一种基于计算机视觉的城市图纸识别自动化建模方法和设备与流程

1.本发明涉及城市规划技术领域，具体为一种基于计算机视觉的城市图纸识别自动化建模方法和设备。


背景技术：

2.随着计算机运算、网络通信、机器视觉等技术发展，通过图像设备在城市中进行设备数据搜集，利用网络通信建立设备模型，通过计算机程序实现智慧城市建模是近年来快速发展的课题之一。目前，城市建模的关注点已经从单个物体建模发展到对城市的大规模场景建模，现有技术几乎全部集中在城市建筑物与道路的规划设计的建模上。然而传统建模方法需要对城市中各个模型进行大量分析，且各模型之间连接关系复杂，使得城市建模效率低下，不能满足工作人员需求。
3.目前，基于纸质规划图纸的识别方法有多种，渤海油田等引进的skantck系统，挪威与德国合资的sysscan系统、美国的anatechmetag系统、加拿大的datapash系统等，主要应用了模板匹配、约束网络、条件判别属性关联图和规则等方法。由于工程图不是简单线条的组合，而是包含结构与功能的意义，因此，如果识别系统在识别线条的基础上具有对图纸一定的理解功能，才有可能真正实现工程图的重建。松下公司研制的机械图自动识别装置可以对图面线条与尺寸标注进行一定的校验；德国柏林工业大学研制的casus系统可以识别手绘的机械设计草图；美国andre公司与卡内基一梅隆大学合作研制的audre智能图像系统不仅保留了点阵形的光栅图像存贮管理及手工编辑功能，一方面用硬件实现模式识别、模式匹配、以及矢量转换功能。但这几种方法计算量大、对线条几何形状要求高，不适用于基于规则的建筑工程图识别方法，鉴于此，我们提出一种基于计算机视觉的城市图纸识别自动化建模方法和设备。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于计算机视觉的城市图纸识别自动化建模方法和设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种基于计算机视觉的城市图纸识别自动化建模设备，包括：
7.底板，所述底板的顶面滑动连接有两个移动板，两个所述移动板上均滑动连接有两个滑块，多个所述滑块上均开设有第一螺纹孔，多个所述第一螺纹孔内均螺纹连接有螺栓；
8.调节机构，所述调节机构设置在底板上，且用于调节两个移动板之间的间距；
9.多个滑杆，多个所述滑杆固定安装在底板的顶面，多个所述滑杆的顶端固定安装有同一个顶板，多个所述滑杆上滑动连接有同一个升降板；
10.升降机构，所述升降机构设置在顶板上，且用于调节升降板的高度；
11.横向移动板，所述横向移动板滑动连接在升降板的底面，所述升降板的底面固定
安装有两个安装板，两个所述安装板之间固定安装有两个滑柱，两个所述滑柱上滑动连接有纵向移动板，所述纵向移动板的底面设置有摄像头；
12.横向移动机构，所述横向移动机构设置在升降板上，且用于带动横向移动板移动；
13.纵向移动机构，所述纵向移动机构设置在两个安装板上，且用于带动纵向移动板移动。
14.优选的，所述调节机构包括下槽，所述下槽开设在底板的顶面，所述下槽内转动连接有第一丝杆，所述第一丝杆上设置有两段旋向相反的螺纹，所述第一丝杆上螺纹连接有两个第一螺纹套，两个所述第一螺纹套滑动连接在下槽内，两个所述第一螺纹套的顶面分别与两个移动板的底面固定连接，所述底板的一侧固定安装有电机a，所述电机a输出轴的一端与第一丝杆的一端固定连接。
15.优选的，所述升降机构包括两个顶块，两个所述顶块之间转动连接有转轴，所述转轴上固定安装有多个第一连接杆，所述升降板的顶面固定安装有多个安装块，多个所述安装块的一侧均转动连接有第二连接杆，所述第二连接杆的一端与第一连接杆的一侧转动连接，其中一个所述顶块的一侧固定安装有电机b，所述电机b输出轴的一端与转轴的一端固定连接。
16.优选的，所述横向移动机构包括内槽，所述内槽开设在升降板上，所述内槽内转动连接有第二丝杆，所述第二丝杆上螺纹连接有第二螺纹套，所述第二螺纹套滑动连接在内槽内，所述第二螺纹套的底面与横向移动板的顶面固定连接，所述升降板的一侧固定安装有电机c，所述电机c输出轴的一端与第二丝杆的一端固定连接。
17.优选的，所述纵向移动机构包括第二螺纹孔，所述第二螺纹孔开设在纵向移动板的一侧，两个所述安装板之间转动连接有第三丝杆，所述第三丝杆与第二螺纹孔螺纹连接，其中一个所述安装板的一侧固定安装有电机d，所述电机d输出轴的一端与第三丝杆的一端固定连接。
18.优选的，多个所述螺栓的底端均固定安装有压紧块。
19.一种基于计算机视觉的城市图纸识别自动化建模方法，包括以下步骤：
20.s1、获取城市图纸，将图纸放入底板上，通过摄像头将城市图纸的录入计算机，并进行处理，得到城市数字图像；
21.s2、使用三维软件识别并分离出城市数字图像中的空间要素图像和矢量文字，然后把分离出的空间要素图像转换成矢量图形；
22.s3、将矢量图形导入三维软件中，采集地图中道路特征及用户数据；
23.s4、根据各个道路特征采集的数据提取出的空间要素根据种类进行分类，将街区、建筑、自然地物进行分类，构成设备模型；
24.s5、将矢量文件与设备模型转化为三维数据库，然后将三维数据库导入到vr虚拟软件，形成虚拟现实环境，从而完成城市三维空间的建模。
25.优选的，所述用户数据包括用户名称、用户范围、用户位置、用户类型。
26.优选的，所述三维软件为gis、cad软件。
27.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
28.1.该基于计算机视觉的城市图纸识别自动化建模方法和设备，将城市图纸放置在底板上方，根据图纸的大小，通过调节机构调节两个移动板的间距，再滑动滑块，调节滑块
的位置，当滑块位置调节后转动螺栓，通过压紧块将城市图纸压紧，使其位置限位。
29.2.该基于计算机视觉的城市图纸识别自动化建模方法和设备，图纸固定后通过升降机构，带动升降板升降，从而使摄像头靠近图纸，再通过横向移动机构与纵向移动机构的配合来带动摄像头进行横向调节与纵向调节，使摄像头可以将整个图纸进行扫描，方便进行滑块d建模。
附图说明
30.图1为本发明的整体结构示意图；
31.图2为本发明中立体结构示意图；
32.图3为本发明中升降板剖面结构示意图；
33.图4为本发明图1中a部放大结构示意图；
34.图5为本发明中底板剖面结构示意图；
35.图6为本发明图2中b部放大结构示意图；
36.图7为本发明流程示意图。
37.图中：1、底板；2、移动板；3、滑块；4、第一螺纹孔；5、螺栓；6、滑杆；7、顶板；8、升降板；9、横向移动板；10、安装板；11、滑柱；12、纵向移动板；13、摄像头；14、下槽；15、第一丝杆；16、第一螺纹套；17、电机a；18、顶块；19、转轴；20、第一连接杆；21、安装块；22、第二连接杆；23、电机b；24、内槽；25、第二丝杆；26、第二螺纹套；27、电机c；28、第二螺纹孔；29、第三丝杆；30、电机d；31、压紧块。
具体实施方式
38.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
40.在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
41.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
42.请参阅图1-图7所示，本发明提供的一种技术方案：
43.一种基于计算机视觉的城市图纸识别自动化建模方法和设备，包括：
44.底板1，底板1的顶面滑动连接有两个移动板2，两个移动板2上均滑动连接有两个滑块3，多个滑块3上均开设有第一螺纹孔4，多个第一螺纹孔4内均螺纹连接有螺栓5；
45.调节机构，调节机构设置在底板1上，且用于调节两个移动板2之间的间距；
46.多个滑杆6，多个滑杆6固定安装在底板1的顶面，多个滑杆6的顶端固定安装有同一个顶板7，多个滑杆6上滑动连接有同一个升降板8；
47.升降机构，升降机构设置在顶板7上，且用于调节升降板8的高度；
48.横向移动板9，横向移动板9滑动连接在升降板8的底面，升降板8的底面固定安装有两个安装板10，两个安装板10之间固定安装有两个滑柱11，两个滑柱11上滑动连接有纵向移动板12，纵向移动板12的底面设置有摄像头13；
49.横向移动机构，横向移动机构设置在升降板8上，且用于带动横向移动板9移动；
50.纵向移动机构，纵向移动机构设置在两个安装板10上，且用于带动纵向移动板12移动。
51.进一步的，调节机构包括下槽14，下槽14开设在底板1的顶面，下槽14内转动连接有第一丝杆15，第一丝杆15上设置有两段旋向相反的螺纹，第一丝杆15上螺纹连接有两个第一螺纹套16，两个第一螺纹套16滑动连接在下槽14内，两个第一螺纹套16的顶面分别与两个移动板2的底面固定连接，底板1的一侧固定安装有电机a17，电机a17输出轴的一端与第一丝杆15的一端固定连接，启动电机a17，电机a17会带动第一丝杆15转动，当第一丝杆15转动时，通过两个第一螺纹套16会调节两个移动板2之间的间距，方便螺栓5对图纸进行压紧。
52.进一步的，升降机构包括两个顶块18，两个顶块18之间转动连接有转轴19，转轴19上固定安装有多个第一连接杆20，升降板8的顶面固定安装有多个安装块21，多个安装块21的一侧均转动连接有第二连接杆22，第二连接杆22的一端与第一连接杆20的一侧转动连接，其中一个顶块18的一侧固定安装有电机b23，电机b23输出轴的一端与转轴19的一端固定连接，启动电机b23，电机b23会带动转轴19转动，在转轴19转动时，通过第一连接杆20、安装块21、第二连接杆22的配合会推动升降板8进行升降，调节摄像头13的高度，方便摄像头13靠近图纸进行图像采集。
53.进一步的，横向移动机构包括内槽24，内槽24开设在升降板8上，内槽24内转动连接有第二丝杆25，第二丝杆25上螺纹连接有第二螺纹套26，第二螺纹套26滑动连接在内槽24内，第二螺纹套26的底面与横向移动板9的顶面固定连接，升降板8的一侧固定安装有电机c27，电机c27输出轴的一端与第二丝杆25的一端固定连接，启动电机c27，电机c27会带动第二丝杆25转动，当第二丝杆25转动时，通过第二螺纹套26会带动横向移动板9与摄像头13进行横向移动，从而调节横向移动板9的横向位置。
54.进一步的，纵向移动机构包括第二螺纹孔28，第二螺纹孔28开设在纵向移动板12的一侧，两个安装板10之间转动连接有第三丝杆29，第三丝杆29与第二螺纹孔28螺纹连接，其中一个安装板10的一侧固定安装有电机d30，电机d30输出轴的一端与第三丝杆29的一端固定连接，启动电机d30，电机d30会带动第三丝杆29转动，当第三丝杆29转动时会带动纵向移动板12、摄像头13进行纵向移动，从而调节摄像头13的纵向位置。
55.进一步的，多个螺栓5的底端均固定安装有压紧块31，压紧块31会增强螺栓5与图
纸接触时的摩擦力，增强了对图纸的固定性。
56.一种基于计算机视觉的城市图纸识别自动化建模方法，包括以下步骤：
57.s1、获取城市图纸，将图纸放入底板1上，通过摄像头13将城市图纸的录入计算机，并进行处理，得到城市数字图像；
58.s2、使用三维软件识别并分离出城市数字图像中的空间要素图像和矢量文字，然后把分离出的空间要素图像转换成矢量图形；
59.s3、将矢量图形导入三维软件中，采集地图中道路特征及用户数据；
60.s4、根据各个道路特征采集的数据提取出的空间要素根据种类进行分类，将街区、建筑、自然地物进行分类，构成设备模型；
61.s5、将矢量文件与设备模型转化为三维数据库，然后将三维数据库导入到vr虚拟软件，形成虚拟现实环境，从而完成城市三维空间的建模。
62.进一步的，用户数据包括用户名称、用户范围、用户位置、用户类型。
63.进一步的，三维软件为gis、cad软件。
64.本实施例的基于计算机视觉的城市图纸识别自动化建模方法和设备在使用时，将城市图纸放置在底板1上方，根据图纸的大小，通过调节机构调节两个移动板2的间距，再滑动滑块3，调节滑块3的位置，当滑块3位置调节后转动螺栓5，通过压紧块31将城市图纸压紧，使其位置限位，图纸固定后通过升降机构，带动升降板8升降，从而使摄像头13靠近图纸，再通过横向移动机构与纵向移动机构的配合来带动摄像头13进行横向调节与纵向调节，使摄像头13可以将整个图纸进行扫描，方便进行滑块3d建模。
65.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。