基于三维Voronoi图的建筑物屋顶面片分割方法技术
【技术实现步骤摘要】
基于三维Voronoi图的建筑物屋顶面片分割方法
本专利技术涉及利用机载激光雷达数据进行建筑物三维重建
，尤其涉及一种基于三维Voronoi图的建筑物屋顶面片分割方法。
技术介绍
地图是传统的表达、传输和研究地理信息的方式及载体，数字地球和数字城市的出现打破了这一传统观念，使人类在描述和分析地表空间事务的信息上，获得了从二维到三维的突破性飞跃。三维城市模型已被广泛的应用于城市规划、微气候研究、空气污染分析、噪音传播分析、军事、通信、虚拟现实等诸多领域，对城市建筑物三维模型的需求与日俱增。机载激光雷达(LiDAR，LightDetectionandRanging)是近些年来发展起来的一种新型非接触式主动遥感探测技术，在实时获取三维空间信息方面取得了重大突破，其具有自动化程度高、受天气影响小、数据生产周期短、精度高、生产成本低等特点，目前已广泛应用于地形测绘、森林垂直结构探测、水利电力设计、公路铁路设计、海岸线分析等领域，特别在建筑物三维重建领域机载LiDAR系统发挥了不可替代的作用。建筑物屋顶面片分割是基于LiDAR点云数据进行建筑物三维重建的关键步骤，所以，...
【技术保护点】
一种基于三维Voronoi图的建筑物屋顶面片分割方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤a，对原始机载LiDAR点云数据进行滤波，区分点云数据中的地面点与非地面点；步骤b，针对步骤a中得到的非地面点，确定植被点，对于所述植被点进行粗略剔除，获得包含少量植被、汽车和/或路灯的较小地物的点集；步骤c，针对步骤b中获得的点集，构建三维Voronoi邻域系统；步骤d，利用步骤c中构建的三维Voronoi邻域系统，采用协方差分析方法，提取点云中任意一点p处的法向量v1和平整度F，当平整度F小于预设阈值FT时认为点p邻域中的点为共面点，即为点云中的建筑物点，剔除点云中包含的少量植被、汽车和...
【技术特征摘要】
1.一种基于三维Voronoi图的建筑物屋顶面片分割方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤a，对原始机载LiDAR点云数据进行滤波，区分点云数据中的地面点与非地面点；步骤b，针对步骤a中得到的非地面点，确定植被点，对于所述植被点进行粗略剔除，获得包含少量植被、汽车和/或路灯的较小地物的点集；步骤c，针对步骤b中获得的点集，构建三维Voronoi邻域系统；步骤d，利用步骤c中构建的三维Voronoi邻域系统，采用协方差分析方法，提取点云中任意一点p处的法向量v1和平整度F，当平整度F小于预设阈值FT时认为点p邻域中的点为共面点，即为点云中的建筑物点，剔除点云中包含的少量植被、汽车和/或路灯的较小地物的点，获取点云中的建筑物点；步骤e，针对步骤d中获得的建筑物点，计算建筑物墙面特征Ffacade，当Ffacade的值近似等于1时，认为点p为建筑物墙面点，剔除点云中建筑物墙面点，获得点云中的建筑物屋顶点；步骤f，针对步骤e中获得的点云中建筑物屋顶点，利用曲面平滑度约束阈值、种子点、平整度阈值，以及步骤d中构建的三维Voronoi邻域系统和提取的法向量，对建筑物屋顶点进行曲面区域增长，得到建筑物各屋顶面片对应的点云，完成建筑物屋顶面片分割。2.根据权利要求1所述的基于三维Voronoi图的建筑物屋顶面片分割方法，其特征在于，步骤b中，所述确定植被点，具体为：根据机载LiDAR脉冲具有多次回波的特性，按照如下公式计算一束激光脉冲首末回波在高程上的差值H，H＝Hfirst－Hlast，式中，Hfirst为该激光束首次回波生成点的高程，Hlast为该激光束末次回波生成点的高程，当高程差H小于预设阈值HT时，认为该束激光脉冲打在植被上，生成的数据点为植被点。3.根据权利要求1所述的基于三维Voronoi图的建筑物屋顶面片分割方法，其特征在于，步骤c中，所述三维Voronoi邻域系统中的邻域单元用如下公式表示：Vi＝{q∈Rm|||q-pi||≤||q-pj||,pi,pj∈P,j≠i}，式中，m的值为3以表示三维空间，P＝{p1,p2,…,pn}表示三维空间中的点集，||q-p||表示三维空间中q与p两点间的欧式距离，Vi表示集中在任意一点pi周围满足上式条件的所有点q构成的区域，即三维Voronoi元胞。4.根据权利要求1所述的基于三维Voronoi图的建筑物屋顶面片分割方法，其特征在于，步骤d中，点p处的协方差矩阵表示如下：其...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱云集，王楠，许雪松，郭丹丹，
申请(专利权)人：航天科工智慧产业发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11
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