[發明專利]一種基于三維掃描點云的建筑物平面圖生成方法

在審

• 申請號: 202111044731.2
• 申請日: 2021-09-07
• 公開（公告）號: CN113781649A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 謝官麟;李銳劍;呂文濤;趙希亭
• 申請（專利權）人: 岱悟智能科技（上海）有限公司
• 主分類號: G06T17/10
• 分類號: G06T17/10
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 趙海鵬

本發明涉及計算機視覺三維感知與三維點云處理技術領域，具體涉及一種基于三維掃描點云的建筑物平面圖生成方法，包括：對一建筑物進行三維掃描融合，得到所述建筑物的三維點云坐標數據；對所述三維點云坐標數據進行數據預處理，所述數據預處理包括降采樣和使用主成分分析來計算點云的法向量值；基于所述數據預處理后的三維點云坐標數據進行平面擬合，所述平面擬合限制所述建筑物的朝向的數量，通過所述平面擬合得到初始平面結構；對所述初始平面結構進行手動修復；對手動修復后的所述初始平面結構進行結構優化，生成二維矢量平面圖。該生成方法能夠有效避免在生成過程中數據的損失，使得完整、連續的建筑物平面圖的提取成為可能。

技術領域

本發明涉及計算機視覺三維感知與三維點云處理技術領域，具體涉及一種基于三維掃描點云的建筑物平面圖生成方法。

背景技術

隨著三維掃描技術、攝影測量和深度傳感器的發展與普及，我們能夠便捷地獲得到海量的三維點云信息。相比于二維圖像信息，三維點云能夠更為準確直觀地描述物體的幾何屬性。事實上，生活與工業產品的幾何外形由平面、球面、柱面及錐面等幾何基元構成的。從含豐富信息的點云數據利用計算機自動高效地分析出零件的幾何基元是三維點云處理領域的一個重要部分。

平面作為基本幾何基元是最常見、最有特點的一類物體，大量存在于生活與工業產品中。從無序點云中高效識別其中的所有平面，獲取其準確幾何屬性是點云處理中的關鍵問題。有效解決平面擬合問題可以降低計算機的運算難度，確定目標物體的姿態和屬性，進而使機器能夠更好的感知世界。

在三維重建后，對重建后的點云會有各種應用，其中主要是在建筑領域，有一種需求是對一個樓層進行掃描后，能夠高效地生成該樓層的二維矢量平面圖。由于掃描過程中由于遮擋、二次裝修等原因不可避免地會產生結構的缺漏與謬誤，因此目前較為可靠的是加入人工手動修補的半自動化方案。對于人工識別前的初識別階段，目前現有的技術方案主要可以分為兩類：一種是基于隨機抽樣一致性算法或區域增長的面識別方案，另一種基于二維投影后通過霍夫變換檢測線段的方案。

上述兩種方案存在不少問題：

1、不可交互的面識別方案難以適應所有的數據情況，具有不同層高、不同規模堆積物的數據可能會導致大量的錯識別，從而顯著增加人工修補步驟的工作量。

2、基于二維投影檢測線段的方案難以獲得完整、連續的一面墻。在投影過程中難以排除雜物的影響并僅投影墻面，從而會使堆積物的邊緣投影嚴重阻礙墻面的檢測；霍夫變換檢測線時，如調大線段內點間隔等參數，則會使相近的兩段墻面連到一起，如調小參數，則會受到投影與掃描過程中稀疏性的影響，從而打斷線段。

3、兩種方法都不可避免地需要對墻面的方向進行二次優化，因為檢測出來的墻面方向都與彼此無關，所以在全局結構圖中會表現出散亂的特點。這時往往需要根據曼哈頓世界(場景中的幾何結構僅包含平行、正交和共面關系)假設，將所有線段的方向拉到與坐標軸平行或垂直的方向，但這會極大地限制所能生成的結構。

因此，有必要提供一種在三維點云基礎上的建筑物二維平面的識別方法，能夠有效避免了在識別過程中信息的損失，使得完整、連續墻面的提取成為可能。

發明內容

解決的技術問題

本發明提供了一種基于三維掃描點云的建筑物平面圖生成方法，應用于建筑物的平面圖生成，該生成方法能夠有效避免在生成過程中數據的損失，使得完整、連續的建筑物平面圖的提取成為可能。

技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

本發明提供一種基于三維掃描點云的建筑物平面圖生成方法，包括：

對一建筑物進行三維掃描融合，得到所述建筑物的三維點云坐標數據；