(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210682006.6 (22)申请日 2022.06.16 (71)申请人 西安建筑科技大 学 地址 710055 陕西省西安市雁塔路13号 (72)发明人 马宗方　袁山山　吴哲平　张国飞　 宋琳　 (74)专利代理 机构 西安智大知识产权代理事务 所 61215 专利代理师 王晶 (51)Int.Cl. G06T 7/00(2017.01) G06V 10/774(2022.01) G06V 20/70(2022.01) G06V 10/82(2022.01) G06V 10/44(2022.01)G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) G01B 11/00(2006.01) (54)发明名称 一种网架钢构建筑结点的点云数据扫描方 法 (57)摘要 本发明公开了一种网架钢构建筑结点的点 云数据扫描方法， 其特征在于， 包括以下步骤； S1： 获取训练集； S2： 获取达到识别要 求的目标检 测网络模型； S3： 转为可在嵌入式设备中运行的 模型格式； S4： 采集网架钢构建筑结点图像数据； S5： 进行目标检测； S6： 获取 实时网架钢构建筑结 点图像数据； S7： 记录目标结点在图像中的位置； S8： 获取圆心坐标和圆半径； S9： 调整 参数逼近真 实圆心； S10： 计算出初始偏移量， 进入高清摄像 机视野； S11： 计算激光传感器发出光束的红色聚 焦点位置到目标结点的中心位置的距离； S12： 获 取激光传感器到目标结点的角度和距离参数集 合； S13： 根据目标结点的空间位置集合， 绘制点 云图像。 本发 明能够计算关键点信息并绘制点云 图像。 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 CN 115100129 A 2022.09.23 CN 115100129 A 1.一种网架钢构建筑结点的点云数据扫描方法， 其特 征在于， 包括以下步骤； S1： 通过高清摄像机采集网架钢构建筑结点图像， 标注、 整理网架钢构建筑结点图像数 据集， 获取训练集； S2： 搭建目标检测网络， 配置目标检测网络环境， 将S1所述训练集送入所述目标检测网 络进行训练， 获取达 到识别要求的目标检测网络模型； S3： 将S2训练好的目标检测网络模型转 为可在嵌入式设备中运行的模型格式； S4： 通过可变焦高清摄 像机实时采集网架钢构建筑结点图像数据； S5： 嵌入式设备加载S3转换后的目标检测模型文件， 对采集到的网架钢构建筑结点图 像数据进行目标检测； S6： 实时网架钢构建筑结点图像中检测到目标结点数量未达到设定值时， 继续调整高 清摄像机参数、 中空旋转平台获取实时网架钢构建筑结点图像数据； S7： 实时网架钢构建筑结点图像中检测到目标螺栓球数量达到设定值时， 对高清摄像 机进行微调使图像清晰， 记录目标 结点在图像中的位置(xci,yci,wci,hci)； S8： 通过霍夫梯度法对图像中的目标结点进行圆检测， 获取圆心坐标(xhi,yhi)和圆半径 r； S9： 通过S6中记录的目标结点位置和霍夫梯度法提取的目标位置综合判断， 调整参数 逼近真实圆心； S10： 激光传感器通过与高清摄像机的相对位置计算出初始偏移量， 进入高清摄像机视 野； S11： 计算激光传感器发出光束的红色聚焦点位置到目标结点的中心位置的距离， 调整 激光传感器姿态， 使得红色聚焦点打到目标 结点中心； S12： 以激光传感器为坐标系原点建立三维坐标系， 依次获取激光传感器到目标结点的 角度和距离参数集 合； S13： 通过三角函数公式， 计算出目标结点的空间坐标位置， 根据目标结点的空间位置 集合， 绘制点云图像。 2.根据权利要求1所述的一种网架钢构建筑结点的点云数据扫描方法， 其特征在于， 所 述步骤S1中获取训练集具包括： 通过工业高清摄像机采集包含待检测目标的图像数据； 根 据待检测目标的类别信息对采集的图像数据进行人工标注， 标注其二维坐标位置和类别信 息。 3.根据权利要求1所述的一种网架钢构建筑结点的点云数据扫描方法， 其特征在于， 所 述步骤S2中目标检测网络为YOLOv3的目标检测网络 。 4.根据权利要求1所述的一种网架钢构建筑结点的点云数据扫描方法， 其特征在于， 所 述步骤S8中所述霍夫梯度法具体为： 第一步根据每个点的模向量找到圆心； 第二步： 根据所 有候选中心的边 缘非零像素对其的支持程度来确定半径； 具体包 含以下： S81： 对图像进行 灰度处理， 使用Can ny边缘检测确定非0点； S82： Sobel函数在灰度图上计算x,y方向的Sobel一阶导数得到梯度； 假设S81， S82得到 的非0点和梯度； S83： 设置最小距离和最大距离， 得到每 个非0点对应的梯度方向的线段； S84： 对非0点梯度方向上的线段进行像素累加， 累加值越大， 越能代表一个圆， 投票最权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115100129 A 2高的为圆心， 投票数值 为5的确定为圆心。 5.根据权利要求1所述的一种网架钢构建筑结点的点云数据扫描方法， 其特征在于， 所 述步骤S12中， 计算目标螺 栓球的空间坐标 具体过程 为： 已知激光测距仪到目标螺栓球中心位置距离d， 测距仪仰角 θ1， 测距仪与水平轴x偏移角 度 θ2， 通过下列公式计算出目标螺 栓球的空间坐标(x,y,z)： 权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115100129 A 3