[发明专利]一种基于三维点云的施工进度自动检测方法

说明书

本发明公开了一种基于三维点云的施工进度自动检测方法，包括如下步骤：将计划BIM模型和现场建筑图片序列发送至点云获取模块，点云获取模块根据计划BIM模型生成现场建筑点云和计划BIM点云发送至点云配准模块，点云获取模块分析现场建筑图片序列得到的现场相机内外参和矫正的现场图片发送至进度感知模块，点云配准模块对现场建筑点云和计划BIM点云配准，将两点云的配准结果发送至进度感知模块，进度感知模块根据相机参数、现场图片、配准后的计划点云和现场点云，通过算法推理生成四种不同的体素进度感知标签，实现施工进度的自动检测。本发明有效提升建设效率和建设质量，以及进度感知自动化、数字化和可视化程度，提高智慧建造发展水平。

技术领域

本发明涉及BIM、三维重建、图像采集、点云配准等技术领域，特别是涉及一种基于三维点云的施工进度自动检测方法。

背景技术

当前，在智慧建造这一基础设施建设领域，我国与发达国家仍存在不小差距。将新一代信息技术与传统建筑业深度融合，促进建筑工业化、数字化、智能化升级，是我国抢占建筑业未来科技发展高地的战略选择。

现阶段，智慧建造中的项目控制仍采用传统的人工检验方法，进度感知自动化、数字化和可视化程度不足。在进度感知应用中，在建建筑点云和设计BIM模型点云仍采用手动或者半自动的配准方法。在再制造零件修复应用中，待修复空间的提取仍然采用借助点云处理软件手动选取的方法。在项目进度感知应用中，现场数据采集环境可能极为复杂，采集的现场数据很难完整地反映出现场在建建筑的全部元素。

发明内容

针对上述背景技术中存在的问题，本发明为提升项目进度自动化程度，降低人工主观操作干扰，保证采集数据完整性，提出的现场在建建筑和计划BIM模型进度自动检测方法主要由点云数据获得、点云空间配准、进度感知这三个管道流程组成。通过现场建筑点云数据获得计划BIM模型的点云表征；通过点云空间配准实现了现场建筑点云和计划BIM点云的空间一致性；最后，联合配准后的点云以及现场图像等其他信息实现施工进度检测。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种基于三维点云的施工进度自动检测方法。包括如下步骤：

S1.将计划BIM模型和现场建筑图片序列发送至点云获取模块；

S2.点云获取模块根据计划BIM模型，结合摄影测量方法用STL面片随机采样方法生成现场建筑点云和计划BIM点云，并发送至点云配准模块；

S3.点云获取模块分析现场建筑图片序列，生成现场相机内外参和矫正的现场图片，并发送至进度感知模块；

S4.点云配准模块对现场建筑点云和计划BIM点云进行配准，考虑点云尺度差异问题，结合主成分分析OBB包围盒点云尺度估计算法和双向距离的Scale-ICP点云精配准算法生成两种点云配准结果，并发送至进度感知模块；

S5.进度感知模块根据相机参数、现场图片、配准后的计划点云和现场点云，通过点云孔洞推理算法和点云遮挡推理算法，生成四种不同的体素进度感知标签，完成施工进度的自动检测。

进一步，所述步骤S2中，所述的STL面片随机采样的点云生成方法，以点云数据到STL数据映射的完整性、均匀性和随机性为主要目标。以三角面片面积大小为指标，随机等概率地选择一个三角面片；在选定三角面片的基础上，随机等概率地生成一个离散点；通过循环上述操作，最终从STL文件中生成既定数量的点云。

进一步，所述步骤S4中，所述的主成分分析OBB包围盒点云尺度估计算法方法具体步骤包含如下子步骤：

S41：利用主成分分析法，计算两点云主轴；

S42：将两点云投影在主轴的三个平面上，绘制OBB包围盒；

S43：以两点云OBB包围盒体积比的立方根作为最终尺度估计值；

S44：算法结束。