一种三维建筑实体空间找平实现方法、装置及存储设备与流程

本发明涉及三维空间数据处理技术领域，尤其涉及的是一种三维建筑实体空间找平实现方法、装置及存储设备。

背景技术：

现有装修设计流程，基本都是根据户型图来做设计，即使前期有测量，也是用二维激光扫描仪来测，基本都是手持，测量距离一般在200米内，精度2mm左右，距离越长精度越差，受人为影响严重，误差更加难以控制。这也造成了建筑装修难以bim(buildinginformationmodeling建筑信息模型)化，因为实际建筑数据都是与图纸有误差的，比如图纸上的墙面是平的，如一条线，但在实际建筑中墙面是不平的，可能面上每个点的距离都不一样。所以现在建筑装修设计图纸与在施工设计中的数据是有误差的。

在传统的建筑装饰流程中，这部分找平工作是在施工中完成，这样又加重了人为的不缺性。一是给施工增加了工序和难度，延长施工时间；二是施工质量难以把控。首先工人第一次接触建筑物，有的只是建筑图纸，而不是真实的数据，要对房子重新测量，放线，难免疏漏，每个工人的技术不同，找平是基础，甚至会影响建筑装修的整体效果，造成不平。即该垂直的不能垂直，直线不直，降低验收成功率，并且容易返工，延缓交付时间，带来了人、财、物的极大浪费。

现有流程只能找平这部分工作放到施工时，这样无法达到bim政策要求。

找平工作在施工阶段，时间上非常滞后，很多建筑材料，特别是定制产品，只能在施工找平完成后测量购买，延长了装修时间。也让材料商非常被动，疲于应付交货时间，不能实现零库存管理，按需定制。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种三维建筑实体空间找平实现方法、装置及存储设备，旨在解决现有技术中建筑装饰流程的找平工作是在施工中完成，不仅给施工增加了工序和难度，延长施工时间，而且施工质量难以把控的缺陷。

本发明的技术方案如下：

一种三维建筑实体空间找平实现方法，其中，所述方法包括以下步骤：

a、通过激光点云三维扫描自动化设备获取建筑物内部的点云数据；

b、根据有条件平差算法对点云数据进行噪声处理，过滤点云数据中的多余观测量，得到初次降噪后点云数据；

c、选取初次降噪后点云数据中所包括的至少三个点，根据最小二乘法对平面进行拟合得到点云拟合平面；

d、根据点云拟合平面进行最佳面拟合，形成基准面；

e、根据基准面的最高点拟合面或最低点拟合面获取最值拟合面数据，并根据最值拟合面数据计算得到找平体积。

所述三维建筑实体空间找平实现方法，其中，所述步骤b具体包括：

b1、建立函数模型av+w＝o及随机模型d＝δ0²q＝δ0²p^-1；其中，δ0²表示单位权方差，q表示观测值协因数阵，p表示观测值权；

b2、获取函数v^tpv＝min中的v值，并根据v值得到初次降噪后点云数据。

所述三维建筑实体空间找平实现方法，其中，所述步骤c具体包括：

c1、选取初次降噪后点云数据中所包括的至少三个点(xi,yi,zi)，其中i＝0,1,…,n-1，且n≥3；

c2、根据(xi,yi,zi)以最小二乘法拟合得到点云拟合平面

c3、获取点云拟合平面中s取最小值时的a0,a1,a2，其中z＝a0x+a1y+a2。

所述三维建筑实体空间找平实现方法，其中，所述步骤c中根据最小二乘法对平面进行拟合时设置最佳拟合面偏移参数为1000mm。

所述三维建筑实体空间找平实现方法，其中，所述步骤e中找平体积为个体面与高之积，其中高为投影到法线方向最大的距离。

一种三维建筑实体空间找平实现装置，其中，所述三维建筑实体空间找平实现装置包括：处理器，适于实现各指令；存储设备，适于存储多条指令；所述存储设备和处理器之间由通信总线连接；所述指令适于由处理器加载并执行：

通过激光点云三维扫描自动化设备获取建筑物内部的点云数据；

根据有条件平差算法对点云数据进行噪声处理，过滤点云数据中的多余观测量，得到初次降噪后点云数据；

选取初次降噪后点云数据中所包括的至少三个点，根据最小二乘法对平面进行拟合得到点云拟合平面；

根据点云拟合平面进行最佳面拟合，形成基准面；

根据基准面的最高点拟合面或最低点拟合面获取最值拟合面数据，并根据最值拟合面数据计算得到找平体积。

所述三维建筑实体空间找平实现装置，其中，所述根据有条件平差算法对点云数据进行噪声处理，过滤点云数据中的多余观测量，得到初次降噪后点云数据的步骤中，所述处理器还用于执行所述指令，以实现以下步骤：

建立函数模型av+w＝o及随机模型d＝δ0²q＝δ0²p^-1；其中，δ0²表示单位权方差，q表示观测值协因数阵，p表示观测值权；

获取函数v^tpv＝min中的v值，并根据v值得到初次降噪后点云数据。

所述三维建筑实体空间找平实现装置，其中，所述选取初次降噪后点云数据中所包括的至少三个点，根据最小二乘法对平面进行拟合得到点云拟合平面的步骤中，所述处理器还用于执行所述指令，以实现以下步骤：

选取初次降噪后点云数据中所包括的至少三个点(xi,yi,zi)，其中i＝0,1,…,n-1，且n≥3；

根据(xi,yi,zi)以最小二乘法拟合得到点云拟合平面

获取点云拟合平面中s取最小值时的a0,a1,a2，其中z＝a0x+a1y+a2。

所述三维建筑实体空间找平实现装置，其中，所述选取初次降噪后点云数据中所包括的至少三个点，根据最小二乘法对平面进行拟合得到点云拟合平面的步骤中根据最小二乘法对平面进行拟合时设置最佳拟合面偏移参数为1000mm。

一种存储设备，其中，其存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述三维建筑实体空间找平实现方法的步骤。

本发明所提供的三维建筑实体空间找平实现方法、装置及存储设备，方法包括：通过激光点云三维扫描自动化设备获取建筑物内部的点云数据；根据有条件平差算法对点云数据进行噪声处理，过滤点云数据中的多余观测量，得到初次降噪后点云数据；选取初次降噪后点云数据中所包括的至少三个点，根据最小二乘法对平面进行拟合得到点云拟合平面；根据点云拟合平面进行最佳面拟合，形成基准面；根据基准面的最高点拟合面或最低点拟合面获取最值拟合面数据，并根据最值拟合面数据计算得到找平体积。本发明实现了在设计阶段完成找平工作，一方面精准指导施工，可以精准下料，完成高质量的装修；另一方面获取精准的数据，对现有图纸数据进行校正，可以精准计算所需要的建筑材料，缩短工时，精准下料。

附图说明

图1为本发明所述三维建筑实体空间找平实现方法较佳实施例的流程图。

图2为本发明所述三维建筑实体空间的房间点云图。

图3为本发明所述三维建筑实体空间的找平体积图。

具体实施方式

本发明提供三维建筑实体空间找平实现方法、装置及存储设备，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参考图1，其为本发明所述三维建筑实体空间找平实现方法较佳实施例的流程图。如图1所示，所述三维建筑实体空间找平实现方法包括以下步骤：

步骤s100、通过激光点云三维扫描自动化设备获取建筑物内部的点云数据；

步骤s200、根据有条件平差算法对点云数据进行噪声处理，过滤点云数据中的多余观测量，得到初次降噪后点云数据；

步骤s300、选取初次降噪后点云数据中所包括的至少三个点，根据最小二乘法对平面进行拟合得到点云拟合平面；

步骤s400、根据点云拟合平面进行最佳面拟合，形成基准面；

步骤s500、根据基准面的最高点拟合面或最低点拟合面获取最值拟合面数据，并根据最值拟合面数据计算得到找平体积。

本发明的实施例中，先是通过激光点云三维扫描自动化设备获取建筑物内部的点云数据；然后应用有条件平差算法过滤多余观测量，进行噪声处理，对抗噪声点影响；再应用最小二乘法平面拟合对点云数据对抗噪声点影响，应用三点来确定平面，包括建立空间格网过滤点云，保留指定的范围的点云数据等等；由点云拟合平面进行最佳面拟合，形成基准面，最佳点是基于拟合面的，有了面,找出相对面最远的点；拟合平面通过最高点，形成最高点拟合面；拟合平面通过最低点，形成最低点拟合面；根据不同位置，取最值拟合面数据，并计算找平体积。其中，个体面即为拟合面，找平体积用常规算法即可，即体积＝个体面*高(投影到法线方向最大的距离)，找平误差可以控制在0.5mm之内，不受人为影响，非常精准。

优选的，在所述三维建筑实体空间找平实现方法中，所述步骤s200具体包括：

步骤s201、建立函数模型av+w＝o及随机模型d＝δ0²q＝δ0²p^-1；其中，δ0²

表示单位权方差，q表示观测值协因数阵，p表示观测值权；

步骤s202、获取函数v^tpv＝min中的v值，并根据v值得到初次降噪后点云数据。

优选的，在所述三维建筑实体空间找平实现方法中，所述步骤s300具体包括：

步骤s301、选取初次降噪后点云数据中所包括的至少三个点(xi,yi,zi)，其中i＝0,1,…,n-1，且n≥3；

步骤s302、根据(xi,yi,zi)以最小二乘法拟合得到点云拟合平面

步骤s303、获取点云拟合平面中s取最小值时的a0,a1,a2，其中z＝a0x+a1y+a2。

优选的，在所述三维建筑实体空间找平实现方法中，所述步骤s300中根据最小二乘法对平面进行拟合时设置最佳拟合面偏移参数为1000mm。

优选的，在所述三维建筑实体空间找平实现方法中，所述步骤s500中找平体积为个体面与高之积，其中高为投影到法线方向最大的距离。

为了更清楚的理解本发明的技术方案，下面通过一具体实施例来说明。

1、把通过三维激光扫描仪获取的某房间点云数据导入到mp软件中，利用相关过滤工具以及手动删除一些噪声点云(有些点云数据需要人为判断下所以需要手动删除)，得到4528754个相关点云数据，房间点云如图2所示；

2、利用最佳拟合面工具实现最佳拟合面找平功能，设置找平参数最大点间距为0.2mm，得到最佳拟合面；

3、同样利用提取最高点拟合面和最低点拟合面工具设置最大点间距参数得到最高点拟合面和最低点拟合面；

4、体积计算工具是选中其中一个拟合面然后设置拟合面偏移参数得到体积，选中最佳拟合面设置偏移参数为1000mm，得到找平体积如图3所示。

可见，本发明遵循bim理念，在设计阶段完成找平工作。一方面精准指导施工，可以精准下料，完成高质量的装修；一方面获取精准的数据，对现有图纸数据进行校正，可以精准计算所需要的建筑材料，提前跟厂商定制家居产品。缩短工时，精准下料，真正实现建筑装修的所见即所得。

基于上述方法实施例，本发明还提供了一种三维建筑实体空间找平实现装置。所述三维建筑实体空间找平实现装置包括：处理器，适于实现各指令；存储设备，适于存储多条指令；所述存储设备和处理器之间由通信总线连接；所述指令适于由处理器加载并执行：

通过激光点云三维扫描自动化设备获取建筑物内部的点云数据；

根据有条件平差算法对点云数据进行噪声处理，过滤点云数据中的多余观测量，得到初次降噪后点云数据；

选取初次降噪后点云数据中所包括的至少三个点，根据最小二乘法对平面进行拟合得到点云拟合平面；

根据点云拟合平面进行最佳面拟合，形成基准面；

根据基准面的最高点拟合面或最低点拟合面获取最值拟合面数据，并根据最值拟合面数据计算得到找平体积。

所述三维建筑实体空间找平实现装置，其中，所述根据有条件平差算法对点云数据进行噪声处理，过滤点云数据中的多余观测量，得到初次降噪后点云数据的步骤中，所述处理器还用于执行所述指令，以实现以下步骤：

建立函数模型av+w＝o及随机模型d＝δ0²q＝δ0²p^-1；其中，δ0²表示单位权方差，q表示观测值协因数阵，p表示观测值权；

获取函数v^tpv＝min中的v值，并根据v值得到初次降噪后点云数据。

所述三维建筑实体空间找平实现装置，其中，所述选取初次降噪后点云数据中所包括的至少三个点，根据最小二乘法对平面进行拟合得到点云拟合平面的步骤中，所述处理器还用于执行所述指令，以实现以下步骤：

选取初次降噪后点云数据中所包括的至少三个点(xi,yi,zi)，其中i＝0,1,…,n-1，且n≥3；

根据(xi,yi,zi)以最小二乘法拟合得到点云拟合平面

获取点云拟合平面中s取最小值时的a0,a1,a2，其中z＝a0x+a1y+a2。

所述三维建筑实体空间找平实现装置，其中，所述选取初次降噪后点云数据中所包括的至少三个点，根据最小二乘法对平面进行拟合得到点云拟合平面的步骤中根据最小二乘法对平面进行拟合时设置最佳拟合面偏移参数为1000mm。

基于上述方法实施例，本发明还提供了一种存储设备，其中，其存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述三维建筑实体空间找平实现方法的步骤。

综上所述，本发明所提供的三维建筑实体空间找平实现方法、装置及存储设备，方法包括：通过激光点云三维扫描自动化设备获取建筑物内部的点云数据；根据有条件平差算法对点云数据进行噪声处理，过滤点云数据中的多余观测量，得到初次降噪后点云数据；选取初次降噪后点云数据中所包括的至少三个点，根据最小二乘法对平面进行拟合得到点云拟合平面；根据点云拟合平面进行最佳面拟合，形成基准面；根据基准面的最高点拟合面或最低点拟合面获取最值拟合面数据，并根据最值拟合面数据计算得到找平体积。本发明实现了在设计阶段完成找平工作，一方面精准指导施工，可以精准下料，完成高质量的装修；另一方面获取精准的数据，对现有图纸数据进行校正，可以精准计算所需要的建筑材料，缩短工时，精准下料。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。