CN115795923B - 基于vr技术的集装箱码头多功能虚拟仿真方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于VR技术的集装箱码头多功能虚拟仿真方法及系统，包括基于码头工程设计图纸及现场竣工情况创建BIM模型，以BIM模型为数据底板对码头场景进行高度还原，模拟工程实际情况；根据倾斜摄影数据创建码头周边GIS模型，并结合BIM模型共同构建大尺度三维场景，表达码头与周边地理环境的空间位置关系；利用虚幻引擎UE4进行码头虚拟仿真系统的开发，通过场景渲染优化、功能模块编译、测试迭代等流程完成开发工作，使虚拟场景效果更加逼真，功能模块更加完善。用户可以在虚拟的码头场景中进行沉浸式体验，并利用该VR系统指导设计方案优化、学习码头装卸作业流程、开展安全教育培训、体验心理理疗项目等。

Description

基于VR技术的集装箱码头多功能虚拟仿真方法及系统

技术领域

本发明涉及及VR技术领域，更具体的，涉及一种基于VR技术的集装箱码头多功能虚拟仿真方法及系统。

背景技术

虚拟现实（VR）技术不断成熟，消费级VR产品不断涌现，特别是在游戏、教育、电商、地产等领域，各类产品层出不穷，已深深扎根在人们的日常生活中。集装箱码头工程在建设过程中通常利用VR技术将拟建工程的三维场景展现在体验者面前，用来指导设计方案优化、可视化施工交底及项目宣传展示，同时利用VR技术可以在工程现场开展施工安全教育培训等。虽然VR技术在集装箱码头工程中的应用逐渐普及，但仍存在一些不足之处：

工程场景通常为简单的静态模型，缺少体现码头作业区实际运营状态下的动态仿真效果，体验者无法通过VR模型了解集装箱码头复杂的装卸工艺流程；成熟的游戏类VR产品场景效果逼真，视觉体验冲击感强，而传统的工程类VR产品在光照、色彩、场景还原度等方面仍与现实情况存在较大偏差，在视觉体验上与游戏类产品差距较大；另外VR施工安全教育的模拟场景通常为在各类工程中普遍适用的成熟产品，而与集装箱码头工程并无关联，缺乏针对性的码头类安全场景模拟；目前VR技术在休闲游戏、安全教育、工程场景模拟等方面均有相关产品，但产品功能较为单一，缺少一套将多个场景相融合的集装箱码头多功能虚拟仿真系统。鉴于以上不足，亟需一套场景高度仿真、操作控制简便的集装箱码头工程VR系统，实现漫游、仿真、教育、游戏等多功能融合，提升用户体验。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种基于VR技术的集装箱码头多功能虚拟仿真方法及系统。

本发明第一方面提供了一种基于VR技术的集装箱码头多功能虚拟仿真方法，包括：

基于码头工程设计图纸及现场实际竣工情况创建BIM模型，以BIM模型为数据底板对码头场景进行模拟还原；

根据倾斜摄影数据及物探信息创建码头周边GIS模型，并结合BIM模型共同构建大尺度三维场景，表达码头与周边地理环境的空间位置关系；

利用虚幻引擎UE4进行码头虚拟仿真系统的开发，通过场景渲染优化、功能模块编译、测试迭代流程完成开发工作，优化虚拟场景效果，将码头虚拟仿真场景进行输出。

本方案中，根据码头虚拟仿真场景实现港区场景的自主漫游，具体为：

基于BIM模型及GIS模型获取码头虚拟仿真场景，将所述码头虚拟仿真场景通过云平台导入VR设备，基于VR设备根据体验者初始漫游方式设置进行港区场景漫游；

获取港区场景中的障碍物信息，将港区场景中的障碍物设置类别标签及位置标签，基于带标签的障碍物生成位置点候选列表，根据体验者的位置点反馈生成港区场景的最佳漫游路径；

根据所述最佳漫游路径按照初始漫游方式进行漫游，在漫游过程中根据途径障碍物设置固定视点，并根据体验者的视点添加对固定视点进行补充，生成固定视点集合；

体验者在漫游过程中能够在固定视点集合中的固定视点进行跳转，实现不同地点查看港区渲染效果。

本方案中，通过VR技术在集装箱码头工程的虚拟仿真场景里进行集装箱装卸工艺流程模拟，具体为：

将港区集装箱装卸工艺流程的3D动画演示存入云平台，利用VR系统进行装卸工艺流程演示模拟；

在每个流程演示过程中，设计弹窗提示工艺流程信息和具体操作方法，支持多视角切换，体验者能够从不同视角观看流程演示；

当体验者需要观看集装箱装卸工艺流程中的装卸片段时，获取体验者语义描述，将所述语义描述进行分词及关键词提取，通过关键词分析语义特征，在云平台中利用所述语义特征建立检索任务；

通过相似度计算获取云平台中符合预设相似度标准的工艺流程信息，根据相似度大小生成推送列表，当推送的工艺流程信息不符时，则根据体验者的反馈信息对推送列表进行调整。

本方案中，结合集装箱码头工程的自身特点，在VR场景中进行项目建设和运维过程中的安全教育培训，具体为：

获取集装箱码头工程中的施工特征信息，根据所述施工特征信息进行危险特征筛选，获取对应的事故场景；

将事故场景与码头虚拟仿真场景融合设置多个安全教育虚拟场景，获取各个安全教育虚拟场景中的事故关键步骤，为所述事故关键步骤设置场景提示信息；

当体验者利用VR系统在进行安全教育模拟时，对体验者的操作信息进行捕捉，获取与预设标准操作的偏差，当所述偏差大于预设偏差阈值时，则根据场景提示信息生成安全警告和教育信息弹窗；

并对体验者的错误操作进行记录，构建专属安全教育虚拟场景，深化对体验者的安全教育。

本方案中，通过码头虚拟仿真场景实现工程人员的心理健康理疗，具体为：

通过码头虚拟仿真场景结合心理测试内容构建心理健康测试场景，在心理健康测试场景中通过虚拟对话及心理测试内容对体验者进行心理；

获取体验者对心理测试内容的反馈信息，根据所述反馈信息基于测试评分标准获取体验者的心理测试结果；

根据体验者的心理测试结果为体验者匹配对应心理健康理疗项目，同时获取心理健康理疗项目中体验者的动作及面部表情判断体验者对心理健康理疗项目的接受度；

另外，获取体验者定期的心理健康测试结果评估心理健康理疗项目对体验者的适配度，通过所述接受度及适配度调整体验者的心理健康理疗项目及理疗计划。

本方案中，构建相关数据库存储码头的规划信息及对应的虚拟仿真场景，具体为：

根据码头工程设计图纸及实际竣工情况获取港区现有规划建筑信息，将所述现有规划建筑信息通过VR系统生成对应虚拟仿真场景；

构建虚拟仿真数据库，将所述现有规划建筑信息及对应虚拟仿真场景存入所述虚拟仿真数据库；

通过现有规划建筑信息的虚拟仿真场景将现有规划建筑进行可视化显示，将现有规划建筑与竣工建筑进行对比，对施工方案及现有规划建筑的设计方案进行优化；

利用虚拟仿真数据库中带时间戳的现有规划建筑虚拟仿真场景进行施工监测及竣工预测，根据竣工预测时间对施工方案进行调整。

本发明第二方面还提供了一种基于VR技术的集装箱码头多功能虚拟仿真系统，该系统包括：存储器、处理器及功能模块，所述存储器中包括一种基于VR技术的集装箱码头多功能虚拟仿真方法程序，所述一种基于VR技术的集装箱码头多功能虚拟仿真方法程序被所述处理器执行时实现如下步骤：

基于码头工程设计图纸及现场实际竣工情况创建BIM模型，以BIM模型为数据底板对码头场景进行模拟还原；

根据倾斜摄影数据创建码头周边GIS模型，并结合BIM模型共同构建大尺度三维场景，表达码头与周边地理环境的空间位置关系；

利用虚幻引擎UE4进行码头虚拟仿真系统的开发，通过场景渲染优化、功能模块编译、测试迭代流程完成开发工作，优化虚拟场景效果，将虚拟仿真成果进行输出；

所述功能模块包括：港区漫游模块、装卸模拟模块、安全教育模块及心理理疗模块。

本方案中，构建相关数据库存储码头的规划信息及对应的虚拟仿真场景，具体为：

根据码头工程设计图纸及实际竣工情况获取港区现有规划建筑信息，将所述现有规划建筑信息通过VR系统生成对应虚拟仿真场景；

构建虚拟仿真数据库，将所述现有规划建筑信息及对应虚拟仿真场景存入所述虚拟仿真数据库；

通过现有规划建筑信息的虚拟仿真场景将现有规划建筑进行可视化显示，将现有规划建筑与竣工建筑进行对比，对施工方案及现有规划建筑的设计方案进行优化；

利用虚拟仿真数据库中带时间戳的现有规划建筑虚拟仿真场景进行施工监测及竣工预测，根据竣工预测时间对施工方案进行调整。

本发明解决了背景技术中存在的缺陷，具有如下有益效果及优点：

（1）本发明实现了多功能虚拟仿真的融合，在一个VR系统里可以体验多种功能，包括港区场景自主漫游、装卸工艺模拟仿真、VR场景安全教育和休闲娱乐体验等，以实际工程BIM模型结合周边环境GIS模型为数据底板，使集装箱码头工程的场景与现实情况一致，并利用虚幻引擎UE4进行模型渲染，码头场景更加逼真，虚拟现实效果更好，弥补了现有产品功能单一、缺少动态仿真的缺点，同时在场景真实度、操作便捷性和用户体验等方面均有较大提升。

（2）本发明在功能开发上充分考虑用户的体验感受，在每个功能模块均设置手柄操作提示以及相关信息弹窗 等，指引用户进行自由操作和体验。并且便于扩散推广，多功能虚拟仿真相融合的思路可以为其他工程VR模型的建立提供指导，同时集装箱装卸工艺流程动画、安全教育场景及脚本、休闲娱乐场景等，均可在类似项目中复用。

（3）在本发明的基础上，可以进行拓展应用开发，包括将该集装箱码头VR系统向其他工程领域推广使用，以及在该系统功能模块基础上进行其他功能模块的开发等。

附图说明

图1示出了本发明一种基于VR技术的集装箱码头多功能虚拟仿真方法的流程图；

图2示出了本发明一种基于VR技术的集装箱码头多功能虚拟仿真系统的框图；

图3示出了本发明中功能模块的框图。

实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

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，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图1示出了本发明一种基于VR技术的集装箱码头多功能虚拟仿真方法的流程图。

本发明第一方面提供了一种基于VR技术的集装箱码头多功能虚拟仿真方法，包括：

S102，基于码头工程设计图纸及现场实际竣工情况创建BIM模型，以BIM模型为数据底板对码头场景进行模拟还原；

S104，根据倾斜摄影数据及物探信息创建码头周边GIS模型，并结合BIM模型共同构建大尺度三维场景，表达码头与周边地理环境的空间位置关系；

S106，利用虚幻引擎UE4进行码头虚拟仿真系统的开发，通过场景渲染优化、功能模块编译、测试迭代流程完成开发工作，优化虚拟场景效果，将码头虚拟仿真场景进行输出。

创建BIM模型，包括码头结构、堆场布置、机械设备等，以BIM模型为数据底板对码头场景进行高度还原，更加精准地模拟工程实际情况。其次，根据倾斜摄影数据，或正射影像、地形、物探信息等，创建码头周边GIS模型，并结合BIM模型共同构建大尺度三维场景，更加清晰地表达码头与周边地理环境的空间位置关系。最后，利用虚幻引擎UE4进行码头虚拟仿真系统的开发，通过场景渲染优化、功能模块编译、测试迭代等流程完成开发工作，使虚拟场景效果更加逼真，功能模块更加完善。

需要说明的是，根据码头虚拟仿真场景实现港区场景的自主漫游，基于BIM模型及GIS模型获取码头虚拟仿真场景，在虚拟空间呈现给业主和各利益相关方一个元宇宙概念的真实场景，建立了项目沟通、宣传和体验的新手段，将所述码头虚拟仿真场景通过云平台导入VR设备，基于VR设备根据体验者初始漫游方式设置进行港区场景漫游，例如：体验者能够通过配戴VR眼镜和操控手柄实现在码头场景中自由移动，支持行走、传送、飞行等多种漫游方式，可以远距离观摩大场景港区模型，也可以近距离查看模型细节，可以在地面、箱堆、岸桥、建筑等不同地点查看港区。

获取港区场景中的障碍物信息，所述障碍物信息包括地面障碍、箱堆、岸桥、建筑等，将港区场景中的障碍物设置类别标签及位置标签，基于带标签的障碍物生成位置点候选列表，根据体验者的位置点反馈生成港区场景的最佳漫游路径；根据所述最佳漫游路径按照初始漫游方式进行漫游，在漫游过程中根据途径障碍物设置固定视点，并根据体验者的视点添加对固定视点进行补充，生成固定视点集合，固定视点可以为岸桥、RTG、集装箱、闸口、办公楼、灯塔等体验者在漫游过程中能够在固定视点集合中的固定视点进行跳转，实现不同地点查看港区渲染效果。

需要说明的是，通过VR技术在集装箱码头工程的虚拟仿真场景里进行集装箱装卸工艺流程模拟，使得体验者无需亲临码头现场，便可帮助体验者直观体验和学习复杂的集装箱码头装卸工艺流程。将港区集装箱装卸工艺流程的3D动画演示存入云平台，利用VR系统进行装卸工艺流程演示模拟，装卸工艺流程包括集装箱卸船流程、堆场装卸流程、拆装箱库操作流程、外集卡提送箱流程等；在每个流程演示过程中，设计弹窗提示工艺流程信息和具体操作方法，支持多视角切换，体验者能够从不同视角观看流程演示，对装卸工艺理解更加透彻。

当体验者需要观看集装箱装卸工艺流程中的装卸片段时，获取体验者语义描述，将所述语义描述进行分词及关键词提取，通过关键词分析语义特征，在云平台中利用所述语义特征建立检索任务；通过相似度计算获取云平台中符合预设相似度标准的工艺流程信息，根据相似度大小生成推送列表，当推送的工艺流程信息不符时，则根据体验者的反馈信息对推送列表进行调整。

需要说明的是，结合集装箱码头工程的自身特点，在VR场景中进行项目建设和运维过程中的安全教育培训，培养员工安全意识，消除安全隐患，降低安全问题带来的危害。获取集装箱码头工程中的施工特征信息，根据所述施工特征信息进行危险特征筛选，获取对应的事故场景，例如：高空坠落、消防灭火、安全用电、车辆碰撞等，将事故场景与码头虚拟仿真场景融合设置多个安全教育虚拟场景，获取各个安全教育虚拟场景中的事故关键步骤，为所述事故关键步骤设置场景提示信息；当体验者利用VR系统在进行安全教育模拟时，对体验者的操作信息进行捕捉，获取与预设标准操作的偏差，当所述偏差大于预设偏差阈值时，则根据场景提示信息生成安全警告和教育信息弹窗、手柄震动等特效；并对体验者的错误操作进行记录，构建专属安全教育虚拟场景，深化对体验者的安全教育。将安全教育场景与港区模型相融合，可以使体验效果更加贴近本工程实际情况，进而达到更好的安全教育效果。

需要说明的是，通过码头虚拟仿真场景实现工程人员的心理健康理疗。通过码头虚拟仿真场景结合心理测试内容构建心理健康测试场景，在心理健康测试场景中通过虚拟对话及心理测试内容对体验者进行心理；获取体验者对心理测试内容的反馈信息，根据所述反馈信息基于测试评分标准获取体验者的心理测试结果；根据体验者的心理测试结果为体验者匹配对应心理健康理疗项目，同时获取心理健康理疗项目中体验者的动作及面部表情判断体验者对心理健康理疗项目的接受度；另外，获取体验者定期的心理健康测试结果评估心理健康理疗项目对体验者的适配度，通过所述接受度及适配度调整体验者的心理健康理疗项目及理疗计划。

基于VR技术开发与码头工程场景相结合的休闲小游戏应用，探索项目封闭管理中的心理健康理疗模式，可以通过该模块使体验者在沉浸式游戏过程中发泄消极情绪，达到愉悦身心、提升心理健康的目的，例如，设置射击、涂鸦和驾驶，射击游戏支持枪支的拾取和装弹、移动目标的射击等，涂鸦游戏可以在画板上对图案进行配色和自由绘画，驾驶游戏可以使体验者亲自驾驶集卡在港区内行驶，体验自由驾驶的乐趣。

需要说明的是，根据码头工程设计图纸及实际竣工情况获取港区现有规划建筑信息，将所述现有规划建筑信息通过VR系统生成对应虚拟仿真场景；构建虚拟仿真数据库，将所述现有规划建筑信息及对应虚拟仿真场景存入所述虚拟仿真数据库；通过现有规划建筑信息的虚拟仿真场景将现有规划建筑进行可视化显示，将现有规划建筑与竣工建筑进行对比，对施工方案及现有规划建筑的设计方案进行优化；利用虚拟仿真数据库中带时间戳的现有规划建筑虚拟仿真场景进行施工监测及竣工预测，根据竣工预测时间对施工方案进行调整。

图2、3分别示出了本发明一种基于VR技术的集装箱码头多功能虚拟仿真系统的框图及功能模块的框图。

本发明第二方面还提供了一种基于VR技术的集装箱码头多功能虚拟仿真系统2，该系统包括：存储器21、处理器22及功能模块23，所述存储器中包括一种基于VR技术的集装箱码头多功能虚拟仿真方法程序，所述一种基于VR技术的集装箱码头多功能虚拟仿真方法程序被所述处理器执行时实现如下步骤：

基于码头工程设计图纸及现场实际竣工情况创建BIM模型，以BIM模型为数据底板对码头场景进行模拟还原；

根据倾斜摄影数据创建码头周边GIS模型，并结合BIM模型共同构建大尺度三维场景，表达码头与周边地理环境的空间位置关系；

利用虚幻引擎UE4进行码头虚拟仿真系统的开发，通过场景渲染优化、功能模块编译、测试迭代流程完成开发工作，优化虚拟场景效果，将虚拟仿真成果进行输出；

所述功能模块包括：港区漫游模块、装卸模拟模块、安全教育模块及心理理疗模块。

需要说明的是，港区漫游模块根据码头虚拟仿真场景实现港区场景的自主漫游，基于BIM模型及GIS模型获取码头虚拟仿真场景，在虚拟空间呈现给业主和各利益相关方一个元宇宙概念的真实场景，建立了项目沟通、宣传和体验的新手段，将所述码头虚拟仿真场景通过云平台导入VR设备，基于VR设备根据体验者初始漫游方式设置进行港区场景漫游，例如：体验者能够通过配戴VR眼镜和操控手柄实现在码头场景中自由移动，支持行走、传送、飞行等多种漫游方式，可以远距离观摩大场景港区模型，也可以近距离查看模型细节，可以在地面、箱堆、岸桥、建筑等不同地点查看港区。

获取港区场景中的障碍物信息，所述障碍物信息包括地面障碍、箱堆、岸桥、建筑等，将港区场景中的障碍物设置类别标签及位置标签，基于带标签的障碍物生成位置点候选列表，根据体验者的位置点反馈生成港区场景的最佳漫游路径；根据所述最佳漫游路径按照初始漫游方式进行漫游，在漫游过程中根据途径障碍物设置固定视点，并根据体验者的视点添加对固定视点进行补充，生成固定视点集合，固定视点可以为岸桥、RTG、集装箱、闸口、办公楼、灯塔等体验者在漫游过程中能够在固定视点集合中的固定视点进行跳转，实现不同地点查看港区渲染效果。

需要说明的是，装卸模拟模块通过VR技术在集装箱码头工程的虚拟仿真场景里进行集装箱装卸工艺流程模拟，使得体验者无需亲临码头现场，便可帮助体验者直观体验和学习复杂的集装箱码头装卸工艺流程。将港区集装箱装卸工艺流程的3D动画演示存入云平台，利用VR系统进行装卸工艺流程演示模拟，装卸工艺流程包括集装箱卸船流程、堆场装卸流程、拆装箱库操作流程、外集卡提送箱流程等；在每个流程演示过程中，设计弹窗提示工艺流程信息和具体操作方法，支持多视角切换，体验者能够从不同视角观看流程演示，对装卸工艺理解更加透彻。

当体验者需要观看集装箱装卸工艺流程中的装卸片段时，获取体验者语义描述，将所述语义描述进行分词及关键词提取，通过关键词分析语义特征，在云平台中利用所述语义特征建立检索任务；通过相似度计算获取云平台中符合预设相似度标准的工艺流程信息，根据相似度大小生成推送列表，当推送的工艺流程信息不符时，则根据体验者的反馈信息对推送列表进行调整。

需要说明的是，安全教育模块结合集装箱码头工程的自身特点，在VR场景中进行项目建设和运维过程中的安全教育培训，培养员工安全意识，消除安全隐患，降低安全问题带来的危害。获取集装箱码头工程中的施工特征信息，根据所述施工特征信息进行危险特征筛选，获取对应的事故场景，例如：高空坠落、消防灭火、安全用电、车辆碰撞等，将事故场景与码头虚拟仿真场景融合设置多个安全教育虚拟场景，获取各个安全教育虚拟场景中的事故关键步骤，为所述事故关键步骤设置场景提示信息；当体验者利用VR系统在进行安全教育模拟时，对体验者的操作信息进行捕捉，获取与预设标准操作的偏差，当所述偏差大于预设偏差阈值时，则根据场景提示信息生成安全警告和教育信息弹窗、手柄震动等特效；并对体验者的错误操作进行记录，构建专属安全教育虚拟场景，深化对体验者的安全教育。将安全教育场景与港区模型相融合，可以使体验效果更加贴近本工程实际情况，进而达到更好的安全教育效果。

需要说明的是，心理理疗模块通过码头虚拟仿真场景实现工程人员的心理健康理疗。通过码头虚拟仿真场景结合心理测试内容构建心理健康测试场景，在心理健康测试场景中通过虚拟对话及心理测试内容对体验者进行心理；获取体验者对心理测试内容的反馈信息，根据所述反馈信息基于测试评分标准获取体验者的心理测试结果；根据体验者的心理测试结果为体验者匹配对应心理健康理疗项目，同时获取心理健康理疗项目中体验者的动作及面部表情判断体验者对心理健康理疗项目的接受度；另外，获取体验者定期的心理健康测试结果评估心理健康理疗项目对体验者的适配度，通过所述接受度及适配度调整体验者的心理健康理疗项目及理疗计划。

心理理疗模块内置基于VR技术开发与码头工程场景相结合的休闲小游戏应用，探索项目封闭管理中的心理健康理疗模式，可以通过该模块使体验者在沉浸式游戏过程中发泄消极情绪，达到愉悦身心、提升心理健康的目的，例如，设置射击、涂鸦和驾驶，射击游戏支持枪支的拾取和装弹、移动目标的射击等，涂鸦游戏可以在画板上对图案进行配色和自由绘画，驾驶游戏可以使体验者亲自驾驶集卡在港区内行驶，体验自由驾驶的乐趣。

需要说明的是，根据码头工程设计图纸及实际竣工情况获取港区现有规划建筑信息，将所述现有规划建筑信息通过VR系统生成对应虚拟仿真场景；构建虚拟仿真数据库，将所述现有规划建筑信息及对应虚拟仿真场景存入所述虚拟仿真数据库；通过现有规划建筑信息的虚拟仿真场景将现有规划建筑进行可视化显示，将现有规划建筑与竣工建筑进行对比，对施工方案及现有规划建筑的设计方案进行优化；利用虚拟仿真数据库中带时间戳的现有规划建筑虚拟仿真场景进行施工监测及竣工预测，根据竣工预测时间对施工方案进行调整。

本发明第三方面还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中包括一种基于VR技术的集装箱码头多功能虚拟仿真方法程序，所述一种基于VR技术的集装箱码头多功能虚拟仿真方法程序被处理器执行时，实现如上述任一项所述的一种基于VR技术的集装箱码头多功能虚拟仿真方法的步骤。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

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：移动存储设备、只读存储器（ROM，Read-OnlyMemory）、随机存取存储器（RAM，RandomAccessMemory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种基于VR技术的集装箱码头多功能虚拟仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

基于码头工程设计图纸及现场实际竣工情况创建BIM模型，以BIM模型为数据底板对码头场景进行模拟还原；

根据倾斜摄影数据及物探信息创建码头周边GIS模型，并结合BIM模型共同构建大尺度三维场景，表达码头与周边地理环境的空间位置关系；

利用虚幻引擎UE4进行码头虚拟仿真系统的开发，通过场景渲染优化、功能模块编译、测试迭代流程完成开发工作，优化虚拟场景效果，将码头虚拟仿真场景进行输出；

结合集装箱码头工程的自身特点，在VR场景中进行项目建设和运维过程中的安全教育培训，具体为：

获取集装箱码头工程中的施工特征信息，根据所述施工特征信息进行危险特征筛选，获取对应的事故场景；

将事故场景与码头虚拟仿真场景融合设置多个安全教育虚拟场景，获取各个安全教育虚拟场景中的事故关键步骤，为所述事故关键步骤设置场景提示信息；

当体验者利用VR系统在进行安全教育模拟时，对体验者的操作信息进行捕捉，获取与预设标准操作的偏差，当所述偏差大于预设偏差阈值时，则根据场景提示信息生成安全警告和教育信息弹窗；

并对体验者的错误操作进行记录，构建专属安全教育虚拟场景，深化对体验者的安全教育；

通过码头虚拟仿真场景实现工程人员的心理健康理疗，具体为：

通过码头虚拟仿真场景结合心理测试内容构建心理健康测试场景，在心理健康测试场景中通过虚拟对话及心理测试内容对体验者进行心理；

获取体验者对心理测试内容的反馈信息，根据所述反馈信息基于测试评分标准获取体验者的心理测试结果；

根据体验者的心理测试结果为体验者匹配对应心理健康理疗项目，同时获取心理健康理疗项目中体验者的动作及面部表情判断体验者对心理健康理疗项目的接受度；

另外，获取体验者定期的心理健康测试结果评估心理健康理疗项目对体验者的适配度，通过所述接受度及适配度调整体验者的心理健康理疗项目及理疗计划；

构建相关数据库存储码头的规划信息及对应的虚拟仿真场景，具体为：

根据码头工程设计图纸及实际竣工情况获取港区现有规划建筑信息，将所述现有规划建筑信息通过VR系统生成对应虚拟仿真场景；

构建虚拟仿真数据库，将所述现有规划建筑信息及对应虚拟仿真场景存入所述虚拟仿真数据库；

通过现有规划建筑信息的虚拟仿真场景将现有规划建筑进行可视化显示，将现有规划建筑与竣工建筑进行对比，对施工方案及现有规划建筑的设计方案进行优化；

利用虚拟仿真数据库中带时间戳的现有规划建筑虚拟仿真场景进行施工监测及竣工预测，根据竣工预测时间对施工方案进行调整。

2.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的集装箱码头多功能虚拟仿真方法，其特征在于，根据码头虚拟仿真场景实现港区场景的自主漫游，具体为：

基于BIM模型及GIS模型获取码头虚拟仿真场景，将所述码头虚拟仿真场景通过云平台导入VR设备，基于VR设备根据体验者初始漫游方式设置进行港区场景漫游；

获取港区场景中的障碍物信息，将港区场景中的障碍物设置类别标签及位置标签，基于带标签的障碍物生成位置点候选列表，根据体验者的位置点反馈生成港区场景的最佳漫游路径；

根据所述最佳漫游路径按照初始漫游方式进行漫游，在漫游过程中根据途径障碍物设置固定视点，并根据体验者的视点添加对固定视点进行补充，生成固定视点集合；

体验者在漫游过程中能够在固定视点集合中的固定视点进行跳转，实现不同地点查看港区渲染效果。

3.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的集装箱码头多功能虚拟仿真方法，其特征在于，通过VR技术在集装箱码头工程的虚拟仿真场景里进行集装箱装卸工艺流程模拟，具体为：

将港区集装箱装卸工艺流程的3D动画演示存入云平台，利用VR系统进行装卸工艺流程演示模拟；

在每个流程演示过程中，设计弹窗提示工艺流程信息和具体操作方法，支持多视角切换，体验者能够从不同视角观看流程演示；

当体验者需要观看集装箱装卸工艺流程中的装卸片段时，获取体验者语义描述，将所述语义描述进行分词及关键词提取，通过关键词分析语义特征，在云平台中利用所述语义特征建立检索任务；

通过相似度计算获取云平台中符合预设相似度标准的工艺流程信息，根据相似度大小生成推送列表，当推送的工艺流程信息不符时，则根据体验者的反馈信息对推送列表进行调整。

4.一种基于VR技术的集装箱码头多功能虚拟仿真系统，其特征在于，该系统包括：存储器、处理器及功能模块，所述存储器中包括一种基于VR技术的集装箱码头多功能虚拟仿真方法程序，所述一种基于VR技术的集装箱码头多功能虚拟仿真方法程序被所述处理器执行时实现如下步骤：

基于码头工程设计图纸及现场实际竣工情况创建BIM模型，以BIM模型为数据底板对码头场景进行模拟还原；

根据倾斜摄影数据创建码头周边GIS模型，并结合BIM模型共同构建大尺度三维场景，表达码头与周边地理环境的空间位置关系；

利用虚幻引擎UE4进行码头虚拟仿真系统的开发，通过场景渲染优化、功能模块编译、测试迭代流程完成开发工作，优化虚拟场景效果，将虚拟仿真成果进行输出；

结合集装箱码头工程的自身特点，在VR场景中进行项目建设和运维过程中的安全教育培训，具体为：

获取集装箱码头工程中的施工特征信息，根据所述施工特征信息进行危险特征筛选，获取对应的事故场景；

将事故场景与码头虚拟仿真场景融合设置多个安全教育虚拟场景，获取各个安全教育虚拟场景中的事故关键步骤，为所述事故关键步骤设置场景提示信息；

当体验者利用VR系统在进行安全教育模拟时，对体验者的操作信息进行捕捉，获取与预设标准操作的偏差，当所述偏差大于预设偏差阈值时，则根据场景提示信息生成安全警告和教育信息弹窗；

并对体验者的错误操作进行记录，构建专属安全教育虚拟场景，深化对体验者的安全教育；

通过码头虚拟仿真场景实现工程人员的心理健康理疗，具体为：

通过码头虚拟仿真场景结合心理测试内容构建心理健康测试场景，在心理健康测试场景中通过虚拟对话及心理测试内容对体验者进行心理；

获取体验者对心理测试内容的反馈信息，根据所述反馈信息基于测试评分标准获取体验者的心理测试结果；

根据体验者的心理测试结果为体验者匹配对应心理健康理疗项目，同时获取心理健康理疗项目中体验者的动作及面部表情判断体验者对心理健康理疗项目的接受度；

另外，获取体验者定期的心理健康测试结果评估心理健康理疗项目对体验者的适配度，通过所述接受度及适配度调整体验者的心理健康理疗项目及理疗计划；

构建相关数据库存储码头的规划信息及对应的虚拟仿真场景，具体为：

根据码头工程设计图纸及实际竣工情况获取港区现有规划建筑信息，将所述现有规划建筑信息通过VR系统生成对应虚拟仿真场景；

构建虚拟仿真数据库，将所述现有规划建筑信息及对应虚拟仿真场景存入所述虚拟仿真数据库；

通过现有规划建筑信息的虚拟仿真场景将现有规划建筑进行可视化显示，将现有规划建筑与竣工建筑进行对比，对施工方案及现有规划建筑的设计方案进行优化；

利用虚拟仿真数据库中带时间戳的现有规划建筑虚拟仿真场景进行施工监测及竣工预测，根据竣工预测时间对施工方案进行调整；

所述功能模块包括：港区漫游模块、装卸模拟模块、安全教育模块及心理理疗模块。

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