一种建筑墙体内钢筋位置确定及空间模型构建方法

摘要

本发明提供了一种建筑墙体内钢筋位置确定的方法，在墙体的外侧固定红外辐射装置，拍摄红外热像图，根据热源范围被遮挡情况，判断墙体内钢筋位置，并进一步设计水电位置并开槽安装。本发明同时提供了一种空间模型构建方法，同时在建筑空间的必要点处固定红外辐射装置，然后在建筑空间内移动并动态采集红外热像图以及距离数据，最后将采集到的数据转换为包括钢筋数据的建筑空间模型数据。本发明免去繁琐的测量过程，大幅降低了算法的复杂程度，处理效率高，出错率低，能够直接获取墙体内钢筋位置，为设计师们尤其是装修行业的设计师们提供了一个操作简单、易行、数据精准的建模方法,便于后期设计修改和展示。

权利要求

1.一种建筑墙体内钢筋位置确定的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)在墙体的外侧以及建筑空间的必要点处固定红外辐射装置，所述必要点包括墙体的至少3个顶角，窗体的至少3个顶角，以及3个顶角其中一个顶角的外缘顶角，门体的至少3个顶角；

(2)在墙体内侧拍摄墙体的红外热像图，包括采集装置在建筑空间内移动，动态采集红外热像图，同时动态获取采集装置到墙体的距离以及采集装置的离地距离；

(3)根据红外热像图上红外辐射装置辐射出的热源范围被遮挡情况，判断墙体内钢筋位置，为后期墙内走水电提供依据。

2.根据权利要求1所述的建筑墙体内钢筋位置确定的方法，其特征在于：步骤(2)利用红外热像仪或具有采集红外热像图功能的智能手机拍摄墙体的红外热像图。

3.根据权利要求1所述的建筑墙体内钢筋位置确定的方法，其特征在于：步骤(3)得到墙体内钢筋位置后，根据墙体内钢筋位置设计开关插座以及水点位置，并进行墙体开槽和水电安装。

4.一种基于权利要求1所述方法的空间模型构建方法，其特征在于：步骤(1)除墙体外侧固定红外辐射装置之外，还在建筑空间的必要点处，固定红外辐射装置；所述必要点包括墙体的至少3个顶角，窗体的至少3个顶角，以及3个顶角其中一个顶角的外缘顶角，门体的至少3个顶角；步骤(2)在墙体内侧拍摄墙体的红外热像图，包括采集装置在建筑空间内移动，动态采集红外热像图，同时动态获取采集装置到墙体的距离以及采集装置的离地距离；

步骤(3)根据红外热像图上红外辐射装置辐射出的热源范围被遮挡情况，判断墙体内钢筋位置，并将采集到的数据转换为空间模型数据，空间模型数据中标注有墙体内钢筋数据。

5.根据权利要求4所述的空间模型构建方法，其特征在于：步骤(1)所述红外辐射装置，采用覆涂有红外辐射涂料的贴片。

6.根据权利要求5所述的空间模型构建方法，其特征在于：步骤(1)所述红外辐射装置包括覆涂低温红外辐射涂料用以发出第一红外波长的第一红外辐射装置，以及覆涂高温红外辐射涂料用以发出第二红外波长的第二红外辐射装置，位于墙体内侧放置的红外辐射装置采用第一红外辐射装置，位于墙体外侧放置的红外辐射装置采用第二红外辐射装置。

7.根据权利要求4所述的空间模型构建方法，其特征在于：步骤(2)所述采集装置包括用于感应红外辐射装置的红外热像仪、用于测量与墙体的距离的水平测距传感器，以及用于测量至地面高度的垂直测距传感器。

8.根据权利要求4所述的空间模型构建方法，其特征在于：步骤(2)所述采集装置采用具有采集红外热像图、水平测距和垂直测距功能的智能手机。

9.根据权利要求4所述的空间模型构建方法，其特征在于：步骤(3)所述将采集到的数据转换为空间模型数据，具体包括以下过程：(3-1)对于每一时刻的数据，根据采集装置到墙体的距离拟合墙体平面数据，根据采集到的离地距离拟合地面平面数据，利用红外热像图确定各必要点至采集装置的距离，结合红外热像图中各必要点处的热源图像被遮挡情况、必要点至采集装置的距离、墙体平面数据和地面平面数据确定每个必要点的位置坐标以及墙体内钢筋轮廓的位置坐标；

(3-2)将由不同时刻的数据确定的必要点的位置坐标和墙体内钢筋轮廓的位置坐标变换至同一坐标系下；

(3-3)根据必要点的位置坐标确定其所属物体，补足同一物体的顶角坐标，将顶角坐标进行连线，将墙体内钢筋轮廓进行连线，得到空间模型数据。

说明书

一种建筑墙体内钢筋位置确定及空间模型构建方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种建筑墙体内钢筋位置确定及空间模型构建方法，属于红外技术、透视技术及建模技术领域。

背景技术

[0002] 在家庭新房装修过程中，经常会遇到诸如：厨房外墙、卫生间与卧室共墙、阳台与卧室共墙等墙体为防水防塌等状况而在建筑建造初期即确定为钢筋混凝土结构(也称钢混结构)，往往水电师傅在不能预知墙体内钢筋分布状况的情况下只能依据客户要求靠猜测在墙体上开挖水电槽，而往往用电锤设备开出来的水电槽体内因有很多开发商建房时预埋的钢筋，而导致只能打开墙体表层(表层厚度一般在3-5cm之间)无法继续深入挖掘，师傅只能选择在临近的位置重新开挖或直接将钢筋切断的方法来继续工作。而这样做的后果，一是影响了施工的进度，二是会因改变墙体钢混结构而留下安全隐患。在没有开发商提供的图纸的情况下水电师是无法确定墙体钢筋分布区域及区域内钢筋密集度的。

[0003] 同样，对于装修设计者来说，虽然持有房型结构图纸，但是图纸上没有标注墙体内部钢筋，对设计也存在很大的制约。

发明内容

[0004] 为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种建筑墙体内钢筋位置确定及空间模型构建方法，利用红外辐射装置简单地实现墙体内钢筋位置确定，可以在施工前期通过对墙体厚度和内部钢筋在混凝土中的分布状况来判断具体开关插座设置的合适位置。

[0005] 本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种建筑墙体内钢筋位置确定的方法，包括以下步骤：

[0006] (1)在墙体的外侧固定红外辐射装置；

[0007] (2)在墙体内侧拍摄墙体的红外热像图；

[0008] (3)根据红外热像图上红外辐射装置辐射出的热源范围被遮挡情况，判断墙体内钢筋位置，为后期墙内走水电提供依据。

[0009] 步骤(2)利用红外热像仪或具有采集红外热像图功能的智能手机拍摄墙体的红外热像图。

[0010] 步骤(3)得到墙体内钢筋位置后，根据墙体内钢筋位置设计开关插座以及水点位置，并进行墙体开槽和水电安装。

[0011] 本发明同时提供了一种上述方法的空间模型构建方法，步骤(1)除墙体外侧固定红外辐射装置之外，还在建筑空间的必要点处，固定红外辐射装置；所述必要点包括墙体的至少3个顶角，窗体的至少3个顶角，以及3个顶角其中一个顶角的外缘顶角，门体的至少3个顶角；步骤(2)在墙体内侧拍摄墙体的红外热像图，包括采集装置在建筑空间内移动，动态采集红外热像图，同时动态获取采集装置到墙体的距离以及采集装置的离地距离；步骤(3)根据红外热像图上红外辐射装置辐射出的热源范围被遮挡情况，判断墙体内钢筋位置，并将采集到的数据转换为空间模型数据，空间模型数据中标注有墙体内钢筋数据。

[0012] 步骤(1)所述红外辐射装置，采用覆涂有红外辐射涂料的贴片。

[0013] 步骤(1)所述红外辐射装置包括覆涂低温红外辐射涂料用以发出第一红外波长的第一红外辐射装置，以及覆涂高温红外辐射涂料用以发出第二红外波长的第二红外辐射装置，位于墙体内侧放置的红外辐射装置采用第一红外辐射装置，位于墙体外侧放置的红外辐射装置采用第二红外辐射装置。

[0014] 步骤(2)所述采集装置包括用于感应红外辐射装置的红外热像仪、用于测量与墙体的距离的水平测距传感器，以及用于测量至地面高度的垂直测距传感器。

[0015] 步骤(2)所述采集装置采用具有采集红外热像图、水平测距和垂直测距功能的智能手机。

[0016] 步骤(3)所述将采集到的数据转换为空间模型数据，具体包括以下过程：

[0017] (3-1)对于每一时刻的数据，根据采集装置到墙体的距离拟合墙体平面数据，根据采集到的离地距离拟合地面平面数据，利用红外热像图确定各必要点至采集装置的距离，结合红外热像图中各必要点处的热源图像被遮挡情况、必要点至采集装置的距离、墙体平面数据和地面平面数据确定每个必要点的位置坐标以及墙体内钢筋轮廓的位置坐标；

[0018] (3-2)将由不同时刻的数据确定的必要点的位置坐标和墙体内钢筋轮廓的位置坐标变换至同一坐标系下；

[0019] (3-3)根据必要点的位置坐标确定其所属物体，补足同一物体的顶角坐标，将顶角坐标进行连线，将墙体内钢筋轮廓进行连线，得到空间模型数据。

[0020] 本发明基于其技术方案所具有的有益效果在于：

[0021] (1)本发明提供的一种建筑墙体内钢筋位置确定的方法，红外辐射装置放射红外防辐波，再拍摄红外热像图，由于红外热像图中的热源点本身具有一定面积范围，根据热源点被墙体内部钢筋的遮挡状况，就能够判断墙体内钢筋位置，为后期墙内走水电提供依据，器材和方法简单，测量难度小；

[0022] (2)本发明提供的空间模型构建方法，不仅能够获取三维空间模型数据，还能够在其中标识出墙体内部钢筋位置，与传统的拍摄空间图片——图像识别建模相比，丰富了空间模型数据，能够为后期墙内走水电提供依据；

[0023] (3)本发明空间模型构建方法利用红外辐射装置标注建筑空间内的关键点，并利用红外热像图确定热源至拍摄点的距离，可以再进一步利用较为简单的数学公式计算即可得到每个热源点的位置数据，需要识别的关键点非常少，相较于传统的3D建模方法中采用整体拍照后利用图片识别方式确定关键点、再进一步确定各点的位置坐标的方法，需要处理的数据量呈几何级数减少，大幅降低了算法的复杂程度，处理效率高，出错率低；

[0024] (4)本发明空间模型构建方法使用的器材简单，操作简单，省却了传统室内建模需要进行的大量测量和录入工作，大幅降低人员工作量；同时可以在整个采集的过程中由采集装置动态确定离地距离和离墙距离，不用花费精力在如何让装置保持稳定上，自适应能力强，人工参与力度小，进而减少因为测量和录入误操作造成的数据不准确，能够保证建模数据的精确；

[0025] (5)本发明空间模型构建方法可以在墙内墙外分别放置两种红外辐射装置，供采集装置识别，墙外放置的红外辐射装置穿透墙体能力更强，减少红外辐射受墙体衰弱的影响，测量更加准确；

[0026] (6)本发明空间模型构建方法可以同时结合墙内墙外放置的两种红外辐射装置，进行墙体厚度的测量，方便整体建模，为墙体内走水电提供参考依据；

[0027] (7)本发明空间模型构建方法，在得到一个建筑空间的完整的建筑空间模型数据后，便于装修设计师后续设计和进行完整展示，为设计师们尤其是装修行业的设计师们提供了一个操作简单、易行、数据精准的建模方法，更在为多方节省大量的初始投资成本、人工成本和制作成本的同时加强了设计师与客户之间的互动性。

附图说明

[0028] 图1是本发明建筑墙体内钢筋位置确定原理示意图。

[0029] 图2是本发明红外感应贴片布置位置示意图。

[0030] 图中：1-墙体内侧，2-墙体外侧，3-红外辐射装置，4-钢筋，5-第一红外辐射装置，6-第二红外辐射装置，7-采集装置。

具体实施方式

[0031] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

[0032] 本发明提供了一种建筑墙体内钢筋位置确定的方法，参照图1，包括以下步骤：

[0033] (1)在墙体外侧2固定红外辐射装置3；

[0034] (2)利用红外热像仪或具有采集红外热像图功能的智能手机在墙体内侧1拍摄墙体的红外热像图；

[0035] (3)根据红外热像图上红外辐射装置辐射出的热源范围(图1中虚线所示部分)被遮挡情况，由于建筑墙体内的钢筋规格有一定标准，能够判断墙体内钢筋4位置，为后期墙内走水电提供依据。

[0036] 得到墙体内钢筋位置后，根据墙体内钢筋位置设计开关插座以及水点位置，并进行墙体开槽和水电安装。

[0037] 利用上述建筑墙体内钢筋位置确定的方法，能够将水电施工进行规范化，根据实际装修施工中水电安装师傅的常规和习惯，以及客户的大众化需求设置，首先将水电安装的电位及水点高度标准化，以厨房、卫生间为例，如：厨房水槽冷热水点50～60cm，水槽下预留电位应设置在远离冷热水点15cm以上的水平位置或冷热水点10cm以上的位置；厨房热水器冷(热)水、燃气点离地面高度定为140cm，电位高度为距水气管道25～30cm半径的位置等；卫生间洗主机水点离地面定为130～140cm，离墙不小于5cm；淋浴冷热水点离地面140～150cm，离墙60cm以上；马桶出水点离地面50～60cm，电位开关远离淋浴区半径120cm以上，出水点10cm以上的墙面区域等。由于上述高度均为行业内常规设置，在进行水电设计之初，就可以在相应位置固定红外辐射装置，从而获取墙体内钢筋具体位置，进而了解钢筋在墙内的分布情况、密集度，用以对水电安装位置提供依据。

[0038] 本发明同时提供了一种上述方法的空间模型构建方法，参照图2：

[0039] 步骤(1)除墙体外侧固定红外辐射装置之外，还在建筑空间的必要点处，固定红外辐射装置；所述必要点包括墙体的至少3个顶角，窗体的至少3个顶角，以及3个顶角其中一个顶角的外缘顶角，门体的至少3个顶角；所述红外辐射装置，采用覆涂有红外辐射涂料的贴片，也可以采用其他释放可被检测到红外波长的红外辐射装置。所述红外辐射装置包括两种，覆涂低温红外辐射涂料用以发出第一红外波长的第一红外辐射装置，以及覆涂高温红外辐射涂料用以发出第二红外波长的第二红外辐射装置，位于墙体内侧放置的红外辐射装置采用第一红外辐射装置，位于墙体外侧放置的红外辐射装置采用第二红外辐射装置。第二红外辐射装置的红外穿透能力可以更强，使得检测更加准确。

[0040] 以图2为例，可以分别在墙壁内侧、窗体内侧和门体的3个顶角粘贴第一红外辐射装置5，在窗体外侧的一个顶角粘贴第二红外辐射装置6，3个顶角即可在后面的建模过程中确定一个四方框，从而尽可能精简红外辐射装置，墙壁内外均粘贴红外辐射装置可以用于确定墙壁厚度。

[0041] 步骤(2)在墙体内侧拍摄墙体的红外热像图，包括在建筑空间内移动，在移动过程中利用采集装置动态采集红外热像图，同时动态获取采集装置到墙体的距离以及采集装置的离地距离，还可以同时根据红外波长识别各必要点处红外辐射装置的类型；采集装置包括用于感应红外辐射装置的红外热像仪、用于测量与墙体的距离的水平测距传感器，以及用于测量至地面高度的垂直测距传感器。

[0042] 参照图2，由于采集装置7的采集范围有限，需要进行移动采集，采集装置7可以直接采集离地距离和离墙距离，因此采集装置的位置可以不必过于精确，对于操作人员来说，只需要确保移动完毕后所有必要点都采集过即可，大幅降低了操作难度，确保结果的精确。

[0043] 步骤(3)根据红外热像图上红外辐射装置辐射出的热源范围被遮挡情况，判断墙体内钢筋位置，并将采集到的数据转换为空间模型数据，空间模型数据中标注有墙体内钢筋数据，具体包括以下过程：

[0044] (3-1)对于每一时刻的数据，根据采集装置到墙体的距离拟合墙体平面数据，根据采集到的离地距离拟合地面平面数据，利用红外热像图确定各必要点至采集装置的距离，结合红外热像图中各必要点处的热源图像被遮挡情况、必要点至采集装置的距离、墙体平面数据和地面平面数据确定每个必要点的位置坐标以及墙体内钢筋轮廓的位置坐标；

[0045] 位置坐标的计算可以采用多种数学方式获取，例如，参照图2，以p点为例，由于采集装置3的离地高度h、离墙距离d以及p点到采集装置3的距离l均是已知的，很容易根据离墙距离d拟合出垂直于d的平面，即墙体平面数据，同时可以根据同样的方法拟合出地面平面数据，采集装置3映射在墙面的点o容易得出，进而获取p点与o点的角度，进而获得p点的位置坐标；用同样的方法可以得到其他点的位置坐标；

[0046] (3-2)将由不同时刻的数据确定的必要点的位置坐标和墙体内钢筋轮廓的位置坐标变换至同一坐标系下；

[0047] (3-3)根据必要点的位置坐标确定其所属物体，补足同一物体的顶角坐标，将顶角坐标进行连线，将墙体内钢筋轮廓进行连线，得到空间模型数据。

[0048] 整个处理方法非常简单，涉及的运算不管是运算量还是复杂度均不复杂，运用由数学、光学、物理等多项基础学科融合的运算方法运算出和建筑或物体相关的各项数据信息，智能设备例如智能手机的cpu完全可以达到运算要求。如果涉及大量建筑空间的同时运算，也可以将测量数据传输至云服务器进行云运算，达到在线多任务处理的目的。

[0049] 本发明使用的器材简单，操作简单，省却了传统室内建模需要进行的大量测量和录入工作，大幅降低人员工作量，进而减少因为测量和录入误操作造成的数据不准确，能够保证建模数据的精确。最后获取的空间模型数据展示有墙体内部钢筋结构，为后期墙内走水电提供依据，能够直接提供给装修设计师使用，在其上进行设计，并在此基础上获取三维的设计图，能够全方位进行展示，易于后期与客户的讨论和修改。