一种基于扫描仪的建筑装饰造型精度检验方法及系统与流程

本发明涉及表面轮廓测量的，具体为一种基于扫描仪的建筑装饰造型精度检验方法及系统。

背景技术：

1、建筑装饰是建筑装饰装修工程的简称，建筑装饰是为保护建筑物的主体结构、完善建筑物的物理性能、使用功能和美化建筑物，采用装饰装修材料或饰物对建筑物的内外表面及空间进行的各种处理过程；现有的建筑装饰造型施工完成需要进行装饰造型精度检测，建筑装饰造型施工精度检测多通过人工使用测量尺检测以及采用激光测量仪配合检测，人工使用测量尺和激光测量仪检测装饰造型施工精度，存在人为操作精度检测误差不可控，检测过程选取建筑装饰造型表面轮廓局部特征进行检测，造成对象覆盖面小以及建筑装饰造型施工检测精度低，不能对建筑装饰造型表面轮廓施工误差直观显示计量。

2、中国专利申请cn112381793a，公开了一种建筑装饰造型高精度检验方法及系统以及存储介质，采用将待检测空间内设置一坐标原点，在所述坐标原点上设置第一荧光标记；在每一所述装饰件上的多个特征点分别设置第二荧光标记；所述待检测空间在黑暗的条件下，采用三维扫描仪扫描得到实际检测图像；对所述实际检测图像进行分析处理，得出多个所述第二荧光标记相对于所述第一荧光标记的实际坐标值；将多个所述第二荧光标记的坐标值与设定的标准坐标值进行比较，以计算出各个所述装饰件的安装精度；也即检测人员只要设定第一荧光标记和第二荧光标记，而后通过三维扫描仪扫描，以得到第二荧光标记相对于第一荧光标记的坐标值，进而可以得出装饰件的安装误差值，相对传统人工测量，采用标定第一荧光标记和第二荧光标记和采用三维扫描仪扫描，配合计算误差值的方式，实现快速且精确地对装饰安装精度进行检验，然而以上申请专利只是选取装饰件表面的多个特征点并进行第二荧光标记标记，检测过程选取建筑装饰造型表面轮廓局部特征进行检测，造成对象覆盖面小以及建筑装饰造型施工检测精度低，不能对建筑装饰造型表面轮廓施工误差直观显示计量。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题

2、为解决上述存在人为操作精度检测误差不可控，检测过程选取建筑装饰造型表面轮廓局部特征进行检测，造成对象覆盖面小以及建筑装饰造型施工检测精度低，不能对建筑装饰造型表面轮廓施工误差直观显示计量的问题，实现以上建筑装饰造型表面轮廓全面覆盖精度检测、建筑装饰造型表面轮廓施工误差直观显示计量、建筑装饰造型精度检测精度高的目的。

3、（二）技术方案

4、本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于扫描仪的建筑装饰造型精度检验方法，该方法包括以下步骤：

5、s1、获取建筑装饰造型施工安装面数据作为建筑装饰造型理论三维模型构建基面数据，对建筑装饰造型理论三维模型构建基面进行平面网格划分并建立空间直角坐标系生成建筑装饰造型三维模型基面网格坐标系数据；

6、s2、利用建筑装饰造型三维模型基面坐标系数据结合三维建模软件构建生成建筑装饰造型理论三维模型数据；

7、s3、使用特征提取算法获取建筑装饰造型理论三维模型数据中建筑装饰造型表面轮廓形成建筑装饰造型理论轮廓特征数据；调用建筑装饰造型三维模型基面网格坐标系数据并将基面网格坐标系中网格交点沿着垂直于基面方向投射到建筑装饰造型理论轮廓特征表面，获取网格交点与建筑装饰造型理论轮廓特征重合形成的建筑装饰造型理论表面轮廓特征空间坐标数据；

8、s4、扫描采集建筑装饰造型施工安装后实体轮廓特征数据以及施工安装面数据输出建筑装饰造型实体轮廓特征数据；调用建筑装饰造型三维模型基面网格坐标系数据依据共同施工安装面数据作为参考对象与建筑装饰造型实体轮廓特征数据进行匹配，匹配后依据s3中步骤将基面网格坐标系的网格交点投射到建筑装饰造型实体轮廓特征表面，获取两者重合形成建筑装饰造型实体表面轮廓特征空间坐标数据；

9、s5、调用建筑装饰造型理论轮廓特征数据、建筑装饰造型理论表面轮廓特征空间坐标数据、建筑装饰造型实体轮廓特征数据、建筑装饰造型实体表面轮廓特征空间坐标数据，以共同施工安装面数据作为参考对象将建筑装饰造型理论轮廓特征和实体轮廓特征进行匹配；以共同基面网格坐标系数据作为参考对象将建筑装饰造型理论轮廓特征表面特征空间坐标数据和实体表面轮廓特征空间坐标数据进行匹配并分别对应映射到理论轮廓特征和实体轮廓特征的三维表面轮廓；

10、s6、测量建筑装饰造型理论轮廓特征和实体轮廓特征对应空间坐标点之间长度数值进行误差判断，若两者长度数值小于或等于施工误差要求，则不突出显示建筑装饰造型理论和实体表面轮廓特征对应空间坐标点，否则突出显示建筑装饰造型理论和实体表面轮廓特征对应空间坐标点；

11、s7、对于不满足施工误差要求的建筑装饰造型实体轮廓特征，输出建筑装饰造型理论轮廓特征和实体轮廓特征对应空间坐标数据及两者空间坐标点之间的误差长度数值。

12、优选的，所述获取建筑装饰造型施工安装面数据作为建筑装饰造型理论三维模型构建基面数据，对建筑装饰造型理论三维模型构建基面进行平面网格划分并建立空间直角坐标系生成建筑装饰造型三维模型基面网格坐标系数据的操作步骤如下：

13、s11、获取建筑装饰造型施工安装面数据并建立集合，其中表示施工安装面的长度数据，表示施工安装面的宽度数据；

14、s12、依据建筑装饰造型施工安装面数据集合中的为长度数值和为宽度数值建立矩形的建筑装饰造型理论三维模型构建基面；

15、s13、对建筑装饰造型理论三维模型构建基面进行平面网格划分，网格划分采用边长为正方形；其中的数值越小，对建筑装饰造型理论三维模型构建基面网格划分精度越高；反之则对建筑装饰造型理论三维模型构建基面网格划分精度越低；

16、s14、建筑装饰造型三维模型基面网格坐标系是建筑装饰造型理论三维模型构建基面的长度数据方向建立横坐标，宽度数据方向为纵坐标，长度数据和宽度数据交点为坐标系原点，垂直于建筑装饰造型理论三维模型构建基面沿高度方向建立竖坐标，表示建筑装饰造型三维模型基面网格坐标系，其中表示横坐标，表示纵坐标，表示竖坐标。

17、优选的，所述利用建筑装饰造型三维模型基面坐标系数据结合三维建模软件构建生成建筑装饰造型理论三维模型数据的操作步骤如下：

18、s21、调用建筑装饰造型三维模型基面坐标系数据并使用三维制图软件绘制生成建筑装饰造型理论三维模型数据。

19、优选的，所述使用特征提取算法获取建筑装饰造型理论三维模型数据中建筑装饰造型表面轮廓形成建筑装饰造型理论轮廓特征数据；调用建筑装饰造型三维模型基面网格坐标系数据并将基面网格坐标系中网格交点沿着垂直于基面方向投射到建筑装饰造型理论轮廓特征表面，获取网格交点与建筑装饰造型理论轮廓特征重合形成的建筑装饰造型理论表面轮廓特征空间坐标数据的操作步骤如下：

20、s31、设立建筑装饰造型理论轮廓特征数据为；使用方向梯度直方图hog特征提取算法提取建筑装饰造型理论轮廓特征数据包括如下步骤：

21、灰度化：将建筑装饰造型理论三维模型数据看作一个由坐标m,n,p组成的三维图像；

22、采用gamma校正法对输入建筑装饰造型理论三维模型数据灰度化后形成的三维图像进行颜色空间的归一化，gamma校正法使用压缩公式为，其中gamma常取1/2；

23、计算归一化处理后建筑装饰造型理论三维模型数据三维图像每个像素的梯度，其中像素点（m,n）的梯度公式为：；；其中、、分别表示输入图像中像素点（m,n）处的水平方向梯度、垂直方向梯度和像素值；像素点（m,n）处的梯度幅值和梯度方向分别为：；；

24、将梯度处理后建筑装饰造型理论三维模型数据三维图像划分成一定规格的建筑装饰造型理论三维模型轮廓cells，即n×n建筑装饰造型理论三维模型轮廓像素；

25、统计每个cell的梯度直方图，即不同梯度的个数,即可形成每个cell的descriptor；

26、将每几个cell组成一个block，一个block内所有cell的特征descriptor串联起来便得到该block的hog特征descriptor；

27、将建筑装饰造型理论三维模型数据三维图像内的所有block的hog特征descriptor串联起来生成输出的建筑装饰造型理论轮廓特征数据为；

28、调用建筑装饰造型三维模型基面网格坐标系数据并将基面网格坐标系中网格交点沿着垂直于基面方向投射到建筑装饰造型理论轮廓特征表面，获取网格交点与建筑装饰造型理论轮廓特征重合形成的建筑装饰造型理论表面轮廓特征空间坐标数据；

29、s32、建立建筑装饰造型三维模型基面网格坐标系数据中建筑装饰造型三维模型基面网格划分交点坐标矩阵，；，其中表示第个建筑装饰造型三维模型基面网格划分交点坐标；

30、s33、将建筑装饰造型三维模型基面网格划分交点坐标矩阵沿着垂直于基面方向投射到建筑装饰造型理论轮廓特征数据表面，筛选出建筑装饰造型三维模型基面网格划分交点和建筑装饰造型理论轮廓特征重合交点的建筑装饰造型理论表面轮廓特征空间坐标数据矩阵，；，其中表示第个建筑装饰造型理论表面轮廓特征空间坐标数据。

31、优选的，所述扫描采集建筑装饰造型施工安装后实体轮廓特征数据以及施工安装面数据输出建筑装饰造型实体轮廓特征数据；调用建筑装饰造型三维模型基面网格坐标系数据依据共同施工安装面数据作为参考对象与建筑装饰造型实体轮廓特征数据进行匹配，匹配后依据s3中步骤将基面网格坐标系的网格交点投射到建筑装饰造型实体轮廓特征表面，获取两者重合形成建筑装饰造型实体表面轮廓特征空间坐标数据的操作步骤如下：

32、s41、使用三维激光扫描仪扫描并采集建筑装饰造型施工安装后实体轮廓特征数据以及施工安装面数据输出建筑装饰造型实体轮廓特征数据；

33、s42、建筑装饰造型实体轮廓特征数据与建筑装饰造型三维模型基面网格坐标系数据以共同施工安装面数据作为参考对象进行位置匹配；

34、s43、位置匹配后将建筑装饰造型三维模型基面网格划分交点坐标矩阵沿着垂直于基面方向投射到建筑装饰造型实体轮廓特征数据表面，筛选出建筑装饰造型三维模型基面网格划分交点和建筑装饰造型实体轮廓特征重合交点的建筑装饰造型实体表面轮廓特征空间坐标数据矩阵，；，其中表示第个建筑装饰造型实体表面轮廓特征空间坐标数据。

35、优选的，所述调用建筑装饰造型理论轮廓特征数据、建筑装饰造型理论表面轮廓特征空间坐标数据、建筑装饰造型实体轮廓特征数据、建筑装饰造型实体表面轮廓特征空间坐标数据，以共同施工安装面数据作为参考对象将建筑装饰造型理论轮廓特征和实体轮廓特征进行匹配；以共同基面网格坐标系数据作为参考对象将建筑装饰造型理论轮廓特征表面特征空间坐标数据和实体表面轮廓特征空间坐标数据进行匹配并分别对应映射到理论轮廓特征和实体轮廓特征的三维表面轮廓的操作步骤如下：

36、s51、分别调用建筑装饰造型理论轮廓特征数据、建筑装饰造型理论表面轮廓特征空间坐标数据、建筑装饰造型实体轮廓特征数据、建筑装饰造型实体表面轮廓特征空间坐标数据；

37、s52、以共同施工安装面数据作为参考对象将建筑装饰造型理论轮廓特征数据和建筑装饰造型实体轮廓特征数据进行空间位置匹配；

38、s53、以共同基面网格坐标系数据作为参考对象将建筑装饰造型理论表面轮廓特征空间坐标数据与建筑装饰造型实体表面轮廓特征空间坐标数据进行空间位置匹配，建筑装饰造型理论表面轮廓特征空间坐标数据位置匹配后映射到建筑装饰造型理论轮廓特征数据构成的三维表面轮廓，建筑装饰造型实体表面轮廓特征空间坐标数据位置匹配后映射到建筑装饰造型实体轮廓特征数据构成的三维表面轮廓。

39、优选的，所述测量建筑装饰造型理论轮廓特征和实体轮廓特征对应空间坐标点之间长度数值进行误差判断，若两者长度数值小于或等于施工误差要求，则不突出显示建筑装饰造型理论和实体表面轮廓特征对应空间坐标点，否则突出显示建筑装饰造型理论和实体表面轮廓特征对应空间坐标点的操作步骤如下：

40、s61、采用距离公式计算s52、s53中建筑装饰造型理论轮廓和建筑装饰造型实体轮廓所有对应特征的空间坐标点之间长度数据；

41、s62、判断建筑装饰造型理论轮廓和建筑装饰造型实体轮廓相同特征的空间坐标点之间长度数据与建筑装饰造型施工误差进行数值判断；

42、当≤，表示建筑装饰造型实体轮廓特征符合建筑装饰造型理论轮廓设计要求，不突出显示建筑装饰造型理论和实体表面轮廓特征对应空间坐标点；

43、当>，表示建筑装饰造型实体轮廓特征不符合建筑装饰造型理论轮廓设计要求，突出显示建筑装饰造型理论和实体表面轮廓特征对应空间坐标点。

44、优选的，所述对于不满足施工误差要求的建筑装饰造型实体轮廓特征，输出建筑装饰造型理论轮廓特征和实体轮廓特征对应空间坐标数据及两者空间坐标点之间的误差长度数值的操作步骤如下：

45、s71、对于满足>条件，输出建筑装饰造型理论轮廓特征和实体轮廓特征对应空间坐标数据、以及两空间坐标点之间的误差长度数值并建立集合；

46、，；其中表示建筑装饰造型实体轮廓特征不符合建筑装饰造型理论轮廓设计要求条件下的第个建筑装饰造型理论表面轮廓特征空间坐标数据，第个建筑装饰造型理论表面轮廓特征空间坐标数据，以及第个建筑装饰造型理论轮廓特征空间坐标点和第个建筑装饰造型理论轮廓特征空间点之间误差长度数据；

47、一种基于扫描仪的建筑装饰造型精度检验方法的系统，该系统包括建筑装饰造型理论轮廓构建模块、建筑装饰造型实体轮廓处理模块、建筑装饰造型理论轮廓和实体轮廓特征重合匹配模块、建筑装饰造型施工误差显示计量模块；

48、所述建筑装饰造型理论轮廓构建模块包括建筑装饰造型基面构建单元、建筑装饰造型三维模型构建单元、建筑装饰造型理论轮廓特征及坐标建立单元；所述建筑装饰造型基面构建单元，用于获取建筑装饰造型施工安装面数据作为建筑装饰造型理论三维模型构建基面数据，并对构建基面数据进行平面网格划分并建立空间直角坐标系生成建筑装饰造型三维模型基面网格坐标系数据；所述建筑装饰造型三维模型构建单元，利用建筑装饰造型三维模型基面坐标系数据结合三维建模软件构建生成建筑装饰造型理论三维模型数据；所述建筑装饰造型理论轮廓特征及坐标建立单元，使用特征提取算法获取建筑装饰造型理论三维模型数据中建筑装饰造型表面轮廓形成建筑装饰造型理论轮廓特征数据；调用建筑装饰造型三维模型基面网格坐标系数据并将基面网格坐标系中网格交点沿着垂直于基面方向投射到建筑装饰造型理论轮廓特征表面，获取网格交点与建筑装饰造型理论轮廓特征重合形成的建筑装饰造型理论表面轮廓特征空间坐标数据；

49、所述建筑装饰造型实体轮廓处理模块包括建筑装饰造型实体轮廓特征及安装面采集单元、建筑装饰造型实体轮廓坐标建立单元；所述建筑装饰造型实体轮廓特征及安装面采集单元，使用三维激光扫描仪扫描并采集建筑装饰造型施工安装后实体轮廓特征数据以及施工安装面数据输出建筑装饰造型实体轮廓特征数据；所述建筑装饰造型实体轮廓坐标建立单元，用于调用建筑装饰造型三维模型基面网格坐标系数据依据共同施工安装面数据作为参考对象与建筑装饰造型实体轮廓特征数据进行匹配，匹配后将建筑装饰造型三维模型基面网格坐标系数据的网格交点投射到建筑装饰造型实体轮廓特征表面，获取两者重合形成建筑装饰造型实体表面轮廓特征空间坐标数据；

50、所述建筑装饰造型理论轮廓和实体轮廓特征重合匹配模块包括建筑装饰造型理论及实体轮廓数据调用单元、建筑装饰造型理论及实体轮廓匹配单元；所述建筑装饰造型理论及实体轮廓数据调用单元，用于调用建筑装饰造型理论轮廓特征数据、建筑装饰造型理论表面轮廓特征空间坐标数据、建筑装饰造型实体轮廓特征数据、建筑装饰造型实体表面轮廓特征空间坐标数据；所述建筑装饰造型理论及实体轮廓匹配单元，用于以共同施工安装面数据作为参考对象将建筑装饰造型理论轮廓特征和实体轮廓特征进行匹配；以共同基面网格坐标系数据作为参考对象将建筑装饰造型理论轮廓特征表面特征空间坐标数据和实体表面轮廓特征空间坐标数据进行匹配并分别对应映射到理论轮廓特征和实体轮廓特征的三维表面轮廓；

51、所述建筑装饰造型施工误差显示计量模块包括建筑装饰造型理论及实体轮廓间误差识别单元、建筑装饰造型理论及实体轮廓间误差显示单元、建筑装饰造型理论及实体轮廓间误差输出单元；所述建筑装饰造型理论及实体轮廓间误差识别单元，用于测量建筑装饰造型理论轮廓特征和实体轮廓特征对应空间坐标点之间长度数值进行误差判断；所述建筑装饰造型理论及实体轮廓间误差显示单元，依据建筑装饰造型理论轮廓特征和实体轮廓特征对应空间坐标点之间长度数值与误差判断结果，对不满足误差精度要求的建筑装饰造型理论及实体表面轮廓特征对应空间坐标点进行突出显示在建筑装饰造型理论表面轮廓和建筑装饰造型实体表面轮廓；所述建筑装饰造型理论及实体轮廓间误差输出单元，对于不满足施工误差要求的建筑装饰造型实体轮廓特征，输出建筑装饰造型理论轮廓特征和实体轮廓特征对应空间坐标数据及两者空间坐标点之间的误差长度数值。

52、（三）有益效果

53、本发明提供了一种基于扫描仪的建筑装饰造型精度检验方法及系统。具备以下有益效果：

54、一、通过建筑装饰造型理论轮廓构建模块以施工安装面数据为基础使用网格划分建立建筑装饰造型三维模型基面网格坐标系用于建筑装饰造型理论三维模型，使用特征提取算法输出建筑装饰造型理论轮廓特征数据；使用建筑装饰造型三维模型基面网格坐标系数据中网格交点沿着垂直于基面方向投射到建筑装饰造型理论轮廓特征表面，获取建筑装饰造型理论表面轮廓特征空间坐标数据，从而实现建筑装饰造型理论外观轮廓特征全覆盖精准获取；建筑装饰造型实体轮廓处理模块使用三维激光扫描仪扫描并采集建筑装饰造型施工安装后实体轮廓特征数据、施工安装面数据输出建筑装饰造型实体轮廓特征数据，同时调用建筑装饰造型三维模型基面网格坐标系数据与建筑装饰造型实体轮廓特征数据进行匹配，匹配后将网格坐标系的网格交点投射到建筑装饰造型实体轮廓特征表面输出建筑装饰造型实体表面轮廓特征空间坐标数据，从而实现建筑装饰造型实体外观轮廓特征全覆盖精准获取；建筑装饰造型理论轮廓和实体轮廓特征重合匹配模块调用建筑装饰造型理论轮廓特征和实体轮廓特征并进行匹配，调用建筑装饰造型理论轮廓特征表面特征空间坐标数据和实体表面轮廓特征空间坐标数据并进行匹配后分别对应映射到理论轮廓特征和实体轮廓特征的三维表面轮廓，从而实现建筑装饰造型理论轮廓特征与建筑装饰造型实体轮廓特征进行空间特征直观匹配显示；建筑装饰造型施工误差显示计量模块用于测量建筑装饰造型理论轮廓特征和实体轮廓特征对应空间坐标点之间长度数值进行误差判断，同时依据建筑装饰造型理论轮廓特征和实体轮廓特征对应空间坐标点之间长度数值与误差判断结果，对不满足误差精度要求的建筑装饰造型理论及实体表面轮廓特征对应空间坐标点进行突出显示在建筑装饰造型理论表面轮廓和建筑装饰造型实体表面轮廓且输出建筑装饰造型理论轮廓特征和实体轮廓特征对应空间坐标数据及两者空间坐标点之间的误差长度数值，从而实现建筑装饰造型表面轮廓施工误差直观显示计量和全覆盖施工精度检测，提高了建筑装饰造型精度检测的精度和效率。

55、二、通过建筑装饰造型理论及实体轮廓数据调用单元与建筑装饰造型理论及实体轮廓匹配单元配合，调用建筑装饰造型理论轮廓特征和实体轮廓特征数据以共同施工安装面数据作为参考对象进行匹配；调用建筑装饰造型理论轮廓特征表面特征空间坐标数据和实体表面轮廓特征空间坐标数据以共同基面网格坐标系数据进行匹配并分别对应映射到理论轮廓特征和实体轮廓特征的三维表面轮廓，从而实现建筑装饰造型精度检测过程更加直观和数据可视化。

56、三、通过建筑装饰造型理论及实体轮廓间误差识别单元与建筑装饰造型理论及实体轮廓间误差显示单元，采用距离公式测量建筑装饰造型理论轮廓特征和实体轮廓特征对应空间坐标点之间长度数值并进行施工误差判断，对不满足误差精度要求的建筑装饰造型理论及实体表面轮廓特征对应空间坐标点进行突出显示在建筑装饰造型理论表面轮廓和建筑装饰造型实体表面轮廓，从而实现建筑装饰造型精度检测过程自主筛选显示不达标建筑装饰造型特征部位，提高了建筑装饰造型精度检测的智能化和效率；建筑装饰造型理论及实体轮廓间误差输出单元，对于不满足施工误差要求的建筑装饰造型实体轮廓特征，输出建筑装饰造型理论轮廓特征和实体轮廓特征对应空间坐标数据及两者空间坐标点之间的误差长度数值，提高了建筑装饰造型精度检测寻找缺陷特征部位的效率和准确性。