CN117146707A - 一种基于平整标记的建筑构件三维位姿及视觉测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于平整标记的建筑构件三维位姿及视觉测量方法，包括楼地面、建筑构件、若干平整标记以及双目相机***；平整标记的图案包括标定板图案和编号图案，使得平整标记在拍摄后实现数据的自动归类；确定了拍摄平整标记的流程；根据坐标系转化建立了理论世界坐标系，避免传统方法导致的坐标系整体平移偏差和三轴旋转偏差以及误差累积问题，通过坐标系转化实现所有相机坐标系向理论世界坐标系的统一，可实现小幅面相机对大尺寸构件的坐标拼接。

Description

一种基于平整标记的建筑构件三维位姿及视觉测量方法

技术领域

本发明涉及一种基于平整标记的建筑构件三维位姿及视觉测量方法，属于双目视觉测量方法及建筑构件的位姿测量。

背景技术

建筑混凝土构件尺寸偏差与变形检测可分为截面尺寸及偏差、倾斜、扰度和沉降等检测项目。传统的建筑构件在施工现场的位姿检测，主要采用尺量检测、水准仪测量、经纬仪测量、免棱镜全站仪测量、吊线测量以及基于立体激光扫描测量等。由此可知，目前的测量方法大致可分成两类，一类是基于纯人工的尺量检测及吊线检测，其极大依赖人工，且主要数据是靠人眼观测出来的，检测数据精度不够且可靠性不足；另一类是基于测量设备的检测方法，主要是靠水准仪、经纬仪、全站仪等测量设备进行测量，这些测量设备都是点对点的测量，每次只能测量一个点，虽然精度高但是费时费力，也依赖人工操作。而对于异形构件常采用的三维激光扫描方法，虽然速度快且精度高，但是设备昂贵，且采集的数据量极大，给后期的数据处理与分析造成了很大的困难。

由于目前建筑构件的尺寸允许偏差正常在±5mm以内，因此机器视觉的测量方法营运而生，尤其是基于双目相机***对建筑构件位姿进行测量，这种测量方式具有以下优势：①设备成本低，双目相机***的全套成本在4000元以内，低于专用测量设备的成本；②测量精度可满足，对于施工现场的常规建筑构件而言，跨度尺寸正常都在5m以内，双目相机测量***在该距离范围内的测量精度可达到1.5mm以内，能够达到与全站仪同精度；③可实现自动多点采集，只要在建筑构件上粘贴特定的可识别的图案，通过机器识别的程序设置，可实现若干点三维坐标的自动采集，效率高；④方便二次开发，可实现数据自动采集与分析处理，能直接计算出所需要的建筑构件的尺寸偏差。

申请号为201910867867.X的专利，提出了基于视觉的大型建筑构件测量***。但是其是通过像素点的数量和每个像素点所对应的实际尺寸来计算建筑构件的尺寸，即上述申请存在以下几点问题：①其仅通过像素数点来计算建筑构件尺寸，其原理采用相似对应的方法，上述专利不需要测量像素点的行列像素坐标系坐标，也不需要计算世界坐标系中的三维坐标，故其无法解决三维空间坐标的测量问题；②其是计算像素点的数量及对应世界坐标系尺寸来类比得到实际构件尺寸，其测量精度为像素级(即测量的单位为：像素)，但是对于空间中的三维坐标视觉测量计算而言，像素级的误差非常大(单目相机误差在2毫米左右，若考虑到双目相机的三维坐标测量，则精度为厘米级别)；③上述专利并为考虑相机在移动过程中的图像拼接问题，尤其是对于建筑构件的三维坐标测量，其三维坐标的拼接无法通过图片的拼接来实现，只能通过局部坐标系向整体坐标系的转化来实现。

因此亟需提供一种新的视觉测量方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明提供一种基于平整标记的建筑构件三维位姿及视觉测量方法，避免传统方法导致的坐标系整体平移偏差和三轴旋转偏差以及误差累积问题，通过坐标系转化实现所有相机坐标系向理论世界坐标系的统一，可实现小幅面相机对大尺寸构件的坐标拼接。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于平整标记的建筑构件三维位姿，包括楼地面、建筑构件、若干平整标记以及双目相机***；建筑构件垂直安设在楼地面上，在楼地面以及建筑构件表面均粘贴若干平整标记；

将若干平整标记分组，每组包含的平整标记从建筑构件开始，沿着垂直楼地面方向由建筑构件顶部、建筑构件底部至楼地面顺次粘贴平整标记，且每组中仅有一个平整标记粘贴在楼地面上，定义粘贴在建筑构件上的平整标记为构件平整标记，粘贴在楼地面的平整标记为楼地面平整标记；

所述双目相机***架设在楼地面上，采用视线相交法对建筑构件或者楼地面进行拍摄，实现对粘贴在建筑构件或者楼地面上平整标记的三维坐标信息采集；其中，双目相机***包含的两个相机在对建筑构件或者楼地面进行拍摄时，双目相机***的拍摄范围仅包含两个在垂直向或者水平向相邻的平整标记组，每个相机与对应的拍摄对象之间形成的夹角相等；

作为本发明的进一步优选，平整标记包括单面磨砂的亚克力底板以及UV印刷特定的图案，图案布设在亚克力底板上；

图案包括标定板图案以及编号图案，所述标定板图案为黑色直角三角或者黑色标记圆，且在黑色直角三角或者黑色标记圆的外部边缘均布设黑色边框；双目相机***即通过拍摄平整标记上的黑色直角三角中心或黑色标记圆圆心；

作为本发明的进一步优选，在亚克力底板上，标定板图案呈网格状排布，编号图案在亚克力底板同一垂直方向上排布；

根据所述基于平整标记的建筑构件三维位姿的视觉测量方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：平整标记的设计；根据建筑构件的尺寸以及双目相机***的拍摄范围，确定平整标记的尺寸以及数量；

步骤S2：平整标记的粘贴位置；每组平整标记中的一号标记设定为楼地面平整标记且被粘贴在楼地面上，而每组中的二号标记及后续标记设定为构件平整标记且被粘贴在建筑构件上；

步骤S3：启动双目相机***按照固定顺序进行拍摄；双目相机***每次拍摄仅拍摄位于水平或者垂直向上相邻的两块平整标记；定义主视视角中的左右上下，先自下而上拍摄最左侧垂直方向上相邻的两块平整标记，再自下而上拍摄自左向右位于第二个垂直方向的平整标记；当第一垂直方向和第二垂直方向的平整标记均拍摄完毕后，再拍摄水平向上相邻的两块平整标记，自下而上拍摄位于同一水平向上第一垂直方向和第二垂直方向的两块相邻平整标记，再自下而上拍摄位于同一水平向上第二垂直方向和第三垂直方向的两块相邻平整标记，直至完成所有拍摄；

步骤S4：通过步骤S3中双目相机***的拍摄，采集所有平整标记的三维坐标信息，即为相机坐标系下平整标记上标定板图案中黑色直角三角中心或黑色标记圆圆心的坐标；

步骤S5：建立理论世界坐标系和第一次拍摄的坐标系转化；根据建筑构件的建立需求，建立设计时的理论世界坐标系；求解出理论世界坐标系下建筑构件最左侧下方的楼地面上楼地面平整标记所有点的理论三维坐标，即相机坐标系下的坐标；

通过将最左侧竖直方向的第一幅采集图像，得到楼地面平整标记在相机坐标系下的坐标；通过坐标系转化，即可求解出从第一幅相机坐标系转化到理论世界坐标系的平移向量和旋转矩阵；

步骤S6：根据坐标系转化，将第一次拍摄中的第二块平整标记进行坐标转化；基于理论世界坐标系建立和第一幅采集图像的坐标系转化，求解出第一幅中的第二块平整标记经过已求解的第一幅平移向量和旋转矩阵后的理论世界坐标系坐标；第二块平整标记为自下向上的第一块构件平整标记；

步骤S7：将第二次拍摄中的第二块平整标记进行坐标转化；再根据第二幅中拍摄的自下向上的第一块构件平整标记的相机坐标系坐标和上述已求出的理论世界坐标系坐标，求解出第二幅采集图像中相机坐标系转化到理论世界坐标系的平移向量和旋转矩阵；重复步骤步骤S6-步骤S7，将所有平整标记内的点均换算到理论世界坐标系中；

步骤S8：通过建立的理论世界坐标系，以及步骤S7得到的所有位于建筑构件上的平整标记上的黑色直角三角或黑色标记圆在理论世界坐标系中的坐标，计算得到建筑构件的表面平整情况；

步骤S9：通过步骤S7获得的建筑构件顶部粘贴的平整标记中位于顶部的一行中黑色直角三角或黑色标记圆的相机坐标系坐标，向理论世界坐标系的水平面作垂线垂足，再计算垂足与建筑构件底部粘贴的平整标记中位于底部的一行中黑色直角三角或黑色标记圆的相机坐标系坐标的距离差，即可计算得到建筑构件的垂直偏差；

作为本发明的进一步优选，步骤S1中，标定板图案在进行网格状排布时至少为7行7列，相邻标定板图案中心或者圆心之间的距离比值小于或者等于0.5；

编号图案采用多边形构造，其数量匹配标定板图案在垂直向的分类；

作为本发明的进一步优选，步骤S2中，每块平整标记均通过厚度小于或者等于1mm的无痕双面胶与楼地面或者建筑构件粘贴；

作为本发明的进一步优选，步骤S3中，双目相机***在按照固定顺序拍摄时，同一垂直向相邻采集图像内、同一水平向相邻采集图像内均包含共有的一块平整标记；

对于同一建筑构件相邻表面上相邻组的平整标记，双目相机***的两个相机与相邻平整标记表面均呈45°的角度拍摄；

对于建筑构件上同一组底部的构件平整标记和楼地面平整标记，双目相机***的两个相机与两块平整标记均呈45°的角度拍摄；

作为本发明的进一步优选，步骤S5中的建立理论世界坐标系和第一次拍摄的坐标系转化的具体方法是，以x、y、z三个平移参数，α、β、γ三个绕着坐标轴的旋转角度，来建立平移向量和旋转矩阵；

坐标系转化采用全局寻优的算法，对平移向量和旋转矩阵中的六个参数进行求解；

全局寻优算法的误差函数设置等于第一个平整标记上每个对应黑色直角三角或黑色标记圆的三维坐标，经过平移向量，再经过旋转矩阵后，其与第二个平整标记上对应黑色直角三角或黑色标记圆三维坐标的欧式空间距离之差，再将所有点的欧式空间距离之差取和。

通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的基于平整标记的建筑构件三维位姿，平整标记的图案包括标定板图案和编号图案，不仅可以通过标定板图案实现点的三维坐标测量，还可以通过编号图案实现对本平整标记的编号及归类，使得平整标记在拍摄后实现数据的自动归类；

2、本发明提供的基于平整标记的建筑构件三维位姿，确定了标定板图案的间距，可以避免因标定板图案间距过小导致、间隙灰度连续导致的识别失败；确定了相邻平整标记摆放的间距，可以尽可能减少平整标记的使用；确定了不同表面拍摄的角度，可以提高双目相机***的拍摄计算精度；

3、本发明提供的基于平整标记的建筑构件三维位姿的视觉测量方法，提出了平整标记所有点对应另一块平整标记所有点的坐标系转化全局寻优方法，可避免传统方法导致的坐标系整体平移偏差和三轴旋转偏差以及误差累积问题；

4、本发明提供的基于平整标记的建筑构件三维位姿的视觉测量方法，根据坐标系转化，建立了理论世界坐标系，可以实现基于设计时所确定的任意世界坐标系建立，可根据使用需求更改理论世界坐标系，在世界坐标系确定上具有可自定义性的优点；

5、本发明提供的基于平整标记的建筑构件三维位姿的视觉测量方法，针对不同次拍摄的不同相机坐标系，确定了通过坐标系转化实现所有相机坐标系向理论世界坐标系的统一，可以解决传统双目相机拍摄的幅面小而建筑构件尺寸大的问题，能够通过坐标系转化的方法将任意大尺寸的建筑构件的三维坐标，都拼接到一个理论世界坐标系中。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明提供的基于平整标记的建筑构件三维位姿示意图；

图2是本发明提供的平整标记的结构示意图；

图3是本发明提供的图案的结构示意图；

图4是本发明提供的相机坐标系与理论世界坐标系的转化示意图。

图中：1为楼地面，2为建筑构件，3为平整标记，301为楼地面平整标记，302为构件平整标记，4为双目相机***，5为亚克力底板，6为图案，601为标定板图案，602为编号图案；

图4中的CCS坐标系指的是相机坐标系，WCS坐标系指的是理论世界坐标系。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。本申请的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。

现有技术中将双目相机***应用到施工现场的建筑构件位姿测量领域后，仍有一些问题待解决：①双目相机***仅可采集镜头所拍摄到的视野，无法实现类似全站仪的360°无死角采集，故需要将建筑构件的表面进行拆分，拆分成若干个局部的块，双目相机***每次仅采集其中的一块，再通过坐标系转化进行拼接。②建筑构件上平整标记的图案需要设计，不仅需要包括可供测量的标志点，还需要对该块平整标记进行编号，以实现自动判别该平整标记的所属编号。③建筑构件上平整标记的间距需要确定。④理论世界坐标系需要单独设置。⑤坐标系的转化方法需要设置。⑥整体流程的操作步骤需要确定。

为了将双目相机***更好的应用在建筑构件位姿测量领域，本申请提出了一种基于平整标记的建筑构件三维位姿，包括楼地面1、建筑构件2、若干平整标记3以及双目相机***；建筑构件垂直安设在楼地面上，在楼地面以及建筑构件表面均粘贴若干平整标记；将若干平整标记分组，每组包含的平整标记从建筑构件开始，沿着垂直楼地面方向由建筑构件顶部、建筑构件底部至楼地面顺次粘贴平整标记，且每组中仅有一个平整标记粘贴在楼地面上，定义粘贴在建筑构件上的平整标记为构件平整标记，粘贴在楼地面的平整标记为楼地面平整标记301；

所述双目相机***架设在楼地面上，采用视线相交法对建筑构件或者楼地面进行拍摄，实现对粘贴在建筑构件或者楼地面上平整标记的三维坐标信息采集；其中，双目相机***包含的两个相机在对建筑构件或者楼地面进行拍摄时，双目相机***的拍摄范围仅包含两个在垂直向或者水平向相邻的平整标记组，每个相机与对应的拍摄对象之间形成的夹角相等。

关于平整标记，如图2所示，平整标记包括单面磨砂的亚克力底板5以及UV印刷特定的图案6，图案布设在亚克力底板上；图3所示，图案包括标定板图案601以及编号图案602，使得平整标记在拍摄后实现数据的自动归类；在亚克力底板上，标定板图案呈网格状排布，编号图案在亚克力底板同一垂直方向上排布。所述标定板图案为黑色直角三角或者黑色标记圆，且在黑色直角三角或者黑色标记圆的外部边缘均布设黑色边框；所述编号图案由一定数量的具有明显图形边缘特征的形状组成；数量表示平整标记被粘贴在建筑构件自下而上的编号，双目相机***4即通过拍摄平整标记上的黑色直角三角中心或黑色标记圆圆心。

这里需要阐述一下平整标记设计的相关原因，平整标记中的黑色直角三角或者黑色标记圆规定为若干行和若干列组成的网格状，其用于坐标系转化过程中的角度偏差函数定义。由于坐标系转化过程中的误差函数可定义为所有行及所有列的角度偏差，因此可以避免坐标系转化中发生的整体旋转偏差情况，可有效协助高精度坐标系转化的实现。平整标记的编号图案，其最少需表达的信息为：该平整标记所处在建筑构件的哪一列以及该列的什么高度处，故最少需要规定高度编号信息及所在列数信息，因此规定为一定数量的具有明显图形边缘特征的形状组成。

相邻的平整标记粘贴的间距，应保证相邻的两个平整标记均在双目相机***拍摄的幅面内，且同一画幅应只能包括相邻的两个平整标记；即双目相机***在按照固定顺序拍摄时，同一垂直向相邻采集图像内、同一水平向相邻采集图像内均包含共有的一块平整标记。

同时，双目相机***应以与相邻表面上平整标记接近同角度进行拍摄；对于建筑构件上同一组底部的构件平整标记302和楼地面平整标记，双目相机***应以与两块平整标记接近同角度进行拍摄。拍摄角度如此规定是因为对于相邻表面情况，以及对于底部构件平整标记和楼地面平整标记情况，双目相机***应以与相邻平整标记接近同角度进行拍摄，方可保证视觉识别黑色直角三角中心或者黑色标记圆圆心识别的精确度。比如若是左侧面和正面的两个柱子表面，其两表面相互垂直，则双目相机应与两块平整标记保持各自135°的角度进行拍摄。若与某个表面上的平整标记夹角过大或者过小，则黑色直角三角中心或者黑色标记圆圆心标记变成的椭圆形会不易识别出圆心。

接下来本申请还提供了基于平整标记的建筑构件三维位姿的视觉测量方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：平整标记的设计；根据建筑构件的尺寸以及双目相机***的拍摄范围，确定平整标记的尺寸以及数量；其中，标定板图案在进行网格状排布时至少为7行7列，相邻标定板图案中心或者圆心之间的距离比值小于或者等于0.5；编号图案采用多边形构造，其数量匹配标定板图案在垂直向的分类。

步骤S2：平整标记的粘贴位置；每组平整标记中的一号标记设定为楼地面平整标记且被粘贴在楼地面上，而每组中的二号标记及后续标记设定为构件平整标记且被粘贴在建筑构件上；每块平整标记均通过厚度小于或者等于1mm的无痕双面胶与楼地面或者建筑构件粘贴。

步骤S3：启动双目相机***按照固定顺序进行拍摄；双目相机***每次拍摄仅拍摄位于水平或者垂直向上相邻的两块平整标记；定义主视视角中的左右上下，先自下而上拍摄最左侧垂直方向上相邻的两块平整标记，再自下而上拍摄自左向右位于第二个垂直方向的平整标记；当第一垂直方向和第二垂直方向的平整标记均拍摄完毕后，再拍摄水平向上相邻的两块平整标记，自下而上拍摄位于同一水平向上第一垂直方向和第二垂直方向的两块相邻平整标记，再自下而上拍摄位于同一水平向上第二垂直方向和第三垂直方向的两块相邻平整标记，直至完成所有拍摄；

对于同一建筑构件相邻表面上相邻组的平整标记，双目相机***的两个相机与相邻平整标记表面均呈45°的角度拍摄；

对于建筑构件上同一组底部的构件平整标记和楼地面平整标记，双目相机***的两个相机与两块平整标记均呈45°的角度拍摄。

步骤S4：通过步骤S3中双目相机***的拍摄，采集所有平整标记的三维坐标信息，即为相机坐标系下平整标记上标定板图案中黑色直角三角中心或黑色标记圆圆心的坐标；

步骤S5：建立理论世界坐标系和第一次拍摄的坐标系转化；根据建筑构件的建立需求，建立设计时的理论世界坐标系；求解出理论世界坐标系下建筑构件最左侧下方的楼地面上楼地面平整标记所有点的理论三维坐标，即相机坐标系下的坐标；

通过将最左侧竖直方向的第一幅采集图像，得到楼地面平整标记在相机坐标系下的坐标；通过坐标系转化，即可求解出从第一幅相机坐标系转化到理论世界坐标系的平移向量和旋转矩阵；

这里建立理论世界坐标系和第一次拍摄的坐标系转化的具体方法是，以x、y、z三个平移参数，α、β、γ三个绕着坐标轴的旋转角度，来建立平移向量和旋转矩阵；坐标系转化采用全局寻优的算法，对平移向量和旋转矩阵中的六个参数进行求解；全局寻优算法的误差函数设置等于第一个平整标记上每个对应黑色直角三角或黑色标记圆的三维坐标，经过平移向量，再经过旋转矩阵后，其与第二个平整标记上对应黑色直角三角或黑色标记圆三维坐标的欧式空间距离之差，再将所有点的欧式空间距离之差取和。

步骤S6：根据坐标系转化，将第一次拍摄中的第二块平整标记进行坐标转化；基于理论世界坐标系建立和第一幅采集图像的坐标系转化，求解出第一幅中的第二块平整标记经过已求解的第一幅平移向量和旋转矩阵后的理论世界坐标系坐标；第二块平整标记为自下向上的第一块构件平整标记。

步骤S7：将第二次拍摄中的第二块平整标记进行坐标转化；再根据第二幅中拍摄的自下向上的第一块构件平整标记的相机坐标系坐标和上述已求出的理论世界坐标系坐标，求解出第二幅采集图像中相机坐标系转化到理论世界坐标系的平移向量和旋转矩阵；重复步骤步骤S6-步骤S7，将所有平整标记内的点均换算到理论世界坐标系中。

步骤S8：通过建立的理论世界坐标系，以及步骤S7得到的所有位于建筑构件上的平整标记上的黑色直角三角或黑色标记圆在理论世界坐标系中的坐标，计算得到建筑构件的表面平整情况。

步骤S9：通过步骤S7获得的建筑构件顶部粘贴的平整标记中位于顶部的一行中黑色直角三角或黑色标记圆的相机坐标系坐标，向理论世界坐标系的水平面作垂线垂足，再计算垂足与建筑构件底部粘贴的平整标记中位于底部的一行中黑色直角三角或黑色标记圆的相机坐标系坐标的距离差，即可计算得到建筑构件的垂直偏差。

综上，本申请根据坐标系转化建立了理论世界坐标系，可避免传统方法导致的坐标系整体平移偏差和三轴旋转偏差以及误差累积问题，且可以实现基于设计时所确定的任意世界坐标系建立；本申请确定了通过坐标系转化实现所有相机坐标系向理论世界坐标系的统一，可实现小幅面相机对大尺寸构件的坐标拼接。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种基于平整标记的建筑构件三维位姿，其特征在于：包括楼地面、建筑构件、若干平整标记以及双目相机***；建筑构件垂直安设在楼地面上，在楼地面以及建筑构件表面均粘贴若干平整标记；

将若干平整标记分组，每组包含的平整标记从建筑构件开始，沿着垂直楼地面方向由建筑构件顶部、建筑构件底部至楼地面顺次粘贴平整标记，且每组中仅有一个平整标记粘贴在楼地面上，定义粘贴在建筑构件上的平整标记为构件平整标记，粘贴在楼地面的平整标记为楼地面平整标记；

所述双目相机***架设在楼地面上，采用视线相交法对建筑构件或者楼地面进行拍摄，实现对粘贴在建筑构件或者楼地面上平整标记的三维坐标信息采集；其中，双目相机***包含的两个相机在对建筑构件或者楼地面进行拍摄时，双目相机***的拍摄范围仅包含两个在垂直向或者水平向相邻的平整标记组，每个相机与对应的拍摄对象之间形成的夹角相等。

2.根据权利要求1所述的基于平整标记的建筑构件三维位姿，其特征在于：平整标记包括单面磨砂的亚克力底板以及UV印刷特定的图案，图案布设在亚克力底板上；

图案包括标定板图案以及编号图案，所述标定板图案为黑色直角三角或者黑色标记圆，且在黑色直角三角或者黑色标记圆的外部边缘均布设黑色边框；双目相机***即通过拍摄平整标记上的黑色直角三角中心或黑色标记圆圆心。

3.根据权利要求2所述的基于平整标记的建筑构件三维位姿，其特征在于：在亚克力底板上，标定板图案呈网格状排布，编号图案在亚克力底板同一垂直方向上排布。

4.根据权利要求3所述基于平整标记的建筑构件三维位姿的视觉测量方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤S1：平整标记的设计；根据建筑构件的尺寸以及双目相机***的拍摄范围，确定平整标记的尺寸以及数量；

步骤S2：平整标记的粘贴位置；每组平整标记中的一号标记设定为楼地面平整标记且被粘贴在楼地面上，而每组中的二号标记及后续标记设定为构件平整标记且被粘贴在建筑构件上；

步骤S3：启动双目相机***按照固定顺序进行拍摄；双目相机***每次拍摄仅拍摄位于水平或者垂直向上相邻的两块平整标记；定义主视视角中的左右上下，先自下而上拍摄最左侧垂直方向上相邻的两块平整标记，再自下而上拍摄自左向右位于第二个垂直方向的平整标记；当第一垂直方向和第二垂直方向的平整标记均拍摄完毕后，再拍摄水平向上相邻的两块平整标记，自下而上拍摄位于同一水平向上第一垂直方向和第二垂直方向的两块相邻平整标记，再自下而上拍摄位于同一水平向上第二垂直方向和第三垂直方向的两块相邻平整标记，直至完成所有拍摄；

步骤S4：通过步骤S3中双目相机***的拍摄，采集所有平整标记的三维坐标信息，即为相机坐标系下平整标记上标定板图案中黑色直角三角中心或黑色标记圆圆心的坐标；

步骤S5：建立理论世界坐标系和第一次拍摄的坐标系转化；根据建筑构件的建立需求，建立设计时的理论世界坐标系；求解出理论世界坐标系下建筑构件最左侧下方的楼地面上楼地面平整标记所有点的理论三维坐标，即相机坐标系下的坐标；

通过将最左侧竖直方向的第一幅采集图像，得到楼地面平整标记在相机坐标系下的坐标；通过坐标系转化，即可求解出从第一幅相机坐标系转化到理论世界坐标系的平移向量和旋转矩阵；

步骤S6：根据坐标系转化，将第一次拍摄中的第二块平整标记进行坐标转化；基于理论世界坐标系建立和第一幅采集图像的坐标系转化，求解出第一幅中的第二块平整标记经过已求解的第一幅平移向量和旋转矩阵后的理论世界坐标系坐标；第二块平整标记为自下向上的第一块构件平整标记；

步骤S7：将第二次拍摄中的第二块平整标记进行坐标转化；再根据第二幅中拍摄的自下向上的第一块构件平整标记的相机坐标系坐标和上述已求出的理论世界坐标系坐标，求解出第二幅采集图像中相机坐标系转化到理论世界坐标系的平移向量和旋转矩阵；重复步骤步骤S6-步骤S7，将所有平整标记内的点均换算到理论世界坐标系中；

步骤S8：通过建立的理论世界坐标系，以及步骤S7得到的所有位于建筑构件上的平整标记上的黑色直角三角或黑色标记圆在理论世界坐标系中的坐标，计算得到建筑构件的表面平整情况；

步骤S9：通过步骤S7获得的建筑构件顶部粘贴的平整标记中位于顶部的一行中黑色直角三角或黑色标记圆的相机坐标系坐标，向理论世界坐标系的水平面作垂线垂足，再计算垂足与建筑构件底部粘贴的平整标记中位于底部的一行中黑色直角三角或黑色标记圆的相机坐标系坐标的距离差，即可计算得到建筑构件的垂直偏差。

5.根据权利要求4所述基于平整标记的建筑构件三维位姿的视觉测量方法，其特征在于：步骤S1中，标定板图案在进行网格状排布时至少为7行7列，相邻标定板图案中心或者圆心之间的距离比值小于或者等于0.5；

编号图案采用多边形构造，其数量匹配标定板图案在垂直向的分类。

6.根据权利要求4所述基于平整标记的建筑构件三维位姿的视觉测量方法，其特征在于：步骤S2中，每块平整标记均通过厚度小于或者等于1mm的无痕双面胶与楼地面或者建筑构件粘贴。

7.根据权利要求4所述基于平整标记的建筑构件三维位姿的视觉测量方法，其特征在于：步骤S3中，双目相机***在按照固定顺序拍摄时，同一垂直向相邻采集图像内、同一水平向相邻采集图像内均包含共有的一块平整标记；

对于同一建筑构件相邻表面上相邻组的平整标记，双目相机***的两个相机与相邻平整标记表面均呈45°的角度拍摄；

对于建筑构件上同一组底部的构件平整标记和楼地面平整标记，双目相机***的两个相机与两块平整标记均呈45°的角度拍摄。

8.根据权利要求4所述基于平整标记的建筑构件三维位姿的视觉测量方法，其特征在于：步骤S5中的建立理论世界坐标系和第一次拍摄的坐标系转化的具体方法是，以x、y、z三个平移参数，α、β、γ三个绕着坐标轴的旋转角度，来建立平移向量和旋转矩阵；

坐标系转化采用全局寻优的算法，对平移向量和旋转矩阵中的六个参数进行求解；

全局寻优算法的误差函数设置等于第一个平整标记上每个对应黑色直角三角或黑色标记圆的三维坐标，经过平移向量，再经过旋转矩阵后，其与第二个平整标记上对应黑色直角三角或黑色标记圆三维坐标的欧式空间距离之差，再将所有点的欧式空间距离之差取和。