[發明專利]一種基于虛擬網格的幕墻平面自動化偏差對比方法

在審

• 申請號: 202211544736.6
• 申請日: 2022-12-03
• 公開（公告）號: CN116090044A
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 林洲;杜健箭;王外城;陳敏;蔡楊;周志潔;張雨;胡開心;郭彤;韓達光
• 申請（專利權）人: 廣東利灝房地產有限公司;重慶魯汶智慧城市與可持續發展研究院
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G01B11/00;G06T17/20
• 代理公司: 重慶市諾興專利代理事務所(普通合伙) 50239
• 代理人: 劉興順

1.一種基于虛擬網格的幕墻平面自動化偏差對比方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，獲取幕墻的相關技術文檔，確定三維激光掃描儀的儀器架設路線；接著架設三維激光掃描儀，并設置掃描參數；

S2，獲取幕墻各站的點云數據，并進行包括點云拼站、點云與BIM模型對齊、去噪、下采樣在內的預處理；

S3，提取BIM需檢測的表面，并生成均勻點云；以BIM表面生成的點云為基礎，利用鄰域算法尋找對應的現場點云數據，并確定網格整體大小范圍；依據檢測細節度，確定網格劃分的尺寸；

S4，對BIM表面生成點云中每個虛擬網格中的點求解中心，并對實際點云每個虛擬網格中的點進行平面擬合，最后一一對應求解中心點到擬合平面的距離，該距離作為幕墻平面偏差被用于幕墻的定位檢測中。

2.根據權利要求1所述的一種基于虛擬網格的幕墻平面自動化偏差對比方法，其特征在于，所述步驟S1中三維掃描儀的距離參數分別為120m、270m、570m等，以及目標物合適的分辨率為1.5mm/10m，3mm/10m，6mm/10m，選擇120m，3mm/10m檔位即可滿足幕墻點云采集要求。

3.根據權利要求1所述的一種基于虛擬網格的幕墻平面自動化偏差對比方法，其特征在于，所述步驟S2中點云數據的預處理包括點云拼站、點云與BIM模型對齊、去噪、下采樣，具體包括：

點云拼站：采集到的點云數據與施工坐標系一致，且各站之間將進行拼站，設置靶標球進行坐標轉換；提取相鄰站中的共同靶標球球心坐標，進行點云拼站；

點云與BIM模型對齊：由于幕墻點云與BIM模型處于不同坐標系，進行坐標系轉換進行二者的對齊；將幕墻點云與設計墻面最大程度對齊，即滿足二者坐標系轉換；

去噪和下采樣：對幕墻點云進行預處理，包括點云去噪和下采樣；去噪算法包括曲率采樣，雙邊濾波。

4.根據權利要求1所述的一種基于虛擬網格的幕墻平面自動化偏差對比方法，其特征在于，所述步驟S3中鄰域算法具體包括以下：

由于幕墻檢測時點云密度隨著角度、距離的變化而改變，所以選擇固定距離鄰域算法進行鄰近點的搜索；固定距離鄰域算法通過對每一個點固定距離半徑范圍內的點進行查找，故該算法與傳統的固定點數鄰域算法相比，具有穩定的優點，即不被點云密度稀疏影響鄰點查找的效果。

5.根據權利要求4所述的一種基于虛擬網格的幕墻平面自動化偏差對比方法，其特征在于，所述步驟S4中擬合平面的方法包括以下兩種：

1)采用特征值法：采用特征值對觀測向量和系數矩陣偏差進行了考慮，并設置一個質量標準來最大程度進行特征的提取；

2)總體最小二乘法：總體最小二乘法則假設了x、y、z都有偏差的情況，此種同時假設三個方向的偏差更符合實際情況。

6.根據權利要求5所述的一種基于虛擬網格的幕墻平面自動化偏差對比方法，其特征在于，所述總體最小二乘法的原理如下：

首先假設某一平面的點云坐標為(x_i、y_i、z_i)，考慮x、y、z方向上均有偏差，則以下式子成立

式中，分別為x、y、z方向上的改正數，a、b、c分別位置系數

將上式整理可得

(A+E_A)X＝L+E_L(2)

式中，

L、EA、EL各表示(3)式對應的矩陣值，將式(2-7)表示為誤差方程式的形式為

(A+E_A)X＝L+e????(4)

e表示誤差

可以改寫為

式中，E＝[E_A?e]，用其表示的限制約束條件為

tr(EE^T)＝tr(E_AE_A^T+ee^T)＝vec(E_A)^Tvec(E_A)+e^Te＝min????(6)

vec表示將矩陣按列堆棧來向量化，tr是數學概念符號(矩陣)，min表示最小化該算式。