高空幕墙的三维建模及图像传输方法与流程

本发明涉及一种三维建模及图像传输方法，特别涉及一种高空幕墙的三维建模及图像传输方法，属于高空幕墙清洗。

背景技术：

1、幕墙是建筑的外墙围护，不承重，像幕布一样挂上去，故又称为“帷幕墙”，是现代大型和高层建筑常用的带有装饰效果的轻质墙体。由面板和支承结构体系组成的，可相对主体结构有一定位移能力或自身有一定变形能力、不承担主体结构所作用的建筑外围护结构或装饰性结构。

2、对于常见的幕墙结构，特别是玻璃等透明材质的幕墙，其表面污垢较为明显，需要定时对幕墙进行清洗，以保证幕墙的清洁度和美观度，传统的幕墙清洗大多为人力劳动，清洗过程中存在安全隐患，且清洗效率较低，因此采用无人机代替人力完成高空幕墙的清洗，能够避免安全隐患，提高清洗效率，无人机在执行清洗作业前，需要采集幕墙图像，并根据图像建立三维模型，以便于制定清洗方案，避免无人机清洗过程中与幕墙发生碰撞，为此，提出一种高空幕墙的三维建模及图像传输方法。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供高空幕墙的三维建模及图像传输方法，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供一种有益的选择。

2、本发明实施例的技术方案是这样实现的：一种高空幕墙的三维建模及图像传输方法，包括以下步骤：

3、s1、通过图像采集设备采集幕墙图像；

4、s2、将采集的图像远程传输至图像处理系统进行预处理；

5、s3、获得幕墙轮廓图像，根据幕墙轮廓建立坐标轴，并建立幕墙轮廓三维模型；

6、s4、扫描幕墙局部图像，得到局部图像中的特征坐标；

7、s5、根据特征坐标建立幕墙局部三维线框模型；

8、s6、将局部三维线框模型填充于幕墙轮廓中；

9、s7、对三维模型中的曲线轮廓进行处理，得到曲线模型；

10、s8、对三维模型进行渲染和优化，完成模型的建立。

11、进一步优选的：在所述s1中，图像采集设备为搭载于无人机上的摄像头，其中摄像头可进行水平和竖直方向180°旋转，采集图像过程中，利用无人机的升降采集不同高度的幕墙图像，利用无人机的水平运动，采集不同方向和角度的幕墙图像。

12、进一步优选的：在所述s2中，图像采集设备与图像处理设备之间进行图像传输时，根据幕墙高度和最大飞行距离选择wifi、蓝牙、mtc、zigbee、nfc近距离传输技术或gprs、nb-iot、sigfox、lora远距离传输技术中的至少一种，若幕墙高度和最大飞行距离均小于等于200米，则选择近距离传输技术，若大于200米，则选择远距离传输技术，若幕墙高度和最大飞行距离无法确定，则在近距离传输技术和远距离传输技术中各选择一种方式进行通信。

13、进一步优选的：在所述s2中，图像预处理包括图像的裁切和编号处理，图像裁切时去除背景图像，得到并保留目标图像，并将目标图像中的幕墙轮廓进行分离，剩余图像以单个幕墙为单位均匀分割，对分割后的图形进行编号。

14、进一步优选的：在所述s3中，以幕墙轮廓的一个端点作为三维坐标轴的坐标原点，并根据幕墙轮廓的扫描尺寸获取轮廓剩余端点坐标，通过各端点坐标完成幕墙轮廓三维模型的建立，幕墙轮廓三维模型采用直线线框构架。

15、进一步优选的：在所述s4中，对分割后的图像进行放大和降噪处理，增强图像清晰度，选则幕墙标准图像作为参照图像，对比分割后的幕墙图像，若两图像间无特征差异，则选择标准图像中的三维坐标点建立模型，若两图像间存在特征差异，以相同的图像端点建立新的坐标原点，逐像素分析和计算特征点的三维坐标。

16、进一步优选的：在所述s5中，根据特征点三维坐标计算特征线框长度，并构建幕墙局部三维线框模型，特征线框包括外围建筑物线框、玻璃幕墙骨架线框、玻璃幕墙附件线框以及通风结构线框。

17、进一步优选的：在所述s6中，根据图像编号进行排序，依次将三维线框模型填充于幕墙轮廓模型中，填充顺序为从坐标原点开始由左向右、由下向上，由前向后，与图像分割时编号顺序一致。

18、进一步优选的：在所述s7中，扫描分割图像中的曲线特征，并根据曲线特征生成曲线轮廓，替换三维线框模型中的直线轮廓，若曲线特征为特殊曲线，则需要人工建立曲线轮廓并替换三维线框模型中的直线轮廓，若该特征对建模无影响，可选择跳过该曲线轮廓的建立。

19、进一步优选的：在所述s8中，对三维线框模型进行实体化处理，并通过渲染优化三维模型表面纹理，完成模型的建立，建立完成后，由工作人员对三维模型进行审核和修改，直至模型与实物一致或满足使用需求。

20、本发明实施例由于采用以上技术方案，其具有以下优点：

21、本发明通过将采集的图像进行预处理，获得幕墙轮廓图像，建立幕墙轮廓三维模型，得到局部图像中的特征坐标，建立幕墙局部三维线框模型，将局部三维线框模型填充于幕墙轮廓中，对三维模型中的曲线轮廓进行处理，得到曲线模型，对三维模型进行渲染和优化，完成三维建模，能够自动化完成高空幕墙三维建模工作，无需工作人员手动进行建模，方便获取高空幕墙模型，从而方便制定清洗方案时进行参考。

22、上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。

技术特征：

1.一种高空幕墙的三维建模及图像传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种高空幕墙的三维建模及图像传输方法，其特征在于：在所述s1中，图像采集设备为搭载于无人机上的摄像头，其中摄像头可进行水平和竖直方向180°旋转，采集图像过程中，利用无人机的升降采集不同高度的幕墙图像，利用无人机的水平运动，采集不同方向和角度的幕墙图像。

3.根据权利要求1所述的一种高空幕墙的三维建模及图像传输方法，其特征在于：在所述s2中，图像采集设备与图像处理设备之间进行图像传输时，根据幕墙高度和最大飞行距离选择wifi、蓝牙、mtc、zigbee、nfc近距离传输技术或gprs、nb-iot、sigfox、lora远距离传输技术中的至少一种，若幕墙高度和最大飞行距离均小于等于200米，则选择近距离传输技术，若大于200米，则选择远距离传输技术，若幕墙高度和最大飞行距离无法确定，则在近距离传输技术和远距离传输技术中各选择一种进行通信。

4.根据权利要求3所述的一种高空幕墙的三维建模及图像传输方法，其特征在于：在所述s2中，图像预处理包括图像的裁切和编号处理，图像裁切时去除背景图像，得到并保留目标图像，并将目标图像中的幕墙轮廓进行分离，剩余图像以单个幕墙为单位均匀分割，对分割后的图形进行编号。

5.根据权利要求1所述的一种高空幕墙的三维建模及图像传输方法，其特征在于：在所述s3中，以幕墙轮廓的一个端点作为三维坐标轴的坐标原点，并根据幕墙轮廓的扫描尺寸获取轮廓剩余端点坐标，通过各端点坐标完成幕墙轮廓三维模型的建立，幕墙轮廓三维模型采用直线线框构架。

6.根据权利要求1所述的一种高空幕墙的三维建模及图像传输方法，其特征在于：在所述s4中，对分割后的图像进行放大和降噪处理，增强图像清晰度，选则幕墙标准图像作为参照图像，对比分割后的幕墙图像，若两图像间无特征差异，则选择标准图像中的三维坐标点建立模型，若两图像间存在特征差异，以相同的图像端点建立新的坐标原点，逐像素分析和计算特征点的三维坐标。

7.根据权利要求1所述的一种高空幕墙的三维建模及图像传输方法，其特征在于：在所述s5中，根据特征点三维坐标计算特征线框长度，并构建幕墙局部三维线框模型，特征线框包括外围建筑物线框、玻璃幕墙骨架线框、玻璃幕墙附件线框以及通风结构线框。

8.根据权利要求1所述的一种高空幕墙的三维建模及图像传输方法，其特征在于：在所述s6中，根据图像编号进行排序，依次将三维线框模型填充于幕墙轮廓模型中，填充顺序为从坐标原点开始由左向右、由下向上，由前向后，与图像分割时编号顺序一致。

9.根据权利要求1所述的一种高空幕墙的三维建模及图像传输方法，其特征在于：在所述s7中，扫描分割图像中的曲线特征，并根据曲线特征生成曲线轮廓，替换三维线框模型中的直线轮廓，若曲线特征为特殊曲线，则需要人工建立曲线轮廓并替换三维线框模型中的直线轮廓，若该特征对建模无影响，可选择跳过该曲线轮廓的建立。

10.根据权利要求1所述的一种高空幕墙的三维建模及图像传输方法，其特征在于：在所述s8中，对三维线框模型进行实体化处理，并通过渲染优化三维模型表面纹理，完成模型的建立，建立完成后，由工作人员对三维模型进行审核和修改，直至模型与实物一致或满足使用需求。

技术总结
本发明提供了一种高空幕墙的三维建模及图像传输方法，包括以下步骤：S1、通过图像采集设备采集幕墙图像；S2、将采集的图像远程传输至图像处理系统进行预处理；S3、获得幕墙轮廓图像，根据幕墙轮廓建立坐标轴，并建立幕墙轮廓三维模型；本发明通过将采集的图像进行预处理，获得幕墙轮廓图像，建立幕墙轮廓三维模型，得到局部图像中的特征坐标，建立幕墙局部三维线框模型，将局部三维线框模型填充于幕墙轮廓中，对三维模型中的曲线轮廓进行处理，得到曲线模型，对三维模型进行渲染和优化，完成三维建模，能够自动化完成高空幕墙三维建模工作，无需工作人员手动进行建模，方便获取高空幕墙模型，从而方便制定清洗方案时进行参考。

技术研发人员：赵保军,杨杨,王跃征,程露露,刘荣珍
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技术研发日：
技术公布日：2024/4/24