CN113375556B - 全栈式实测实量***、测量方法及激光雷达 - Google Patents

全栈式实测实量***、测量方法及激光雷达 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种全栈式实测实量***、测量方法及激光雷达，实测实量***包括激光雷达、服务器端以及智能终端，激光雷达包括扫描模块、参数模块、处理模块及通信模块，激光雷达用于扫描目标区域获取扫描数据，在所述扫描模块扫描时获取激光雷达的运行参数，根据所述扫描数据及运行参数获取校正扫描数据，根据所述校正扫描数据获取目标区域的建筑模型，根据所述建筑模型获取目标区域的建筑参数，所述通信模块用于将所述建筑模型及建筑参数传输至服务器端和/或智能终端。本发明针对国内实测实量规范需要的主要尺寸测量需求，能够代替传统低效率的测量方法，同时建立测量项目管理和数据管理，进一步提供整体作业效率，提升行业信息化程度。

Description

全栈式实测实量***、测量方法及激光雷达
技术领域
本发明涉及一种全栈式实测实量***、测量方法及激光雷达。
背景技术
所谓实测实量，是指应用测量工具，通过现场测试、测量并能真实反映产品质量数据的一种方法。根据相关的质量验收标准，计量控制工程质量数据误差在国家住房建设标准允许的范围内。
为加强房屋建筑质量管理，提高质量责任意识，强化质量责任追究，保证工程建设质量，2014年8月25日，住房城乡***印发《建筑工程五方责任主体项目负责人质量终身责任追究暂行办法》，使得工程质量问题在建筑行业受到空前的重视。加之近几年房地产行业难以延续前期的爆发性增长，市场形势不容乐观，竞争也愈加激烈，开发商也必须更加关注产品的质量，以赢得客户的青睐。
建设工程实测实量是根据相关质量验收规范，把工程质量数据误差控制在国家住房建设规范允许范围内的一种方法。此项工作的开展能够更好地促进项目做好实体质量工作。通过建立产品实体质量实测实量体系并***实施的方式，客观真实反映项目各阶段的工程质量水平，促进实体质量的实时改进和持续提高，进而达到实体质量一次性合格的目标。因此，土建的实测实量体系作为中国建筑市场的质量控制重要组成部分，正在建筑市场中发挥着重大的作用，已经成为建筑工程质量保证的硬性指标。
实测实量需要测量的指标很多，主要有：墙面的平整度、垂直度、空鼓和开裂、天花板以及地面的平行度极差、卫生间防水、窗口塞缝和打胶、门洞口尺寸、窗口的大小头、插座面板的高度等，涉及到施工过程中的安全问题如脚手架的搭设是否规范，三宝四口的应用和防护是否满足规范要求，施工用电是否规范，消防器材、消防设施是否满足规范要求等。
目前国际上用于3D实景扫描还原高精度建筑空间的技术，主要通过激光雷达扫描设备获取3D空间深度数据，通过RGB摄像头获取纹理数据。其他如通过结构光3D传感器实现的3D实景扫描技术，基于2D图像传感器和SFM(Struction From Motion)等技术进行的3D实景空间扫描还原技术，获得的深度数据精度相对于激光雷达传感器要低很多，不适合高精度实景还原和测量需要。
另外，现有的实测实量工具需要激光雷达采集数据后传输至处理终端进行处理，工作效率低，应用范围受限。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中现有的实测实量工具进准度差，工作效率低且应用范围小的缺陷，提供一种针对国内实测实量规范需要的主要尺寸测量需求，能够大幅度提高工作效率的测量方法，同时建立测量项目管理和数据管理，进一步提供整体作业效率，提升行业信息化程度的全栈式实测实量***、测量方法及激光雷达。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种全栈式实测实量***，其特点在于，所述实测实量***包括激光雷达、服务器端以及智能终端，所述激光雷达包括扫描模块、参数模块、处理模块及通信模块，
所述扫描模块用于扫描目标区域获取扫描数据；
所述参数模块用于在所述扫描模块扫描时获取激光雷达的运行参数；
所述处理模块用于根据所述扫描数据及运行参数获取校正扫描数据；
所述处理模块还用于根据所述校正扫描数据获取所述目标区域的建筑模型，所述建筑模型包括若干子模型，每一子模型包括一语义信息；
所述处理模块还用于根据所述建筑模型获取目标区域的建筑参数；
所述通信模块用于将所述建筑模型及建筑参数传输至所述服务器端和/或智能终端。
较佳地，所述激光雷达下方设有一转台，所述参数模块包括惯性传感器以及重力传感器；
所述扫描模块用于在所述转台带动激光雷达转动时扫描目标区域；
所述参数模块用于在扫描模块扫描时获取所述转台的转动角度，并通过惯性传感器以及重力传感器获取激光雷达的姿态数据，所述运行参数包括所述转动角度及所述姿态数据。
较佳地，
所述处理模块用于根据所述扫描数据及运行参数以预设规则获取校正扫描数据，其中，所述预设规则为：对于每一扫描数据的影像点，根据所述影像点获取时刻转台的转动角度、姿态数据以及扫描数据获取影像点在目标坐标系的点云坐标，所述校正扫描数据包括点云坐标。
较佳地，
所述处理模块用于将校正扫描数据分割为若干体素单元，并根据体素单元包含的点云坐标获取体素单元的信息；
所述处理模块还用于根据体素单元的信息将相互关联的体素单元合并为所述子模型。
较佳地，所述体素单元的信息包括质量参数，低质量参数的体素单元与目标平面的差异大于预设条件，
所述处理模块用于以预设算法查找低质量参数的体素单元中点云坐标的临近点，所述预设算法为：所述处理模块查找低质量参数的体素单元的临近体素单元，并在临近体素单元中查找与低质量参数的体素单元中点云坐标距离为预设值的点云坐标作为所述临近点；
所述处理模块还用于将低质量参数的体素单元中点云坐标与关联的临近点所在体素单元合并。
较佳地，所述低质量参数的体素单元与目标平面的差异大于预设条件，包括：
将所述体素单元中点云坐标两两连接获取点云连线，判断是否存在两条点云连线的夹角大于预设角度，若是则判断单体元素为低质量参数。
较佳地，
所述处理模块还用于根据子模型的位置、尺寸以及相邻子模型之间的关系获取所述子模型的语义信息。
较佳地，
所述处理模块还用于根据子模型的语义信息、点云坐标获取建筑模型的建筑参数，所述建筑参数包括墙面尺寸、墙面平整度、墙面垂直度、天花板和地面水平度、房间方正度、阴阳角方正度及室内净高中的一种或多种。
本发明还提供一种测量方法，其特点在于，所述测量方法利用如上所述的全栈式实测实量***进行实测实量。
本发明还提供一种测量方法，其特点在于，所述激光雷达用于如上所述的全栈式实测实量***。
符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
本发明的全栈式实测实量***及测量方法针对国内实测实量规范需要的主要尺寸测量需求，能够代替传统低效率的测量方法，同时建立测量项目管理和数据管理，进一步提供整体作业效率，提升行业信息化程度。
附图说明
图1为本发明实施例1的全栈式实测实量***的结构示意图。
图2为本发明实施例1的激光雷达的结构示意图。
图3为本发明实施例1的测量方法的流程图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
参见图1、图2，本实施例提供一种全栈式实测实量***，所述实测实量***包括激光雷达11、服务器端12以及智能终端13。
在本实施例中，
所述智能终端可以使用于现场操作的手机、平板电脑，也可以是接收激光雷达、服务器端数据的台式机、笔记本。
在本实施例中，智能终端可以连接扫描仪或通过无线通信获取设计图、户型图等信息，智能终端利用无线通信将信息上传至服务器端。智能终端还能够将设计图、户型图等信息传输至激光雷达。
另一方面，智能终端通过无线网络下载服务器端的数据，可以将所述数据整合后进行现场打印或传输至激光雷达。
所述激光雷达包括扫描模块、参数模块、处理模块及通信模块。
所述扫描模块用于扫描目标区域获取扫描数据；所述目标区域在本实施例中为一房间。
所述参数模块用于在所述扫描模块扫描时获取激光雷达的运行参数；
所述处理模块用于根据所述扫描数据及运行参数获取校正扫描数据；
所述处理模块还用于根据所述校正扫描数据获取所述目标区域的建筑模型，所述建筑模型包括若干子模型，每一子模型包括一语义信息；
所述处理模块还用于根据所述建筑模型获取目标区域的建筑参数；
所述通信模块用于将所述建筑模型及建筑参数传输至所述服务器端和/或智能终端。
现有市面上的激光雷达只能够获取扫描数据，将扫描数据传输到智能终端或服务器中进行处理、加工。这种方式操作繁琐，使用户的工作效率降低。
本实施例的激光雷达具有强大的运算能力，不仅能够对建筑进行扫描获取三维数据，而且利用独特的算法，提高激光雷达的运算能力，实现现场对数据进行整合分析并进行实时测量，从而快速获取建筑现场的参数信息。
参见图2，所述激光雷达下方设有一转台22，本实施例中激光雷达设于一支撑三脚架21之上，所述转台与支撑三脚架固定，激光雷达11在支撑三脚架上水平旋转进行360度扫描。
进一步地，所述参数模块包括惯性传感器以及重力传感器；
所述扫描模块用于在所述转台带动激光雷达转动时扫描目标区域；
所述参数模块用于在扫描模块扫描时获取所述转台的转动角度，并通过惯性传感器以及重力传感器获取激光雷达的姿态数据，所述运行参数包括所述转动角度及所述姿态数据。
本实施例的激光雷达在水平旋转时，扫描模块23在竖直方向进行360度的扫描，在扫描过程中参数模块采集运行参数，包括激光雷达的旋转角度，激光雷达的姿态，通过运行参数以及返回的扫描数据，激光雷达能够获取空间点云坐标，由于不同场景扫描情况不同，如地面平整度、扫描环境的温度和湿度不同等，激光雷达采集姿态数据，还可以采集环境数据，利用这些数据对扫描数据进行校正，获取更加精准的空间点云坐标。
所述处理模块用于根据所述扫描数据及运行参数以预设规则获取校正扫描数据，其中，所述预设规则为：对于每一扫描数据的影像点，根据所述影像点获取时刻转台的转动角度、姿态数据以及扫描数据获取影像点在目标坐标系的点云坐标，所述校正扫描数据包括点云坐标。
本实施例中，所述目标坐标系为水平坐标系，如果激光雷达处于倾斜状态进行扫描，通过参数模块获取的姿态数据，能够将原始扫描数据中倾斜的扫描数据校正成规范的、方正的点云数据。
所述处理模块用于将校正扫描数据分割为若干体素单元，并根据体素单元包含的点云坐标获取体素单元的信息；
所述处理模块还用于根据体素单元的信息将相互关联的体素单元合并为所述子模型。
在本实施例中，如果一个体素单元表示的是一个小平面，而体素单元的相邻单元均是小平面，则将这些小平面合并关联，成为一个大的平面、墙面。
通过这种方式将模型进行分割成各个部分，如柱子、各个墙面、天花板、地面等。
所述体素单元的信息包括质量参数，低质量参数的体素单元与目标平面的差异大于预设条件，在本实施例中质量参数仅包括低质量参数和高质量参数两种，高质量参数的体素单元可以用于合并关联。
对于低质量参数的体素单元需要进一步分析，如体素单元中的一部分点云坐标在一个墙上，另一部分点云坐标在另一个墙上，则需要将体素单元中的每个点云坐标进行单独分析。
所述处理模块用于以预设算法查找低质量参数的体素单元中点云坐标的临近点，所述预设算法为：所述处理模块查找低质量参数的体素单元的临近体素单元，并在临近体素单元中查找与低质量参数的体素单元中点云坐标距离为预设值的点云坐标作为所述临近点；
所述处理模块还用于将低质量参数的体素单元中点云坐标与关联的临近点所在体素单元合并。
所述低质量参数的体素单元与目标平面的差异大于预设条件，包括：
将所述体素单元中点云坐标两两连接获取点云连线，判断是否存在两条点云连线的夹角大于预设角度，若是则判断单体元素为低质量参数。
对于低质量参数的体素单元，按体素单元中的点云坐标作为判断依据，对于低质量参数的体素单元中的一个目标点云坐标，查找体素单元附近的体素单元与目标点云的关系，如果目标点云处于附近的体素单元所在平面，则将目标点云合并至所述附近的体素单元。
为了进一步加快运算处理，将两两连接的点云连线先做初步的筛查，若点云连线处于附近的体素单元所在平面内，则点云连线的点云坐标均合并至所述附近的体素单元，低质量参数的体素单元除去被合并的点云坐标以外的点云坐标为子模型的分割点，分割点的连线为分割线。
进一步地，所述智能终端为手机或平板电脑，利用手机或平板电脑能够获取户型图。
利用智能终端的触控功能，用户在显示户型图时能够对户型图中的房间进行选定，同时将触控滑动距离与户型图中记载建筑的实际尺寸对应。当框定一个房间后根据激光雷达的扫描范围，获取框定房间的推荐扫描位置，用户根据户型图找到扫描位置进行激光雷达的扫描。
所述处理模块还用于根据子模型的位置、尺寸以及相邻子模型之间的关系获取所述子模型的语义信息。
处理模块还用于根据子模块的形状判断子模型的语义信息。
所述处理模块还用于根据子模型的语义信息、点云坐标获取建筑模型的建筑参数，所述建筑参数包括墙面尺寸、墙面平整度、墙面垂直度、天花板和地面水平度、房间方正度、阴阳角方正度及室内净高中的一种或多种。
建筑模型可以通过通信模块上传至服务器，也可以通过移动终端现场实时观看。
用户通过访问服务器或移动终端可以直接获取建筑模型以及建筑模型上的各种建筑参数。
本实施例的激光雷达不仅能够扫描建筑获取扫描数据，激光雷达还对扫描数据进行了深度的处理、整合，使用户在现场可以直接获取可视化的建筑模型，建筑模型与实际建筑尺寸对应一致，是实测实量获取的数据，建筑模型上的建筑参数可以代表实际建筑的尺寸，供用户实时查看。
参见图3，利用上述全栈式实测实量***，本实施例还提供一种测量方法，包括：
步骤100、所述扫描模块扫描目标区域获取扫描数据；
步骤101、所述参数模块在所述扫描模块扫描时获取激光雷达的运行参数；
步骤102、所述处理模块根据所述扫描数据及运行参数获取校正扫描数据；
步骤103、所述处理模块根据所述校正扫描数据获取所述目标区域的建筑模型，所述建筑模型包括若干子模型，每一子模型包括一语义信息；
步骤104、所述处理模块根据所述建筑模型获取目标区域的建筑参数；
步骤105、所述通信模块将所述建筑模型及建筑参数传输至所述服务器端和智能终端。
所述激光雷达下方设有一转台，所述参数模块包括惯性传感器以及重力传感器，所述测量方法还包括：
所述扫描模块在所述转台带动激光雷达转动时扫描目标区域；
所述参数模块在扫描模块扫描时获取所述转台的转动角度，并通过惯性传感器以及重力传感器获取激光雷达的姿态数据，所述运行参数包括所述转动角度及所述姿态数据。
所述测量方法还包括：
所述处理模块根据所述扫描数据及运行参数以预设规则获取校正扫描数据，其中，所述预设规则为：对于每一扫描数据的影像点，根据所述影像点获取时刻转台的转动角度、姿态数据以及扫描数据获取影像点在目标坐标系的点云坐标，所述校正扫描数据包括点云坐标。
进一步地，所述测量方法还包括：
所述处理模块将校正扫描数据分割为若干体素单元，并根据体素单元包含的点云坐标获取体素单元的信息；
所述处理模块根据体素单元的信息将相互关联的体素单元合并为所述子模型。
所述体素单元的信息包括质量参数，低质量参数的体素单元与目标平面的差异大于预设条件，
所述测量方法还包括：
所述处理模块以预设算法查找低质量参数的体素单元中点云坐标的临近点。
其中，所述预设算法为：所述处理模块查找低质量参数的体素单元的临近体素单元，并在临近体素单元中查找与低质量参数的体素单元中点云坐标距离为预设值的点云坐标作为所述临近点；
所述处理模块将低质量参数的体素单元中点云坐标与关联的临近点所在体素单元合并。
所述低质量参数的体素单元与目标平面的差异大于预设条件，包括：
将所述体素单元中点云坐标两两连接获取点云连线，判断是否存在两条点云连线的夹角大于预设角度，若是则判断单体元素为低质量参数。
所述测量方法还包括：
所述处理模块根据子模型的位置、尺寸以及相邻子模型之间的关系获取所述子模型的语义信息。
所述测量方法还包括：
所述处理模块根据子模型的语义信息、点云坐标获取建筑模型的建筑参数，所述建筑参数包括墙面尺寸、墙面平整度、墙面垂直度、天花板和地面水平度、房间方正度、阴阳角方正度及室内净高中的一种或多种。
本实施例的全栈式实测实量***及测量方法针对国内实测实量规范需要的主要尺寸测量需求，能够代替传统低效率的测量方法，同时建立测量项目管理和数据管理，进一步提供整体作业效率，提升行业信息化程度。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种全栈式实测实量***，其特征在于，所述实测实量***包括激光雷达、服务器端以及智能终端，所述激光雷达包括扫描模块、参数模块、处理模块及通信模块，
所述扫描模块用于扫描目标区域获取扫描数据；
所述参数模块用于在所述扫描模块扫描时获取激光雷达的运行参数；
所述处理模块用于根据所述扫描数据及运行参数获取校正扫描数据；
所述处理模块还用于根据所述校正扫描数据获取所述目标区域的建筑模型，所述建筑模型包括若干子模型，每一子模型包括一语义信息；
所述处理模块还用于根据所述建筑模型获取目标区域的建筑参数；
所述通信模块用于将所述建筑模型及建筑参数传输至所述服务器端和/或智能终端；
其中，所述处理模块用于将校正扫描数据分割为若干体素单元，并根据体素单元包含的点云坐标获取体素单元的信息；
所述处理模块还用于根据体素单元的信息将相互关联的体素单元合并为所述子模型；
所述体素单元的信息包括质量参数，低质量参数的体素单元与目标平面的差异大于预设条件，所述处理模块用于以预设算法查找低质量参数的体素单元中点云坐标的临近点，所述预设算法为：所述处理模块查找低质量参数的体素单元的临近体素单元，并在临近体素单元中查找与低质量参数的体素单元中点云坐标距离为预设值的点云坐标作为所述临近点；
所述处理模块还用于将低质量参数的体素单元中点云坐标与关联的临近点所在体素单元合并；
其中，所述低质量参数的体素单元与目标平面的差异大于预设条件，包括：
将所述体素单元中点云坐标两两连接获取点云连线，判断是否存在两条点云连线的夹角大于预设角度，若是则判断单体元素为低质量参数。
2.如权利要求1所述的全栈式实测实量***，其特征在于，所述激光雷达下方设有一转台，所述参数模块包括惯性传感器以及重力传感器；
所述扫描模块用于在所述转台带动激光雷达转动时扫描目标区域；
所述参数模块用于在扫描模块扫描时获取所述转台的转动角度，并通过惯性传感器以及重力传感器获取激光雷达的姿态数据，所述运行参数包括所述转动角度及所述姿态数据。
3.如权利要求2所述的全栈式实测实量***，其特征在于，
所述处理模块用于根据所述扫描数据及运行参数以预设规则获取校正扫描数据，其中，所述预设规则为：对于每一扫描数据的影像点，根据所述影像点获取时刻转台的转动角度、姿态数据以及扫描数据获取影像点在目标坐标系的点云坐标，所述校正扫描数据包括点云坐标。
4.如权利要求1所述的全栈式实测实量***，其特征在于，
所述处理模块还用于根据子模型的位置、尺寸以及相邻子模型之间的关系获取所述子模型的语义信息。
5.如权利要求4所述的全栈式实测实量***，其特征在于，
所述处理模块还用于根据子模型的语义信息、点云坐标获取建筑模型的建筑参数，所述建筑参数包括墙面尺寸、墙面平整度、墙面垂直度、天花板和地面水平度、房间方正度、阴阳角方正度及室内净高中的一种或多种。
6.一种测量方法，其特征在于，所述测量方法利用如权利要求1至5中任意一项所述的全栈式实测实量***进行实测实量。
7.一种激光雷达，其特征在于，所述激光雷达用于如权利要求1至5中任意一项所述的全栈式实测实量***。
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