[發明專利]一種基于點云數據的預制構件整體尺寸逆向建模方法

有效

• 申請號: 201910340179.8
• 申請日: 2019-04-25
• 公開（公告）號: CN110060344B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 劉界鵬;李東聲;馮亮
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06T7/13;G06T7/11;G06T7/187
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

發明提供一種基于點云數據的預制構件整體尺寸逆向建模方法。該方法包括輸入預制構件點云數據、噪聲過濾、點云面分割、平面數據提取、創建相鄰面關系矩陣、創建擬合系數矩陣、計算角點和逆向建模等步驟。該方法有效地減輕了在傳統逆向建模工作中的大量人為干預，為預制構件的非接觸式檢測與整體尺寸逆向建模提供了技術支持。

技術領域

本發明涉及信息技術與建筑安全管理領域，特別涉及一種基于點云數據的預制構件整體尺寸逆向建模方法。

背景技術

三維激光掃描技術是一種可以用于測量及實景復原的勘測技術。利用三維激光掃描技術，可以實現對預制構件的輪廓掃描，形成預制構件的外形點云數據。點云數據是由大量的三維空間數據點構成的數據集，包括數據點的三維坐標以及被測物體表面反射率。高密度的點云可以用來實現對預制構件的非接觸式檢測，通過處理點云數據完成對被測量構件的尺寸評估以及逆向建模。

目前，技術人員在對預制構件點云數據進行BIM逆向建模時，可以根據建筑圖紙進行尺寸復原的翻模，可以根據實際手工測量構件結果進行翻模，也可以導入被測構件的點云數據，按照點云數據的大致輪廓進行人工建模。然而，以上方法均需要通過大量的人工操作從而獲得BIM模型。根據點云數據獲得被掃描物體的BIM模型可以用于信息存儲、傳遞與交流。

因此，為了避免在大規模數據情況下所有的預制構件點云數據必須依次手動建模的問題，亟需開發一種預制構件整體尺寸逆向建模方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于點云數據的預制構件整體尺寸逆向建模方法，以解決現有技術中存在的問題。

為實現本發明目的而采用的技術方案是這樣的，一種基于點云數據的預制構件整體尺寸逆向建模方法，包括以下步驟：

1)輸入待處理預制構件點云數據。

2)采用最小L0算法對預制構件點云數據進行噪聲過濾。

3)采用區域生長算法對過濾后的點云數據進行點云面分割，獲得點云分割面列表。各點云分割面數據依次進行編號并儲存。

4)采用RANSAC算法對各點云分割面進行平面數據提取。

5)判斷預制構件點云數據中相鄰面的關系，創建相鄰面關系矩陣并進行記錄。

6)對步驟3)中獲得的各點云分割面分別進行平面數據擬合。選取誤差平方和最小的擬合參數結果，并創建擬合系數矩陣進行記錄。輸出對應的最小誤差平方和。

7)根據步驟5)獲得的相鄰面關系矩陣與步驟6)獲得的擬合系數矩陣，求解三面相交頂點，并儲存至頂點列表。

8)根據步驟6)中的誤差平方和，修正擬合誤差平方和較大平面上的角點。

9)根據步驟5)獲得的相鄰面關系矩陣，利用直線擬合的方法求解兩面相交頂點，并添加至頂點列表中。

10)采用方向搜索方法，求解單面拐點，并添加至頂點列表中。

11)根據頂點列表，利用BIM軟件完成預制構件整體尺寸逆向建模。

進一步，步驟3)中，平滑閾值為5°，曲率閾值為1。

進一步，步驟5)中，相鄰面檢測距離R設置為2cm。若兩個面最近點的距離小于R，則判斷為相鄰面。相鄰面關系矩陣中，相鄰面表示為1，非相鄰面表示為0。

進一步，步驟6)中，采用最小二乘法進行平面數據擬合。獲得的所有參數按照平面編號順序依次存儲至擬合系數矩陣。

進一步，步驟4)中，進行擬合時，隨機取樣80％的平面點云數據，并重復擬合20次。