CN112729167B - 一种平面方程的计算方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种平面方程的计算方法及装置，涉及建筑工程领域，该平面方程的计算方法包括：在拍摄图像中确定待测量平面；在拍摄图像中获取待测量平面上的至少三个像素点，并获取每个像素点的像素坐标；测量激光测距仪与每个像素点对应的空间点之间的激光距离；测量激光测距仪指向每个像素点对应的空间点时的水平光栅角度和垂直光栅角度；根据水平光栅角度、垂直光栅角度以及激光距离进行计算，得到每两个空间点之间的空间距离；根据像素坐标和空间距离进行计算，得到待测量平面的平面方程。可见，实施这种实施方式，能够计算出相机坐标系中的平面方程，从而能够提高对平面上物体的测量精度。

Description

一种平面方程的计算方法及装置

技术领域

本申请涉及建筑工程领域，具体而言，涉及一种平面方程的计算方法及装置。

背景技术

目前，在工程建设中经常需要测量目标平面上的各类物体，如柱状体(如钢筋、钢管、水管)的直径、如两个柱状体之间的距离等等。然而，在实践中发现，目前使用单目摄像机进行截图测量时，因目标平面和摄像机的相对空间关系未知，导致这种测量方式的精度有限，测量结果会出现较大偏差。

另外在工程建设测量中，测量被埋设圆柱状建筑材料或建筑构件在不可见区域的轴心坐标，仍然是一个很大的难题。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种平面方程的计算方法及装置，能够计算出相机坐标系中的平面方程，从而能够提高对平面上物体的测量精度；同时，还能够解决上述问题。

本申请实施例第一方面提供了一种平面方程的计算方法，所述方法包括：

在拍摄图像中确定待测量平面；

在所述拍摄图像中获取所述待测量平面上的至少三个像素点，并获取每个像素点的像素坐标；其中，所述至少三个像素点不共线；

通过激光测距仪测量所述激光测距仪与每个像素点对应的空间点之间的激光距离；

通过角度测量仪测量所述激光测距仪指向每个像素点对应的空间点时的水平光栅角度和垂直光栅角度；

根据所述水平光栅角度、所述垂直光栅角度以及所述激光距离进行计算，得到每两个空间点之间的空间距离；其中，所述空间点与所述像素点一一对应，所述像素点位于所述待测量平面上，所述空间点位于实际平面上；

根据所述像素坐标和所述空间距离进行计算，得到所述待测量平面的平面方程。

在上述实现过程中，该方法能够根据拍摄图像确定待测量平面，从而进一步确定出待测量平面中的像素点，以使激光测距仪和角度测量仪能够测出像素点对应的空间点与激光测距仪之间的激光距离、水平光栅角度和垂直光栅角度，从而使得像素点对应的空间点之间的空间距离被计算得到，进而使得可以依据该空间距离和像素点坐标计算出目标平面在相机坐标系中的平面方程。可见，实施这种实施方式，能够通过简单、准确地计算出平面方程，有利于对平面上的物体进行数字化计算从而完成测量，进而提高了平面上物体的测量精度。

进一步地，所述在拍摄图像中确定待测量平面的步骤包括：

获取包括所述圆柱体的拍摄图像；所述圆柱体为圆柱状建筑材料；

在所述拍摄图像中，确定所述圆柱体的测量底面为待测量平面。

在上述实现过程中，该方法可以计算圆柱体测量底面的平面方程，从而使得该平面方程可以用于计算圆柱体的其他参数。

进一步地，所述方法还包括：

在所述拍摄图像中，确定所述圆柱体成像的两条直线的直线方程；

根据所述圆柱体成像的两条直线的直线方程，计算所述圆柱体的横截面的外切三角形的三条边长；

根据所述三条边长计算所述圆柱体的横截面的内切圆直径；

确定所述内切圆直径为所述圆柱体的直径。

在上述实现过程中，该方法可以先通过测距设备获取包括圆柱体的拍摄图像；然后根据所述拍摄图像，在相机坐标系中确定圆柱体成像的两条直线的直线方程；同时，基于通过计算得到的测量底面的平面方程；该方法还可以根据拍摄图像、测量底面的平面方程和圆柱体成像的两条直线，确定圆柱体的横截面的外切三角形的三条边长；最后利用三角形的边长计算圆柱体横截面的直径。可见，实施这种实施方式，能够根据拍摄图像确定出圆柱体成像的两条直线，并根据所述两条直线和所述圆柱体所在的测量底面确定圆柱体横截面的外切三角形，从而根据外切三角形的边长计算得到所述圆柱体的直径。

进一步地，所述根据所述在所述拍摄图像中，确定所述圆柱体成像的两条直线的直线方程的步骤包括：

在所述拍摄图像中确定所述圆柱体成像的两条直线；

根据相机成像原理和所述测量底面的平面方程，分别计算所述圆柱体成像的两条直线在相机坐标系的两个直线方程；

在上述实现过程中，通过拍摄图像能够确定出待测量的圆柱体成像的两条直线，进而通过待测量圆柱体成像的两条直线能够有利于确定圆柱体的切线，从而有利于确定圆柱体的直径。

进一步地，所述根据所述圆柱体成像的两条直线的直线方程，计算所述圆柱体的横截面的外切三角形的三条边长的步骤包括：

根据相机坐标系的原点和所述圆柱体成像的两条直线的直线方程进行计算，得到过相机坐标系原点且与所述圆柱体成像的两条直线相垂直的两条垂线的两个直线方程；

计算所述两条垂线的两个垂足的两个垂足坐标；

连接所述相机坐标系的原点和所述两个垂足，得到所述圆柱体的横截面的外切三角形；

根据所述相机坐标系的原点和所述两个垂足坐标进行计算，得到所述外切三角形的三条边长。

在上述实现过程中，通过拍摄图像、测量底面和圆柱体成像的两条直线，能够确定出待测量的圆柱体横截面的外切三角形的三条边，从而可以根据三角形的边长，计算圆柱体的直径。

进一步地，所述方法还包括：

根据所述圆柱体成像的两条直线的直线方程，计算所述圆柱体的轴线方程；

根据所述轴线方程，计算所述圆柱体中任意位置的轴心坐标。

在上述实现过程中，该方法可以先通过测距设备获取包括圆柱体的拍摄图像；然后根据拍摄图像，计算测量底面的平面方程；然后，再根据平面方程和所述图像进行计算，得到圆柱体成像的两条直线的直线方程；进一步的，根据圆柱体成像的两条直线，确定所述圆柱体轴心的直线方程；最后根据所述圆柱体轴心的直线方程，计算圆柱体在任意位置的轴心坐标。可见，实施这种实施方式，能够根据拍摄图像确定出圆柱的测量底面和成像的两条直线，并根据测量底面和成像的两条直线确定圆柱体的轴心的直线方程；最后，根据圆柱体轴心的直线方程，可以计算圆柱体在任意位置的轴心坐标，从而能够解决圆柱体在不可见区域轴心坐标的测量难题，进而提高了圆柱状建筑材料的测量精度。

进一步地，所述根据所述圆柱体成像的两条直线的直线方程，计算所述圆柱体的轴线方程的步骤包括：

根据所述圆柱体成像的两条直线的直线方程进行计算，得到所述外切三角形的内切圆的圆心坐标；

根据所述圆心坐标和所述圆柱体成像的两条直线的直线方程进行计算，得到过所述内切圆的圆心且与所述圆柱体成像的两条直线相平行的轴线方程。

在上述实现过程中，先确定圆柱体的测量底面和圆柱体成像的两条直线，然后再确定圆柱体的三条切线；进一步的，根据圆柱体的三条切线围成的三角形，计算三角形内切圆的圆心坐标；最后，确定过三角形内切圆圆心，且和圆柱体成像的两条直线平行的直线，为圆柱体的轴心，从而可以根据圆柱体的轴心直线方程，计算轴心上任意点的空间坐标。

本申请实施例第二方面提供了一种平面方程的计算装置，所述计算装置包括：

确定单元，用于在拍摄图像中确定待测量平面；

获取单元，用于在所述拍摄图像中获取所述待测量平面上的至少三个像素点，并获取每个像素点的像素坐标；其中，所述至少三个像素点不共线；

测量单元，用于通过激光测距仪测量所述激光测距仪与每个像素点对应的空间点之间的激光距离；

所述测量单元，还用于通过角度测量仪测量所述激光测距仪指向每个像素点对应的空间点时的水平光栅角度和垂直光栅角度；

计算单元，用于根据所述水平光栅角度、所述垂直光栅角度以及所述激光距离进行计算，得到每两个空间点之间的空间距离；其中，所述空间点与所述像素点一一对应，所述像素点位于所述待测量平面上，所述空间点位于实际平面上；

所述计算单元，还用于根据所述像素坐标和所述空间距离进行计算，得到所述待测量平面的平面方程。

在上述实现过程中，上述的平面方程的计算装置可以通过单元之间的联合工作实现平面方程的计算过程。可见，实施这种实施方式，能够通过简单、准确地计算出平面方程，有利于对平面上的物体进行数据化计算从而完成测量，进而提高了平面上物体的测量精度。

进一步地，所述计算装置还包括：

所述获取单元，还用于通过测距设备获取包括所述圆柱体的拍摄图像；

所述确定单元，还用于在拍摄图像中，确定所述圆柱体的测量底面为待测量平面；

所述确定单元，还用于根据所述圆柱体的测量底面和所述拍摄图像，确定所述圆柱体成像的两条直线；

所述确定单元，还用于根据所述拍摄图像和所述圆柱体成像的两条直线，确定所述圆柱体的横截面的外切三角形的三条边；

所述计算单元，还用于根据所述圆柱体的横截面的外切三角形的三条边进行计算，得到所述圆柱体的直径。

在上述实现过程中，获取单元通过测距设备获取包括圆柱体的拍摄图像；计算单元计算测量底面的平面方程；确定单元根据测距设备的位置和拍摄图像，确定圆柱体成像的两条直线；确定单元根据拍摄图像和圆柱体成像的两条直线，确定圆柱体的横截面的外切三角形的三条边；计算单元根据圆柱体的横截面的外切三角形的三条边进行计算，得到圆柱体的直径。可见，实施这种实施方式，能够避免圆柱状建筑材料的测量失准，从而提高了圆柱状建筑材料的测量精度。

本申请实施例第三方面提供了一种电子设备，包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行本申请实施例第一方面中任一项所述的平面方程的计算方法。

本申请实施例第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行本申请实施例第一方面中任一项所述的平面方程的计算方法。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请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申请的某些实施例，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为本申请实施例提供的一种平面方程的计算方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种平面方程的计算方法的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种平面方程的计算方法的流程示意图；

图4为本申请实施例提供的一种平面方程的计算装置的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种平面方程的计算装置的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种圆柱体的直径测量示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

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。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

请参看图1，图1为本申请实施例提供了一种平面方程的计算方法的流程示意图。其中，该平面方程的计算方法包括：

S101、在拍摄图像中确定待测量平面。

本实施例中，测距设备具体可以为带高精度角度测量仪的双轴云台，双轴云台上平行安装有摄像机和激光测距仪，且摄像机和激光测距仪的双轴处于平行。通过双轴云台上的摄像机可以获取包括圆柱体的拍摄图像。

本实施例中，拍摄图像可以是摄像机拍摄得到的图像。

本实施例中，拍摄图像可以为摄像机传输给显示屏幕上的视频画面的截图。

S102、在拍摄图像中获取待测量平面上的至少三个像素点，并获取每个像素点的像素坐标；其中，至少三个像素点不共线。

本实施例中，待测量平面是用户在拍摄图像中确定的一个平面。

本实施例中，在拍摄图像上先选择不共线的多个像素点，该像素点的个数为三个或者三个以上，对此本申请实施例不做限定。

S103、通过激光测距仪测量激光测距仪与每个像素点对应的空间点之间的激光距离。

S104、通过角度测量仪测量激光测距仪指向每个像素点对应的空间点时的水平光栅角度和垂直光栅角度。

本实施例中，水平光栅角度用于表示角度测量仪测得的激光测距仪指向每个像素点对应的空间点时云台相对零位水平转动的角度，垂直光栅角度用于表示角度测量仪测得的激光测距仪指向每个像素点对应的空间点时云台相对零位垂直转动的角度。

本实施例中，在确定好多个像素点之后，转动双轴云台使得激光测距仪分别对准像素点所代表的空间点，然后使用激光测距仪获取此时的激光距离，进而得到每个像素点对应的激光距离，进一步的，通过其设置的角度测量仪分别获取每个像素点对应的水平光栅角度以及每个像素点对应的垂直光栅角度。

S105、根据水平光栅角度、垂直光栅角度以及激光距离进行计算，得到每两个空间点之间的空间距离；其中，空间点与像素点一一对应，像素点位于待测量平面上，空间点位于实际平面上。

本实施例中，该方法可以通过水平光栅角度和垂直光栅角度计算出空间中两个空间点之间的空间角度，结合激光测距仪测得的与两个空间点之间的距离可以通过极坐标系或三角函数计算出两个空间点之间的空间距离。

在本实施例中，使用该方法可以计算出每两个空间点之间的空间距离。

本实施例中，测量平面为拍摄图像中的平面，实际平面为实际三维场景中的平面。

S106、根据像素坐标和空间距离进行计算，得到待测量平面的平面方程。

本实施例中，通过像素坐标和空间距离可以计算出每两个空间点之间的距离值，并根据多个空间点的空间坐标确定出平面在相机坐标系的平面方程。

本实施例中，还可以根据双轴云台的角度、水平光栅角度和垂直光栅角度，利用极坐标方程，计算每个像素点对应空间点的三维坐标，然后再根据每个像素点对应空间点的三维坐标，可以计算任意两个像素点对应空间点之间的空间距离，进而可以计算得到测量底面的平面方程。

在图1所描述的平面方程的计算方法中，能够根据拍摄图像确定待测量平面，从而进一步确定出待测量平面中的像素点，以使激光测距仪和角度测量仪能够测出像素点与激光测距仪之间的激光距离、激光测距仪指向像素点对应的空间点时的水平光栅角度和垂直光栅角度，从而使得像素点对应的目标点之间的空间距离被计算得到，进而使得可以依据各像素点的像素坐标和空间距离计算出平面方程。可见，实施这种实施方式，能够简单、准确地计算出平面方程，有利于对平面上的物体进行数据化计算从而完成测量，进而提高了平面上物体的测量精度。

实施例2

请参看图2，图2为本申请实施例提供了一种圆柱体直径的计算方法的流程示意图。该方法可以应用于工程建设中，具体应用于测量平面上指定柱状体如钢筋、钢管、水管的直径过程中。其中，该圆柱体直径的计算方法包括：

S201、获取包括圆柱体的拍摄图像；圆柱体为圆柱状建筑材料。

本实施例中，该方法的执行主体可以为测距设备。

本实施例中，测距设备可以为带高精度角度测量仪的双轴云台，双轴云台上平行安装有摄像机和激光测距仪，且摄像机和激光测距仪的双轴处于平行。其中，该方法可以通过双轴云台上的摄像机可以获取包括圆柱体的拍摄图像。

本实施例中，角度测量仪可以进行角度测量，角度测量包括水平角测量和竖直角测量，水平角测量用于确定激光测距仪或摄像机对准目标点时，云台相对零位水平转动的角度，竖直角测量用于确定激光测距仪或摄像机对准目标点时，云台相对零位垂直转动的角度。

本实施例中，激光测距仪是利用调制激光的某个参数实现对目标的距离测量的仪器，激光测距仪在工作时向目标射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。激光测距仪具有重量轻、体积小、操作简单速度快而准确的优点。具体可以为一维激光测距仪、二维激光测距仪、三维激光测距仪等，对此本申请实施例不作限定。

本实施例中，一个长方形以一边为轴顺时针或逆时针旋转一周，所经过的空间叫做圆柱体。

本实施例中，在获取包括圆柱体的拍摄图像时，先将测距设备转向待测量的圆柱体所在的区域，使得拍摄画面中包含该圆柱体，此时再获取包括圆柱体的拍摄图像。

本实施例中，圆柱体为圆柱状建筑材料。

S202、在拍摄图像中，确定圆柱体的测量底面为待测量平面。

本实施例中，圆柱体放置于测量底面上，可以通过拍摄图像确定出圆柱体的测量底面，测量底面与圆柱体底面相切。

S203、根据拍摄图像，计算圆柱体所在测量底面的平面方程。

本实施例中，步骤S203可以使用步骤S101～S106所描述的步骤，对此本实施例中不再多加赘述。

S204、在拍摄图像中，确定圆柱体成像的两条直线的直线方程。

本实施例中，圆柱体在拍摄图像中存在与圆柱体两侧边缘对应的两条投影边，并根据相机成像原理、圆柱体所在测量底面的平面方程与上述两条投影边的像素坐标能够确定上述两条投影边对应的两条直线在相机坐标系的两个直线方程。

S205、根据圆柱体成像的两条直线的直线方程，计算圆柱体的横截面的外切三角形的三条边长。

请一并参阅图6，图6是本申请实施例提供的一种圆柱体的直径测量示意图。如图6所示，圆柱体平躺在平面Q上，因此平面Q和圆柱体相切。在拍摄图像中，圆柱体在拍摄图像中存在与圆柱体两侧边缘对应的两条投影边，并根据测距设备的位置与上述两条投影边能够确定两个平面，而该两个平面与平面Q则相交于直线AB，直线CD。由圆柱体定义可知，直线AB//直线CD//圆柱体的圆柱轴，且平面OAB，平面OCD分别与柱状体相切。因此，过O点做与直线AB垂直的直线，交直线AB于E点，过O点做与直线CD垂直的直线，交直线CD于F点。已知直线AB⊥直线OE，直线CD⊥直线OF，直线AB//直线CD，因此直线AB⊥平面OEF，直线AB//圆柱体的圆柱轴，故圆柱体的圆柱轴⊥平面OEF。即平面OEF为圆柱体的横截面。另外，平面OAB，平面OCD，平面Q分别与柱状体相切，OE属于平面OAB，OF属于平面OCD，EF属于平面Q，△OEF属于平面OEF，因此圆柱体在平面OEF中的截面圆为△OEF的内心圆，△OEF三条边均与圆柱体相切。由此可知△OEF的内心圆的直径即为圆柱体的直径。

本实施例中，如图6所示，根据拍摄图像，平面Q的平面方程，可分别求得点A、B、C、D、E、F的三维成像坐标，进而求得△OEF的三条边边长。

S206、根据三条边长计算圆柱体的横截面的内切圆直径。

请参阅图6，图6中EF＝a、OF＝b、OE＝c、(a+b+c)r/2＝S、d＝2r。其中，a、b、c皆为线段长度，而基于该三个线段长度可以使用“三角形的面积＝内切圆半径×三角形的周长×1/2”的公式进行圆柱体直径的计算。其中三角形的面积S可以根据海伦公式和三角形的三条边长计算。

本实施例中，圆柱体的两个切平面和测量底面两两相交，形成三条互相平行的交线；通过三条交线两两之间的距离，也可以确定圆柱体横截面的外切三角形的边长，进而可以计算得到圆柱体的直径。基于上述已知条件存在多种数学方法可以求解圆柱体的直径，对此本实施例中不做任何限定。

S207、确定内切圆直径为圆柱体的直径。

本实施例中，该方法的执行主体可以为计算机、服务器等计算装置，对此本实施例中不作任何限定。

在本实施例中，该方法的执行主体还可以为智能手机和平板等智能设备，对此本实施例中不作任何限定。

在图2所描述的圆柱体直径的计算方法中，能够根据拍摄图像确定圆柱体所在的测量底面的平面方程；进而根据圆柱体所在的测量底面和圆柱体在拍摄图像中的成像轮廓，计算得到圆柱体成像的两条直线的直线方程，从而可以根据测量底面、圆柱体成像的两条直线确定圆柱体其中一个横截面的外切三角形的三条边长；最后根据外切三角形的边长计算得到圆柱体的直径。可见，实施这种实施方式，能够简单、准确地计算出圆柱体的直径，有利于对平面上的钢筋、钢管、水管等圆柱形建筑材料进行数据化计算从而完成测量，进而提高了平面上物体的测量精度。

实施例3

请参看图3，图3为本申请实施例提供的另一种圆柱体直径的计算方法的流程示意图。图3所描述的圆柱体直径的计算方法的流程示意图是根据图2所描述的圆柱体直径的计算方法的流程示意图进行改进得到的。其中，该平面方程的计算方法包括：

S301、获取包括圆柱体的拍摄图像；圆柱体为圆柱状建筑材料。

本实施例中，待测量圆柱体可以是平躺在施工平面上的钢筋、钢管和水管，也可以是垂直埋设或斜插入施工平面的钢筋、钢管和水管，对此本实施例不做任何限定。

本实施例中，当待测量圆柱体平躺在施工平面上时，则施工平面和圆柱体相切。否则，可以将一个平面(如木板、塑料板等)紧贴待测量圆柱体并固定，使得待测量圆柱体与该平面相切。

S302、在拍摄图像中，确定圆柱体的测量底面为待测量平面。

S303、根据拍摄图像，计算圆柱体所在测量底面的平面方程。

本实施例中，步骤S303可以使用步骤S203所描述的步骤，对此本实施例中不再多加赘述。

S304、在拍摄图像中确定圆柱体成像的两条直线。

S305、根据相机成像原理和测量底面的平面方程，分别计算圆柱体成像的两条直线在相机坐标系的两个直线方程。

S306、根据相机坐标系原点和圆柱体成像的两条直线的直线方程进行计算，得到过相机坐标系原点且与圆柱体成像的两条直线相垂直的两条垂线的两个直线方程。

S307、计算两条垂线的两个垂足的两个垂足坐标。

S308、连接相机坐标系的原点和两个垂足，得到圆柱体的横截面的外切三角形。

本实施例中，该方法可以根据拍摄图像、测量底面方程和切平面，确定圆柱体的横截面的外切三角形的顶点。

本实施例中，如图6所示，根据拍摄图像，平面Q的平面方程，可分别求得点A、B、C、D、E、F的三维成像坐标，从而确定△OEF的三个顶点O、E、F的坐标，其中O为相机成像坐标系原点

S309、根据相机坐标系的原点和两个垂足坐标进行计算，得到外切三角形的三条边长。

S310、根据三条边长计算圆柱体的横截面的内切圆直径。

S311、确定内切圆直径为圆柱体的直径。

作为一种可选的实施方式，该方法还可以包括：

根据圆柱体成像的两条直线的直线方程，计算圆柱体的轴线方程；

根据轴线方程，计算圆柱体中任意位置的轴心坐标。

作为一种进一步可选的实施方式，根据圆柱体成像的两条直线的直线方程，计算圆柱体的轴线方程的步骤包括：

根据圆柱体成像的两条直线的直线方程进行计算，得到外切三角形的内切圆的圆心坐标；

根据圆心坐标和圆柱体成像的两条直线的直线方程进行计算，得到过内切圆的圆心且与圆柱体成像的两条直线相平行的轴线方程。

本实施例中，该方法可以根据外切三角形的顶点坐标，计算三角形的内切圆的圆心坐标。

本实施例中，根据三角形的三个顶点坐标计算内切圆的圆心坐标为已公开求解方法的三维空间几何问题，对此本实施例中不再多加赘述。

本实施例中，过内切圆的圆心，且和圆柱体成像的两条直线平行的直线，为圆柱体的轴心。

本实施例中，内切圆即为圆柱体的一个横截面，其圆心位于圆柱体的轴心上。圆柱体成像的两条直线平行于圆柱体的轴心。过内切圆的圆心且和圆柱体成像的两条直线平行的直线，即为圆柱体的轴心。

本实施例中，根据圆心坐标、圆柱体成像的两条直线的直线方程，可以计算圆柱体的轴心的直线方程。

本实施例中，根据圆柱体轴心的直线方程，计算圆柱体在任意位置的轴心坐标。

本实施例中，任意位置可以是在图像上选择任意像素点，根据相机成像原理将像素点投影到相机坐标系得到成像坐标；进而计算与成像坐标空间距离最近且在圆柱体轴心上的空间点坐标。

本实施例中，任意位置也可以是通过计算目标三维空间坐标系与相机坐标系的变换矩阵；进而将目标坐标系中的平面、直线或点投影到相机坐标系；最后计算在圆柱体轴心上，且和投影平面、直线或点满足特定几何关系的空间点坐标；几何关系可以是相交、距离最近等，在本实施例中不做任何限定。

本实施例中，计算得到圆柱体在任意位置的轴心坐标之后，还可以利用目标三维空间坐标系与相机坐标系的变换矩阵，将任意位置的轴心坐标投影到目标三维空间坐标系，得到在目标三维坐标系中，圆柱体在任意位置的轴心坐标。

在图3所描述的圆柱体直径的计算方法中，能够根据包括待测量圆柱体的拍摄图像，确定待测量圆柱体所在的测量底面，及圆柱体成像的两条直线的直线方程；进而根据圆柱体成像的两条直线，确定圆柱体的横截面的外切三角形的顶点；从而可以计算三角形的内切圆的圆心坐标，进而得到圆柱体的轴心的直线方程；最后，根据圆柱体轴心的轴线方程，可以计算圆柱体在任意位置的轴心坐标。可见，实施这种方式，可以简单、准确的计算圆柱体的轴心在任意位置的空间坐标，从而解决了测量埋设的圆柱状建筑材料和建筑构件在不可见区域的轴心坐标测量难题。

实施例4

请参看图4，图4为本申请实施例提供的一种平面方程的计算装置的结构示意图。其中，该平面方程的计算装置包括：

确定单元410，用于在拍摄图像中确定待测量平面；

获取单元420，用于在拍摄图像中获取待测量平面上的至少三个像素点，并获取每个像素点的像素坐标；其中，至少三个像素点不共线；

测量单元430，用于通过激光测距仪测量激光测距仪与每个像素点对应的空间点之间的激光距离；

测量单元430，还用于通过角度测量仪测量激光测距仪指向每个像素点对应的空间点时的水平光栅角度和垂直光栅角度；

计算单元440，用于根据水平光栅角度、垂直光栅角度以及激光距离进行计算，得到每两个空间点之间的空间距离；其中，空间点与像素点一一对应，像素点位于待测量平面上，空间点位于实际平面上；

计算单元440，还用于根据像素坐标和空间距离进行计算，得到待测量平面的平面方程。

本实施例中，对于平面方程的计算装置的解释说明可以参照实施例1、实施例2或实施例3中的描述，对此本实施例中不再多加赘述。

可见，实施图4所描述的平面方程的计算装置，能够通过简单、准确地计算出平面方程，有利于对平面上的物体进行数据化计算从而完成测量，进而提高了平面上物体的测量精度。

实施例5

请参看图5，图5为本申请实施例提供的另一种平面方程的计算装置的结构示意图。图5所描述的平面方程的计算装置的结构示意图是根据图4所描述的平面方程的计算装置的结构示意图进行改进得到的。其中，

获取单元420，还用于获取包括圆柱体的拍摄图像；上述圆柱体为圆柱状建筑材料；

确定单元410，还用于在拍摄图像中，确定圆柱体的测量底面为待测量平面；

计算单元440，还用于根据拍摄图像，计算圆柱体所在测量底面的平面方程。

确定单元410，还用于在拍摄图像中，确定圆柱体成像的两条直线的直线方程；

计算单元440，还用于根据圆柱体成像的两条直线的直线方程，计算圆柱体的横截面的外切三角形的三条边长；

计算单元440，还用于根据三条边长计算圆柱体的横截面的内切圆直径；

确定单元410，还用于确定内切圆直径为圆柱体的直径。

作为一种可选的实施方式，确定单元410包括：

第一子单元411，用于在拍摄图像中确定圆柱体成像的两条直线；

第二子单元412，用于根据相机成像原理，分别计算圆柱体成像的两条直线在相机坐标系的两个直线方程。

作为一种可选的实施方式，计算单元440可以包括：

第三子单元441，用于根据相机坐标系原点和圆柱体成像的两条直线的直线方程进行计算，得到过相机坐标系原点且与圆柱体成像的两条直线相垂直的两条垂线的两个直线方程。

第四子单元442，用于计算两条垂线的两个垂足的两个垂足坐标；

第五子单元443，用于连接相机坐标系的原点和两个垂足，得到圆柱体的横截面的外切三角形；

第六子单元444，用于根据相机坐标系的原点和两个垂足坐标进行计算，得到外切三角形的三条边长。

作为一种可选的实施方式，计算单元440，还用于根据圆柱体成像的两条直线的直线方程，计算圆柱体的轴线方程；

计算单元440，还用于根据轴线方程，计算圆柱体中任意位置的轴心坐标。

作为一种可选的实施方式，第六子单元444，还用于根据圆柱体成像的两条直线的直线方程进行计算，得到外切三角形的内切圆的圆心坐标；

第六子单元444，还用于根据圆心坐标和圆柱体成像的两条直线的直线方程进行计算，得到过内切圆的圆心且与圆柱体成像的两条直线相平行的轴线方程。

本实施例中，对于平面方程的计算装置的解释说明可以参照实施例1、实施例2或实施例3中的描述，对此本实施例中不再多加赘述。

可见，实施图5所描述的平面方程的计算装置，能够避免圆柱状建筑材料的测量失准，从而提高了圆柱状建筑材料的测量精度。

本申请实施例提供了一种电子设备，包括存储器以及处理器，存储器用于存储计算机程序，处理器运行计算机程序以使电子设备执行本申请实施例1、实施例2或实施例3中任一项平面方程的计算方法。

本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序指令，计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行本申请实施例1、实施例2或实施例3中任一项平面方程的计算方法。

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，附图中的流程图和框图显示了根据本申请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，在有些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，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/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，在本申请各个实施例中的各功能模块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，也可以两个或两个以上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，本申请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(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请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。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。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，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (8)

1.一种平面方程的计算方法，其特征在于，所述方法包括：

在拍摄图像中确定待测量平面；

在所述拍摄图像中获取所述待测量平面上的至少三个像素点，并获取每个像素点的像素坐标；其中，所述至少三个像素点不共线；

通过激光测距仪测量所述激光测距仪与每个像素点对应的空间点之间的激光距离；

通过角度测量仪测量所述激光测距仪指向每个像素点对应的空间点时的水平光栅角度和垂直光栅角度；

根据所述水平光栅角度、所述垂直光栅角度以及所述激光距离进行计算，得到每两个空间点之间的空间距离；其中，所述空间点与所述像素点一一对应，所述像素点位于所述待测量平面上，所述空间点位于实际平面上；

根据所述像素坐标和所述空间距离进行计算，得到所述待测量平面的平面方程；

所述在拍摄图像中确定待测量平面的步骤包括：

获取包括圆柱体的拍摄图像；所述圆柱体为圆柱状建筑材料；

在所述拍摄图像中，确定所述圆柱体的测量底面为待测量平面；

所述方法还包括：

在所述拍摄图像中，确定所述圆柱体成像的两条直线的直线方程；

根据所述圆柱体成像的两条直线的直线方程，计算所述圆柱体的横截面的外切三角形的三条边长；

根据所述三条边长计算所述圆柱体的横截面的内切圆直径；

确定所述内切圆直径为所述圆柱体的直径。

2.根据权利要求1所述的平面方程的计算方法，其特征在于，所述在所述拍摄图像中，确定所述圆柱体成像的两条直线的直线方程的步骤包括：

在所述拍摄图像中确定所述圆柱体成像的两条直线；

根据相机成像原理和所述测量底面的平面方程，分别计算所述圆柱体成像的两条直线在相机坐标系的两个直线方程。

3.根据权利要求1所述的平面方程的计算方法，其特征在于，所述根据所述圆柱体成像的两条直线的直线方程，计算所述圆柱体的横截面的外切三角形的三条边长的步骤包括：

根据相机坐标系的原点和所述圆柱体成像的两条直线的直线方程进行计算，得到过相机坐标系原点且与所述圆柱体成像的两条直线相垂直的两条垂线的两个直线方程；

计算所述两条垂线的两个垂足的两个垂足坐标；

连接所述相机坐标系的原点和所述两个垂足，得到所述圆柱体的横截面的外切三角形；

根据所述相机坐标系的原点和所述两个垂足坐标进行计算，得到所述外切三角形的三条边长。

4.根据权利要求3所述的平面方程的计算方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述圆柱体成像的两条直线的直线方程，计算所述圆柱体的轴线方程；

根据所述轴线方程，计算所述圆柱体中任意位置的轴心坐标。

5.根据权利要求4所述的平面方程的计算方法，其特征在于，所述根据所述圆柱体成像的两条直线的直线方程，计算所述圆柱体的轴线方程的步骤包括：

根据所述圆柱体成像的两条直线的直线方程进行计算，得到所述外切三角形的内切圆的圆心坐标；

根据所述圆心坐标和所述圆柱体成像的两条直线的直线方程进行计算，得到过所述内切圆的圆心且与所述圆柱体成像的两条直线相平行的轴线方程。

6.一种平面方程的计算装置，其特征在于，所述计算装置包括：

确定单元，用于在拍摄图像中确定待测量平面；

获取单元，用于在所述拍摄图像中获取所述待测量平面上的至少三个像素点，并获取每个像素点的像素坐标；其中，所述至少三个像素点不共线；

测量单元，用于通过激光测距仪测量所述激光测距仪与每个像素点对应的空间点之间的激光距离；

所述测量单元，还用于通过角度测量仪测量所述激光测距仪指向每个像素点对应的空间点时的水平光栅角度和垂直光栅角度；

计算单元，用于根据所述水平光栅角度、所述垂直光栅角度以及所述激光距离进行计算，得到每两个空间点之间的空间距离；其中，所述空间点与所述像素点一一对应，所述像素点位于所述待测量平面上，所述空间点位于实际平面上；

所述计算单元，还用于根据所述像素坐标和所述空间距离进行计算，得到所述待测量平面的平面方程。

7.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行权利要求1至5中任一项所述的平面方程的计算方法。

8.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行权利要求1至5任一项所述的平面方程的计算方法。

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