基于双目视觉系统下建筑测绘仪前景分析

黄天奕 刘阿敏 黄雪梅

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2312-5042-5798

作者简介：黄天奕（1989—），女，硕士，讲师，研究方向为建筑剧场声学设计、声学材料研究、室内装 饰声学设计。

刘阿敏（1990—），女，硕士，讲师，研究方向为建筑节能、室内装饰节能设计。

黄雪梅（2002—），女，专科，研究方向为室内装饰设计。

摘  要：阐述了基于双目视觉系统下的建筑测绘仪的社会化应用与市场前景。首先对此类产品的技术性能、技术壁垒、应用场景进行了介绍，其次描述该产品的技术性能优势，紧接着介绍了产品应用现状，最后从市场需求和行业价值的角度方向讨论了产品的应用前景。其大幅度地提升了室内测绘的效率，为建筑测绘提供了一个高精度、高效、傻瓜式的工具。

关键词：双目视觉系统  建筑测绘仪  室内测距  前景分析

中图分类号：TH761

2020年，全国建筑业房屋施工面积149.47亿m2；2021年房屋施工面积157.55亿m2，同比增长5.41%；2022年房屋建筑施工面积156.45亿m2，同比减少0.70%。在这数量巨大的建筑面积里，室内装修是房屋使用的必要条件，但在室内装修设计施工过程中有一个重点工序就是室内空间测绘。目前市场上存在的测绘仪器如GPS测量仪、载波相差位测量仪、全站仪、超声波测距仪等，体型大，便携度不高，价格昂贵，使用这些工具测出空间平面距离数据画出初步的平面图，并在草图上标示出来距离。因测量数据较多误差累加，现场拍照片留存建筑空间形体，以便在内业绘图出现空间不闭合问题时从照片补充缺漏的数据与空间形体关系，但拍摄的照片拼接时存在死角，出现多角度拼接不上的问题。对后续进行建筑原始户型图CAD绘制造成一定困扰。如果测量数据有误，会导致返工、重测、拖延工期等，同时导致施工过程中物资准备出现误差，造成材料浪费、资源浪费等。

因此，基于双目视觉下的高效建筑测绘仪的应用十分广泛。该产品的使用能够提升建筑测绘的效率，为建筑测绘提供了一个高精度、高效、傻瓜式的工具。在节约人力成本和时间成本的同时，还大大提高了室内工程测量的工作效率和质量。

基于双目视觉系统下的建筑测绘仪简介

1.1 技术性能

该产品是在红外激光测绘仪的基础上研发双目视觉测量技术，摄像精度较高，测量途中720°全景拍摄，后期可以形成全景漫游视频与照片，解决了只有测量数据，但图片拼接有死角的问题。该技术增加视频数据，与二维数据一起配合对复杂建筑空间真实场景高度还原，降低施工图绘制时的出错率；可以通过手机端查看和修改室内测量数据，第一时间核查图纸问题，现场解决了漏测、错测问题。故该技术能实现现场出图、现场核对，提高测绘效率，降低测量时的返工次数。

双目视觉建筑测绘仪摄像头参数为1 800万，720°广角拍摄，测量距离60 m，测量精度±1 mm，外形尺寸100.3 mm×3.4 mm×18.3 mm；对比市面上已有测绘仪：摄像头参数提高33.3%，广角参数提高72.2%，测绘精度提高64.3%，体积缩小13%。

本产品技术关键点在基于双目视觉系统下测量端口将测点所有的图像信息与数据信息全方位地、一次性地采集，没有图像信息后期合成与镜头拼接的步骤。其利用放射原理和物理光学中的球面镜透射原理，采用硬件本身的软件直接转换水平360°和垂直180°的图像信息，最终通过大家熟悉的人眼习惯的形式呈现出来。在此基础上研发现场快速出图技术，用于测量目标距离的推算以及痕迹推算。当测距仪向目标射出一束激光后，通过光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，从而计算出从观测者到目标的距离，将数据传到平台，利用激光对目标的距离进行准确测定并将快速自动生成实景CAD图纸。

1.2 技术壁垒

1.2.1攻破传统测量平面照片拼接问题

本产品采用pe12材料、鱼眼360镜头、红外扫描、蓝牙传输，移动端出CAD、3D图等技术，研发出更便捷、更高效的双目视觉系统建筑测绘仪，用鱼眼360全景摄像头，蓝牙传输，移动端现场出CAD、3D图代替传统检测仪的工业镜头。与其他产品相比，从二维测绘转到三维测绘，视野宽阔，能够在室内采集到足够多的地物特征，尤其是梁、柱、钢结构、风井、洞口等的具体交接构造，能准确地获取空间数据，在纹理贴图中更清晰、精确地还原了现状场景。可视高精度测量技术是建筑工程中室内测量的重要环节，双目视觉系统下建筑测绘仪填补了室内测量中过程中仪器测量的技术短板。为后期与物联网连接、资产、消防管线、物业管理等应用提供可靠的支撑数据。

1.2.2 攻破传统测绘漏测、错测和漏画问题

双目视觉系统建筑测绘仪避免了漏测、错测和漏画等现象，与目前手工测绘或者立体可视测绘技术相比较，测量精度有所提高，同时效率也随之提高，可以在短时间内获取最多的建筑空间信息和数据信息，产品的利用率提高，可以进行全天候的测绘工作。

1.2.3 攻破传统测绘内外业数据转化时间长问题

本产品在室内数据处理方面能够全方位、实时、立体、高精度和快速地测量现场内的所有待测对象，绘图系统能够自动完成图纸绘制和数字化呈现，代替以往的皮尺测距、红外测距仪测距和手工绘图；外业结束后内业电脑CAD绘图时间长、返工率高，需要手工核对现场与测量数据来排除误差点。利用双目系统下的高效建筑测绘仪能够很快地获得建筑信息，将传统需要数天才能完成的测绘缩短到几个小时，这样将大幅度提高工作效率，降低时间成本，使测绘工序减少75%、测绘时间减少90%、测绘成本减少73%。

基于双目视觉系统下的建筑测绘仪应用场景

2022年11月，双目视觉系统建筑测绘仪首次在真实项目中应用，为鑫盈泰质量安全检测公司室内装修项目提供专业的测量服务，面积2 000 m2，其空间结构复杂，测量使用时间2 h，无漏测和返工情况。紧随其后的4个项目，其中2个是室内测量，建筑结构比较复杂，面积较大，均无漏测情况；2个是室外环境，人员密集，但未影响测量数据。

市场分析

3.1 行业现状

随着人们生活水平的提升，对居住条件要求的提高，我国室内设计行业迎来快速发展。根据《2022—2028中国室内设计市场现状研究分析与发展前景预测报告》显示， 2021年我国室内设计市场规模甚至已经达到了3 541亿元，其发展前景广阔。

目前市面上的室内测量装备主要有两类，具体叙述如下。

（1）基于视觉算法的双目相机和深度相机，与RM有集成，通过对相邻图像之间的匹配，估计载体运动的位置与姿态的变化，进而恢复场景的空间结构。基于视觉的设备往往受光照影响较大，对精度较大[1]。

存在以下几方面问题：①所使用的测量工具操作时需要保持稳固和移动平缓，导致了测量效率低、误差较大的结果[2]，并且这适用于空间均匀几何分布的房间类型，而市面上大部分的公共建筑曲面异形较多，空间结构复杂，无法快速直接对特殊房屋进行三维测量；②使用多对图像拼接、融合图像的方法完成现场所有待测对象的测绘，不但效率低，而且精度差[3]。

（2）基于激光雷达和mu集成的激光Slam，此类设备多为应用2D Slam算法的推车系统，采用单线激光进行二维定位与测图，最终得到的轨迹缺少高程信息，导致点云的高程误差较大[4]。

存在以下几方面问题：①3D相机市场应用太少，导致无法快速测量大体积室内的三维信息；②室内与地下空间缺少GPS信号，使得测量仪定位方式的应用存在一定的局限性，室内环境的复杂度与空间局限性也使得传统测位方式在作业时受到诸多限制，很难做到无死角测量[5]。

针对以上室内测量存在问题，如何高效、精确、安全地获取室内空间信息和数据信息以服务于空间实体建设，仍存在一定的技术瓶颈。

目前受痛点问题影响的用户群体主要为装饰装修公司、高校教学、政府机构。该产品避免了漏测、错测和漏画等现象，与手工或者立体摄像测绘技术比较，测量仪器价格大幅度降低，测量精度和测量效率均有提高，能实现全天候快速测绘，可以在最短时间内采集建筑信息。本产品与市面上原有的测绘仪相比视野宽阔，能够在室内采集到足够多的建筑地物特征，填补了室内测量中社会化仪器测量的技术短板，具有市场规模和产品优势，所以该产品有很强的推广前景。

3.2 行业价值

根据数据显示，市场规模从2015年的837.05亿元增长至2020年的1 599.84亿元，年均复合增长率达14%，之后逐年增长，预测2025年将达到30 151.6亿元。室内测绘规模的不断发展和扩大，可以为专业测绘的人提供就业机会和不同类型的就业岗位，解决部分人员的就业问题。促进了产业升级，带动了高新技术产业的发展，为室内测绘工作者提供了更精准、方便的判断。

基于双目系统下建筑测绘仪有很强的适用性，在很多复杂的环境中都可以进行测量，符合现有市场需求。其产品造价为600元，推广成本为20元，产品售价为900元，毛利为280元，净利为265元。因市场需求大，经济效益保持在增长水平，有利于本产品的长期发展。

该产品经济效益良好，营业净利率呈增长态势，成本费用利润率呈逐年增长趋势，即表明成本费用控制较好，获利能力较强。

结语

综上所述，随着室内测绘行业的需求量的增加，该产品必然会广泛应用在相关领域，同时，在市场中的需求量一定会不断增加并占据着同类产品的榜首，其前景远大，同时也为数字化中国做出室内测绘人应该有的贡献。

参考文献

[1] 杨震，孟祥武.室内移动测量系统在新型基础测绘中的应用[J].测绘通报，2023（1）：149-153.

[2] 曹庆磊.三维激光扫描技术在城市建筑工程竣工测绘中的应用研究[J].智能建筑与智慧城市，2023（12）：42-44.

[3] 郑英杰，王明亮，李宏力，等.基于三维激光扫描和无人机倾斜摄影在历史建筑测绘中的应用[J].测绘与空间地理信息，2023，46（S1）：298-301.

[4] 尹冬丽，王玉振，黎瑾慧.基于计算机辅助工程的测绘仪连接器注塑参数优化[J].塑料科技，2022，50（1）：97-102.

[5]龙勇，李维平.站式三维激光扫描技术在建筑竣工测量中的应用[J].测绘标准化，2023，39（3）：183-186.