慧航(江西)数字科技有限公司王婷获国家专利权
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龙图腾网获悉慧航(江西)数字科技有限公司申请的专利基于深度学习的SLAM-BIM增强现实协同定位方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120543765B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-24发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511028362.6,技术领域涉及:G06T17/00;该发明授权基于深度学习的SLAM-BIM增强现实协同定位方法及系统是由王婷;陈海涛;周玉珍;邓良龙设计研发完成,并于2025-07-25向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于深度学习的SLAM-BIM增强现实协同定位方法及系统在说明书摘要公布了:本发明涉及建筑信息模型、增强现实与同步定位与地图构建技术领域,本发明提供了基于深度学习的SLAM‑BIM增强现实协同定位方法及系统,包括:引入Transformer时序特征提取器与几何关系图,结合置信度评估动态分配权重,实现跨模态闭环检测,利用轻量级语义分割网络与特征融合模块,构建几何语义一致的稠密地图,构建时空误差传播方程,借助BIM尺度先验实现在线校准,设计增量式融合算法,结合AR交互优化全局位姿,系统通过深度学习技术融合SLAM视觉轨迹特征与BIM语义几何特征,解决了传统SLAM累积误差大、与BIM融合精度低的问题,实现了复杂场景下的鲁棒定位与地图构建,提升了SLAM与BIM的协同精度和实时性,适用于建筑施工、运维等AR场景。
本发明授权基于深度学习的SLAM-BIM增强现实协同定位方法及系统在权利要求书中公布了:1.基于深度学习的SLAM-BIM增强现实协同定位方法,其特征在于:包括: S1:通过引入基于Transformer的时序特征提取器,捕捉SLAM轨迹中的空间相关性,同时提取BIM模型的结构骨架构建几何关系图,设计置信度评估模块,根据场景特征动态分配视觉回环与BIM拓扑约束的权重,实现跨模态闭环检测; 基于Transformer时序特征提取的具体过程为: 构建轨迹视觉特征融合网络,视觉分支使用ResNet提取关键帧的图像特征,通过时空注意力机制SwinTransformer架构捕捉相邻帧的视觉相似性,轨迹分支将相机位姿编码为时序序列,通过Transformer编码器学习位姿变化的时间相关性并提取; 捕捉SLAM轨迹中的空间相关性的具体过程为: 将SLAM点云与BIM几何实体统一投影到三维空间,计算SLAM点云与BIM几何实体表面的距离场,生成空间约束矩阵,表征场景结构的空间一致性; 提取BIM模型的结构骨架构建几何关系图的具体过程为: 从BIM模型中提取结构骨架,通过IFC文件解析梁柱节点、墙体边界,生成有向无环图DAG,梁柱节点为BIM构件,边为空间邻接关系,对每个BIM构件提取几何特征,几何特征包括:中心点坐标、包围盒尺寸、法向量;几何关系图构建,节点定义,将SLAM关键帧与BIM构件作为混合节点,混合节点中,SLAM节点包含RGB图像特征、稀疏点云、相机位姿,BIM节点包含IFC解析后的几何实体的中心点坐标、包围盒尺寸几何特征,以及语义标签; 设计置信度评估模块的具体过程为: 设计多维度置信度指标,对场景特征可靠性进行评估,多维度置信度指标包括:视觉置信度、几何置信度、语义置信度,其中,视觉置信度为利用基于ORB特征匹配的内点率描述子距离分布;几何置信度为计算SLAM点云与BIM模型的表面贴合度,贴合度通过Hausdorff距离度量;语义置信度为计算场景元素与BIM语义的匹配度; 根据场景特征动态分配视觉回环与BIM拓扑约束的权重的具体过程为: 构建置信度加权函数:,其中,为可学习参数,通过历史闭环误差反向优化得到,,,分别为视觉置信度、几何置信度、语义置信度; 实现跨模态闭环检测的具体过程为: 候选集帧筛选:基于视觉词袋BoW快速检索可能的回环候选集帧,结合BIM几何关系图过滤语义不匹配的候选集,设置双向验证机制,双向验证机制包括:正向验证机制、反向验证机制,正向验证机制为:通过视觉特征匹配与BIM几何约束联合优化当前帧位姿,反向验证机制为:利用联合优化后的当前位姿帧,重建当前帧的点云,并将重建点云与BIM模型对比,计算全局一致性误差,若误差小于阈值则确认闭环; S2:利用轻量级语义分割网络实时识别场景中的BIM关键元素,对高语义价值区域通过多视角立体匹配生成高密度点云,设计特征融合模块,将视觉特征、语义特征与几何特征投影到统一特征空间,构建几何语义一致性的稠密地图; S3:构建位姿时间空间三维误差传播方程,实时跟踪SLAM位姿误差在时间和空间维度的变化规律,引入BIM模型的尺度先验约束误差范围,并利用BIM中的标准物体作为尺度锚点,实现在线尺度校准; 实现在线尺度校准的具体过程为: 根据BIM模型的时间戳和空间坐标,匹配SLAM的时空状态,通过线性插值同步BIM模型施工时间戳与SLAM轨迹时间戳,并利用RTK初始定位建立BIM坐标系到SLAM坐标系的转换矩阵,利用尺度校准算法,计算尺度偏差,并采用扩展卡尔曼滤波EKF,实时修正SLAM的尺度因子和时空误差; S4:设计增量式融合算法,仅更新SLAM地图与BIM模型的差异区域,在AR界面中设置误差标记交互工具,基于用户标记结合时空误差模型自动优化全局位姿。
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