[發明專利]一種基于建筑物立面點云的立面圖生成方法

有效

• 申請號: 202210659630.4
• 申請日: 2022-06-13
• 公開（公告）號: CN114742968B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 于冰;胡金龍;王冰
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G06T17/10
• 分類號: G06T17/10;G06T19/20;G06T5/00;G06T5/20;G06T5/40;G06T7/13;G06T7/194
• 代理公司: 成都云縱知識產權代理事務所(普通合伙) 51316
• 代理人: 伍星;劉沙粒

本發明公開了一種基于建筑物立面點云的立面圖生成方法，基于建筑物立面點云生成初始特征圖；對所述初始特征圖進行圖像增強，得到單波段特征圖像、三波段特征圖像；在單波段特征圖像上提取建筑物邊界、在三波段特征圖像上提取門窗邊界；合并建筑物邊界與門窗邊界，得到建筑物立面圖。本發明提供一種基于建筑物立面點云的立面圖生成方法，以解決現有技術中從建筑物立面點云中提取出立面圖的技術難題，實現自動且穩定的基于立面點云提取立面圖，降低對點云數據的質量要求，提高立面圖提取方法的可遷移性的目的。

技術領域

本發明涉及建筑物測繪領域，具體涉及一種基于建筑物立面點云的立面圖生成方法。

背景技術

建筑物是城市場景中人造物體的主要類型。隨著城市規劃、智慧城市和建筑信息模型（BIM）的不斷發展，這些領域對建筑物結構信息及其特征的需求越來越大，要求也越來越高，如何高效和精確獲取這些數據以及3D建模所需信息，是當前建筑物測繪領域面臨的主要問題之一。建筑立面圖（Building facade map）反應了建筑物表面的幾何結構及其特征，它不僅能夠直接服務于舊城改造、城市規劃以及智慧城市建設等，還為大規模的建立3D建筑模型提供了簡單靈活的方式。但是，由于絕大多數早期城市建筑的幾何形狀都沒有記錄，因此需要通過測量技術獲取建筑物的立面信息，通過傳統測量方法收集這些立面數據效率低下且成本巨大。

隨著遙感技術的不斷發展，通過激光掃描獲得物體的3D點云數據已經成為成熟手段，因此人們也逐漸開始嘗試直接從建筑物的3D點云數據中提取立面圖，主要方法為：（一）直接提取：基于3D點云的幾何信息，如距離變化、法線變化、曲率變化和3D點云的密度等，直接從原始或預處理后的3D點云中提取立面圖；（二）間接提取：分割建筑物立面，再通過對建筑物特征（如門窗等）做特征提取以識別建筑物立面，獲得立面圖。

但是，這些現有技術在實際應用過程中仍存在諸多局限：（1）對3D點云數據要求高，依賴于多種特征信息，如點云RGB色彩、強度信息以及2D深度圖像等，難以應對僅含坐標信息的點云數據，提高了點云采集的硬件要求和成本；（2）魯棒性不高，當數據質量不佳、立面點云存在遮擋、噪聲、密度不均等的情況下時，效果較差精度較低、甚至完全無法工作；（3）對用戶參與度具有較高要求，難以實現直接從無序的3D點云數據中自動提取建筑物立面圖；（4）可遷移性低，一種方法或模型通常對于一個特定場景的數據具有較好的效果而在其他場景甚至其他數據上則表現較差。

此外，“一種帶約束的建筑物立面正射影像圖提取方法”（授權公告號CN113256813B），該方法公開了以獲取的建筑物立面點云為基礎生成建筑物立面正射影像圖，但是該方法是依靠常規的平面方程投影來生成立面正射影像圖；且作為本領域公知常識，立面正射影像圖是柵格的圖片，與本申請所想要獲取的矢量化的立面圖完全不同。

綜上，如何從無序的、質量不一的立面點云數據中穩定的提取出建筑物立面圖仍然是亟需解決的技術難題。

發明內容

本發明提供一種基于建筑物立面點云的立面圖生成方法，以解決現有技術中從建筑物立面點云中提取出立面圖的技術難題，實現自動且穩健的基于立面點云提取立面圖，降低對點云數據的質量要求，提高立面圖提取方法的可遷移性的目的。

本發明通過下述技術方案實現：

一種基于建筑物立面點云的立面圖生成方法，包括：

基于建筑物立面點云生成初始特征圖；

對所述初始特征圖進行圖像增強，得到單波段特征圖像、三波段特征圖像；

在單波段特征圖像上提取建筑物邊界、在三波段特征圖像上提取門窗邊界；

合并建筑物邊界與門窗邊界，得到建筑物立面圖。