用于ROV控制的3D模型显示界面及显示方法与流程

本发明涉及rov运行控制界面的呈现形式技术领域，尤其涉及一种用于rov控制的3d模型显示界面及显示方法。

背景技术：

随着水下智能机器人(rov)的兴起，rov厂家不断涌现，不同厂家分别采用不同的控制软件实现对rov的操控。

目前，大多数rov控制软件都以视频画面+参数显示方式与用户进行交互。这种方式下，rov本体携带高清摄像机，对水下环境进行清晰的拍摄；通过摄像机画面数据及各种传感器获取的运行参数数据的传送，用户可在终端界面上了解到rov的实时位姿及相应参数，从而在视觉上直观的获得rov的运行状况。但是，由于水下环境存在较多不确定性因素，例如不可预期的遭遇暗流冲击、触碰礁石或被海草缠绕，会造成rov偏离既定的航向或静止在某处而无法前行等；这时rov本体携带的高清摄像机已经无法获得其运行的清晰图像，导致rov用户无法真实了解rov的当前位姿状态，从而无法进一步控制当前rov的移动方向，造成极差的用户体验。

因此，针对以上不足，需要提供一种新形式的用户界面，使rov在水下处于任何状态时，都能在终端实时的获取其当前位姿，从而作为进一步对rov进行控制的基础。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有水下智能机器人依靠其自身携带的高清摄像机获取其水下位姿，当遭遇水下意外情况不能获取视频数据时，会中断机器人水下位姿的获取途径的的缺陷，提供一种用于rov控制的3d模型显示界面及显示方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于rov控制的3d模型显示界面，包括：

数据采集单元，用于获取rov本体的运行姿态数据；

3d模型生成单元，用于基于所述运行姿态数据及预设定坐标系统，进行3d建模，生成rov本体的当前位姿模型。

在根据本发明所述的用于rov控制的3d模型显示界面中，还包括：

ui界面，用于显示所述rov本体的当前位姿模型。

在根据本发明所述的用于rov控制的3d模型显示界面中，所述运行姿态数据包括rov本体的俯仰及旋转数据。

在根据本发明所述的用于rov控制的3d模型显示界面中，所述运行姿态数据还包括rov本体的航向数据。

在根据本发明所述的用于rov控制的3d模型显示界面中，所述数据采集单元还用于获取rov本体的下潜深度数据及运行速度数据。

在根据本发明所述的用于rov控制的3d模型显示界面中，所述ui界面还用于显示以下数据至少之一：

rov本体的下潜深度数据及运行速度数据。

在根据本发明所述的用于rov控制的3d模型显示界面中，所述俯仰及旋转数据通过设置在rov本体上的陀螺仪获得。

在根据本发明所述的用于rov控制的3d模型显示界面中，所述航向数据通过设置在rov本体上的罗盘获得。

本发明还提供了一种用于rov控制的3d模型显示方法，包括：

获取rov本体的运行姿态数据的数据采集步骤；

基于所述运行姿态数据及预设定坐标系统，进行3d建模，生成rov本体的当前位姿模型的模型生成步骤。

在根据本发明所述的用于rov控制的3d模型显示方法中，还包括：

对所述rov本体的当前位姿模型通过ui界面进行显示的步骤。

实施本发明的用于rov控制的3d模型显示界面及显示方法，具有以下有益效果：本发明首先获取rov本体的运行姿态数据，然后根据所述运行姿态数据在线建立rov本体的当前位姿模型，使对rov位姿的监控不仅仅依赖其自身携带的摄像机传递的画图数据，而是以三维模型来实时仿真当前rov本体的位姿；这种方式即便在rov本体遭遇水下意外状况时，也不影响其当前位姿画面的呈现，有利于对rov本体水下运行的全程进行掌控，提高rov航行的用户体验度。

同时，在现有技术中，若rov航行遇到障碍物，可能由于无法观察其当前位姿而无法给出适当的控制信号；而本发明在rov的任何情况下，都能根据获得的数据仿真出其当前位姿，所以一方面可以在结合rov本体上摄像机提供的视频的基础上，预先有效避开障碍物；另一方面即便遭遇了障碍物，可也以根据其当前的位姿状态进行有效的控制，从而有效摆脱困境。因此，本发明能够确保rov的安全航行。

附图说明

图1为根据本发明的用于rov控制的3d模型显示界面的示例性框图；

图2为根据本发明的用于rov控制的3d模型显示方法的示例性流程图；

图3为本发明方法一个具体实施例的示例性流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

具体实施方式一、本发明的第一方面，提供了一种用于rov控制的3d模型显示界面，结合图1所示，包括：

数据采集单元110，用于获取rov本体的运行姿态数据；

3d模型生成单元120，用于基于所述运行姿态数据及预设定坐标系统，进行3d建模，生成rov本体的当前位姿模型。

本实施方式可以采用3d建模工具，例如采用solidworks，将当前采集到的水下智能机器人运行姿态数据，转换为仿真模型呈现在用户界面上，通过仿真模型可展示rov的当前位置和姿态。

所述运行姿态数据可通过在rov本体上设置的各种传感器进行姿态数据的采集。对rov本体的当前形态进行三维建模，需要预先选定坐标系，以展现rov本体在所述预设定坐标系统下的姿态。

进一步，结合图1所示，本实施方式还可以包括：

ui界面130，用于显示所述rov本体的当前位姿模型。

ui界面130作为人机交互界面，将rov本体的当前位姿模型呈现给用户，有利于用户实时掌握rov的航行进程；同时，还可结合周围环境及其当前运行状态对下一步的控制指令进行调整，以更好的完成水下作业。

再进一步，所述运行姿态数据包括rov本体的俯仰及旋转数据。俯仰及旋转数据提供给3d建模工具，借助仿真模型呈现出rov本体当前的俯仰及旋转情况，有利于用户对rov本体当前姿态的了解。

再进一步，所述运行姿态数据还包括rov本体的航向数据。所述航向数据可以是rov本体的当前偏航角，航向数据借助于仿真模型呈现，有利于用户了解rov本体的当前航向。

再进一步，所述数据采集单元还用于获取rov本体的下潜深度数据及运行速度数据。

rov的水下作业中，为使用户能够准确了解rov的各种运行状态，可以对各种数据进行采集，包括：rov偏航角、俯仰角、旋转角、下潜深度、下潜距离、下潜速度、系统时间、电池电量信息及灯光等参数；3d建模软件系统通过读取所需要的所述参数，传递给当前位姿模型，使位姿模型作出相应的动作切换，能给用户最直观的rov位姿视觉呈现效果。

生成位姿模型的基础参数数据涵盖越全面，呈现的位姿模型与rov本体位姿的仿真度将越高，在使用中，可根据实际控制需要进行选择。

再进一步，所述ui界面还用于显示以下数据至少之一：

rov本体的下潜深度数据及运行速度数据。

对于用户操控rov具有实际意义的数据，可以选择性地通过ui界面130进行显示，例如可以在ui界面130上rov本体的当前位姿模型上方设置参数显示按钮，通过参数显示按钮选择需要显示的参数，获取当前需要了解的rov运行状态参数。

通过ui界面130显示所述下潜深度数据，可使用户明确是否已达到rov下潜深度极限，以此决定是否继续下潜，确保rov本体运行安全；通过ui界面130显示所述速度数据，使用户可根据水下环境情况，对当前的速度及时作出相应的调整，防止出现rov触礁，或被水草缠绕的问题，确保rov本体安全。

ui界面也可以同时显示陀螺仪或罗盘采集的运行姿态数据，配合ui界面显示的当前位姿模型，更好的掌握rov状态。

这样，通过ui界面可以对rov的水下活动进行全面的掌控，并可结合周围环境数据，对后续的操作指令进行调整，使rov可以高效的完成水下作业。

作为示例，所述俯仰及旋转数据可以通过设置在rov本体上的陀螺仪获得。

作为示例，所述航向数据通过设置在rov本体上的罗盘获得。

本发明尤其适用于水下作业遭遇突发情况的使用，例如，rov在水下航行过程中，被暗流冲击、或触碰礁石，或被海草缠绕时，会造成rov与既定航道偏离，或者被困而无法移动；此时，传统方式无法进一步获得rov的当前状态；而在本申请中，3d模型生成单元根据rov本体上设置传感器的回传数据，可以不受影响的获得rov本体的当前位姿模型，在ui界面呈现以后，用户仍可掌握rov当前状态，从而确定当前时刻与前一时刻相比较，rov的移动方向、移动角度及当前的本体姿态，继而对由于突发情况造成的航向偏离及非预期方向的移动进行修正。本发明所述3d模型显示界面，提高了对rov水下作业的应急操控能力。

本发明所述3d模型显示界面降低了用户的使用难度，通过3d画面的呈现形式，使用户无需一定是本领域的专业技术人员；普通用户可以借助视频画面，再结合3d模型画面进行判断，对rov给出相适应的操控指令。同时，本发明使rov在水下复杂多变的环境下运动具有了更强的自适应性，有利于提升产品的使用寿命。

此外，本公开的实施例还提供一种电子设备，该电子设备被配置成包括如上所述用于rov控制的3d模型显示界面。所述电子设备可以是计算机。

具体实施方式二、本发明的另一方面还提供了一种用于rov控制的3d模型显示方法，结合图2所示的示例性处理流程200：

它开始于步骤210；

接下来执行获取rov本体的运行姿态数据的数据采集步骤220；

然后，执行基于所述运行姿态数据及预设定坐标系统，进行3d建模，生成rov本体的当前位姿模型的模型生成步骤230。

本实施方式可以采用3d建模工具，例如采用solidworks，将当前采集到的水下智能机器人运行姿态数据，转换为仿真模型呈现在用户界面上，通过仿真模型可展示rov的当前位置和姿态。

所述运行姿态数据可通过在rov本体上设置的各种传感器进行姿态数据的采集。对rov本体的当前形态进行三维建模，需要预先选定坐标系，以展现rov本体在所述预设定坐标系统下的姿态。

进一步，结合图2所示，本实施方式还可以包括：

对所述rov本体的当前位姿模型通过ui界面进行显示的步骤240；

所述处理流程200结束于步骤250。

ui界面作为人机交互界面，将rov本体的当前位姿模型呈现给用户，有利于用户实时掌握rov的航行进程；同时，还可结合周围环境及其当前运行状态对下一步的控制指令进行调整，以更好的完成水下作业。

再进一步，所述运行姿态数据包括rov本体的俯仰及旋转数据。俯仰及旋转数据提供给3d建模工具，借助仿真模型呈现出rov本体当前的俯仰及旋转情况，有利于用户对rov本体当前姿态的了解。

再进一步，所述运行姿态数据还包括rov本体的航向数据。所述航向数据可以是rov本体的当前偏航角，航向数据借助于仿真模型呈现，有利于用户了解rov本体的当前航向。

再进一步，所述数据采集步骤220还用于获取rov本体的下潜深度数据及运行速度数据。

rov的水下作业中，为使用户能够准确了解rov的各种运行状态，可以对各种数据进行采集，包括：rov偏航角、俯仰角、旋转角、下潜深度、下潜距离、下潜速度、系统时间、电池电量信息及灯光等参数；3d建模软件系统通过读取所需要的所述参数，传递给当前位姿模型，使位姿模型作出相应的动作切换，能给用户最直观的rov位姿视觉呈现效果。

再进一步，所述ui界面还用于显示以下数据至少之一：

rov本体的下潜深度数据及运行速度数据。

通过ui界面130显示所述下潜深度数据，可使用户明确是否已达到rov下潜深度极限，以此决定是否继续下潜，确保rov本体运行安全；通过ui界面130显示所述速度数据，使用户可根据水下环境情况，对当前的速度及时作出相应的调整，防止出现rov触礁，或被水草缠绕的问题，确保rov本体安全。

ui界面也可以同时显示陀螺仪或罗盘采集的运行姿态数据，配合ui界面显示的当前位姿模型，更好的掌握rov状态。

作为示例，所述俯仰及旋转数据可以通过设置在rov本体上的陀螺仪获得。

作为示例，所述航向数据通过设置在rov本体上的罗盘获得。

下面结合图3对本发明方法的实施例进一步说明：

首先，启动rov，对其运行状态进行判断，若正常则开始运行，否则结束当前作业；

rov正常运行后，结合选定的坐标系统及采集获取的位姿数据，可以开始3d建模，最后将生成的rov本体的当前位姿模型通过ui界面显示出来；在水下作业期间，ui界面上可实时的通过建立的模型呈现rov本体的当前状态，为用户的操作提供有效的依据及参考。

此外，本公开的实施例还提供一种计算机可读存储介质，存储有程序代码，所述程序代码被处理器执行时实现上述方法实施方式中所记载的各步骤。

综上所述，本发明考虑到水下环境的诸多不确定因素会导致rov的当前位姿状态无法获取的问题，以仿真模型的形式呈现rov的当前位姿状态，能够为用户提供最佳的使用体验。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。