[發明專利]一種建筑SFM點云的自動分割方法

有效

• 申請號: 201310312532.4
• 申請日: 2013-07-20
• 公開（公告）號: CN103514598A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 胡勇;齊越;仲唐
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T15/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;李新華

1.一種建筑SFM點云的自動分割方法，其特征在于如下步驟：

（1）預處理點云數據，去掉離群點，粗略聚類點云，生成平面片，計算每類平面片的法向；

（2）對平面片的法向進行kmeans聚類，求每類與SFM坐標系（即某相機坐標系）豎直軸的夾角，由此提取地平面和建筑正面的方向，確定地平面方向，得到建筑坐標軸；旋轉坐標軸，使X軸為建筑側面方向，使Y軸為地平面方向，Z軸為建筑正面方向；

（3）沿地平面方向，豎直分割建筑點云，得到為水平區域，Q₁…Q_m；

（4）對每個水平區域Q_i，判斷該區域法向是否與建筑正面方向接近；若是，則沿著建筑正面方向，分割出該區域前后層C_i1…C_in；

（5）計算每個區域的Y值范圍，合并重疊平面區域。

2.根據權利要求1所述的建筑SFM點云的自動分割方法，其特征在于：所述步驟（1）中的法向確定方法：去掉離群點后，使用j-Linkage算法擬合平面，每一類點用最小二乘擬合平面，計算出平面法向。

3.根據權利要求1所述的建筑SFM點云的自動分割方法，其特征在于：所述步驟（2）中的確定建筑坐標軸方法：先對平面片的法向進行kmeans聚類，聚類參數K的選取由類簇的平均質心距離的加權平均值確定；然后求類簇中心與原Y軸的夾角，最接近90度的兩類，分別為立面法方向和立面方向，其中類鏃內點數量相對較多的，為立面法向，數量相對較少的為立面方向；地平面方向由這兩個方向確定。

4.根據權利要求1所述的建筑SFM點云的自動分割方法，其特征在于：所述步驟（3）中的沿地平面方向豎直分割建筑點云方法：定義P為點云點集，y_min為點云中點坐標y分量的極小值；用平行于地面的平面以d_thick為間隔均勻分割點云，得到至上而下n組點集S₁，…，S_n，使得S_k＝{p∈P|y_k＜p_y＜y_k+1}，其中，y_k＝y_min+d_thick*k，d_thick為相鄰分割平面的距離;計算點集S_k的y分量方差V_k，構成序列V₁…V_n；尋找序列中的局部極大值，作分割平面，形成m個水平區域，Q₁…Q_m。

5.根據權利要求1所述的建筑SFM點云的自動分割方法，其特征在于：所述步驟（4）中的水平區域前后層分割方法：對于Q_i，類似（3）地，用平行于建筑正面的平面均勻分割點云，得到每個區域內點集T_k，即T_k＝{p∈P|z_k＜p_z＜z_k+1}，其中，z_k＝z_min+d_thick*k；構造序列{|T_k|}，其中|T_k|表示T_k中的點數；求{|T_k|}序列的局部極大極小值，做分割平面，形成前后層C_i1…C_in。

6.根據權利要求1所述的建筑SFM點云的自動分割方法，其特征在于：所述步驟（5）中的合并重疊平面區域方法：對任意前后層點集C_ij，i＝1…m，j=1...n，求其軸對齊包圍盒；每個點集初始化為一類，記為R_k，k＝1，2，…，m*n；對任意一對，點集R_p，R_q(1≤p，q≤m*n)，滿足：1)R_p,R_q在包圍盒的Z方向范圍小于ε，可被判斷為平面；2）R_p,R_q包圍盒中心的Z分量接近；3)R_p,R_q包圍盒在Y方向有交叉；則R_p可與R_q合并；最后生成分割結果。