[发明专利]一种基于三维重构的异形构筑物尺寸检验方法及系统

权利要求书

1.一种基于三维重构的异形构筑物尺寸检验方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1)在构件上设置标记点，所述的标记点包括第一标记点、第二标记点和第三标记点，具体包括：

S101)在构件底座任一直角顶点处设置第一标记点(11)；

S102)以第一标记点为原点，以竖直向上为z轴正方向，按照右手螺旋准则建立标记坐标系；

S103)在标记坐标系x轴方向的另一顶点处，设置第二标记点(12)；

S104)在标记坐标系y轴方向的另一顶点处，设置第三标记点(13)；

S105)利用全站仪测量三个标记点的实际坐标；

S2)照片采集装置拍摄多个不同角度的构件照片；

S3)导入构件照片，重构生成点云模型，识别对应标记点并进行标记点匹配，得到包含点云中全部点的第一点集P，其中，所述的标记点匹配具体包括以下步骤：

S201)识别点云模型中分别与第一标记点(11)、第二标记点(12)和第三标记点(13)对应的第一对应标记点、第二对应标记点和第三对应标记点，并记录其坐标；

S202)平移和旋转点云模型，直到第一对应标记点、第二对应标记点和第三对应标记点坐标分别与第一标记点(11)、第二标记点(12)和第三标记点(13)的坐标之间的距离均方误差值最小时停止，完成标记点匹配；

S4)导入三维设计模型，将第一点集P中的点与三维设计模型相互关联，得到与第一点集P中的点一一对应的第二点集Q；

S5)将第一点集P和第二点集Q进行匹配调整，并得到误差云图；

S6)根据误差云图获取点云模型各部位与设计模型之间的误差，判断该误差是否在设定误差范围内，若是，则该构件尺寸合格，若否，则该构件尺寸不合格；

所述的标记点为由计算机生成的环状编码点，其包括圆心和圆心外围的黑白条段，所述的黑白条段由能够被计算机识别的二进制码编成，用于识别圆心位置和编号。

2.根据权利要求1所述的一种基于三维重构的异形构筑物尺寸检验方法，其特征在于，所述的步骤S4)具体包括以下步骤：

S401)取第一点集P中的一个点作该点的法向量；

S402)获取该法向量与三维设计模型表面的交点，作为第二点集Q中该点的对应点；

S403)重复步骤S401)和步骤S402)，遍历第一点集P中的全部点，得到与第一点集P中的点一一对应的第二点集Q。

3.根据权利要求1所述的一种基于三维重构的异形构筑物尺寸检验方法，其特征在于，所述的步骤S5具体包括以下步骤：

S501)构建匹配目标函数；

S502)将第一点集P代入匹配目标函数，并求解其变换参数；

S503)将求解所得的变换参数分别应用于第一点集P，得到新的第一点集P’；

S504)作新的第一点集P’中各点的法向量，获取各点法向量与三维设计模型表面的交点，形成与新的第一点集P’中的点一一对应的新的第二点集Q’；

S505)计算新的第一点集P’和新的第二点集Q’之间的均方差误差d，并将新的第一点集P’作为第一点集P，令新的第二点集Q’为第二点集Q，若均方差误差d小于等于设定阈值，或迭代的次数大于设定的最大迭代数，则完成第一点集P和第二点集Q的匹配调整，否则，重复执行步骤S502)～步骤S504)进行迭代；

S506)计算第一点集P到第二点集Q中对应点之间的距离代数值，并根据该代数值生成误差云图。

4.根据权利要求3所述的一种基于三维重构的异形构筑物尺寸检验方法，其特征在于，所述的目标函数的表达式为：

其中，R为旋转矩阵，t为平移向量，q_i为第二点集Q中的第i个点，p_i为第一点集P中的第i个点，N_P为第一点集P中点的个数；

所述的变换参数包括旋转矩阵R和平移向量t，其应用于第一点集P的表达式分别为：

P'＝R·P+t。