CN112926122A - 基于bim技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装方法 - Google Patents

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CN112926122A CN202110282635.5A CN202110282635A CN112926122A CN 112926122 A CN112926122 A CN 112926122A CN 202110282635 A CN202110282635 A CN 202110282635A CN 112926122 A CN112926122 A CN 112926122A
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Abstract

本发明属于建筑施工预拼装技术领域，公开了一种基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装方法，包括：数据采集；建筑施工构件以及相应构件参数信息提取；数据整理；安装环境以及预拼接环境的三维模型构建；进行三维建筑模型的构建；将构建的三维建筑模型进行结构拆分，得到多种不同的预拼接方案；预拼接方案的验证及排序；按照顺序进行预拼接方案的三维模拟，并生成相应的三维模拟效果图；进行预拼接方案的二次验证；进行预拼接方案的选择，并基于选择的预拼接方案进行建筑施工构件的预拼接。本发明通过对所有预拼接方案的验证、评估以及成本、安全性核算，得到最优的预拼接方案，同时保证预拼接方案的可行性，提高安全性，节约成本。

Description

基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装方法
技术领域
本发明属于建筑施工预拼装技术领域，尤其涉及一种基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装方法。
背景技术
目前，建筑施工是人们利用各种建筑材料、机械设备按照特定的设计蓝图在一定的空间、时间内进行的为建造各式各样的建筑产品而进行的生产活动。它包括从施工准备、破土动工到工程竣工验收的全部生产过程。这个过程中将要进行施工准备、施工组织设计与管理、土方工程、爆破工程、基础工程、钢筋工程、模板工程、脚手架工程、混凝土工程、预应力混凝土工程、砌体工程、钢结构工程、木结构工程、结构安装工程等工作。
BIM(Building Information Modeling)技术是一种应用于工程设计、建造、管理的数据化工具，通过对建筑的数据化、信息化模型整合，在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对，为设计团队以及包括建筑、运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。BIM的核心是通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术，为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。该信息库不仅包含描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息，还包含了非构件对象(如空间、运动行为)的状态信息。借助这个包含建筑工程信息的三维模型，大大提高了建筑工程的信息集成化程度，从而为建筑工程项目的相关利益方提供了一个工程信息交换和共享的平台。
然而，现有技术中基于BIM技术的建筑施工预拼装方法在确定预拼接方案时并不会综合考虑施工环境、拼接环境以及运输环境对于预拼接的影响，导致预拼接方案在实际操作中无法实现。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术中基于BIM技术的建筑施工预拼装方法在确定预拼接方案时并不会综合考虑施工环境、拼接环境以及运输环境对于预拼接的影响，导致预拼接方案在实际操作中无法实现。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装方法。
本发明是这样实现的，一种基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装方法，所述的基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装方法包括以下步骤：
步骤一，通过数据采集模块进行施工图纸、施工环境、运输条件及其他信息的获取；通过数据提取模块获取采集的建筑施工构件图纸的图像数据，并接收由第一预设界面输入的提取图像特征字参数；根据所述提取图像特征字的内容及所处的相对位置，生成相应的图像提取模板；
步骤二，接收由第二预设界面输入的选定图像数据文件中需提取的图像信息区域；采用所述图像提取模板在需提取的图像信息区域提取所述待提取图像中符合模板的图像数据，生成建筑施工构件以及相应构件参数的提取信息；
步骤三，通过数据整理模块基于提取的构件及其相应参数信息进行当次建筑施工的构件的整理、分类以及汇总；通过中央控制模块利用单片机或控制器协调控制所述基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装系统各个模块的正常工作；
步骤四，通过环境模型构建模块获取安装环境或预拼接环境中各个摄像设备的点云数据，并对获取的相应点云数据进行特征提取，得到对应摄像设备所在点的点云特征点及其对应的点云特征描述子；对相应摄像设备采集的全景图像进行特征提取，得到相应的图像特征点及其对应的图像特征描述子；
步骤五，对当前的摄像设备所在点的全景图像进行物体提取，得到该摄像设备所在点的所有物体的类型和位置；对于任一摄像设备所在点A，根据所述摄像设备所在点的点云特征点及其对应的点云特征描述子，在其它摄像设备所在点中寻找摄像设备所在点B；若寻找到，则执行步骤六，若未找到，则执行步骤七；
步骤六，根据A和B的匹配点云特征点对应的三维相机坐标，计算A到B的相机旋转矩阵，并根据该相机旋转矩阵和设定的全局坐标系，计算A的全局坐标转换矩阵；
步骤七，若未寻找到，则根据所述摄像设备所在点A的图像特征点及其对应的图像特征描述子，在其它摄像设备所在点中寻找匹配摄像设备所在点B，若寻找到，则根据A和B的匹配图像特征点对应的三维相机坐标，计算A到B的相机旋转矩阵，并根据该相机旋转矩阵和设定的全局坐标系，计算A的全局坐标转换矩阵；
步骤八，当为所有摄像设备所在点都寻找到匹配的摄像设备所在点时，并计算得到所有摄像设备所在点的全局坐标转换矩阵时，将所有摄像设备所在点的全局坐标转换矩阵作为迭代最近点ICP算法中各摄像设备所在点的初始位姿矩阵，执行ICP算法，即可得到安装环境以及预拼接环境的三维模型；
步骤九，基于采集的使用环境以及预拼接环境的相关数据进行安装环境以及预拼接环境的三维模型构建；通过三维建筑模型构建模块基于采集的建筑施工图纸以及构件的分类汇总结果进行三维建筑模型的构建；
步骤十，通过预拼接模拟模块基于预先构建的拆分神经网络以及运输条件为限制条件将构建的三维建筑模型进行结构拆分，得到多种不同的预拼接方案；通过预拼接方案验证模块将得到的多种不同的预拼接方案输入构建的安装环境以及预拼接环境的三维模型进行验证；
步骤十一，通过预拼接方案排序模块对通过验证的预拼接方案进行成本核算以及安全性核算，并按照综合核算结果最优的顺序进行排序；通过模拟模块按照顺序进行预拼接方案的三维模拟，并生成相应的三维模拟效果图；通过验证模块基于生成的三维模拟效果图进行预拼接方案的二次验证；
步骤十二，通过更新显示模块利用显示器对通过二次验证的预拼接方案三维模拟效果图以及相应的三维环境模拟、三维建筑模型进行实时的更新显示；通过预拼接模块利用预拼接装置根据预拼接方案的二次验证结果，基于显示的相关信息进行预拼接方案的选择，并基于选择的预拼接方案进行建筑施工构件的预拼接。
进一步，步骤一中，所述提取图像特征字参数包括提取图像特征字的内容及所处的相对位置。
进一步，步骤四中，所述各个摄像设备的点云数据由摄像设备包含的各像素点的三维相机坐标组成。
进一步，步骤四中，所述通过环境模型构建模块基于采集的使用环境以及预拼接环境的相关数据进行安装环境以及预拼接环境的三维模型构建，还包括：
当根据摄像设备所在点A的图像特征点及其对应的图像特征描述子，在其它拍摄点中未寻找到匹配拍摄点B时，根据该摄像设备所在点A的所有物体的类型，以及已匹配摄像设备所在点集合P中的各摄像设备所在点的所有物体的类型，在其它摄像设备所在点中寻找匹配的摄像设备所在点B，根据A和B的匹配物体对应的位置的三维相机坐标，计算A到B的相机旋转矩阵，并根据该相机旋转矩阵和设定的全局坐标系，计算A的全局坐标转换矩阵。
进一步，步骤十一中，所述通过验证模块基于生成的三维模拟效果图进行预拼接方案的二次验证，包括：
(1)获取预拼接方案的三维模拟效果图；
(2)于三维坐标系下，获取三维模拟效果图中连接节点的中心位置坐标信息，并进行误差分析。
进一步，所述误差分析，包括：
通过预拼装效果图中连接节点的中心位置坐标与实物模型中连接节点的中心位置坐标进行对比来获取拼装实际拼装过程中的误差。
本发明的另一目的在于提供一种实施所述的基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装方法的基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装系统，所述基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装系统包括：
数据采集模块，与中央控制模块连接，用于进行施工图纸、施工环境、运输条件及其他信息的获取；
数据提取模块，与中央控制模块连接，用于基于采集的建筑施工构件图纸提取相应的建筑施工构件以及相应构件参数信息；
数据整理模块，与中央控制模块连接，用于基于提取的构件及其相应参数信息进行当次建筑施工的构件的整理、分类以及汇总；
中央控制模块，与数据采集模块、数据提取模块、数据整理模块、环境模型构建模块、三维建筑模型构建模块、预拼接模拟模块、预拼接方案验证模块、预拼接方案排序模块、模拟模块、验证模块、更新显示模块以及预拼接模块连接，用于通过单片机或控制器协调控制所述基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装系统各个模块的正常工作；
环境模型构建模块，与中央控制模块连接，用于基于采集的使用环境以及预拼接环境的相关数据进行安装环境以及预拼接环境的三维模型构建；
三维建筑模型构建模块，与中央控制模块连接，用于基于采集的建筑施工图纸以及构件的分类汇总结果进行三维建筑模型的构建；
预拼接模拟模块，与中央控制模块连接，用于基于预先构建的拆分神经网络以运输条件为限制条件将构建的三维建筑模型进行结构拆分，得到多种不同的预拼接方案；
预拼接方案验证模块，与中央控制模块连接，用于将得到的多种不同的预拼接方案输入构建的安装环境以及预拼接环境的三维模型进行验证；
预拼接方案排序模块，与中央控制模块连接，用于对通过验证的预拼接方案进行成本核算以及安全性核算，并按照综合核算结果最优的顺序进行排序；
模拟模块，与中央控制模块连接，用于按照顺序进行预拼接方案的三维模拟，并生成相应的三维模拟效果图；
验证模块，与中央控制模块连接，用于基于生成的三维模拟效果图进行预拼接方案的二次验证；
更新显示模块，与中央控制模块连接，用于通过显示器对通过二次验证的预拼接方案三维模拟效果图以及相应的三维环境模拟、三维建筑模型进行实时的更新显示；
预拼接模块，与中央控制模块连接，用于通过预拼接装置根据预拼接方案的二次验证结果，基于显示的相关信息进行预拼接方案的选择，并基于选择的预拼接方案进行建筑施工构件的预拼接。
进一步，所述数据采集模块包括：
图纸采集单元，用于利用扫描设备或输入设备扫描或输入建筑施工图纸以及相应的建筑施工构件图纸；
施工环境采集单元，用于利用摄像设备获取建筑施工安装环境；
预拼装环境采集单元，用于利用摄像设备获取预拼装环境数据；
运输信息采集单元，用于利用输入设备输入相应的运输数据。
本发明的另一目的在于提供一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施所述的基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装方法。
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行所述的基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装方法。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供的基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装方法，通过在确定预拼接方案时充分考虑安装环境、预拼接环境以及运输条件对于预拼接方案的影响与限制，从而输出满足安装环境、预拼接环境以及运输条件的可执行预拼接方案，通过对所有预拼接方案的验证、评估以及成本、安全性核算，得到最优的预拼接方案，不仅保证了预拼接方案的可行性，同时提高了安全性，节约了建筑施工成本。
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做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。
图1是本发明实施例提供的基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装方法流程图。
图2是本发明实施例提供的基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装系统结构框图；
图中：1、数据采集模块；2、数据提取模块；3、数据整理模块；4、中央控制模块；5、环境模型构建模块；6、三维建筑模型构建模块；7、预拼接模拟模块；8、预拼接方案验证模块；9、预拼接方案排序模块；10、模拟模块；11、验证模块；12、更新显示模块；13、预拼接模块。
图3是本发明实施例提供的通过数据提取模块基于采集的建筑施工构件图纸提取相应的施工构件以及相应构件参数信息的方法流程图。
图4是本发明实施例提供的通过环境模型构建模块基于采集的使用环境以及预拼接环境的相关数据进行安装环境以及预拼接环境的三维模型构建的方法流程图。
图5是本发明实施例提供的通过验证模块基于生成的三维模拟效果图进行预拼接方案的二次验证的方法流程图。。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装方法包括：
S101，通过数据采集模块进行施工图纸、施工环境、运输条件及其他信息的获取；通过数据提取模块基于采集的建筑施工构件图纸提取相应的建筑施工构件以及相应构件参数信息；通过数据整理模块基于提取的建筑构件及其相应参数信息进行当次施工的构件的整理、分类以及汇总；
S102，通过中央控制模块利用单片机或控制器协调控制所述基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装系统各个模块的正常工作；通过环境模型构建模块基于采集的使用环境以及预拼接环境的相关数据进行安装环境以及预拼接环境的三维模型构建；
S103，通过三维建筑模型构建模块基于采集的建筑施工图纸以及构件的分类汇总结果进行三维建筑模型的构建；通过预拼接模拟模块基于预先构建的拆分神经网络以运输条件为限制条件将构建的三维建筑模型进行结构拆分，得到多种不同的预拼接方案；
S104，通过预拼接方案验证模块将得到的多种不同的预拼接方案输入构建的安装环境以及预拼接环境的三维模型进行验证；通过预拼接方案排序模块对通过验证的预拼接方案进行成本核算以及安全性核算，并按照综合核算结果最优的顺序进行排序；
S105，通过模拟模块按照顺序进行预拼接方案的三维模拟，并生成相应的三维模拟效果图；通过验证模块基于生成的三维模拟效果图进行预拼接方案的二次验证；通过显示模块对通过二次验证的预拼接方案三维模拟效果图以及相应的三维环境模拟、三维建筑模型进行实时更新显示；
S106，通过预拼接模块利用预拼接装置根据预拼接方案的二次验证结果，基于显示的相关信息进行预拼接方案的选择，并基于选择的预拼接方案进行建筑施工构件的预拼接。
如图2所示，本发明实施例提供的基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装系统包括：数据采集模块1、数据提取模块2、数据整理模块3、中央控制模块4、环境模型构建模块5、三维建筑模型构建模块6、预拼接模拟模块7、预拼接方案验证模块8、预拼接方案排序模块9、模拟模块10、验证模块11、更新显示模块12、预拼接模块13。
数据采集模块1，与中央控制模块4连接，用于进行施工图纸、施工环境、运输条件及其他信息的获取；
数据提取模块2，与中央控制模块4连接，用于基于采集的建筑施工构件图纸提取相应的建筑施工构件以及相应构件参数信息；
数据整理模块3，与中央控制模块4连接，用于基于提取的构件及其相应参数信息进行当次建筑施工的构件的整理、分类以及汇总；
中央控制模块4，与数据采集模块1、数据提取模块2、数据整理模块3、环境模型构建模块5、三维建筑模型构建模块6、预拼接模拟模块7、预拼接方案验证模块8、预拼接方案排序模块9、模拟模块10、验证模块11、更新显示模块12以及预拼接模块13连接，用于通过单片机或控制器协调控制所述基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装系统各个模块的正常工作；
环境模型构建模块5，与中央控制模块4连接，用于基于采集的使用环境以及预拼接环境的相关数据进行安装环境以及预拼接环境的三维模型构建；
三维建筑模型构建模块6，与中央控制模块4连接，用于基于采集的建筑施工图纸以及构件的分类汇总结果进行三维建筑模型的构建；
预拼接模拟模块7，与中央控制模块4连接，用于基于预先构建的拆分神经网络以运输条件为限制条件将构建的三维建筑模型进行结构拆分，得到多种不同的预拼接方案；
预拼接方案验证模块8，与中央控制模块4连接，用于将得到的多种不同的预拼接方案输入构建的安装环境以及预拼接环境的三维模型进行验证；
预拼接方案排序模块9，与中央控制模块4连接，用于对通过验证的预拼接方案进行成本核算以及安全性核算，并按照综合核算结果最优的顺序进行排序；
模拟模块10，与中央控制模块4连接，用于按照顺序进行预拼接方案的三维模拟，并生成相应的三维模拟效果图；
验证模块11，与中央控制模块4连接，用于基于生成的三维模拟效果图进行预拼接方案的二次验证；
更新显示模块12，与中央控制模块4连接，用于通过显示器对通过二次验证的预拼接方案三维模拟效果图以及相应的三维环境模拟、三维建筑模型进行实时的更新显示；
预拼接模块13，与中央控制模块4连接，用于通过预拼接装置根据预拼接方案的二次验证结果，基于显示的相关信息进行预拼接方案的选择，并基于选择的预拼接方案进行建筑施工构件的预拼接。
本发明实施例提供的数据采集模块1包括：
图纸采集单元1-1，用于利用扫描设备或输入设备扫描或输入建筑施工图纸以及相应的建筑施工构件图纸；
施工环境采集单元1-2，用于利用摄像设备获取建筑施工安装环境；
预拼装环境采集单元1-3，用于利用摄像设备获取预拼装环境数据；
运输信息采集单元1-4，用于利用输入设备输入相应的运输数据。
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
本发明实施例提供的基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装方法如图1所示，作为优选实施例，如图3所示，本发明实施例提供的通过数据提取模块基于采集的建筑施工构件图纸提取相应的施工构件以及相应构件参数信息的方法包括：
S201，获取采集的建筑施工构件图纸的图像数据；接收由第一预设界面输入的提取图像特征字参数；
S202，根据所述提取图像特征字的内容及所处的相对位置，生成相应的图像提取模板；接收由第二预设界面输入的选定图像数据文件中需提取的图像信息区域；
S203，采用所述图像提取模板在需提取的图像信息区域提取所述待提取图像中符合模板的图像数据，生成提取信息。
本发明实施例提供的提取图像特征字参数包括提取图像特征字的内容及所处的相对位置。
实施例2
本发明实施例提供的基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装方法如图1所示，作为优选实施例，如图4所示，本发明实施例提供的通过环境模型构建模块基于采集的使用环境以及预拼接环境的相关数据进行安装环境以及预拼接环境的三维模型构建的方法包括：
S301，获取安装环境或预拼接环境中各个摄像设备的点云数据，并对获取的相应点云数据进行特征提取，得到对应摄像设备所在点的点云特征点及其对应的点云特征描述子；对相应摄像设备采集的全景图像进行特征提取，得到相应的图像特征点及其对应的图像特征描述子；
S302，对当前的摄像设备所在点的全景图像进行物体提取，得到该摄像设备所在点的所有物体的类型和位置；对于任一摄像设备所在点A，根据所述摄像设备所在点的点云特征点及其对应的点云特征描述子，在其它摄像设备所在点中寻找摄像设备所在点B，若寻找到，则执行S303，若找到，则执行S304；
S303，根据A和B的匹配点云特征点对的三维相机坐标，计算A到B的相机旋转矩阵，并根据该相机旋转矩阵和设定的全局坐标系，计算A的全局坐标转换矩阵；
S304，若未寻找到，则根据所述摄像设备所在点A的图像特征点及其对应的图像特征描述子，在其它摄像设备所在点中寻找匹配摄像设备所在点B，若寻找到，则根据A和B的匹配图像特征点对的三维相机坐标，计算A到B的相机旋转矩阵，并根据该相机旋转矩阵和设定的全局坐标系，计算A的全局坐标转换矩阵；
S305，当为所有摄像设备所在点都寻找到匹配的摄像设备所在点时，并计算得到所有摄像设备所在点的全局坐标转换矩阵时，将所有摄像设备所在点的全局坐标转换矩阵作为迭代最近点ICP算法中各摄像设备所在点的初始位姿矩阵，执行ICP算法，即可得到安装环境以及预拼接环境的三维模型。
本发明实施例提供的各个摄像设备的点云数据由摄像设备包含的各像素点的三维相机坐标组成。
本发明实施例提供的通过环境模型构建模块基于采集的使用环境以及预拼接环境的相关数据进行安装环境以及预拼接环境的三维模型构建还包括：
当根据摄像设备所在点A的图像特征点及其对应的图像特征描述子，在其它拍摄点中未寻找到匹配拍摄点B时，根据该摄像设备所在点A的所有物体的类型，以及已匹配摄像设备所在点集合P中的各摄像设备所在点的所有物体的类型，在其它摄像设备所在点中寻找匹配的摄像设备所在点B，根据A和B的匹配物体对的位置的三维相机坐标，计算A到B的相机旋转矩阵，并根据该相机旋转矩阵和设定的全局坐标系，计算A的全局坐标转换矩阵。
实施例3
本发明实施例提供的基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装方法如图1所示，作为优选实施例，如图5所示，本发明实施例提供的通过验证模块基于生成的三维模拟效果图进行预拼接方案的二次验证的方法包括：
S401，获取预拼接方案的三维模拟效果图；
S402，于三维坐标系下，获取三维模拟效果图中连接节点的中心位置坐标信息；
S403，通过预拼装效果图中连接节点的中心位置坐标与实物模型中连接节点的中心位置坐标进行对比来获取拼装实际拼装过程中的误差。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装方法，其特征在于，所述的基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装方法包括以下步骤：
步骤一，通过数据采集模块进行施工图纸、施工环境、运输条件及其他信息的获取；通过数据提取模块获取采集的建筑施工构件图纸的图像数据，并接收由第一预设界面输入的提取图像特征字参数；根据所述提取图像特征字的内容及所处的相对位置，生成相应的图像提取模板；
步骤二，接收由第二预设界面输入的选定图像数据文件中需提取的图像信息区域；采用所述图像提取模板在需提取的图像信息区域提取所述待提取图像中符合模板的图像数据，生成建筑施工构件以及相应构件参数的提取信息；
步骤三，通过数据整理模块基于提取的构件及其相应参数信息进行当次建筑施工的构件的整理、分类以及汇总；通过中央控制模块利用单片机或控制器协调控制所述基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装系统各个模块的正常工作；
步骤四，通过环境模型构建模块获取安装环境或预拼接环境中各个摄像设备的点云数据，并对获取的相应点云数据进行特征提取，得到对应摄像设备所在点的点云特征点及其对应的点云特征描述子；对相应摄像设备采集的全景图像进行特征提取，得到相应的图像特征点及其对应的图像特征描述子；
步骤五，对当前的摄像设备所在点的全景图像进行物体提取，得到该摄像设备所在点的所有物体的类型和位置；对于任一摄像设备所在点A，根据所述摄像设备所在点的点云特征点及其对应的点云特征描述子，在其它摄像设备所在点中寻找摄像设备所在点B；若寻找到，则执行步骤六，若未找到，则执行步骤七；
步骤六，根据A和B的匹配点云特征点对应的三维相机坐标，计算A到B的相机旋转矩阵，并根据该相机旋转矩阵和设定的全局坐标系，计算A的全局坐标转换矩阵；
步骤七，若未寻找到，则根据所述摄像设备所在点A的图像特征点及其对应的图像特征描述子，在其它摄像设备所在点中寻找匹配摄像设备所在点B，若寻找到，则根据A和B的匹配图像特征点对应的三维相机坐标，计算A到B的相机旋转矩阵，并根据该相机旋转矩阵和设定的全局坐标系，计算A的全局坐标转换矩阵；
步骤八，当为所有摄像设备所在点都寻找到匹配的摄像设备所在点时，并计算得到所有摄像设备所在点的全局坐标转换矩阵时，将所有摄像设备所在点的全局坐标转换矩阵作为迭代最近点ICP算法中各摄像设备所在点的初始位姿矩阵，执行ICP算法，即可得到安装环境以及预拼接环境的三维模型；
步骤九，基于采集的使用环境以及预拼接环境的相关数据进行安装环境以及预拼接环境的三维模型构建；通过三维建筑模型构建模块基于采集的建筑施工图纸以及构件的分类汇总结果进行三维建筑模型的构建；
步骤十，通过预拼接模拟模块基于预先构建的拆分神经网络以及运输条件为限制条件将构建的三维建筑模型进行结构拆分，得到多种不同的预拼接方案；通过预拼接方案验证模块将得到的多种不同的预拼接方案输入构建的安装环境以及预拼接环境的三维模型进行验证；
步骤十一，通过预拼接方案排序模块对通过验证的预拼接方案进行成本核算以及安全性核算，并按照综合核算结果最优的顺序进行排序；通过模拟模块按照顺序进行预拼接方案的三维模拟，并生成相应的三维模拟效果图；通过验证模块基于生成的三维模拟效果图进行预拼接方案的二次验证；
步骤十二，通过更新显示模块利用显示器对通过二次验证的预拼接方案三维模拟效果图以及相应的三维环境模拟、三维建筑模型进行实时的更新显示；通过预拼接模块利用预拼接装置根据预拼接方案的二次验证结果，基于显示的相关信息进行预拼接方案的选择，并基于选择的预拼接方案进行建筑施工构件的预拼接。
2.如权利要求1所述的基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装方法，其特征在于，步骤一中，所述提取图像特征字参数包括提取图像特征字的内容及所处的相对位置。
3.如权利要求1所述的基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装方法，其特征在于，步骤四中，所述各个摄像设备的点云数据由摄像设备包含的各像素点的三维相机坐标组成。
4.如权利要求1所述的基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装方法，其特征在于，步骤四中，所述通过环境模型构建模块基于采集的使用环境以及预拼接环境的相关数据进行安装环境以及预拼接环境的三维模型构建，还包括：
当根据摄像设备所在点A的图像特征点及其对应的图像特征描述子，在其它拍摄点中未寻找到匹配拍摄点B时，根据该摄像设备所在点A的所有物体的类型，以及已匹配摄像设备所在点集合P中的各摄像设备所在点的所有物体的类型，在其它摄像设备所在点中寻找匹配的摄像设备所在点B，根据A和B的匹配物体对应的位置的三维相机坐标，计算A到B的相机旋转矩阵，并根据该相机旋转矩阵和设定的全局坐标系，计算A的全局坐标转换矩阵。
5.如权利要求1所述的基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装方法，其特征在于，步骤十一中，所述通过验证模块基于生成的三维模拟效果图进行预拼接方案的二次验证，包括：
(1)获取预拼接方案的三维模拟效果图；
(2)于三维坐标系下，获取三维模拟效果图中连接节点的中心位置坐标信息，并进行误差分析。
6.如权利要求5所述的基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装方法，其特征在于，所述误差分析，包括：
通过预拼装效果图中连接节点的中心位置坐标与实物模型中连接节点的中心位置坐标进行对比来获取拼装实际拼装过程中的误差。
7.一种实施如权利要求1～6任意一项所述的基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装方法的基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装系统，其特征在于，所述基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装系统包括：
数据采集模块，与中央控制模块连接，用于进行施工图纸、施工环境、运输条件及其他信息的获取；
数据提取模块，与中央控制模块连接，用于基于采集的建筑施工构件图纸提取相应的建筑施工构件以及相应构件参数信息；
数据整理模块，与中央控制模块连接，用于基于提取的构件及其相应参数信息进行当次建筑施工的构件的整理、分类以及汇总；
中央控制模块，与数据采集模块、数据提取模块、数据整理模块、环境模型构建模块、三维建筑模型构建模块、预拼接模拟模块、预拼接方案验证模块、预拼接方案排序模块、模拟模块、验证模块、更新显示模块以及预拼接模块连接，用于通过单片机或控制器协调控制所述基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装系统各个模块的正常工作；
环境模型构建模块，与中央控制模块连接，用于基于采集的使用环境以及预拼接环境的相关数据进行安装环境以及预拼接环境的三维模型构建；
三维建筑模型构建模块，与中央控制模块连接，用于基于采集的建筑施工图纸以及构件的分类汇总结果进行三维建筑模型的构建；
预拼接模拟模块，与中央控制模块连接，用于基于预先构建的拆分神经网络以运输条件为限制条件将构建的三维建筑模型进行结构拆分，得到多种不同的预拼接方案；
预拼接方案验证模块，与中央控制模块连接，用于将得到的多种不同的预拼接方案输入构建的安装环境以及预拼接环境的三维模型进行验证；
预拼接方案排序模块，与中央控制模块连接，用于对通过验证的预拼接方案进行成本核算以及安全性核算，并按照综合核算结果最优的顺序进行排序；
模拟模块，与中央控制模块连接，用于按照顺序进行预拼接方案的三维模拟，并生成相应的三维模拟效果图；
验证模块，与中央控制模块连接，用于基于生成的三维模拟效果图进行预拼接方案的二次验证；
更新显示模块，与中央控制模块连接，用于通过显示器对通过二次验证的预拼接方案三维模拟效果图以及相应的三维环境模拟、三维建筑模型进行实时的更新显示；
预拼接模块，与中央控制模块连接，用于通过预拼接装置根据预拼接方案的二次验证结果，基于显示的相关信息进行预拼接方案的选择，并基于选择的预拼接方案进行建筑施工构件的预拼接。
8.如权利要求7所述的基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装系统，其特征在于，所述数据采集模块包括：
图纸采集单元，用于利用扫描设备或输入设备扫描或输入建筑施工图纸以及相应的建筑施工构件图纸；
施工环境采集单元，用于利用摄像设备获取建筑施工安装环境；
预拼装环境采集单元，用于利用摄像设备获取预拼装环境数据；
运输信息采集单元，用于利用输入设备输入相应的运输数据。
9.一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施如权利要求1～6任意一项所述的基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装方法。
10.一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1～6任意一项所述的基于BIM技术的预装三维效果图的建筑施工预拼装方法。
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