CN112381929A - 一种三维电力设备模型建模方法 - Google Patents

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史卓鹏
吴东洵
王亚臣
张佳丽
葛爱欣
于国梅
杨琛
何诗璇
王淼
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Abstract

本申请公开了一种三维电力设备模型建模方法，包括如下步骤：(1)获取多张电力设备图像；(2)将图像输入到预先训练的第一生成式对抗网络模型，获得电力设备的几何特征图；(3)将图像输入到预先训练的第二生成式对抗网络模型，获得图像的空间关系，以不同颜色表示不同的空间位置；(4)根据电力设备的几何特征图和空间位置，恢复场景信息；(5)结合场景信息和几何特征图进行电力设备的三维重建，得到电力设备的点云模型；(6)根据电力设备的点云模型，生成电力设备的三维模型。

Description

一种三维电力设备模型建模方法
技术领域
本申请涉及电力设备设计领域，具体而言，涉及一种三维电力设备模型建模方法。
背景技术
现有的电力工程三维设计软件中需要使用大量的三维电力设备模型，三维电力设备模型的设计方法通常是通过建模软件，由设计人员根据设计图纸中的电力设备的形状和尺寸在建模软件中将电力设备画出来形成电力设备的三维模型。由于需要设计人员人工建模，花费时间较多。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供一种三维电力设备模型建模方法，利用机器学习的方法，提供电力工程的三维建模的智能化。
本发明解决的技术方案是，一种三维电力设备模型建模方法，包括如下步骤：
(1)获取多张电力设备图像；
(2)将图像输入到预先训练的第一生成式对抗网络模型，获得电力设备的几何特征图；
(3)将图像输入到预先训练的第二生成式对抗网络模型，获得图像的空间关系；
(4)根据电力设备的几何特征图和空间位置，恢复场景信息；
(5)结合场景信息和几何特征图进行电力设备的三维重建，得到电力设备的点云模型；
(6)根据电力设备的点云模型，生成电力设备的三维模型。
所述多张电力设备图像至少包括电力设备的六面视图。
所述通过几何特征图获得点云模型的如下：
确定几何特征图在通用电力设备模型上的对应点，获得对应部分的点云；
对点云进行归一化处理得到包含真实坐标的点云数据；
对所有点云进行匹配对准，获得整个电力设备的点云数据；
对整个电力设备的点云数据进行插值，获得电力设备的密集点云数据，从而获得电力设备的点云模型。
所述根据电力设备的点云模型，采用泊松表面重建算法将点云连成面，生成电力设备的三维模型。
生成电力设备三维模型后，对模型的关键部位、重要部位和复杂部位进行数据导出，与相关图纸的信息进行数据比对验证，保证模型的有效性。
本发明的三维电力设备模型建模方法能通过电力设备的照片快速生成电力设备三维模型，减少了设计人员的工作量，提高了设计的智能化。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例的计算机设备结构示意图；
图2是根据本申请实施例的三维电力设备模型建模方法流程示意图；
图3是根据本申请实施例的通过几何特征图获得点云模型的方法流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
本申请实施例还提供了一种计算机设备，该计算机设备用于进行三维电力设备模型建模。如图1所示，计算机设备20可以包括：至少一个处理器201，例如CPU，至少一个网络接口204，用户接口203，存储器205，至少一个通信总线202，可选地，还可以包括显示屏206。其中，通信总线202用于实现这些组件之间的连接通信。其中，用户接口203可以包括触摸屏、键盘或鼠标等等。网络接口204可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)，通过网络接口204可以与服务器建立通信连接。存储器205可以是高速RAM存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器，存储器205包括本发明实施例中的flash。存储器205可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器201的存储系统。如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器205中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及程序指令。
需要说明的是，网络接口204可以连接接收器、发射器或其他通信模块，其他通信模块可以包括但不限于WiFi模块、蓝牙模块等，可以理解，本发明实施例中计算机设备也可以包括接收器、发射器和其他通信模块等。
处理器201可以用于调用存储器205中存储的程序指令，并使计算机设备20执行预设操作。
如图2所示，在计算机设备20执行的三维电力设备模型建模方法包括如下的步骤S201至步骤S206：
步骤S201，获取多张电力设备图像；
步骤S202，将图像输入到预先训练的第一生成式对抗网络模型，获得电力设备的几何特征图；
训练第一生成式对抗网络模型，采用经过人工标注几何特征的电力设备图像集进行训练，训练过程中，通过生成式对抗网络中的判别器对合成的电力设备图的几何特征图进行判别，若判别器判断合成的几何特征图不是真实图形成的几何特征图，则对生成式对抗网络模型进行调整并继续训练；若判别器判断所述合成的几何特征图为真实图，则训练结束。
步骤S203，将图像输入到预先训练的第二生成式对抗网络模型，获得图像的空间关系；
步骤S204，根据电力设备的几何特征图和空间位置，恢复场景信息；
步骤S205，结合场景信息和几何特征图进行电力设备的三维重建，得到电力设备的点云模型；
步骤S206，根据电力设备的点云模型，生成电力设备的三维模型。
优选的，所述多张电力设备图像至少包括电力设备的六面视图。
优选的，将图像输入到预先训练的第二生成式对抗网络模型，获得图像的空间关系的方法为：
将不同视角的图像输入到预先训练的第二生成式对抗网络模型中，第二生成式对抗网络模型识别出每个单视角图像中电力设备所处的空间关系，第二生成式对抗网络模型将所有单视角图像按空间关系进行合成，生成电力设备的空间关系。
训练第二生成式对抗网络模型，采用经过人工标注空间位置关系的电力设备单视角图像集进行训练，训练过程中，通过生成式对抗网络中的判别器对合成的具有空间关系显示的电力设备图进行判别，若判别器判断合成的电力设备图不是真实图，则对生成式对抗网络模型进行调整并继续训练；若判别器判断所述合成的电力设备图为真实图，则训练结束。
优选的，如图3所示，所述通过几何特征图获得点云模型的方法如下：
步骤S301，确定几何特征图在通用电力设备模型上的对应点，获得对应部分的点云；
步骤S302，对点云进行归一化处理得到包含真实坐标的点云数据；
步骤S303，对所有点云进行匹配对准，获得整个电力设备的点云数据；
步骤S304，对整个电力设备的点云数据进行插值，获得电力设备的密集点云数据，从而获得电力设备的点云模型。
优选的，所述根据电力设备的点云模型，采用泊松表面重建算法将点云连成面，生成电力设备的三维模型。
优选的，生成电力设备三维模型后，对模型的关键部位、重要部位和复杂部位进行数据导出，与相关图纸的信息进行数据比对验证，保证模型的有效性。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种三维电力设备模型建模方法，包括如下步骤：
(1)获取多张电力设备图像；
(2)将图像输入到预先训练的第一生成式对抗网络模型，获得电力设备的几何特征图；
(3)将图像输入到预先训练的第二生成式对抗网络模型，获得图像的空间关系；
(4)根据电力设备的几何特征图和空间位置，恢复场景信息；
(5)结合场景信息和几何特征图进行电力设备的三维重建，得到电力设备的点云模型；
(6)根据电力设备的点云模型，生成电力设备的三维模型。
2.根据权利要求1所述的三维电力设备模型建模方法，其特征在于，所述多张电力设备图像至少包括电力设备的六面视图。
3.根据权利要求1所述的三维电力设备模型建模方法，其特征在于，所述通过几何特征图获得点云模型的方法如下：
(1)确定几何特征图在通用电力设备模型上的对应点，获得对应部分的点云；
(2)对点云进行归一化处理得到包含真实坐标的点云数据；
(3)对所有点云进行匹配对准，获得整个电力设备的点云数据；
(4)对整个电力设备的点云数据进行插值，获得电力设备的密集点云数据，从而获得电力设备的点云模型。
4.根据权利要求1所述的三维电力设备模型建模方法，其特征在于，所述根据电力设备的点云模型，采用泊松表面重建算法将点云连成面，生成电力设备的三维模型。
5.根据权利要求1所述的三维电力设备模型建模方法，其特征在于，生成电力设备三维模型后，对模型的关键部位、重要部位和复杂部位进行数据导出，与相关图纸的信息进行数据比对验证，保证模型的有效性。
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