CN113012289A - 一种建筑室内观感质量衡量方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种建筑室内观感质量衡量方法，包括获取待测房间的点云数据；根据点云数据获取每面墙上所有点的集合并检查每两面墙是否存在交角；为每面墙上每个点赋予颜色并绘制在二维平面上，实现墙壁平整度可视化过程；根据交角及该交角对应的墙面计算得到两个基准平面；根据两个基准平面，对该交角对应的墙面上的点赋予颜色并绘制在同一个二维平面上，实现交角方正程度可视化过程。本发明还提供一种建筑室内观感质量衡量系统，通过将室内观感质量衡量过程拆分为墙壁平整度可视化过程和交角方正程度可视化过程，将墙壁平整度和交角方正程度在二维平面上去表示，可以为检测人员直观地呈现检测结果，大大提高检测的效率。

Description

一种建筑室内观感质量衡量方法及系统
技术领域
本发明涉及建筑质量检测技术领域，更具体的，涉及一种建筑室内观感质量衡量方法及系统。
背景技术
建筑室内观感质量的检查与评价是一项重要的装修质量管理工作，墙面是否平整、是否与地面垂直、两相邻墙面整体是否呈90度(即墙面方正)、两相邻墙面交接位置是否呈90度(即阴阳角方正)、天花板面是否平整(或整体呈水平)等等，均会影响到房屋装修的视觉观感和入住者的居住体验，甚至影响到家具的安装和使用。在国家及行业验收规范中对此类问题均有检测、验收标准。比如在墙面平整度和垂直度均采用长2米宽2.5公分的铝合金直尺(俗称“靠尺”)进行检查，在墙面不同位置摆放靠尺，并用塞尺检查墙面与靠尺贴墙面的缝隙大小(即平整度检查)或观察靠尺的摆针偏离0刻线的程度(即垂直度检查)；对于墙角阴阳角方正则采用足长为13公分的直角检查尺，在墙角不同高度水平摆放检查尺，并将尺的两足分别贴合到相邻的两个墙面，观察尺的指针偏离0刻线的程度；对于天花板的水平度检查，则通过塔尺测量天花板任意点到水平基准线的距离极差，来判断天花板面上各点是否接近水平。
现有的检测方法和衡量方法存在较大的局限性：
(1)由于墙面尺寸大，而靠尺所能覆盖的范围有限，靠尺仅能部分地反映墙面局部的平整或垂直情况，并且由于手工作业工作量非常大，在实际工程管理中，对某一面墙一般仅能进行3到5尺的抽检，经常导致存在平整度或垂直度问题的墙面部分没有被检查到，使得相应位置的质量问题无法被发现，最终影响到房屋交付的装修观感效果以及交付后的使用效；
(2)墙的转角是连续的两个墙面的空间夹角，但是直角检查尺只能在若干制定高度位置去衡量墙面阴阳角是否方正，无法全面、完整地反映墙角的空间位置关系；
(3)天花板的面积尺寸较大，一般1间房利用塔尺仅能测量5到10个点到水平基准线的距离，进而通过极差反映天花板的水平度，但是大部分位置是未被测量到的，也无法更精细地刻画天花板的平整情况。
(4)如果要把墙面、天花面等相关问题全部找出，现有手工量尺方法虽然可以实现，但是必须要投入数倍的人力、花费数倍的时间，导致成本高企，无法为工程实际所接受。
(5)即便使用现有手工量尺的方法找出了墙面(天花面)的不合格问题，但是无法给出造成墙面(天花面)不合格的范围，施工人员进行整改时同样需要用依赖靠尺的复核以及工人师傅的个人经验才能达到较好的修复效果，经常存在不合格问题返修后仍然不合格的现象。
公开号CN111238352A的中国发明专利申请于2020年6月5日公开了一种墙面虚拟靠尺检测方法、系统、设备和存储介质，虽然公开了一种虚拟靠尺可以实现高效且准确地确定墙面测量中的靠尺位姿，提高墙面测量精度，降低实测实量中的时间成本和人工成本，但其并无法实现装修观感效果的直观表达，检测效率低。
发明内容
本发明为克服现有的靠尺在使用过程中，存在无法实现装修观感效果的直观表达、检测效率低的技术缺陷，提供一种建筑室内观感质量衡量方法及系统。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种建筑室内观感质量衡量方法，包括墙壁平整度可视化过程和交角方正程度可视化过程；具体包括以下步骤：
S1：通过扫描采集待测房间的点云数据；
S2：使用聚类分析法对点云数据进行处理，将墙壁进行分割，获取每面墙上所有点的集合；
S3：根据每面墙上的点的集合，检查每两面墙是否存在交角，若存在，则记录交角及该交角对应的墙面；
S4：利用每面墙上的点的集合建立该墙面的拟合平面及竖直平面，为每面墙上每个点赋予颜色；将赋予颜色后的点集合绘制在二维平面上，实现墙壁平整度可视化过程；
S5：根据交角及该交角对应的墙面计算其对应的棱线和居中平面，将居中平面沿棱线分别以顺时针和逆时针方向旋转，得到两个基准平面；
S6：根据两个基准平面，对该交角对应的墙面上的点赋予颜色；将赋予颜色后的点集合绘制在同一个二维平面上，实现交角方正程度可视化过程。
上述方案中，通过将室内观感质量衡量过程拆分为墙壁平整度可视化过程和交角方正程度可视化过程，将墙壁平整度和交角方正程度在二维平面上去表示，可以为检测人员直观地呈现检测结果，大大提高检测的效率；同时，在需要修复过程中，仅需参照图修复即可，无需再进行多次测量，提高工作效率。
其中，在所述步骤S4和步骤S6中，所述颜色表示每个凹凸值对应的颜色，具体为：
取一半颜色表示凹陷，一半颜色表示凸起，因此凹陷和凸起各有color_number//2种颜色；其中：color_number表示颜色的数量，a//b表示a整除b；
当color-number为奇数时，color_number/2会余下0.5，即将剩余的这种颜色表示凹凸之间的过渡状态；
定义小于零的数值为凹陷，大于等于零的数值为凸起，则数值x对应的颜色种类计算过程为：
当x≠0时：
A＝(|x|//color_step×(x/|x|)+color_number/2)//1
颜色种类＝min(max(A,1),color_number)
当x＝0时：
颜色种类＝color_number//2+1
其中，color_step表示每种颜色代表的范围大小。
其中，在所述步骤S4中，所述利用每面墙上的点的集合Wi建立该墙面的拟合平面Pi及竖直平面Pvi，为每面墙上每个点赋予颜色的过程具体为：
S41：取Wi的均值点pi作为拟合平面Pi上的一点，对Wi做主成分分析，记录第三主成分为vi；记pi→原点(0，0，0)的向量为ai，计算vi与ai的点积；若点积小于零，则反转vi；否则，保持vi不变；
S42：将vi归一化后则为拟合平面Pi的法向量；
S43：同样取pi为竖直平面Pvi上的一点，记向量(0，0，1)与vi的叉积为bi，则vi与bi的叉积即为竖直平面Pvi的法向量；
S44：将Wi中每个点表示为p，记pi→p的向量为c，计算c与竖直平面Pvi的法向量的点积d；
S45：根据d的值作为数值x，计算点p对应的颜色，完成墙上每个点颜色的赋予。
上述方案中，步骤S4中使用竖直平面Pvi是考虑到实际应用过程中，工程人员除了关注墙壁的平整程度外，还会关注墙壁的竖直程度；若不需要考虑竖直程度，则可以直接采用拟合平面Pi代替竖直平面Pvi进行所有步骤。
其中，在所述步骤S4中，所述将赋予颜色后的点集合绘制在二维平面上过程具体为：
S46：为Wi建立平面直角坐标系Si，其中，令pi为Si原点，bi为Si的X轴，向量(0，0，1)为Si的Y轴；
S47：记Si的原点pi→p的向量为c，计算c与X轴的点积，即为p在Si中的X轴坐标；计算计算c与Y轴的点积，即为p在Si中的Y轴坐标；
S48：将步骤S45得到的每个点的颜色绘制在二维平面Si上，实现墙壁平整度可视化过程。
其中，所述步骤S5具体包括以下步骤：
S51：将交角记为Ci，该交角对应的墙面记为W1、W2，分别建立拟合平面P1、P2；
S52：记P1、P2的相交线为Ci的棱线R1；若棱线Ri的方向向量与向量(0,0,1)的点积小于零，将棱线Ri的方向向量反转；
S53：记棱线Ri上的一点pi为居中平面Pci上的一点，将P1、P2的法向量之和归一化，记为向量α；记棱线Ri的方向向量与向量α的叉积vi'为居中平面Pci的法向量；
S54：将居中平面Pci沿棱线Ri分别以顺时针和逆时针旋转45°，得到用于判断交角Ci方正程度的两个基准平面Pb1、Pb2。
上述方案中，90°只是一般建筑中对墙壁交角的要求，用此方法也可以可视化展示交角是否满足其他角度要求，此时仅需将居中平面Pci沿棱线Ri分别以顺时针和逆时针旋转的角度替换成相应角度的一半即可。
其中，所述步骤S6具体包括以下步骤：
S61：采用S4中的方法，根据两个基准平面，对该交角对应的墙面上的点赋予颜色；
S62：对W1、W2分别建立平面坐标系S1、S2；其中，令pi为S1、S2的原点；棱线Ri的方向向量为S1、S2的Y轴；棱线Ri的方向向量和Pb1的法向量的叉积为S1的X轴；棱线Ri的方向向量和Pb2的法向量的叉积为S2的X轴；
S63：将步骤S61得到的每个点的颜色绘制在二维平面Si上，实现交角方正程度可视化过程。
其中，所述方法还包括虚拟靠尺的可视化过程，具体为：
A1：设墙壁Wi的一个结果为R，其中R包含四个数据，分别是该虚拟靠尺的两个端点s1、s2，墙壁Wi与该虚拟靠尺距离的最大值为d和取得最大值的位置为s3；其中，s1、s2和s3都是三维点，d为一个常数；
A2：建立关于墙壁Wi的二维坐标系Si，将点s1、s2和s3转换成Si中的二维坐标；
A3：比较数值d与靠尺指标quota，若d<quota，则判断结果R合格，使用一种颜色表示；否则判断结果R不合格，用另一种颜色表示；
A4：在二维平面上绘制坐标变换后的s1、s2的连线，以A3中确定的颜色表示；
A5：若R不合格，则将d的数值绘制在二维平面中，坐标变换后的s3的位置上，完成虚拟靠尺的可视化过程。
一种建筑室内观感质量衡量系统，包括扫描仪、聚类分析模块、交角检测标记模块、墙壁平整度可视化模块和交角方正程度可视化模块，其中：
所述扫描仪用于扫描采集待测房间的点云数据；
所述聚类分析模块用于使用聚类分析法对点云数据进行处理，将墙壁进行分割，获取每面墙上所有点的集合；
所述交角检测标记模块用于根据每面墙上的点的集合，检查每两面墙是否存在交角，若存在，则记录交角及该交角对应的墙面；
所述墙壁平整度可视化模块用于利用每面墙上的点的集合建立该墙面的拟合平面及竖直平面，为每面墙上每个点赋予颜色；将赋予颜色后的点集合绘制在二维平面上，实现墙壁平整度可视化过程；
所述交角方正程度可视化模块用于根据交角及该交角对应的墙面计算其对应的棱线和居中平面，将居中平面沿棱线分别以顺时针和逆时针方向旋转，得到两个基准平面并根据两个基准平面，对该交角对应的墙面上的点赋予颜色；将赋予颜色后的点集合绘制在同一个二维平面上，实现交角方正程度可视化过程。
上述方案中，所述扫描仪为激光扫描仪。考虑扫描仪的工作原理，当某墙壁与激光束夹角较小时，会导致扫描点过于稀疏；此时，如果只将散点绘制在平面上，人眼只能看到分散的点，而不是连续的凹凸变化，因此，在实际应用过程中，可以将点绘制在二维平面上之前，用均匀抽样的方式，令扫描点均匀化，同时令抽出的每一个点代表一定的面积，再以方块的样式绘制在二维平面上。
其中，所述系统还包括虚拟靠尺可视化模块，所述虚拟靠尺可视化模块用于实现虚拟靠尺的可视化过程。
其中，在所述墙壁平整度可视化模块、交角方正程度可视化模块和虚拟靠尺可视化模块中均设置有颜色赋予单元；所述颜色赋予单元用于为每个点赋予颜色；所述颜色表示每个凹凸值对应的颜色，具体为：
取一半颜色表示凹陷，一半颜色表示凸起，因此凹陷和凸起各有color_number//2种颜色；其中：color_number表示颜色的数量，a//b表示a整除b；
当color-number为奇数时，color_number/2会余下0.5，即将剩余的这种颜色表示凹凸之间的过渡状态；
定义小于零的数值为凹陷，大于等于零的数值为凸起，则数值x对应的颜色种类计算过程为：
当x≠0时：
A＝(|x|//color_step×(x/|x|)+color_number/2)//1
颜色种类＝min(max(A,1),color_number)
当x＝0时：
颜色种类＝color_number//2+1
其中，color_step表示每种颜色代表的范围大小。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明提供一种建筑室内观感质量衡量方法及系统，通过将室内观感质量衡量过程拆分为墙壁平整度可视化过程和交角方正程度可视化过程，将墙壁平整度和交角方正程度在二维平面上去表示，可以为检测人员直观地呈现检测结果，大大提高检测的效率；同时，在需要修复过程中，仅需参照图修复即可，无需再进行多次测量，提高工作效率。
附图说明
图1为本发明所述方法的流程示意图；
图2为本发明所述系统的连接示意图；
图3为一实施例中墙壁散点图；
图4为一实施例中拟合平面及法向量示意图；
图5为一实施例中拟合平面生成竖直平面示意图；
图6为一实施例中拟合平面与竖直平面对比图；
图7为一实施例中根据竖直平面为相关点赋予颜色后的示意图；
图8为一实施例中墙壁平整程度的可视化结果图；
图9为一实施例中加入虚拟靠尺的结果图；
图10为一实施例中交角的散点图；
图11为一实施例中两边的拟合面、法向量及棱线示意图；
图12为一实施例中由两个拟合面生成的居中平面示意图；
图13为一实施例中由居中平面绕棱线旋转得到的两个基准平面示意图；
图14为一实施例中两个基准平面与拟合面对比图；
图15为一实施例中根据两个基准平面为相关点赋予颜色后的示意图；
图16为一实施例中交角方正程度的可视化结果图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
如图1所示，一种建筑室内观感质量衡量方法，包括墙壁平整度可视化过程和交角方正程度可视化过程；具体包括以下步骤：
S1：通过扫描采集待测房间的点云数据；
S2：使用聚类分析法对点云数据进行处理，将墙壁进行分割，获取每面墙上所有点的集合；
S3：根据每面墙上的点的集合，检查每两面墙是否存在交角，若存在，则记录交角及该交角对应的墙面；
S4：利用每面墙上的点的集合建立该墙面的拟合平面及竖直平面，为每面墙上每个点赋予颜色；将赋予颜色后的点集合绘制在二维平面上，实现墙壁平整度可视化过程；
S5：根据交角及该交角对应的墙面计算其对应的棱线和居中平面，将居中平面沿棱线分别以顺时针和逆时针方向旋转，得到两个基准平面；
S6：根据两个基准平面，对该交角对应的墙面上的点赋予颜色；将赋予颜色后的点集合绘制在同一个二维平面上，实现交角方正程度可视化过程。
在具体实施过程中，通过将室内观感质量衡量过程拆分为墙壁平整度可视化过程和交角方正程度可视化过程，将墙壁平整度和交角方正程度在二维平面上去表示，可以为检测人员直观地呈现检测结果，大大提高检测的效率；同时，在需要修复过程中，仅需参照图修复即可，无需再进行多次测量，提高工作效率。
更具体的，在所述步骤S4和步骤S6中，所述颜色表示每个凹凸值对应的颜色，具体为：
取一半颜色表示凹陷，一半颜色表示凸起，因此凹陷和凸起各有color_number//2种颜色；其中：color_number表示颜色的数量，a//b表示a整除b；
当color-number为奇数时，color_number/2会余下0.5，即将剩余的这种颜色表示凹凸之间的过渡状态；
定义小于零的数值为凹陷，大于等于零的数值为凸起，则数值x对应的颜色种类计算过程为：
当x≠0时：
A＝(|x|//color_step×(x/|x|)+color_number/2)//1
颜色种类＝min(max(A,1),color_number)
当x＝0时：
颜色种类＝color_number//2+1
其中，color_step表示每种颜色代表的范围大小。
在具体实施过程中，当color-number＝9，color_step＝2时；其中：
i：x＝4时，A＝(4//2×1+4.5)//1＝6，且A∈[1,9]，因此取第6种颜色表示；
ii：x＝-20时，A＝(20//2×(-1)+4.5)//1＝-5，但A<1，因此取第1种颜色表示；
iii：x＝0时，取第5种颜色表示。
更具体的，在所述步骤S4中，所述利用每面墙上的点的集合Wi建立该墙面的拟合平面Pi及竖直平面Pvi，为每面墙上每个点赋予颜色的过程具体为：
S41：取Wi的均值点pi作为拟合平面Pi上的一点，对Wi做主成分分析，记录第三主成分为vi；记pi→原点(0，0，0)的向量为ai，计算vi与ai的点积；若点积小于零，则反转vi；否则，保持vi不变；
S42：将vi归一化后则为拟合平面Pi的法向量；
S43：同样取pi为竖直平面Pvi上的一点，记向量(0，0，1)与vi的叉积为bi，则vi与bi的叉积即为竖直平面Pvi的法向量；
S44：将Wi中每个点表示为p，记pi→p的向量为c，计算c与竖直平面Pvi的法向量的点积d；
S45：根据d的值作为数值x，计算点p对应的颜色，完成墙上每个点颜色的赋予。
在具体实施过程中，步骤S4中使用竖直平面Pvi是考虑到实际应用过程中，工程人员除了关注墙壁的平整程度外，还会关注墙壁的竖直程度；若不需要考虑竖直程度，则可以直接采用拟合平面Pi代替竖直平面Pvi进行所有步骤。
更具体的，在所述步骤S4中，所述将赋予颜色后的点集合绘制在二维平面上过程具体为：
S46：为Wi建立平面直角坐标系Si，其中，令pi为Si原点，bi为Si的X轴，向量(0，0，1)为Si的Y轴；
S47：记Si的原点pi→p的向量为c，计算c与X轴的点积，即为p在Si中的X轴坐标；计算计算c与Y轴的点积，即为p在Si中的Y轴坐标；
S48：将步骤S45得到的每个点的颜色绘制在二维平面Si上，实现墙壁平整度可视化过程。
更具体的，所述步骤S5具体包括以下步骤：
S51：将交角记为Ci，该交角对应的墙面记为W1、W2，分别建立拟合平面P1、P2；
S52：记P1、P2的相交线为Ci的棱线R1；若棱线Ri的方向向量与向量(0,0,1)的点积小于零，将棱线Ri的方向向量反转；
S53：记棱线Ri上的一点pi为居中平面Pci上的一点，将P1、P2的法向量之和归一化，记为向量α；记棱线Ri的方向向量与向量α的叉积vi'为居中平面Pci的法向量；
S54：将居中平面Pci沿棱线Ri分别以顺时针和逆时针旋转45°，得到用于判断交角Ci方正程度的两个基准平面Pb1、Pb2。
在具体实施过程中，90°只是一般建筑中对墙壁交角的要求，用此方法也可以可视化展示交角是否满足其他角度要求，此时仅需将居中平面Pci沿棱线Ri分别以顺时针和逆时针旋转的角度替换成相应角度的一半即可。
更具体的，所述步骤S6具体包括以下步骤：
S61：采用S4中的方法，根据两个基准平面，对该交角对应的墙面上的点赋予颜色；
S62：对W1、W2分别建立平面坐标系S1、S2；其中，令pi为S1、S2的原点；棱线Ri的方向向量为S1、S2的Y轴；棱线Ri的方向向量和Pb1的法向量的叉积为S1的X轴；棱线Ri的方向向量和Pb2的法向量的叉积为S2的X轴；
S63：将步骤S61得到的每个点的颜色绘制在二维平面Si上，实现交角方正程度可视化过程。
更具体的，所述方法还包括虚拟靠尺的可视化过程，具体为：
A1：设墙壁Wi的一个结果为R，其中R包含四个数据，分别是该虚拟靠尺的两个端点s1、s2，墙壁Wi与该虚拟靠尺距离的最大值为d和取得最大值的位置为s3；其中，s1、s2和s3都是三维点，d为一个常数；
A2：建立关于墙壁Wi的二维坐标系Si，将点s1、s2和s3转换成Si中的二维坐标；
A3：比较数值d与靠尺指标quota，若d<quota，则判断结果R合格，使用一种颜色表示；否则判断结果R不合格，用另一种颜色表示；
A4：在二维平面上绘制坐标变换后的s1、s2的连线，以A3中确定的颜色表示；
A5：若R不合格，则将d的数值绘制在二维平面中，坐标变换后的s3的位置上，完成虚拟靠尺的可视化过程。
在具体实施过程中，现阶段用靠尺测量墙壁的平整程度，往往每面墙壁只能抽样测量几尺，没有办法完整地知道墙壁的平整程度，采用上述方法可以完全展示墙壁的平整程度；检测人员只需要根据各可视化结果修复墙壁，即可令墙壁平整，省去了用靠尺测量这类费时费力的工作；同样的，用靠尺测量墙壁的时候，爆点的位置并不一定是墙壁不平整的位置，需要有经验的工人才能根据靠尺测量的结果修复墙壁，直接用不同的颜色表示墙壁的凹凸，可以直观地表示墙壁的问题区域，不需要再依赖熟练的工人；对习惯用靠尺检验墙壁平整度的用户，也可以选择一并展示虚拟靠尺的结果。
在具体实施过程中，现阶段测量交角方正程度只是用小型的角尺测量，只能测量交角一小部分的方正程度，采用本方法可以直接呈现整个交角的方正程度，其可以直接呈现令交角不方正的位置和程度，只需要对图修复即可。
实施例2
更具体的，在实施例1的基础上，提供一种建筑室内观感质量衡量系统，用于实现一种建筑室内观感质量衡量方法，其包括扫描仪、聚类分析模块、交角检测标记模块、墙壁平整度可视化模块和交角方正程度可视化模块，其中：
所述扫描仪用于扫描采集待测房间的点云数据；
所述聚类分析模块用于使用聚类分析法对点云数据进行处理，将墙壁进行分割，获取每面墙上所有点的集合；
所述交角检测标记模块用于根据每面墙上的点的集合，检查每两面墙是否存在交角，若存在，则记录交角及该交角对应的墙面；
所述墙壁平整度可视化模块用于利用每面墙上的点的集合建立该墙面的拟合平面及竖直平面，为每面墙上每个点赋予颜色；将赋予颜色后的点集合绘制在二维平面上，实现墙壁平整度可视化过程；
所述交角方正程度可视化模块用于根据交角及该交角对应的墙面计算其对应的棱线和居中平面，将居中平面沿棱线分别以顺时针和逆时针方向旋转，得到两个基准平面并根据两个基准平面，对该交角对应的墙面上的点赋予颜色；将赋予颜色后的点集合绘制在同一个二维平面上，实现交角方正程度可视化过程。
在具体实施过程中，所述扫描仪为激光扫描仪。考虑扫描仪的工作原理，当某墙壁与激光束夹角较小时，会导致扫描点过于稀疏；此时，如果只将散点绘制在平面上，人眼只能看到分散的点，而不是连续的凹凸变化，因此，在实际应用过程中，可以将点绘制在二维平面上之前，用均匀抽样的方式，令扫描点均匀化，同时令抽出的每一个点代表一定的面积，再以方块的样式绘制在二维平面上。
更具体的，所述系统还包括虚拟靠尺可视化模块，所述虚拟靠尺可视化模块用于实现虚拟靠尺的可视化过程。
更具体的，在所述墙壁平整度可视化模块、交角方正程度可视化模块和虚拟靠尺可视化模块中均设置有颜色赋予单元；所述颜色赋予单元用于为每个点赋予颜色；所述颜色表示每个凹凸值对应的颜色，具体为：
取一半颜色表示凹陷，一半颜色表示凸起，因此凹陷和凸起各有color_number//2种颜色；其中：color_number表示颜色的数量，a//b表示a整除b；
当color-number为奇数时，color_number/2会余下0.5，即将剩余的这种颜色表示凹凸之间的过渡状态；
定义小于零的数值为凹陷，大于等于零的数值为凸起，则数值x对应的颜色种类计算过程为：
当x≠0时：
A＝(|x|//color_step×(x/|x|)+color_number/2)//1
颜色种类＝min(max(A,1),color_number)
当x＝0时：
颜色种类＝color_number//2+1
其中，color_step表示每种颜色代表的范围大小。
实施例3
更具体的，为更清楚直观展示本发明所述技术达到的技术效果，本实施例中对一面墙进行平整程度的可视化，如图3所示，取出一面墙壁的所有点，其已经进行了稀疏化处理；通过这些点建立拟合平面，如图4所示；图5、图6展示了拟合平面生成竖直平面及两个平面的对比过程；得到平面后，按照方法中记载的步骤对竖直平面上的点进行着色，如图7所示，并将墙壁上的点进行坐标变换，并绘制在二维平面上，如图8所示，墙壁上方为深色，下方浅色，说明墙壁上方往观察方向倾斜。修复垂直度时需要在上方磨走7mm的厚度或在下方补足7mm的厚度。下方-7mm的区域内出现-5mm的色块，说明修复平整度时需要在该处磨走2mm的厚度，至此，完成墙壁平整程度的可视化过程。
在具体实施过程中，如图9所示，如有需要，可以将虚拟靠尺加入至墙壁平整程度的可视化结果中，判断墙壁平整程度是否合格。
更具体的，本实施例中还对一个交角进行方正程度可视化，如图10所示，取出一个交角的散点，其已经进行了稀疏化处理；计算组成交角的两墙壁的拟合面，记两拟合面的相交线为交角的棱线，如图11所示；图12展示了两个拟合面生成居中平面的过程，接着将居中平面沿交角的棱线分别顺时针、逆时针旋转45°，得到两个新的平面，作为判断交角方正程度的基准面，如图13、图14所示。图15中，按照方法中的步骤将两边沿上的散点，根据各自的拟合面进行上色，最后分别将两边沿的散点进行坐标转换，并绘制在二维平面上，如图16所示，中线往两边呈现1mm～-1mm到7mm的平滑过渡，说明该转角比90°大，且较为平整。修复时需要从两边至中心逐渐补足7mm至0mm的厚度，至此，完成交角方正程度可视化过程。
在具体实施过程中，本方法通过将室内观感质量衡量过程拆分为墙壁平整度可视化过程和交角方正程度可视化过程，将墙壁平整度和交角方正程度在二维平面上去表示，可以为检测人员直观地呈现检测结果，大大提高检测的效率；同时，在需要修复过程中，仅需参照图修复即可，无需再进行多次测量，提高工作效率。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种建筑室内观感质量衡量方法，其特征在于，包括墙壁平整度可视化过程和交角方正程度可视化过程；具体包括以下步骤：
S1：通过扫描采集待测房间的点云数据；
S2：使用聚类分析法对点云数据进行处理，将墙壁进行分割，获取每面墙上所有点的集合；
S3：根据每面墙上的点的集合，检查每两面墙是否存在交角，若存在，则记录交角及该交角对应的墙面；
S4：利用每面墙上的点的集合建立该墙面的拟合平面及竖直平面，为每面墙上每个点赋予颜色；将赋予颜色后的点集合绘制在二维平面上，实现墙壁平整度可视化过程；
S5：根据交角及该交角对应的墙面计算其对应的棱线和居中平面，将居中平面沿棱线分别以顺时针和逆时针方向旋转，得到两个基准平面；
S6：根据两个基准平面，对该交角对应的墙面上的点赋予颜色；将赋予颜色后的点集合绘制在同一个二维平面上，实现交角方正程度可视化过程。
2.根据权利要求1所述的一种建筑室内观感质量衡量方法，其特征在于，在所述步骤S4和步骤S6中，所述颜色表示每个凹凸值对应的颜色，具体为：
取一半颜色表示凹陷，一半颜色表示凸起，因此凹陷和凸起各有color_number//2种颜色；其中：color_number表示颜色的数量，a//b表示a整除b；
当color-number为奇数时，color_number/2会余下0.5，即将剩余的这种颜色表示凹凸之间的过渡状态；
定义小于零的数值为凹陷，大于等于零的数值为凸起，则数值x对应的颜色种类计算过程为：
当x≠0时：
A＝(|x|//color_step×(x/|x|)+color_number/2)//1
颜色种类＝min(max(A,1),color_number)
当x＝0时：
颜色种类＝color_number//2+1
其中，color_step表示每种颜色代表的范围大小。
3.根据权利要求2所述的一种建筑室内观感质量衡量方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述利用每面墙上的点的集合Wi建立该墙面的拟合平面Pi及竖直平面Pvi，为每面墙上每个点赋予颜色的过程具体为：
S41：取Wi的均值点pi作为拟合平面Pi上的一点，对Wi做主成分分析，记录第三主成分为vi；记pi→原点(0，0，0)的向量为ai，计算vi与ai的点积；若点积小于零，则反转vi；否则，保持vi不变；
S42：将vi归一化后则为拟合平面Pi的法向量；
S43：同样取pi为竖直平面Pvi上的一点，记向量(0，0，1)与vi的叉积为bi，则vi与bi的叉积即为竖直平面Pvi的法向量；
S44：将Wi中每个点表示为p，记pi→p的向量为c，计算c与竖直平面Pvi的法向量的点积d；
S45：根据d的值作为数值x，计算点p对应的颜色，完成墙上每个点颜色的赋予。
4.根据权利要求3所述的一种建筑室内观感质量衡量方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述将赋予颜色后的点集合绘制在二维平面上过程具体为：
S46：为Wi建立平面直角坐标系Si，其中，令pi为Si原点，bi为Si的X轴，向量(0，0，1)为Si的Y轴；
S47：记Si的原点pi→p的向量为c，计算c与X轴的点积，即为p在Si中的X轴坐标；计算计算c与Y轴的点积，即为p在Si中的Y轴坐标；
S48：将步骤S45得到的每个点的颜色绘制在二维平面Si上，实现墙壁平整度可视化过程。
5.根据权利要求2所述的一种建筑室内观感质量衡量方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括以下步骤：
S51：将交角记为Ci，该交角对应的墙面记为W1、W2，分别建立拟合平面P1、P2；
S52：记P1、P2的相交线为Ci的棱线R1；若棱线Ri的方向向量与向量(0,0,1)的点积小于零，将棱线Ri的方向向量反转；
S53：记棱线Ri上的一点pi为居中平面Pci上的一点，将P1、P2的法向量之和归一化，记为向量α；记棱线Ri的方向向量与向量α的叉积v'i为居中平面Pci的法向量；
S54：将居中平面Pci沿棱线Ri分别以顺时针和逆时针旋转45°，得到用于判断交角Ci方正程度的两个基准平面Pb1、Pb2。
6.根据权利要求5所述的一种建筑室内观感质量衡量方法，其特征在于，所述步骤S6具体包括以下步骤：
S61：采用S4中的方法，根据两个基准平面，对该交角对应的墙面上的点赋予颜色；
S62：对W1、W2分别建立平面坐标系S1、S2；其中，令pi为S1、S2的原点；棱线Ri的方向向量为S1、S2的Y轴；棱线Ri的方向向量和Pb1的法向量的叉积为S1的X轴；棱线Ri的方向向量和Pb2的法向量的叉积为S2的X轴；
S63：将步骤S61得到的每个点的颜色绘制在二维平面Si上，实现交角方正程度可视化过程。
7.根据权利要求1～6任一项所述的一种建筑室内观感质量衡量方法，其特征在于，还包括虚拟靠尺的可视化过程，具体为：
A1：设墙壁Wi的一个结果为R，其中R包含四个数据，分别是该虚拟靠尺的两个端点s1、s2，墙壁Wi与该虚拟靠尺距离的最大值为d和取得最大值的位置为s3；其中，s1、s2和s3都是三维点，d为一个常数；
A2：建立关于墙壁Wi的二维坐标系Si，将点s1、s2和s3转换成Si中的二维坐标；
A3：比较数值d与靠尺指标quota，若d<quota，则判断结果R合格，使用一种颜色表示；否则判断结果R不合格，用另一种颜色表示；
A4：在二维平面上绘制坐标变换后的s1、s2的连线，以A3中确定的颜色表示；
A5：若R不合格，则将d的数值绘制在二维平面中，坐标变换后的s3的位置上，完成虚拟靠尺的可视化过程。
8.一种建筑室内观感质量衡量系统，其特征在于，包括扫描仪、聚类分析模块、交角检测标记模块、墙壁平整度可视化模块和交角方正程度可视化模块，其中：
所述扫描仪用于扫描采集待测房间的点云数据；
所述聚类分析模块用于使用聚类分析法对点云数据进行处理，将墙壁进行分割，获取每面墙上所有点的集合；
所述交角检测标记模块用于根据每面墙上的点的集合，检查每两面墙是否存在交角，若存在，则记录交角及该交角对应的墙面；
所述墙壁平整度可视化模块用于利用每面墙上的点的集合建立该墙面的拟合平面及竖直平面，为每面墙上每个点赋予颜色；将赋予颜色后的点集合绘制在二维平面上，实现墙壁平整度可视化过程；
所述交角方正程度可视化模块用于根据交角及该交角对应的墙面计算其对应的棱线和居中平面，将居中平面沿棱线分别以顺时针和逆时针方向旋转，得到两个基准平面并根据两个基准平面，对该交角对应的墙面上的点赋予颜色；将赋予颜色后的点集合绘制在同一个二维平面上，实现交角方正程度可视化过程。
9.根据权利要求8所述的一种建筑室内观感质量衡量系统，其特征在于，还包括虚拟靠尺可视化模块，所述虚拟靠尺可视化模块用于实现虚拟靠尺的可视化过程。
10.根据权利要求8或9所述的一种建筑室内观感质量衡量系统，其特征在于，在所述墙壁平整度可视化模块、交角方正程度可视化模块和虚拟靠尺可视化模块中均设置有颜色赋予单元；所述颜色赋予单元用于为每个点赋予颜色；所述颜色表示每个凹凸值对应的颜色，具体为：
取一半颜色表示凹陷，一半颜色表示凸起，因此凹陷和凸起各有color_number//2种颜色；其中：color_number表示颜色的数量，a//b表示a整除b；
当color-number为奇数时，color_number/2会余下0.5，即将剩余的这种颜色表示凹凸之间的过渡状态；
定义小于零的数值为凹陷，大于等于零的数值为凸起，则数值x对应的颜色种类计算过程为：
当x≠0时：
A＝(|x|//color_step×(x/|x|)+color_number/2)//1
颜色种类＝min(max(A,1),color_number)
当x＝0时：
颜色种类＝color_number//2+1
其中，color_step表示每种颜色代表的范围大小。
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