CN111311730B - 一种矿井三维立体化实现方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿井三维立体化实现方法及装置，可解决现有的矿井三维立体化的方法耗时费力，成本较高的技术问题。包括接收终端发送的矿井三维显示请求，调用采掘工程平面图，获取双线模式的矿井巷道平面数据；利用深度优先搜索遍历所述矿井巷道平面数据，得到二维抽象数据，对二维抽象数据进行空间矢量坐标运算得到三维空间数据；在空间坐标系中显示三维空间数据，并以巷道基准线为路径对三维空间数据进行拉伸，得到三维立体矿井；对三维立体矿井进行渲染，并将渲染后的三维立体矿井上传到终端进行矿井三维立体显示；该矿井三维立体化实现方法可一步到位的直接将已有的采掘平面图自动部署为三维立体化矿井，中间过程无需人工干预，省时省力。
Description
技术领域
本发明涉及矿井立体化显示技术领域，尤其涉及一种矿井三维立体化实现方法及装置。
背景技术
矿井井下巷道纵横交错、错综复杂，如何立体、直观、准确地表现并反映井下巷道、设备及其空间关系，是矿山三维立体化监控系统的重要组成部分，是构建智慧矿山、数字矿山的重要基础。利用网络部署WEB服务为用户提供矿井三维空间数据浏览、查询和分析等功能是近年来智慧化矿山创建趋势。
目前，实现矿井三维立体化的方法主要是利用商业三维软件对矿井所有元素逐项建模，耗时费力，且对三维建模专业技能要求较高，造成矿井三维立体化成本高，而且实现三维显示的耗时较长。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种矿井三维立体化实现方法及装置，可解决现有的矿井三维立体化的方法耗时费力，成本较高的技术问题。
本发明提出的一种矿井三维立体化实现方法，包括以下步骤：
接收终端发送的矿井三维显示请求，调用采掘工程平面图，获取双线模式的矿井巷道平面数据；
利用深度优先搜索遍历所述矿井巷道平面数据，得到二维抽象数据，所述二维抽象数据包括巷道基准线和控制点图形数据；
对二维抽象数据进行空间矢量坐标运算得到三维空间数据；
在空间坐标系中显示三维空间数据，并以巷道基准线为路径对三维空间数据进行拉伸，得到三维立体矿井；
对三维立体矿井进行渲染，并将渲染后的三维立体矿井上传到终端进行矿井三维立体显示。
进一步地，在接收终端发送的矿井三维显示请求，调用采掘工程平面图，获取双线模式的矿井巷道平面数据中，所述获取双线模式的矿井巷道平面数据，包括：
对所述采掘工程平面图中的巷道元素进行提取，得到双线模式的矿井巷道平面数据。
进一步地，在所述对二维抽象数据进行空间矢量坐标运算得到三维空间数据中，包括：
根据巷道所在的水平高度对控制点图形数据赋予控制点高程数据，巷道基准线、控制点图形数据和控制点高程数据矢量运算后的数据组成三维空间数据。
进一步地，在空间坐标系中显示三维空间数据，并以巷道基准线为路径对三维空间数据进行拉伸，得到三维立体矿井，对三维立体矿井进行渲染中，包括：
通过ThreeJS引擎以基准线为路径对三维空间数据进行拉伸，得到三维立体矿井，生成矿井三维立体化空间数据，对矿井三维立体化空间数据进行渲染，并将渲染后的矿井三维立体化空间数据上传到终端进行矿井三维立体显示。
进一步地，在对矿井三维立体化空间数据进行渲染，并将渲染后的矿井三维立体化空间数据上传到终端进行矿井三维立体显示中，包括：
给矿井三维立体化空间数据设置场景；
将相机和设置完成的场景加载到渲染器中，得到矿井三维立体化空间数据，将矿井三维立体化空间数据以JSON格式进行储存；
利用ThreeJS引擎将JSON格式的矿井三维立体化空间数据加载到场景中，得到渲染完成的矿井三维立体化空间数据；
将渲染后的矿井三维立体化空间数据上传到终端进行矿井三维立体显示。
进一步地，在将渲染后的矿井三维立体化空间数据上传到终端进行矿井三维立体显示中，通过Web将渲染后的矿井三维立体化空间数据上传到终端进行矿井三维立体显示。
一种矿井三维立体化实现装置，包括调用获取模块、遍历模块、矢量运算模块、数据拉伸模块和渲染上传模块；
调用获取模块用于接收终端发送的矿井三维显示请求，调用采掘工程平面图，获取双线模式的矿井巷道平面数据；
遍历模块用于利用深度优先搜索遍历所述平面数据，得到二维抽象数据，所述二维抽象数据包括巷道基准线和控制点；
矢量运算模块用于对二维抽象数据进行空间矢量坐标运算得到三维空间数据；
数据拉伸模块用于在空间坐标系中显示三维空间数据，并以基准线为路径对三维空间数据进行拉伸，得到三维立体矿井；
渲染上传模块用于对三维立体矿井进行渲染，并将渲染后的三维立体矿井上传到终端进行矿井三维立体显示。
一种矿井三维立体化实现设备，包括储存器、处理器以及储存在所述储存器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如下步骤：
接收终端发送的矿井三维显示请求，调用采掘工程平面图，获取双线模式的矿井巷道平面数据；
利用深度优先搜索遍历所述矿井巷道平面数据，得到二维抽象数据，所述二维抽象数据包括巷道基准线和控制点图形数据；
对二维抽象数据进行空间矢量坐标运算得到三维空间数据；
在空间坐标系中显示三维空间数据，并以巷道基准线为路径对三维空间数据进行拉伸，得到三维立体矿井；
对三维立体矿井进行渲染，并将渲染后的三维立体矿井上传到终端进行矿井三维立体显示。
一种计算机可读储存介质，所述计算机可读存储介质上存储有若干获取分类程序，所述若干获取分类程序用于被处理器调用并执行如下步骤：
接收终端发送的矿井三维显示请求，调用采掘工程平面图，获取双线模式的矿井巷道平面数据；
利用深度优先搜索遍历所述矿井巷道平面数据，得到二维抽象数据，所述二维抽象数据包括巷道基准线和控制点图形数据；
对二维抽象数据进行空间矢量坐标运算得到三维空间数据；
在空间坐标系中显示三维空间数据，并以巷道基准线为路径对三维空间数据进行拉伸，得到三维立体矿井；
对三维立体矿井进行渲染，并将渲染后的三维立体矿井上传到终端进行矿井三维立体显示。
本发明提供的一种矿井三维立体化实现方法及装置的优点在于：本发明结构中提供的一种矿井三维立体化实现方法及装置，可一步到位的直接将已有的采掘平面图自动部署为三维立体化矿井，中间过程无需人工干预，省时省力，且对三维专业建模技能要求不高。
附图说明
图1为本发明实现方法的步骤流程图；
图2为一优选实施例的步骤流程图；
图3为双线模式的矿井巷道的结构图；
图4为图3中双线模式的矿井巷道的二维抽象数据的示意图；
图5为图3渲染后三维立体矿井的结构图；
图6为二维抽象数据进行空间矢量坐标运算得到三维空间数据的一数据转化的实施例。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
如图1所示，本发明提出的一种矿井三维立体化实现方法，包括步骤S100至S500：
S100：接收终端发送的矿井三维显示请求，调用采掘工程平面图，获取双线模式的矿井巷道平面数据；
S200：利用深度优先搜索遍历所述矿井巷道平面数据，得到二维抽象数据，所述二维抽象数据包括巷道基准线和控制点图形数据；
S300：对二维抽象数据进行空间矢量坐标运算得到三维空间数据；
S400：在空间坐标系中显示三维空间数据，并以巷道基准线为路径对三维空间数据进行拉伸，得到三维立体矿井；
S500：对三维立体矿井进行渲染，并将渲染后的三维立体矿井上传到终端进行矿井三维立体显示。
通过Web将渲染后的矿井三维立体化空间数据上传到终端进行矿井三维立体显示。
根据步骤S100至S500，利用已有的采掘工程平面图，对采掘工程平面图解析后，根据矿井的巷道高度以及一系列的矢量运算，对矿井中地貌进行的三维立体显示，在显示过程中无需人工干预、省时省力，且直接调用采掘工程平面图，对三维建模的专业技能要求不高，因此该矿井三维立体化实现方法的适用性较强；为了方便对矿井的观察，对所显示的三维图形进行渲染，使得终端所显示的三维立体图直接与矿井的实际地貌向匹配，对终端观察者的专业技术要求不高，使得该矿井三维立体化实现方法的适用性较广。
在步骤S100：获取双线模式的矿井巷道平面数据中，包括：对所述采掘工程平面图进行解析，得到采掘工程平面图中所包含的巷道元素，得到双线模式的矿井巷道平面数据。
在步骤S300：对二维抽象数据进行空间矢量坐标运算得到三维空间数据中，根据巷道所在的水平高度对控制点图形数据赋予控制点高程数据，巷道基准线、控制点图形数据和控制点高程数据矢量运算后的数据组成三维空间数据。
在步骤S400中，通过ThreeJS引擎以基准线为路径对三维空间数据进行拉伸，得到三维立体矿井，生成矿井三维立体化空间数据，对矿井三维立体化空间数据进行渲染，并将渲染后的矿井三维立体化空间数据上传到终端进行矿井三维立体显示。
在步骤S500：对三维立体矿井进行渲染中，包括：
S501：给三维立体矿井对应的矿井三维立体化空间数据设置场景；
S502：将相机和设置完成的场景加载到渲染器中，得到矿井三维立体化空间数据，将矿井三维立体化空间数据以JSON格式进行储存；
S503：利用ThreeJS引擎将JSON格式的矿井三维立体化空间数据加载到场景中，得到渲染完成的矿井三维立体化空间数据。
利用ThreeJS进行三维渲染，使得点线图转化为三维立体图，较大程度的显示了矿井下的实际地貌，为井下巷道纵横交错、错综复杂的矿井提供了清晰的施工地貌，进一步提高了矿井施工的安全性、稳定性和直观性。
如图2所示，一优选实施例，一种矿井三维立体化实现方法，包括步骤S001至S008：
S001：接收终端发送的矿井三维显示请求，调用采掘工程平面图，提取采掘工程平面图中的所包含的巷道元素，得到双线模式的矿井巷道平面数据，如图3所示的双线模式的矿井巷道图；
S002：利用深度优先搜索遍历所述矿井巷道平面数据，得到二维抽象数据，所述二维抽象数据包括巷道基准线和控制点图形数，如图4所示；
S003：根据巷道所在的水平高度对控制点图形数据赋予控制点高程数据，对二维抽象数据和控制点高程数据进行空间矢量坐标运算得到三维空间数据；即，巷道基准线、控制点图形数据和控制点高程数据矢量运算后的数据组成三维空间数据。
在对二维抽象数据进行空间矢量坐标运算得到三维空间数据中，如图6所示显示了一数据转化的实施例，截取包含二维抽象数据的一画布区域，选取画布区域的左上角的边缘点作为二维坐标系的原点，选取画布区域的中心点作为三维坐标系的原点，实线为平面二维坐标系，虚线为三维空间坐标系，W为画布区域的宽度，H为画布区域的平面高度，W和H均已知；
在二维平面坐标系中，P点的坐标为（x1，y1）；
在三维空间坐标系中，P点的坐标为（x2，y2，z），其中z值为控制点高程数据，直接根据巷道所在的水平高度得到；
根据上图可知：x2 = x1 - W/2，y2 = H/2 - y1；
根据ThreeJS引擎的三维空间标准坐标是分布在[-1，1]上的，所以需要把坐标x2、y2标准化；
x2’= x2 /（W/2）= 2×x1/W – 1，y2’= 1-2×y1/H；其中x2’为坐标x2标准化的坐标，y2’为坐标y2标准化的坐标；
最终P点的三维空间坐标为（2×x1/W – 1，1-2×y1/H，z）。
在三维空间中，最基本的是点和线，两点成线，面是通过点和线复合组成，面组成对象，通过矢量坐标运算最终获取所有控制点的三维空间数据。
S004：在空间坐标系中显示三维空间数据，通过ThreeJS引擎以基准线为路径对三维空间数据进行拉伸，得到三维立体矿井，生成三维立体矿井对应的矿井三维立体化空间数据；
S005：给矿井三维立体化空间数据设置场景；
S006：将相机和设置完成的场景加载到渲染器中，得到矿井三维立体化空间数据，将矿井三维立体化空间数据以JSON格式进行储存；
S007：利用ThreeJS引擎将JSON格式的矿井三维立体化空间数据加载到场景中，得到渲染完成的矿井三维立体化空间数据，如图5所示；
S008：通过Web将渲染后的矿井三维立体化空间数据上传到终端进行矿井三维立体显示。
通过步骤S001至S008，一步到位实现矿井中三维立体结构，直接将已有的采掘平面图部署为矿井三维立体化显示，显示过程无需人工干预，省时省力，切对三维建模技能要求不高，使得该矿井三维立体化实现方法的适用性广，避免了传统直接对矿井中的所有元素进行逐项建模，耗时费力、切对三维建模的专业技能要求过高的缺陷。
另一方面本发明实施例还公开一种矿井三维立体化实现装置，包括调用获取模块、遍历模块、矢量运算模块、数据拉伸模块和渲染上传模块；
调用获取模块用于接收终端发送的矿井三维显示请求，调用采掘工程平面图，获取双线模式的矿井巷道平面数据；
遍历模块用于利用深度优先搜索遍历所述平面数据，得到二维抽象数据，所述二维抽象数据包括巷道基准线和控制点；
矢量运算模块用于对二维抽象数据进行空间矢量坐标运算得到三维空间数据；
数据拉伸模块用于在空间坐标系中显示三维空间数据，并以基准线为路径对三维空间数据进行拉伸，得到三维立体矿井；
渲染上传模块用于对三维立体矿井进行渲染，并将渲染后的三维立体矿井上传到终端进行矿井三维立体显示。
可理解的是，本发明实施例提供的系统与本发明实施例提供的方法相对应，相关内容的解释、举例和有益效果可以参考上述方法中的相应部分。
又一方面本发明实施例还公开一种矿井三维立体化实现设备，包括储存器、处理器以及储存在所述储存器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如下步骤：
接收终端发送的矿井三维显示请求，调用采掘工程平面图，获取双线模式的矿井巷道平面数据；
利用深度优先搜索遍历所述矿井巷道平面数据，得到二维抽象数据，所述二维抽象数据包括巷道基准线和控制点图形数据；
对二维抽象数据进行空间矢量坐标运算得到三维空间数据；
在空间坐标系中显示三维空间数据，并以巷道基准线为路径对三维空间数据进行拉伸，得到三维立体矿井；
对三维立体矿井进行渲染，并将渲染后的三维立体矿井上传到终端进行矿井三维立体显示。
同时本发明实施例还公开一种计算机可读储存介质，所述计算机可读存储介质上存储有若干获取分类程序，所述若干获取分类程序用于被处理器调用并执行如下步骤：
接收终端发送的矿井三维显示请求，调用采掘工程平面图，获取双线模式的矿井巷道平面数据；
利用深度优先搜索遍历所述矿井巷道平面数据，得到二维抽象数据，所述二维抽象数据包括巷道基准线和控制点图形数据；
对二维抽象数据进行空间矢量坐标运算得到三维空间数据；
在空间坐标系中显示三维空间数据，并以巷道基准线为路径对三维空间数据进行拉伸，得到三维立体矿井；
对三维立体矿井进行渲染，并将渲染后的三维立体矿井上传到终端进行矿井三维立体显示。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种矿井三维立体化实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
接收终端发送的矿井三维显示请求，调用采掘工程平面图，获取双线模式的矿井巷道平面数据；
利用深度优先搜索遍历所述矿井巷道平面数据，得到二维抽象数据，所述二维抽象数据包括巷道基准线和控制点图形数据；
对二维抽象数据进行空间矢量坐标运算得到三维空间数据；
通过ThreeJS引擎以巷道基准线为路径对三维空间数据进行拉伸，得到三维立体矿井，生成矿井三维立体化空间数据；
给矿井三维立体化空间数据设置场景；
将相机和设置完成的场景加载到渲染器中，得到矿井三维立体化空间数据，将矿井三维立体化空间数据以JSON格式进行储存；
利用ThreeJS引擎将JSON格式的矿井三维立体化空间数据加载到场景中，得到渲染完成的矿井三维立体化空间数据；
将渲染后的矿井三维立体化空间数据上传到终端进行矿井三维立体显示。
2.根据权利要求1所述的矿井三维立体化实现方法，其特征在于，在接收终端发送的矿井三维显示请求，调用采掘工程平面图，获取双线模式的矿井巷道平面数据中，所述获取双线模式的矿井巷道平面数据，包括：
对所述采掘工程平面图中的巷道元素进行提取，得到双线模式的矿井巷道平面数据。
3.根据权利要求2所述的矿井三维立体化实现方法，其特征在于，在所述对二维抽象数据进行空间矢量坐标运算得到三维空间数据中，包括：
根据巷道所在的水平高度对控制点图形数据赋予控制点高程数据，巷道基准线、控制点图形数据和控制点高程数据矢量运算后的数据组成三维空间数据。
4.根据权利要求1所述的矿井三维立体化实现方法，其特征在于，在将渲染后的矿井三维立体化空间数据上传到终端进行矿井三维立体显示中，通过Web将渲染后的矿井三维立体化空间数据上传到终端进行矿井三维立体显示。
5.一种矿井三维立体化实现装置，其特征在于，包括调用获取模块、遍历模块、矢量运算模块、数据拉伸模块和渲染上传模块；
调用获取模块用于接收终端发送的矿井三维显示请求，调用采掘工程平面图，获取双线模式的矿井巷道平面数据；
遍历模块用于利用深度优先搜索遍历所述平面数据，得到二维抽象数据，所述二维抽象数据包括巷道基准线和控制点；
矢量运算模块用于对二维抽象数据进行空间矢量坐标运算得到三维空间数据；
数据拉伸模块用于通过ThreeJS引擎以巷道基准线为路径对三维空间数据进行拉伸，得到三维立体矿井，生成矿井三维立体化空间数据；
渲染上传模块用于给矿井三维立体化空间数据设置场景；将相机和设置完成的场景加载到渲染器中，得到矿井三维立体化空间数据，将矿井三维立体化空间数据以JSON格式进行储存；利用ThreeJS引擎将JSON格式的矿井三维立体化空间数据加载到场景中，得到渲染完成的矿井三维立体化空间数据；将渲染后的矿井三维立体化空间数据上传到终端进行矿井三维立体显示。
6.一种矿井三维立体化实现设备，其特征在于，包括储存器、处理器以及储存在所述储存器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-4任意一项所述的方法。
7.一种计算机可读储存介质，其特征在于，所述计算机可读储存介质上存储有若干获取分类程序，所述若干获取分类程序用于被处理器调用并执行权利要求1-4任意一项所述的方法。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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