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移动终端地下管线透视探查系统

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摘要

1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.1.1 移动终端

1.1.2 城市地下管线

1.1.3 增强现实

1.2 国内外研究现状

1.2.1 增强现实发展现状

1.2.2 管线管理系统发展现状

1.3 研究内容

1.4 论文结构安排

2 相关基础知识简介

2.1 增强现实

2.2.1 增强现实与虚拟现实对比

2.2.2 增强现实关键技术

2.2.3 增强现实平台

2.2 OpenGL ES 2.0

2.2.1 渲染管线

2.2.2 着色器

2.3 Android操作系统

2.3.1 Android平台简介

2.3.2 Android平台优势

2.4 LBS与GIS

2.4.1 LBS

2.4.2 GIS

2.5 语音识别技术

3 关键技术研究

3.1 无标志三维注册

3.1.1 特征提取

3.1.2 特征点匹配

3.1.3 剔除离群值

3.1.4 姿态估计

3.2 移动端数据的动态加载技术

3.2.1 管线构成

3.2.2 设计思路

3.2.3 LINQ to SQL

3.3 地下透视效果与管线光照绘制技术

3.3.1 地下透视效果的研究

3.3.2 实现方法

3.3.3 管线光照绘制技术

3.4 数据解析

4 系统实现

4.1 系统简介

4.2 需求分析

4.3 界面设计

4.4 移动端设计

4.4.1 运行环境

4.4.2 模块划分

4.4.3 运行流程

4.5 后台设计

4.6 运行效果展示

4.7 创新点

5 总结与展望

5.1 工作总结

5.2 未来展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

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摘要

城市地下管线在城市发展中扮演着重要的角色,它保证了社会高效有序的运作。但问题是一方面人口增长和城市建设速度的加快,城市地下管线所承载压力也越来越大。另一方面目前可用于地下管线管理的方法并不多。因此输油管泄露爆炸、暴力施工破坏地下管网、信息缺失导致不合理规划等类似事件时有发生,不仅造成人民生命财产的损失,也给社会的发展埋下了安全隐患。
  科技的爆炸式发展为我们带来了很多实用的新技术,增强现实技术就是其中一种。增强现实经过这几年的发展,已经能够为人们的日常生活服务。增强现实技术的特点是虚实融合,能够将看不见的信息添加到真实环境中,大大得扩展了人类的感知范围。如何利用好增强现实技术为人们的生活服务,已经成为了一项研究热点。异军突起的还有移动设备,它已经成为人们生活中的重要组成部分。得益于硬件制造水平的提高,移动设备的性能越来越强大,以前很多只能交由PC处理的工作,现在移动设备完全能够胜任。而且移动设备在便携性方面较PC有巨大的优势,使用起来也更为简单方便,所以人们更倾向于使用移动设备。如今移动设备的数量已经远远超越了PC,其巨大的用户群也促进了应用软件市场的繁荣,应用软件服务的范围包含了方方面面,极大地方便了人们的工作、学习和生活。
  本文在调研了现有管线管理系统的基础上,针对城市管线管理存在的问题提出了全新的解决方案——移动终端地下管线透视探查系统。系统结合了移动GIS技术、增强现实技术、移动端与服务器交互技术等,形成了一套有效的信息查询管理方法。便携性是本系统的一大优势,借助移动GIS技术使得工作人员能够随时随地对管线进行管理,突破了地点的限制。在管线信息呈现方面,不仅仅局限于数据信息的显示,而且通过增强现实技术将管线的图像绘制在用户眼前。同时依托后台数据库,能够提供真实准确的管线数据。
  在系统开发过程中,重点研究了户外无标志物情况下的三维注册技术:使用了ORB算法对拍摄的图像进行特征提取,再利用KNN算法进行特征点的匹配,并结合坐标系转换的知识获取目标的姿态,实现了无标志物的增强现实。还研究了地表透视图层,用以模拟地面开挖后的效果。对于管线的绘制,则利用了OpenGL ES2.0绘制技术,呈现各类管线的纹理和光照效果,逼真地再现了地下管线。本系统设计了移动端和后台两个部分,前端负责信息的查询与管线的绘制,而管线数据的存储、分析和管理则交由后台进行。开发结束后还邀请了志愿者进行测试使用,根据使用意见对功能和软件界面进行修改,提高了系统的实用性。

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