【技术实现步骤摘要】
本申请涉及工程施工管理，更具体地说，涉及一种bim模型与工程点云的配准方法、装置及设备。
技术介绍
1、工程建设巡检是维护工程安全、高质量施工的重要手段。目前工程施工质量巡检中巡检信息不直观，易出现部分工作面及施工单元难以清晰可视，管理人员难以做出准确的质量判断。因此，增强检查单元的可视化，简化需求信息的检索方法，对提高检测质量和效率具有重要实践价值。
2、ar技术能够将虚拟信息融合到真实场景中，通过ar技术可以将bim模型与真实工程场景实时叠加交互，能有效增强巡检人员对实际工程的认识与感知，提高巡检质量。bim模型与真实工程场景的配准精度是限制ar质量巡检实施的重要原因之一，而且工程施工场景环境复杂，会影响bim模型与真实场景配准的准确性和效率。
3、目前bim模型与真实工程场景进行点云配准时，需要对大量特征点进行识别与匹配。因此，对大量bim模型点云数据与真实工程场景点云数据配准需耗费时间较多，效率较低。而且，当bim模型点云端点边缘特征丰富时，现有的方法没有考虑点云端点信息，导致配准精确度较低。
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请提供了一种bim模型与工程点云的配准方法、装置、设备及存储介质，用于解决现有bim模型与工程点云配准时，需要对大量特征点进行识别与匹配，配准效率低。以及现有配准方法没有考虑点云端点信息，导致配准精确度较低的问题。
2、为实现上述目的，现提出的方案如下：
3、一种bim模型与工程点云的配准方法，包括：p>
4、获取工程场景的点云数据，得到第一目标点云；
5、将工程场景对应的初始bim模型转换为点云数据，得到源点云；
6、基于预先选定的边缘端点将第一目标点云和源点云进行粗略配准，得到第二目标点云；
7、将第二目标点云和源点云进行精确配准，得到精配准点云；
8、将初始bim模型叠加到精配准点云，得到目标bim模型；
9、将目标bim模型与工程场景进行空间对齐。
10、优选地，基于预先选定的边缘端点将第一目标点云和源点云进行粗略配准，得到第二目标点云，包括：
11、基于第一目标点云和源点云中预先选定的边缘端点分别确定两个点云中的最近特征点和最远特征点；
12、基于点云中的边缘端点、最近特征点和最远特征点分别构建第一目标点云和源点云的特征向量集，得到目标特征向量集和源特征向量集；
13、分别对目标特征向量集和源特征向量集进行转换，使得转换后的目标特征向量集与源向量集重合，得到第一正交矩阵和第二正交矩阵；
14、基于第一正交矩阵和第二正交矩阵确定初始点云变换矩阵；
15、根据初始点云变换矩阵对第一目标点云进行变换，得到第二目标点云。
16、优选地，将第二目标点云和源点云进行精确配准，得到精配准点云，包括：
17、分别获取第二目标点云与源点云的候选特征点集；
18、分别对第二目标点云和源点云的候选特征点集中的特征点进行筛选，得到两个点云的初始特征点集；
19、通过第二目标点云和源点云的初始特征点集进行计算，得到最优变换矩阵；
20、根据最优变换矩阵对第二目标点云的初始特征点集中的特征点进行变换，得到目标特征点集；
21、基于目标特征点集构建第三目标点云；
22、计算第三目标点云与源点云之间的平均距离；
23、判断第三目标点云与源点云之间的平均距离是否小于预设阈值；
24、若是，则将第三目标点云作为精配准点云输出。
25、优选地，分别对第二目标点云和源点云的候选特征点集中的特征点进行筛选，包括：
26、分别构建第二目标点云和源点云的候选特征点矩阵，候选特征点矩阵中每一行表示一个特征点，特征点的像素作为矩阵的元素；
27、计算各候选特征点矩阵中每一列的平均值；
28、分别计算各候选特征点矩阵每一列平均值与预设标准值的差值；
29、将差值绝对值较小的前n列作为初始特征点集中的特征点，n为大于0的正整数，n为大于0的正整数。
30、优选地，判断第三目标点云与源点云之间的平均距离是否小于预设阈值之后，还包括：
31、若否，则返回执行分别获取第二目标点云与源点云的候选特征点集的步骤，直至第三目标点云与源点云之间的平均距离小于预设阈值。
32、优选地，将工程场景对应的初始bim模型转换为点云数据，包括：
33、将初始bim模型存储为obj格式；
34、将obj格式的初始bim模型转换为pcd格式，得到源点云。
35、一种bim模型与工程点云的配准装置，包括：
36、工程点云获取单元，用于获取工程场景的点云数据，得到第一目标点云；
37、源点云获取单元，用于将工程场景对应的初始bim模型转换为点云数据，得到源点云；
38、粗配准单元，用于基于预先选定的边缘端点将第一目标点云和源点云进行粗略配准，得到第二目标点云；
39、精配准单元，用于将第二目标点云和源点云进行精确配准，得到精配准点云；
40、点云叠加单元，用于将初始bim模型叠加到精配准点云，得到目标bim模型；
41、模型对齐单元，用于将目标bim模型与工程场景进行空间对齐。
42、一种bim模型与工程点云的配准设备，包括：存储器和处理器；
43、所述存储器，用于存储程序；
44、所述处理器，用于执行所述程序，实现如前述bim模型与工程点云的配准方法的各个步骤。
45、从上述的技术方案可以看出，本申请提供的bim模型与工程点云的配准方法，在得到基于工程场景采集的第一目标点云和bim模型转换得到的源点云后，先基于预先选定的边缘端点将第一目标点云和源点云进行粗略配准，得到第二目标点云。然后将第二目标点云和源点云进行精确配准，得到精配准点云。最后将初始bim模型叠加到精配准点云，得到目标bim模型，并将目标bim模型与工程场景进行空间对齐。本申请利用已构建的bim模型的点云和真实工程场景的点云，依据点云和点云之间的特征对应关系和空间关系，对点云进行配准，减少了特征点识别时间，提高了点云配准的效率。
46、本申请将点云边缘端点作为特征点，充分考虑了点云端点信息，提高了点云边缘拟合的准确度，提高点云配准精确度。本申请基于点云配准变换参数，将bim模型与真实空间场景进行精确对齐。
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1.一种BIM模型与工程点云的配准方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的BIM模型与工程点云的配准方法，其特征在于，基于预先选定的边缘端点将第一目标点云和源点云进行粗略配准，得到第二目标点云，包括：
3.根据权利要求1所述的BIM模型与工程点云的配准方法，其特征在于，将第二目标点云和源点云进行精确配准，得到精配准点云，包括：
4.根据权利要求3所述的BIM模型与工程点云的配准方法，其特征在于，分别对第二目标点云和源点云的候选特征点集中的特征点进行筛选，包括：
5.根据权利要求3所述的BIM模型与工程点云的配准方法，其特征在于，判断第三目标点云与源点云之间的平均距离是否小于预设阈值之后，还包括：
6.根据权利要求1-5任一项所述的BIM模型与工程点云的配准方法，其特征在于，将工程场景对应的初始BIM模型转换为点云数据，包括：
7.一种BIM模型与工程点云的配准装置，其特征在于，包括：
8.一种BIM模型与工程点云的配准设备，其特征在于，包括：存储器和处理器；
【技术特征摘要】
1.一种bim模型与工程点云的配准方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的bim模型与工程点云的配准方法，其特征在于，基于预先选定的边缘端点将第一目标点云和源点云进行粗略配准，得到第二目标点云，包括：
3.根据权利要求1所述的bim模型与工程点云的配准方法，其特征在于，将第二目标点云和源点云进行精确配准，得到精配准点云，包括：
4.根据权利要求3所述的bim模型与工程点云的配准方法，其特征在于，分别对第二目标点云和源点云的候选特征点...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘东海，刘涵，李欣，唐新林，张睿，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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