CN116229028A - 基于ar的施工指示方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于AR的施工指示方法、系统、电子设备及存储介质。所述方法包括：基于终端设备的GPS位置信息，确定终端设备在UTM坐标系下的UTM位置信息；根据终端设备的UTM位置信息，确定终端设备周围设定范围内存在的一个或多个隐蔽工程的信息；根据所述一个或多个隐蔽工程的信息，在预设的资源库中获取所述一个或多个隐蔽工程的3D模型资源；基于终端设备的当前方位信息，确定终端设备的当前视野范围内存在第一隐蔽工程；基于终端设备的LBS定位信息，确定终端设备的高度信息；基于终端设备的高度信息，将所述第一隐蔽工程的3D模型资源以AR形式显示在终端设备的屏幕上。本发明能够实现对隐蔽工程的AR精准可视化预警，提升施工过程的安全性。

Description

基于AR的施工指示方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本发明涉及增强现实(Augmented Reality，简称AR)技术领域，尤其涉及一种基于AR的施工指示方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
隐蔽工程主要是指被后续施工所覆盖的分项分部工程，例如地基、电气管线、供水管线、供热管线、燃气管线、军用光缆等需要覆盖、掩盖的工程。也就是施工完成后就很难再看见的工程，这样的一类工程称之为隐蔽工程。当在隐蔽工程所处位置附近进行施工时，为了避免施工过程中损坏隐蔽工程，大多采用立警示牌或拉警戒线的方式来进行示警。
然而，这样的示警方式存在很大的局限性。因为其标示范围不清晰，难以明确指出隐蔽工程的具体位置、深度等，所以在实际施工过程中的示警效果不明显，施工人员极易因无法明确隐蔽工程的范围而触及到隐蔽工程，造成隐蔽工程的损坏，导致工程返工等重大损失，严重时还可能因隐蔽工程损坏引起燃气泄漏或触电，致使施工人员暴露在安全隐患之中。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种基于AR的施工指示方法、系统、电子设备及计算机可读存储介质及计算机程序产品，用于解决至少一种技术问题。
第一方面，本发明实施例提供一种基于AR的施工指示方法，包括：
基于终端设备的全球定位系统GPS位置信息，确定终端设备在通用横墨卡托网格系统UTM坐标系下的UTM位置信息；根据终端设备的UTM位置信息，确定终端设备周围设定范围内存在的一个或多个隐蔽工程的信息；根据所述一个或多个隐蔽工程的信息，在预设的资源库中获取所述一个或多个隐蔽工程的3D模型资源；基于终端设备的当前方位信息，确定终端设备的当前视野范围内存在至少第一隐蔽工程，其中，终端设备的当前视野范围内包括待施工区域，所述一个或多个隐蔽工程中包括所述第一隐蔽工程；基于终端设备的基于位置服务LBS定位信息，确定终端设备的高度信息；基于终端设备的高度信息，将所述第一隐蔽工程的3D模型以AR形式显示在终端设备的屏幕上，其中，所述第一隐蔽工程的3D模型显示在地面以上或以下；以及如果所述第一隐蔽工程与所述待施工区域不存在重叠，发出允许施工的指示信息；如果所述第一隐蔽工程与所述待施工区域存在重叠，针对重叠区域发出告警信息。
第二方面，本发明实施例提供一种基于AR的施工指示装置，其包括：
第一确定模块，用于基于终端设备的全球定位系统GPS位置信息，确定终端设备在通用横墨卡托网格系统UTM坐标系下的UTM位置信息；
第二确定模块，用于基于终端设备的基于位置服务LBS定位信息，确定终端设备的高度信息；
第三确定模块，用于根据终端设备的UTM位置信息，确定终端设备周围设定范围内存在的一个或多个隐蔽工程的信息；
第一获取模块，用于根据所述一个或多个隐蔽工程的信息，在预设的资源库中获取所述一个或多个隐蔽工程的3D模型资源；
第四确定模块，用于基于终端设备的当前方位信息，确定终端设备的当前视野范围内存在至少第一隐蔽工程，其中，终端设备的当前视野范围内包括待施工区域，所述一个或多个隐蔽工程中包括所述第一隐蔽工程；
显示处理模块，用于将所述第一隐蔽工程的3D模型资源以AR形式显示在终端设备的屏幕上；以及，
指示处理模块，用于在所述第一隐蔽工程与所述待施工区域不存在重叠的情况下，发出允许施工的指示信息，还用于在所述第一隐蔽工程与所述待施工区域存在重叠的情况下，针对重叠区域发出告警信息。
第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；所述处理器执行所述计算机程序指令时实现如上所述的方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现如上所述的方法的步骤。
第五方面，本发明实施例提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品中包括计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现如上所述的方法的步骤。
利用本发明的实施例提供的基于AR的施工指示方案，能够在施工过程中准确、清晰地指示出待施工区域内存在的隐蔽工程的具体位置、深度等信息，并将隐蔽工程的数字模型直观地以AR形式增强显示在该位置上，方便施工人员快速查看，无需复杂的对比或计算，其中，若隐蔽工程与待施工区域存在重叠，代表当前施工范围有可能与隐蔽工程发生干涉，可向施工人员发出告警信息。因此本发明能够实现对隐蔽工程的预警，并将预警结果直观地以AR形式显示在终端设备的屏幕上，可从整体上提升施工安全度和施工效率，减轻施工人员作业负担。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，以下对本发明实施例中的附图作简单介绍。
图1是本发明实施例的基于服务器和终端设备的AR系统架构示意图。
图2是一种利用手机端APP进行AR导航的虚实融合图像示意图。
图3是根据本发明实施例的基于AR的施工指示方法流程图。
图4和图5是利用本发明的实施例将隐蔽工程3D模型增强显示在地面以上的效果对比示意图。
图6是本发明实施例将GPS位置信息转换为UTM坐标的方法流程图。
图7是根据本发明实施例建立和使用3D模型资源库的方法流程图。
图8是本发明实施例基于AR的施工指示装置的结构框图。
图9是用来实现本发明实施例的基于AR的施工指示方法的电子设备的示意图。
图10是本发明实施例的一种示例性终端设备的软件结构示意图。
具体实施方式
以下将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解，提供这些实施方式的目的是为了使本发明的原理和精神更加清楚和透彻，使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明的原理和精神。本文中提供的示例性实施方式仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本文中的实施方式，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
本领域技术人员知晓，本发明的实施方式可以实现为一种系统、装置、设备、方法、计算机可读存储介质或计算机程序产品。因此，本发明可以具体实现为以下至少一种形式：完全的硬件、完全的软件，或者硬件与软件结合的形式。根据本发明的具体实施方式，本发明请求保护一种基于AR对隐蔽工程施工指示方法、系统、电子设备及计算机可读存储介质及计算机程序产品。
在本文中，诸如第一、第二、第三之类的用语，仅用来将一个实体(或操作)与另一个实体(或操作)区分开来，而不在于要求或暗示这些实体(或操作)之间存在任何顺序或关联。
本发明的实施例可应用于服务器和终端设备。请参考图1，示意性地示出了一种基于服务器和终端设备的AR系统架构示意图。AR系统架构包括服务器10和若干终端设备20。在一些示例中，终端设备20为AR设备，其可以为专用的AR设备，例如头戴式AR设备(Head-mounteddisplays，HMD)、智能手套、服饰等智能可穿戴电子设备。在一些示例中，终端设备20可为通用的AR设备，例如手机、便携式计算机、笔记本电脑、平板电脑、虚拟现实(VirtualReality，VR)设备、车载设备、导航设备、游戏设备等等。
以AR头盔或AR眼镜为例，可将头戴式显示器、机器视觉系统、移动计算机等集成，设置在可绑定佩戴的设备中，该设备具有外形类似眼镜的显示器，工作时佩戴在使用者头部，该设备能将增强现实类信息传输至显示器上或投射至使用者的眼球中，从而增强用户的视觉沉浸感。在一些示例中，AR设备还具有摄像头，可为广角摄像头、长焦摄像头，还可为结构光摄像头(也称点云深度摄像头、3D结构光摄像头或深度摄像头)。其中结构光摄像头基于3D视觉技术，可获取物体的平面和深度信息。结构光摄像头可通过近红外激光器将具有一定结构特征的光线投射到被拍摄物体上，再由红外摄像头采集反射光，由处理器芯片处理，其计算原理是根据物体导致的光信号的变化计算物体位置和深度信息，呈现3D图像。通常的终端设备例如手机上呈现二维图像，并不能显示图像上不同位置的深度，利用结构光摄像头可拍摄获取3D图像信息数据，即不仅可获得图像中不同位置的颜色等信息，还可获得不同位置的深度信息，可用于AR测距。当然，普通的终端设备也可以基于光学摄像头采集2D图像并结合深度学习算法等方式获取2D图像的深度信息，最终也可呈现3D图像。
在一些示例中，终端设备20中安装有具备AR功能的软件或应用程序APP。服务器10可以是该软件或APP的管理服务器或应用服务器。服务器10可以为一台服务器，也可以为多台服务器组成的服务器集群，也可以为云服务器或称云端服务器等。终端设备20中集成有具备联网功能的模块，例如无线保真(Wireless-Fidelity，Wifi)模块、蓝牙模块、2G/3G/4G/5G通信模块等，以便通过网络连接到服务器10。
示例性地，用户可通过安装在手机中的APP登录用户账号，用户还可通过安装在AR眼镜中的软件登录用户账号。
以具备AR导航功能的APP为例，APP可以具备例如高精地图导航能力、环境理解能力和虚实融合渲染能力等，APP可通过终端设备20向服务器10上报当前地理位置信息，服务器10基于实时地理位置信息为用户提供AR导航服务。示例性地，以终端设备20是手机为例，响应于用户启动APP的操作，手机可启动摄像头采集现实环境的图像，然后通过系统对摄像头采集的现实环境图像进行AR增强，在现实环境图像中融入或叠加渲染的AR效果(例如导航路线标识、道路名称、商户信息、广告展示等)，将虚实融合的图像展示在手机屏幕上。
图2示意性地示出了一种利用手机端APP进行AR导航的虚实融合图像，其中AR导航的指示箭头叠加在图中真实的路面上及空间中，商户促销的电子资源以降落伞携带礼盒的形式漂浮在空间中的指定位置。
本发明的实施例涉及终端设备和/或服务器。在描述本发明的具体实施例之前，首先对文中可能涉及的技术术语进行简要说明。
GPS(Global Positioning System)为全球定位系统，是以人造地球卫星为基础的高精度无线电导航的定位系统，它在全球任何地方以及近地空间都能够提供准确的地理位置、车行速度及精确的时间信息。因为GPS采用经纬度表示在地球上的坐标，所以这种表示方法适合在一个三维的地球曲面上描述一个坐标。
在本发明中，需要得到终端设备的二维平面坐标，因此需要将GPS的经纬度坐标转换为UTM坐标。
UTM(UNIVERSAL TRANSVERSE MERCARTOR GRID SYSTEM)为通用横墨卡托格网系统，UTM坐标是一种平面直角坐标，这种坐标格网系统及其所依据的投影已经广泛用于地形图，通常作为卫星影像和自然资源数据库的参考格网以及要求精确定位的其他应用。UTM是由美国制定，因此起始分带并不在本初子午线，而是在180度，因而所有美国本土都处于0－30带内。在UTM系统中，首先，UTM投影采用6度分带将北纬84度和南纬80度之间的地球表面积划分为南北纵带，即投影带。然后，从180度经线开始向东将这些投影带进行编号，即从1号编至60号，例如北京处于第50带。然后再将每个带划分为纬差8度的四边形，四边形的横行从南纬80度开始，并用字母C至X依次标记(第X行包括北半球从北纬72度至84度全部陆地面积，共12度)每个四边形用数字和字母组合标记，参考格网向右向上读取。
LBS(Location Based Service)为基于位置的服务，LBS是利用各类型的定位技术来获取定位设备当前的所在位置，通过移动互联网向定位设备提供信息资源和基础服务。LBS服务中融合了移动通讯、互联网络、空间定位、位置信息、大数据等多种信息技术，利用移动互联网络服务平台进行数据更新和交互，使用户可以通过空间定位来获取相应的服务。
以下将通过若干示例性实施例或代表性实施方式，对本发明的原理和精神进行详细阐释。
图3是根据本发明实施例的基于AR的施工指示方法流程图。在本实施例中，所述施工指示方法包括以下步骤：
步骤S101，基于终端设备的GPS位置信息，确定终端设备在UTM坐标系下的UTM位置信息。
步骤S102，根据终端设备的UTM位置信息，确定终端设备周围设定范围内存在的一个或多个隐蔽工程的信息。
步骤S103，根据所述一个或多个隐蔽工程的信息，在预设的资源库中获取所述一个或多个隐蔽工程的3D模型资源。
步骤S104，基于终端设备的当前方位信息，确定终端设备的当前视野范围内存在至少第一隐蔽工程，其中，终端设备的当前视野范围内包括待施工区域，所述一个或多个隐蔽工程中包括所述第一隐蔽工程。
步骤S105，基于终端设备的基于位置服务LBS定位信息，确定终端设备的高度信息；
步骤S106，基于终端设备的高度信息，将所述第一隐蔽工程的3D模型资源以AR形式显示在终端设备的屏幕上，其中，所述第一隐蔽工程的3D模型显示在地面以上或以下；
步骤S107，如果所述第一隐蔽工程与所述待施工区域不存在重叠，发出允许施工的指示信息；如果所述第一隐蔽工程与所述待施工区域存在重叠，针对重叠区域发出告警信息。
在本发明的实施例中，隐蔽工程的类型可为已投入使用或尚未投入使用的各种地上或地下工程设施，例如，隐蔽工程可为以下任意一种工程或多种工程的组合：下水管道、自来水管路、燃气管路、电力线缆、网络线缆等。利用本申请的实施例，能够方便地对此类隐蔽在地下的物理设施实施避让保护。
根据本发明实施例的方法，关于步骤S101，基于终端设备的GPS位置信息，确定终端设备在UTM坐标系下的UTM位置信息。用户佩戴AR眼镜或携带安装app的手机，能够得到该终端设备当前的GPS位置信息。其中，GPS系统采用经纬度表示地球坐标，也就是在三维的地球曲面上描述位置坐标，在本发明实施例中将GPS的经纬度坐标转换为UTM坐标，其中，UTM坐标是平面直角坐标，广泛应用于地形图。在本发明的实施例中，通过将GPS坐标转换为UTM坐标，得到终端设备的二维平面坐标，为向用户提供AR施工指示做准备。
关于步骤S102，根据终端设备的UTM位置信息，可确定终端设备周围设定范围内存在的一个或多个隐蔽工程的信息。作为一种示例，基于终端设备的UTM位置信息查询第一数据库，以确定一个或多个隐蔽工程标识。其中，所述第一数据库中预存有UTM位置信息与隐蔽工程标识之间的映射关系。其中，所述的第一数据库可以预先设置，并存储于服务器端或者终端设备内。
关于步骤S103，根据所述一个或多个隐蔽工程的信息，在预设的资源库中获取所述一个或多个隐蔽工程的3D模型资源。作为一种示例，可根据所述一个或多个隐蔽工程标识查询第一资源库，可从第一资源库中获取与所述一个或多个隐蔽工程标识对应的一个或多个隐蔽工程的3D模型资源。其中，所述第一资源库中预存有与隐蔽工程标识对应的隐蔽工程3D模型资源。其中，所述的第一资源库可以预先构建，并设置于服务器端或者终端设备内。
作为一种示例，可以按不同的挖掘风险等级，对隐蔽工程的3D模型资源添加风险等级标注，标注的形式可以是颜色、符号、文字。具体而言，可通过不同颜色分别代表不同的挖掘风险等级，例如可以不同类型的管道可以采用不同的颜色渲染，以红色、黄色和绿色分别代表高风险、中风险和低风险；又如可以在管道附近添加该隐蔽工程的类型、大小、位置等信息，供施工人员参考，从而为施工顺利开展提供更加精准、直观的指引。
关于步骤S104，基于终端设备的当前方位信息，确定终端设备的当前视野范围内存在至少第一隐蔽工程，其中，终端设备的当前视野范围内包括待施工区域，所述一个或多个隐蔽工程中包括所述至少第一隐蔽工程。因为所述隐蔽工程可以包括多种不同类型，例如：下水道、自来水管路、燃气管路、电力线缆、网络线缆等。在终端设备的当前视野范围内可能包含多种类型的隐蔽工程。
关于步骤S105，基于终端设备的基于位置服务LBS定位信息，确定终端设备的高度信息。作为一种示例，用户可以利用LBS定位技术确定自身的空间位置，然后用户可通过移动互联网获取与位置相关资源和信息。
关于步骤S106，基于终端设备的高度信息，将所述第一隐蔽工程的3D模型资源以AR形式显示在终端设备的屏幕上，其中，所述第一隐蔽工程的3D模型显示在地面以上或以下。
图4和图5是利用本发明的实施例将隐蔽工程3D模型增强显示在地面以上的效果对比示意图。其中，图4是通过手机摄像头拍摄到的待施工区域的示意图，可以看到，图4的待施工区域中路面、车辆及空间景物等均为常规显示，不存在增强显示的内容。图5是利用本发明的实施例将隐蔽工程增强显示在待施工区域之后的效果示意图，可以看到，图5中待施工区域的地面以上出现若干长管(示例性地示出了水利管线和电力管线，如白色箭头所指的长管)，大部分管道与路面的延伸方向相同，多个管道在空间中分别处于不同的高度，部分管道之间还存在管道分支；不同类型的管道以不同的颜色显示(图中经处理已去掉颜色)；此外管道3D模型以AR形式展现在道路上方的空间中，图5中在道路的表面还显示有上方管道形成的地面阴影，效果逼真。
如此，施工人员通过图5所示的界面即可直观地看到原本隐藏在当前区域地面以下的各种管道工程的分布情况。通过终端操作例如手势指令还可以将管道3D模型移动至地面以下，令其处于管道所在的真实高度位置上，可为施工人员提供更多原始信息，有助于更全面、更直观便捷地对待施工区域已有的隐蔽工程管线实施避让保护。
作为一种示例，如果在终端设备的屏幕上不存在重叠区域，说明所述待施工区域内没有隐蔽工程，在此进行施工不会造成隐蔽工程的损坏。如果在终端设备的屏幕上存在重叠区域，说明所述待施工区域内存在隐蔽工程，在此进行施工会触及到隐蔽工程，造成隐蔽工程的损坏，容易引起燃气泄漏或触电等危险情况。因此，如果隐蔽工程与待施工区域存在重叠，针对重叠区域终端设备会及时向施工人员发出告警信息，以防止大范围挖掘时对隐蔽工程造成误伤。
可选地，图6是本发明实施例将GPS位置信息转换为UTM坐标的方法流程图，具体处理过程如下：
步骤S201，基于GPS位置信息确定在UTM坐标下待施工区域所属的区间号。
步骤S202，将UTM坐标减去待施工区域所属区间号所对应的偏移量的值后，得到终端设备在平面直角坐标系下的地理位置信息所对应的X坐标和Z坐标。
步骤S203，基于终端设备的LBS定位信息，确定终端设备的高度信息，高度位置信息为终端设备的地理位置信息所对应的Y坐标。
步骤S204，根据当前位置平面直角坐标系下的X、Y、Z坐标设置终端设备位置为(X，Y，Z)。
基于此，作为一种示例，将终端设备的GPS位置信息转换为UTM坐标，可通过如下处理实现：
1)将所述待施工区域的经度longitute(deg)为116.351599、纬度latitude(deg)为39.917891作为参数传入上述公式中，得到UTM坐标的X坐标UTME(m)值为444579.244557525，Z坐标UTEN(m)值为4418875.54467615。需要注意的是如果传入的经度longitute和纬度latitude是度分形式的需要进行转换。
2)通过UTM区域块zoneNumber的计算获得偏移量值，每个分区的区域块有其对应的偏移量值。在本实施例中对应的偏移量值为(447500，4418800)。
3)通过移动互联网来获取所述终端设备当前位置相关的LBS，基于LBS确定所述待施工区域终端设备的高度位置信息；其中，所述高度位置信息为所述终端设备的地理位置信息所对应的Y坐标。
4)将所述UTM坐标减去待施工区域所属区间号所对应的偏移量的值后，得到所述终端设备在平面直角坐标系下的所述地理位置信息所对应的X坐标和Z坐标，即(-2920.755442475，75)。
5)设置所述终端设备位置为(-2920.755442475，Y，75)，代表当前位置的XYZ坐标，其中，Y为高度即LBS获取的高度。
本发明通过将GPS坐标转换为UTM坐标，得到用户的终端设备的二维平面坐标，并结合LBS确定用户的高度位置信息，以此得到所述终端设备在平面直角坐标系下的所述地理位置信息和高度位置信息，为向用户提供AR施工指示做准备。从而达到定位更准确的目的，使得隐蔽工程的数字模型，在待施工区域通过AR设备显示的空间更准确。图7是根据本发明实施例建立和使用3D模型资源库的方法流程图。在本实施例中，包括两个相关库：第一数据库和第一资源库。所述第一数据库中预存有UTM位置信息与隐蔽工程标识之间的映射关系。所述第一资源库中预存有与隐蔽工程标识对应的隐蔽工程3D模型资源，其中包括模型资源旋转、大小、位置、颜色、模型文件资源位置等信息。
如图5所示，建立3D模型资源库的方法包括以下步骤：
步骤S301，内置基础3D模型文件，并存放到第一资源库中。其中，基础3D模型文件包括以下至少一者：下水道、自来水管路、燃气管路、电力线缆、网络线缆等的基础3D模型。
步骤S302，将待施工区域的数据信息保存到第一数据库，并计算相关位置信息。根据待施工区域现场编辑的数据信息，或者根据CAD图解析出来的信息，把这些信息保存到对应的第一数据库中，然后通过索引计算位置信息。其中现场编辑的数据信息包括所需3D模型的大小、位置，以及需要使用3D模型的类型等。
步骤S303，通过所述终端设备自身的SLAM，实时计算位置变化。通过旋转和移动来调整或者展示3D模型的方位，并对其进行实时渲染展示，可使待施工区域的隐蔽工程3D模型更真实。SLAM(Simultaneouslocalization and mapping，同步定位与建图)的应用领域包括机器人定位导航领域、无人机领域、无人驾驶领域、VR/AR等领域。在VR/AR方面主要用于辅助增强视觉效果。SLAM技术能够构建视觉效果更为真实的地图，从而针对当前视角渲染虚拟物体的叠加效果，使之更真实没有违和感。SLAM系统框架一般分为五个模块，包括传感器数据、视觉里程计、后端、建图及回环检测。其中，传感器数据主要用于采集实际环境中的各类型原始数据，包括激光扫描数据、视频图像数据、点云数据等。视觉里程计主要用于不同时刻间移动目标相对位置的估算，包括特征匹配、直接配准等算法的应用。后端主要用于优化视觉里程计带来的累积误差，包括滤波器、图优化等算法应用。建图主要用于三维地图构建。回环检测主要用于空间累积误差消除。示意性地，在本实施例中，其工作流程为：
1)通过所述终端设备的传感器采集实际环境中的各类型原始数据。
2)传感器读取数据后，视觉里程计估计两个时刻的相对运动(Ego-motion)。
3)后端对视觉里程计估计的结果进行处理，优化其带来的累积误差。
4)根据前端与后端得到的运动轨迹来建立地图，即为建图过程。
5)回环检测考虑了同一场景不同时刻的图像，提供了空间上约束来消除累积误差。
除此之外，作为一种示例，在本发明的一些实施例中，可以通过以下步骤确定待施工区域范围：
1)将终端设备的当前位置设置为圆点。例如，当前位置为P1，其平面坐标对应为P1＝(x1，y1)。需要显示隐蔽工程3D模型资源位置范围，其中位置范围所处中心点的平面坐标对应为P2＝(x2，y2)。
2)按用户设定的半径划定区域以作为待施工区域，所述终端设备周围设定范围大于或等于所述待施工区域。根据P1和P2的平面坐标可以得到与设置范围d12的关系式：
Figure BDA0004120754350000121
进而可以得到P2的平面坐标：
Figure BDA0004120754350000122
例如，当前位置为(-2920，75)，显示隐蔽工程3D模型的位置范围为500米，那么显示模型的位置应该处于：
-3420<x2<-2420，-425<y2<575
这个范围内的隐蔽工程3D模型资源进行展示。在实际施工过程中，可以根据现场需求对d12进行设定。
步骤S304，获取目标区域内存在的隐蔽工程的信息。采集目标区域内存在的隐蔽工程的空间位置信息以及隐蔽工程类型信息，包括：根据隐蔽工程对应的数字资源，批量获取目标区域内存在的隐蔽工程的空间位置信息以及隐蔽工程类型信息；或者使用具有定位能力的图像采集设备在目标区域内采集隐蔽工程所在位置的图像，接收用户输入的隐蔽工程的空间位置信息以及隐蔽工程类型信息，并将隐蔽工程占据的空间位置显示在图像采集设备的屏幕上。
步骤S305，加载目标区域内的隐蔽工程的数据信息。将隐蔽工程的数据信息加载到所述终端设备的APP内。
步骤S306，在终端设备上以AR形式显示待施工区域的隐蔽工程3D模型。
在一些实施例中，按不同的挖掘风险等级，可对待施工区域的隐蔽工程的3D模型资源添加风险等级标注，标注形式包括以下至少一者：颜色、符号、文字。其中所述终端设备可以为AR眼镜或者手机等设备。如图7所示(颜色未展示)，所述终端设备将待施工区域的隐蔽工程3D模型通过不同颜色展示出来，例如用红色表示挖掘风险等级为最高级，黄色表示挖掘风险等级次之，绿色表示挖掘风险较低等。同时，可以辅以文字标注管道的不同类型，或者直接使用“高风险”、“易燃”、“易爆”等文字标注的形式提示挖掘风险等级。在另外一些实施例中，也可以直接使用表示危险的符号进行提示，例如
Figure BDA0004120754350000131
等符号。通过不同颜色代表某些地方挖掘风险，或者利用不同颜色展示不同管道信息，可以为施工提供更加精准、直观的指引。
在另外一些实施例中，可以通过对真实的下沉空间进行透视化处理或半透明化处理，将隐蔽工程的3D模型以AR形式显示在真实下沉空间的对应位置上。通过这种显示方式可以将隐蔽工程的数字模型直观地以AR形式增强显示在该位置上，也就是使3D模型位于隐蔽工程本身所在位置，方便施工人员直观地了解隐蔽工程占据的区域，无需复杂的对比或计算。
在本申请的实施例中，例如根据用户手势操作，可将隐蔽工程的3D模型进行抬升和下降的动态显示，以使3D模型位于不同的竖直高度上，方便用户按需查看。此外，可以实现选择其中一种或多种隐蔽工程类型的显示，例如仅显示“燃气管路”的3D模型，又例如同时显示“网络线缆”和“电力线缆”的3D模型。
以上通过多个实施例描述了本申请实施例的施工指示方法的具体实现方式。基于本申请的实施例，施工人员在待施工的区域打开终端设备，例如AR眼镜或者手机等终端设备，终端设备可定位用户的GPS位置，通过将GPS位置转换为UTM坐标，再结合LBS技术确定当前高度，将用户位置信息发送到服务器，服务器减去UTM下的偏移量可转换得出搜索库内存储的隐蔽工程位置信息。然后，服务器根据位置信息在服务器端搜索当前位置周围指定范围的隐蔽工程模型资源信息，并下载到终端设备中。终端设备可通过自身陀螺仪确定自身摄像机前方的具体方向，并根据服务器端返回的位置信息来设置自身AR相机坐标位置，将周围指定范围的地下隐蔽工程的模型资源，加载到服务器返回的指定位置，使得隐蔽工程模型位置与真实位置匹配，并通过AR方式进行展示。展示过程中可通过例如手势指令将隐蔽工程模型从当前高度下沉至地面以下的真实位置，当然也可将模型再移动至地面以上方便观察。
如此，施工人员佩戴AR眼镜或携带安装app的手机后，能够在施工过程中通过终端设备清晰地看到待施工区域内隐蔽工程的具体位置、延伸深度和广度等信息。进一步，当检测到隐蔽工程与待施工区域存在重叠的情况，终端设备还会向施工人员发出告警信息。因此本发明能够实现对隐蔽工程的预警，并将预警结果直观地以AR形式显示在终端设备的屏幕上，从而能够避免在实际施工过程中对当地已有的隐蔽工程造成损坏。
此外，为清楚，作为一种示例，以下对GPS位置信息转换为UTM坐标的算法过程进行简要说明。假设空间某一点的经纬度分别为
Figure BDA0004120754350000141
单位为弧度，UTM坐标表示为(E,N)，单位为km，UTM分带计算过程如下：
zoneNumber＝(λ(degree)/6)取整+31(UTM区域块)
Figure BDA0004120754350000142
Figure BDA0004120754350000143
λ0＝(zoneNumber-1)*6-180+3(degree)
Figure BDA0004120754350000151
Figure BDA0004120754350000152
k0＝0.9996,E0＝500km,e＝0.0818192
N0＝0km(Northern hemispher)or 10000km(Southern hemisphere)
Figure BDA0004120754350000153
Figure BDA0004120754350000154
举例来说，中国国境所跨UTM带号范围为43-53，中国的疆域范围具体如下：
·最西端北纬39度15分、东经73度33分；
·最北端北纬53度33.5分、东经124度27分；
·最南点北纬3度51分、东经112度16分；
·最东端北纬47度27.5分、东经134度46.5分。
作为一种示例，以贵州省为例，贵州省的UTM投影带数号的计算步骤如下：
1)贵州省位于北半球地区，选择最后字母为“N”的带。
2)根据上述公式计算，带数＝(经度整数位/6)的整数部分+31。
贵州省的中心坐标大约为纬度106.709177096,26.6299067414、经度106.709177096，计算其所在的带数：
带数＝106.709177096/6+31＝48
即贵州省的带数是：48N。
与上述方法实施例相对应地，本发明还提供了一种基于AR的施工指示装置，图8是本发明实施例基于AR的施工指示装置100的结构框图。所述基于AR的施工指示装置100包括：
第一确定模块110，用于基于终端设备的全球定位系统GPS位置信息，确定终端设备在通用横墨卡托网格系统UTM坐标系下的UTM位置信息；
第二确定模块120，用于基于终端设备的基于位置服务LBS定位信息，确定终端设备的高度信息；
第三确定模块130，用于根据终端设备的UTM位置信息，确定终端设备周围设定范围内存在的一个或多个隐蔽工程的信息；
第一获取模块140，用于根据所述一个或多个隐蔽工程的信息，在预设的资源库中获取所述一个或多个隐蔽工程的3D模型资源；
第四确定模块150，用于基于终端设备的当前方位信息，确定终端设备的当前视野范围内存在至少第一隐蔽工程，其中，终端设备的当前视野范围内包括待施工区域，所述一个或多个隐蔽工程中包括所述第一隐蔽工程；
显示处理模块160，用于将所述第一隐蔽工程的3D模型资源以AR形式显示在终端设备的屏幕上；
指示处理模块170，用于在所述第一隐蔽工程与所述待施工区域不存在重叠的情况下，发出允许施工的指示信息，还用于在所述第一隐蔽工程与所述待施工区域存在重叠的情况下，针对重叠区域发出告警信息。
本申请实施例还提供基于AR的施工指示系统，所述基于AR的施工指示系统包括AR终端设备和服务器，AR终端设备中包括图8所示的施工指示装置100。其中，所述服务器包括服务器通信模块、资源提供模块202和处理模块。其中，所述服务器通信模块用于与所述AR终端设备相通信，在所述服务器与AR终端设备之间进行数据、信息等的传输。所述资源提供模块与所述服务器通信模块相连接，接收来自所述AR终端设备的当前待施工位置信息，并将待施工位置相应的3D模型资源信息返回给所述AR终端设备。其中，所述资源提供模块还包括第一数据库和第一资源库。所述第一数据库中预存有UTM位置信息与隐蔽工程标识之间的映射关系。所述第一资源库中预存有与隐蔽工程标识对应的隐蔽工程3D模型资源。根据所述一个或多个隐蔽工程标识查询第一资源库2021，以从第一资源库中获取与所述一个或多个隐蔽工程标识对应的一个或多个隐蔽工程的3D模型资源。所述处理模块分别与所述服务器通信模块和资源提供模块相连接，以响应所述服务器通信模块和资源提供模块的请求，并处理相关数据和发送给显示终端(图中未标示)，以在显示终端显示所述3D模型。
根据本发明上述的方法和系统，利用本发明的实施例提供的基于AR的施工指示方案，能够解决在施工过程中隐蔽工程工程标示范围不清晰，难以明确指出隐蔽工程的具体位置、深度等问题，从而避免在实际施工过程中的示警效果不明显，施工人员因无法明确隐蔽工程的范围而触及到隐蔽工程，造成隐蔽工程的损坏，导致工程返工等重大损失，甚至因隐蔽工程损坏引起燃气泄漏或触电，致使施工人员暴露在安全隐患之中的问题。
本领域技术人员应理解，本文中所描述的实施例属于优选实施例，所涉及的动作、步骤、模块或单元等并不一定是本发明实施例所必须的。在上述实施例中，本发明实施例对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
图9为本发明实施例提供的一种电子设备10的结构示意图，电子设备10包括处理器11、存储器12以及用于连接处理器11和存储器12的通信总线，其中在存储器12中存储有可以在处理器11上运行的计算机程序，处理器11运行该计算机程序时可执行或称实现本发明中各个实施例的方法中的步骤。电子设备10可以是本发明实施例中的服务器，电子设备10也可以是云端服务器。电子设备10也可以是本发明实施例中的终端设备或AR设备。在合适的情况下电子设备也可称为计算设备.电子设备10也可以是云端服务器。电子设备10还包括通信接口，用于接收和发送数据。
在一些实施例中，处理器11可以是中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)、图形处理器(graphics processing unit，GPU)、应用处理器(application processor，AP)、调制解调处理器、图像信号处理器(image signal processor，ISP)、控制器、视频编解码器、数字信号处理器(digital signal processor，DSP)、基带处理器、神经网络处理器(neural-network processing unit，NPU)等；处理器11还可以是其他通用处理器、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或其他可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器，也可以是任何常规的处理器等。其中，神经网络处理器NPU通过借鉴生物神经网络结构，可对输入信息快速处理，还可以不断进行自我学习。通过NPU电子设备10可以实现智能认知等应用，例如图像识别、人脸识别、语义识别、语音识别、文本理解等。
在一些实施例中，存储器12可以是电子设备10的内部存储单元，例如电子设备10的硬盘或内存；存储器12也可以是电子设备10的外部存储设备，例如电子设备10上配备的插接式硬盘、智能存储卡(Smart MediaCard，SMC)、安全数字(Secure Digital，SD)卡、闪存卡(Flash Card)等。存储器12还可以既包括电子设备10的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器12可用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序(BootLoader)、数据以及其他程序等，例如计算机程序的程序代码等。存储器12包括但不限于是随机存储记忆体(randomaccess memory,RAM)、只读存储器(read-only memory,ROM)、可擦除可编程只读存储器(erasableprogrammable read only memory,EPROM)或便携式只读存储器(compactdiscread-only memory,CD-ROM)。存储器12用于存储电子设备10所执行的程序代码和所传输的数据。存储器12还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
本领域技术人员可以理解，图9仅是电子设备10的举例，并不构成对电子设备10的限定，电子设备10可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者包括不同的部件，例如还可以包括输入输出设备、网络接入设备等。
图10是本发明实施例的终端设备的软件结构示意图。以手机操作系统为Android系统为例，在一些实施例中，将Android系统分为四层，分别为：应用程序层、应用程序框架层(framework，FWK)、系统层以及硬件抽象层，层与层之间通过软件接口通信。
首先，应用程序层可以包括多个应用程序包，应用程序包可以是例如通话、相机、视频、导航、天气、即时通讯、教育等各种应用程序app，也可以是基于AR技术的应用程序app。
第二，应用程序框架层FWK为应用程序层的应用程序提供应用编程接口(application programming interface，API)和编程框架。应用程序框架层可以包括一些预先定义的函数，例如用于接收应用程序框架层所发送的事件的函数。
应用程序框架层可以包括窗口管理器、资源管理器以及通知管理器等。
其中，窗口管理器用于管理窗口程序。窗口管理器可以获取显示屏大小，判断是否有状态栏，锁定屏幕，截取屏幕等。内容提供器用来存放和获取数据，并使这些数据可以被应用程序访问。所述数据可以包括视频，图像，音频，拨打和接听的电话，浏览历史和书签，电话簿等。
其中，资源管理器为应用程序提供各种资源，比如本地化字符串，图标，图片，布局文件，视频文件等等。
其中，通知管理器使应用程序可以在状态栏中显示通知信息，可以用于传达告知类型的消息，可以短暂停留后自动消失，无需用户交互。比如通知管理器被用于告知下载完成，消息提醒等。通知管理器还可以是以图表或者滚动条文本形式出现在系统顶部状态栏的通知，例如后台运行的应用程序的通知，还可以是以对话窗口形式出现在屏幕上的通知。例如在状态栏提示文本信息，发出提示音，电子设备振动，指示灯闪烁等。
此外，应用程序框架层还可以包括视图系统，视图系统包括可视控件，例如显示文字的控件、显示图片的控件等。视图系统可用于构建应用程序。显示界面可以由一个或多个视图组成的，例如短信通知图标的显示界面上可以包括显示文字的视图以及显示图片的视图。
第三，系统层可以包括多个功能模块，例如传感器服务模块、物理状态识别模块、三维图形处理库(例如：OpenGLES)，等等。
其中，传感器服务模块用于对硬件层各类传感器上传的传感器数据进行监测，确定手机的物理状态；物理状态识别模块用于对用户手势、人脸等进行分析和识别；三维图形处理库用于实现三维图形绘图，图像渲染，合成，和图层处理等。
此外，系统层还可以包括表面管理器和媒体库。表面管理器用于对显示子系统进行管理，并且为多个应用程序提供了2D和3D图层的融合。媒体库支持多种常用的音频，视频格式回放和录制，以及静态图像文件等。
最后，硬件抽象层是硬件和软件之间的层。硬件抽象层可以包括显示驱动、摄像头驱动、传感器驱动等，用于驱动硬件层的相关硬件，如显示屏、摄像头、传感器等。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序或指令，该计算机程序或指令被执行时以实现上述实施例中所设计的方法中的步骤。
本发明实施例还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序或指令，该计算机程序或指令被执行时以实现上述实施例中所设计的方法中的步骤。示例性的，该计算机程序产品可以为一个软件安装包。
本领域技术人员应该知悉，本发明实施例所描述的方法、步骤或者相关模块/单元的功能可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式来实现，也可以是由处理器执行计算机程序指令的方式来实现。其中，该计算机程序产品包括至少一个计算机程序指令，计算机程序指令可以由相应的软件模块组成，软件模块可以被存放于RAM、闪存、ROM、EPROM、EEPROM、寄存器、硬盘、移动硬盘、只读光盘(CD-ROM)或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。该计算机程序指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输。例如，该计算机程序指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线或无线方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。该计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。该可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质、或者半导体介质(如SSD)等。
关于上述实施例中描述的各个装置/产品，其中包含的模块/单元可以是软件模块/单元，也可以是硬件模块/单元，还可以部分是软件模块/单元，部分是硬件模块/单元。例如，对于应用或集成于芯片的装置/产品，其包含的各个模块/单元可以都用电路等硬件的方式实现，或者，至少部分模块/单元采用软件程序的方式实现，运行于芯片内部集成的处理器，剩余的部分模块/单元采用电路等硬件方式实现。又如，对于应用或集成于终端的装置/产品，其包含的各个模块/单元可以都采用电路等硬件的方式实现，或者，至少部分模块/单元采用软件程序的方式实现，运行于终端内部集成的处理器，剩余部分模块/单元可以采用电路等硬件方式实现。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，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，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种基于AR的施工指示方法，其特征在于，包括：
基于终端设备的全球定位系统GPS位置信息，确定终端设备在通用横墨卡托网格系统UTM坐标系下的UTM位置信息；
根据终端设备的UTM位置信息，确定终端设备周围设定范围内存在的一个或多个隐蔽工程的信息；
根据所述一个或多个隐蔽工程的信息，在预设的资源库中获取所述一个或多个隐蔽工程的3D模型资源；
基于终端设备的当前方位信息，确定终端设备的当前视野范围内存在至少第一隐蔽工程，其中，终端设备的当前视野范围内包括待施工区域，所述一个或多个隐蔽工程中包括所述第一隐蔽工程；
基于终端设备的基于位置服务LBS定位信息，确定终端设备的高度信息；
基于终端设备的高度信息，将所述第一隐蔽工程的3D模型以AR形式显示在终端设备的屏幕上，其中，所述第一隐蔽工程的3D模型显示在地面以上或以下；以及
如果所述第一隐蔽工程与所述待施工区域不存在重叠，发出允许施工的指示信息；如果所述第一隐蔽工程与所述待施工区域存在重叠，针对重叠区域发出告警信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
将所述第一隐蔽工程的3D模型显示在终端设备所处高度；和/或
将所述第一隐蔽工程的3D模型显示在经透视化处理的地面以下，且3D模型所处高度与第一隐蔽工程所处高度一致。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据终端设备的UTM位置信息，确定终端设备周围设定范围内存在的一个或多个隐蔽工程的信息，包括：
基于终端设备的UTM位置信息查询第一数据库，以确定一个或多个隐蔽工程标识；其中，所述第一数据库中预存有UTM位置信息与隐蔽工程标识之间的映射关系。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述一个或多个隐蔽工程的信息，在预设的资源库中获取所述一个或多个隐蔽工程的3D模型资源，包括：
根据所述一个或多个隐蔽工程标识查询第一资源库，以从第一资源库中获取与所述一个或多个隐蔽工程标识对应的一个或多个隐蔽工程的3D模型资源；其中，所述第一资源库中预存有与隐蔽工程标识对应的隐蔽工程3D模型资源。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：
采集目标区域内存在的隐蔽工程的空间位置信息以及隐蔽工程类型信息；
基于隐蔽工程的空间位置信息以及隐蔽工程类型信息，生成隐蔽工程的3D模型资源，并对生成的3D模型资源添加标识；
基于隐蔽工程的空间位置信息与对应的3D模型资源标识，构建第一数据库；以及
基于隐蔽工程的3D模型资源标识与对应的3D模型资源，构建第一资源库。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述采集目标区域内存在的隐蔽工程的空间位置信息以及隐蔽工程类型信息，包括：
根据隐蔽工程对应的数字资源，批量获取目标区域内存在的隐蔽工程的空间位置信息以及隐蔽工程类型信息；和/或，
使用具有定位能力的图像采集设备在目标区域内采集隐蔽工程所在位置的图像，接收用户输入的隐蔽工程的空间位置信息以及隐蔽工程类型信息，并将隐蔽工程占据的空间位置显示在图像采集设备的屏幕上。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
以终端设备的当前位置为圆点，按用户设定的半径划定区域以作为待施工区域，所述终端设备周围设定范围大于或等于所述待施工区域。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
按不同的挖掘风险等级，对隐蔽工程的3D模型资源添加风险等级标注，标注形式包括以下至少一者：颜色、符号、文字。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，所述隐蔽工程的类型包括以下至少一者：下水道、自来水管路、燃气管路、电力线缆、网络线缆。
10.一种基于AR的施工指示装置，其特征在于，包括：
第一确定模块，用于基于终端设备的全球定位系统GPS位置信息，确定终端设备在通用横墨卡托网格系统UTM坐标系下的UTM位置信息；
第二确定模块，用于基于终端设备的基于位置服务LBS定位信息，确定终端设备的高度信息；
第三确定模块，用于根据终端设备的UTM位置信息，确定终端设备周围设定范围内存在的一个或多个隐蔽工程的信息；
第一获取模块，用于根据所述一个或多个隐蔽工程的信息，在预设的资源库中获取所述一个或多个隐蔽工程的3D模型资源；
第四确定模块，用于基于终端设备的当前方位信息，确定终端设备的当前视野范围内存在至少第一隐蔽工程，其中，终端设备的当前视野范围内包括待施工区域，所述一个或多个隐蔽工程中包括所述第一隐蔽工程；
显示处理模块，用于将所述第一隐蔽工程的3D模型资源以AR形式显示在终端设备的屏幕上；以及
指示处理模块，用于在所述第一隐蔽工程与所述待施工区域不存在重叠的情况下，发出允许施工的指示信息，还用于在所述第一隐蔽工程与所述待施工区域存在重叠的情况下，针对重叠区域发出告警信息。
11.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；所述处理器执行所述计算机程序指令时实现如权利要求1-9中任一项所述的方法。
12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求1-9任一项所述的方法。
13.一种计算机程序产品，其特征在于，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求1-9中任一项所述的方法。
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