CN113916236B - 一种基于三维实物模型的航天器全景视图导航方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于三维实物模型的航天器全景视图导航方法，基于Web的航天器全景浏览系统中实现，所述方法包括以下步骤：步骤一、对航天器多角度连续拍摄若干外观照片，利用实景建模软件，建立航天器的三维实物模型；步骤二、在航天器三维实物模型中选定某一容易辨识的方向为基准方向。本发明中，航天器的三维实物模型作为全景照片的导航图，使用户能够更加直观地浏览航天器的全貌，通过在三维实物模型中添加交互热点，使用户能够方便地切换到全景照片中与当前三维实物模型对应的视角，通过三维实物模型与全景照片相结合的浏览模式，使用户始终面对“真实”的航天器画面，能够明显提升用户的浏览体验。

Description

一种基于三维实物模型的航天器全景视图导航方法

技术领域

本发明涉及航天器研制技术领域，尤其涉及一种基于三维实物模型的航天器全景视图导航方法。

背景技术

在航天器研制过程中，需要对各个研制阶段的产品研制状态进行拍照记录。通过拍摄航天器不同位置的全景照片可以更加完整地记录航天器装配状态。把这些全景照片发布到Web系统后，型号研制相关人员可以沉浸式地在线浏览卫星、飞船等航天器的关键部位全景视图。

由于航天器每个研制阶段拍摄的全景照片达数十张，用户要导航到某个位置的全景图一般通过以下两种方式导航：一是在全景图中添加场景切换热点，用户点击场景切换热点跳转到下一个全景视图；二是建立航天器全景拍摄位置的导航图，在导航图上添加全景图的拍摄位置，用户通过点击导航图上的快捷方式跳转到特定全景视图。

方式一主要用于相邻位置全景图的切换，方式二用于任意位置的快速切换，由于方式二中的导航图一般为二维的航天器示意图，无法体现航天器中拍摄全景照片的空间位置，因此，必须在导航图中放置多张视角的二维图才能明确表示全景图拍摄位置，对用户而言很不直观。

发明内容

本发明的目的是为了解决的上述问题，而提出的一种基于三维实物模型的航天器全景视图导航方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于三维实物模型的航天器全景视图导航方法，基于Web的航天器全景浏览系统中实现，所述方法包括以下步骤：

步骤一、对航天器多角度连续拍摄若干外观照片，利用实景建模软件，建立航天器的三维实物模型；

步骤二、在航天器三维实物模型中选定某一容易辨识的方向为基准方向；

步骤三、在全景照片浏览器中，手动将全景图视角面向步骤2中的基准方向，系统记录当前视角在本全景图中的坐标位置(h,v)，视为基准坐标；

步骤四、针对每张全景照片，在航天器三维实物模型的空间结构中找到其全景照片拍摄位置，在此建立交互热点，系统记录交互热点与当前全景照片的关联关系；

步骤五、在用户查看航天器三维实物模型并点击其中的交互热点时，系统根据三维实物模型的视角自动切换到所关联全景照片的浏览界面。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述步骤三中所述坐标位置中h为以观察者为中心进行水平面旋转的旋转角度，范围为0～360°，所述坐标位置中v为观察方向相对水平面的夹角，范围为-90°～90°。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述步骤四中交互热点可以是某一点、面或立体空间，通过添加颜色进行区分。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述步骤四中交互热点所在位置用文字进行标示。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述步骤五中全景照片的默认视图坐标通过以下方式获取：

(1)获取当前三维实物模型的视角，与基准方向进行比较，取得水平面的旋转角度差Δh和纵向的旋转角度差Δv；

(2)获取用户所点击交互热点关联的全景图片的基准坐标(h,v)，通过计算(h+Δh，v+Δv)即获得该全景图的目标视角坐标。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述步骤一到步骤四是在系统后台数据维护模块中执行，步骤五则在前台用户浏览模块执行。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明中，使用航天器的三维实物模型作为全景照片的导航图，使用户能够更加直观地浏览航天器的全貌，通过在三维实物模型中添加交互热点，使用户能够方便地切换到全景照片中与当前三维实物模型对应的视角，通过三维实物模型与全景照片相结合的浏览模式，使用户始终面对“真实”的航天器画面，能够明显提升用户的浏览体验。

附图说明

图1为本发明中工作流程示意图；

图2为本发明中航天器全景浏览界面示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

请参阅图1-2，一种基于三维实物模型的航天器全景视图导航方法，基于Web的航天器全景浏览系统中实现，方法包括以下步骤：

步骤一、对航天器多角度连续拍摄若干外观照片，利用实景建模软件，建立航天器的三维实物模型，三维实物模型也可通过对三维设计模型进行渲染的方式获得，该步骤主要利用ContextCapture软件来实现，利用单反相机围绕卫星等航天器一周拍摄若干张不同角度位置的照片，可以细致地记录航天器外观信息，利用ContextCapture软件可以将这些不同角度拍摄的照片进行影像匹配、空三加密并生成高精度的带实物纹理的航天器三维模型；

步骤二、在航天器三维实物模型中选定某一容易辨识的方向为基准方向，基准方向主要用于全景图片中的视角方向与三维模型中的视角方向进行匹配，而这个匹配过程是手动完成的，因此应选择辨识度较高的某一方向作为基准方向，以空间站核心舱为例，可以选空间站核心舱舱段圆柱体外形的轴心为直线，面向节点舱方向为基准方向，在三维模型中，用户可以通过点选两个特征点的形式让系统记录下该方向的位置；

步骤三、在全景照片浏览器中，手动将全景图视角面向步骤2中的基准方向，系统记录当前视角在本全景图中的坐标位置(h,v)，视为基准坐标，坐标位置中h为以观察者为中心进行水平面旋转的旋转角度，范围为0～360°，坐标位置中v为观察方向相对水平面的夹角，范围为-90°～90°，由于每张全景照片的起始位置(0,0)方向不同，因此需要记录每张照片在基准方向的视图坐标，全景照片维护人员需要在全景照片浏览器中将画面的方向调整为面向基准方向，以空间站为例，需要先将每张全景图视角面向节点舱方向，然后由系统记录下此时的视图中心坐标(h,v)；

步骤四、针对每张全景照片，在航天器三维实物模型的空间结构中找到其全景照片拍摄位置，在此建立交互热点，系统记录交互热点与当前全景照片的关联关系，交互热点可以是某一点、面或立体空间，通过添加颜色进行区分，同时交互热点所在位置用文字进行标示，在航天器三维实物模型中选择需要建立交互热点的组件对象，设置其Name属性为唯一值，然后选择与之关联的全景照片，由系统记录三维模型对象的Name值和全景照片的ID之间的关联关系，这样，在三维模型中显示交互热点时，可以根据Name值将热点对象进行高亮显示，当用户点击该对象时，通过Name值获取对应的全景照片ID；

步骤五、在用户查看航天器三维实物模型并点击其中的交互热点时，系统根据三维实物模型的视角自动切换到所关联全景照片的浏览界面。

全景浏览界面主要由两个图层组成，图层一为卫星三维实物模型，图层二为全景照片浏览器，当用户首次进入该界面时只显示图层一，当用户拖动图层一中三维模型、调整视角然后点击其中的交互热点时，系统隐藏图层一、显示图层二，图层二中的全景浏览器切换至交互热点关联的全景图的对应视角，该视角位置通过以下方式取得：

(1)获取当前三维实物模型的视角，与步骤二中基准方向进行比较，取得水平面的旋转角度差Δh和纵向的旋转角度差Δv；

(2)获取用户所点击交互热点关联的全景图片的基准坐标(h,v)，通过计算(h+Δh，v+Δv)即获得该全景图的目标视角坐标。

当用户需要切换到其他全景图场景时，可以点击图层二的“打开导航”按钮，此时图层二隐藏，图层一的三维实物模型导航图显示。

步骤一到步骤四是在系统后台数据维护模块中执行，步骤五则在前台用户浏览模块执行。

使用航天器的三维实物模型作为全景照片的导航图，使用户能够更加直观地浏览航天器的全貌，通过在三维实物模型中添加交互热点，使用户能够方便地切换到全景照片中与当前三维实物模型对应的视角，通过三维实物模型与全景照片相结合的浏览模式，使用户始终面对“真实”的航天器画面，能够明显提升用户的浏览体验。

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 (4)

1.一种基于三维实物模型的航天器全景视图导航方法，在基于Web的航天器全景浏览系统中实现，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一、对航天器多角度连续拍摄若干外观照片，利用实景建模软件，建立航天器的三维实物模型；

步骤二、在航天器三维实物模型中选定某一容易辨识的方向为基准方向；

步骤三、在全景照片浏览器中，手动将全景图视角面向步骤2中的基准方向，系统记录当前视角在本全景图中的坐标位置(h,v)，视为基准坐标；所述坐标位置中h为以观察者为中心进行水平面旋转的旋转角度，范围为0～360°，所述坐标位置中v为观察方向相对水平面的夹角，范围为-90°～90°；

步骤四、针对每张全景照片，在航天器三维实物模型的空间结构中找到其全景照片拍摄位置，在此建立交互热点，系统记录交互热点与当前全景照片的关联关系；

步骤五、在用户查看航天器三维实物模型并点击其中的交互热点时，系统根据三维实物模型的视角自动切换到所关联全景照片的全景浏览界面；

全景浏览界面主要由两个图层组成，图层一为卫星三维实物模型，图层二为全景照片浏览器，当用户首次进入该界面时只显示图层一，当用户拖动图层一中三维模型、调整视角然后点击其中的交互热点时，系统隐藏图层一、显示图层二，图层二中的全景浏览器切换至交互热点关联的全景图的对应视角，该视角位置通过以下方式取得：

（1）获取当前三维实物模型的视角，与基准方向进行比较，取得水平面的旋转角度差Δh和纵向的旋转角度差Δv；

（2）获取用户所点击交互热点关联的全景图片的基准坐标（h,v），通过计算（h+Δh，v+Δv）即获得全景图的目标视角坐标。

2.根据权利要求1所述的一种基于三维实物模型的航天器全景视图导航方法，其特征在于，所述步骤四中交互热点可以是某一点、面或立体空间，通过添加颜色进行区分。

3.根据权利要求1所述的一种基于三维实物模型的航天器全景视图导航方法，其特征在于，所述步骤四中交互热点所在位置用文字进行标示。

4.根据权利要求1所述的一种基于三维实物模型的航天器全景视图导航方法，其特征在于，所述步骤一到步骤四是在系统后台数据维护模块中执行，步骤五则在前台用户浏览模块执行。