一种钢结构测量方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种钢结构测量方法及系统。所说测量方法包括：获取钢结构三维点云以及钢结构设计图纸的钢结构特征；所述钢结构设计图纸的钢结构特征包括测量特征以及定位特征；以所述测量特征以及所述定位特征作为输入，建立钢结构局部模型；根据所述定位特征在所述钢结构三维点云内确定定位结构特征；所述定位结构特征与所述定位特征相匹配；将所述定位结构特征输入所述钢结构局部模型，输出待测的测量特征；所述待测的测量特征包括钢结构的球心位置、角点、圆柱体半径、空间姿态角度以及空间几何量。采用本发明专利技术所提供的钢结构测量方法及系统能够提高钢结构的测量效率及精度。

A Method and System for Measuring Steel Structure

The invention discloses a steel structure measurement method and system. The measurement method includes: acquiring the three-dimensional point cloud of steel structure and the steel structure features of the steel structure design drawings; the steel structure features of the steel structure design drawings include the measurement features and positioning features; establishing the local model of the steel structure with the measurement features and the positioning features as input; and determining the positioning nodes in the three-dimensional point cloud of the steel structure according to the positioning features. Structural features; the positioning structural features match the positioning features; the positioning structural features are input into the local model of the steel structure to output the measured features; the measured features include the position of the spherical center of the steel structure, corners, radius of the cylinder, spatial attitude angle and spatial geometry. The steel structure measuring method and system provided by the invention can improve the measuring efficiency and accuracy of the steel structure.

【技术实现步骤摘要】
一种钢结构测量方法及系统
本专利技术涉及钢结构测量领域，特别是涉及一种钢结构测量方法及系统。
技术介绍
建筑钢结构在现代社会日趋兴盛，其相关的安装与变形监测是一项重要内容，现有技术中，可以实现钢结构测量的方法主要有：1.全站仪法。通过全站仪直接测量结构特征。该方法可以实现简单结构特征的测量，但是对于密集钢结构，存在测量节点多，受观测视角和位置限制，遮挡严重等多种缺点，一般无法解决密集复杂钢结构测量问题。2.激光扫描法。通过激光扫描获取的点云来拟合局部特征建模获取结构特征的位置及姿态。这种方法存在诸多缺陷，一是手动拟合特征受操作者经验限制，效率低，精度无法保障；二是复杂结构一般遮挡严重，存在死角多，很多待测量结构点云都是非完整点云，甚至严重缺失，无法获取准确测量特征；三是点云中存在大量噪声也给测量带来了困难。由上可知，采用传统测量方法难以完成密集复杂的钢结构测量任务，三维激光扫描方法能够快速获取钢结构三维点云，但是其密集的点云数据无法直接量测或者量测精度过低，往往需要通过特征拟合及提取才能够实现精确量测，耗时耗力，而且由于钢结构三维点云存在遮挡等原因导致点云不完整，由于特征拟合的精度与点云的质量密切相关，在特征拟合的精度方面也具有不确定性，因此给结构特征的精确测量带来许多问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种钢结构测量方法及系统，以解决现有技术中测量密集钢结构的效率及精度低的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种钢结构测量方法，包括：获取钢结构三维点云以及钢结构设计图纸的钢结构特征；所述钢结构设计图纸的钢结构特征包括测量特征以及定位特征；所述测量特征为待测球心、待测角点、待测局部表面形心、待测待定柱径以及柱姿态角；所述定位特征为定位球心、定位角点、定位局部表面形心以及定位待定柱径；所述测量特征与所述定位特征相对应；以所述测量特征以及所述定位特征作为输入，建立钢结构局部模型；所述钢结构局部模型包括单一模型以及组合模型；所述单一模型为球体模型、长方体模型或柱体模型；所述组合模型包括多个所述单一模型的组合或不规则多面体；所述不规则多面体包括工字钢、槽型钢以及箱型钢构；根据所述定位特征在所述钢结构三维点云内确定定位结构特征；所述定位结构特征与所述定位特征相匹配；将所述定位结构特征输入所述钢结构局部模型，输出待测的测量特征；所述待测的测量特征包括钢结构的球心位置、角点、圆柱体半径、空间姿态角度以及空间几何量。可选的，所述根据所述定位特征在所述钢结构三维点云内确定定位结构特征，具体包括：对所述钢结构三维点云进行整体去噪处理，得到去噪后的钢结构三维点云；对所述去噪后的钢结构三维点云进行划分，确定空间栅格；根据所述空间栅格确定所述钢结构三维点云的法向以及曲率信息；根据所述法向以及所述曲率信息确定基本几何形体点云；所述基本几何形体点云包括平面、球面以及曲线；根据所述基本几何形体点云拟合生成基本几何体以及表面，并与所述空间栅格关联，确定关联基本几何体；所述关联基本几何体为与所述空间栅格关联的基本几何体；所述基本几何体包括平面片、球体以及圆柱；根据所述关联基本几何体确定定位结构特征。可选的，所述将所述定位结构特征输入所述钢结构局部模型，输出待测的测量特征，具体包括：在所述钢结构局部模型的整体尺度范围内，遍历所述关联基本几何体确定匹配特征；所述匹配特征包括空间距离、尺度以及法向夹角；按照所述匹配特征，对所述钢结构局部模型进行七参数空间变换至所述钢结构三维点云所对应的位置，确定转换后的钢结构局部模型；根据所述定位结构特征，采用最近点迭代算法对所述关联基本几何体以及所述转换后的钢结构局部模型进行匹配，确定匹配后的钢结构局部模型；根据所述匹配后的钢结构局部模型确定待测的测量特征。一种钢结构测量系统，包括：三维点云以及钢结构特征获取模块，用于获取钢结构三维点云以及钢结构设计图纸的钢结构特征；所述钢结构设计图纸的钢结构特征包括测量特征以及定位特征；所述测量特征为待测球心、待测角点、待测局部表面形心、待测待定柱径以及柱姿态角；所述定位特征为定位球心、定位角点、定位局部表面形心以及定位待定柱径；所述测量特征与所述定位特征相对应；钢结构局部模型建立模块，用于以所述测量特征以及所述定位特征作为输入，建立钢结构局部模型；所述钢结构局部模型包括单一模型以及组合模型；所述单一模型为球体模型、长方体模型或柱体模型；所述组合模型包括多个所述单一模型的组合或不规则多面体；所述不规则多面体包括工字钢、槽型钢以及箱型钢构；定位结构特征确定模块，用于根据所述定位特征在所述钢结构三维点云内确定定位结构特征；所述定位结构特征与所述定位特征相匹配；待测的测量特征输出模块，用于将所述定位结构特征输入所述钢结构局部模型，输出待测的测量特征；所述待测的测量特征包括钢结构的球心位置、角点、圆柱体半径、空间姿态角度以及空间几何量。可选的，所述定位结构特征确定模块具体包括：去噪处理单元，用于对所述钢结构三维点云进行整体去噪处理，得到去噪后的钢结构三维点云；空间栅格确定单元，用于对所述去噪后的钢结构三维点云进行划分，确定空间栅格；法向及曲率信息确定单元，用于根据所述空间栅格确定所述钢结构三维点云的法向以及曲率信息；基本几何形体点云确定单元，用于根据所述法向以及所述曲率信息确定基本几何形体点云；所述基本几何形体点云包括平面、球面以及曲线；关联基本几何体确定单元，用于根据所述基本几何形体点云拟合生成基本几何体以及表面，并与所述空间栅格关联，确定关联基本几何体；所述关联基本几何体为与所述空间栅格关联的基本几何体；所述基本几何体包括平面片、球体以及圆柱；定位结构特征确定单元，用于根据所述关联基本几何体确定定位结构特征。可选的，所述待测的测量特征输出模块具体包括：匹配特征确定单元，用于在所述钢结构局部模型的整体尺度范围内，遍历所述关联基本几何体确定匹配特征；所述匹配特征包括空间距离、尺度以及法向夹角；钢结构局部模型确定单元，用于按照所述匹配特征，对所述钢结构局部模型进行七参数空间变换至所述钢结构三维点云所对应的位置，确定转换后的钢结构局部模型；钢结构局部模型匹配单元，用于根据所述定位结构特征，采用最近点迭代算法对所述关联基本几何体以及所述转换后的钢结构局部模型进行匹配，确定匹配后的钢结构局部模型；待测的测量特征确定单元，用于根据所述匹配后的钢结构局部模型确定待测的测量特征。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供了一种钢结构测量方法及系统，对于钢结构设计图纸的钢结构特征建立钢结构局部模型，在所述钢结构局部模型的基础上，根据定点特征在钢结构三维点云内确定定位结构特征，本专利技术以钢结构设计图纸的钢结构特征为基准，在进行特征测量时，不依赖于钢结构的三维点云特征，不需要对三维点云特征通过特征拟合及提取以实现钢结构特征的精确测量，只需在三维点云内确定与钢结构局部模型的定位特征相匹配的定位结构特征，本专利技术所提供的钢结构测量方法及系统极大地削弱了三维点云的质量影响，从而避免了因点云局部遮挡或者不完整带来的误差，提高了密集钢结构的测量效率及精度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢结构测量方法，其特征在于，包括：获取钢结构三维点云以及钢结构设计图纸的钢结构特征；所述钢结构设计图纸的钢结构特征包括测量特征以及定位特征；所述测量特征为待测球心、待测角点、待测局部表面形心、待测待定柱径以及柱姿态角；所述定位特征为定位球心、定位角点、定位局部表面形心以及定位待定柱径；所述测量特征与所述定位特征相对应；以所述测量特征以及所述定位特征作为输入，建立钢结构局部模型；所述钢结构局部模型包括单一模型以及组合模型；所述单一模型为球体模型、长方体模型或柱体模型；所述组合模型包括多个所述单一模型的组合或不规则多面体；所述不规则多面体包括工字钢、槽型钢以及箱型钢构；根据所述定位特征在所述钢结构三维点云内确定定位结构特征；所述定位结构特征与所述定位特征相匹配；将所述定位结构特征输入所述钢结构局部模型，输出待测的测量特征；所述待测的测量特征包括钢结构的球心位置、角点、圆柱体半径、空间姿态角度以及空间几何量。

【技术特征摘要】
1.一种钢结构测量方法，其特征在于，包括：获取钢结构三维点云以及钢结构设计图纸的钢结构特征；所述钢结构设计图纸的钢结构特征包括测量特征以及定位特征；所述测量特征为待测球心、待测角点、待测局部表面形心、待测待定柱径以及柱姿态角；所述定位特征为定位球心、定位角点、定位局部表面形心以及定位待定柱径；所述测量特征与所述定位特征相对应；以所述测量特征以及所述定位特征作为输入，建立钢结构局部模型；所述钢结构局部模型包括单一模型以及组合模型；所述单一模型为球体模型、长方体模型或柱体模型；所述组合模型包括多个所述单一模型的组合或不规则多面体；所述不规则多面体包括工字钢、槽型钢以及箱型钢构；根据所述定位特征在所述钢结构三维点云内确定定位结构特征；所述定位结构特征与所述定位特征相匹配；将所述定位结构特征输入所述钢结构局部模型，输出待测的测量特征；所述待测的测量特征包括钢结构的球心位置、角点、圆柱体半径、空间姿态角度以及空间几何量。2.根据权利要求1所述的钢结构测量方法，其特征在于，所述根据所述定位特征在所述钢结构三维点云内确定定位结构特征，具体包括：对所述钢结构三维点云进行整体去噪处理，得到去噪后的钢结构三维点云；对所述去噪后的钢结构三维点云进行划分，确定空间栅格；根据所述空间栅格确定所述钢结构三维点云的法向以及曲率信息；根据所述法向以及所述曲率信息确定基本几何形体点云；所述基本几何形体点云包括平面、球面以及曲线；根据所述基本几何形体点云拟合生成基本几何体以及表面，并与所述空间栅格关联，确定关联基本几何体；所述关联基本几何体为与所述空间栅格关联的基本几何体；所述基本几何体包括平面片、球体以及圆柱；根据所述关联基本几何体确定定位结构特征。3.根据权利要求2所述的钢结构测量方法，其特征在于，所述将所述定位结构特征输入所述钢结构局部模型，输出待测的测量特征，具体包括：在所述钢结构局部模型的整体尺度范围内，遍历所述关联基本几何体确定匹配特征；所述匹配特征包括空间距离、尺度以及法向夹角；按照所述匹配特征，对所述钢结构局部模型进行七参数空间变换至所述钢结构三维点云所对应的位置，确定转换后的钢结构局部模型；根据所述定位结构特征，采用最近点迭代算法对所述关联基本几何体以及所述转换后的钢结构局部模型进行匹配，确定匹配后的钢结构局部模型；根据所述匹配后的钢结构局部模型确定待测的测量特征。4.一种钢结构测量系统，其特征在于，包括：三维点云以及钢结构特征获取模块，用于获取钢结构三维点云以及钢结构设计图纸的钢结构特征；所述钢结构设计图纸的钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国利，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：北京,11