基于正逆向数据融合技术的数据处理方法及激光雷达与流程

1.本发明涉及一种基于正逆向数据融合技术的数据处理方法及激光雷达。


背景技术：

2.所谓实测实量，是指应用测量工具，通过现场测试、测量并能真实反映产品质量数据的一种方法。根据相关的质量验收标准，计量控制工程质量数据误差在国家住房建设标准允许的范围内。
3.为加强房屋建筑质量管理，提高质量责任意识，强化质量责任追究，保证工程建设质量，2014年8月25日，住房城乡建设部印发《建筑工程五方责任主体项目负责人质量终身责任追究暂行办法》，使得工程质量问题在建筑行业受到空前的重视。加之近几年房地产行业难以延续前期的爆发性增长，市场形势不容乐观，竞争也愈加激烈，开发商也必须更加关注产品的质量，以赢得客户的青睐。
4.建设工程实测实量是根据相关质量验收规范，把工程质量数据误差控制在国家住房建设规范允许范围内的一种方法。此项工作的开展能够更好地促进项目做好实体质量工作。通过建立产品实体质量实测实量体系并系统实施的方式，客观真实反映项目各阶段的工程质量水平，促进实体质量的实时改进和持续提高，进而达到实体质量一次性合格的目标。因此，土建的实测实量体系作为中国建筑市场的质量控制重要组成部分，正在建筑市场中发挥着重大的作用，已经成为建筑工程质量保证的硬性指标。
5.实测实量需要测量的指标很多，主要有：墙面的平整度、垂直度、空鼓和开裂、天花板以及地面的平行度极差、卫生间防水、窗口塞缝和打胶、门洞口尺寸、窗口的大小头、插座面板的高度等，涉及到施工过程中的安全问题如脚手架的搭设是否规范，三宝四口的应用和防护是否满足规范要求，施工用电是否规范，消防器材、消防设施是否满足规范要求等。
6.目前国际上用于3d实景扫描还原高精度建筑空间的技术，主要通过激光雷达扫描设备获取3d空间深度数据，通过rgb摄像头获取纹理数据。其他如通过结构光3d传感器实现的3d实景扫描技术，基于2d图像传感器和sfm（struction from motion）等技术进行的3d实景空间扫描还原技术。
7.基于3d点云的3d表面模型重建是一个重要的相关技术，现有技术中实测数据与设计图之间相互难于对应，无法快速获取实际工程中的修改项，无法为施工验收提供便利。


技术实现要素：

8.本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中实测数据与设计图之间相互难于对应，无法快速获取实际工程中的质量问题项，无法为施工验收统计和展示提供便利的缺陷，提供一种能够将实际测量与图纸进行准确匹配，在实测数据超出建造质量标准的情况下，快速获取实际工程中的修改项，方便施工验收及用户使用的基于正逆向数据融合技术的数据处理方法及激光雷达。
9.本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种基于正逆向数据融合技术的数据处理方法，所述数据处理方法包括：获取建筑图纸并对建筑图纸进行矢量化处理获取待测区域的图纸数据；对图纸数据进行测量站点规划获取测量站点；获取测量站点对应实际位置的三维扫描数据，对三维扫描数据进行测量获取三维测量数据，所述三维测量数据包括测量目标数据；将图纸数据与三维扫描数据融合匹配；根据测量目标在三维扫描数据中的位置获取测量目标在图纸数据中的对应位置；在对应位置上按预设规则显示数据标记，数据标记与测量目标数据匹配。
10.较佳地，所述将图纸数据与三维扫描数据融合匹配，包括：根据图纸数据的方向信息调整三维扫描数据的方向；对于一测量站点的三维扫描数据及图纸数据，将三维扫描数据中的结构组件与图纸数据中的结构组件匹配对应；将三维扫描数据中的结构组件的特征点与图纸数据中的结构组件的特征点匹配对应。
11.较佳地，所述在对应位置上按预设规则显示数据标记，包括：对于一测量目标，获取测量目标所在的结构组件所对应的图纸数据中结构组件；获取测量目标与所在结构组件中特征点的位置关系；根据所述位置关系在图纸数据中结构组件获取数据标记位置；在数据标记位置按按预设规则显示数据标记。
12.较佳地，所述预设规则包括：判断测量目标数据是否超出预设值，若是则以警示状态显示所述数据标记，若否则以待测目标所在结构组件的类型对应状态显示所述数据标记；其中数据标记包括颜色图形配合文字、数字或字母。
13.较佳地，所述预设规则包括：根据当前显示界面下图纸数据的尺寸以及数据标记位置判断相邻数据标记之间的距离是否小于预设长度，若是则合并相邻数据标记为一集合标记，并将在集合标记上显示所合并数据标记的数量，集合标记的位置为所合并数据标记的中点；所述数据处理方法包括：判断显示界面上是否采集到集合标记的触发指令，若是则在显示界面上显示集合标记所合并的全部数据标记。
14.较佳地，所述数据处理方法包括：根据测量目标数据生成一目标格式的数据文件，所述数据文件包括房屋数据，所述房屋数据通过建筑图纸获取并与建筑图纸中的房屋信息对应，所述房屋信息包括房屋位置数据；所述房屋数据包括房间数据，所述房间数据通过图纸数据获取测量站点的坐标；所述房间数据还包括结构组件数据，所述构件组件数据根据三维测量数据获取构件组件数据的状态数据以及结构组件位置，所述状态数据表示是否存在异常，结构组件位置表示结构组件方位；所述结构组件数据还包括标记信息，每一标记信息对应一测量目标并根据测量目标数据获取测量数值，标记信息还包括状态数据。
15.较佳地，所述对图纸数据进行测量站点规划获取测量站点，包括：
将所述图纸数据划分为若干封闭区域；查找封闭区域中的凹多边形，将每一凹多边形分割为若干凸多边形的封闭区域；对于每一凸多边形的封闭区域，根据扫描装置的扫描参数以及所述封闭区域的尺寸获取所述封闭区域的测量站点；获取所述测量站点对应于所述图纸数据的位置。
16.较佳地，所述对图纸数据进行测量站点规划获取测量站点，包括：对于一凹多边形中的内凸点，获取内凸点对应的站点预选区，所述站点预选区包括凹多边形中内凸点相对的两条边以及预选边，两条预选边分别与内凸点所在的两边的夹角均大于预设角度；判断站点预选区中是否存在一目标站点，若存在则获取所述目标站点对应于所述图纸数据的位置，若否则将凹多边形分割为若干凸多边形的封闭区域，所述目标站点到凸多边形中每一边的距离均小于预设距离，目标站点到每一边的端点连线与端点所在边的夹角均大于所述预设角度。
17.本发明还提供一种移动终端，所述移动终端用于如上所述的基于正逆向数据融合技术的数据处理方法。
18.本发明还提供一种激光雷达，所述激光雷达用于如上所述的基于正逆向数据融合技术的数据处理方法，所述激光雷达用于在测量站点对应的实际位置获取三维扫描数据。
19.符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
20.本发明的积极进步效果在于：本发明能够解决将建筑生命周期中从规划、设到施工、运维等各个阶段产生的正逆向数据进行自动化的融合建模，形成兼具抽象数字模型的宏观表达和实际物理实体的复杂细节的跨生命周期bim模型，以用于建筑的施工、装修和后期运维等各种场景，尤其适合要求满足数字孪生需求的应用场景。
21.附图说明
22.图1为本发明实施例1的建模系统的结构示意图。
23.图2为本发明实施例1的正逆向bim融合建模方法的流程图。
[0024] 实施方式
[0025]
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例
[0026]
本实施例提供一种激光雷达系统，所述激光雷达系统包括一激光雷达以及一处理单元，所述处理单元可以使平板电脑、笔记本电脑、手机、台式机或云端服务器。
[0027]
具体地，本实施例中的处理单元为手机。
[0028]
所述手机包括一获取模块、一规划模块、一输入模块、一匹配模块、一计算模块以及一标记模块。
[0029]
获取模块用于获取建筑图纸并对建筑图纸进行矢量化处理获取待测区域的图纸数据；规划模块用于对图纸数据进行测量站点规划获取测量站点；所述激光雷达用于在测量站点对应实际位置处扫描并获取三维扫描数据。
[0030]
所述输入模块用于获取测量站点对应实际位置的三维扫描数据，手机的处理器对三维扫描数据进行测量获取三维测量数据，所述三维测量数据包括测量目标数据；所述匹配模块用于将图纸数据与三维扫描数据融合匹配；所述计算模块用于根据测量目标在三维扫描数据中的位置获取测量目标在图纸数据中的对应位置；所述标记模块用于在对应位置上按预设规则显示数据标记，数据标记与测量目标数据匹配。
[0031]
本实施例的激光雷达系统能够将图纸数据以及三维扫描数据进行匹配对应，并对三维扫描数据进行测量，对于测量信息能够对应显示在手机的屏幕上，具体在图纸数据中。如，对于三维扫描数据中的一个爆点，根据爆点到墙体边缘的距离，对应数据标记显示在图纸数据的对应墙体影像上，数据标记到墙体边缘的距离与爆点到墙体边缘的距离比例相同。
[0032]
用户点击数据表及后能够看到爆点到四个边缘的具体距离，方便施工、装修和后期运维。
[0033]
进一步地，所述匹配模块用于：根据图纸数据的方向信息调整三维扫描数据的方向；对于一测量站点的三维扫描数据及图纸数据，将三维扫描数据中的结构组件与图纸数据中的结构组件匹配对应；将三维扫描数据中的结构组件的特征点与图纸数据中的结构组件的特征点匹配对应。
[0034]
所述标记模块用于：对于一测量目标，获取测量目标所在的结构组件所对应的图纸数据中结构组件；获取测量目标与所在结构组件中特征点的位置关系；根据所述位置关系在图纸数据中结构组件获取数据标记位置；在数据标记位置按按预设规则显示数据标记。
[0035]
具体地，所述预设规则包括：判断测量目标数据是否超出预设值，若是则以警示状态显示所述数据标记，若否则以待测目标所在结构组件的类型对应状态显示所述数据标记；其中数据标记包括颜色图形配合文字、数字或字母。
[0036]
进一步地，所述预设规则包括：根据当前显示界面下图纸数据的尺寸以及数据标记位置判断相邻数据标记之间的距离是否小于预设长度，若是则合并相邻数据标记为一集合标记，并将在集合标记上显示所合并数据标记的数量，集合标记的位置为所合并数据标记的中点；
所述手机的处理器还用于：判断显示界面上是否采集到集合标记的触发指令，若是则在显示界面上显示集合标记所合并的全部数据标记。
[0037]
所述手机还包括一生成模块，用于：根据测量目标数据生成一目标格式的数据文件。
[0038]
所述数据文件可以为excel表格。
[0039]
所述数据文件包括房屋数据，所述房屋数据通过建筑图纸获取并与建筑图纸中的房屋信息对应，所述房屋信息包括房屋位置数据；所述房屋数据包括房间数据，所述房间数据通过图纸数据获取测量站点的坐标；所述房间数据还包括结构组件数据，所述构件组件数据根据三维测量数据获取构件组件数据的状态数据以及结构组件位置，所述状态数据表示是否存在异常，结构组件位置表示结构组件方位；所述结构组件数据还包括标记信息，每一标记信息对应一测量目标并根据测量目标数据获取测量数值，标记信息还包括状态数据。
[0040]
数据分为等级，由上至下依次为房屋数据、房间数据、结构件数据以及标记信息。
[0041]
当测量目标的测量结果为异常时，测量目标显示为红色，其上级数据结构件数据在合并状态先也显示为异常的红色，结构件数据的上级数据房间数据在合并状态下也显示为异常的红色，以此类推方便检修人员快速定位异常测量目标。
[0042]
所述规划模块用于：将所述图纸数据划分为若干封闭区域；查找封闭区域中的凹多边形，将每一凹多边形分割为若干凸多边形的封闭区域；对于每一凸多边形的封闭区域，根据扫描装置的扫描参数以及所述封闭区域的尺寸获取所述封闭区域的测量站点；获取所述测量站点对应于所述图纸数据的位置。
[0043]
参见图1，利用上述激光雷达系统，本实施例还挺一种数据处理方法，包括：步骤100、获取建筑图纸并对建筑图纸进行矢量化处理获取待测区域的图纸数据；步骤101、对图纸数据进行测量站点规划获取测量站点；步骤102、激光雷达用于在测量站点对应实际位置处扫描并获取三维扫描数据；步骤103、获取测量站点对应实际位置的三维扫描数据，对三维扫描数据进行测量获取三维测量数据，所述三维测量数据包括测量目标数据；步骤104、将图纸数据与三维扫描数据融合匹配；步骤105、根据测量目标在三维扫描数据中的位置获取测量目标在图纸数据中的对应位置；步骤106、在对应位置上按预设规则显示数据标记，数据标记与测量目标数据匹配。
[0044]
步骤104具体包括：根据图纸数据的方向信息调整三维扫描数据的方向；对于一测量站点的三维扫描数据及图纸数据，将三维扫描数据中的结构组件与图纸数据中的结构组件匹配对应；
将三维扫描数据中的结构组件的特征点与图纸数据中的结构组件的特征点匹配对应。
[0045]
步骤106具体包括：对于一测量目标，获取测量目标所在的结构组件所对应的图纸数据中结构组件；获取测量目标与所在结构组件中特征点的位置关系；根据所述位置关系在图纸数据中结构组件获取数据标记位置；在数据标记位置按按预设规则显示数据标记。
[0046]
其中，所述预设规则包括：判断测量目标数据是否超出预设值，若是则以警示状态显示所述数据标记，若否则以待测目标所在结构组件的类型对应状态显示所述数据标记；其中数据标记包括颜色图形配合文字、数字或字母。
[0047]
具体地，所述预设规则包括：根据当前显示界面下图纸数据的尺寸以及数据标记位置判断相邻数据标记之间的距离是否小于预设长度，若是则合并相邻数据标记为一集合标记，并将在集合标记上显示所合并数据标记的数量，集合标记的位置为所合并数据标记的中点；所述数据处理方法包括：判断显示界面上是否采集到集合标记的触发指令，若是则在显示界面上显示集合标记所合并的全部数据标记。
[0048]
进一步地，所述数据处理方法包括：根据测量目标数据生成一目标格式的数据文件；所述数据文件包括房屋数据，所述房屋数据通过建筑图纸获取并与建筑图纸中的房屋信息对应，所述房屋信息包括房屋位置数据；所述房屋数据包括房间数据，所述房间数据通过图纸数据获取测量站点的坐标；所述房间数据还包括结构组件数据，所述构件组件数据根据三维测量数据获取构件组件数据的状态数据以及结构组件位置，所述状态数据表示是否存在异常，结构组件位置表示结构组件方位；所述结构组件数据还包括标记信息，每一标记信息对应一测量目标并根据测量目标数据获取测量数值，标记信息还包括状态数据。
[0049]
步骤101具体包括：将所述图纸数据划分为若干封闭区域；查找封闭区域中的凹多边形，将每一凹多边形分割为若干凸多边形的封闭区域；对于每一凸多边形的封闭区域，根据扫描装置的扫描参数以及所述封闭区域的尺寸获取所述封闭区域的测量站点；获取所述测量站点对应于所述图纸数据的位置。
实施例
[0050]
本实施例与实施例1基本相同，不同之处仅在于：在其他实施方式中，所述规划模块用于：对于一凹多边形中的内凸点11，获取内凸点对应的站点预选区12，所述站点预选
区12包括凹多边形中内凸点相对的两条边13以及预选边14，两条预选边分别与内凸点所在的两边的夹角均大于预设角度15；判断站点预选区中是否存在一目标站点，若存在则获取所述目标站点对应于所述图纸数据的位置，若否则将凹多边形分割为若干凸多边形的封闭区域，所述目标站点到凸多边形中每一边的距离均小于预设距离，目标站点到每一边的端点连线与端点所在边的夹角均大于所述预设角度。
[0051]
参见图2，对应地，所述对图纸数据进行测量站点规划获取测量站点，包括：对于一凹多边形中的内凸点，获取内凸点对应的站点预选区，所述站点预选区包括凹多边形中内凸点相对的两条边以及预选边，两条预选边分别与内凸点所在的两边的夹角均大于预设角度；判断站点预选区中是否存在一目标站点，若存在则获取所述目标站点对应于所述图纸数据的位置，若否则将凹多边形分割为若干凸多边形的封闭区域，所述目标站点到凸多边形中每一边的距离均小于预设距离，目标站点到每一边的端点连线与端点所在边的夹角均大于所述预设角度。
[0052]
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种基于正逆向数据融合技术的数据处理方法，其特征在于，所述数据处理方法包括：获取建筑图纸并对建筑图纸进行矢量化处理获取待测区域的图纸数据；对图纸数据进行测量站点规划获取测量站点；获取测量站点对应实际位置的三维扫描数据，对三维扫描数据进行测量获取三维测量数据，所述三维测量数据包括测量目标数据；将图纸数据与三维扫描数据融合匹配；根据测量目标在三维扫描数据中的位置获取测量目标在图纸数据中的对应位置；在对应位置上按预设规则显示数据标记，数据标记与测量目标数据匹配。2.如权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于，所述将图纸数据与三维扫描数据融合匹配，包括：根据图纸数据的方向信息调整三维扫描数据的方向；对于一测量站点的三维扫描数据及图纸数据，将三维扫描数据中的结构组件与图纸数据中的结构组件匹配对应；将三维扫描数据中的结构组件的特征点与图纸数据中的结构组件的特征点匹配对应。3.如权利要求2所述的数据处理方法，其特征在于，所述在对应位置上按预设规则显示数据标记，包括：对于一测量目标，获取测量目标所在的结构组件所对应的图纸数据中结构组件；获取测量目标与所在结构组件中特征点的位置关系；根据所述位置关系在图纸数据中结构组件获取数据标记位置；在数据标记位置按按预设规则显示数据标记。4.如权利要求3所述的数据处理方法，其特征在于，所述预设规则包括：判断测量目标数据是否超出预设值，若是则以警示状态显示所述数据标记，若否则以待测目标所在结构组件的类型对应状态显示所述数据标记；其中数据标记包括颜色图形配合文字、数字、字母和/或预设展示形状。5.如权利要求4所述的数据处理方法，其特征在于，所述预设规则包括：根据当前显示界面下图纸数据的尺寸以及数据标记位置判断相邻数据标记之间的距离是否小于预设长度，若是则合并相邻数据标记为一集合标记，并将在集合标记上显示所合并数据标记的数量，集合标记的位置为所合并数据标记的中点；所述数据处理方法包括：判断显示界面上是否采集到集合标记的触发指令，若是则在显示界面上显示集合标记所合并的全部数据标记。6.如权利要求3所述的数据处理方法，其特征在于，所述数据处理方法包括：根据测量目标数据生成一目标格式的数据文件，所述数据文件包括房屋数据，所述房屋数据通过建筑图纸获取并与建筑图纸中的房屋信息对应，所述房屋信息包括房屋位置数据；所述房屋数据包括房间数据，所述房间数据通过图纸数据获取测量站点的坐标；所述房间数据还包括结构组件数据，所述构件组件数据根据三维测量数据获取构件组件数据的状态数据以及结构组件位置，所述状态数据表示是否存在异常，结构组件位置表示结构组件方位；所述结构组件数据还包括标记信息，每一标记信息对应一测量目标并根据测量目标
数据获取测量数值，标记信息还包括状态数据。7.如权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于，所述对图纸数据进行测量站点规划获取测量站点，包括：将所述图纸数据划分为若干封闭区域；查找封闭区域中的凹多边形，将每一凹多边形分割为若干凸多边形的封闭区域；对于每一凸多边形的封闭区域，根据扫描装置的扫描参数以及所述封闭区域的尺寸获取所述封闭区域的测量站点；获取所述测量站点对应于所述图纸数据的位置。8.如权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于，所述对图纸数据进行测量站点规划获取测量站点，包括：对于一凹多边形中的内凸点，获取内凸点对应的站点预选区，所述站点预选区包括凹多边形中内凸点相对的两条边以及预选边，两条预选边分别与内凸点所在的两边的夹角均大于预设角度；判断站点预选区中是否存在一目标站点，若存在则获取所述目标站点对应于所述图纸数据的位置，若否则将凹多边形分割为若干凸多边形的封闭区域，所述目标站点到凸多边形中每一边的距离均小于预设距离，目标站点到每一边的端点连线与端点所在边的夹角均大于所述预设角度。9.一种移动终端，其特征在于，所述移动终端用于如权利要求1至8中任意一项所述的基于正逆向数据融合技术的数据处理方法。10.一种激光雷达，其特征在于，所述激光雷达用于如权利要求1至8中任意一项所述的基于正逆向数据融合技术的数据处理方法，所述激光雷达用于在测量站点对应的实际位置获取三维扫描数据。

技术总结
本发明公开了一种基于正逆向数据融合技术的数据处理方法及激光雷达，所述数据处理方法包括：获取建筑图纸并对建筑图纸进行矢量化处理获取待测区域的图纸数据；对图纸数据进行测量站点规划获取测量站点；获取测量站点对应实际位置的三维扫描数据；将图纸数据与三维扫描数据融合匹配；根据测量目标在三维扫描数据中的位置获取测量目标在图纸数据中的对应位置；在对应位置上按预设规则显示数据标记，数据标记与测量目标数据匹配。本发明能够将建筑生命周期中从规划、设到施工、运维等各个阶段产生的正逆向数据进行自动化的融合建模。产生的正逆向数据进行自动化的融合建模。产生的正逆向数据进行自动化的融合建模。


技术研发人员：李辉 张晓岚 周磊 刘存欢
受保护的技术使用者：盎锐（常州）信息科技有限公司
技术研发日：2023.07.07
技术公布日：2023/10/7