[發(fā)明專利]一種基于激光測量點(diǎn)云的室內(nèi)結(jié)構(gòu)分割方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210039634.2
• 申請日: 2022-01-14
• 公開（公告）號: CN114463524A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇飛;劉耀輝;杜英坤;畢京學(xué);鄭國強(qiáng);于明洋
• 申請（專利權(quán)）人: 山東建筑大學(xué);農(nóng)業(yè)農(nóng)村部大數(shù)據(jù)發(fā)展中心
• 主分類號: G06T19/20
• 分類號: G06T19/20
• 代理公司: 濟(jì)南泉城專利商標(biāo)事務(wù)所 37218
• 代理人: 李桂存

1.一種基于激光測量點(diǎn)云的室內(nèi)結(jié)構(gòu)分割方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，輸入室內(nèi)三維點(diǎn)云后，首先基于多分辨率超體素，進(jìn)行點(diǎn)云預(yù)分割，提取平面超體素，包括以下子步驟：

步驟1.1，基于給定的初始分辨率r，使用TBBS超體素分割方法，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云的超體素分割，生成超體素集合；

步驟1.2，每一超體素分類為平面超體素和曲面超體素，平面超體素存入平面超體素集PC，曲面超體素存入新點(diǎn)集NPC；

步驟1.3，基于當(dāng)前分辨率r＝r*r_dio，NPC中點(diǎn)實(shí)施TBBS超體素分割，生成新的超體素集C′，NPC內(nèi)點(diǎn)清空；

步驟1.4，針對新集合C′，重新執(zhí)行步驟1.2；

步驟1.5，若執(zhí)行完畢，NPC不為空，則重復(fù)執(zhí)行1.3和1.4；重復(fù)迭代，直至NPC為空，或當(dāng)前分辨率r小于給定分辨率閾值r_min，獲取平面超體素集PC；

步驟2，基于TBBS超體素分割方法，提取曲面超體素內(nèi)點(diǎn)集，包括以下子步驟：

步驟2.1，基于給定分辨率r，使用TBBS超體素分割方法，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云的超體素分割，點(diǎn)云生成超體素集合；

步驟2.2，對每一超體素，運(yùn)用步驟1.2的方法，曲面超體素內(nèi)點(diǎn)存入曲面點(diǎn)集NP；

步驟3，以平面超體素為單元，提取平面模型，包括以下子步驟：

步驟3.1，計算每個超體素pc_i∈PC的曲率，并按照曲率由小到大排序；

步驟3.2，選取曲率最小的超體素pc_s，計算pc_s的中心點(diǎn)和法向量，建立平面模型η_s；

步驟3.3，遍歷超體素集中其他超體素pc_i∈PC，若pc_i與η_s之間法向量夾角小于角度閾值θ_th，且pc_i與η_s在η_s法向量上的距離小于距離閾值γ_th，則把pc_i歸入η_s中；

步驟3.4，如果η_s中超體素個數(shù)大于個數(shù)閾值N_max，保留η_s；否則，刪除η_s，并找到曲率次小的pc_s′∈PC，建立平面模型η_s′，重復(fù)步驟3.3和3.4；

步驟3.5，PC中未分類的超體素，迭代的運(yùn)行步驟3.2-3.4，直至所有的超體素均被分類；

步驟3.6，保留模型包含超體素數(shù)量最多的模型，存入平面模型集合MS，刪除剩余模型；

步驟3.7，重復(fù)3.2-3.6，直至PC中所有超體素均被分類，或平面模型集合MS不再增加；

步驟4，以NP中點(diǎn)為曲面單元，以圓柱模型為模型單體，使用RANSAC方法，擬合曲面單元中的曲面模型，保存曲面模型集合MC；

步驟5，基于α擴(kuò)張優(yōu)化，將步驟1和2中提取的超體素單元和曲面點(diǎn)單元，分配給最優(yōu)的模型，即步驟3和4中建立的曲面或平面模型，實(shí)現(xiàn)單元分類，從而實(shí)現(xiàn)室內(nèi)結(jié)構(gòu)的提取與分割，包括以下子步驟：

步驟5.1，計算每個超體素pc_i∈PC到每個模型的距離，并將距離歸一化為0-1之間；

步驟5.2，計算每個曲面點(diǎn)p_i∈NP到每個模型的距離，并將距離歸一化為0-1之間；

步驟5.3，將超體素單元和曲面點(diǎn)單元與曲面模型和平面模型的匹配，看作能保證模型數(shù)量盡可能小的基礎(chǔ)上，最小化匹配誤差的搜索矩陣x^*，并借助α擴(kuò)張算法，最小化該目標(biāo)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)單元到模型的最優(yōu)匹配；

步驟5.4，對每個匹配的分割單元標(biāo)記不同顏色，輸出分割結(jié)果，完成室內(nèi)結(jié)構(gòu)分割。