【技术实现步骤摘要】
一种3D城市场景自动重建方法
本专利技术涉及计算机视觉领域,具体涉及一种3D城市场景自动重建方法。技术背景对城市场景的可靠再现是计算机视觉研究的一个重要问题,现在有很多用于从图像重建准确和密集的3D点云的方法。除了根据图像计算这些点之外,还存在其他类型的点云数量的增加,例如机载LiDAR数据和激光扫描仪。尽管这些点云可以令人印象深刻的方式呈现,但是许多应用(例如导航,模拟,虚拟现实)仍然需要多边形模型作为基础。从点云重建多边形模型仍然是一个难点。从点云计算城市重建的主要困难是数据质量低下,例如获得的城市场景中的点云通常具有明显的缺失区域以及不均匀的点密度。这是因为数据采集过程中不可避免的受到遮挡因此将有关城市场景结构的先验知识纳入重建过程变得十分重要。现有的从点云计算城市重建的方法被设计用于处理特定类型的输入。无论是MVS点云,机载激光雷达数据,还是激光扫描,都很难扩展这些方法来处理来自其他来源的数据。此外,现有的大多数方法都需要将场景分割成单独的建筑物,其中一些需要进一步提取单独的外观,这通常会导致处理时间长。将场景的语义分割成有意义的建筑物或立面,仍然是一个未解决的问题,自动的方法往往会产生不满意的分割。本专利技术方法可以很好地解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提出一种3D城市场景自动重建方法,其可以解决传统技术中的城市场景重建存在的处理时间长,鲁棒性差等问题。本专利技术解决上述技术问题采用的方案是:一种3D城市场景自动重建方法,包括以下步骤:S1、输入点云数据;S2、提取平面段;S3、生成候选框;S4、候选框选择:S5、生成 ...
【技术保护点】
一种3D城市场景自动重建方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、输入点云数据;S2、提取平面段;S3、生成候选框;S4、候选框选择:S5、生成场景表面模型。
【技术特征摘要】
1.一种3D城市场景自动重建方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、输入点云数据;S2、提取平面段;S3、生成候选框;S4、候选框选择:S5、生成场景表面模型。2.根据权利要求书1所述的一种3D城市场景自动重建方法,其特征在于,S1、输入点云数据,包括如下步骤:S11、输入点云数据P或者利用激光扫描仪、深度相机或者其他扫描设备采集城市建筑表面点云信息,作为输入点云数据。3.根据权利要求书1所述的一种3D城市场景自动重建方法,其特征在于,S2、提取平面段,包括如下步骤:S21、由于建筑物主要由轴对齐的平面组成,首先确定场景的三个主方向,从点云的正态分布的直方图中确定前三个强峰值,将三个峰值的对应法线方向作为主导方向,转换点云,使其主方向与给定坐标系的轴线对齐,如果给出,直接使用法线信息,否则,k近邻的主成分分析来估计每个点的法线值;S22、利用RANSAC算法从输入点云中提取大量的平面片段,考虑到点云中的噪声和离群值,多次运行RANSAC算法,生成大量的初始平面段。S23、迭代细化S22中的初始平面段,根据平面支撑点的个数对平面进行评分,然后从平均得分最低的一对平面片段开始,如果满足以下两个条件,将它们合并:1)两平面之间的夹角小于阈值θt;2)从一个平面到另一个平面的质心的距离小于一个阈值dt;利用最小二乘法将得分最低的一对平面拟合成新的平面,重复这个过程,直到合并完所有的平面段。4.根据权利要求书3所述的一种3D城市场景自动重建方法,其特征在于,还包括如下步骤:S24、对于缺失的点云数据,为了确保重建数据的完整性,需要从相邻的平面区域确定缺失的墙壁;S241、首先将点投影到地平面上生成高度图,并将投影点的高度值进行光栅化;S242、之后,通过使用双边过滤器来平滑高度图;S243、然后,使用霍夫变换方法在高度图上检测线段,由于高度图是用正交投影生成的,所以检测到的线段实际是建筑物的墙壁和屋顶的交叉点,因此,可通过将垂直平面拟合到检测的线段来确定这些壁面。5.根据权利要求书1所述的一种3D城市场景自动重建方法,其特征在于,S3、生成候选框,包括如下步骤:S31、根据平面方向将精炼的平面方向划分成三大类:Gx、Gy和Gz,分别与三个主导方向相一致,支撑平面将输入点云的空间划分为一组轴对齐的框体;S32、假设Nx,Ny和Nz是沿着三个主导方向的平面的数量(|Gx|=Nx,|Gy|=Ny,|Gz|=Nz),候选框的总数可通过公式(1)计算得到:N=(Nx-1)·(Ny-1)·(Nz-1)(1)。6.根据权利要求书1所述的一种3D城市场景自动重建方法,其特征在于,S4、候选框选择,包括如下步骤:S41、假定生成N个候选框B={bi}(1≤i≤N),选择这些框体的一个子集来近似由点样本P表示的建筑物的3D几何形状,最终近似的建筑场景支持高保真数据拟合和密实...
【专利技术属性】
技术研发人员:王国强,张斌,骞志彦,陈学伟,
申请(专利权)人:视缘上海智能科技有限公司,
类型:发明
国别省市:上海,31
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