[發(fā)明專利]一種基于三維掃描點(diǎn)云的建筑物平面圖生成方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111044731.2
• 申請(qǐng)日: 2021-09-07
• 公開（公告）號(hào): CN113781649A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝官麟;李銳劍;呂文濤;趙希亭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 岱悟智能科技（上海）有限公司
• 主分類號(hào): G06T17/10
• 分類號(hào): G06T17/10
• 代理公司: 上海精晟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31253
• 代理人: 趙海鵬

1.一種基于三維掃描點(diǎn)云的建筑物平面圖生成方法，其特征在于，包括：

對(duì)一建筑物進(jìn)行三維掃描融合，得到所述建筑物的三維點(diǎn)云坐標(biāo)數(shù)據(jù)；

對(duì)所述三維點(diǎn)云坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理包括降采樣和使用主成分分析來計(jì)算點(diǎn)云的法向量值；

基于所述數(shù)據(jù)預(yù)處理后的三維點(diǎn)云坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行平面擬合，所述平面擬合限制所述建筑物的朝向的數(shù)量，通過所述平面擬合得到初始平面結(jié)構(gòu)；

對(duì)所述初始平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行手動(dòng)修復(fù)；

對(duì)手動(dòng)修復(fù)后的所述初始平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，生成二維矢量平面圖。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維掃描點(diǎn)云的建筑物平面圖生成方法，其特征在于，所述對(duì)一建筑物進(jìn)行掃描融合基于三維傳感器以及相應(yīng)slam算法。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維掃描點(diǎn)云的建筑物平面圖生成方法，其特征在于，所述降采樣包括：

通過輸入的所述三維點(diǎn)云坐標(biāo)數(shù)據(jù)創(chuàng)建一個(gè)三維體素柵格；

在每個(gè)所述三維體素柵格內(nèi)，用所述三維體素柵格的所有點(diǎn)的重心來近似顯示所述三維體素柵格中其他點(diǎn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于三維掃描點(diǎn)云的建筑物平面圖生成方法，其特征在于，所述使用主成分分析來計(jì)算點(diǎn)云的法向量值具體包括：

對(duì)所述降采樣之后的所述三維點(diǎn)云坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行去中心化，所述去中心化指每個(gè)特征維度減去各自的平均值；

計(jì)算協(xié)方差矩陣；

用特征值分解方法求所述協(xié)方差矩陣的特征值與特征向量，并按特征值從大到小排序特征向量，其中，最小的特征向量即為法向量。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維掃描點(diǎn)云的建筑物平面圖生成方法，其特征在于，所述平面擬合包括對(duì)目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化，所述目標(biāo)函數(shù)為：

其中，N是點(diǎn)的數(shù)量，N_i是第i個(gè)點(diǎn)的鄰域點(diǎn)集合，V是優(yōu)化后的法向量集合，z_i是第i個(gè)點(diǎn)的法向量在V中的序號(hào)，I是預(yù)處理階段計(jì)算得到的法向量集合，I_i是第i個(gè)點(diǎn)的原始法向量,λ是離群值懲罰系數(shù)；

所述對(duì)目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化包括對(duì)下列(1)、(2)式的優(yōu)化；

對(duì)(1)式的優(yōu)化包括：

計(jì)算合并兩個(gè)子域時(shí)目標(biāo)函數(shù)的變化ΔE,

其中，v_i和v_j分別表示兩個(gè)子域，c_ij為兩個(gè)子域中相連單元的個(gè)數(shù)，w_i為域i的點(diǎn)集數(shù)量，w_j為域j的點(diǎn)集數(shù)量，λ₀表示初始取值，即計(jì)算各點(diǎn)與其鄰點(diǎn)距離中位數(shù)，取該中位數(shù)集合中的最小值；

若ΔE為正，則合并兩子域，否則不合并；

合并后新子域的法向量為：

對(duì)(2)式的優(yōu)化包括：

構(gòu)建滿足F(X∪{x})-F(X)≥F(Yu{x})-F(Y)for any的次模函數(shù)：

其中，φ是不相連區(qū)域的集合，是第i個(gè)子區(qū)域的法向量，V^φ是包含的法向量集合；

進(jìn)行初始化：Y←φ；

遍歷區(qū)域內(nèi)點(diǎn)數(shù)量大于閾值的所有區(qū)域，對(duì)第i個(gè)區(qū)域φ_i，若F(X∪{φ_i})-F(X)≥F(Y\{φ_i})-F(Y)則X←X∪{S_i}，反之Y←Y\{φ_i}，得到的V即為優(yōu)化結(jié)果。