[發明專利]基于車載LiDAR點云數據的街景面片提取及優化方法

有效

• 申請號: 201410751955.0
• 申請日: 2014-12-10
• 公開（公告）號: CN104463871B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 姚劍;李禮;魯小虎;陳夢怡
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T5/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 許美紅,唐萬榮

1.一種基于車載LiDAR點云數據的街景面片提取及優化方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：LiDAR點云數據的面片提取，將LiDAR點云數據劃分成若干個小立方體塊，并將各個小立方體塊擬合，得到符合預設要求的面片；

步驟2：對步驟1中得到的面片進行合并，對每一個面片，構建鄰接表，計算所有相鄰面片法向量之間的夾角，若某相鄰的面片P₁和P₂的夾角θ＜θ_th，則將其進行合并，得到新的面片P′，計算合并后面片的面精度的下降值，若符合事先給定的閾值范圍，則得到新的面片P′，并更新鄰接表；重復步驟2，直至沒有可以再進行合并的面片；

步驟3：對步驟2中合并后的面片進行面片增長，將步驟2中得到的面片視為種子面片，以最小單元為增長單元，26鄰域進行增長；對增長后的面片再按照步驟2的方法進行合并，得到最后合并的面片；

步驟4：對步驟3中得到的面片進行幾何糾正，并消除噪聲面片；

步驟4中對面片進行幾何糾正具體包括：

根據面片包含的點，求得面片的最小包圍矩形框的角點坐標；

對交叉的最小包圍矩形框，在交叉處對邊界進行進一步的優化，具體為將所有矩形框投影到XOY平面上，在二維空間中，對每條線段兩端進行擴展，擴展長度為l；判斷擴展后的線段是否相交，若相交，則計算相交線段L₁和L₂對應的矩形框R₁和R₂在Z軸方向的距離h，公式如下：

h＝(h1_max-h2_max+h1_min-h2_min)/2

其中h1_max，h1_min和h2_max，h2_min分別為對應的矩形框R₁和R₂中四個角點中z坐標最大和最小值；若h小于給定的閾值h_th，則求得相交點坐標，并執行下一步，否則，繼續判斷下一對相交線段；分別計算交點坐標到兩條線段的端點的水平距離，記為d1_begin，d1_end和d2_begin，d2_end，并求得d1_min＝min(d1_begin，d1_end)和d2_min＝min(d2_begin，d2_end)分別判斷d1_min和d2_min是否小于給定距離閾值d_th，若小于，則結合交點坐標信息，切除交點到相應端點之間的矩形框。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟4中，消除噪聲面片包括以下步驟：

獲取每個站點對應的點云和面片信息；

利用移動測量車記錄下的每個站點在世界坐標系下的三維坐標，將預先獲取的電力線點云X_wire按照距離分配到每一個站點上，得到每個站點S_i上對應的電力線點云

對每一個站點S_i上的面片集合P_i中的所有面片進行分析；如果面片對應的點云分布較為稀疏，或者點云的數量小于某一閾值δ_th，則認為該面片可能為一個電力線片面；

在S_i對應的電力線點云中進行搜索，得到出在面片范圍內且到平面的距離小于D₁米的點的個數N_wire，再計算出面片的單位寬度范圍內平均的點云個數N_w＝N_wire/w，w表示面片的寬度，如果N_w＞D₂，則認為該面片是電力線面片，將其刪除。