CN112562091A - 一种基于ar技术的电气试验智能交互方法 - Google Patents

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State Grid Shanghai Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种基于AR技术的电气试验智能交互方法，该方法包括如下步骤：S1、基于AR技术，对电气试验中的纸面化操作指导规则数字化，并叠加于可视化场景中，形成可视化指导规范；S2、基于可视化指导规范，利用智能穿戴终端进行电气试验中的动态智能交互；S3、当需要进行专家远程指导时，触发远程连接，并进行远程交互；S4、当电气试验过程遇到危险或突发事故时，触发系统报警并根据导航指引路线进行疏散。与现有技术相比，本发明交互方法智能、逻辑清晰、实用性强。

Description

一种基于AR技术的电气试验智能交互方法
技术领域
本发明涉及一种电气试验智能交互方法，尤其是涉及一种基于AR技术的电气试验智能交互方法。
背景技术
AR技术(增强现实，Augmented Reality)是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。
增强现实技术，不仅展现了真实世界的信息，而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。在视觉化的增强现实中，用户利用智能穿戴设备或其他显示终端设备，把真实世界与电脑图形合成在一起。
增强现实技术包含了多媒体、三维建模、实时视频显示及控制、多传感器融合、认知现实，识别现实场景、实时跟踪及注册、场景融合等新技术与新手段。增强现实提供了在一般情况下，不同于人类可以感知的信息。
近几年，AR技术在精密仪器制造和维修、工程设计与实施保障、医疗研究与解剖训练、智慧工厂、数字孪生、预测性维护等领域，取得了广泛的应用。
电力行业的设备，因使用高频需要定期巡检维护；操作具有一定的危险性和复杂度，急需一种AR智能交互操作引导系统和方法。通过AR技术，将虚拟数字媒体信息和真实物理设备及场景相结合，在一定的空间范围将更多的数字化信息(图像、动画、模型、声音、文字等)叠加在设备、部件、空间区域，并通过智能头戴式终端设备如AR眼镜Hololens2，对物理设备和场景进行识别和触发，为用户带来逼真、立体、形象、可交互的虚拟操作体验。这一技术在电力行业专业精分领域，特别是电气试验方面，通过AR虚拟操作指导，可以实现反复的操作训练，提升操作规范性和准确度，降低误操作，减少操作风险。这一技术在大型、复杂、精密、有危险性的电力试验设备方面，有着广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供了一种基于AR技术的电气试验智能交互方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于AR技术的电气试验智能交互方法，该方法包括如下步骤：
S1、基于AR技术，对电气试验中的纸面化操作指导规则数字化，并叠加于可视化场景中，形成可视化指导规范；
S2、基于可视化指导规范，利用智能穿戴终端进行电气试验中的动态智能交互；
S3、当需要进行专家远程指导时，触发远程连接，并进行远程交互；
S4、当电气试验过程遇到危险或突发事故时，触发系统报警并根据导航指引路线进行疏散。
优选地，所述的纸面化操作指导规则包括试验操作流程、安全要求、试验设备应急操作规程以及人员安全指导规程。
优选地，步骤S1具体为：将纸面化操作指导规则中的内容转化为多种多媒体形式并在头戴式智能终端上进行叠加、显示。
优选地，所述的多媒体形式包括图片、视频、动画、模型、音频，进而在头戴式智能终端上进行叠加显示，显示的方式包括图片显示、视频播放、动画播放、模型展示、音频播报。
优选地，步骤S2中动态智能交互的具体方式为：智能穿戴终端设备通过对空间或试验设备的识别，确定自身的空间位置和姿态，基于可视化指导规范引导试验人员按照虚拟的正确试验操作步骤及规范完成试验操作，同时，以实际操作规范为标准进行试验操作结果的检测判断及警示。
优选地，步骤S2中动态智能交互的具体方式还包括：采用AR动画流程引导、语音引导、信息标签、结果判断显示的静态交互方法，结合语音输入、语音搜索与智能穿戴终端进行交互，设备全景直观立体显示。
优选地，电气试验过程中，可视化操作指导规范通过交互指令获取并进行交互展示。
优选地，所述的交互指令包括手势、语音。
优选地，步骤S3中远程交互包括：通过智能穿戴设备摄像头获取电气试验现场图像并与远程专家端共享，针对需要指导的试验步骤或设备关键部位，接收来自于远程专家端的AR标注，AR标注准确锚定在电气试验现场的物理设备上，指导现场试验人员进行操作。
优选地，步骤S4具体为：当电气试验过程遇到危险或突发事故时，AR室内导航和路线指引功能模块结合空间识别、3D物体识别技术，实现室内3D地图与智能穿戴设备位置信息、方位之间的匹配，将现实世界与虚拟世界1：1融合，将虚拟的几何图像信息和属性信息叠加到智能穿戴终端设备所捕捉的真实场景中，从而进行最佳疏散路线引导和障碍物躲避。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明采用智能穿戴终端设备，设计一种电气试验智能交互方法，实现复杂场景下的动态智能交互，交互方法智能、逻辑清晰、实用性强；主要使用手势和语音交互方式，不需要鼠标、键盘等外用设备，解放了操作人员的双手。
附图说明
图1为本发明基于AR技术的电气试验智能交互方法的流程框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本发明并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本发明并不限定于以下的实施方式。
实施例
如图1所示，一种基于AR技术的电气试验智能交互方法，该方法包括如下步骤：
S1、基于AR技术，对电气试验中的纸面化操作指导规则数字化，并叠加于可视化场景中，形成可视化指导规范，其中，纸面化操作指导规则包括试验操作流程、安全要求、试验设备应急操作规程以及人员安全指导规程，该步骤具体为：将纸面化操作指导规则中的内容转化为多种多媒体形式并在头戴式智能终端上进行叠加、显示，其中，多媒体形式包括图片、视频、动画、模型、音频，进而在头戴式智能终端上进行叠加显示，显示的方式包括图片显示、视频播放、动画播放、模型展示、音频播报。
S2、基于可视化指导规范，利用智能穿戴终端进行电气试验中的动态智能交互。其中，动态智能交互的具体方式为：智能穿戴终端设备通过对空间或试验设备的识别，确定自身的空间位置和姿态，基于可视化指导规范引导试验人员按照虚拟的正确试验操作步骤及规范完成试验操作，同时，以实际操作规范为标准进行试验操作结果的检测判断及警示。动态智能交互的具体方式还包括：采用AR动画流程引导、语音引导、信息标签、结果判断显示的静态交互方法，结合语音输入、语音搜索与智能穿戴终端进行交互，设备全景直观立体显示。电气试验过程中，可视化操作指导规范通过交互指令获取并进行交互展示，交互指令包括手势、语音。
S3、当需要进行专家远程指导时，触发远程连接，并进行远程交互，具体地：通过智能穿戴设备摄像头获取电气试验现场图像并与远程专家端共享，针对需要指导的试验步骤或设备关键部位，接收来自于远程专家端的AR标注，AR标注准确锚定在电气试验现场的物理设备上，指导现场试验人员进行操作。
S4、当电气试验过程遇到危险或突发事故时，触发系统报警并根据导航指引路线进行疏散，具体地：当电气试验过程遇到危险或突发事故时，AR室内导航和路线指引功能模块结合空间识别、3D物体识别技术，实现室内3D地图与智能穿戴设备位置信息、方位之间的匹配，将现实世界与虚拟世界1：1融合，将虚拟的几何图像信息和属性信息叠加到智能穿戴终端设备所捕捉的真实场景中，从而进行最佳疏散路线引导和障碍物躲避。
综合以上，本发明方法包括下述A、B、C三大块：
A、基于AR技术，采用智能穿戴终端，实现试验操作过程动态智能交互。
智能穿戴终端具有独立前置高清摄像头，ALVA AR SDK引擎基于对智能穿戴终端所拍摄图像的实时分析，实现对多个目标的检测、跟踪和定位，形成稳定、持续的目标轨迹，在实时分析过程中，智能穿戴终端提取操作过程中关键步骤或关键动作、现象的某一帧高清图像，实现特征提取与场景匹配，并利用ALVA AR SDK引擎智能感知识别和跟踪特性，将虚拟模型和真实设备叠加显示，实现了操作动态和静态现场的虚实结合。
动态智能交互方法如下：智能穿戴终端设备开启摄像头，识别空间和物理设备信息，确定位置信息和姿态，通过将图片、动画、模型、语音等叠加到真实场景的可视化方式，逐步引导试验人员进行正确试验操作步骤，让操作人员完成全部试验操作流程，同时，以实际操作规范为标准进行操作结果判别与警示。
B、将试验操作流程、安全要求及引导数字化并加载到可视化场景中，实现手势、语音等提示方式触发和专家远程交互。
将试验设备的试验操作流程、安全要求等内容数字化，触发后叠加显示到真实场景中，在操作过程中，在合适的、对应的场景中需要动态交互时，通过语音或手势提示等主要交互辅助方式智能触发，将试验操作流程、安全要求等内容的多媒体信息显示在穿戴终端设备上，替代鼠标或键盘等外部设备，解放操作人员的双手。手势识别主要定义了上下左右、顺时针、逆时针六种手势，首先实现人手的检测和定位，然后通过识别相应的手势轨迹来实现对人手势的识别。
将智能穿戴终端与移动通信网络结合起来，以连接现场技术人员与异地专家，使异地专家可以看到和讨论现场情况。针对需要指导的实验步骤或设备关键部位，技术人员和专家在屏幕上实时绘制精确的数字化标注，标注准确锚定到物理对象上，逐步引导试验人员操作。
C、将试验设备应急操作及人员安全指导数字化并叠加到可视化场景中，实现导航指引和路线展示动态智能交互。
将试验设备应急操作及人员安全指导的内容数字化，叠加到可视化场景中，若试验设备需要应急操作时，通过语音识别或手势识别的方式触发，显示应急操作流程；若试验设备故障或试验环境出现危险，需要指导人员安全撤离时，室内AR导航功能结合空间识别、图像识别确定位置信息，将现实世界与虚拟世界1：1融合，通过把虚拟的几何图像信息和属性信息叠加到摄像头捕捉的真实场景中进行显示，实现导航指引和路线展示。
在电气试验领域，实验流程比较复杂，试验对象、试验内容比较多变，且高压试验具有相当的危险性，因此，电气试验智能交互需要考虑全面、内容精细、功能众多且一体集成。不同于现有方法，本发明侧重于交互方法的智能化和全面化，基于4G/5G通信的AR技术与设备的智能操作和试验有机结合，将电力试验中纸面化的操作流程、安全规程、设备图纸、相关文件等，加载于可视化互动平台，为试验人员更明确操作及方便试验文件或数据的展示保存共享，同时提供专家场外指导、应急时刻逃生及试验设备应急处理指导，满足运动轨迹类操作交互、动态交互、远程专家交互和安全交互。
上述实施方式仅为例举，不表示对本发明范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本发明技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。

Claims (10)

1.一种基于AR技术的电气试验智能交互方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
S1、基于AR技术，对电气试验中的纸面化操作指导规则数字化，并叠加于可视化场景中，形成可视化指导规范；
S2、基于可视化指导规范，利用智能穿戴终端进行电气试验中的动态智能交互；
S3、当需要进行专家远程指导时，触发远程连接，并进行远程交互；
S4、当电气试验过程遇到危险或突发事故时，触发系统报警并根据导航指引路线进行疏散。
2.根据权利要求1所述的一种基于AR技术的电气试验智能交互方法，其特征在于，所述的纸面化操作指导规则包括试验操作流程、安全要求、试验设备应急操作规程以及人员安全指导规程。
3.根据权利要求1所述的一种基于AR技术的电气试验智能交互方法，其特征在于，步骤S1具体为：将纸面化操作指导规则中的内容转化为多种多媒体形式并在头戴式智能终端上进行叠加、显示。
4.根据权利要求3所述的一种基于AR技术的电气试验智能交互方法，其特征在于，所述的多媒体形式包括图片、视频、动画、模型、音频，进而在头戴式智能终端上进行叠加显示，显示的方式包括图片显示、视频播放、动画播放、模型展示、音频播报。
5.根据权利要求1所述的一种基于AR技术的电气试验智能交互方法，其特征在于，步骤S2中动态智能交互的具体方式为：智能穿戴终端设备通过对空间或试验设备的识别，确定自身的空间位置和姿态，基于可视化指导规范引导试验人员按照虚拟的正确试验操作步骤及规范完成试验操作，同时，以实际操作规范为标准进行试验操作结果的检测判断及警示。
6.根据权利要求5所述的一种基于AR技术的电气试验智能交互方法，其特征在于，步骤S2中动态智能交互的具体方式还包括：采用AR动画流程引导、语音引导、信息标签、结果判断显示的静态交互方法，结合语音输入、语音搜索与智能穿戴终端进行交互，设备全景直观立体显示。
7.根据权利要求1所述的一种基于AR技术的电气试验智能交互方法，其特征在于，电气试验过程中，可视化操作指导规范通过交互指令获取并进行交互展示。
8.根据权利要求7所述的一种基于AR技术的电气试验智能交互方法，其特征在于，所述的交互指令包括手势、语音。
9.根据权利要求1所述的一种基于AR技术的电气试验智能交互方法，其特征在于，步骤S3中远程交互包括：通过智能穿戴设备摄像头获取电气试验现场图像并与远程专家端共享，针对需要指导的试验步骤或设备关键部位，接收来自于远程专家端的AR标注，AR标注准确锚定在电气试验现场的物理设备上，指导现场试验人员进行操作。
10.根据权利要求1所述的一种基于AR技术的电气试验智能交互方法，其特征在于，步骤S4具体为：当电气试验过程遇到危险或突发事故时，AR室内导航和路线指引功能模块结合空间识别、3D物体识别技术，实现室内3D地图与智能穿戴设备位置信息、方位之间的匹配，将现实世界与虚拟世界1：1融合，将虚拟的几何图像信息和属性信息叠加到智能穿戴终端设备所捕捉的真实场景中，从而进行最佳疏散路线引导和障碍物躲避。
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