原文传递
基于数字孪生的病害路面交通场景建模
| 论文题名： | 基于数字孪生的病害路面交通场景建模 |
| 关键词： | 交通场景;病害路面;三维建模;数字孪生 |
| 摘要： | 随着智慧交通的发展，越来越多的研究人员利用数字孪生技术，建立真实与虚拟交通环境之间的映射关系，用于模拟真实的交通环境，进而提高交通安全性和保证交通顺畅。在现实中，高强度的道路使用会导致出现病害路面，这些被损害的路面会影响行驶车辆的稳定性和牵引力，这将对交通安全带来隐患。然而，目前交通场景模型的构建很少考虑对病害路面建模，这将导致真实与虚拟交通场景之间存在差异。如果能够对病害路面进行三维建模，可以更真实地反映路面的形状和特征，从而提高仿真交通环境的准确度和可靠性。因此，本文借助数字孪生建模方法，使用运动恢复结构（Structure From Motion，SFM）进行病害路面三维重建，同时利用Unity实时3D渲染技术，进而构建数字孪生病害路面交通场景。为将上述内容可视化，本文以西安工业大学未央校区为建模对象，主要内容如下： （1）基于SFM的病害路面三维重建 针对交通场景建模主流方法忽视了病害路面对交通安全产生影响的问题，本文基于SFM方法对病害路面进行三维重建，减少了真实与虚拟交通环境之间的差异。为对病害路面进行三维重建，首先基于尺度不变特征变换方法对使用单目相机采集到的病害路面图像进行特征匹配，利用随机采样一致算法对错误匹配点对进行剔除，通过SFM得到病害路面稀疏三维点云，然后利用面片模型的密集匹配生成病害路面稠密点云，最后利用泊松表面重建生成病害路面三维模型。 （2）Unity3D病害路面校园交通场景物理模型建立 针对在虚拟交通环境仿真物理世界交通环境要求还原度高的问题，本文基于Unity3D实时3D渲染技术，构建“人—车—路—环境”四要素共融的病害路面校园交通场景物理模型。首先对西安工业大学未央校区病害路面、建筑及植被进行 3D 建模，其次编写脚本实现城市动态天气切换控制、人工智能车辆与行人移动控制及避障功能。最后对所有模型进行优化，实现病害路面校园交通场景物理模型构建。 （3）基于数字孪生的病害路面校园交通场景建模 为了实现物理世界与虚拟世界之间的数据交互，本文将现实世界的ROS移动小车映射至虚拟的病害路面交通场景中。利用TCP通信协议，实现虚拟移动小车在与现实ROS移动小车实时位姿同步和病害路面图像信息数据通讯；在此基础上设计了病害路面交通场景系统，主要涉及登录界面、系统辅助功能和病害数据虚实交互模块，实现了数字孪生病害路面交通场景建模。 |
| 作者： | 李献雯 |
| 专业： | 电子信息 |
| 导师： | 钱富才;陈辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安工业大学 |
| 学位年度： | 2023 |
检索历史
应用推荐
