倾斜三维建模快速教学方法、系统、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及教育技术领域，更具体地说，它涉及倾斜三维建模快速教学方法、系统、设备及存储介质。

背景技术

倾斜三维建模技术广泛用于测绘、展览、智慧城市建设中，由于整个技术综合了控制测量、无人机航测、三维建模、数字测图等多个技术，传统教学分为4门课程，整个课程需要100学时以上，而且正常的教学顺序是：测绘基础、测量学、无人机测绘、三维模型建模，传统的课程教学往往会导致学生学了基础但不知如何用，而做倾斜三维模型需要前面基础课程的一部分就行，这样导致在学习无人机航测时需要重新再学习控制测量的课程，在做建模时又重新学习数字测图的相关知识，而且每个部分又涉及许多测量学基础知识，使得倾斜三维测量的技术的应用需要测绘专业的学习后方可掌握，无法形成市场规模效应。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供倾斜三维建模快速教学方法、系统、设备及存储介质，具有能够提高教学效率、减少学时的优点，同时可以让非测绘专业的人员快速掌握这一技术，本发明可以让普通人员掌握倾斜三维建模的技术，形成市场规模。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种倾斜三维建模快速教学方法，包括：

获取倾斜三维影像及三维建模涉及的教学学科数据；

对所有教学学科数据进行分解得到多个教学模块；

根据所有教学模块以阶层式排序建立教学流程；

根据所述教学流程在VR虚拟现实教学平台中创建教学课程。

可选的，多个所述教学模块包括：应用案例分析模块、倾斜三维模型制作模块、数字化三维测图模块、无人机航飞测量模块和控制测量模块。

可选的，所述根据所有教学模块以阶层式排序建立教学流程，包括：

对所有教学模块按照各个教学模块的基础程度进行阶层式排序，得到教学顺序；

根据所述教学顺序设置多个教学元素；每个所述教学元素至少包含一个教学模块；

根据各个教学元素的关联性和教学深度对所有教学元素进行排序建立教学流程。

可选的，所述教学流程依次为：分析倾斜三维模型应用及行业需求、指导倾斜三维快速建模操作、学习无人机操控及航测操控、控制测量教学、讲解测量学基础、数字测图教学、模拟操作教学、实操训练、考评及总结。

可选的，所述倾斜三维快速建模包括：

通过VR虚拟现实教学平台模拟操纵无人机；

通过无人机采集指定区域内指定高度的图像信息；

对所述图像信息进行处理得到标准信息；所述标准信息包括：图像位置信息、角度信息、拍摄姿态信息和距离信息；

对所述标准信息进行识别得到空中三角测量信息；

根据所述空中三角测量信息生成密集点云数据，构建三维倾斜模型。

可选的，所述根据所述空中三角测量信息生成密集点云数据，构建三维倾斜模型，包括：

根据所述空中三角测量信息生成指定区域的密集点云数据；

根据所述密集点云数据进行三角网构建得到三角网模型；

对所述三角网模型进行纹理映射得到三维倾斜模块。

一种倾斜三维建模快速教学系统，包括：

学科分析模块，用于获取倾斜三维影像及三维建模涉及的教学学科数据；

教学分解模块，用于对所有教学学科进行分解得到多个教学模块。

流程制定模块，用于根据所有教学模块以阶层式排序建立教学流程；

课程创建模块，用于根据所述教学流程在VR虚拟现实教学平台中创建教学课程。

可选的，所述VR虚拟现实教学平台包括：交通监控模块、存储模块和教学模块；所述存储模块与所述教学模块信号连接；所述交通监控模块与所述存储模块信号连接；所述交通监控模块包括：交通监控后台主机、高速交通信息单元和市区交通信息单元；所述交通监控后台主机通过交互机分别与所述高速交通信息单元和所述市区交通信息单元信号连接；所述交通监控后台主机与所述存储模块信号连接。

一种计算机设备,包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。

综上所述，本发明具有以下有益效果：倾斜三维建模技术涉及到控制测量、无人机航测、三维建模、数字测图四门教学学科，由于这四门教学学科中存在相同或相近的教学模块，故先对所有教学学科数据进行分解得到多个教学模块；然后为了提高学生学习时的接受程度，从理论到实践，从易到难的对所有的教学模块进行排序，并组建对应的教学流程，并且，为了进一步提高学习效率，根据教学流程在VR虚拟现实教学平台中创建对应的教学课程，从而在一方面，学生可通过VR虚拟现实教学平台进行重复多次学习，且可通过VR虚拟现实教学平台进行模拟实操，另一方面，教师也可通过VR虚拟现实教学平台对学生的学习情况进行了解并评价。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明组装时的结构框图；

图3为本发明中VR虚拟现实教学平台的结构框图；

图4为本发明实施例中计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，而不是指示或暗示所指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种倾斜三维建模快速教学方法,如图1所示，包括：

步骤100、获取倾斜三维影像及三维建模涉及的教学学科数据；

步骤200、对所有教学学科数据进行分解得到多个教学模块；

步骤300、根据所有教学模块以阶层式排序建立教学流程；

步骤400、根据所述教学流程在VR虚拟现实教学平台中创建教学课程。

在实际应用中，倾斜三维建模技术涉及到控制测量、无人机航测、三维建模、数字测图四门教学学科，由于这四门教学学科中存在相同或相近的教学模块，故先对所有教学学科数据进行分解得到多个教学模块；然后为了提高学生学习时的接受程度，从理论到实践，从易到难的对所有的教学模块进行全新排序，并组建对应的教学流程，并且，为了进一步提高学习效率，根据教学流程在VR虚拟现实教学平台中创建对应的教学课程，从而，一方面学生可通过VR虚拟现实教学平台进行重复多次学习，且可通过VR虚拟现实教学平台进行模拟实操，另一方面，教师也可通过VR虚拟现实教学平台对学生的学习情况进行了解并评价。其中，多个所述教学模块包括：应用案例分析模块、倾斜三维模型制作模块、数字化三维测图模块、无人机航飞测量模块和控制测量模块。

可选的，所述根据所有教学模块以阶层式排序建立教学流程，包括：

对所有教学模块按照各个教学模块的基础程度进行阶层式排序，得到教学顺序；

根据所述教学顺序设置多个教学元素；每个所述教学元素至少包含一个教学模块；

根据各个教学元素的关联性和教学深度对所有教学元素进行排序建立教学流程。

在实际应用中，对应用案例分析模块、倾斜三维模型制作模块、数字化三维测图模块、无人机航飞测量模块和控制测量模块按照学习难度以及从基础理论到实际应用进行排序，得到理论上应该采用的教学顺序，如先对倾斜三维模块应用案例进行分析，然后指导教学倾斜三维模型的测图及制作，再学习无人机的操控以及航飞测量操作，最后是控制测量教学；根据上述教学顺序设置多个教学单元，如根据对倾斜三维模块应用案例进行分析设置分析倾斜三维模型应用及行业需求的教学单元；根据指导教学倾斜三维模型的测图及制作设置指导倾斜三维快速建模操作的教学单元；根据学习无人机的操控以及航飞测量操作设置学习无人机操控及航测操控的教学单元；根据控制测量教学设置控制测量教学；根据指导教学倾斜三维模型的测图及制作、学习无人机的操控以及航飞测量操作和控制测量教学设置讲解测量学基础的教学单元；根据数字化三维测图模块设置数字测图教学；根据无人机航飞测量模块和控制测量模块设置模拟操作教学。故所述教学流程依次为：分析倾斜三维模型应用及行业需求、指导倾斜三维快速建模操作、学习无人机操控及航测操控、控制测量教学、讲解测量学基础、数字测图教学、模拟操作教学、实操训练、考评及总结。

进一步地，所述倾斜三维快速建模包括：

通过VR虚拟现实教学平台模拟操纵无人机；

通过无人机采集指定区域内指定高度的图像信息；

对所述图像信息进行处理得到标准信息；所述标准信息包括：图像位置信息、角度信息、拍摄姿态信息和距离信息；

对所述标准信息进行识别得到空中三角测量信息；

根据所述空中三角测量信息生成密集点云数据，构建三维倾斜模型。

在实际应用中，控制无人机围绕指定区域飞向，在飞行过程中不断改变摄像装置的角度以及摄像装置的启停，不仅能够对多方位进行拍摄，且无需时刻开启所有机器，节能环保，将上述拍摄的影像数据进行分类处理，按照图像与视频分别预处理与分组，将上述整合之后的数据进行筛选、分类处理后，用于后处理软件，航测过程中，照片组对应姿态的精确性可能会受到影响，致使影像信息缺失，而ContextCapture进行三维重建时，要求各个照片组具备非常精确的属性以及对应的姿态参数，此时可以通过空中三角测量计算对影像定位信息严格配准，选定参数自动准确估算每幅影像的位置、角元素和相机属性，获得缺失的影像信息，将上述处理之后的数据上传至网络上。

进一步地，所述根据所述空中三角测量信息生成密集点云数据，构建三维倾斜模型，包括：

根据所述空中三角测量信息生成指定区域的密集点云数据；

根据所述密集点云数据进行三角网构建得到三角网模型；

对所述三角网模型进行纹理映射得到三维倾斜模块。

在实际应用中，根据上述步骤中拍摄区的空中三角测量成果,生成密集点云数据以及三角网构建、纹理映射、最终得到三维倾斜模型。

如图2和图3所示，本发明还提供了一种倾斜三维建模快速教学系统，包括：

学科分析模块10，用于获取倾斜三维影像及三维建模涉及的教学学科数据；

教学分解模块20，用于对所有教学学科进行分解得到多个教学模块。

流程制定模块30，用于根据所有教学模块以阶层式排序建立教学流程；

课程创建模块40，用于根据所述教学流程在VR虚拟现实教学平台中创建教学课程。

进一步地，所述VR虚拟现实教学平台包括：交通监控模块、存储模块2和教学模块3；所述存储模块2与所述教学模块3信号连接；所述交通监控模块与所述存储模块2信号连接；所述交通监控模块包括：交通监控后台主机11、高速交通信息单元12和市区交通信息单元13；所述交通监控后台主机11通过交互机分别与所述高速交通信息单元12和所述市区交通信息单元13信号连接；所述交通监控后台主机11与所述存储模块2信号连接。

进一步地，所述流程制定模块30包括：

顺序排列单元，用于对所有教学模块按照各个教学模块的基础程度进行阶层式排序，得到教学顺序；

元素划分单元，用于根据所述教学顺序设置多个教学元素；每个所述教学元素至少包含一个教学模块；

流程制定单元，用于根据各个教学元素的关联性和教学深度对所有教学元素进行排序建立教学流程。

关于倾斜三维建模快速教学系统的具体限定可以参见上文中对于倾斜三维建模快速教学方法的限定，在此不再赘述。上述倾斜三维建模快速教学系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图4所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机程序被处理器执行时以实现倾斜三维建模快速教学方法、系统、设备及存储介质。

本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：获取倾斜三维影像及三维建模涉及的教学学科数据；对所有教学学科数据进行分解得到多个教学模块；根据所有教学模块以阶层式排序建立教学流程；根据所述教学流程在VR虚拟现实教学平台中创建教学课程。

在一个实施例中，多个所述教学模块包括：应用案例分析模块、倾斜三维模型制作模块、数字化三维测图模块、无人机航飞测量模块和控制测量模块。

在一个实施例中，所述根据所有教学模块以阶层式排序建立教学流程，包括：

对所有教学模块按照各个教学模块的基础程度进行阶层式排序，得到教学顺序；

根据所述教学顺序设置多个教学元素；每个所述教学元素至少包含一个教学模块；

根据各个教学元素的关联性和教学深度对所有教学元素进行排序建立教学流程。

在一个实施例中，所述教学流程依次为：分析倾斜三维模型应用及行业需求、指导倾斜三维快速建模操作、学习无人机操控及航测操控、控制测量教学、讲解测量学基础、数字测图教学、模拟操作教学、实操训练、考评及总结。

在一个实施例中，所述倾斜三维快速建模包括：通过VR虚拟现实教学平台模拟操纵无人机；通过无人机采集指定区域内指定高度的图像信息；对所述图像信息进行处理得到标准信息；所述标准信息包括：图像位置信息、角度信息、拍摄姿态信息和距离信息；对所述标准信息进行识别得到空中三角测量信息；根据所述空中三角测量信息生成密集点云数据，构建三维倾斜模型。

在一个实施例中，所述根据所述空中三角测量信息生成密集点云数据，构建三维倾斜模型，包括：根据所述空中三角测量信息生成指定区域的密集点云数据；根据所述密集点云数据进行三角网构建得到三角网模型；对所述三角网模型进行纹理映射得到三维倾斜模块。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。