【學(xué)術(shù)前沿】基于視覺的體積測(cè)量，通過基于深度學(xué)習(xí)的點(diǎn)云分割，用于現(xiàn)場(chǎng)材料管理

工地物料管理包括一種管理實(shí)踐，即投入顯著的努力來確認(rèn)適當(dāng)數(shù)量的物料的存在，并有效地促進(jìn)物料進(jìn)出工地的過渡過程。

例如，在土方工程中，體積估計(jì)是至關(guān)重要的，以確保切割處的土壤體積與填方的體積一致(即切割/填方體積分析)。然而，在體積水平上的評(píng)估往往取決于人的觀察，這可能是基于從業(yè)人員的經(jīng)驗(yàn)或知識(shí)的主觀觀察。這使得物料管理工作更加繁重，同時(shí)也阻礙了在項(xiàng)目時(shí)間表中準(zhǔn)確執(zhí)行數(shù)量評(píng)估。作為一種系統(tǒng)量化和保存材料記錄的替代方法，一些先前的工作已經(jīng)證明了利用遙感技術(shù)的巨大潛力，如射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽和全球定位系統(tǒng)(GPS)。例如，GPS設(shè)備主要安裝在大規(guī)模運(yùn)輸材料的重型車輛上。跟蹤這些車輛的位置可以量化每輛車輛所攜帶的材料(如自卸卡車)，這支持監(jiān)控相關(guān)工作進(jìn)展，如土方工程或碎片清除。此外，RFID技術(shù)由一組廉價(jià)的標(biāo)簽組成，這些標(biāo)簽存儲(chǔ)一條信息。每個(gè)標(biāo)簽都可以通過電磁信號(hào)被觸發(fā)和讀取，這種技術(shù)被用來跟蹤特定的目標(biāo)物體。例如，帶有電子RFID標(biāo)簽的鋼筋可以被工地上的從業(yè)人員快速跟蹤和量化，減少與了解工地上目前有什么材料和多少材料相關(guān)的時(shí)間和成本，但這些遙感技術(shù)不適用于土壤等原材料。

與此同時(shí)，廉價(jià)的攝像設(shè)備平臺(tái)的不斷普及，如無人機(jī)(uav)，鼓勵(lì)建筑業(yè)定期記錄不斷變化的建筑工地的現(xiàn)狀。在這方面，從業(yè)人員在可視化數(shù)據(jù)分析方面培育了一系列令人難以置信的發(fā)展，以滿足他們?cè)诠ぷ骶W(wǎng)站上的需求。

在材料管理的背景下，它們主要面向獲取建筑工地的數(shù)字孿生模型，以執(zhí)行庫(kù)存或材料堆的體積測(cè)量。這種能力使他們能夠在鋪設(shè)場(chǎng)地進(jìn)行庫(kù)存控制，并使項(xiàng)目經(jīng)理能夠評(píng)估相關(guān)的工作進(jìn)展，如工地的土方工程。在此類軟件中，體積測(cè)量的工作流程通常包括三個(gè)步驟:(1)使用從工作現(xiàn)場(chǎng)收集的圖像生成三維點(diǎn)云模型;(2)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象，將其與點(diǎn)云模型中的背景對(duì)象分離;(3)將表示目標(biāo)對(duì)象的點(diǎn)云模型轉(zhuǎn)換為等效網(wǎng)格模型，最后估計(jì)目標(biāo)對(duì)象的體積。盡管這類軟件包有可能簡(jiǎn)化體積測(cè)量的過程，但它們需要手工過程來將目標(biāo)對(duì)象(如庫(kù)存或材料堆)與數(shù)字孿生模型(如3D點(diǎn)云模型)中的背景對(duì)象分離。這種勞動(dòng)密集型的人工干預(yù)來選擇目標(biāo)對(duì)象已經(jīng)被認(rèn)為是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的過程。這一潛在的挑戰(zhàn)在建筑工地上會(huì)更加嚴(yán)重，因?yàn)橛卸鄠€(gè)庫(kù)存或目標(biāo)物體散布在工地各處。