CN113010936B - 辅助施工方法、设备及可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种辅助施工方法、设备及可读存储介质，其中，所述辅助施工方法根据拍摄结果和施工图纸将施工目标的虚拟模型展示于准确的位置，解决了现有技术中存在的施工目标的预期位姿信息获取困难、操作门槛高、操作流程繁琐以及操作过程不直观的问题。同时，由于允许提前将所述施工图纸导入，使所述辅助施工方法能够在网络信号不佳的场景下也能发挥作用。
Description
技术领域
本发明涉及智慧施工领域，特别涉及一种辅助施工方法、设备及可读存储介质。
背景技术
现有技术中，对施工目标(例如，一个消防栓、一幢楼房等)进行建造之前，需要在施工现场对建造的位置、方向以及一些关键尺寸进行标注，然后根据这些标注信息开展施工。
在标注过程中，标注人员需要持有专业的传感器/扫描仪，在施工现场走动，在行走过程中，通过传感器/扫描仪确定精确的标注位置。该方案有如下缺点：
1、技术门槛较高，对技术人员要求很高；
2、反馈时间较长，从扫描，导入/上传，到比对，展示需要分开操作和执行，对标注人员来说，只能起到静态的指导作用；
3、对操作过程单向依赖，几个步骤缺一不可，如果一个步骤发生问题，往往要整个过程全部重新执行才可以；
4、必须在联网环境下，或携带PC设备配合使用，如果在地下，洞穴，隧道等环境中，没有网络信号，或不方便携带其他设备，则无法完整的执行所有过程；
5、只能在电脑上通过BIM模型查看虚拟施工效果。
总之，现有技术中存在施工目标的预期位姿信息获取困难、操作门槛高、操作流程繁琐以及操作过程不直观的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种辅助施工方法、设备及可读存储介质，以解决现有技术中存在的施工目标的预期位姿信息获取困难、操作门槛高、操作流程繁琐以及操作过程不直观的问题。
为了解决上述技术问题，根据本发明的第一个方面，提供了一种辅助施工方法，所述辅助施工方法包括：
根据施工图纸建立虚拟场景，所述虚拟场景包括施工目标的虚拟模型以及所述虚拟模型的相对位置关系；
朝向所述施工区域拍摄；
获得所述施工区域在所述虚拟场景中的第一对应位置；
基于所述第一对应位置，将至少一部分的虚拟模型与所述施工区域的真实影像进行叠加，得到叠加影像；所述虚拟模型的叠加位置为所述施工目标的预期施工位置；
展示所述叠加影像。
可选的，朝向所述施工区域拍摄的次数为至少两次，至少两次拍摄时的拍摄角度和/或拍摄位置不同。
可选的，以连续移动的方式拍摄。
可选的，在拍摄时，所述辅助施工方法还包括：利用3D感知技术确定拍摄装置在所述虚拟场景中的第二对应位置，获得所述第一对应位置的信息包括所述第二对应位置。
可选的，在拍摄时，所述辅助施工方法还包括：识别拍摄结果中的参考物体；识别所述参考物体在所述虚拟场景中的第三对应位置或者至少两个所述参考物体之间的相对位置，获得所述第一对应位置的信息包括所述第三对应位置或者所述相对位置。
可选的，在拍摄时，所述辅助施工方法还包括：识别拍摄结果中的环境特征点；识别所述环境特征点在所述虚拟场景中的第四对应位置，获得所述第一对应位置的信息包括所述第四对应位置。
可选的，在拍摄时，所述辅助施工方法还包括：根据所述拍摄结果生成新的环境特征点以及新的环境特征点的识别信息和位置信息。
可选的，在生成新的环境特征点以及新的环境特征点的识别信息和位置信息之后，所述辅助施工方法还包括，将新的环境特征点的识别信息和位置信息共享。
为了解决上述技术问题，根据本发明的第二个方面，提供了一种辅助施工设备，所述辅助施工设备包括通讯连接的数据导入模块、摄像模块、智能匹配单元以及展示模块，其中
所述数据导入模块用于获取计算机数据格式的施工图纸，并建立虚拟场景，所述虚拟场景包括施工目标的虚拟模型以及所述虚拟模型的相对位置关系；
所述摄像模块用于朝向所述施工区域拍摄；
所述智能匹配单元用于在拍摄时获得所述施工区域在所述虚拟场景中的对应位置；基于所述对应位置，将至少一部分的虚拟模型与所述施工区域的真实影像进行叠加，得到叠加影像；所述虚拟模型的叠加位置为所述施工目标的预期施工位置；
所述展示模块用于展示所述叠加影像。
为了解决上述技术问题，根据本发明的第三个方面，提供了一种可读存储介质，存储有程序，所述程序被执行时，实现上述的辅助施工方法。
与现有技术相比，本发明提供的一种辅助施工方法、设备及可读存储介质中，所述辅助施工方法根据拍摄结果和施工图纸将施工目标的虚拟模型展示于准确的位置，解决了现有技术中存在的施工目标的预期位姿信息获取困难、操作门槛高、操作流程繁琐以及操作过程不直观的问题。同时，由于允许提前将所述施工图纸导入，使所述辅助施工方法能够在网络信号不佳的场景下也能发挥作用。
附图说明
本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：
图1是本发明一实施例的辅助施工方法的流程示意图；
图2是本发明又一实施例的辅助施工方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
如在本发明中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征，“一端”与“另一端”以及“近端”与“远端”通常是指相对应的两部分，其不仅包括端点，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。此外，如在本发明中所使用的，一元件设置于另一元件，通常仅表示两元件之间存在连接、耦合、配合或传动关系，且两元件之间可以是直接的或通过中间元件间接的连接、耦合、配合或传动，而不能理解为指示或暗示两元件之间的空间位置关系，即一元件可以在另一元件的内部、外部、上方、下方或一侧等任意方位，除非内容另外明确指出外。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的核心思想在于提供一种辅助施工方法、设备及可读存储介质，以解决现有技术中存在的施工目标的预期位姿信息获取困难、操作门槛高、操作流程繁琐以及操作过程不直观的问题。
以下参考附图进行描述。
请参考图1，图1是本发明一实施例的辅助施工方法的流程示意图。
如图1所示，一示范性的实施例的辅助施工方法包括如下步骤：
S10根据施工图纸建立虚拟场景，所述虚拟场景包括施工目标的虚拟模型以及所述虚拟模型的相对位置关系；
S20朝向所述施工区域拍摄；
S30利用3D感知技术确定拍摄装置在所述虚拟场景中的第二对应位置；
S40识别所述参考物体在所述虚拟场景中的第三对应位置或者至少两个所述参考物体之间的相对位置；
S50识别拍摄结果中的环境特征点；识别所述环境特征点在所述虚拟场景中的第四对应位置；
S60根据所述第二对应位置、所述第三对应位置或者所述相对位置、所述第四对应位置获得所述施工区域在所述虚拟场景中的第一对应位置；
S70基于所述第一对应位置，将至少一部分的虚拟模型与所述施工区域的真实影像进行叠加，得到叠加影像；所述虚拟模型的叠加位置为所述施工目标的预期施工位置；
S80展示所述叠加影像。
需理解，所述施工目标的虚拟模型的具体形式，可以是展示所述施工目标的外观信息的细节模型，也可以是表征所述施工目标的抽象模型(例如，一个长方体、一个圆柱体等)；所述虚拟模型上的具体尺寸，可以与实际的施工结果相同，也可以不同而仅仅用于表征所述施工目标的施工位姿；可以展示大部分信息，也可以仅展示施工所需要的关键信息(例如，一个施工目标需要在地面上打6个孔，后续施工过程基于这6个孔进行，那么所述虚拟模型可以是表示这6个孔圆心位置的6个点)。在具体的实施例中，可以是上述可能中的一个，也可以是上述可能中的多个，具体的显示结果根据用户的操作指令进行切换。
展示所述叠加影像的过程，可以是通过一个不透明的显示屏同时显示虚拟模型以及真实影像(例如，用一个智能手机进行拍摄，将拍摄结果叠加所述虚拟模型后，在手机屏幕上显示)，也可以是通过一个透明的显示屏仅显示虚拟模型，当人眼朝向该透明的显示屏观察时，能够观察到所述虚拟模型和真实影像的叠加结果(例如，通过一个智能眼镜进行拍摄，在眼镜镜片上，仅仅显示所述虚拟模型)；在其他的实施例中，还可能是其他的展示方式，例如投影、全息投影等。也就是说本说明书并不限定展示所述叠加影像的具体技术，只要人眼在通过对展示设备或者展示区域进行观察后，能够在视网膜上形成完整的叠加影像，就应当属于“展示所述叠加影像”的范畴。
在本实施例中，步骤S30、S40和S50同时出现，在其他的实施例中，也可以仅仅出现上述步骤中的一个或者两个，当然，在其他的实施例中，步骤S60需要进行适应性地调整。也可以是同时具有步骤S30、S40和S50的运行逻辑，但是根据实际情况或者用户的指令，选择性地运行上述步骤中的一个、两个或者全部。步骤S30、S40和S50都是提高所述虚拟模型定位精度的方法，从而克服了普通的AR技术在定位所述虚拟模型时存在的定位精度低无法用于辅助施工的缺陷。需理解，步骤S30、S40和S50的相对顺序可以任意地调换，或者可以并行地实施。
在步骤S30中，所述3D感知技术包括基于飞行时间的激光雷达技术和基于红外深度摄像头的结构光技术中的至少一种。所述3D感知技术也可以仅仅是根据拍摄结果进行识别，判断所述摄像头和被拍摄区域之间的相对位置关系。
在步骤S40和S50中，识别所述参考物体以及识别所述环境特征点的信息可以通过其他途径获得，例如提前对所述施工区域进行拍摄，并通过深度学习方式获得所述参考物体以及所述环境特征点的识别模型或识别信息；然后将上述的识别模型或识别信息同步到运行所述辅助施工方法的设备。
本实施例具有如下效果：
1、使用门槛低，任何人不需要学习就可以使用；
2、实时反馈，能够立刻得到需要的施工目标的预期位姿信息；
3、操作步骤简单，若操作失误也可以立刻更正，不存在等待时间；
4、可以在离线的情况下工作；
5、可以实时地查看虚拟施工效果。
进一步地，朝向所述施工区域拍摄的次数为至少两次，至少两次拍摄时的拍摄角度和/或拍摄位置不同。较优地，以连续移动的方式拍摄，进一步地加快获取预期位姿信息的进度。同时还能允许操作人员选择较优的角度进行观察和定位，或者从多个角度进行定位，提高施工精度。
请参考图2，图2是本发明又一实施例的辅助施工方法的流程示意图。在一个较优的实施例中，在拍摄时，所述辅助施工方法还包括：
S51根据所述拍摄结果生成新的环境特征点以及新的环境特征点的识别信息和位置信息；
S52将新的环境特征点的识别信息和位置信息共享。
生成新的环境特征点的过程可以是，通过将拍摄结果上传至云端进行分析，将分析结果同步回在现场的设备；在离线的情况下，也可以是利用设备自身的计算资源分析得到新的环境特征点；共享过程可以是两个设备之间通过云端进行通讯，也可以是两个设备之间通过直连通讯，或者同时使用上述的两个方案。在存在网络的情况下，优选选择云端辅助实现步骤S51和S52。需理解，步骤S51～S52和步骤S60～S80之间的顺序可以任意地调换，或者并行地实施。
所述辅助施工方法，通过步骤S51的设置，能够适应施工区域的变化，以及应对前期数据准备不充分的情况。通过步骤S52的设置，能够允许多个标记人员在较大的施工区域中的不同子区域中展开工作，加快工作进程。
本实施例还提供了一种辅助施工设备，所述辅助施工设备包括通讯连接的数据导入模块、摄像模块、智能匹配单元以及展示模块，其中
所述数据导入模块用于获取计算机数据格式的施工图纸，并建立虚拟场景，所述虚拟场景包括施工目标的虚拟模型以及所述虚拟模型的相对位置关系；
所述摄像模块用于朝向所述施工区域拍摄；
所述智能匹配单元用于在拍摄时获得所述施工区域在所述虚拟场景中的对应位置；基于所述对应位置，将至少一部分的虚拟模型与所述施工区域的真实影像进行叠加，得到叠加影像；所述虚拟模型的叠加位置为所述施工目标的预期施工位置；
所述展示模块用于展示所述叠加影像。
所述数据导入模块支持通用的CAD或BIM模型数据导入，导入的数据经过处理后形成系统的标准的工程模型数据，并将数据存储在云端；根据数据规模大小，可以进行分批导入；工程模型数据可以随时同步到所述辅助施工设备；
所述展示模块的具体形式可以参考前文中关于“展示”概念的说明部分，具体可以是显示屏、具有显示功能的透明屏以及投影仪等。
所述辅助施工设备还包括定位模块，所述定位模块用于通过利用3D感知技术确定拍摄装置在所述虚拟场景中的对应位置。
本实施例还提供了一种辅助施工系统，其特征在于，包括至少两个上述的辅助施工设备，所述辅助施工设备通讯连接；
所述辅助施工设备还用于根据所述拍摄结果生成新的环境特征点以及新的环境特征点的识别信息和位置信息，并将新的环境特征点的识别信息和位置信息共享给其他的所述辅助施工设备。
优选地，所述辅助施工系统还包括服务器，所述服务器用于接收所述辅助施工设备发送的拍摄结果，生成新的环境特征点并将新的环境特征点的识别信息和位置信息反馈给所述辅助施工设备。在其他的一些实施例中，所述辅助施工系统也可以不包括服务器，生成新的环境特征点的过程以及将新的环境特征点的识别信息和位置信息的共享过程通过所述辅助施工设备自身完成。又或者，所述辅助施工系统包括服务器，当网络通畅时，所述辅助施工设备将拍摄结果发送给所述服务器，所述服务器根据拍摄结果生成新的环境特征点并将新的环境特征点的识别信息和位置信息反馈给所述辅助施工设备；当网络不通畅时，所述辅助施工设备根据拍摄结果生成新的环境特征点并将新的环境特征点的识别信息和位置信息发送给周围的其他所述辅助施工设备。
本实施例还提供了一种可读存储介质，存储有程序，所述程序被执行时，实现上述的辅助施工方法。
上述的辅助施工设备、辅助施工系统以及可读存储介质都能够运行所述的辅助施工方法，因此也具有便捷、简单、直观的优势。
综上所述，本实施例提供的一种辅助施工方法、设备及可读存储介质中，所述辅助施工方法根据拍摄结果和施工图纸将施工目标的虚拟模型展示于准确的位置，解决了现有技术中存在的施工目标的预期位姿信息获取困难、操作门槛高、操作流程繁琐以及操作过程不直观的问题。同时，由于允许提前将所述施工图纸导入，使所述辅助施工方法能够在网络信号不佳的场景下也能发挥作用。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (7)
1.一种辅助施工方法，其特征在于，所述辅助施工方法至少用于展示标注位置，所述标注位置用于开展施工，所述辅助施工方法包括：
根据施工图纸建立虚拟场景，所述虚拟场景包括施工目标的虚拟模型以及所述虚拟模型的相对位置关系；
朝向施工区域拍摄；
获得所述施工区域在所述虚拟场景中的第一对应位置；
基于所述第一对应位置，将至少一部分的虚拟模型与所述施工区域的真实影像进行叠加，得到叠加影像；所述虚拟模型的叠加位置为所述施工目标的预期施工位置；所述至少一部分的虚拟模型中包含施工所需要的关键信息；
展示所述叠加影像；
在拍摄时，所述辅助施工方法还包括：
利用3D感知技术确定拍摄装置在所述虚拟场景中的第二对应位置，获得所述第一对应位置的信息包括所述第二对应位置；
识别拍摄结果中的参考物体；识别所述参考物体在所述虚拟场景中的第三对应位置或者至少两个所述参考物体之间的相对位置，获得所述第一对应位置的信息包括所述第三对应位置或者所述相对位置；以及，
识别拍摄结果中的环境特征点；识别所述环境特征点在所述虚拟场景中的第四对应位置，获得所述第一对应位置的信息包括所述第四对应位置。
2.根据权利要求1所述的辅助施工方法，其特征在于，朝向所述施工区域拍摄的次数为至少两次，至少两次拍摄时的拍摄角度和/或拍摄位置不同。
3.根据权利要求2所述的辅助施工方法，其特征在于，以连续移动的方式拍摄。
4.根据权利要求1所述的辅助施工方法，其特征在于，在拍摄时，所述辅助施工方法还包括：根据所述拍摄结果生成新的环境特征点以及新的环境特征点的识别信息和位置信息。
5.根据权利要求4所述的辅助施工方法，其特征在于，在生成新的环境特征点以及新的环境特征点的识别信息和位置信息之后，所述辅助施工方法还包括，将新的环境特征点的识别信息和位置信息共享。
6.一种辅助施工设备，其特征在于，所述辅助施工设备至少用于展示标注位置，所述标注位置用于开展施工，所述辅助施工设备包括通讯连接的数据导入模块、摄像模块、智能匹配单元、定位模块以及展示模块，其中，
所述数据导入模块用于获取计算机数据格式的施工图纸，并建立虚拟场景，所述虚拟场景包括施工目标的虚拟模型以及所述虚拟模型的相对位置关系；
所述摄像模块用于朝向施工区域拍摄；
所述智能匹配单元用于在拍摄时获得所述施工区域在所述虚拟场景中的第一对应位置；基于所述第一对应位置，将至少一部分的虚拟模型与所述施工区域的真实影像进行叠加，得到叠加影像；所述虚拟模型的叠加位置为所述施工目标的预期施工位置；所述至少一部分的虚拟模型中包含施工所需要的关键信息；
所述定位模块用于利用3D感知技术确定所述辅助施工设备在所述虚拟场景中的第二对应位置，获得所述第一对应位置的信息包括所述第二对应位置；
所述辅助施工设备还用于，在拍摄时，识别拍摄结果中的参考物体；识别所述参考物体在所述虚拟场景中的第三对应位置或者至少两个所述参考物体之间的相对位置，获得所述第一对应位置的信息包括所述第三对应位置或者所述相对位置；以及，
识别拍摄结果中的环境特征点；识别所述环境特征点在所述虚拟场景中的第四对应位置，获得所述第一对应位置的信息包括所述第四对应位置；
所述展示模块用于展示所述叠加影像。
7.一种可读存储介质，其特征在于，存储有程序，所述程序被执行时，实现如权利要求1~5中任一项所述的辅助施工方法。
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| CN113010936A (zh) | 2021-06-22 |
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Denomination of invention: Auxiliary construction methods, equipment, and readable storage media Granted publication date: 20230721 Pledgee: Zhejiang Zhongzhou Commercial Bank Co.,Ltd. Shanghai Branch Pledgor: Shanghai Xunzhi Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2024310000143 |
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