基于三维全景技术的数字矿山漫游系统

对数字矿山漫游系统中的三维全景技术进行研究,提出数字矿山漫游系统的总体结构。针对传统虚拟现实技术建模难度高、工作量大的问题,研究了基于实景照片生成全景图像的方法,给出了系统全景生成模块中特征匹配、图像配准和融合以及多场景图像自动拼接的方法。最后采用PTViewer实现了基于全景图像的虚拟数字矿山漫游,全方位互动式地向用户展示矿山的真实场景,为矿山设计、生产和安全管理以及人员培训提供可视化环境。     

虚拟矿山安全培训系统框架及关键技术研究

采用虚拟现实技术,构建了井下生产的虚拟环境,并以此为背景,对矿山安全培训系统进行模块化的总体规划,设计了采掘VR安全培训的系统框架,介绍了系统开发中所应用的实时3D虚拟场景的生成、虚拟场景内部对象的生成、立体显示与传感等关键技术。最后利用矿山实际数据,运用基于图形与图像的混合建模方法进行场景建模,在此基础上,根据矿山安全培训的特点设计了“虚拟灾害环境”和“问答板”两种安全培训方法,由此使虚拟现实技术在矿山安全培训中的应用又上了一个新台阶。     

基于虚拟现实技术开发的矿山救援虚拟仿真演练系统

为提高矿山救援队伍的救灾实战能力,提升日常训练效果,基于Unity3D虚拟现实开发平台,结合救援演练内容,设计出矿山救援虚拟仿真演练系统实现框架。采用高质量建模技术建立救援模型和场景,在数据库数据管理的基础上,利用基于时间尺度的知识推理方法,实现火灾、水灾、煤与瓦斯突出、煤尘爆炸和顶板灾害等5种灾害动态场景的模拟和控制,采用IK骨骼控制、有机状态机技术实现系统交互控制。最终形成了基于虚拟现实技术的矿山救援虚拟仿真演练系统,可为仿真演练技术在灾害救援领域的应用提供参考。     

虚拟综采工作面三机运动状态监测系统研究

针对传统综采工作面监测系统存在的不足,利用虚拟现实软件Unity 3D完成虚拟工作面场景的构建及三机(采煤机、刮板输送机、液压支架)的运动仿真,应用VB6.0软件和数据采集模块WISE-4012E、工业级无线传输模块EKI-6311实现数据采集和调用,研发了一套基于虚拟现实技术的综采工作面三机运动状态监测系统。该系统能够将三机的运动状态直观地展现出来,虚拟场景中建立的三机模型与真实设备的运动状态实时同步,通过场景漫游,可以让工作人员多视角监测三机运动状态。     

基于虚拟仿真技术的金属矿开采仿真教学系统设计与构建

地下金属矿开采系统复杂,环境空间立体感强,采用传统的教学模式和方法缺乏真实感和互动感。为了提升教学水平和效果,基于虚拟仿真(Virtual Reality,VR)技术,设计并构建了金属矿开采仿真系统,建立了矿山开采系统的3D可视化模型。借助透明化矿区构建技术,实现了矿山井上、井下的地形地貌、地层、开采环境、设备、数据监测监控的透明化建设。采用交互沉浸式方法,仿真设计了矿山环境、工业广场、生产系统、采矿工艺等各个环节,使学员无需到达实际矿井便可体验逼真的生产场景。通过仿真实践操作系统与VR手柄、数据手套、跑步机等外围设备的连接,以人机交互方式进入虚拟场景,体验采矿过程和操控机械设备。金属矿开采仿真教学系统的建立,不仅减少了教师、学员和技术人员的工作量,降低了现场认知实习的安全风险,而且提高了教学效果和管理水平,节约了教学培训成本。     

基于虚拟现实技术的矿山仿真系统开发

基于实时三维视景仿真软件Multigen Creator和Vega开发平台,结合实例分析了虚拟矿山仿真系统的总体设计和系统构架,阐述了数据的采集和处理、三维仿真建模、虚拟场景仿真驱动的实现过程和技术,对矿山的发展规划、开发建设、综合管理具有重要意义。     

基于VR的三维矿山信息管理系统研究

文中以数字矿山三维可视化和虚拟现实为基础,利用三维GIS、虚拟现实等技术手段,将矿山地上地下场景、采矿过程进行三维数字化建模。通过建立三维数字矿山信息管理系统,实现对矿山开发控制和监测,对提高矿山安全生产水平实现可持续发展具有重要意义。     

基于Virtools的矿山开采虚拟现实系统的研究

基于Virtools软件,提出了一种矿山开采虚拟现实漫游系统的开发方法,采用3DsMax建模软件建立复杂多变的矿山模型,并且利用其进行纹理贴图,为矿山的开采建立虚拟场景。用户可以随意在该矿区漫游,用此可以对矿区员工进行安全教育以及现场教学。     

基于虚拟现实的通风参数测定实训系统设计与开发

针对通风参数测定实训条件不足、日常真实环境下难以开展的问题,自主设计开发了矿山通风参数测定虚拟仿真实训系统。该虚拟实训系统以矿井通风参数测定工程实践为蓝本,构建矿井三维虚拟生产和通风环境,创建了三维互动式的虚拟仿真实训平台。主要包括测定介绍、测定仪器、准备工作、参数测定、数据处理和网络解算六大模块,通过文字、图片、动画、虚拟现实等方式将通风基础理论与工程实践相结合,以虚拟仿真技术和三维动画演示,将通风参数实测场景完美地转移至虚拟仿真平台中,满足实训人员不受时间和地点限制实时开展实验实训。实践证明,该平台能有效提高通风技术人员实训效果和实践积极性,强化技术人员实践能力培养,达到了提升实训有效性的目的。     

Unity3D软件下的虚拟矿山仿真开发

针对传统三维虚拟矿山在模型建模、信息交互、属性查询及应用平台等方面的不足,借助Unity3D实现实体矿山的虚拟仿真;通过搭建虚拟矿山仿真架构,利用AutoCAD、3d Max建立虚拟矿山的三维场景模型;基于Unity3D进行虚拟矿山的集成、辅助场景、漫游系统和避灾路线模拟。结果表明:虚拟矿山系统的建立,实现了矿山开采环境仿真以及开采过程模拟,为矿山安全培训教育、作业人员避灾自救及矿山应急救援组织决策等提供了三维立体仿真指导,对其他类似矿山的数字化建设具有一定的借鉴意义。     

基于Unity3D的数字矿山虚拟现实系统建设研究

对数字矿山三维可视化和数据建模技术进行了研究,利用虚拟现实技术,对矿区地上地下场景、采矿过程及其引起的相关现象进行三维数字化建模,并基于C#开发语言和Unity3D平台建立了数字矿山虚拟现实系统。结果表明:数字矿山虚拟现实系统的建立,实现了矿山基础资料、设备设施、监测监控、应急指挥等信息的可视化管理,为矿山生产管理、安全运营、培训考核和应急救援等工作提供了综合性、可视化的管理决策平台。     

大新锰矿西北采区虚拟现实仿真系统开发研究

三维可视化技术和虚拟现实仿真技术是数字矿山的重要组成部分,是对真实矿山整体及其相关现象的新理解、表达与数字化再现。基于3DMine和VRP BUILDER软件,开发了大新锰矿西北采区虚拟现实仿真系统。分别构建了地表模型、巷道模型和环境匹配模型,通过程序文件格式间的兼容性,实现了3DMine与3DS MAX的过渡对接,利用Complete Map烘焙方式进行了贴图烘焙,并用VRP-for-MAX插件将烘焙模型导出以供VRP编辑器调入使用,成功解决了由3DMine模型转换VRP BUILDER场景部分关键技术,全面实现了矿业工程软件与虚拟现实软件的有机结合,顺利开发出高仿真效果虚拟矿山系统。系统分为地表和地下2部分场景,拥有丰富的UI界面和交互功能,设置了多种漫游方式,为用户快速了解并掌握矿山整体生产状态提供了便捷。研究成果对于提高矿山设计质量、生产安全和管理效率具有重要意义。     

基于虚拟现实技术的数字化矿井系统

结合我国煤矿实际提出基于虚拟现实技术的数字化矿井系统的总体设计,系统由矿井虚拟场景和矿井信息查询两大模块组成.该系统集合钻孔地质、采掘、机电设备及通风安全数据等建立矿井三维场景,实现了井上、下虚拟漫游,实时导航和交互控制的功能,同时结合数据库技术和工业监测监控技术达到了在虚拟场景中基础数据与实时数据的查询.     

虚拟现实技术在煤矿领域的研究现状及展望

针对国内外煤矿领域虚拟现实研究大多是局部或单向性研究,整合各阶段、各领域、各环节进行综合性研究且获重大突破的极其缺乏的实际情况,在概述国内外虚拟现实技术在煤矿虚拟场景仿真、虚拟现实监测监控、虚拟规划方法和"VR+AR"技术融合设计等应用领域的研究现状基础上,剖析了其在应用中存在的困难和问题,明确提出了虚拟现实技术应整合多技术手段进行融合设计,并实施"四步走"战略,即首先解决在技术培训、数据可视化分析、虚拟规划等方面的问题;其次是解决整个生产过程中的虚拟监测监控问题;再其次是利用以上成果加上创新突破实现矿山智能装备虚拟设计,特别是突出虚拟设计和多环节的融合交互关联,把智能操控平台高度集成到整个生产操控中,最终真正实现高智能、自关联、绿色化,高效率无人值守的目的。     

基于Web的煤矿采掘运提装备虚拟拆装与仿真系统设计

将虚拟拆装和场景仿真资源通过网络共享,为煤矿机械装备企业,特别是中小企业提供资源共享和技术支持,这是建立基于Web的煤矿采掘运提装备虚拟拆装与仿真系统的重要驱动。笔者详细论述了系统的体系结构、功能结构和系统的关键技术,并以UG、3Dmax、OSG(Open Scene Graph)建立虚拟现实资源库,以Dreamweaver CS5、ASP和VBScript建立基本网络站点,以Active X控件在网页中实现显示虚拟现实资源、以ADO技术、SQL Server 2008为基础建立后台数据库。以平台中的基于Web的采煤机虚拟拆装模块和综掘工作面场景仿真模块为例进行分析,实现为远程虚拟拆装与场景演示服务,为煤矿装备制造企业准确快速了解产品结构和实际运行状况,开发新品,提高研发效率,提供了全新平台和技术支持。     

红岭铅锌矿的虚拟现实系统

根据红岭铅锌矿的实际情况,基于VR技术建立了一整套矿山虚拟现实系统。针对VR技术在矿山中应用的不足之处,对虚拟现实系统构建软件进行了二次开发,加强其对外部数据的集成与可视化,实现对微震数据、应力场、位移场、塑性区以及理论计算结果的真三维显示。该矿山虚拟现实系统不仅包含了地表、工业场地、矿体、井巷、采场以及回采动画等矿山三维模型场景,还包含了一些数据、数值结果的显示,具有虚拟场景漫游、信息查询、数据立体呈现和交互控制等功能。针对红岭铅锌矿的大量采空区,通过对虚拟现实系统中众多重要三维数据的联合解读和分析,实现对采空区围岩稳定性的评价以及危险区域的确定,提高了VR技术在矿业领域的应用性。     

基于Eon Studio的机械臂运动仿真

为了实现虚拟现实环境下机械臂的交互运动仿真,通过对机械臂各关节节点运动路径的计算,数学模型与数字模型的建立,完成了基于Eon Studio平台下对三自由度机械臂实时交互仿真的研究,并进行了机械臂运动路径的虚拟仿真实验,为基于Eon环境下多自由度、多通道输入多感知的机械运动虚拟交互仿真的研究提供一定理论基础。     

融合传感数据和模型的采煤机VR系统研究

为了提高采煤机虚拟现实（VR）系统的场景显示效果，首先构建了采煤机姿态虚拟仿真方法流程，设计了采煤机VR系统总体架构；确定了以UDP网络协议为基础的采煤机实时传感数据流通信方法，提出了基于采煤机状态的实时模拟量数据插补推测融合算法；结合物理光照模型、实时渲染等新兴技术，提出了采煤机关键监测数据的实时特效渲染及传感数据和模型融合渲染方法，为采煤机VR监控提供了准确、直观和真实的表达方案。搭建了采煤机VR监控实验平台，验证了所设计采煤机VR系统的可行性和实用性。     

综掘工艺虚拟仿真系统设计及关键技术

针对综掘工艺在三维虚拟仿真强交互性、现场情景高 贴合度等方面的不足,提出了基于 Unity3D 综掘工艺虚拟 仿真系统实现方法。以某矿综掘现场为真实场景,应用 UG 建模和3DMax的方法实现综掘工艺虚拟场景搭建和综掘工 艺设备各部件运动仿真,通过 GUI交互界面,实现各部件间 的交互运动,最后将所建模型文件导入 Unity3D 系统,进行 运动仿真交互设计。根据学习测试结果,该系统实现了综合 机械化巷道掘进工艺的可视化交互仿真操作,各操作项模块 间转换流畅。系统易于操作、场景明晰、实操性强,适用于工 人岗前培训、学生实操训练和试验教学,对丰富学习过程、提 升学习者对巷道掘进工艺的学习效果具有良好助益。     

融合中值滤波与小波软阈值去噪模型的新元矿视频监控图像滤波方法

井下视频监控系统的应用对于实时获取井下生产进度、机电设备运行状况等信息,及时有效开展井下应急救援工作发挥了重要作用,但井下光照不均匀、空气中大量粉尘导致监控系统获取的图像较模糊,影响了对井下各类信息进行有效采集和分析。以新元矿井下视频监控系统为例,将中值滤波算法与小波软阈值去噪模型相结合,提出了一种井下视频图像滤波方法。该方法预先对原始视频图像进行3层小波变换,对获取的低频小波系数和高频小波系数分别进行逆变换,得到3幅低频图像和3幅高频图像;针对低频图像,采用融合噪声判别准则的改进中值滤波算法进行去噪;对于高频图像采用改进型小波软阈值去噪模型进行处理。在此基础上,将滤波后的低频和高频图像进行融合,实现对视频图像的高效滤波。采用该矿井下两幅视频图像对所提方法进行试验,并与中值滤波算法、小波硬阈值去噪模型、小波软阈值去噪模型进行对比分析,结果表明,所提算法处理后的图像清晰度明显优于其余3类算法,且该方法耗时较短,适合于高效处理井下视频监控图像。