基于UWB定位技术的三维可视化系统和方法与流程

基于uwb定位技术的三维可视化系统和方法
技术领域
1.本发明涉及uwb定位技术技术领域，具体涉及基于uwb定位技术的三维可视化系统和方法。


背景技术：

2.传统的定位技术可视化运营通常采用2d形式展示，无法实时查看现场的状况同时无法还原真实的场景，导致观察者观察目标不准确的问题。


技术实现要素：

3.本发明实施例提供了基于uwb定位技术的三维可视化系统和方法，通过采用uwb定位技术获取定位区域人员的位置，并生成与定位区域对应的虚拟三维场景和角色模型，将获取的人员的位置与角色模型进行映射后驱动角色模型在虚拟三维场景内部运动，将2d形式的展示转化为3d形式进行展示，观察者可以实时查看现场的状况同时能还原真实的场景，便于观察者观察目标。
4.基于uwb定位技术的三维可视化系统，包括：物理环境数据获取模块、定位模块、三维场景模块、场景展示模块、定位标签和定位传感器；
5.所述物理环境数据获取模块，用于获取定位区域的信息；
6.所述定位模块，用于根据定位传感器检测定位标签的数据进行分析获取定位区域人员的位置信息，还用于对定位区域人员的位置和运动状态进行追踪，得到运动数据；
7.所述三维场景模块，用于根据所述物理环境数据获取模块获取的定位区域的信息构建对应的虚拟三维场景，所述三维场景模块还用于生成角色模型，并根据所述定位模块得到运动数据驱动角色模型运动；
8.所述场景展示模块，用于展示所述三维场景模块构建的虚拟三维场景和虚拟三维场景中的角色模型及其运动状态。
9.进一步的，所述定位区域的信息包括定位区域的空间尺寸和物体数据。
10.进一步的，所述定位模块的运动数据包括人员的位置数据和运动状态数据。
11.进一步的，所述物理环境数据获取模块包括空间尺寸采集单元和物体数据采集单元，所述空间尺寸采集单元用于获取定位区域空间结构的尺寸数据，所述物体数据采集单元用于获取定位空间内部全部物体的数据。
12.进一步的，所述物体的数据包括物体的形状、尺寸和图像数据。
13.进一步的，所述定位模块包括人员位置坐标获取单元和人物位置追踪单元，所述人员位置坐标获取单元用于根据设置在定位区域的所述定位传感器读取到人员身上的定位标签后，通过分析，得到位于定位区域人员的坐标，所述人物位置追踪单元用于根据所述人员位置坐标获取单元获取的坐标，对人员的位置和运动状态进行追踪，得到运动数据。
14.进一步的，所述三维场景模块包括场景模型生成单元、角色模型生产单元和位置映射单元，所述场景模型生成单元用于所述空间尺寸采集单元和所述物体数据采集单元采
集的数据生成与物理环境定位区域1:1对应的虚拟三维场景，所述角色模型生产单元用于生成角色模型，所述位置映射单元用于根据人物位置追踪单元得到的运动数据驱动角色模型在虚拟三维场景中运动。
15.进一步的，所述角色模型在所述虚拟三维场景中的位置和运动状态与物理环境定位区域中人员的位置和运动状态一致。
16.第二方面，本发明实施例提供基于uwb定位技术的三维可视化方法，包括以下步骤：
17.s1，物理环境数据获取，空间尺寸采集单元获取定位区域空间结构的尺寸数据，物体数据采集单元获取定位空间内部全部物体的数据；
18.s2，定位区域人员定位，人员位置坐标获取单元根据设置在定位区域的定位传感器读取到人员身上的定位标签后，通过分析，得到位于定位区域人员的坐标，人物位置追踪单元根据人员位置坐标获取单元获取的坐标，对人员的位置和运动状态进行追踪，得到运动数据；
19.s3，虚拟场景生成，场景模型生成单元空间尺寸采集单元和物体数据采集单元采集的数据生成与物理环境定位区域1:1对应的虚拟三维场景；
20.s4，角色模型生成驱动，角色模型生产单元生成角色模型，位置映射单元根据人物位置追踪单元得到的运动数据驱动角色模型在虚拟三维场景中运动；
21.s5，场景展示，场景展示模块展示三维场景模块构建的虚拟三维场景和虚拟三维场景中的角色模型及其运动状态。
22.本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
23.本发明通过采用uwb定位技术获取定位区域人员的位置，并生成与定位区域对应的虚拟三维场景和角色模型，将获取的人员的位置与角色模型进行映射后驱动角色模型在虚拟三维场景内部运动，将2d形式的展示转化为3d形式进行展示，观察者可以实时查看现场的状况同时能还原真实的场景，便于观察者观察目标。
24.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
25.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
26.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
27.图1为本发明实施例公开的基于uwb定位技术的三维可视化系统的结构示意图；
28.图2为本发明实施例公开的基于uwb定位技术的三维可视化方法的流程示意图。
29.附图标记：
30.10、物理环境数据获取模块；11、空间尺寸采集单元；12、物体数据采集单元；20、定位模块；21、人员位置坐标获取单元；22、人物位置追踪单元；30、三维场景模块；31、场景模型生成单元；32、角色模型生产单元；33、位置映射单元；40、场景展示模块；50、定位标签；60、定位传感器。
具体实施方式
31.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
32.实施例一
33.如图1所示，本发明实施例提供基于uwb定位技术的三维可视化系统，包括：物理环境数据获取模块10、定位模块20、三维场景模块30、场景展示模块40、定位标签50和定位传感器60；
34.物理环境数据获取模块10，用于获取定位区域的信息；
35.具体的，定位区域的信息包括定位区域的空间尺寸和物体数据，物体的数据包括物体的形状、尺寸和图像数据，物理环境数据获取模块10包括空间尺寸采集单元11和物体数据采集单元12，空间尺寸采集单元11用于获取定位区域空间结构的尺寸数据，物体数据采集单元12用于获取定位空间内部全部物体的数据。
36.定位模块20，用于根据定位传感器60检测定位标签50的数据进行分析获取定位区域人员的位置信息，还用于对定位区域人员的位置和运动状态进行追踪，得到运动数据；
37.具体的，定位模块20包括人员位置坐标获取单元21和人物位置追踪单元22，人员位置坐标获取单元21用于根据设置在定位区域的定位传感器60读取到人员身上的定位标签50后，通过分析，得到位于定位区域人员的坐标，人物位置追踪单元22用于根据人员位置坐标获取单元21获取的坐标，对人员的位置和运动状态进行追踪，得到运动数据，定位模块20的运动数据包括人员的位置数据和运动状态数据，运动状态数据包括位于定位区域人员的运动方向和运动速度。
38.三维场景模块30，用于根据物理环境数据获取模块10获取的定位区域的信息构建对应的虚拟三维场景，三维场景模块30还用于生成角色模型，并根据定位模块20得到运动数据驱动角色模型运动；
39.具体的，三维场景模块30包括场景模型生成单元31、角色模型生产单元32和位置映射单元33，场景模型生成单元31用于空间尺寸采集单元11和物体数据采集单元12采集的数据生成与物理环境定位区域1:1对应的虚拟三维场景，角色模型生产单元32用于生成角色模型，位置映射单元33用于根据人物位置追踪单元22得到的运动数据驱动角色模型在虚拟三维场景中运动，角色模型在虚拟三维场景中的位置和运动状态与物理环境定位区域中人员的位置和运动状态一致。
40.场景展示模块40，用于展示三维场景模块30构建的虚拟三维场景和虚拟三维场景中的角色模型及其运动状态，观察者通过场景展示模块40观察位于定位区域的人员的运动状态。
41.在另一种实施例中，基于uwb定位技术的三维可视化系统还包括有客户端和定位辅助模块，定位辅助模块安装在客户端上，客户端为手机，由位于定位区域内人员随身携带，在位于定位区域内人员在定位区域内导航时，通过客户端展示三维场景模块30构建的虚拟三维场景和虚拟三维场景中的角色模型及其运动状态，同时定位辅助模块通过客户端的摄像头获取定位区域内的图像信息，与虚拟三维场景中的物体进行分析比对，对当前的
定位进行辅助定位，避免在定位传感器60与定位标签50的通信受到干扰时定位不准导致导航路径出错。
42.本发明通过空间尺寸采集单元11获取定位区域空间结构的尺寸数据，物体数据采集单元12获取定位空间内部全部物体的数据，人员位置坐标获取单元21根据设置在定位区域的定位传感器60读取到人员身上的定位标签50后，通过分析，得到位于定位区域人员的坐标，人物位置追踪单元22根据人员位置坐标获取单元21获取的坐标，对人员的位置和运动状态进行追踪，得到运动数据，场景模型生成单元31空间尺寸采集单元11和物体数据采集单元12采集的数据生成与物理环境定位区域1:1对应的虚拟三维场景，角色模型生产单元32生成角色模型，位置映射单元33根据人物位置追踪单元22得到的运动数据驱动角色模型在虚拟三维场景中运动，达到将2d形式的展示转化为3d形式进行展示，观察者可以实时查看现场的状况同时能还原真实的场景，便于观察者观察目标的效果。
43.实施例二
44.本发明实施例还公开了基于uwb定位技术的三维可视化方法，如图2，包括以下步骤：
45.s1，物理环境数据获取，空间尺寸采集单元11获取定位区域空间结构的尺寸数据，物体数据采集单元12获取定位空间内部全部物体的数据；
46.s2，定位区域人员定位，人员位置坐标获取单元21根据设置在定位区域的定位传感器60读取到人员身上的定位标签50后，通过分析，得到位于定位区域人员的坐标，人物位置追踪单元22根据人员位置坐标获取单元21获取的坐标，对人员的位置和运动状态进行追踪，得到运动数据；
47.s3，虚拟场景生成，场景模型生成单元31空间尺寸采集单元11和物体数据采集单元12采集的数据生成与物理环境定位区域1:1对应的虚拟三维场景；
48.s4，角色模型生成驱动，角色模型生产单元32生成角色模型，位置映射单元33根据人物位置追踪单元22得到的运动数据驱动角色模型在虚拟三维场景中运动；
49.s5，场景展示，场景展示模块40展示三维场景模块30构建的虚拟三维场景和虚拟三维场景中的角色模型及其运动状态。
50.本发明通过空间尺寸采集单元11获取定位区域空间结构的尺寸数据，物体数据采集单元12获取定位空间内部全部物体的数据，人员位置坐标获取单元21根据设置在定位区域的定位传感器60读取到人员身上的定位标签50后，通过分析，得到位于定位区域人员的坐标，人物位置追踪单元22根据人员位置坐标获取单元21获取的坐标，对人员的位置和运动状态进行追踪，得到运动数据，场景模型生成单元31空间尺寸采集单元11和物体数据采集单元12采集的数据生成与物理环境定位区域1:1对应的虚拟三维场景，角色模型生产单元32生成角色模型，位置映射单元33根据人物位置追踪单元22得到的运动数据驱动角色模型在虚拟三维场景中运动，达到将2d形式的展示转化为3d形式进行展示，观察者可以实时查看现场的状况同时能还原真实的场景，便于观察者观察目标的效果。
51.应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
52.在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
53.本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。
54.结合本文的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或其组合。软件模块可以位于ram存储器、闪存、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、cd-rom或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质连接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于asic中。该asic可以位于用户终端中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于用户终端中。
55.对于软件实现，本技术中描述的技术可用执行本技术所述功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。这些软件代码可以存储在存储器单元并由处理器执行。存储器单元可以实现在处理器内，也可以实现在处理器外，在后一种情况下，它经由各种手段以通信方式耦合到处理器，这些都是本领域中所公知的。
56.上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。