[發明專利]基于視覺度量的建筑外墻表面噴涂方法

在審

• 申請號: 202010512020.2
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111707237A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 賀王鵬;陳志杰;廖楠楠;支云彭;李誠;郭寶龍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01C11/30
• 分類號: G01C11/30;G01C3/00;G01B11/24;E04F21/08
• 代理公司: 鄭州芝麻知識產權代理事務所(普通合伙) 41173
• 代理人: 王越

本發明涉及一種基于視覺度量的建筑外墻表面噴涂方法，具體含有以下步驟：1、選擇一個標定好的CCD相機和一個測距儀；2、將相機和測距儀連接在建筑外墻噴涂機器人控制電路上；3、拍攝建筑外墻表面圖像并測量相機到建筑外墻表面的距離；4、建筑外墻噴涂機器人根據相機到建筑外墻表面的距離值、相機焦距和建筑外墻表面圖像的像面尺寸，計算出建筑外墻表面圖像的實際尺寸；5、訓練U?Net網絡；6、將建筑外墻表面圖像輸入到U?Net網絡，進行圖像分割，劃分出需進行噴涂的建筑外墻表面區域；7、對需噴涂的外墻表面區域進行噴涂；本發明處理速度快，計算量小，目標窗口輪廓測量精度高，很好地滿足了實際施工需求。

(一)、技術領域：

本發明涉及一種建筑外墻表面噴涂方法，特別涉及一種基于視覺度量的建筑外墻表面噴涂方法。

(二)、背景技術：

社會經濟的蓬勃發展特別是建筑業的快速發展，越來越多的建筑外墻立面需要噴涂粉刷，施工工人的工作量很大，而且處在高空施工，工人的人身安全得不到很好的保證。隨著建筑技術的不斷提高，各類智能高空作業機器人不斷被應用到建筑業，有效地替代了人的工作，使得建筑行業成本大幅下降，并把工人從艱苦、繁重、高危的工作中解放出來。建筑外墻噴涂機器人的使用，可以使建筑外墻立面施工實現標準化、流程化，并提升建筑外墻立面的噴涂質量和作業效率。通常建筑外墻立面是需要進行噴涂的主要元素，而建筑外墻立面上會有窗戶、陽臺等較多的特殊表面，如何快速精確地判斷該區域是否需要進行噴涂施工，自動準確測量該區域的形狀和精確尺寸，以及噴涂質量是否達到預期，已成為制約噴涂機器人在建筑外墻立面大面積連續施工的瓶頸。

現有的噴涂機器人度量系統是基于機器視覺的對建筑物圖像獲取、圖像識別以及色差檢測，確定圖像尺寸及圖像中窗口尺寸在二維圖像中可分解為對直線段的檢測。

但在實際的施工中存在著許多問題，阻礙了噴涂過程的完全自動化：

(1)輪廓提取的限制性。只能提取特定形狀的目標輪廓，無法處理邊界較為復雜的目標，且提取的輪廓與實際目標邊緣相比，存在較大的誤檢和漏檢。

(2)目標輪廓尺寸測量局限性。對特定形狀的目標輪廓測量精度較高，而對其它特殊的目標輪廓測量精度較低。

(3)對背景干擾較為敏感。當場景光線變化或是墻面存在較多噪點和雜斑時，易對邊界檢測精度和前景區域的識別造成影響。

(4)算法效率較低?；谙袼氐臋z測算法需對全局信息進行統計，大大增加了計算量，導致很難滿足實際施工需求。

(三)、發明內容：

本發明要解決的技術問題是：提供一種基于視覺度量的建筑外墻表面噴涂方法，該方法處理速度快，計算量小，目標窗口輪廓測量精度高，很好地滿足了實際施工需求。

本發明的技術方案：

一種基于視覺度量的建筑外墻表面噴涂方法，含有以下步驟：

步驟一、根據系統運行的環境選擇一個CCD相機和一個測距儀，CCD相機要求成像品質好，靈活性高，對CCD相機進行相機標定，保證圖像畸變最小化，為后續的尺寸測量做好準備；

步驟二、在建筑外墻噴涂機器人控制電路上設置圖像信號輸入接口和距離信號輸入接口，CCD相機的信號輸出接口與圖像信號輸入接口相連接，測距儀的信號輸出接口與距離信號輸入接口相連接，整合兩個硬件設備，保證圖像和距離數據的傳輸；

步驟三、建筑外墻噴涂機器人控制電路控制CCD相機拍攝建筑外墻表面，獲得建筑外墻表面圖像，建筑外墻噴涂機器人控制電路控制測距儀測量CCD相機到建筑外墻表面的距離，得到CCD相機到建筑外墻表面的距離值；