训系统的渲染优化方法，包括：

4、步骤s101：依据受限空间作业真实的作业现场，获取受限空间现场作业场地的尺寸、场地中各设备的尺寸、作业人员的外形尺寸，使用maya软件对受限空间作业中的地形、人物、设备进行三维建模，并将模型导出为fbx文件；

5、步骤s102：将maya软件中导出的模型的fbx文件导入到unity3d平台中新建项目里；

6、步骤s103：在unity3d平台中使用collider组件对所有模型构建包围盒，并根据模型在unity3d平台中的尺寸与方向偏角调整所有包围盒的半径大小与方向；所有模型包括地形模型、人物模型、设备模型；其中对人物模型构建胶囊包围盒，对地形模型构建地形包围盒，对设备模型构建长方体包围盒；

7、步骤s104：在unity3d平台中使用改进后的视景体剔除技术对受限空间仿真场景中的地形模型、人物模型与设备模型进行渲染优化；

8、步骤s105：在unity3d平台中使用线性八叉树lod算法对模型数据进行处理。

9、另一方面，本发明提供一种受限空间作业仿真培训系统的渲染优化装置，包括：

10、获取模块，用于依据受限空间作业真实的作业现场，获取受限空间现场作业场地的尺寸、场地中各设备的尺寸、作业人员的外形尺寸，使用maya软件对受限空间作业中的地形、人物、设备进行三维建模，并将模型导出为fbx文件；

11、导入模块，用于将maya软件中导出的模型的fbx文件导入到unity3d平台中新建项目里；

12、构建模块，用于在unity3d平台中使用collider组件对所有模型构建包围盒，并根据模型在unity3d平台中的尺寸与方向偏角调整所有包围盒的半径大小与方向；所有模型包括地形模型、人物模型、设备模型；其中对人物模型构建胶囊包围盒，对地形模型构建地形包围盒，对设备模型构建长方体包围盒；

13、优化模块，用于在unity3d平台中使用改进后的视景体剔除技术对受限空间仿真场景中的地形模型、人物模型与设备模型进行渲染优化；

14、处理模块，用于在unity3d平台中使用线性八叉树lod算法对模型数据进行处理。

15、再一方面，本发明提供一种电子设备，所述电子设备包括：壳体、处理器、存储器、电路板和电源电路，其中，电路板安置在壳体围成的空间内部，处理器和存储器设置在电路板上；电源电路，用于为上述电子设备的各个电路或器件供电；存储器用于存储可执行程序代码；处理器通过读取存储器中存储的可执行程序代码来运行与可执行程序代码对应的程序，用于执行上述的方法。

16、又一方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现上述的方法。

17、本发明具有以下有益效果：

18、本发明提供的受限空间作业仿真培训系统的渲染优化方法及装置，使用改进的视景体剔除技术，并结合线性八叉树lod算法对受限空间仿真培训系统的仿真场景中的设备模型与人物模型进行渲染优化，提高了三维仿真场景的渲染效果与渲染速率的综合渲染性能，保证了仿真培训系统的高度还原性。

技术特征：

1.一种受限空间作业仿真培训系统的渲染优化方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s104包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤a4中，longdistance和shortdistance的计算公式分别为：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s105包括：

5.一种受限空间作业仿真培训系统的渲染优化装置，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述优化模块包括：

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二计算子模块中，longdistance和shortdistance的计算公式分别为：

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述处理模块包括：

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：壳体、处理器、存储器、电路板和电源电路，其中，电路板安置在壳体围成的空间内部，处理器和存储器设置在电路板上；电源电路，用于为上述电子设备的各个电路或器件供电；存储器用于存储可执行程序代码；处理器通过读取存储器中存储的可执行程序代码来运行与可执行程序代码对应的程序，用于执行上述权利要求1-4中任一所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现上述权利要求1-4中任一所述的方法。

技术总结本发明公开了一种受限空间作业仿真培训系统的渲染优化方法及装置，属于仿真培训系统技术领域，所述方法包括：依据受限空间作业真实的作业现场，获取受限空间现场作业场地的尺寸、场地中各设备的尺寸、作业人员的外形尺寸，使用Maya软件进行三维建模，并将模型导出为fbx文件；将Maya软件中导出的模型的fbx文件导入到Unity3D平台中新建项目里；在Unity3D平台中使用Collider组件对所有模型构建包围盒；在Unity3D平台中使用改进后的视景体剔除技术对受限空间仿真场景中的地形模型、人物模型与设备模型进行渲染优化；在Unity3D平台中使用线性八叉树LOD算法对模型数据进行处理。本发明能提高受限空间作业仿真培训系统的综合渲染性能，满足系统在渲染效果与渲染速率方面的性能要求。技术研发人员：王康,邓蕾,刘百林,张雪,闫欢,赵英花受保护的技术使用者：山东华宇工学院技术研发日：技术公布日：2024/9/2