CN113324473B - 房屋测量方法与测量设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及测量技术领域，公开了一种房屋测量方法与测量设备。房屋测量方法包括：基于待测房屋的三维点云模型，识别出待测房屋所包含的多个平面；根据待测房屋的所述多个平面，得到待测房屋的多条屋棱线段。本发明还提供了一种测量设备。本发明中，仅需输入待测房屋的三维点云模型，便能够得到待测房屋的尺寸，实现了房屋尺寸的自动化测量；并且，去除了人工测量所引入的误差，提升了房屋测量精度。

Description

房屋测量方法与测量设备

技术领域

本发明实施例涉及测量技术领域，特别涉及一种房屋测量方法与测量设备。

背景技术

随着双目系统、三维激光扫描仪等测量技术的快速发展，能够快速地对物体和场景进行三维重构，生成三维模型，提高了测绘、建模人员的工作效率，降低了工作强度。其中，激光扫描仪、激光雷达等将目标物体表面离散成点云进行扫描测距，双目系统则通过立体像匹配像素点视差值进行举例计算生成三维点云模型。

然而，现有技术虽然能够生成目标物体的三维点云模型，但是在目标物体尺寸测量方面，仍然是依靠人工与简单的量尺工具，测量流程较慢，并且会引入人工测量的误差，降低了测量精度。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种房屋测量方法与测量设备，实现了房屋尺寸的自动化测量；并且，去除了人工测量所引入的误差，提升了房屋测量精度。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种房屋测量方法，包括：基于待测房屋的三维点云模型，识别出待测房屋所包含的多个平面；根据待测房屋的所述多个平面，得到待测房屋的多条屋棱线段。

本发明的实施方式还提供了一种测量设备，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行上述的房屋测量方法。

本发明实施方式相对于现有技术而言，在对房屋进行尺寸测量时，先基于待测房屋的三维点云模型，识别出待测房屋所包含的多个平面，然后根据识别出的待测房屋所包含的多个平面，得到待测房屋的多条屋棱线段。即仅需输入待测房屋的三维点云模型，便能够得到待测房屋的尺寸，实现了房屋尺寸的自动化测量；并且，去除了人工测量所引入的误差，提升了房屋测量精度。

另外，所述根据待测房屋的所述多个平面，得到待测房屋的多条屋棱线段，包括：根据待测房屋的所述多个平面，得到待测房屋的多条屋棱线段所在的直线；对于每条所述直线，利用满足第一预设条件的所述平面截取所述直线上包含的所述屋棱线段的端点。本实施方式提供了根据待测房屋的所述多个平面，得到待测房屋的多条屋棱线段的一种具体实现方式。

另外，在所述对于每条所述直线，利用满足第一预设条件的所述平面截取所述直线上包含的所述屋棱线段的端点之后，还包括：对于各所述屋棱线段的每个所述端点，获取所述端点对应的用于拟合所述端点所属的所述平面上的目标点，其中所述目标点为与所述端点距离小于预设距离阈值的点；以各所述目标点作平行于所述平面的参考平面，并利用各所述端点对应的各所述目标点所属的所述参考平面与所述目标直线的交点的坐标，对各所述端点的坐标进行修正，其中所述目标直线为包含所述目标点对应的所述端点所属的所述屋棱线段的所述直线。本实施例中，在得到待测房屋的屋棱线段后，对各屋棱线段的端点进行修正，能够得到更加准确的屋棱线段，进一步提升了房屋尺寸测量的精确度。

另外，所述根据待测房屋的所述多个平面，得到待测房屋的多条屋棱线段所在的直线，包括：从所述多个平面中识别满足第二预设条件的目标平面对，并将所述目标平面对中的两个所述平面的相交线作为待测房屋的屋棱线段所在的直线。本实施例提供了根据待测房屋的所述多个平面，得到待测房屋的多条屋棱线段所在的直线的一种具体实现方式。

另外，所述第一预设条件为：与待截取的所述直线相交的所述平面。

另外，所述第二预设条件为：用于拟合所述平面的点的数量大于预设数量阈值且不平行的两个所述平面。

另外，所述根据待测房屋的所述多个平面，得到待测房屋的多条屋棱线段，包括：对于每个所述平面，利用满足第三预设条件的所述平面截取所述平面，得到所述平面包含待测房屋的组成截面；根据待测房屋的多个所述组成截面，得到待测房屋的多条屋棱线段。本实施方式提供了根据待测房屋的所述多个平面，得到待测房屋的多条屋棱线段的另一种具体实现方式。

另外，所述根据待测房屋的多个所述组成截面，得到待测房屋的多条屋棱线段，包括：获取所述多个组成截面中存在连接的任意两个所述组成截面之间的相交线段作为所述屋棱线段。

另外，所述基于待测房屋的三维点云模型，识别出待测房屋所包含的多个平面，包括：采用区域生长算法对待测房屋的三维点云模型进行分割，得到待测房屋所包含的多个平面中的点；基于各所述平面中的点，利用随机抽样一致性算法生成各所述平面的平面方程。本实施例提供了基于待测房屋的三维点云模型，识别出待测房屋所包含的多个平面的一种具体实现方式。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据本发明第一实施方式中的房屋测量方法的具体流程图；

图2是根据本发明第二实施方式中的房屋测量方法的具体流程图；

图3是根据本发明第二实施方式中在直线上截取屋棱线段的示意图；

图4是根据本发明第二实施方式中的对屋棱线段的端点进行修正的示意图；

图5是根据本发明第三实施方式中的房屋测量方法的具体流程图；

图6是根据本发明第四实施方式中的房屋测量方法的具体流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。

除非语境有其它需要，在整个说明书和权利要求中，词语“包括”和其变型，诸如“包含”和“具有”应被理解为开放的、包含的含义，即应解释为“包括，但不限于”。

在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。

如该说明书和所附权利要求中所用的单数形式“一”和“”包括复数指代物，除非文中清楚地另外规定。应当指出的是术语“或”通常以其包括“或/和”的含义使用，除非文中清楚地另外规定。

在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

本发明的第一实施方式涉及一种房屋测量方法，应用于测量设备，该测量设备可以为便携式的笔记本电脑、平板电脑，或者为台式电脑等，测量设备使用本实施例的房屋测量方法能够对房屋尺寸进行测量，得到房屋各条屋棱的长度。

本实施方式的房屋测量方法的具体流程如图1所示。

步骤101，基于待测房屋的三维点云模型，识别出待测房屋所包含的多个平面。

具体而言，待测房屋的三维点云模型可以为通过扫描仪器，例如三维激光扫描仪、双目系统等扫描待测房屋得到的三维点云模型，三维点云模型可以为PLY格式的三维模型数据。基于所得到的待测房屋的三维点云模型进行平面拟合，得到待测房屋所包含的多个平面，多个平面包括但不限于：墙壁、屋顶、地面、房梁、房柱、家具、隔墙、窗户、房门等。

步骤102，根据待测房屋的多个平面，得到待测房屋的多条屋棱线段。

具体而言，在得到待测房屋所包含的多个平面以后，能够结合其中存在相接的平面得到待测房屋的屋棱，举例来说，屋顶平面与一条墙壁平面的相接线即为待测房屋的一条屋棱，基于此能够得到待测房屋所有的屋棱线段，从而实现了待测房屋的尺寸测量。

本实施方式相对于现有技术而言，在对房屋进行尺寸测量时，先基于待测房屋的三维点云模型，识别出待测房屋所包含的多个平面，然后根据识别出的待测房屋所包含的多个平面，得到待测房屋的多条屋棱线段。即仅需输入待测房屋的三维点云模型，便能够得到待测房屋的尺寸，实现了房屋尺寸的自动化测量；并且，去除了人工测量所引入的误差，提升了房屋测量精度。

本发明的第二实施方式涉及一种房屋测量方法，第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：本实施方式中，提供了根据待测房屋的多个平面，得到待测房屋的多条屋棱线段的一种具体实现方式。

本实施方式的房屋测量方法的具体流程如图2所示。

步骤201，基于待测房屋的三维点云模型，识别出待测房屋所包含的多个平面。与第一实施例中的步骤101大致相同，在此不再赘述。

步骤202，包括以下子步骤：

子步骤2021，根据待测房屋的多个平面，得到待测房屋的多条屋棱线段所在的直线。

具体而言，从多个平面中识别满足第二预设条件的目标平面对，并将目标平面对中的两个平面的相交线作为待测房屋的屋棱线段所在的直线；在一个例子中，第二预设条件为：用于拟合平面的点的数量大于预设数量阈值且不平行的两个平面。换而言之，本实施例中从识别出的待测房屋的多个平面中挑选出所有的用于拟合平面的点的数量大于预设数量阈值的平面，即选取面积大于预设面积阈值的平面，记作目标平面，然后从所有的目标平面中，任意选取不平行的两个目标平面组成目标平面对，目标平面对中所包含的两个平面存在连接，每个目标平面对中的两个目标平面的相交线为包含一条屋棱的直线。

子步骤2022，对于每条直线，利用满足第一预设条件的平面截取直线上包含的屋棱线段的端点。

具体而言，在得到包含待测房屋的屋棱线段的多条直线后，以任意一条直线为例，获取满足第一预设条件的平面，第一预设条件为与待截取的直线相交的平面，即与截取的直线之间不平行的平面，满足第一预设条件的平面的数量为多个，从而能够在直线上截取出多条屋棱线段；对于待测房屋的每条屋棱线段，可以用该屋棱线段的长度与两个端点的坐标来表示。举例来说，请参考图3，A表示包含待测房屋的屋棱线段的一条直线，B、C、D均表示满足第一预设条件的平面，可以得到平面B与直线A的交点AB的坐标、平面C与直线A的交点AC的坐标、平面D与直线A的交点AD的坐标，交点AB与交点AC之间形成了一条屋棱线段ABC，交点AC与交点AD之间形成了一条屋棱线段ACD，即直线A被平面B、平面C以及平面D截取得到屋棱线段ABC和屋棱线段ACD，屋棱线段ABC和屋棱线段ACD的长度可以根据各屋棱线段两个端点的坐标计算得到。

需要说明的是，本实施例中，以与待截取的直线相交的平面作为满足第一预设条件的平面，然不限于此，也可以设置与待截取的直线之间的角度满足预设的角度条件的平面作为满足第一预设条件的平面，例如仅选取与截取的直线垂直的平面作为满足第一预设条件的平面，或者与待截取的直线之间的角度小于预设阈值的平面作为满足第一预设条件的平面。

在一个例子中，子步骤2022之后还包括：

子步骤2023，对于各屋棱线段的每个端点，获取端点对应的用于拟合端点所属的平面上的目标点，其中目标点为与端点距离小于预设距离阈值的点。

子步骤2024，以各目标点作平行于平面的参考平面，并利用各端点对应的各目标点所属的参考平面与目标直线的交点的坐标，对各端点的坐标进行修正，其中目标直线为包含目标点对应的端点所属的屋棱线段的直线。

具体而言，在子步骤2022中得到了待测房屋所有的屋棱线段后，对各屋棱线段的端点进行修正，下面以任意一个屋棱线段的端点为例对修正方法进行说明。

请参考图4，屋棱线段XY在目标直线Z上，点X和Y分别为屋棱线段的两个端点，以端点X为例进行说明，端点X属于平面O，平面O由多个点待测房屋的三维点云模型上中的多个点拟合得到，首先从用于拟合平面O且不在平面O上的点中选取与端点X距离小于预设距离阈值的目标点，形成了一个小块点云，图4中的小块点云包括3个点，分别为目标点R、目标点S以及目标点T，然后分别基于目标点R、目标点S以及目标点T作平行于平面O的参考平面，得到目标点R对应的参考平面R’、目标点S对应的参考平面S’、目标点T对应的参考平面T’，并获取参考平面R’与目标直线Z的交点RZ的坐标、参考平面S’与目标直线Z的交点SZ的坐标、参考平面T’与目标直线Z的交点TZ的坐标，然后基于这三个交点的坐标，对端点X的坐标进行修正，例如，计算这三个交点的坐标的均值作为修正后的端点X的坐标，然后再对端点Y进行修正，对端点Y的坐标进行修正的方式与对端点X进行修正的方式类似，在此不再赘述；再完成屋棱线段XY的两个端点的坐标的修正后，屋棱线段XY两个端点的坐标更加准确，即能够得到更加准确的屋棱线段，进一步提升了房屋尺寸测量的精确度。

本实施方式相对于第一实施方式而言，提供了根据待测房屋的多个平面，得到待测房屋的多条屋棱线段的一种具体实现方式。

本发明的第三实施方式涉及一种房屋测量方法，第三实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：本实施方式中，提供了根据待测房屋的多个平面，得到待测房屋的多条屋棱线段的另一种具体实现方式。

本实施方式的房屋测量方法的具体流程如图5所示。

步骤301，基于待测房屋的三维点云模型，识别出待测房屋所包含的多个平面。与第一实施例中的步骤101大致相同，在此不再赘述。

步骤302，包括以下子步骤：

子步骤3021，对于每个平面，利用满足第三预设条件的平面截取平面，得到平面包含待测房屋的组成截面。

具体而言，分别以待测房屋的各个平面作为待截取平面，以任意一个待截取平面为例，先从待测房屋所包含的多个平面中选取满足第三预设条件的平面，第三预设条件可以为与待截取平面不平行的平面，将满足第三预设条件的平面作为截取面，并利用获取的截取面对该待截取平面进行截取，得到待截取平面所对应的组成截面，该组成截面即为待测房屋的一个组成截面，重复该过程，可以得到每个平面所包含的组成截面，即得到了待测房屋所有的组成截面。

子步骤3022，根据待测房屋的多个组成截面，得到待测房屋的多条屋棱线段。

具体而言，在得到了待测房屋的多个组成截面后，从这多个组成截面中选取存在连接的任意两个组成截面，并将这两个组成截面之间的相交线段作为屋棱线段，从而能够得到待测房屋的多条屋棱线段。

本实施方式相对于第一实施方式而言，提供了根据待测房屋的多个平面，得到待测房屋的多条屋棱线段的另一种具体实现方式。

本发明的第四实施方式涉及一种房屋测量方法，第三实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：本实施方式中，提供了基于待测房屋的三维点云模型，识别出待测房屋所包含的多个平面的一种具体实现方式。

本实施方式的房屋测量方法的具体流程如图6所示。

步骤401，包括以下子步骤：

子步骤4011，采用区域生长算法对待测房屋的三维点云模型进行分割，得到待测房屋所包含的多个平面中的点。

具体而言，采用区域生长算法对待测房屋的三维点云模型进行点云分割，首先选取种子节点，选取种子节点的方式可以为根据点云的局部特征，分别计算点云中各个点的曲率，选取曲率最小的点作为种子节点，然后设置空间和曲率阈值确定生长准则；对于确定出的种子节点，根据设定好的生长准则，判定种子节点的临近节点是否与种子节点属于同一个面，若判定种子节点的临近节点是否与种子节点同一个面，再以该临近节点作为新的种子节点继续生长，重复此过程，将所有相同属性的点划分到同一个面，直至生长停止；基于此，能够将待测房屋所包含的各平面中的点。其中，曲率阈值例如为1.6，能够得到较好的分割效果。

子步骤4012，基于各平面中的点，利用随机抽样一致性算法生成各平面的平面方程。

具体而言，对于每个平面，利用该平面所包含的点采用随机抽样一致性算法得到该平面的平面方程；本实施例中选用带平面模板的随机抽样一致性算法，平面模板的方程可以为：ax+by+cz＝d；以任意一个平面K为例，首先从平面K包含的点云中随机选取三个点，计算其对应平面模板中参数的值，得到一个平面方程，并计算点云中各点到该平面的距离，用d_i表示点云中第i个点到该平面的距离，然后判断距离d_i是否小于或等于预设的阈值t，若di≤t，则判定第i个点为平面内点，基于此统计出该平面中所包含的平面内点的数量；然后重复n(n为大于1的整数)次上述过程，则能够得到n个平面所包含的内点的数量，选取包含内点数量最多的平面，再根据特征值算法以平面所包含的内点重新进行平面拟合，得到最终拟合平面方程，该拟合平面方程即为平面K的平面方程；基于此，能够得到待测房屋的每个平面的平面方程，平面方程的参数能够表示平面的法线方向。

步骤402，根据待测房屋的多个平面，得到待测房屋的多条屋棱线段。与第一实施例中的步骤102大致相同，在此不再赘述。

本实施方式相对于第一实施方式而言，提供了基于待测房屋的三维点云模型，识别出待测房屋所包含的多个平面的一种具体实现方式。需要说明的是，本实施方式也可以作为在第二实施方式或第三实施方式基础上的改进，可以达到同样的技术效果。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本发明第五实施方式涉及一种测量设备，测量设备可以为便携式的笔记本电脑、平板电脑，或者为台式电脑等。测量设备包括至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使实现如上述第一至第四实施例中任一项的房屋测量方法。

其中，存储器和处理器采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器和存储器的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器。

处理器负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器可以被用于存储处理器在执行操作时所使用的数据。

本发明第六实施方式涉及一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例。

即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例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-OnlyMemory)、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。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (3)

1.一种房屋测量方法，其特征在于，包括：

基于待测房屋的三维点云模型，识别出待测房屋所包含的多个平面；

根据待测房屋的所述多个平面，得到待测房屋的多条屋棱线段；所述根据待测房屋的所述多个平面，得到待测房屋的多条屋棱线段，包括：

根据待测房屋的所述多个平面，得到待测房屋的多条屋棱线段所在的直线；

对于每条所述直线，利用满足第一预设条件的所述平面截取所述直线上包含的所述屋棱线段的端点；在所述对于每条所述直线，利用满足第一预设条件的所述平面截取所述直线上包含的所述屋棱线段的端点之后，还包括：

对于各所述屋棱线段的每个所述端点，获取所述端点对应的用于拟合所述端点所属的所述平面上的目标点，其中所述目标点为与所述端点距离小于预设距离阈值的点；

以各所述目标点作平行于所述平面的参考平面，并利用各所述端点对应的各所述目标点所属的所述参考平面与所述目标直线的交点的坐标，对各所述端点的坐标进行修正，其中所述目标直线为包含所述目标点对应的所述端点所属的所述屋棱线段的所述直线；所述根据待测房屋的所述多个平面，得到待测房屋的多条屋棱线段所在的直线，包括：

从所述多个平面中识别满足第二预设条件的目标平面对，并将所述目标平面对中的两个所述平面的相交线作为待测房屋的屋棱线段所在的直线；所述第一预设条件为：与待截取的所述直线相交的所述平面；所述第二预设条件为：用于拟合所述平面的点的数量大于预设数量阈值且不平行的两个所述平面。

2.根据权利要求1所述的房屋测量方法，其特征在于，所述基于待测房屋的三维点云模型，识别出待测房屋所包含的多个平面，包括：

采用区域生长算法对待测房屋的三维点云模型进行分割，得到待测房屋所包含的多个平面中的点；基于各所述平面中的点，利用随机抽样一致性算法生成各所述平面的平面方程。

3.一种测量设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至2中任一项所述的房屋测量方法。