Page 31 - 电力与能源2021年第六期

龚波涛, 等: 基于全时空增强现实定位与可视化技术的排管埋深探测技术 6 9
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为有效避免或减少由于管道埋深问题导致的
排管破坏问题, 近年来国内外诸多学者对排管埋
深探测技术进行了大量研究。比较受欢迎的有文
献[ 7 ] 基于混沌脉冲位置调制信号的排管埋深探
测技术, 文献[ 8 ] 基于三维检测仪的激光光斑位敏
管道埋深探测技术。这些排管埋深探测技术虽然
在一定程度上实现了对排管埋深的探测, 但是由
于排管被埋于地下, 对需要进行排管埋深探测的
排管位置难以准确估量, 常常导致用于排管埋深

探测的探测设备无法获取准确的埋深探测数据,
从而影响排管埋深探测工作的进度以及排管埋深
的探测精度 [ 9 ] 。
全时空 增 强 现 实 ( Au g mentedRealit y 简 称
,
AR ) 定位与可视化技术, 可将虚拟信息与现实世
界的数据信息以巧妙的方式进行合理、 有效融合。
通过这两种信息的融合, 可以增强真实世界的数
据信息, 并以三维可视化的方式呈现增强效果, 在
定位中也有很好的定位效果。应用于排管埋深检
测时, 能准确定位排管埋深检测区域, 以三维可视
化的方式准确反映排管的方位等信息, 使得排管
埋 深 探 测 工 作 的 效 率 与 精 度 均 得 到 大 幅 度 提
升 [ 10 ] 。因此, 本文研究基于全时空 AR 定位技术
的排管埋深探测技术, 可精准高效完成对排管埋
深的探测, 更好满足实际排管埋深探测工作需要。

1 全时空 AR 定位与可视化的排管埋深
探测
图 1 排管埋深探测技术总体架构
1.1 排管埋深探测技术总体架构
在进行排管埋深探测时, 用于排管埋深探测 1.2 AR 排管三维自动建模
的数据不仅包含可以 进行数据融合的结构化数 1.2.1 排管构网
据, 还包含融合难度较大的非结构化数据 [ 11 ] 。采 根据排管的中心轴, 排管由具有纵向平移方
集到的与排管埋深探测相关的管道结构化数据结 向的模板构成。其工作原理可以表示为: 在给定
构比较复杂, 包括一些排管 CAD 图纸数据、 排管 的二维图形中, 二维图像的中心点沿管道的中心
埋深探测相关的排管埋深属性数据、 参数数据以 轴移动。当管道中心轴移动时, 二维图像平面垂
及排管地理位置等信息。为了使 AR 定位产生良 直于管道中心轴的切线, 将二维图形的空间运动
好的定位效果, 在进行 AR 定位时, 首先要对排管 轨迹标记为排水管网的顶点坐标 [ 12 ] 。二维图像
埋深探测数据进行融合操作, 并根据融合后的数 每平移相应距离, 相应地要将二维图形的空间位
据进行 AR 三维建模, 之后通过 AR 三维建模得 置标记出来, 在排管空间分布规律的基础上, 定义
到的数据序列进行小波域排管埋深探测区域定位 紧邻的两个二维图形在进行排管构网时需要遵行
以及执行最小二乘改进电磁法的排管埋深探测操 的原则。依据这种规律构建出的二维图像的三角
作。最终将得到的计算结果以可视化的形式呈现 网集合在一起便组成了排管三角网。使用圆形来

出来。 进行排管三角网的构建, 根据得到的排管直管网
排管埋深探测技术总体架构如图 1 。 顶点 坐 标, 可 将 求 得 的 空 间 圆 环 用 公 式 表 示 为