[发明专利]基于三角测距的房屋轮廓构建算法

说明书

本发明提出了一种基于三角测距的房屋轮廓构建算法，利用三维激光扫描仪的水平一字线性激光器和竖直一字线性激光器投射到墙面上，由于墙面阴角线的存在，激光线会被调制成折线的形式，通过接收装置中的工业相机获得的图像来设计算法检测折线的转折点，将转折点的图像坐标代入到三角测距的数学模型解算出转折点的三维坐标即可构建出墙面的轮廓。其中水平投射的一字线性激光器用来构建墙面的竖直轮廓，竖直投射的一字线性激光器用来构建房屋的水平轮廓。通过规划好的扫描路径实现房屋轮廓的构建，所获得的点云可以导入到CAXA等三维绘图软件中直接测量房屋的尺寸。解决了在室内装修工作中人工测量尺寸不便，精度较低的问题。

技术领域

本发明涉及建筑测量技术领域，尤其涉及一种房屋轮廓构建算法。

背景技术

在传统的室内装修中，需要进行墙面尺寸的测量，通过测量所得到的尺寸可以进行成本核算，以及装修材料的预算等。通过人工来测量房屋尺寸特别是大型房屋的尺寸会有很多不便之处。因此通过自动化的仪器来测量房屋的尺寸可以提高效率，提高测量的精度。本发明在所设计的三维激光扫描仪的基础上开发房屋轮廓的构建算法，实现房屋尺寸的测量。

发明内容

本发明旨在三维激光扫描仪的基础上开发一种房屋轮廓的构建算法，通过该算法可以自动构建出房屋的轮廓，并用来测量房屋的尺寸，旨在解决在室内装修中人工测量房屋尺寸不便，精度较低的问题。

本发明采用如下技术方案：

一种基于三角测距的房屋轮廓构建算法，所述算法采用三维激光扫描仪实现，所述三维激光扫描仪包括俯仰转台、水平转台、竖直一字线性激光器、水平一字线性激光器和接收装置；所述水平一字线性激光器和竖直一字线性激光器投射到房屋墙面上，由于墙面阴角线的存在，激光线会被表现成折线的形式，通过接收装置中的工业相机获得的图像来检测折线的转折点，将转折点的图像坐标代入到三角测距的数学模型解算出转折点的三维坐标即可根据扫描轨迹算法构建出墙面的轮廓；其中，所述转折点的检测包括以下步骤：

(1)初步选择转折点

选取像素遍历的第一步长s₁，则斜率的计算公式为：

k(i)＝(P(i+s₁-1).v-P(i).v)/(P(i+s₁-1).u-P(i).u)

其中，P(i).u代表光条上的第i个点在像素坐标系u轴上的坐标，P(i).v代表光条上的第i个点在像素坐标系v轴上的坐标；如果i满足以下判据则P(i)被定义为初选转折点：

k(i+s₂)×k(i)<0，s₂为第一选择步长；

(2)进一步选择转折点

选取斜率的遍历步长s₃，s₁>s₃，得到：

kk(i)＝(P(i+s₃-1).v-P(i).v)/(P(i+s₃-1).u-P(i).u)

如果i满足以下判据则P(i)被定义为近似转折点：

kk(i+s₄)×kk(i)<0，s₄为第二选择步长；

(3)求拟合直线的交点

为了求得更加精确的转折点信息，采用通过直线拟合求交点的方式进行转折点的求解；以近似转折点为基准，向前与向后各选择N个像素点，并通过最小二乘法分别做直线拟合，然后求得两条直线的交点即为转折点。

进一步地，通过三角架支撑俯仰转台，在所述俯仰转台上安装水平转台，在所述水平转台上安装两个一字线性激光器和接收装置。