基于点云数据的复杂建筑体三维建模方法技术

本发明专利技术公开一种基于点云数据的复杂建筑体三维建模方法，包括如下步骤：步骤1，对建筑体进行激光扫描，获取完整的建筑表面激光点云数据；步骤2，构建建筑体的二维线划图；步骤3，重建三维实体模型。此种建模方法可克服传统建模方法的局限性，实现快速、精确、高效率地建立建筑物三维模型。

Three dimensional modeling method of complex building based on point cloud data

The invention discloses a complex structure of point cloud data based on 3D modeling method, which comprises the following steps: Step 1, laser scanning of the building body, get the laser surface point cloud data integrity of the building; step 2, two-dimensional line building body drawing; step 3, the reconstruction of three dimensional solid model. This modeling method can overcome the limitations of traditional modeling methods, to achieve rapid, accurate and efficient building three-dimensional model of buildings.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种建模方法，特别涉及一种基于点云数据的复杂建筑体三维建模方法。
技术介绍
地面三维激光扫描技术(TerrestrialLaserScanning,TLS)是一种新兴的高精度立体扫描技术，又称为“实景复制技术”，该方法可突破传统测量方法单点测量的局限性，并具有非接触式、高效、高精度获取物体表面三维点云数据的优势。目前，三维激光扫描技术已在林业、地形测绘、智慧城市、工业测量、变形监测、数字文化遗产保护及修复等多个领域得到了广泛的应用，如，古建筑文物保护[1-2]，道路建模[3]，海洋勘测[4]，自然灾害监测[5]，数字城市[6]等，尤其是文化遗产的数字化领域成为研究的热点。如Pesci[7]等对意大利两座斜塔进行了三维数字化模型构建，结果为斜塔的监测和维护提供了准确数据来源；美国Washington大学等[8]利用了三维激光扫描技术对Michelangelo雕像进行了扫描并且进行了三维重建；Stamos等[9]使用三维激光扫描技术重建了圣皮埃尔大教堂。李必军等[10]从三维激光扫描点云数据中提取出了的建筑物特征线并恢复建筑物的三维模型和可视化表达。赵煦等[10]通过纠正的数字影像纹理映射到云岗石窟点云上，生成完整的三维景观，并实现文物立面的三维重建。赵彬等[11]等开展了三维几何模型的纹理映射技术研究，其基于ICP算法实现了点云与纹理数据的配准并较好地解决了纹理数据间的平滑处理。这些研究都已获得了良好的成果，但罕见有关土楼类复杂建筑三维建模的报道。其中涉及到的参考文献有：[1]周俊召,郑书民,胡松,等.地面三维激光扫描在石窟石刻文物保护测绘中的应用[J].测绘通报,2008(12):68-69.[ZHOUJunzhao,ZHENGShumin,HUSong.ApplicationofTerrestrial3DLaserScanningtoSurveyingandMappingofCulturalrelicsProtectioninGrottoesCarvedStone[J].BulletinofSurveyingandMapping,2008(12):68-69.][2]李滨.徕卡三维激光扫描系统在文物保护领域的应用[J].测绘通报,2008(6):72-73.[LIBin.ApplicationofLeica3DLaserScanningSystemIntheFieldofCulturalRelicsProtection[J].BulletinofSurveyingandMapping,2008(6):72-73.][3]张毅,闫利,崔晨风.地面三维激光扫描技术在公路建模中的应用[J].测绘科学,2008,33(5):100-102.[ZhangYi,YanLi,CuiChenfeng.ApplicationofTerrestrial3DLaserScanningtoHighwayModeling[J].ScienceofSurveyingandMapping,2008,35(5):100-102][4]李杰,孙楠楠,唐秋华,刘森波,周兴华.三维激光扫描技术在海岸线测绘中的应用[J].海洋湖沼通报,2012,3,90-95.[LiJie,SUNNannan,TANGQiuhua,LIUSenboandZHOUXinghua.ApplicationofThree-DimensionalLaserScanningTechnologyInCoastlineSurveying[J].TransactionsofOceanologyandLimnology.2012,3,90-95.][5]张庆圆,孙德鸿,朱本璋,蒋涛.三维激光扫描技术应用于沙丘监测的研究[J].测绘通报,2011(4):32-34.[ZHANGQingyuan,SUNDehong,ZHUBenzhang,JIANGTao.OnMonitoringofDunebyUsingLaserScanningTechnology[J].BulletinofSurveyingandMapping,2011(4):32-34.][6]李杰,周兴华,唐秋华,李君益,厉峰.三维激光扫描技术在数字城市中的应用[J].海岸工程,2011,30(3):28-33.[LIJie,ZHOUXinghua,TANGQiuhua,LIJunyi,LIFeng.Applicationof3DLaserScanningTechnologytoDigitalCity[J].CoastalEngineering,2011,30(3):28-33.][7]PesciA,CasulaG,BoschiE.LaserScanningtheGarisendaandAsinelliTowersinBologna(Italy):DetailedDeformationPatternsofTwoAncientLeaningBuildings[J].JournalofCulturalHeritage,2011,12(2):117-127.[8]AllenPK,TroccoliA,SmithB,etal.Newmethodsfordigitalmodelingofhistoricsites[J].IEEEComputerGraphicsandApplications,2003,23(6):32-41.[9]FruhC,ZakhorA.Constructing3Dcitymodelsbymergingaerialandgroundviews[J].ComputerGraphicsandApplications,IEEE,2003,23(6):52-61.[10]李必军,方志祥,任娟.从激光扫描数据中进行建筑物特征提取研究[J].武汉大学学报·信息科学版，2003,28(1):65-70.[LIBijun,FANGZhixiang,RENJuan.ExtractionofBuilding.sFeaturefromLaserScanningData[J].GeomaticsandInformationScienceofWuhanUniversity,2003,28(1):65-70.][11]赵彬.面向真实感三维建模的纹理贴图技术研究[D].北京:北京大学,2008.[ZHAOBin.ResearchonTechnologyforPhoto-Realistic3-DModeling[D].Beijing:BeiJingUniversity,2008.][12]丁延辉,邱冬炜,王凤利,杨锐.基于地面三维激光扫描数据的建筑物三维模型重建[J].测绘通报,2010,(3):55-57[DingYanhui,QiuDongwei,WangFengli,YangRui.BuildingThree-dimensionalModelReconstructionBasedonTerrestrial3DLaserScanningData[J].BulletinofSurveyingandMapping,2010,(3)：55-57.][13]化蕾,黄洪宇,陈崇成.基于激光点云数据的客家土楼三维建模[本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于点云数据的复杂建筑体三维建模方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1，对建筑体进行激光扫描，获取完整的建筑表面激光点云数据；步骤2，构建建筑体的二维线划图；步骤3，重建三维实体模型。

【技术特征摘要】
1.一种基于点云数据的复杂建筑体三维建模方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1，对建筑体进行激光扫描，获取完整的建筑表面激光点云数据；步骤2，构建建筑体的二维线划图；步骤3，重建三维实体模型。2.如权利要求1所述的基于点云数据的复杂建筑体三维建模方法，其特征在于：所述步骤1中，采用FAROFocus3D扫描仪对建筑体进行激光扫描。3.如权利要求1所述的基于点云数据的复杂建筑体三维建模方法，其特征在于：所述步骤1中，采用多站扫描方式对建筑体进行扫描，再对得到的点云数据进行处理，得到完整的建筑表面激光点云数据。4.如权利要求3所述的基于点云数据的复杂建筑体三维建模方法，其特征在于：所述步骤1中，采用多站扫描方式对建筑体进行扫描的具体过程是：首先，设置多个测站，并使各相邻测站之间具有扫描重叠区域；其次，在各相邻测站之间的扫描重叠区域设置靶标，且靶标位于测站观测区的不同方位角方向，在高度及距离上均匀分布且避免共线或共面；最后，某测站扫描数据完整后，进行下一站的扫描工作，直到完成所有测站的扫描工作。5.如权利要求3所述的基于点云数据的复杂建筑体三维建模方法，其特征在于：所述步骤1中，对点云数据进行处理的具体过程是：首先对点云数据进行配准拼接，然后进行去噪处理，最后对点云数据赋色，得到完整的建筑表...

【专利技术属性】
技术研发人员：何原荣，郑渊茂，潘火平，何宇东，
申请(专利权)人：厦门理工学院，
类型：发明
国别省市：福建;35