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簡(jiǎn)體中文《基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)件測(cè)量方法及裝置》這項(xiàng)發(fā)明專利是我司研發(fā)人員致力于積極開(kāi)展技術(shù)創(chuàng)新的重大研究成果。
? ? ? ?本發(fā)明內(nèi)容是一種基于三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)自動(dòng)識(shí)別并測(cè)量主要建筑結(jié)構(gòu)件的方法。三維激光掃描技術(shù)是一種使用高分辨率的掃描點(diǎn)云來(lái)存儲(chǔ)和表達(dá)被掃描物體的空間形狀和尺寸的非接觸式測(cè)量技術(shù)。
? ? ? ?在采集建筑物的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)中識(shí)別并測(cè)量主要結(jié)構(gòu)件(梁、柱、墻等)，獲取這些結(jié)構(gòu)件的尺寸信息，對(duì)于基于三維點(diǎn)云的諸多應(yīng)用如繪制平面、立面、剖面圖、三維矢量模型重建等，是非常關(guān)鍵的一個(gè)工序。?
? ? ? 目前該工序的主要實(shí)現(xiàn)方式，一種是通過(guò)在點(diǎn)云或者點(diǎn)云切片上手動(dòng)測(cè)量或者勾畫(huà)，另一種在幾何域?qū)ο热S點(diǎn)云進(jìn)行語(yǔ)義分割和特征提取。前者效率較低，且耗費(fèi)人力；后者對(duì)計(jì)算機(jī)的算力要求較高，且容易受點(diǎn)云殘缺問(wèn)題的影響。
? ? ? 為了提升基于點(diǎn)云繪圖和建模的效率，提升建模精度，本發(fā)明提出在一種采集的建筑物的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)中自動(dòng)識(shí)別并測(cè)量主要結(jié)構(gòu)件的方法，并且識(shí)別和測(cè)量結(jié)果受到點(diǎn)云殘缺問(wèn)題的影像較小。
技術(shù)手段
1、平面構(gòu)件識(shí)別
首先將點(diǎn)云數(shù)據(jù)在平面方向上進(jìn)行切片操作，再將切片上點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖像，轉(zhuǎn)換時(shí)點(diǎn)的顏色根據(jù)點(diǎn)距離切片平面的距離以灰度表示(如下圖所示)；然后通過(guò)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)構(gòu)件點(diǎn)云的識(shí)別和語(yǔ)義分割，識(shí)別出柱、柱礎(chǔ)等主要結(jié)構(gòu)件。
2、柱網(wǎng)分析
將識(shí)別到的柱位置，分別對(duì)所有的木柱區(qū)域的橫縱坐標(biāo)(開(kāi)間和進(jìn)深方向)進(jìn)行分層聚類分析。聚類結(jié)果樣例如下圖。
3、剖面構(gòu)件識(shí)別
基于獲取的柱網(wǎng)布置，再將點(diǎn)云數(shù)據(jù)在垂直方向上進(jìn)行切片操作，然后通過(guò)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)檁、梁等結(jié)構(gòu)件點(diǎn)云的識(shí)別和語(yǔ)義分割。
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4、構(gòu)件交叉驗(yàn)證
根據(jù)建筑的建造原理，最后結(jié)合柱網(wǎng)、平面、剖面的識(shí)別結(jié)果，對(duì)識(shí)別的主要構(gòu)件進(jìn)行交叉驗(yàn)證，進(jìn)一步提升識(shí)別的準(zhǔn)確率。
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5、構(gòu)件點(diǎn)云分割和測(cè)量
分割識(shí)別出的點(diǎn)云測(cè)量點(diǎn)，使用最小二乘算法，獲取構(gòu)件的位置和尺寸信息。
? ? ? 值得一提的是本發(fā)明專利已經(jīng)廣泛投入到我公司的各項(xiàng)實(shí)際工作應(yīng)用中，例如奉化、東錢湖等地的歷史建筑安全排查鑒定及測(cè)繪建檔服務(wù)項(xiàng)目，對(duì)歷史建筑進(jìn)行全方位、高精度、高效率的數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)和管理，同時(shí)也將內(nèi)業(yè)制圖人力、時(shí)間成本降至與外業(yè)掃描同等水平，為公司獲得了較大收益，同時(shí)也得到大家一致的認(rèn)可，具有一定社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
設(shè)計(jì) | 華麗婷
編輯 |?華麗婷
審核 | 陳世安
