[發明專利]基于三維Voronoi圖的建筑物屋頂面片分割方法

在審

• 申請號: 201711164140.2
• 申請日: 2017-11-21
• 公開（公告）號: CN107944383A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 朱云集;王楠;許雪松;郭丹丹
• 申請（專利權）人: 航天科工智慧產業發展有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/34
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所11337
• 代理人: 梁艷

1.一種基于三維Voronoi圖的建筑物屋頂面片分割方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟a，對原始機載LiDAR點云數據進行濾波，區分點云數據中的地面點與非地面點；

步驟b，針對步驟a中得到的非地面點，確定植被點，對于所述植被點進行粗略剔除，獲得包含少量植被、汽車和/或路燈的較小地物的點集；

步驟c，針對步驟b中獲得的點集，構建三維Voronoi鄰域系統；

步驟d，利用步驟c中構建的三維Voronoi鄰域系統，采用協方差分析方法，提取點云中任意一點p處的法向量v₁和平整度F，當平整度F小于預設閾值F_T時認為點p鄰域中的點為共面點，即為點云中的建筑物點，剔除點云中包含的少量植被、汽車和/或路燈的較小地物的點，獲取點云中的建筑物點；

步驟e，針對步驟d中獲得的建筑物點，計算建筑物墻面特征F_facade，當F_facade的值近似等于1時，認為點p為建筑物墻面點，剔除點云中建筑物墻面點，獲得點云中的建筑物屋頂點；

步驟f，針對步驟e中獲得的點云中建筑物屋頂點，利用曲面平滑度約束閾值、種子點、平整度閾值，以及步驟d中構建的三維Voronoi鄰域系統和提取的法向量，對建筑物屋頂點進行曲面區域增長，得到建筑物各屋頂面片對應的點云，完成建筑物屋頂面片分割。

2.根據權利要求1所述的基于三維Voronoi圖的建筑物屋頂面片分割方法，其特征在于，步驟b中，所述確定植被點，具體為：根據機載LiDAR脈沖具有多次回波的特性，按照如下公式計算一束激光脈沖首末回波在高程上的差值H，

H＝H_first－H_last，

式中，

H_first為該激光束首次回波生成點的高程，

H_last為該激光束末次回波生成點的高程，

當高程差H小于預設閾值H_T時，認為該束激光脈沖打在植被上，生成的數據點為植被點。

3.根據權利要求1所述的基于三維Voronoi圖的建筑物屋頂面片分割方法，其特征在于，步驟c中，所述三維Voronoi鄰域系統中的鄰域單元用如下公式表示：

V_i＝{q∈R^m|||q-p_i||≤||q-p_j||,p_i,p_j∈P,j≠i}，

式中，

m的值為3以表示三維空間，

P＝{p₁,p₂,…,p_n}表示三維空間中的點集，

||q-p||表示三維空間中q與p兩點間的歐式距離，

V_i表示集中在任意一點p_i周圍滿足上式條件的所有點q構成的區域，即三維Voronoi元胞。