CN113377106B - 基于平板电脑的室内图像测绘系统、方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业测绘用平板的图像测绘技术领域，公开一种基于平板电脑的室内图像测绘系统、方法，包括：在获取到室内户型图时，基于室内户型图确定测绘小车的目标轮廓路线；建立虚拟坐标系，其中虚拟坐标系的X、Y方向与测绘小车的行驶平面相平行、Z方向与测绘小车的高度方向相平行；控制测绘小车按照目标轮廓路线行驶，使得测绘用的平板电脑和检测尺在X、Y方向上移动；控制测绘小车上的连杆机构运动，使得平板电脑和检测尺在X、Y、Z方向上移动，其中平板电脑能够检测Z方向上的高度，检测尺能够检测室内的墙面的平整度；以及绘制室内空间结构。本发明可以针对不规则墙体形状进行精确的规划测绘，且可以延伸至较小的空间完成测绘。

Description

基于平板电脑的室内图像测绘系统、方法

技术领域

本发明涉及工业测绘用平板的图像测绘技术领域，具体地，涉及一种基于平板电脑的室内图像测绘系统、方法。

背景技术

室内设计人员需要对室内进行测绘继而方便后续的建模，现在测绘主要是靠人工来完成，这样相对成本较低，且方便操作，但是该种测绘方式浪费人力物力，并且测绘精确度较差。

现有技术中的申请号为CN201910431898.0的专利，公开了一种室内测绘装置，其主要公开了如何基于整个装置实现室内的测绘，但是在进行测绘的过程中对于室内的环境有一定的要求，规整的室内结构才能测绘出较好的图像，而对于室内墙体形状不规则，例如有飘窗或有凹槽，且平移空间有限的室内结构，目前的测绘装置的图像采集精度就会受到较大的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于平板电脑的室内图像测绘系统、方法，该基于平板电脑的室内图像测绘系统、方法可以针对不规则墙体形状进行精确的规划测绘，且可以延伸至较小的空间完成测绘。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于平板电脑的室内图像测绘方法，所述基于平板电脑的室内图像测绘方法包括：在获取到室内户型图时，基于所述室内户型图确定测绘小车的目标轮廓路线；建立虚拟坐标系，其中所述虚拟坐标系的X、Y方向与所述测绘小车的行驶平面相平行、Z方向与所述测绘小车的高度方向相平行；控制所述测绘小车按照所述目标轮廓路线行驶，使得所述测绘用的平板电脑和检测尺在X、Y方向上移动；控制所述测绘小车上的连杆机构运动，使得所述平板电脑和检测尺在X、Y、Z方向上移动，其中所述平板电脑能够检测Z方向上的高度，所述检测尺能够检测所述室内的墙面的平整度；以及基于所述检测尺检测的X、Y方向上的墙面轮廓和所述平板电脑检测的Z方向上的轮廓绘制室内空间结构。

优选地，所述基于所述室内户型图确定测绘小车的目标轮廓路线包括：确定所述室内户型图的边缘的轮廓作为初始轮廓路线；获取已划分完成的所述室内户型图中的各个区域及其对应的最小宽度，针对每一区域，判断所述每一区域中的最小宽度是否小于预设定的宽度阈值；在所述每一区域中的最小宽度小于预设定的所述宽度阈值时，取消所述初始轮廓路线的该区域中的轮廓路线得到目标轮廓路线，使得所述测绘小车无法行驶至该区域中。

优选地，所述控制所述测绘小车上的连杆机构运动包括：针对所述室内户型图中的各个区域中被取消的区域，控制所述连杆机构运动，使得所述平板电脑和检测尺能够在X、Y、Z方向上移动；针对所述室内户型图中的各个区域中未被取消的区域，在所述检测尺持续抵住所述墙面时，控制所述连杆机构在X、Y方向上保持在预设定的初始姿态，使得所述平板电脑和检测尺在Z方向上移动。

优选地，所述检测尺能够检测所述室内的墙面的平整度的方法包括：保持所述检测尺抵住所述墙面，在所述连杆机构处于极限状态且无法控制所述检测尺抵住所述墙面时，检测预设定范围内的所述检测尺与所述墙面的各个距离；以及基于所检测的所述各个距离确定所述墙面的平整度。

优选地，所述检测所述检测尺与所述墙面的距离包括：开启激光传感器，使得所述检测尺随所述连杆机构移动时能够检测所述检测尺与所述墙面的距离。

优选地，所述基于所检测的各所述距离确定所述墙面的平整度包括：在所述各个距离的极值的差值小于预设定的极值差阈值时，以所述各个距离的均值作为该预设定范围内的所述检测尺的检测值；在所述各个距离的极值的差值大于预设定的极值差阈值时，以所述各个距离极值对应的检测点继续划分所述预设定范围，以继续划分的两个区域范围中各自对应的各个距离的均值作为所述两个区域范围的所述检测尺的检测值。

另外，本发明还提供一种基于平板电脑的室内图像测绘系统，所述基于平板电脑的室内图像测绘系统包括：目标路线确定模块，用于在获取到室内户型图时，基于所述室内户型图确定测绘小车的目标轮廓路线；虚拟坐标系建立模块，用于建立虚拟坐标系，其中所述虚拟坐标系的X、Y方向与所述测绘小车的行驶平面相平行、Z方向与所述测绘小车的高度方向相平行；测绘小车控制模块，用于控制所述测绘小车按照所述目标轮廓路线行驶，使得所述测绘用的平板电脑和检测尺在X、Y方向上移动；控制所述测绘小车上的连杆机构运动，使得所述平板电脑和检测尺在X、Y、Z方向上移动，其中所述平板电脑能够检测Z方向上的高度，所述检测尺能够检测所述室内的墙面的平整度；以及绘制模块，用于基于所述检测尺检测的X、Y方向上的墙面轮廓和所述平板电脑检测的Z方向上的轮廓绘制室内空间结构。

优选地，所述目标路线确定模块包括：初始路线确定子模块，用于确定所述室内户型图的边缘的轮廓作为初始轮廓路线；目标轮廓路线确定子模块，用于获取已划分完成的所述室内户型图中的各个区域及其对应的最小宽度，针对每一区域，判断所述每一区域中的最小宽度是否小于预设定的宽度阈值；在所述每一区域中的最小宽度小于预设定的所述宽度阈值时，取消所述初始轮廓路线的该区域中的轮廓路线得到目标轮廓路线，使得所述测绘小车无法行驶至该区域中。

优选地，所述测绘小车控制模块用于控制所述测绘小车上的连杆机构运动包括：第一控制子模块，用于针对所述室内户型图中的各个区域中被取消的区域，控制所述连杆机构运动，使得所述平板电脑和检测尺能够在X、Y、Z方向上移动；第二控制子模块，用于针对所述室内户型图中的各个区域中未被取消的区域，在所述检测尺持续抵住所述墙面时，控制所述连杆机构在X、Y方向上保持在预设定的初始姿态，使得所述平板电脑和检测尺在Z方向上移动。

优选地，所述测绘小车控制模块用于通过所述检测尺检测所述室内的墙面的平整度包括：距离检测子模块，用于保持所述检测尺抵住所述墙面，在所述连杆机构处于极限状态且无法控制所述检测尺抵住所述墙面时，检测预设定范围内的所述检测尺与所述墙面的各个距离；以及平整度确定子模块，基于所检测的所述各个距离确定所述墙面的平整度。

根据上述技术方案，本发明可以基于户型图先设定一个基准的目标轮廓路线，该目标轮廓路线可以限制测绘小车的行驶方向和行驶路径，利用建立的坐标系实现方向的限位，通过控制测绘小车使得测绘用的平板电脑和检测尺在X、Y方向上移动即测绘小车所在的平面上移动，通过测绘小车上的连杆机构使得测绘用的平板电脑和检测尺可以在测绘小车移动不到的位置的X、Y、Z方向上移动，利用Z方向上的移动检测室内Z方向上的高度，利用检测尺可以检测墙面的平整度，基于高度和X、Y方向上的平整度重新测绘所述室内空间结构，避免户型中有飘窗、凹陷等结构在户型图中无法体现出来，对于不平整的弧形可以有一个很好的测绘。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是说明本发明的一种基于平板电脑的室内图像测绘方法的流程图；

图2是图1中S101的具体的流程图；

图3是基于平板电脑的室内图像测绘系统的模块框图；

图4是在所述各个距离的极值的差值大于预设定的极值差阈值(例如10cm)时继续划分的两个区域a、b范围的示意图；

图5是本发明的一种测绘小车的连杆机构的结构示意图；以及

图6是本发明的连杆机构的另一个角度的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1是本发明的一种基于平板电脑的室内图像测绘方法的流程图，如图1所示，所述基于平板电脑的室内图像测绘方法包括：

S101，在获取到室内户型图时，基于所述室内户型图确定测绘小车的目标轮廓路线。其中，所述测绘小车为具有连杆机构和小车本体的一个机械驱动机构，其能够实现室内户型图的测绘，另外，需要强调的是，所述目标轮廓路线能够限制所述测绘小车的移动方向和移动路线，一般为沿着户型图的周缘设置，其中目标轮廓路线完全参照室内户型图，其可以是户型图边缘的0.2m左右的线框位置。

S102，建立虚拟坐标系，其中所述虚拟坐标系的X、Y方向与所述测绘小车的行驶平面相平行、Z方向与所述测绘小车的高度方向相平行。所述虚拟坐标系是测绘小车自身建立的坐标系，其以测绘小车的移动方向作为X、Y方向，而以测绘小车的高度方向为Y方向，其中，该种虚拟坐标系可以在室内的地面为倾斜状态时测绘出一个完整的X-Y-Z的房屋模型，该种方式测绘出的室内模型能够反映出房屋的真实情况，地面斜坡或顶部倾斜等。

S103，控制所述测绘小车按照所述目标轮廓路线行驶，使得所述测绘用的平板电脑和检测尺在X、Y方向上移动。其中，测绘小车的移动可以带动其上方所固定的平板电脑和检测尺的移动，其移动范围为X、Y的平面即小车的移动平面，检测尺则对应墙面的平整度，在出现倾斜时，所测绘出的就位倾斜的墙体。

S104，控制所述测绘小车上的连杆机构运动，使得所述平板电脑和检测尺在X、Y、Z方向上移动，其中所述平板电脑能够检测Z方向上的高度，所述检测尺能够检测所述室内的墙面的平整度。其中，所述平板电脑能够检测Z方向上的高度，连杆机构的运动可以带动检测尺和平板电脑在测绘小车无法到达的位置实现检测，例如宽度过窄或处于凹陷位置，例如卫生间的收纳槽、房间或阳台的飘窗等。

S105，基于所述检测尺检测的X、Y方向上的墙面轮廓和所述平板电脑检测的Z方向上的轮廓绘制室内空间结构。其中，墙面轮廓和平板电脑所测绘的Z方向上的轮廓可以相结合实现室内空间结构的测绘，替代户型图，完成三维的测绘，得到室内三维模型图。

优选地，如图2所示，S101，所述基于所述室内户型图确定测绘小车的目标轮廓路线包括：

S201，确定所述室内户型图的边缘的轮廓作为初始轮廓路线；如上所述，初始轮廓路线仅为室内户型图的边缘轮廓。

S202，获取已划分完成的所述室内户型图中的各个区域及其对应的最小宽度，针对每一区域，执行下述的步骤：

判断所述每一区域中的最小宽度是否小于预设定的宽度阈值；其中，所述宽度阈值可以是30cm，当宽度小于30cm时，认定该测绘小车无法行驶进入，进而可以使用后续的连杆机构实现平板电脑和检测尺的驱动。

在所述每一区域中的最小宽度小于预设定的所述宽度阈值30cm时，取消所述初始轮廓路线的该区域中的轮廓路线得到目标轮廓路线，使得所述测绘小车无法行驶至该区域中。

优选地，所述控制所述测绘小车上的连杆机构运动可以包括：

针对所述室内户型图中的各个区域中被取消的区域，控制所述连杆机构运动，使得所述平板电脑和检测尺能够在X、Y、Z方向上移动；其中，在本发明中，目标轮廓路线中会取消一部分的行驶路线(由于宽度过窄)，此时，就需要依赖所述连杆机构来驱动平板电脑和检测尺的移动，使其能够在X、Y、Z方向上来移动。其中，所述连杆机构的结构如图5、6所示，其可以实现在X、Y、Z的方向上移动。

针对所述室内户型图中的各个区域中未被取消的区域，在所述检测尺持续抵住所述墙面时，控制所述连杆机构在X、Y方向上保持在预设定的初始姿态，使得所述平板电脑和检测尺在Z方向上移动。其中，对于未被取消的区域，连杆机构可以在X、Y方向上不动就保持在初始位置，而只需控制连杆机构在Z方向上移动即可实现室内的变换检测，其中，检测尺和平板电脑的Z方向移动为往复移动，即在测绘小车移动至一端距离后停止，此时，连杆机构带动所述检测尺和平板电脑在Z轴上下移动，如果有空隙或者有凹槽，检测尺会给出报警，控制所述检测尺朝墙体移动，直至达到极限值或墙体相接触(挤压力大于预设定的压力阈值)，停止控制所述连杆机构移动，此时继续控制所述检测尺和平板电脑在Z轴上下移动，实现凹槽中的三维图形的测绘。

优选地，如上所述，所述检测尺能够检测所述室内的墙面的平整度的方法包括：

保持所述检测尺抵住所述墙面，在所述连杆机构处于极限状态且无法控制所述检测尺抵住所述墙面时，检测预设定范围内的所述检测尺与所述墙面的各个距离。该情况出现在墙体的凹槽太深，连杆机构的极限已然达不到要求时。

基于所检测的所述各个距离确定所述墙面的平整度。

优选地，所述检测所述检测尺与所述墙面的距离包括：

在所述连杆机构处于极限状态且无法控制所述检测尺抵住所述墙面时，开启激光传感器，其他时间所述激光传感器为关闭的状态，使得所述检测尺随所述连杆机构移动时能够检测所述检测尺与所述墙面的距离，该检测为实时检测，及时发送会所述墙面是否发生倾斜或整体不标准的情况。

优选地，所述基于所检测的各所述距离确定所述墙面的平整度包括：

在所述各个距离的极值的差值小于预设定的极值差阈值(例如10cm)时，以所述各个距离的均值作为该预设定范围内的所述检测尺的检测值；

在所述各个距离的极值的差值大于预设定的极值差阈值(例如10cm)时，以所述各个距离两个极值各自对应的检测点继续划分所述预设定范围，例如如图4所示，以继续划分的两个区域a、b范围中各自对应的各个距离的均值作为所述两个区域范围的所述检测尺的检测值。

具体的结果下表1所示：

表1

其中，第一行的极值差小于10，则直接取均值50作为检测值，而第二行的极值差大于10，则将其分为a、b两个区域，然后分别计算检测值，a为54.3，b为47。其中，本发明中的墙面一般为连续的，若出现基速变化则需要考虑是否存在凹槽性断面存在。

另外，图3是本发明的一种基于平板电脑的室内图像测绘系统的模块框图，如图3所示，所述基于平板电脑的室内图像测绘系统包括：

目标路线确定模块，用于在获取到室内户型图时，基于所述室内户型图确定测绘小车的目标轮廓路线；

虚拟坐标系建立模块，用于建立虚拟坐标系，其中所述虚拟坐标系的X、Y方向与所述测绘小车的行驶平面相平行、Z方向与所述测绘小车的高度方向相平行；

测绘小车控制模块，用于控制所述测绘小车按照所述目标轮廓路线行驶，使得所述测绘用的平板电脑和检测尺在X、Y方向上移动；控制所述测绘小车上的连杆机构运动，使得所述平板电脑和检测尺在X、Y、Z方向上移动，其中所述平板电脑能够检测Z方向上的高度，所述检测尺能够检测所述室内的墙面的平整度；以及

绘制模块，用于基于所述检测尺检测的X、Y方向上的墙面轮廓和所述平板电脑检测的Z方向上的轮廓绘制室内空间结构。

优选地，所述目标路线确定模块包括：

初始路线确定子模块，用于确定所述室内户型图的边缘的轮廓作为初始轮廓路线；

目标轮廓路线确定子模块，用于获取已划分完成的所述室内户型图中的各个区域及其对应的最小宽度，针对每一区域，

判断所述每一区域中的最小宽度是否小于预设定的宽度阈值；

在所述每一区域中的最小宽度小于预设定的所述宽度阈值时，取消所述初始轮廓路线的该区域中的轮廓路线得到目标轮廓路线，使得所述测绘小车无法行驶至该区域中。

优选地，所述测绘小车控制模块用于控制所述测绘小车上的连杆机构运动包括：

第一控制子模块，用于针对所述室内户型图中的各个区域中被取消的区域，控制所述连杆机构运动，使得所述平板电脑和检测尺能够在X、Y、Z方向上移动；

第二控制子模块，用于针对所述室内户型图中的各个区域中未被取消的区域，在所述检测尺持续抵住所述墙面时，控制所述连杆机构在X、Y方向上保持在预设定的初始姿态，使得所述平板电脑和检测尺在Z方向上移动。

优选地，所述测绘小车控制模块用于通过所述检测尺检测所述室内的墙面的平整度包括：距离检测子模块，用于保持所述检测尺抵住所述墙面，在所述连杆机构处于极限状态且无法控制所述检测尺抵住所述墙面时，检测预设定范围内的所述检测尺与所述墙面的各个距离；以及平整度确定子模块，基于所检测的所述各个距离确定所述墙面的平整度。

其中，所述基于平板电脑的室内图像测绘系统与现有技术相比具有与所述基于平板电脑的室内图像测绘方法相同的区别技术特征和技术效果，在此不再赘述。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (4)

1.一种基于平板电脑的室内图像测绘方法，其特征在于，所述基于平板电脑的室内图像测绘方法包括：

在获取到室内户型图时，

确定所述室内户型图的边缘的轮廓作为初始轮廓路线；

获取已划分完成的所述室内户型图中的各个区域及其对应的最小宽度，针对每一区域，

判断所述每一区域中的最小宽度是否小于预设定的宽度阈值；在所述每一区域中的最小宽度小于预设定的所述宽度阈值时，取消所述初始轮廓路线的该区域中的轮廓路线得到目标轮廓路线，使得测绘小车无法行驶至该区域中；

建立虚拟坐标系，其中所述虚拟坐标系的X、Y方向与所述测绘小车的行驶平面相平行、Z方向与所述测绘小车的高度方向相平行；

控制所述测绘小车按照所述目标轮廓路线行驶，使得所述测绘用的平板电脑和检测尺在X、Y方向上移动；

针对所述室内户型图中的各个区域中被取消的区域，控制连杆机构运动，使得所述平板电脑和检测尺能够在X、Y、Z方向上移动；针对所述室内户型图中的各个区域中未被取消的区域，在所述检测尺持续抵住墙面时，控制所述连杆机构在X、Y方向上保持在预设定的初始姿态，使得所述平板电脑和检测尺在Z方向上移动，使得所述平板电脑和检测尺在X、Y、Z方向上移动，其中所述平板电脑能够检测Z方向上的高度，所述检测尺能够检测所述室内的墙面的平整度；其中，所述检测尺能够检测所述室内的墙面的平整度的方法包括：保持所述检测尺抵住所述墙面，在所述连杆机构处于极限状态且无法控制所述检测尺抵住所述墙面时，检测预设定范围内的所述检测尺与所述墙面的各个距离；基于所检测的所述各个距离确定所述墙面的平整度；以及

基于所述检测尺检测的X、Y方向上的墙面轮廓和所述平板电脑检测的Z方向上的轮廓绘制室内空间结构。

2.根据权利要求1所述的基于平板电脑的室内图像测绘方法，其特征在于，所述检测所述检测尺与所述墙面的距离包括：

开启激光传感器，使得所述检测尺随所述连杆机构移动时能够检测所述检测尺与所述墙面的距离。

3.根据权利要求2所述的基于平板电脑的室内图像测绘方法，其特征在于，所述基于所检测的各所述距离确定所述墙面的平整度包括：

在所述各个距离的极值的差值小于预设定的极值差阈值时，以所述各个距离的均值作为该预设定范围内的所述检测尺的检测值；

在所述各个距离的极值的差值大于预设定的极值差阈值时，以所述各个距离极值对应的检测点继续划分所述预设定范围，以继续划分的两个区域范围中各自对应的各个距离的均值作为所述两个区域范围的所述检测尺的检测值。

4.一种基于平板电脑的室内图像测绘系统，其特征在于，所述基于平板电脑的室内图像测绘系统包括：

目标路线确定模块，包括：

初始路线确定子模块，用于在获取到室内户型图时，确定所述室内户型图的边缘的轮廓作为初始轮廓路线；

目标轮廓路线确定子模块，用于获取已划分完成的所述室内户型图中的各个区域及其对应的最小宽度，针对每一区域，

判断所述每一区域中的最小宽度是否小于预设定的宽度阈值；

在所述每一区域中的最小宽度小于预设定的所述宽度阈值时，取消所述初始轮廓路线的该区域中的轮廓路线得到目标轮廓路线，使得测绘小车无法行驶至该区域中；

虚拟坐标系建立模块，用于建立虚拟坐标系，其中所述虚拟坐标系的X、Y方向与所述测绘小车的行驶平面相平行、Z方向与所述测绘小车的高度方向相平行；

测绘小车控制模块，用于控制所述测绘小车按照所述目标轮廓路线行驶，使得所述测绘用的平板电脑和检测尺在X、Y方向上移动；控制所述测绘小车上的连杆机构运动，使得所述平板电脑和检测尺在X、Y、Z方向上移动，其中所述平板电脑能够检测Z方向上的高度，所述检测尺能够检测所述室内的墙面的平整度；其中，所述测绘小车控制模块用于控制所述测绘小车上的连杆机构运动包括：第一控制子模块，用于针对所述室内户型图中的各个区域中被取消的区域，控制所述连杆机构运动，使得所述平板电脑和检测尺能够在X、Y、Z方向上移动；第二控制子模块，用于针对所述室内户型图中的各个区域中未被取消的区域，在所述检测尺持续抵住所述墙面时，控制所述连杆机构在X、Y方向上保持在预设定的初始姿态，使得所述平板电脑和检测尺在Z方向上移动；其中，所述测绘小车控制模块用于通过所述检测尺检测所述室内的墙面的平整度包括：距离检测子模块，用于保持所述检测尺抵住所述墙面，在所述连杆机构处于极限状态且无法控制所述检测尺抵住所述墙面时，检测预设定范围内的所述检测尺与所述墙面的各个距离；平整度确定子模块，基于所检测的所述各个距离确定所述墙面的平整度；

绘制模块，用于基于所述检测尺检测的X、Y方向上的墙面轮廓和所述平板电脑检测的Z方向上的轮廓绘制室内空间结构。

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