基于智能视觉和BIM的建筑装配过程的高精度控制

王春鹏，赵政，赵荣雪

（中建二局第一建筑工程有限公司）

1 前言

伴随着互联网时代的来临，各个领域都在积极运用计算机技术实现专业领域的智能来满足现代化的发展水平。近几年来，国家可持续发展战略的执行，使得环境保护和能源合理利用成为社会关注的焦点。在这一社会环境大背景下，有效节省能源，保护人类赖以生存的环境，在建筑施工时积极推广装配式工程建筑就发展成为环保节能的重要方法。但是，我国现阶段的开展的装配式建筑工程施工质量管理工作并不理想，尤其是成本控制方面，还存在较多的不足之处，亟待利用智能化技术进行管控，在保证建筑质量的前提下提升企业经济效益。基于此,针对基于智能视觉和BIM的建筑装配过程的高精度控制这一课题进行深入研究具有一定现实意义。

2 基于BIM技术的建筑装配过程的高精度控制分析

2.1 施工场地管理

在进行装配式建筑工程施工时，为了有效提升工程的施工管理水平,在施工现场进行的管理内容就成为重点内容，应用BIM技术进行管理时，首先需要应用计算机技术构建出建筑工程的BIM虚拟模型，然后针对整个装配过程进行流程推进模拟[1]。该项工作开展的价值在于帮助施工设计管理者能够提前掌握作业面积，了解建筑材料的存储位置和施工材料的使用量大小。其目的在于杜绝施工期间出现材料二次搬运的问题,继而避免施工材料出现浪费,保障后续施工流程的顺利推进，最重要的一点是该项技术的运用，能将装配式建筑工程节省10%的人力成本和25%的物力资源投入，达到成本控制目的。

2.2 5D动态成本管理

进行基于BIM技术的建筑装配过程的高精度控制分析时，应用5D动态成本管理方法时，需要构建5D建筑装配模型[2]。5D模型的构建,主要是依赖于3D模型的构建，即在原有基础上重新加入工程的时间和成本两种因素。具体而言，应用5D动态成本管理技术可以高精度掌握工程的施工进度、材料运用状况以及成本投入的科学合理性，并及时发现施工不足加以解决。改模型建立之后，需要构建BIM技术虚拟模型，在虚拟模型上将所有的建筑信息输入进去，用于检测工程装配的成本。另外需要注意的是，当建筑装配过程中出现信息变更时，可以直接将BIM虚拟模型带入信息进行关联，整理出全新的成本管理信息。

2.3 可视化技术交底

可视化技术的交底主要是指通过前文虚拟模型的建立对整个工程施工过程的细节进行技术处理，然后利用三维图像将其呈现出来[3]。该项管理工作的开展,能够在很大程度上降低由于决策者、设计者、施工作业者等参与工程施工人员自身的主观意识变化影响整个工程的正常施工流程推进，与此同时，可视化技术交底的存在，使得建筑数据的直观理解程度得到了一定程度的提升。

3 基于智能视觉的建筑装配过程的高精度控制分析

基于智能视觉的建筑装配过程的高精度控制分析时，首先进行的就是安装行为分析。在建筑装配式工程施工中，想要确保智能视觉监控技术能够不受诸如光线、天气等客观原因的影响，就需要专门针对安装行为的内容进行详细的分析，有效优化智能监测技术，我国现阶段在装配式建筑施工常用的两种方法分别是背景减法和相邻帧差法。

3.1 背景减法分析

背景减法监测的对象是建筑装配过程中负责实际作业的建筑工人执行的施工行为，通过对施工人员的建筑行为反映出建筑的装配成果是否满足施工标准，具体来讲，背景减法会将建筑装配过程中实时采集到的建筑数据信息与之前存储的标准图像尽心相减，得出两者之间的误差，其公式如下：

其中，B0代表的是建筑装配工程的初始化背景图像，该阶段中选用的背景图像不包含在建工程I0，Bt代表的是当前时期施工中的工程背景图，It代表的是在建工程中的背景图，sgn（）指代的是微积分数学中的符号函数，上述两个公式的计算结果进行图像二值化计算时，能够得出下列两个公式：

在公式（4）中，t代表的是取值的范围；Bt-1代表的是更行之前的工程建筑装配图；if（）代表的是判断函数；而I代表的是之前建筑装配工程预存的背景图。通过对公式的计算，工程施工过程管理者能够有效计算得出作业人员的运动图像是否偏离施工标准要求,如果出现偏离反应了建筑质量不符合工程施工要求，如未偏离代表着建筑施工质量符合施工要求。

3.2 相邻帧差法分析

在应用相邻帧差法进行建筑装配过程管理时，首先需要针对运动的建筑工人开展相应的运动图像采集工作，采集图像数量需要超出两帧以上，图像序列中的相邻的两帧图像之间的间隔时间比较短，工人的动态图像变化并不明显。此种工程装配过程控制方法的适应性能比较高，但是相应的特征提取并不完整，容易产生空洞现象。对于空洞现象进行处理时，应该使用累积图像差分法，通过对历史的累积信息的一阶和二阶分析，判断建筑装配期间实际负责装配的作业人员动作执行状态，找出影响建筑质量的施工运动不合理关键点。一般情况下，相邻帧差法的运用时机是当装配式建筑工程背景图处于静止不同的状态下进行应用的，所以在实际的使用过程中，当建筑装配工程的背景图出现背景移动现象时，此时就需要针对摄像机采用同样的背景移动进行拍摄补偿。

4 总结

综上所述，在我国现阶段开展的装配式建筑工程施工，对于过程的管理控制效果并不理想,想要充分解决这一问题,首先需要将BIM技术应用到管理过程中去，对工程的施工成本进行有效的管控,提升施工作业水平，同时也为企业成本节省奠定基础。另一方面，还应该应用智能视觉管理方法，对装配式建筑施工过程进行高精度控制，提升工程的系统化，优化工程的施工效率，最终为我国整体的装配式建筑水平进一步提升贡献一份力量。由于受到多种因素的影响，文中的内容并不全面，有待补充，希望其中的部分内容能够为后续关于本课题的研究提供参考。