【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及建筑工程，具體涉及一種基于無人機和bim技術的裂縫檢測及三維展布系統及方法。
技術介紹
1、隨著現代城市建設的不斷推進，高層住宅和辦公樓等建筑在城市中占據著重要的地位，成為城市發展的亮麗風景。然而，隨著時間的推移，這些建筑的外墻可能會出現各種問題，如裂縫、脫落等缺陷，給公共安全和經濟帶來潛在的風險。因此，對建筑外墻進行及時、高效的檢測和管理顯得尤為重要。近年來，無人駕駛飛行器(uav)的快速發展為建筑外墻檢測提供了新的可能性。無人機可以搭載各種傳感器，如紅外傳感器，激光雷達等，通過遠程數據采集技術，消除了人工在危險環境中的風險，提高了數據采集的效率。
2、無人機裂縫檢測技術已經較為常見，但是該檢測技術往往以圖片的形式進行展布，統計分析裂縫個數和裂縫寬度等數據，裂縫結果無法在建筑模型中標注，房屋健康評價人員很難進行評價裂縫對建筑的影響。
3、因此，現有的建筑裂縫檢測方法其存在可靠性不高的技術問題，由此可見，如何提高建筑裂縫檢測方法的可靠性為本領域需解決的問題。
技術實現思路
1、針對現有建筑裂縫檢測方法存在可靠性不高的技術問題，本專利技術的目的在于提供一種基于無人機和bim技術的裂縫檢測及三維展布系統及方法，其分析完成的裂縫能夠在bim模型中的三維展布，能夠對裂縫的位置和大小更加直觀的觀測，解決了裂縫實模一致的問題，提高了建筑裂縫檢測方法的可靠性。
2、為了達到上述目的，本專利技術提供了基于無人機和bim技術的裂縫檢測及三維展布的方法
3、步驟1：通過無人機自動控制與墻體保持定距離飛行拍攝，無人機對建筑外墻進行數據采集，得到建筑物表面裂縫原始照片并形成照片集；
4、步驟2：通過裂縫檢測算法對步驟1所采集的圖片進行裂縫目標識別，輸出有裂縫的圖像；
5、步驟3：然后進一步通過裂縫分割算法對步驟3所輸出有裂縫的圖像進行裂縫分割，輸出裂縫掩碼圖，并計算出裂縫的長度和寬度，然后建立照片像素與實際取景尺寸的比例關系，計算轉換得到裂縫實際的長度和寬度；
6、步驟4：統計各裂縫gps坐標、裂縫長度、裂縫寬度，形成裂縫參數統計表；
7、步驟5：建立實物墻體與模型墻體之間的坐標轉換關系，通過坐標轉換得到該裂縫在模型墻體中的坐標；
8、步驟6：建立裂縫參數化族，進行參數化裂縫模型的建立，根據裂縫參數記錄表中的裂縫寬度、長度，將裂縫模型嵌入至墻體模型中，完成裂縫在bim模型中的三維展布。
9、進一步地，所述步驟1中無人機包含變焦攝像頭、rtk定位、激光雷達，無人機攜帶的激光雷達模塊實時測量無人機至建筑表面的垂直距離，促使無人機飛行過程中始終與建筑立面保持定距離飛行，變焦攝像頭在無人機飛行過程中對墻體進行拍攝并通過rtk定位能夠獲取照片拍攝時無人機的坐標。
10、進一步地，通過裂縫檢測算法yolov8進行裂縫目標識別，輸出有裂縫的圖像。
11、進一步地，通過u-net裂縫分割算法對步驟2中所輸出有裂縫的圖像進行裂縫分割，輸出裂縫掩碼圖。
12、進一步地，通過計算裂縫掩碼起始和終點之間的長度，計為裂縫長度；垂直裂縫長度方向，統計多點裂縫掩碼寬度，計算平均值，平均值計為裂縫寬度。
13、進一步地，通過公式來建立照片像素與實際取景尺寸的比例關系，將照片像素裂縫寬度、長度轉換成實際裂縫的寬度和長度，其具體的公式如下：
14、視場的寬度和高度可分別由式(1)和式(2)計算：
15、
16、
17、式中，fw為視場寬度，fh為視場高度，sw為攝像頭傳感器寬度，sh為攝像頭傳感器高度，d為無人機攝像頭與墻面的垂直距離，f為攝像頭焦距；
18、fw視場寬度就是實際取景寬度，fh視場高度就是實際取景寬度。sw攝像頭傳感器寬度為照片寬度，sh攝像頭傳感器高度為照片高度。
19、為了達到上述目的，本專利技術提供了基于無人機和bim技術的裂縫檢測及三維展布的系統，其特征在于，包括采集模塊、無線傳輸模塊、裂縫識別及參數提取模塊、裂縫參數化建模模塊；
20、所述采集模塊用于對建筑外墻進行數據采集，得到建筑物表面裂縫原始照片；
21、所述無線傳輸模塊設置于采集模塊上，其用于將采集模塊所拍攝的照片實時傳輸至裂縫識別及參數提取模塊；
22、所述裂縫識別及參數提取模塊用于對采集模塊所采集的照片進行裂縫的識別輸出以及裂縫的參數計算并提取至裂縫參數化建模模塊進行在墻體模型中建立裂縫模型。
23、進一步地，所述采集模塊包括采集單元，定位單元，距離檢測單元；
24、所述距離檢測單元用于實施測量在無人機飛行過程中，采集單元至建筑表面的垂直距離，通過所測量的距離來調整無人機與建筑立面之間的距離，促使采集模塊在飛行過程中始終與建筑立面保持定距離飛行；
25、所述采集單元對建筑立面進行照片的拍攝，并通過定位單元能夠獲取照片拍攝時無人機的坐標。
26、進一步地，所述裂縫識別及參數提取模塊包括裂縫識別單元裂縫分割單元，參數計算單元，參數提取單元以及參數統計單元；
27、所述裂縫識別單元用于對采集模塊所采集的圖片通過裂縫檢測算法進行裂縫的識別，并對所采集的圖片進行篩選，輸出有裂縫的圖像；
28、所述裂縫分割單元用于對裂縫識別單元所輸出有裂縫的圖像通過裂縫分割算法進行裂縫分割并輸出裂縫掩碼圖；
29、所述參數計算單元用于對裂縫分割單元所輸出的裂縫掩碼圖進行裂縫長度和裂縫寬度的計算，然后通過參數統計單元進行統計形成裂縫參數統計表；
30、所述參數提取單元用于將所形成的裂縫參數統計表中的數據提取至裂縫參數化建模模塊進行在墻體模型中建立裂縫模型。
31、進一步地，所述裂縫參數化建模模塊包括照片像素獲取單元，實際取景尺寸獲取單元，坐標轉換單元以及導入單元；
32、所述實際取景尺寸單元用于獲取實際取景的寬度以及高度，所述像素獲取單元用于獲取照片的寬度和高度，兩者通過公式計算出照片像素與實際取景尺寸的比例關系，經過計算轉換得到裂縫實際寬度、長度；
33、所述坐標轉換單元用于建立墻體實體和墻體照片之間的坐標關系，將墻體照片中識別的裂縫通過該照片拍攝時的gps坐標轉為revit坐標；
34、所述導入單元用于導入參數統計單元所統計的參數統計表，進行參數化裂縫模型的建立，并將所建立的參數化裂縫模型根據所轉化的坐標嵌入墻體模型中，進而在墻體模型中建立裂縫模型。
35、本專利技術提供的基于無人機和bim技術的裂縫檢測及三維展布系統及方法，其能夠將所采集的裂縫圖像數據進行計算建立參數化裂縫模型，并根據各裂縫坐標的轉換將所建立的裂縫模型嵌入墻體模型中，以形成在墻體模型中建立裂縫模型，由此能夠對裂縫的位置和大小更加直觀的觀測，解決了裂縫實模本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.基于無人機和BIM技術的裂縫檢測及三維展布的方法，其特征在于，所述基于無人機和BIM技術的裂縫檢測及三維展布的方法包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于無人機和BIM技術的裂縫檢測及三維展布的方法，其特征在于，所述步驟1中無人機包含變焦攝像頭、RTK定位、激光雷達，無人機攜帶的激光雷達模塊實時測量無人機至建筑表面的垂直距離，促使無人機飛行過程中始終與建筑立面保持定距離飛行，變焦攝像頭在無人機飛行過程中對墻體進行拍攝并通過RTK定位能夠獲取照片拍攝時無人機的坐標。
3.根據權利要求1所述的基于無人機和BIM技術的裂縫檢測及三維展布的方法，其特征在于，通過裂縫檢測算法YOLOV8進行裂縫目標識別，輸出有裂縫的圖像。
4.根據權利要求1所述的基于無人機和BIM技術的裂縫檢測及三維展布的方法，其特征在于，通過U-net裂縫分割算法對步驟2中所輸出有裂縫的圖像進行裂縫分割，輸出裂縫掩碼圖。
5.根據權利要求4所述的基于無人機和BIM技術的裂縫檢測及三維展布的方法，其特征在于，通過計算裂縫掩碼起始和終點之間的長度，計為裂縫長度；垂直裂
6.根據權利要求1所述的基于無人機和BIM技術的裂縫檢測及三維展布的方法，其特征在于，通過公式來建立照片像素與實際取景尺寸的比例關系，將照片像素裂縫寬度、長度轉換成實際裂縫的寬度和長度，其具體的公式如下：
7.基于無人機和BIM技術的裂縫檢測及三維展布的系統，其特征在于，包括采集模塊、無線傳輸模塊、裂縫識別及參數提取模塊、裂縫參數化建模模塊；
8.根據權利要求7所述的基于無人機和BIM技術的裂縫檢測及三維展布的系統，其特征在于，所述采集模塊包括采集單元，定位單元，距離檢測單元；
9.根據權利要求7所述的基于無人機和BIM技術的裂縫檢測及三維展布的系統，其特征在于，所述裂縫識別及參數提取模塊包括裂縫識別單元裂縫分割單元，參數計算單元，參數提取單元以及參數統計單元；
10.根據權利要求7所述的基于無人機和BIM技術的裂縫檢測及三維展布的系統，其特征在于，所述裂縫參數化建模模塊包括照片像素獲取單元，實際取景尺寸獲取單元，坐標轉換單元以及導入單元；
...【技術特征摘要】
1.基于無人機和bim技術的裂縫檢測及三維展布的方法，其特征在于，所述基于無人機和bim技術的裂縫檢測及三維展布的方法包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于無人機和bim技術的裂縫檢測及三維展布的方法，其特征在于，所述步驟1中無人機包含變焦攝像頭、rtk定位、激光雷達，無人機攜帶的激光雷達模塊實時測量無人機至建筑表面的垂直距離，促使無人機飛行過程中始終與建筑立面保持定距離飛行，變焦攝像頭在無人機飛行過程中對墻體進行拍攝并通過rtk定位能夠獲取照片拍攝時無人機的坐標。
3.根據權利要求1所述的基于無人機和bim技術的裂縫檢測及三維展布的方法，其特征在于，通過裂縫檢測算法yolov8進行裂縫目標識別，輸出有裂縫的圖像。
4.根據權利要求1所述的基于無人機和bim技術的裂縫檢測及三維展布的方法，其特征在于，通過u-net裂縫分割算法對步驟2中所輸出有裂縫的圖像進行裂縫分割，輸出裂縫掩碼圖。
5.根據權利要求4所述的基于無人機和bim技術的裂縫檢測及三維展布的方法，其特征在于，通過計算裂縫掩碼起始和終點之間的長度，計為裂縫長度；...
【專利技術屬性】
技術研發人員：孫文博，張凡，劉天宇，谷春昕，齊超，彭建，蔣綺琛，葉子豪，張林，
申請(專利權)人：中國建筑第八工程局有限公司，
類型：發明
國別省市：
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