CN108932353A - 应用混合现实技术实现建筑模型与实体间的定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用混合现实技术实现建筑模型与实体间的定位方法，本方法首先建立实体建筑物的建筑BIM模型并采用相同的坐标系统，在实体建筑物墙体的任意位置粘贴二维码，二维码包含粘贴位置的坐标信息、与磁极北方向夹角信息以及Y轴方向识别参数信息；将头戴式显示器设备设置于建筑BIM模型位置，头戴式显示器设备的深度摄像仪扫描二维码读取相关信息，距离传感器测量设备与二维码的距离，电子罗盘测量设备与磁极北方向夹角，重力传感器测量设备与重力方向夹角，经计算得到设备在坐标系统中的坐标位置，确定建筑BIM模型相对实体建筑物的坐标。本方法通过混合现实设备实现建筑BIM模型与实体间的定位，为建筑BIM模型展示提供位置信息。

Description

应用混合现实技术实现建筑模型与实体间的定位方法
技术领域
本发明涉及一种应用混合现实技术实现建筑模型与实体间的定位方法。
背景技术
混合现实技术目前仍处于完善阶段，应用混合现实技术来展示建筑BIM模型现仍处于探索阶段。建筑BIM（Building Information Modeling）模型是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，建立起三维的建筑模型，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、 可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图等特点。建筑BIM模型使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对，为设计团队以及包括建筑运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。目前市面上尚无成熟的用于建筑BIM模型展示的产品，实现在混合现实设备中展示建筑BIM模型仍有许多难题有待解决，其中建筑BIM模型与实体间的定位技术就是其中之一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种应用混合现实技术实现建筑模型与实体间的定位方法，本方法通过混合现实设备实现建筑BIM模型与实体间的定位，从而确定建筑BIM模型相对实体的具体坐标位置，为建筑BIM模型展示提供位置信息。
为解决上述技术问题，本发明应用混合现实技术实现建筑模型与实体间的定位方法包括如下步骤：
步骤一、以实体建筑物的各项相关信息数据为基础，通过数字信息仿真建立实体建筑物的建筑BIM模型，实体建筑物与建筑BIM模型采用相同的坐标系统；
步骤二、在实体建筑物墙体的任意位置粘贴二维码，该二维码包含粘贴位置的坐标信息和粘贴墙面与磁极北方向夹角信息，还包含一个Y轴方向识别参数信息；
步骤三、将混合现实技术的头戴式显示器设备设置于建筑BIM模型位置，头戴式显示器设备包括深度摄像仪、距离传感器、电子罗盘和重力传感器，深度摄像仪扫描二维码，读取二维码所携带的信息，距离传感器测量头戴式显示器设备与二维码粘贴点的距离，电子罗盘测量头戴式显示器设备与磁极北方向的夹角，重力传感器测量头戴式显示器设备与重力方向的夹角，经计算得到头戴式显示器设备在坐标系统中的具体坐标位置，从而确定建筑BIM模型相对实体建筑物的坐标。
进一步，所述头戴式显示器设备在坐标系统中的具体坐标位置计算如下：
设定二维码中心点坐标为(x,y,z)，二维码所粘贴墙面与磁极北方向所形成的夹角为α，深度摄像仪所在位置坐标为(x1,y1,z1)，角度值规定逆时针为正值，角度计量方式为从墙体与磁极北方向同向侧所在方位逆时针转向磁极北方向形成角度α、视线与磁极北方向同向侧方位转向磁极北方向形成角度β，视线与重力方向同向侧方位转向重力方向形成角度γ，Y轴方向识别参数为，其取值为1或-1，
则：
式中：L为设备与二维码中心的直线距离；为设备与二维码中心的水平距离；为设备与二维码中心的竖直距离；为设备与二维码中心在水平面内沿X轴方向的距离；为设备与二维码中心在水平面内沿Y轴方向的距离；为二维码所粘贴的墙体与磁极北方向的夹角；为设备与磁极北方向的夹角；为设备视线与重力方向的夹角；为Y轴方向识别参数。
进一步，所述头戴式显示器设备还包括陀螺仪和加速度仪，所述陀螺仪和加速度仪用于头戴式显示器设备定位后的动态追踪。
进一步，所述Y轴方向识别参数用于标识二维码在Y轴正方向或负方向的位置。
由于本发明应用混合现实技术实现建筑模型与实体间的定位方法采用了上述技术方案，即本方法首先建立实体建筑物的建筑BIM模型并采用相同的坐标系统，在实体建筑物墙体的任意位置粘贴二维码，该二维码包含粘贴位置的坐标信息以及与磁极北方向夹角信息，还包含一个Y轴方向识别参数信息；将头戴式显示器设备设置于建筑BIM模型位置，头戴式显示器设备的深度摄像仪扫描二维码读取相关信息，距离传感器测量设备与二维码粘贴点的距离，电子罗盘测量设备与磁极北方向的夹角，重力传感器测量设备与重力方向的夹角，经计算得到设备在坐标系统中的具体坐标位置，从而确定建筑BIM模型相对实体建筑物的坐标。本方法通过混合现实设备实现建筑BIM模型与实体间的定位，从而确定建筑BIM模型相对实体的具体坐标位置，为建筑BIM模型展示提供位置信息。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
图1为本方法中头戴式显示器设备设置的俯视图；
图2为本方法中头戴式显示器设备设置的正视图。
具体实施方式
实施例如图1和图2所示，本发明应用混合现实技术实现建筑模型与实体间的定位方法包括如下步骤：
步骤一、以实体建筑物的各项相关信息数据为基础，通过数字信息仿真建立实体建筑物的建筑BIM模型，实体建筑物与建筑BIM模型采用相同的坐标系统；
步骤二、在实体建筑物墙体1的任意位置粘贴二维码2，该二维码2包含粘贴位置的坐标信息和粘贴墙面与磁极北方向3夹角信息，还包含一个Y轴方向识别参数信息；
步骤三、将混合现实技术的头戴式显示器设备4设置于建筑BIM模型位置，头戴式显示器设备4包括深度摄像仪、距离传感器、电子罗盘和重力传感器，深度摄像仪扫描二维码2，读取二维码2所携带的信息，距离传感器测量头戴式显示器设备4与二维码2粘贴点的距离，电子罗盘测量头戴式显示器设备4与磁极北方向3的夹角，重力传感器测量头戴式显示器设备4与重力方向的夹角，经计算得到头戴式显示器设备4在坐标系统中的具体坐标位置，从而确定建筑BIM模型相对实体建筑物的坐标。
优选的，所述头戴式显示器设备4在坐标系统中的具体坐标位置计算如下：
设定二维码2中心点坐标为(x,y,z)，二维码2所粘贴墙面与磁极北方向所形成的夹角为α，深度摄像仪所在位置坐标为(x1,y1,z1)，角度值规定逆时针为正值，角度计量方式为从墙体1与磁极北方向3同向侧所在方位逆时针转向磁极北方向3形成角度α、视线与磁极北方向3同向侧方位转向磁极北方向3形成角度β，视线与重力方向5同向侧方位转向重力方向5形成角度γ，Y轴方向识别参数为，其取值为1或-1，
则：
式中：L为设备4与二维码2中心的直线距离；为设备4与二维码2中心的水平距离；为设备4与二维码2中心的竖直距离；为设备4与二维码2中心在水平面内沿X轴方向的距离；为设备4与二维码2中心在水平面内沿Y轴方向的距离；为二维码2所粘贴的墙体1与磁极北方向3的夹角；为设备4与磁极北方向3的夹角；为设备4视线与重力方向5的夹角；为Y轴方向识别参数。
优选的，所述头戴式显示器设备4还包括陀螺仪和加速度仪，所述陀螺仪和加速度仪用于头戴式显示器设备4定位后的动态追踪。
优选的，所述Y轴方向识别参数用于标识二维码2在Y轴正方向或负方向的位置。
混合现实技术(Mixed Reality)是虚拟现实技术的进一步发展，该技术通过在现实场景呈现虚拟场景信息，在现实世界、虚拟世界和用户之间搭起一个交互反馈的信息回路，以增强用户体验的真实感。因此针对建筑BIM模型的展示，本方法应用混合现实技术的头戴式显示器设备，通过头戴式显示器设备的深度摄像仪、距离传感器、电子罗盘和重力传感器采集相关数据信息，经计算后得到设备在坐标系统中的具体坐标位置，从而确定建筑BIM模型相对实体建筑物的坐标，为建筑BIM模型展示提供位置信息。

Claims (4)

1.一种应用混合现实技术实现建筑模型与实体间的定位方法，其特征在于本方法包括如下步骤：
步骤一、以实体建筑物的各项相关信息数据为基础，通过数字信息仿真建立实体建筑物的建筑BIM模型，实体建筑物与建筑BIM模型采用相同的坐标系统；
步骤二、在实体建筑物墙体的任意位置粘贴二维码，该二维码包含粘贴位置的坐标信息和粘贴墙面与磁极北方向夹角信息，还包含一个Y轴方向识别参数信息；
步骤三、将混合现实技术的头戴式显示器设备设置于建筑BIM模型位置，头戴式显示器设备包括深度摄像仪、距离传感器、电子罗盘和重力传感器，深度摄像仪扫描二维码，读取二维码所携带的信息，距离传感器测量头戴式显示器设备与二维码粘贴点的距离，电子罗盘测量头戴式显示器设备与磁极北方向的夹角，重力传感器测量头戴式显示器设备与重力方向的夹角，经计算得到头戴式显示器设备在坐标系统中的具体坐标位置，从而确定建筑BIM模型相对实体建筑物的坐标。
2.根据权利要求1所述的应用混合现实技术实现建筑模型与实体间的定位方法，其特征在于所述头戴式显示器设备在坐标系统中的具体坐标位置计算如下：
设定二维码中心点坐标为(x,y,z)，二维码所粘贴墙面与磁极北方向所形成的夹角为α，深度摄像仪所在位置坐标为(x1,y1,z1)，角度值规定逆时针为正值，角度计量方式为从墙体与磁极北方向同向侧所在方位逆时针转向磁极北方向形成角度α、视线与磁极北方向同向侧方位转向磁极北方向形成角度β，视线与重力方向同向侧方位转向重力方向形成角度γ，Y轴方向识别参数为，其取值为1或-1，
则：
式中：L为设备与二维码中心的直线距离；为设备与二维码中心的水平距离；为设备与二维码中心的竖直距离；为设备与二维码中心在水平面内沿X轴方向的距离；为设备与二维码中心在水平面内沿Y轴方向的距离；为二维码所粘贴的墙体与磁极北方向的夹角；为设备与磁极北方向的夹角；为设备视线与重力方向的夹角；为Y轴方向识别参数。
3.根据权利要求1或2所述的应用混合现实技术实现建筑模型与实体间的定位方法，其特征在于：所述头戴式显示器设备还包括陀螺仪和加速度仪，所述陀螺仪和加速度仪用于头戴式显示器设备定位后的动态追踪。
4.根据权利要求3所述的应用混合现实技术实现建筑模型与实体间的定位方法，其特征在于：所述Y轴方向识别参数用于标识二维码在Y轴正方向或负方向的位置。
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