一种建筑室内观感质量衡量方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种建筑室内观感质量衡量方法，包括获取待测房间的点云数据；根据点云数据获取每面墙上所有点的集合并检查每两面墙是否存在交角；为每面墙上每个点赋予颜色并绘制在二维平面上，实现墙壁平整度可视化过程；根据交角及该交角对应的墙面计算得到两个基准平面；根据两个基准平面，对该交角对应的墙面上的点赋予颜色并绘制在同一个二维平面上，实现交角方正程度可视化过程。本发明专利技术还提供一种建筑室内观感质量衡量系统，通过将室内观感质量衡量过程拆分为墙壁平整度可视化过程和交角方正程度可视化过程，将墙壁平整度和交角方正程度在二维平面上去表示，可以为检测人员直观地呈现检测结果，大大提高检测的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种建筑室内观感质量衡量方法及系统
本专利技术涉及建筑质量检测
，更具体的，涉及一种建筑室内观感质量衡量方法及系统。
技术介绍
建筑室内观感质量的检查与评价是一项重要的装修质量管理工作，墙面是否平整、是否与地面垂直、两相邻墙面整体是否呈90度(即墙面方正)、两相邻墙面交接位置是否呈90度(即阴阳角方正)、天花板面是否平整(或整体呈水平)等等，均会影响到房屋装修的视觉观感和入住者的居住体验，甚至影响到家具的安装和使用。在国家及行业验收规范中对此类问题均有检测、验收标准。比如在墙面平整度和垂直度均采用长2米宽2.5公分的铝合金直尺(俗称“靠尺”)进行检查，在墙面不同位置摆放靠尺，并用塞尺检查墙面与靠尺贴墙面的缝隙大小(即平整度检查)或观察靠尺的摆针偏离0刻线的程度(即垂直度检查)；对于墙角阴阳角方正则采用足长为13公分的直角检查尺，在墙角不同高度水平摆放检查尺，并将尺的两足分别贴合到相邻的两个墙面，观察尺的指针偏离0刻线的程度；对于天花板的水平度检查，则通过塔尺测量天花板任意点到水平基准线的距离极差，来判断天花板面上各点是否接近水平。现有的检测方法和衡量方法存在较大的局限性：(1)由于墙面尺寸大，而靠尺所能覆盖的范围有限，靠尺仅能部分地反映墙面局部的平整或垂直情况，并且由于手工作业工作量非常大，在实际工程管理中，对某一面墙一般仅能进行3到5尺的抽检，经常导致存在平整度或垂直度问题的墙面部分没有被检查到，使得相应位置的质量问题无法被发现，最终影响到房屋交付的装修观感效果以及交付后的使用效；(2)墙的转角是连续的两个墙面的空间夹角，但是直角检查尺只能在若干制定高度位置去衡量墙面阴阳角是否方正，无法全面、完整地反映墙角的空间位置关系；(3)天花板的面积尺寸较大，一般1间房利用塔尺仅能测量5到10个点到水平基准线的距离，进而通过极差反映天花板的水平度，但是大部分位置是未被测量到的，也无法更精细地刻画天花板的平整情况。(4)如果要把墙面、天花面等相关问题全部找出，现有手工量尺方法虽然可以实现，但是必须要投入数倍的人力、花费数倍的时间，导致成本高企，无法为工程实际所接受。(5)即便使用现有手工量尺的方法找出了墙面(天花面)的不合格问题，但是无法给出造成墙面(天花面)不合格的范围，施工人员进行整改时同样需要用依赖靠尺的复核以及工人师傅的个人经验才能达到较好的修复效果，经常存在不合格问题返修后仍然不合格的现象。公开号CN111238352A的中国专利技术专利申请于2020年6月5日公开了一种墙面虚拟靠尺检测方法、系统、设备和存储介质，虽然公开了一种虚拟靠尺可以实现高效且准确地确定墙面测量中的靠尺位姿，提高墙面测量精度，降低实测实量中的时间成本和人工成本，但其并无法实现装修观感效果的直观表达，检测效率低。
技术实现思路
本专利技术为克服现有的靠尺在使用过程中，存在无法实现装修观感效果的直观表达、检测效率低的技术缺陷，提供一种建筑室内观感质量衡量方法及系统。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种建筑室内观感质量衡量方法，包括墙壁平整度可视化过程和交角方正程度可视化过程；具体包括以下步骤：S1：通过扫描采集待测房间的点云数据；S2：使用聚类分析法对点云数据进行处理，将墙壁进行分割，获取每面墙上所有点的集合；S3：根据每面墙上的点的集合，检查每两面墙是否存在交角，若存在，则记录交角及该交角对应的墙面；S4：利用每面墙上的点的集合建立该墙面的拟合平面及竖直平面，为每面墙上每个点赋予颜色；将赋予颜色后的点集合绘制在二维平面上，实现墙壁平整度可视化过程；S5：根据交角及该交角对应的墙面计算其对应的棱线和居中平面，将居中平面沿棱线分别以顺时针和逆时针方向旋转，得到两个基准平面；S6：根据两个基准平面，对该交角对应的墙面上的点赋予颜色；将赋予颜色后的点集合绘制在同一个二维平面上，实现交角方正程度可视化过程。上述方案中，通过将室内观感质量衡量过程拆分为墙壁平整度可视化过程和交角方正程度可视化过程，将墙壁平整度和交角方正程度在二维平面上去表示，可以为检测人员直观地呈现检测结果，大大提高检测的效率；同时，在需要修复过程中，仅需参照图修复即可，无需再进行多次测量，提高工作效率。其中，在所述步骤S4和步骤S6中，所述颜色表示每个凹凸值对应的颜色，具体为：取一半颜色表示凹陷，一半颜色表示凸起，因此凹陷和凸起各有color_number//2种颜色；其中：color_number表示颜色的数量，a//b表示a整除b；当color-number为奇数时，color_number/2会余下0.5，即将剩余的这种颜色表示凹凸之间的过渡状态；定义小于零的数值为凹陷，大于等于零的数值为凸起，则数值x对应的颜色种类计算过程为：当x≠0时：A＝(|x|//color_step×(x/|x|)+color_number/2)//1颜色种类＝min(max(A,1),color_number)当x＝0时：颜色种类＝color_number//2+1其中，color_step表示每种颜色代表的范围大小。其中，在所述步骤S4中，所述利用每面墙上的点的集合Wi建立该墙面的拟合平面Pi及竖直平面Pvi，为每面墙上每个点赋予颜色的过程具体为：S41：取Wi的均值点pi作为拟合平面Pi上的一点，对Wi做主成分分析，记录第三主成分为vi；记pi→原点(0，0，0)的向量为ai，计算vi与ai的点积；若点积小于零，则反转vi；否则，保持vi不变；S42：将vi归一化后则为拟合平面Pi的法向量；S43：同样取pi为竖直平面Pvi上的一点，记向量(0，0，1)与vi的叉积为bi，则vi与bi的叉积即为竖直平面Pvi的法向量；S44：将Wi中每个点表示为p，记pi→p的向量为c，计算c与竖直平面Pvi的法向量的点积d；S45：根据d的值作为数值x，计算点p对应的颜色，完成墙上每个点颜色的赋予。上述方案中，步骤S4中使用竖直平面Pvi是考虑到实际应用过程中，工程人员除了关注墙壁的平整程度外，还会关注墙壁的竖直程度；若不需要考虑竖直程度，则可以直接采用拟合平面Pi代替竖直平面Pvi进行所有步骤。其中，在所述步骤S4中，所述将赋予颜色后的点集合绘制在二维平面上过程具体为：S46：为Wi建立平面直角坐标系Si，其中，令pi为Si原点，bi为Si的X轴，向量(0，0，1)为Si的Y轴；S47：记Si的原点pi→p的向量为c，计算c与X轴的点积，即为p在Si中的X轴坐标；计算计算c与Y轴的点积，即为p在Si中的Y轴坐标；S48：将步骤S45得到的每个点的颜色绘制在二维平面Si上，实现墙壁平整度可视化过程。其中，所述步骤S5具体包括以下步骤：S51：将交角记为Ci，该交角对应的墙面记为W1、W2，分别建立拟合平面P1、P2；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种建筑室内观感质量衡量方法，其特征在于，包括墙壁平整度可视化过程和交角方正程度可视化过程；具体包括以下步骤：/nS1：通过扫描采集待测房间的点云数据；/nS2：使用聚类分析法对点云数据进行处理，将墙壁进行分割，获取每面墙上所有点的集合；/nS3：根据每面墙上的点的集合，检查每两面墙是否存在交角，若存在，则记录交角及该交角对应的墙面；/nS4：利用每面墙上的点的集合建立该墙面的拟合平面及竖直平面，为每面墙上每个点赋予颜色；将赋予颜色后的点集合绘制在二维平面上，实现墙壁平整度可视化过程；/nS5：根据交角及该交角对应的墙面计算其对应的棱线和居中平面，将居中平面沿棱线分别以顺时针和逆时针方向旋转，得到两个基准平面；/nS6：根据两个基准平面，对该交角对应的墙面上的点赋予颜色；将赋予颜色后的点集合绘制在同一个二维平面上，实现交角方正程度可视化过程。/n

【技术特征摘要】
1.一种建筑室内观感质量衡量方法，其特征在于，包括墙壁平整度可视化过程和交角方正程度可视化过程；具体包括以下步骤：
S1：通过扫描采集待测房间的点云数据；
S2：使用聚类分析法对点云数据进行处理，将墙壁进行分割，获取每面墙上所有点的集合；
S3：根据每面墙上的点的集合，检查每两面墙是否存在交角，若存在，则记录交角及该交角对应的墙面；
S4：利用每面墙上的点的集合建立该墙面的拟合平面及竖直平面，为每面墙上每个点赋予颜色；将赋予颜色后的点集合绘制在二维平面上，实现墙壁平整度可视化过程；
S5：根据交角及该交角对应的墙面计算其对应的棱线和居中平面，将居中平面沿棱线分别以顺时针和逆时针方向旋转，得到两个基准平面；
S6：根据两个基准平面，对该交角对应的墙面上的点赋予颜色；将赋予颜色后的点集合绘制在同一个二维平面上，实现交角方正程度可视化过程。


2.根据权利要求1所述的一种建筑室内观感质量衡量方法，其特征在于，在所述步骤S4和步骤S6中，所述颜色表示每个凹凸值对应的颜色，具体为：
取一半颜色表示凹陷，一半颜色表示凸起，因此凹陷和凸起各有color_number//2种颜色；其中：color_number表示颜色的数量，a//b表示a整除b；
当color-number为奇数时，color_number/2会余下0.5，即将剩余的这种颜色表示凹凸之间的过渡状态；
定义小于零的数值为凹陷，大于等于零的数值为凸起，则数值x对应的颜色种类计算过程为：
当x≠0时：
A＝(|x|//color_step×(x/|x|)+color_number/2)//1
颜色种类＝min(max(A,1),color_number)
当x＝0时：
颜色种类＝color_number//2+1
其中，color_step表示每种颜色代表的范围大小。


3.根据权利要求2所述的一种建筑室内观感质量衡量方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述利用每面墙上的点的集合Wi建立该墙面的拟合平面Pi及竖直平面Pvi，为每面墙上每个点赋予颜色的过程具体为：
S41：取Wi的均值点pi作为拟合平面Pi上的一点，对Wi做主成分分析，记录第三主成分为vi；记pi→原点(0，0，0)的向量为ai，计算vi与ai的点积；若点积小于零，则反转vi；否则，保持vi不变；
S42：将vi归一化后则为拟合平面Pi的法向量；
S43：同样取pi为竖直平面Pvi上的一点，记向量(0，0，1)与vi的叉积为bi，则vi与bi的叉积即为竖直平面Pvi的法向量；
S44：将Wi中每个点表示为p，记pi→p的向量为c，计算c与竖直平面Pvi的法向量的点积d；
S45：根据d的值作为数值x，计算点p对应的颜色，完成墙上每个点颜色的赋予。


4.根据权利要求3所述的一种建筑室内观感质量衡量方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述将赋予颜色后的点集合绘制在二维平面上过程具体为：
S46：为Wi建立平面直角坐标系Si，其中，令pi为Si原点，bi为Si的X轴，向量(0，0，1)为Si的Y轴；
S47：记Si的原点pi→p的向量为c，计算c与X轴的点积，即为p在Si中的X轴坐标；计算计算c与Y轴的点积，即为p在Si中的Y轴坐标；
S48：将步骤S45得到的每个点的颜色绘制在二维平面Si上，实现墙壁平整度可视化过程。


5.根据权利要求2所述的一种建筑室内观感质量衡量方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括以下步骤：
S51：将交角记为Ci，该交角对应的墙面记为W1、W2，分别建立拟合平面P1、P2；
S52：记P1、P2的相交线为Ci的棱线R1；若棱线Ri的方向向量与向量(0,0,1)的点积小于零，将棱线Ri的方向向量反转；
S53：记棱线Ri上的一点pi为居中平面Pci上的一点，将P1、P2的法向量之和归一化，记为向量α；记棱线Ri的方向向量与向量α的叉积v'i为居中平面Pci的法向量...

【专利技术属性】
技术研发人员：周汇声，邓波，吴浩彬，谭家成，刘英武，王向辰，
申请(专利权)人：广东领盛装配式建筑科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44