基于雙目視覺系統(tǒng)下建筑測繪儀前景分析

黃天奕 劉阿敏 黃雪梅

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2312-5042-5798

作者簡介：黃天奕（1989—），女，碩士，講師，研究方向為建筑劇場聲學(xué)設(shè)計、聲學(xué)材料研究、室內(nèi)裝?飾聲學(xué)設(shè)計。

劉阿敏（1990—），女，碩士，講師，研究方向為建筑節(jié)能、室內(nèi)裝飾節(jié)能設(shè)計。

黃雪梅（2002—），女，?？?，研究方向為室內(nèi)裝飾設(shè)計。

摘 ?要：闡述了基于雙目視覺系統(tǒng)下的建筑測繪儀的社會化應(yīng)用與市場前景。首先對此類產(chǎn)品的技術(shù)性能、技術(shù)壁壘、應(yīng)用場景進(jìn)行了介紹，其次描述該產(chǎn)品的技術(shù)性能優(yōu)勢，緊接著介紹了產(chǎn)品應(yīng)用現(xiàn)狀，最后從市場需求和行業(yè)價值的角度方向討論了產(chǎn)品的應(yīng)用前景。其大幅度地提升了室內(nèi)測繪的效率，為建筑測繪提供了一個高精度、高效、傻瓜式的工具。

關(guān)鍵詞：雙目視覺系統(tǒng) ?建筑測繪儀 ?室內(nèi)測距 ?前景分析

中圖分類號：TH761

2020年，全國建筑業(yè)房屋施工面積149.47億m2；2021年房屋施工面積157.55億m2，同比增長5.41%；2022年房屋建筑施工面積156.45億m2，同比減少0.70%。在這數(shù)量巨大的建筑面積里，室內(nèi)裝修是房屋使用的必要條件，但在室內(nèi)裝修設(shè)計施工過程中有一個重點工序就是室內(nèi)空間測繪。目前市場上存在的測繪儀器如GPS測量儀、載波相差位測量儀、全站儀、超聲波測距儀等，體型大，便攜度不高，價格昂貴，使用這些工具測出空間平面距離數(shù)據(jù)畫出初步的平面圖，并在草圖上標(biāo)示出來距離。因測量數(shù)據(jù)較多誤差累加，現(xiàn)場拍照片留存建筑空間形體，以便在內(nèi)業(yè)繪圖出現(xiàn)空間不閉合問題時從照片補(bǔ)充缺漏的數(shù)據(jù)與空間形體關(guān)系，但拍攝的照片拼接時存在死角，出現(xiàn)多角度拼接不上的問題。對后續(xù)進(jìn)行建筑原始戶型圖CAD繪制造成一定困擾。如果測量數(shù)據(jù)有誤，會導(dǎo)致返工、重測、拖延工期等，同時導(dǎo)致施工過程中物資準(zhǔn)備出現(xiàn)誤差，造成材料浪費(fèi)、資源浪費(fèi)等。

因此，基于雙目視覺下的高效建筑測繪儀的應(yīng)用十分廣泛。該產(chǎn)品的使用能夠提升建筑測繪的效率，為建筑測繪提供了一個高精度、高效、傻瓜式的工具。在節(jié)約人力成本和時間成本的同時，還大大提高了室內(nèi)工程測量的工作效率和質(zhì)量。

基于雙目視覺系統(tǒng)下的建筑測繪儀簡介

1.1 技術(shù)性能

該產(chǎn)品是在紅外激光測繪儀的基礎(chǔ)上研發(fā)雙目視覺測量技術(shù)，攝像精度較高，測量途中720°全景拍攝，后期可以形成全景漫游視頻與照片，解決了只有測量數(shù)據(jù)，但圖片拼接有死角的問題。該技術(shù)增加視頻數(shù)據(jù)，與二維數(shù)據(jù)一起配合對復(fù)雜建筑空間真實場景高度還原，降低施工圖繪制時的出錯率；可以通過手機(jī)端查看和修改室內(nèi)測量數(shù)據(jù)，第一時間核查圖紙問題，現(xiàn)場解決了漏測、錯測問題。故該技術(shù)能實現(xiàn)現(xiàn)場出圖、現(xiàn)場核對，提高測繪效率，降低測量時的返工次數(shù)。

雙目視覺建筑測繪儀攝像頭參數(shù)為1 800萬，720°廣角拍攝，測量距離60 m，測量精度±1 mm，外形尺寸100.3 mm×3.4 mm×18.3 mm；對比市面上已有測繪儀：攝像頭參數(shù)提高33.3%，廣角參數(shù)提高72.2%，測繪精度提高64.3%，體積縮小13%。

本產(chǎn)品技術(shù)關(guān)鍵點在基于雙目視覺系統(tǒng)下測量端口將測點所有的圖像信息與數(shù)據(jù)信息全方位地、一次性地采集，沒有圖像信息后期合成與鏡頭拼接的步驟。其利用放射原理和物理光學(xué)中的球面鏡透射原理，采用硬件本身的軟件直接轉(zhuǎn)換水平360°和垂直180°的圖像信息，最終通過大家熟悉的人眼習(xí)慣的形式呈現(xiàn)出來。在此基礎(chǔ)上研發(fā)現(xiàn)場快速出圖技術(shù)，用于測量目標(biāo)距離的推算以及痕跡推算。當(dāng)測距儀向目標(biāo)射出一束激光后，通過光電元件接收目標(biāo)反射的激光束，計時器測定激光束從發(fā)射到接收的時間，從而計算出從觀測者到目標(biāo)的距離，將數(shù)據(jù)傳到平臺，利用激光對目標(biāo)的距離進(jìn)行準(zhǔn)確測定并將快速自動生成實景CAD圖紙。

1.2 技術(shù)壁壘

1.2.1攻破傳統(tǒng)測量平面照片拼接問題

本產(chǎn)品采用pe12材料、魚眼360鏡頭、紅外掃描、藍(lán)牙傳輸，移動端出CAD、3D圖等技術(shù)，研發(fā)出更便捷、更高效的雙目視覺系統(tǒng)建筑測繪儀，用魚眼360全景攝像頭，藍(lán)牙傳輸，移動端現(xiàn)場出CAD、3D圖代替?zhèn)鹘y(tǒng)檢測儀的工業(yè)鏡頭。與其他產(chǎn)品相比，從二維測繪轉(zhuǎn)到三維測繪，視野寬闊，能夠在室內(nèi)采集到足夠多的地物特征，尤其是梁、柱、鋼結(jié)構(gòu)、風(fēng)井、洞口等的具體交接構(gòu)造，能準(zhǔn)確地獲取空間數(shù)據(jù)，在紋理貼圖中更清晰、精確地還原了現(xiàn)狀場景?？梢暩呔葴y量技術(shù)是建筑工程中室內(nèi)測量的重要環(huán)節(jié)，雙目視覺系統(tǒng)下建筑測繪儀填補(bǔ)了室內(nèi)測量中過程中儀器測量的技術(shù)短板。為后期與物聯(lián)網(wǎng)連接、資產(chǎn)、消防管線、物業(yè)管理等應(yīng)用提供可靠的支撐數(shù)據(jù)。

1.2.2 攻破傳統(tǒng)測繪漏測、錯測和漏畫問題

雙目視覺系統(tǒng)建筑測繪儀避免了漏測、錯測和漏畫等現(xiàn)象，與目前手工測繪或者立體可視測繪技術(shù)相比較，測量精度有所提高，同時效率也隨之提高，可以在短時間內(nèi)獲取最多的建筑空間信息和數(shù)據(jù)信息，產(chǎn)品的利用率提高，可以進(jìn)行全天候的測繪工作。

1.2.3 攻破傳統(tǒng)測繪內(nèi)外業(yè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化時間長問題

本產(chǎn)品在室內(nèi)數(shù)據(jù)處理方面能夠全方位、實時、立體、高精度和快速地測量現(xiàn)場內(nèi)的所有待測對象，繪圖系統(tǒng)能夠自動完成圖紙繪制和數(shù)字化呈現(xiàn)，代替以往的皮尺測距、紅外測距儀測距和手工繪圖；外業(yè)結(jié)束后內(nèi)業(yè)電腦CAD繪圖時間長、返工率高，需要手工核對現(xiàn)場與測量數(shù)據(jù)來排除誤差點。利用雙目系統(tǒng)下的高效建筑測繪儀能夠很快地獲得建筑信息，將傳統(tǒng)需要數(shù)天才能完成的測繪縮短到幾個小時，這樣將大幅度提高工作效率，降低時間成本，使測繪工序減少75%、測繪時間減少90%、測繪成本減少73%。

基于雙目視覺系統(tǒng)下的建筑測繪儀應(yīng)用場景

2022年11月，雙目視覺系統(tǒng)建筑測繪儀首次在真實項目中應(yīng)用，為鑫盈泰質(zhì)量安全檢測公司室內(nèi)裝修項目提供專業(yè)的測量服務(wù)，面積2 000 m2，其空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測量使用時間2?h，無漏測和返工情況。緊隨其后的4個項目，其中2個是室內(nèi)測量，建筑結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，面積較大，均無漏測情況；2個是室外環(huán)境，人員密集，但未影響測量數(shù)據(jù)。

市場分析

3.1 行業(yè)現(xiàn)狀

隨著人們生活水平的提升，對居住條件要求的提高，我國室內(nèi)設(shè)計行業(yè)迎來快速發(fā)展。根據(jù)《2022—2028中國室內(nèi)設(shè)計市場現(xiàn)狀研究分析與發(fā)展前景預(yù)測報告》顯示， 2021年我國室內(nèi)設(shè)計市場規(guī)模甚至已經(jīng)達(dá)到了3 541億元，其發(fā)展前景廣闊。

目前市面上的室內(nèi)測量裝備主要有兩類，具體敘述如下。

（1）基于視覺算法的雙目相機(jī)和深度相機(jī)，與RM有集成，通過對相鄰圖像之間的匹配，估計載體運(yùn)動的位置與姿態(tài)的變化，進(jìn)而恢復(fù)場景的空間結(jié)構(gòu)?；谝曈X的設(shè)備往往受光照影響較大，對精度較大[1]。

存在以下幾方面問題：①所使用的測量工具操作時需要保持穩(wěn)固和移動平緩，導(dǎo)致了測量效率低、誤差較大的結(jié)果[2]，并且這適用于空間均勻幾何分布的房間類型，而市面上大部分的公共建筑曲面異形較多，空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無法快速直接對特殊房屋進(jìn)行三維測量；②使用多對圖像拼接、融合圖像的方法完成現(xiàn)場所有待測對象的測繪，不但效率低，而且精度差[3]。

（2）基于激光雷達(dá)和mu集成的激光Slam，此類設(shè)備多為應(yīng)用2D Slam算法的推車系統(tǒng)，采用單線激光進(jìn)行二維定位與測圖，最終得到的軌跡缺少高程信息，導(dǎo)致點云的高程誤差較大[4]。

存在以下幾方面問題：①3D相機(jī)市場應(yīng)用太少，導(dǎo)致無法快速測量大體積室內(nèi)的三維信息；②室內(nèi)與地下空間缺少GPS信號，使得測量儀定位方式的應(yīng)用存在一定的局限性，室內(nèi)環(huán)境的復(fù)雜度與空間局限性也使得傳統(tǒng)測位方式在作業(yè)時受到諸多限制，很難做到無死角測量[5]。

針對以上室內(nèi)測量存在問題，如何高效、精確、安全地獲取室內(nèi)空間信息和數(shù)據(jù)信息以服務(wù)于空間實體建設(shè)，仍存在一定的技術(shù)瓶頸。

目前受痛點問題影響的用戶群體主要為裝飾裝修公司、高校教學(xué)、政府機(jī)構(gòu)。該產(chǎn)品避免了漏測、錯測和漏畫等現(xiàn)象，與手工或者立體攝像測繪技術(shù)比較，測量儀器價格大幅度降低，測量精度和測量效率均有提高，能實現(xiàn)全天候快速測繪，可以在最短時間內(nèi)采集建筑信息。本產(chǎn)品與市面上原有的測繪儀相比視野寬闊，能夠在室內(nèi)采集到足夠多的建筑地物特征，填補(bǔ)了室內(nèi)測量中社會化儀器測量的技術(shù)短板，具有市場規(guī)模和產(chǎn)品優(yōu)勢，所以該產(chǎn)品有很強(qiáng)的推廣前景。

3.2 行業(yè)價值

根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，市場規(guī)模從2015年的837.05億元增長至2020年的1 599.84億元，年均復(fù)合增長率達(dá)14%，之后逐年增長，預(yù)測2025年將達(dá)到30 151.6億元。室內(nèi)測繪規(guī)模的不斷發(fā)展和擴(kuò)大，可以為專業(yè)測繪的人提供就業(yè)機(jī)會和不同類型的就業(yè)崗位，解決部分人員的就業(yè)問題。促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)升級，帶動了高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為室內(nèi)測繪工作者提供了更精準(zhǔn)、方便的判斷。

基于雙目系統(tǒng)下建筑測繪儀有很強(qiáng)的適用性，在很多復(fù)雜的環(huán)境中都可以進(jìn)行測量，符合現(xiàn)有市場需求。其產(chǎn)品造價為600元，推廣成本為20元，產(chǎn)品售價為900元，毛利為280元，凈利為265元。因市場需求大，經(jīng)濟(jì)效益保持在增長水平，有利于本產(chǎn)品的長期發(fā)展。

該產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益良好，營業(yè)凈利率呈增長態(tài)勢，成本費(fèi)用利潤率呈逐年增長趨勢，即表明成本費(fèi)用控制較好，獲利能力較強(qiáng)。

結(jié)語

綜上所述，隨著室內(nèi)測繪行業(yè)的需求量的增加，該產(chǎn)品必然會廣泛應(yīng)用在相關(guān)領(lǐng)域，同時，在市場中的需求量一定會不斷增加并占據(jù)著同類產(chǎn)品的榜首，其前景遠(yuǎn)大，同時也為數(shù)字化中國做出室內(nèi)測繪人應(yīng)該有的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊震，孟祥武.室內(nèi)移動測量系統(tǒng)在新型基礎(chǔ)測繪中的應(yīng)用[J].測繪通報，2023（1）：149-153.

[2] 曹慶磊.三維激光掃描技術(shù)在城市建筑工程竣工測繪中的應(yīng)用研究[J].智能建筑與智慧城市，2023（12）：42-44.

[3] 鄭英杰，王明亮，李宏力，等.基于三維激光掃描和無人機(jī)傾斜攝影在歷史建筑測繪中的應(yīng)用[J].測繪與空間地理信息，2023，46（S1）：298-301.

[4] 尹冬麗，王玉振，黎瑾慧.基于計算機(jī)輔助工程的測繪儀連接器注塑參數(shù)優(yōu)化[J].塑料科技，2022，50（1）：97-102.

[5]龍勇，李維平.站式三維激光掃描技術(shù)在建筑竣工測量中的應(yīng)用[J].測繪標(biāo)準(zhǔn)化，2023，39（3）：183-186.