CN108364349A - 墙面扫描建模方法、装置、终端及计算机可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

一种墙面扫描建模方法，包括：获取测距仪测得的距离值，所述距离值由所述测距仪扫描墙面的采样点而测得；获取所述测距仪测量所述采样点时的姿态角；根据所述距离值与所述姿态角计算所述采样点于空间直角坐标系中的三维坐标；重复上述步骤直至得到所述墙面的全部采样点的三维坐标，据之建立所述墙面的空间模型。本发明提供的墙面扫描建模方法、装置、终端及计算机可读存储介质，可精确地测量与再现墙面的轮廓特征，建立精确的空间模型，为工程机械提供可靠的加工基准。

Description

墙面扫描建模方法、装置、终端及计算机可读存储介质
技术领域
本发明属于定位建模技术领域，具体地来说，是一种墙面扫描建模方法、装置、终端及计算机可读存储介质。
背景技术
伴随着自动化技术的发展，逐渐出现了一些工程机械，用于释放建筑生产力，减轻工人的劳动负担。由此，建筑行业出现了新的发展趋势，自动化生产需要日益增加。
为了保证工程机械的加工精度与适应能力，需要对加工对象(如墙面)进行适应性测量。现有的工程机械，尚难精确地实现对墙面的扫描建模，无法提供可靠的加工基准。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种墙面扫描建模方法、装置、终端及计算机可读存储介质，可精确地测量与再现墙面的轮廓特征，提供可靠的加工基准。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种墙面扫描建模方法，包括：
获取测距仪测得的距离值，所述距离值由所述测距仪扫描墙面的采样点而测得；
获取所述测距仪测量所述采样点时的姿态角；
根据所述距离值与所述姿态角计算所述采样点于空间直角坐标系中的三维坐标；
重复上述步骤直至得到所述墙面的全部采样点的三维坐标，据之建立所述墙面的空间模型。
作为上述技术方案的改进，所述姿态角包括第一位置角与第二位置角，所述第一位置角为所述测距仪以所述空间直角坐标系的铅垂轴为轴的旋转角，所述第二位置角为所述测距仪以所述空间直角坐标系的水平轴为轴的旋转角。
作为上述技术方案的进一步改进，所述空间直角坐标系的水平轴与所述墙面垂直。
作为上述技术方案的进一步改进，所述采样点分别沿水平方向与铅垂方向等距分布于所述墙面。
作为上述技术方案的进一步改进，所述采样点通过以下步骤确定：
获取所述墙面的高度和/或宽度；
根据所述高度和/或宽度与尺寸阈值比较，根据比较结果选择对应的采样点数量；
根据所述采样点数量计算所述采样点之间的间距并输出至所述测距仪。
一种墙面扫描建模装置，包括：
第一获取模块，用于获取测距仪测得的距离值；
第二获取模块，用于获取所述测距仪测量所述采样点时的姿态角；
坐标运算模块，用于根据所述距离值与所述姿态角计算所述采样点于空间直角坐标系中的三维坐标；
建模模块，用于根据所述墙面的全部采样点的三维坐标，建立所述墙面的空间模型。
作为上述技术方案的改进，所述墙面扫描建模装置还包括布点模块，用于确定所述采样点的位置分布。
作为上述技术方案的进一步改进，所述布点模块包括：
第三获取子模块，用于获取所述墙面的高度和/或宽度；
选择子模块，用于比较所述高度和/或宽度与尺寸阈值并根据比较结果选择对应的采样点数量；
点阵运算子模块，用于根据所述采样点数量计算所述采样点之间的间距。
一种终端，包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以使所述终端实现以上任一项所述的墙面扫描建模方法。
一种计算机可读存储介质，其存储有所述终端所执行的所述计算机程序。
本发明的有益效果是：
通过本发明实施例提供的墙面扫描建模方法、装置、终端及计算机可读存储介质，可精确地测量与再现墙面的轮廓特征，建立精确的空间模型，为工程机械提供可靠的加工基准。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施例1提供的墙面扫描建模方法的流程图；
图2是本发明实施例1提供的墙面扫描建模方法的采样点布设方法流程图；
图3是本发明实施例1提供的墙面扫描建模方法的曲线拟合流程图；
图4是本发明实施例1提供的墙面扫描建模方法的采样点分布(扫描路径)的第一方式示意图；
图5是本发明实施例1提供的墙面扫描建模方法的采样点分布(扫描路径)的第二方式示意图；
图6是本发明实施例1提供的墙面扫描建模方法的采样点分布(扫描路径)的第三方式示意图；
图7是本发明实施例2提供的墙面扫描建模装置的结构示意图；
图8是本发明实施例2提供的墙面扫描建模装置的布点模块的结构示意图；
图9是本发明实施例3提供的终端的结构示意图。
主要元件符号说明：
100-墙面扫描建模装置，110-第一获取模块，120-第二获取模块，130-坐标运算模块，140-建模模块，150-布点模块，151-第三获取子模块，152-选择子模块，153-点阵运算子模块，200-终端，210-存储器，220-处理器，230-输入单元，240-显示单元。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对墙面扫描建模方法、装置、终端及计算机可读存储介质进行更全面的描述。附图中给出了墙面扫描建模方法、装置、终端及计算机可读存储介质的优选实施例。但是，墙面扫描建模方法、装置、终端及计算机可读存储介质可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对墙面扫描建模方法、装置、终端及计算机可读存储介质的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在墙面扫描建模方法、装置、终端及计算机可读存储介质的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
请参阅图1，本实施例提供一种墙面扫描建模方法，该方法包括以下步骤：
A：获取测距仪测得的距离值，所述距离值由测距仪扫描墙面的采样点而测得。采样点为选自墙面的表面点，确切地反映墙面的表面特征。根据墙面的轮廓特征(如尺寸、起伏情况等)，采样点的分布形式(如间距、分布规律等)对应设置，以切合地确定墙面的表面轮廓。
一般地，采样点的密集程度与墙面的建模精度具有正相关关系。示范性地，采样点的分布规律可采用横向或纵向逐行扫描、圆环放射状等形态，使各采样点形成点阵分布。针对采样点形成的点阵，测距仪逐点测量各个采样点与测距仪的距离值。示范性地，所述采样点分别沿水平方向与铅垂方向等距分布于所述墙面。
B：获取所述测距仪测量所述采样点时的姿态角。在逐点测量采样点的距离值时，测距仪需要发生偏转，以使测量介质(如光、声音、电磁波等)较佳地射向采样点，取得精确的测量结果。姿态角即用于反映测距仪的偏转角，亦是采样点相对于测距仪的测量坐标原点之角度坐标。根据姿态角与距离值，采样点得以于测距仪的测量坐标系中实现定位。
示范性地，测距仪的测量坐标系为球坐标系。测距仪绕球坐标系的原点(球心)旋转，实现对墙面上的采样点的逐点扫描。相应地，姿态角与距离值，即属于采样点于球坐标系中的坐标值。
C：根据所述距离值与所述姿态角计算所述采样点于空间直角坐标系中的三维坐标。所述空间直角坐标系与测量坐标系共享原点，原点均为测距仪的测量基准零点。通过坐标变换，即如平移、变倍、旋转、切变、反射等方式，采样点的坐标值由姿态角与距离值而变换为所述空间直角坐标系中的三维坐标。
所述空间直角坐标系的分布方式众多，示范性地，所述空间直角坐标系的水平轴与墙面垂直。进一步示范，所述空间直角坐标系的一个水平轴与墙面的基准平面垂直，简化坐标变换过程，降低运算负担而提高效率。
D：重复上述步骤直至得到所述墙面的全部采样点的三维坐标，根据全部采样点的三维坐标建立所述墙面的空间模型。
在获取全部采样点于所述空间直角坐标系中的三维坐标后，即可据此拟合墙面的各向轮廓特征，形成对应的拟合曲线，从而绘制墙面而建立墙面的空间模型。可见地，采样点的密集程度越高，拟合曲线与实际墙面的逼近程度越高，墙面的空间模型愈加精确。
补充说明，测距仪的姿态角表现方式众多。示范性地，测距仪的姿态角包括第一位置角与第二位置角，第一位置角为测距仪以空间直角坐标系的铅垂轴为轴的旋转角，第二位置角为测距仪以空间直角坐标系的水平轴为轴的旋转角。
请参阅图3，补充说明，拟合曲线通过以下步骤确定：
D1：根据预设曲线拟合方法得到拟合曲线函数。示范性地，曲线拟合方法可以是最小二乘法。
D2：调节所述拟合曲线函数的拟合次数，直至拟合数据和原始数据对应点的误差的平方和取得最小值，得到逼近拟合曲线。其中，拟合数据的对应点由所述拟合曲线函数计算得到，并对应于原始数据的各点(即全部采样点的坐标值)。当拟合数据和原始数据对应点的误差的平方和取得最小值时，拟合次数最佳，对应的拟合曲线函数(即为逼近拟合曲线函数，对应于逼近拟合曲线)与墙面的实际形状最为接近。
D3：判断全部采样点是否与逼近拟合曲线是否重合，若是则所述逼近拟合曲线函数为目标拟合曲线函数，否则重新执行D1及D2，进行重新拟合。
请参阅图2，示范性地，所述采样点通过以下步骤确定：
A01：获取所述墙面的高度和/或宽度。针对具有不同外形尺寸(宽度与高度)的墙面，采样点的密集程度与分布规律有所差异，从而提高建模精度。
A02：根据所述墙面的高度和/或宽度与尺寸阈值比较，根据比较结果选择对应的采样点数量。尺寸阈值包括高度阈值与宽度阈值，分别用于判断高度与宽度的分类。示范性地，高度阈值与宽度阈值均为系列值，形成不同的分布区间。针对落入不同区间的尺寸阈值，选择对应的采样点数量，使采样点的分布密度符合当前墙面的尺寸特征。请结合参阅图4～6，示范性地，针对落入不同区间的尺寸阈值，并可进一步选择对应的分布规律(如矩形阵列、圆环放射等)。
A03：根据所述采样点数量计算所述采样点之间的间距并输出至所述测距仪。根据所述采样点之间的间距，墙面形成相适应的采样点点阵，以便测距仪根据该间距转动至对应角度而进行测量。
实施例2
请参阅图7，本实施例提供一种墙面扫描建模装置100，该装置包括：
第一获取模块110，用于获取测距仪测得的距离值；
第二获取模块120，用于获取所述测距仪测量所述采样点时的姿态角；
坐标运算模块130，用于根据所述距离值与所述姿态角计算所述采样点于空间直角坐标系中的三维坐标；
建模模块140，用于根据所述墙面的全部采样点的三维坐标，建立所述墙面的空间模型。
请参阅图8，示范性地，墙面扫描建模装置100还包括布点模块150，用于确定采样点的位置分布。
优选地，布点模块150包括：
第三获取子模块151，用于获取墙面的高度和/或宽度；
选择子模块152，用于比较高度和/或宽度与尺寸阈值并根据比较结果选择对应的采样点数量；
点阵运算子模块153，用于根据采样点数量计算采样点之间的间距。
实施例3
请参阅图9，本实施例提供一种终端200，该终端200包括存储器210以及处理器220，存储器210用于存储计算机程序，处理器220执行计算机程序以使终端200实现以上所述的墙面扫描建模方法。
其中，终端200包括不具备移动通信能力的终端设备(比如计算机、服务器等)，亦包括移动终端(比如智能电话、平板电脑、车载电脑、智能穿戴设备等)。
存储器210可包括存储程序区和存储数据区。其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据终端200的使用所创建的数据(比如音频数据、备份文件等)等。此外，存储器210可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
优选地，终端200还包括输入单元230与显示单元240。其中，输入单元230用于接收用户输入的各项指令或参数(包括预设滚动方式、预设时间间隔与预设滚动次数)，包括鼠标、键盘、触控面板及其他输入设备。显示单元240用于显示终端200的各种输出信息(包括网页页面、参数配置界面等)，包括显示面板。
在此一并提供一种计算机可读存储介质，其存储有终端所执行的所述计算机程序。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和结构图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。
也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。
也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是智能手机、个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种墙面扫描建模方法，其特征在于，包括：
获取测距仪测得的距离值，所述距离值由所述测距仪扫描墙面的采样点而测得；
获取所述测距仪测量所述采样点时的姿态角；
根据所述距离值与所述姿态角计算所述采样点于空间直角坐标系中的三维坐标；
重复上述步骤直至得到所述墙面的全部采样点的三维坐标，根据所述全部采样点的三维坐标建立所述墙面的空间模型。
2.根据权利要求1所述的墙面扫描建模方法，其特征在于，所述姿态角包括第一位置角与第二位置角，所述第一位置角为所述测距仪以所述空间直角坐标系的铅垂轴为轴的旋转角，所述第二位置角为所述测距仪以所述空间直角坐标系的水平轴为轴的旋转角。
3.根据权利要求2所述的墙面扫描建模方法，其特征在于，所述空间直角坐标系的水平轴与所述墙面垂直。
4.根据权利要求1所述的墙面扫描建模方法，其特征在于，所述采样点分别沿水平方向与铅垂方向等距分布于所述墙面。
5.根据权利要求1所述的墙面扫描建模方法，其特征在于，所述采样点通过以下步骤确定：
获取所述墙面的高度和/或宽度；
根据所述高度和/或宽度与尺寸阈值比较，根据比较结果选择对应的采样点数量；
根据所述采样点数量计算所述采样点之间的间距并输出至所述测距仪。
6.一种墙面扫描建模装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取测距仪测得的距离值；
第二获取模块，用于获取所述测距仪测量采样点时的姿态角；
坐标运算模块，用于根据所述距离值与所述姿态角计算所述采样点于空间直角坐标系中的三维坐标；
建模模块，用于根据所述墙面的全部采样点的三维坐标，建立所述墙面的空间模型。
7.根据权利要求6所述的墙面扫描建模装置，其特征在于，还包括布点模块，用于确定所述采样点的位置分布。
8.根据权利要求7所述的墙面扫描建模装置，其特征在于，所述布点模块包括：
第三获取子模块，用于获取所述墙面的高度和/或宽度；
选择子模块，用于比较所述高度和/或宽度与尺寸阈值并根据比较结果选择对应的采样点数量；
点阵运算子模块，用于根据所述采样点数量计算所述采样点之间的间距。
9.一种终端，其特征在于，包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以使所述终端实现权利要求1～5中任一项所述的墙面扫描建模方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有权利要求9所述的终端所执行的所述计算机程序。
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