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    188宝金博页面版: 基于人工智能的气象设备三维点云重建及可视化应用研究_王裕灿

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    内容提示： *中国气象局 河南省农业气象保障与应用技术重点实验室应用技术研究基金项目 KF202546基于人工智能的气象设备三维点云重建及可视化应用研究 *王裕灿河南省气象探测数据中心随着现代气象观测设备向智能化、数字化方向发展，其维护与管理面临运行环境复杂、技术人员培训不足及远程沟通效率低等挑战 [1] 。传统的现场巡检及激光扫描建模方法成本高、便捷性差，难以满足大规模设备分布和异地协作需求 [2] 。本研究旨在通过人工智能技术与Web 可视化手段，构建一套低成本、高精度、可交互的气象设备三维点云重建及可视化应用系统，为新入职人员培训、远程维护和教学...

    文档格式：PDF | 页数：2 | 浏览次数：8 | 上传日期：2025-10-20 19:47:37 | 文档星级：
    *中国气象局 河南省农业气象保障与应用技术重点实验室应用技术研究基金项目 KF202546基于人工智能的气象设备三维点云重建及可视化应用研究 *王裕灿河南省气象探测数据中心随着现代气象观测设备向智能化、数字化方向发展，其维护与管理面临运行环境复杂、技术人员培训不足及远程沟通效率低等挑战 [1] 。传统的现场巡检及激光扫描建模方法成本高、便捷性差，难以满足大规模设备分布和异地协作需求 [2] 。本研究旨在通过人工智能技术与Web 可视化手段，构建一套低成本、高精度、可交互的气象设备三维点云重建及可视化应用系统，为新入职人员培训、远程维护和教学展示提供技术支撑 [3] 。本文包括两个创新模块。首先是基于多视角图像的三维点云重建神经网络 [4] 。研究采用手机、相机等常见设备从多角度拍摄气象仪器，以保证数据覆盖全面；并在预处理阶段对影像进行去噪、增强和视角校正，转换为神经网络友好的输入格式。在网络设计上，我们引入多级特征金字塔以捕捉不同尺度信息，并结合双向注意力机制聚焦设备关键部件，实现自适应特征加权；此外，创新性地应用极线 Transformer 架构优化视角间几何关系，并通过 GRU多轮迭代更新深度图，提升重建效率与空间一致性 [5] 。其次是基于 Three.js 的 Web 端三维点云可视化系统。实现了 PLY 点云模型的加载、动态 LOD 管理、实时性能监测、注释添加与编辑、文字信息查看及保存等功能。系统通过射线投射（Raycaster）捕捉用户交互，支持在浏览器中高帧率地旋转、缩放模型，并提供标注列表和中心点调整面板，满足设备观察、维护指导和教学演示场景的需求。在实验评估中，本文模型在公开数据集（DTU）上实现了多类物体重建完整度≥70%，单张图像深度推理时间≤0.8 秒，验证了算法在高分辨率重建及资源受限条件下的性能优势 [6] 。可视化系统在实际设备模型测试中，平均加载时间不超过 3 秒，注释交互响应时间低于 200毫秒，保证了良好的用户体验。模型重建与可视化功能帮助气象设备虚拟培训和远程维护场景中实现高效的沟通交流，技术人员结合建模系统有助于快速掌握设备结构并提升故障诊断效率。本研究使用入门级拍摄设备与改进的三维重建神经网络，实现了高精度、低成本的三维点云重建；另一方面，通过 Web 技术实现交互式可视化，为气象设备管理提供了一体化数字化解决方案。未来工作将结合大模型与智能观测系统，探索数据治理和算力支撑技术，以进一步提升系统的普适性及运行效率，推动气象高质量发展。关键词：三维重建；气象设备；点云可视化；深度学习。参考文献[1] 彭晓姣. 5G 通信技术在气象设备远程维修中的应用探索 [J]. 中国宽带, 2024, 20(11): 106-8.[2] 高晓冬, 孙萍. 数字孪生驱动的智能测控系统建模与仿真平台开发 [J]. 信息系统工程, 2025, (07):12-5.[3] 杨超. 气象设备运维管理系统设计与实现 [J]. 电子元器件与信息技术, 2022, 6(08): 273-6.[4] YAO Y, LUO Z, LI S, et al. Mvsnet: Depth inference for unstructured multi-view stereo; proceedings ofthe Proceedings of the European conference on computer vision (ECCV), F, 2018 [C].

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