[發明專利]一種基于點云數據的建筑物立面提取方法

有效

• 申請號: 202210659698.2
• 申請日: 2022-06-13
• 公開（公告）號: CN114742957B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 于冰;胡金龍;胡云亮
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T15/00
• 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點云數據的建筑物立面提取方法，包括預處理待提取立面的三維點云數據；基于三維點云數據創建3D霍夫變換的計數器，對所述計數器進行3D高通濾波，基于濾波后的計數器得到所有的潛在平面；創建約束條件對所述潛在平面進行立面約束，獲得滿足約束條件的平面作為潛在立面；對所述潛在立面進行精煉，去除非立面點云；對精煉后的立面進行立面邊界標定；對標定成果再次進行所述立面約束，得到建筑物立面點云。本發明的目的在于提供一種基于點云數據的建筑物立面提取方法，解決的技術問題包括現有技術中3D霍夫變換用于建筑物立面提取時存在的峰值模糊、立面邊界混淆等，實現削弱峰值模糊的影響、有效區分立面邊界等目的。

技術領域

本發明涉及建筑物立面的圖像算法領域，具體涉及一種基于點云數據的建筑物立面提取方法。

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建模所需信息是目前面臨的主要問題之一。建筑立面圖反應了建筑物表面的幾何結構及其特征，不僅能夠直接服務于城市舊城改造、城市規劃以及智慧城市建設等，還提供了一種簡單、靈活的方式來重建大規模3D建筑模型。通過傳統測量方法采集建筑立面圖成本高昂且效率低下，而三維激光點云提取立面技術以其獨有的優勢，成為當前建筑物立面提取的熱點方法。

現有技術中，本案發明人提出了“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），該方法克服了傳統技術依賴人工分割與輸入的缺陷，能夠實現全自動進行點云分割、全自動的從點云中獲取平面。然而發明人在大量的深入研究過程中發現，該方法在實際運用過程中還存在如下弊端：（1）通過3D霍夫變換提取立面時無法達到精度和效率的平衡，角度分辨率每提升1倍，算法運算量和內存開銷都將變為原來的4倍，這對于大體量點云數據的處理十分不友好；（2）由于步長設置、數據噪聲等原因，特征曲線通常并不嚴格的相交于一個點，因此3D霍夫變換出現峰值模糊問題，導致立面提取存在較大困難；（3）對于建筑物點云數據而言，由于樓棟之間的緊鄰特性，存在難以區分鄰近和相似立面邊界的問題，即容易存在不同建筑物的相似立面被誤認為同一個平面的問題。現有技術中還沒有相關研究意識到上述弊端的存在，更無從談起對這些弊端進行解決。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于點云數據的建筑物立面提取方法，解決的技術問題包括現有技術中3D霍夫變換用于建筑物立面提取時存在的峰值模糊、立面邊界混淆等，實現削弱峰值模糊的影響、有效區分立面邊界等目的。

本發明通過下述技術方案實現：

一種基于點云數據的建筑物立面提取方法，包括：

預處理待提取立面的三維點云數據；

基于三維點云數據創建3D霍夫變換的計數器，對所述計數器進行3D高通濾波，基于濾波后的計數器得到所有的潛在平面；

創建約束條件對所述潛在平面進行立面約束，獲得滿足約束條件的平面作為潛在立面；

對所述潛在立面進行精煉，去除非立面點云；

對精煉后的立面進行立面邊界標定；

對標定成果再次進行所述立面約束，得到建筑物立面點云。

針對現有技術中建筑物立面提取時存在的峰值模糊、立面邊界混淆等問題，本發明提出一種基于點云數據的建筑物立面提取方法，本方法首先對待提取立面的三維點云進行預處理，然后引入3D霍夫變換（3D Hough Transform），創建3D霍夫變換的計數器（accumulator）。