[發明專利]基于三維激光掃描數據的物體立面矢量化方法和系統

有效

• 申請號: 201010102541.7
• 申請日: 2010-01-27
• 公開（公告）號: CN102136155A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發明（設計）人: 張愛武;胡少興;宮輝力
• 申請（專利權）人: 首都師范大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G01B11/24
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨;朱世定

1.一種基于三維激光掃描數據的物體立面矢量化方法，其特征在于，包括：

步驟a，區域分割，利用小平面分割-聚合的方法，從物體表面三維激光點云數據中提取功能區域；

步驟b，邊界提取，通過方向圖像檢測幾何突變，再通過區域邊界進行補充，提取出三維激光點云包含的所述功能區域的邊界點；

步驟c，邊界修正，運用凸分解方法修正所述功能區域的邊界，完成物體立面重建。

2.如權利要求1所述的基于三維激光掃描數據的物體立面矢量化方法，其特征在于，所述的步驟a區域分割包括：

步驟a1，小平面分割，對點云數據建立基于線性八叉樹的空間索引，分配點云數據進入立方體單元，使所述立方體單元內的三維點在一第一平面內。

3.如權利要求2所述的基于三維激光掃描數據的物體立面矢量化方法，其特征在于，所述的步驟a區域分割還包括：

步驟a2，小平面聚合，將相鄰立方體單元內的滿足同向性和共面性的第一平面歸并，合并成一第二平面即為所述的功能區域。

4.如權利要求1所述的基于三維激光掃描數據的物體立面矢量化方法，其特征在于，所述的步驟b邊界提取包括：

步驟b1，幾何突變檢測，利用激光掃描點排列的2D網格作為投影圖像平面，構造多幅方向圖像，采用小波邊緣算法對所述方向圖像分別進行邊緣檢測，再將所述多個方向圖像檢測到的邊緣合成，構成幾何突變點檢測的綜合結果。

5.如權利要求1所述的基于三維激光掃描數據的物體立面矢量化方法，其特征在于，所述的步驟b邊界提取還包括：

步驟b2，區域邊界檢測，利用激光采樣點陣序列構成的二維網格平面為投影面，將所述第二平面的點集投影到所述的投影面上，利用四鄰域方法提取區域邊界。

6.如權利要求1所述的基于三維激光掃描數據的物體立面矢量化方法，其特征在于，所述的步驟b邊界提取還包括：

步驟b3，邊界點連接，遍歷所述第二平面的區域邊界點和幾何突變點，構成閉合弧段。

7.如權利要求1所述的基于三維激光掃描數據的物體立面矢量化方法，其特征在于，所述的步驟c邊界修正包括：對所述邊界點包圍的微梯形進行凸分解，判斷所述邊界點的凸凹性；將凸微梯形合并，將非凸微梯形保留；重新擬合所述功能區域，修正邊界。

8.如權利要求1所述的基于三維激光掃描數據的物體立面矢量化方法，其特征在于，所述步驟b和步驟c之間還包括邊界融合的步驟：

將多個站點提取出的邊界點融合成一個整體。

9.如權利要求8所述的基于三維激光掃描數據的物體立面矢量化方法，其特征在于，所述的邊界融合的步驟為：

按照多站點配準轉化矩陣將其它站點數據邊界點的處理結果加入初始站點；遍歷整體模型的邊界點，尋找與加入站點邊界點的最小距離的點，用兩個點的算術平均值代替原來模型中的邊界點。

10.一種基于三維激光掃描數據的物體立面矢量化系統，其特征在于，包括：激光掃描單元、區域分割單元、邊界提取單元、邊界修正單元和三維模型繪制單元；

所述的激光掃描單元通過發射和接收激光，獲取物體立面的三維點云數據；

所述的區域分割單元從獲取的三維點云數據提取功能區域；

所述的邊界提取單元檢測三維點云數據包含的所述功能區域的邊界信息；

所述的邊界修正單元重新擬合所述功能區域，修正邊界；

所述三維模型繪制單元將所述邊界修正單元擬合出的所述功能區域繪制成為物體的三維立面模型。

11.如權利要求10所述的基于三維激光掃描數據的物體立面矢量化系統，其特征在于，所述的區域分割單元包括：小平面分割模塊和小平面聚合模塊；

所述的小平面分割模塊對點云數據建立基于線性八叉樹的空間索引，分配點云數據進入立方體單元，完成小平面分割，使立方體單元內的所有三維點在一第一平面內；

所述的小平面聚合模塊是將相鄰立方體單元內的滿足同向性和共面性的第一平面歸并，合并成一第二平面，即為所述的功能區域。