[發(fā)明專利]一種基于機(jī)載LiDAR數(shù)據(jù)的建筑物外邊界線提取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410290126.7
• 申請日: 2014-06-25
• 公開（公告）號: CN104200212A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭桂輝;段夢琦;楊培義;宋袁龍
• 申請（專利權(quán)）人: 西安煤航信息產(chǎn)業(yè)有限公司
• 主分類號: G06K9/46
• 分類號: G06K9/46
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所 61213
• 代理人: 譚文琰

1.一種基于機(jī)載LiDAR數(shù)據(jù)的建筑物外邊界線提取方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟一、LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲?。翰捎脵C(jī)載LiDAR測量系統(tǒng)獲取待測區(qū)域的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并將所獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)處理設(shè)備；所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)中包括待測區(qū)域內(nèi)多個建筑物的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，每個建筑物的點(diǎn)云數(shù)據(jù)均包括該建筑物頂部的多個測點(diǎn)及各測點(diǎn)的三維坐標(biāo)；

步驟二、LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理：采用所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備分別對多個建筑物的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并提取出各建筑物的外邊界線；多個建筑物的點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理過程均相同；對待測區(qū)域內(nèi)的任一個建筑物的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時，過程如下：

步驟201、建筑物外輪廓點(diǎn)提取：調(diào)用外輪廓點(diǎn)提取模塊，從當(dāng)前所處理建筑物的二維數(shù)據(jù)集中，提取當(dāng)前所處理建筑物的外輪廓點(diǎn)，并獲得外輪廓點(diǎn)集合；所提取外輪廓點(diǎn)的數(shù)量為N個，所述外輪廓點(diǎn)集合中包含N個外輪廓點(diǎn)的二維數(shù)據(jù)，N個所述外輪廓點(diǎn)連接形成當(dāng)前所處理建筑物的外輪廓線；

所述二維數(shù)據(jù)集包括當(dāng)前所處理建筑物的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中多個測點(diǎn)在X-Y平面直角坐標(biāo)系上的二維坐標(biāo)；

步驟202、特征點(diǎn)提取：采用道格拉斯-普撲克算法對步驟201中所述外輪廓線進(jìn)行特征點(diǎn)提取，并從所述外輪廓點(diǎn)集合提取出S個特征點(diǎn)，S個特征點(diǎn)分別記作S₁、S₂、…、S_S；

步驟203、最小二乘法直線擬合及初始邊界線獲取：對S個特征點(diǎn)中相鄰兩個特征點(diǎn)所在的直線分別進(jìn)行擬合，并獲得S條擬合直線；S條擬合直線相交形成的封閉曲線為當(dāng)前所處理建筑物的初始邊界線，所述初始邊界線由多個直線段連接而成；

對S個特征點(diǎn)中相鄰兩個特征點(diǎn)S_a和S_b進(jìn)行直線擬合時，先將特征點(diǎn)S_a和S_b以及步驟201中所述外輪廓點(diǎn)集合中特征點(diǎn)S_a和S_b之間的所有外輪廓點(diǎn)組成直線點(diǎn)集，再利用最小二乘法對所述直線點(diǎn)集進(jìn)行直線擬合，獲得特征點(diǎn)S_a和S_b所在的擬合直線；其中，a和b均為正整數(shù)且a≠b，a＝1、2、…、S，b＝1、2、…、S；

步驟204、建筑物主方向及副方向確定：先對步驟203中所述初始邊界線中的多個直線段的方向向量進(jìn)行確定，再對多個直線段的方向向量的權(quán)重分別進(jìn)行計算，并將權(quán)重最大的直線段的方向向量作為當(dāng)前所處理建筑物的主方向，將當(dāng)前所處理建筑物的主方向的正交向量作為當(dāng)前所處理建筑物的副方向；

步驟205、初始邊界線規(guī)則化：對步驟203中所述初始邊界線中的多個直線段分別進(jìn)行規(guī)則化處理；

對所述初始邊界線中任一個直線段進(jìn)行規(guī)則化處理時，過程如下：

步驟2051、規(guī)則化方向確定：根據(jù)步驟204中所確定的主方向和副方向以及當(dāng)前所處理直線段的方向向量，對當(dāng)前所處理直線段的規(guī)則化方向進(jìn)行確定：當(dāng)當(dāng)前所處理直線段的方向向量更靠近主方向時，以主方向作為規(guī)則化方向；反之，當(dāng)當(dāng)前所處理直線段的方向向量更靠近副方向時，以副方向作為規(guī)則化方向；

步驟2052、是否需進(jìn)行規(guī)則化判斷：計算當(dāng)前所處理直線段在步驟2051中所確定規(guī)則化方向上的投影長度L，并根據(jù)投影長度L對當(dāng)前所處理直線段是否需進(jìn)行規(guī)則化進(jìn)行判斷：當(dāng)投影長度L≤L₀時，進(jìn)入步驟2053；否則，無需進(jìn)行規(guī)則化處理，將當(dāng)前所處理直線段所在的直線作為其規(guī)則化直線；其中，L₀＝0.5m～1m；

步驟2053、規(guī)則化處理：以當(dāng)前所處理直線段的中點(diǎn)為起點(diǎn)，且以步驟2051中所確定的規(guī)則化方向?yàn)榉较蛳蛄浚僧?dāng)前所處理直線段的規(guī)則化直線；

步驟206、規(guī)則化邊界線獲取：步驟205中所述初始邊界線中的多個直線段均規(guī)則化處理完成后，多個直線段的規(guī)則化直線相交形成的封閉曲線為當(dāng)前所處理建筑物的規(guī)劃化邊界線。