莫浩明，余澤煌，曾朝偉，梁東冬，余有明

廣東工業(yè)大學華立學院，廣東增城 511325

逆向工程在建筑物測繪中的應用

莫浩明，余澤煌，曾朝偉，梁東冬，余有明

廣東工業(yè)大學華立學院，廣東增城 511325

建筑物測繪是建筑行業(yè)領域中的一項重要內(nèi)容。目前計算機信息技術的發(fā)展為建筑物測繪技術提供了更有力的技術支持，越來越多的建筑測繪軟件被應用在工程實踐中，如三維掃描技術、激光測距儀等。但是在建筑室內(nèi)裝飾領域，運用現(xiàn)有的三維掃描儀進行建筑物測繪，會增加一些不必要的計算量，影響測繪軟件的使用效率。本文從逆向工程的原理和數(shù)據(jù)獲取方法入手，結合工程實例闡述了其在建筑物測繪中的運用，以供參考。

逆向工程；測量；建模

在現(xiàn)代建筑物測繪技術中，三維掃描技術和激光技術是兩種常見的測繪技術，與傳統(tǒng)皮尺測量相比，這些現(xiàn)代測繪技術極大的減輕了測繪人員的作業(yè)量，提高了測繪效率。但是在實際的建筑物測量中，不同的測繪作業(yè)對測繪技術的要求不同，對于建筑室內(nèi)測繪來講，現(xiàn)有的測繪技術還有改進空間。以下本文就從逆向工程的角度出發(fā)，探析逆向技術在建筑物測繪中的應用。

1 逆向工程測量數(shù)據(jù)獲取技術

1.1 接觸式測量

主要是依靠物理接觸所測物品來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集工作，其常用的掃描方式從小到大依次是點、線、面掃描，為縮短檢測時間，盡量選擇較小的樣本，以減少誤差。

1.2 非接觸式測量

具體的測量方法有以下幾種：激光線結構光掃描測量技術、投影光柵測量技術、計算機斷層掃描技術和立體視覺測量技術等。

2 實際施工中的測量技術

作為三坐標測量機在逆向工程應用中發(fā)展成為實物外形數(shù)字化的主要設備，但存在測量速度慢，需要進行測頭半徑補償。由于測球總是有一定的半徑r，測量點連線為平面曲線，所以應對測量數(shù)據(jù)進行測頭補償，并可以用一定的解析函數(shù)表示。采用一種二維自動補償方法，簡化了補償計算，測量軟件將自動從接觸點沿著測量逼近方向回退一個測頭半徑值，CMM測量程序都具有實時補償功能；另外，三點共圓法補償假設在曲線、曲面上測得n個點，先測量被測表面，得到測頭中心的數(shù)據(jù)，當3點連續(xù)的曲線段很小時，可用作圖的方法，求得包絡線來得到實際曲線。

3 系統(tǒng)軟、硬件控制

測頭系統(tǒng)是坐標測量機的探測瞄準系統(tǒng)，坐標測量機在三個方向作正交直線運動，直線和圓弧是構成空間曲線的基本要素。

自由曲面的測量通暢是在截面上進行，點位測量是由人工操作或計算機控制，連續(xù)掃描探測是測頭沿被測物體表面按照預先確定的速率運動，而掃描測量精度一般低于點位測量的精度，這種方式中摩擦力較小，并自動獲取測量數(shù)據(jù)的一種測量模式。測量未知曲面還可以采用自學習的方法，調(diào)用已生成的程序事項自動測量，編制曲面的測量程序。要實現(xiàn)方案合理，簡便易行，性能可靠。

4 應用實例分析

本文筆者運用逆向技術，對目前測繪領域中常用的三維掃描技術進行了改進，實現(xiàn)了新三維掃描儀產(chǎn)品再現(xiàn)，在實驗中，該測繪技術在建筑物測量中取得了很好的測量效果。具體實驗過程如下。

4.1 實驗環(huán)境

對本系統(tǒng)測量與建模的精度進行探究，為此搭建了一個4m×4m×2m簡易房間模型。其中，scan_data. dat用來文件儲存掃描獲得的距離、角度等數(shù)據(jù)，img_ deal.exe是圖像處理程序，通過讀取scan_data.dat文件進行處理后，生成MaxScript腳本文件local_data. ms，腳本文件會保存在3dsmax安裝路徑的*/Scripts/ Startup文件夾中，讓3ds max軟件開啟時便能夠自動讀取腳本文件，來實現(xiàn)三維模型建立與輸出。

4.2 實驗流程

1）放置好數(shù)據(jù)采集平臺，準備開始數(shù)據(jù)采工作。

2）將設備硬件與平板電腦連接好

3）在平板電腦上啟動測量程序，設備硬件運行持續(xù)約20s，之后程序會繼續(xù)運行約10s，直至計算完成。

4）對采集回的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理，并生成3ds Max腳本文件。

5）執(zhí)行腳本文件，檢查數(shù)據(jù)。

4.3 模型輸出

根據(jù)生成的腳本文件，自動生成了三維模型(如圖1所示)。（輸出模型單位：mm）

圖1 模型輸出

4.4 模型分析

不同于市面上的三維掃描儀輸出的點云，由于自動測繪與建模儀面向的是大片面為主的建筑物，所以算法處理是以面為基本單位的，得出的模型也是由若干面組成，這樣的好處是忽略掉墻面毛糙的細小凹凸，不但極大減輕算法處理的壓力，還免去了后期處理點云模型的壓力，模型直接可用。

4.5 對比分析

為了驗證本測繪方法的準確性，本實驗還進行了對比測量分析。即用傳統(tǒng)皮尺測量、高精度的手持激光測距儀以及自動測繪建模儀分別進行4次測量，并對平均值進行分析（如表1所示）。

TU19

A

1674-6708（2015）150-0090-01