基于倾斜摄影的施工现场地面激光扫描仪扫描规划方法技术

本发明专利技术提供一种基于倾斜摄影的施工现场地面激光扫描仪扫描规划方法，包括步骤：S1：使用无人机对现场进行拍摄并导入建模软件进行三维重建和点云数据获取；S2：对点云数据进行初步处理；S3：对点云数据进行分类；S4：根据扫描仪参数和扫描精度要求设定扫描最大距离和最大扫描角度；S5：可视性判断和扫描范围统计；S6：采用遗传算法对施工现场进行扫描规划；S7：设置扫描分辨率。本发明专利技术的一种基于倾斜摄影的施工现场地面激光扫描仪扫描规划方法，采用遗传算法对施工现场进行扫描规划，通过对预选测站点进行二进制编码，设置相关筛选标准、适应度标准、迭代方法和终止标准，最终获取最佳扫描测站点组合。描测站点组合。描测站点组合。

【技术实现步骤摘要】
基于倾斜摄影的施工现场地面激光扫描仪扫描规划方法


[0001]本专利技术涉及地面激光扫描仪扫描规划方法
，尤其涉及一种基于倾斜摄影的施工现场地面激光扫描仪扫描规划方法。

技术介绍

[0002]随着计算机视觉技术的快速发展，三维激光扫描技术以高精度、可以短时间快速获得大量点云信息的优势在土木工程领域的应用越来越广泛，但是目前地面激光扫描仪在扫描前仍需人工进行提前规划，传统地面激光扫描仪扫描规划通常基于现有的BIM模型或者CAD模型进行，或者依靠专业现场人员进行人工规划。然而大多数情况下施工阶段难以有较为完备的模型，而且基于BIM或CAD模型难以考虑施工现场的复杂环境，依靠专业人员扫描经验在现场进行规划也容易因为个人判断影响导致扫描规划耗时更长，无法在保证扫描完整度的情况下以最少的测站完成扫描。
[0003]随着机动性好、操作简便的消费级无人机的普及，倾斜摄影测量技术通过快速拍摄大量图片进行三维重建的优势也在众多领域得到快速发展，但目前倾斜摄影建模精度仍限制在厘米级，难以达到地面激光扫描仪毫米级地精度。正是在此境况下，本技术结合消费级无人机倾斜摄影快速建模的优势，可以在无施工模型的情况下实现施工现场地面激光扫描仪的快速规划。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种基于倾斜摄影的施工现场地面激光扫描仪扫描规划方法，以追求在最少的时间完成较高完整度和符合LOD标准的三维激光扫描。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供一种基于倾斜摄影的施工现场地面激光扫描仪扫描规划方法，包括步骤：
[0006]S1：使用无人机对现场进行拍摄并导入建模软件进行三维重建和点云数据获取；
[0007]S2：对所述点云数据进行初步处理；
[0008]S3：对所述点云数据进行分类，所述点云数据的类别包括扫描目标点云、遮挡点云和预选扫描点点云；
[0009]S4：根据扫描仪参数和扫描精度要求设定扫描最大距离和最大扫描角度；
[0010]S5：可视性判断和扫描范围统计；
[0011]S6：采用遗传算法对施工现场进行扫描规划；
[0012]S7：设置扫描分辨率。
[0013]优选地，所述S2步骤中，首先确认所述扫描规划的范围，将不属于扫描规划的范围的所述点云数据进行删除，其次，将现场拍摄到的可移动障碍物进行删除，所述可移动障碍物包括现场履带吊车点云和现场登高车点云。
[0014]优选地，所述S3步骤中，所述扫描目标点云通过手动选择确定；所述预选扫描点点
云采用统计、点云滤波和点云降采样的方法进行获取；所述遮挡点云为除了所述扫描目标点云和所述预选扫描点点云外的现场剩余点云。
[0015]优选地，所述S5步骤中，所述可视性判断是将所述扫描目标点云和所述预选扫描点点云作连线，首先进行两点距离计算和测站垂直扫描角计算，如果不满足距离要求或垂直角度要求，即无需进行后续计算即判断此所述扫描目标点云对当前预选测站点不可视；若满足精度要求，则需要对其是否符合可视性标准进行判断，为增强可视性判断的冗余度，将距离两点连线为轴线0.1m范围内是否有所述遮挡点云作为判断标准，若存在有所述遮挡点云，则判定为有遮挡，该扫描目标点云对于当前所述预选测站点不可视；基于以上流程，计算每个所述预选测站点对于所述扫描目标点云的扫描范围。
[0016]优选地，所述S6步骤进一步包括步骤：
[0017]S61：设置适应度指标，所述适应度指标满足公式：
[0018][0019]其中，F表示适应度，m表示所述预选测站点个数，f
i
表示适应度占用比例；
[0020]S62：对所述预选测站点进行二进制编码；
[0021]将所述预选测站点按顺序放置在染色体上，对于采用的所述预选测站点对应位置的染色体编码应设置为1，未采用的所述预选测站点应设置为0，依次类推完成所述预选测站点的染色体编码；
[0022]S63：设置遗传算法筛选条件、迭代规则和终止规则。
[0023]优选地，所述S7步骤中，根据预想扫描LOD标准，计算每个测站点到可视目标扫描点的平均距离，根据分辨率与距离对应关系，设置相应的分辨率。
[0024]本专利技术由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：
[0025]1.本专利技术不需要提供BIM模型或者CAD模型，而是基于施工现场实际建模数据；
[0026]2.本专利技术中施工现场信息获取是基于消费级无人机现场照片拍摄，相对于无人机载激光雷达，具有速度快、费用低的特点；
[0027]3.本专利技术依托现场实际扫描平台进行获取，考虑到施工现场杂物堆放的影响和现场建筑物的遮挡情况；
[0028]4.本专利技术考虑了激光扫描仪扫描精度和扫描细节程度；
[0029]5.本专利技术采用的是启发式算法进行迭代计算，相对于传统的加权贪婪算法，计算出的结果为最优结果。
附图说明
[0030]图1为本专利技术实施例的基于倾斜摄影的施工现场地面激光扫描仪扫描规划方法的流程图；
[0031]图2为本专利技术实施例的采用遗传算法对施工现场进行扫描规划的流程图；
[0032]图3为本专利技术实施例的遗传算法编码方法原理图。
具体实施方式
[0033]下面根据附图图1～图3，给出本专利技术的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本专利技术的功能、特点。
[0034]请参阅图1～图3，本专利技术实施例的一种基于倾斜摄影的施工现场地面激光扫描仪扫描规划方法，包括步骤：
[0035]S1：使用无人机对现场进行拍摄并导入建模软件进行三维重建和点云数据获取；
[0036]可以采用市面上具有RTK功能的消费级无人机进行航线规划和倾斜摄影拍照，将拍摄照片导入相关处理软件自动进行三维建模和点云输出。
[0037]S2：对点云数据进行初步处理；
[0038]首先确认扫描规划的范围，将不属于扫描规划的范围的点云数据进行删除，其次，将现场拍摄到的可移动障碍物进行删除，可移动障碍物包括现场履带吊车点云和现场登高车点云等。
[0039]S3：对点云数据进行分类，点云数据的类别包括扫描目标点云、遮挡点云和预选扫描点点云；
[0040]扫描目标点云通过手动选择确定；预选扫描点点云采用统计、点云滤波和点云降采样的方法进行获取；遮挡点云为除了扫描目标点云和预选扫描点点云外的现场剩余点云。
[0041]扫描目标区域需要进行手动选择并筛选出来。其次，预选扫描点点云需要通过统计进行筛选，因为预选测站点需要为平面以便更好的架设仪器，因此通过点云的Z方向坐标进行统计。由于考虑到地面会堆放杂物等障碍物无法架站，因此采用高程间隔为0.2m进行点云数量统计，以便将地面和障碍物分开，根据统计结果，较为明显的几个高程数据范围会有峰值出现，峰值数据即为可放置站点点云。然而，某些地面点或平台点仅仅具有很小的平面，并不适合作为测站点，此时需要对所提取的预选测站点进行筛选，采用点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于倾斜摄影的施工现场地面激光扫描仪扫描规划方法，包括步骤：S1：使用无人机对现场进行拍摄并导入建模软件进行三维重建和点云数据获取；S2：对所述点云数据进行初步处理；S3：对所述点云数据进行分类，所述点云数据的类别包括扫描目标点云、遮挡点云和预选扫描点点云；S4：根据扫描仪参数和扫描精度要求设定扫描最大距离和最大扫描角度；S5：可视性判断和扫描范围统计；S6：采用遗传算法对施工现场进行扫描规划；S7：设置扫描分辨率。2.根据权利要求1所述的基于倾斜摄影的施工现场地面激光扫描仪扫描规划方法，其特征在于，所述S2步骤中，首先确认所述扫描规划的范围，将不属于扫描规划的范围的所述点云数据进行删除，其次，将现场拍摄到的可移动障碍物进行删除，所述可移动障碍物包括现场履带吊车点云和现场登高车点云。3.根据权利要求2所述的基于倾斜摄影的施工现场地面激光扫描仪扫描规划方法，其特征在于，所述S3步骤中，所述扫描目标点云通过手动选择确定；所述预选扫描点点云采用统计、点云滤波和点云降采样的方法进行获取；所述遮挡点云为除了所述扫描目标点云和所述预选扫描点点云外的现场剩余点云。4.根据权利要求3所述的基于倾斜摄影的施工现场地面激光扫描仪扫描规划方法，其特征在于，所述S5步骤中，所述可视性判断是将所述扫描目标点云和所述预选扫描点点云作连线，首先进行两点距离计算和...

【专利技术属性】
技术研发人员：林思伟，李红梅，赵金城，段立平，刘吉明，缪季，
申请(专利权)人：上海建工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：