1.本发明属于工程智能管理、进度监测技术领域，尤其涉及一种基于图像识别的施工进度智能识别方法及系统。
背景技术：2.由于建筑施工阶段是一个技术复杂的生产过程，如何在确保工程质量和施工安全的前提下有效地监测建筑物施工进度具有现实意义。目前，现有技术对于建筑施工进度监测大多还是依赖于人工方式记录的进度数据，这种传统的建筑施工进度监控方式存在效率低下、出错率高等问题。为了能够保质、保量地完成施工计划，需要设计一种施工进度智能识别方法来弥补传统建筑施工进度监控方式的问题。
3.专利文献cn110674792a公开了一种基于神经网络的施工进度监控方法，包括：步骤1：在施工区域四周设置多个相机，步骤2：利用无人机进行相机位姿指引设定，步骤3：在设定好相机位姿后，就可以按一定频率拍摄图片并上传至管理平台，管理平台利用神经网络进行深度学习，从而识别出施工进度。上述专利文献为了避免使用人工去调整相机角度，提出使用无人机进行相机位姿调整的指引，但加入无人机在增加监测成本的同时降低了系统的可靠性。
技术实现要素：4.有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种基于图像识别的施工进度智能识别方法及系统，首先根据施工计划信息和监测设备信息建立建筑物施工信息模型；在利用施工场地周围的多个照相台拍摄图像并对建筑物施工进度进行初步判断；并识别图像中建筑物顶部轮廓并调整相机至适当角度；最后实现计算建筑物顶部轮廓中心到其地基中心的距离并判断该建筑物的施工进度。
5.本发明具体采用以下技术方案：
6.一种基于图像识别的施工进度智能识别方法，其特征在于：根据施工计划信息和监测设备信息建立的建筑物施工信息模型，结合施工过程中利用施工场地周围的多个照相台拍摄的图像信息；首先判断建筑物是否完成地基建设阶段，如为是，则基于识别获得的建筑物顶部轮廓，根据识别计算获得的建筑物顶部轮廓中心到地基中心的距离以及建筑物设计的每层高度，估计出建筑物的施工进度。
7.进一步地，当某一照相台无法采集到对应建筑物的顶部轮廓时，则判断建筑物顶部区域已经超出相机画面，此时增大照相台上相机的俯仰角，直到相机画面能够采集到该建筑物顶部轮廓信息；至少有一台所述相机初始位置对准建筑物地基区域中心位置，以保证该相机调整俯仰角使相机可以拍摄到建筑物的顶部，且只调整俯仰角就可以保证该建筑物始终位于采集画面的中心位置。
8.进一步地，当施工场地存在多个正在施工的建筑物时，每个在建建筑物至少有一台所述相机拍摄时的位置对准建筑物地基区域中心位置。
9.进一步地，所述施工计划信息包括：建筑物地基中心坐标、建筑物占地面积、完工后建筑物顶部区域中心到其地基中心的距离、以及建筑物每层高度；通过当前建筑物区域的轮廓，与参照模板库数据进行比对识别并据此判断建筑物是否处于地基建设阶段。
10.进一步地，计算建筑物顶部轮廓中心到地基中心的距离的方法为：
[0011][0012]hij
＝h
j-r
ij
·
cot(θ
ij
)
[0013][0014]
其中，hi为待计算的第i个建筑物顶部轮廓中心到其地基中心的距离，ni为能够完整拍到第i个建筑物顶部轮廓的相机个数，h
ij
为通过第j个相机图像计算得到的第i个建筑物顶部区域中心到其地基中心的距离，hj为第j个照相台的高度，r
ij
为第j个照相台到第i个建筑物地基区域中心位置的直线距离，θ
ij
为第j个相机对准第i个建筑物顶部轮廓中心时的俯仰角，(xi,yi)为第i个建筑物地基区域中心的平面坐标，(xj,yj)为第j个照相台底部的平面坐标。
[0015]
一种基于图像识别的施工进度智能识别系统，其特征在于，包括：建筑物施工信息模型生成模块、图像信息采集模块和施工进度信息估算模块；
[0016]
所述建筑物施工信息模型生成模块根据施工计划信息和监测设备信息建立获得建筑物施工信息模型；
[0017]
所述图像信息采集模块包括施工场地周围的多个照相台，照相台上设置可以调整拍摄角度的相机；施工场地中每个在建建筑物至少有一台所述照相台的相机拍摄时的位置对准建筑物地基区域中心位置，用于采集提取建筑物顶部轮廓信息的图像；
[0018]
所述施工进度信息估算模块用于根据识别计算获得的建筑物顶部轮廓中心到地基中心的距离以及建筑物设计的每层高度，估计出建筑物的施工进度信息。
[0019]
进一步地，当某一照相台无法采集到对应建筑物的顶部轮廓时，则判断建筑物顶部区域已经超出相机画面，此时增大照相台上相机的俯仰角，直到相机画面能够采集到该建筑物顶部轮廓信息。
[0020]
进一步地，通过当前建筑物区域的轮廓，与参照模板库数据进行比对识别并据此判断建筑物是否处于地基建设阶段；当地基建设阶段结束后，才进行建筑物顶部轮廓提取，以及执行所述施工进度信息估算模块。
[0021]
进一步地，所述施工计划信息包括：建筑物地基中心坐标、建筑物占地面积、完工后建筑物顶部区域中心到其地基中心的距离、以及建筑物每层高度。
[0022]
进一步地，计算建筑物顶部轮廓中心到地基中心的距离的方法为：
[0023][0024]hij
＝h
j-r
ij
·
cot(θ
ij
)
[0025]
[0026]
其中，hi为待计算的第i个建筑物顶部轮廓中心到其地基中心的距离，ni为能够完整拍到第i个建筑物顶部轮廓的相机个数，h
ij
为通过第j个相机图像计算得到的第i个建筑物顶部区域中心到其地基中心的距离，hj为第j个照相台的高度，r
ij
为第j个照相台到第i个建筑物地基区域中心位置的直线距离，θ
ij
为第j个相机对准第i个建筑物顶部轮廓中心时的俯仰角，(xi,yi)为第i个建筑物地基区域中心的平面坐标，(xj,yj)为第j个照相台底部的平面坐标。
[0027]
与现有技术相比，本发明及其优选方案实现成本低、稳定性强，通过较低的投入即可实现建筑施工的全流程跟踪和管控，便捷实现工程进度量化记录的需求，且能够保持较高精度。实现不使用无人机而只通过高度固定的相机得到的图像进行识别施工进度，从而在减少监测系统成本的同时提高其可靠度。
附图说明
[0028]
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：
[0029]
构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0030]
图1为本发明实施例基于图像识别的施工进度智能识别方法及系统的主要设计和工作流程示意图。
[0031]
图2为本发明实施例照相台布设示意图。
[0032]
图3为本发明实施例计算建筑物当前顶部区域中心到其地基中心的距离的示意图。
具体实施方式
[0033]
为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，作详细说明如下：
[0034]
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处的附图中的描述和示出的组件可以以不同配置来组合设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的选定实施例的详细描述并非为了限制要求保护的本发明的范围，而是仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例都属于本发明保护的范围。
[0035]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0036]
如图1所示，本实施例提供的基于图像识别的施工进度智能识别方案大致可以划分为以下几个步骤模块：
[0037]
步骤1、首先通过施工计划信息和监测设备信息建立建筑物施工信息模型，为后续数据处理和图像识别做好准备，图2是建筑施工进度监测装置示意图，包括多个照相台1及相机2，照相台的数量和位置根据实际情况确定，需要保证每个建筑物3都处于相机的监控下，即保证可以拍摄到每个建筑物3的地基施工区域的全貌。实际上意味着一般要求照相台的高度高于待施工的建筑物。
[0038]
本步骤的具体流程如下：
[0039]
步骤1.1、根据施工工程规划图建立简易的施工模型，分别得到将施工的每个建筑物的详细信息，如：建筑物地基中心坐标，建筑物占地面积，完工后建筑物顶部区域中心到其地基中心的距离，建筑物每层高度等。
[0040]
步骤1.2、在施工区域的周围搭建多个照相台，照相台上设置可以调整拍摄角度的高清相机，需要确保相机能够拍摄到目标建筑物当前施工顶部的全貌。
[0041]
步骤1.3、在施工模型中加入照相台坐标信息和高度信息。
[0042]
步骤1.4、将施工过程根据施工标准分为若干阶段，并采集不同阶段的建筑物顶部轮廓图像信息，建立一个参照模板库，为后续数据处理和图像识别做好准备。
[0043]
步骤2、利用施工场地周围的多个照相台拍摄图像并根据图像信息对建筑物施工进度进行初步判断。
[0044]
步骤2.1、确定需要识别施工进度的建筑物并提取其信息。由于需要施工的建筑物一般有多个，可以对每个建筑物进行编号，再按照顺序逐一识别其施工进度。
[0045]
步骤2.2、根据相机台的坐标和各建筑物的地基区域中心坐标，调整各相机角度使其画面中心对准需要待识别建筑物的地基区域中心，并拍摄图像。
[0046]
步骤2.3、处理图像得到当前建筑物区域的轮廓，与参照模板库数据进行比对识别并据此判断建筑物是否处于地基建设阶段。
[0047]
步骤3、调整相机至适当角度并识别图像中建筑物顶部轮廓信息。由于随着建筑施工的进度，建筑物会越来越高，可能超出相机画面而使相机无法拍摄到建筑物的顶部图像，所以相机需要调整其俯仰角以获取建筑物的顶部轮廓信息。
[0048]
步骤3.1、若判断该建筑物不处于地基建设阶段，则通过图像获取建筑物顶部区域轮廓。
[0049]
步骤3.2、若当前画面中无法采集到该建筑物的顶部轮廓，则判断建筑物顶部区域已经超出相机画面，此时增大相机俯仰角，直到相机画面能够采集到该建筑物顶部轮廓信息。由于相机初始位置已经对准建筑物地基区域中心位置，所以一定存在某个相机俯仰角使相机可以拍摄到建筑物的顶部，只调整俯仰角可以保证该建筑物始终位于相机中心位置。
[0050]
步骤3.3、调整相机俯仰角使相机拍摄画面中心对准该轮廓的几何中心点。
[0051]
步骤4、根据各相机的图像信息及建筑物施工信息模型计算建筑物顶部区域中心到其地基中心的距离并判断该建筑物的施工进度。
[0052]
步骤4.1、记录当前相机俯仰角，结合照相台的坐标信息，相机的高度信息和当前建筑物地基中心坐标信息可以计算出该建筑物当前的顶部区域中心到其地基中心的距离。
[0053]
计算建筑物当前顶部区域中心到其地基中心的距离的示意图如图3所示，其计算公式为：
[0054][0055]hij
＝h
j-r
ij
·
cot(θ
ij
)
[0056][0057]
其中，hi为待计算的第i个建筑物顶部区域中心到其地基中心的距离，ni为能够完
整拍到第i个建筑物顶部轮廓的相机个数，h
ij
为通过第j个相机图像计算得到的第i个建筑物顶部区域中心到其地基中心的距离，hj为第j个照相台的高度，r
ij
为第j个照相台到第i个建筑物地基区域中心位置的直线距离，θ
ij
为第j个相机对准第i个建筑物顶部轮廓中心时的俯仰角，(xi,yi)为第i个建筑物地基区域中心的平面坐标，(xj,yj)为第j个照相台底部的平面坐标。
[0058]
步骤4.2、通过调用完工后当前识别建筑物顶部区域中心到其地基中心的距离和该建筑物每层高度等信息，同时将顶部轮廓信息和参照模板库比对，可以得到该建筑物的施工进度信息。
[0059]
步骤5、调整各相机角度对准下一识别目标建筑物的地基区域中心位置，继续识别下一个建筑物的施工进度。
[0060]
本实施例提供的以上方案当中的程序设计方案可以代码化的形式存储在计算机可读取存储介质中，并以计算机程序的方式进行实现，并通过计算机硬件输入计算所需的基本参数信息，并输出计算结果。
[0061]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0062]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(装置)、和计算机程序产品的流程图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图中的每一流程、以及流程图中的流程结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程中指定的功能的装置。
[0063]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程图中指定的功能。
[0064]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程中指定的功能的步骤。
[0065]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
[0066]
本专利不局限于上述最佳实施方式，任何人在本专利的启示下都可以得出其它各种形式的基于图像识别的施工进度智能识别方法及系统，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利的涵盖范围。
技术特征：1.一种基于图像识别的施工进度智能识别方法，其特征在于：根据施工计划信息和监测设备信息建立的建筑物施工信息模型，结合施工过程中利用施工场地周围的多个照相台拍摄的图像信息；首先判断建筑物是否完成地基建设阶段，如为是，则基于识别获得的建筑物顶部轮廓，根据识别计算获得的建筑物顶部轮廓中心到地基中心的距离以及建筑物设计的每层高度，估计出建筑物的施工进度。2.根据权利要求1所述的基于图像识别的施工进度智能识别方法，其特征在于：当某一照相台无法采集到对应建筑物的顶部轮廓时，则判断建筑物顶部区域已经超出相机画面，此时增大照相台上相机的俯仰角，直到相机画面能够采集到该建筑物顶部轮廓信息；至少有一台所述相机初始位置对准建筑物地基区域中心位置，以保证该相机调整俯仰角使相机可以拍摄到建筑物的顶部，且只调整俯仰角就可以保证该建筑物始终位于采集画面的中心位置。3.根据权利要求2所述的基于图像识别的施工进度智能识别方法，其特征在于：当施工场地存在多个正在施工的建筑物时，每个在建建筑物至少有一台所述相机拍摄时的位置对准建筑物地基区域中心位置。4.根据权利要求1所述的基于图像识别的施工进度智能识别方法，其特征在于：所述施工计划信息包括：建筑物地基中心坐标、建筑物占地面积、完工后建筑物顶部区域中心到其地基中心的距离、以及建筑物每层高度；通过当前建筑物区域的轮廓，与参照模板库数据进行比对识别并据此判断建筑物是否处于地基建设阶段。5.根据权利要求3所述的基于图像识别的施工进度智能识别方法，其特征在于：计算建筑物顶部轮廓中心到地基中心的距离的方法为：h
ij
＝h
j-r
ij
·
cot(θ
ij
)其中，h
i
为待计算的第i个建筑物顶部轮廓中心到其地基中心的距离，n
i
为能够完整拍到第i个建筑物顶部轮廓的相机个数，h
ij
为通过第j个相机图像计算得到的第i个建筑物顶部区域中心到其地基中心的距离，h
j
为第j个照相台的高度，r
ij
为第j个照相台到第i个建筑物地基区域中心位置的直线距离，θ
ij
为第j个相机对准第i个建筑物顶部轮廓中心时的俯仰角，(x
i
，y
i
)为第i个建筑物地基区域中心的平面坐标，(x
j
，y
j
)为第j个照相台底部的平面坐标。6.一种基于图像识别的施工进度智能识别系统，其特征在于，包括：建筑物施工信息模型生成模块、图像信息采集模块和施工进度信息估算模块；所述建筑物施工信息模型生成模块根据施工计划信息和监测设备信息建立获得建筑物施工信息模型；所述图像信息采集模块包括施工场地周围的多个照相台，照相台上设置可以调整拍摄角度的相机；施工场地中每个在建建筑物至少有一台所述照相台的相机拍摄时的位置对准建筑物地基区域中心位置，用于采集提取建筑物顶部轮廓信息的图像；所述施工进度信息估算模块用于根据识别计算获得的建筑物顶部轮廓中心到地基中
心的距离以及建筑物设计的每层高度，估计出建筑物的施工进度信息。7.根据权利要求6所述的基于图像识别的施工进度智能识别系统，其特征在于：当某一照相台无法采集到对应建筑物的顶部轮廓时，则判断建筑物顶部区域已经超出相机画面，此时增大照相台上相机的俯仰角，直到相机画面能够采集到该建筑物顶部轮廓信息。8.根据权利要求6所述的基于图像识别的施工进度智能识别系统，其特征在于：通过当前建筑物区域的轮廓，与参照模板库数据进行比对识别并据此判断建筑物是否处于地基建设阶段；当地基建设阶段结束后，才进行建筑物顶部轮廓提取，以及执行所述施工进度信息估算模块。9.根据权利要求6所述的基于图像识别的施工进度智能识别系统，其特征在于：所述施工计划信息包括：建筑物地基中心坐标、建筑物占地面积、完工后建筑物顶部区域中心到其地基中心的距离、以及建筑物每层高度。10.根据权利要求6所述的基于图像识别的施工进度智能识别系统，其特征在于：计算建筑物顶部轮廓中心到地基中心的距离的方法为：h
ij
＝h
j-r
ij
·
cot(θ
ij
)其中，h
i
为待计算的第i个建筑物顶部轮廓中心到其地基中心的距离，n
i
为能够完整拍到第i个建筑物顶部轮廓的相机个数，h
ij
为通过第j个相机图像计算得到的第i个建筑物顶部区域中心到其地基中心的距离，h
j
为第j个照相台的高度，r
ij
为第j个照相台到第i个建筑物地基区域中心位置的直线距离，θ
ij
为第j个相机对准第i个建筑物顶部轮廓中心时的俯仰角，(x
i
，y
i
)为第i个建筑物地基区域中心的平面坐标，(x
j
，y
j
)为第j个照相台底部的平面坐标。
技术总结本发明提出一种基于图像识别的施工进度智能识别方法及系统，根据施工计划信息和监测设备信息建立的建筑物施工信息模型，结合施工过程中利用施工场地周围的多个照相台拍摄的图像信息；首先判断建筑物是否完成地基建设阶段，如为是，则基于识别获得的建筑物顶部轮廓，根据识别计算获得的建筑物顶部轮廓中心到地基中心的距离以及建筑物设计的每层高度，估计出建筑物的施工进度。实现不使用无人机而只通过高度固定的相机得到的图像进行识别施工进度，从而在减少监测系统成本的同时提高其可靠度。度。度。
技术研发人员：颜琰 陈秉乾 刘沁 张成炜
受保护的技术使用者：国网福建省电力有限公司
技术研发日：2022.03.31
技术公布日：2022/7/5
