建筑物轮廓线自动提取方法、装置、终端设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种建筑物轮廓线自动提取方法、装置、终端设备及存储介质，所述方法包括：获取目标区域的目标点云数据；基于布料模拟点云滤波算法对所述目标点云数据进行点云滤波，以得到非地面点云集合；从所述非地面点云集合中提取预设数量的屋顶面片点云，其中，一个屋顶面片点云对应一个建筑物；根据AlphaShape方法从各屋顶面片点云对应的非地面点云数据中获取建筑物外轮廓线；对各屋顶面片点云对应的所述建筑物外轮廓线进行规则化处理，以得到目标区域内的所有建筑物轮廓线。本申请的建筑物轮廓线自动提取方法能够有效提升建筑物轮廓线的精度，且能够同时提取区域范围内的多个建筑物轮廓线。范围内的多个建筑物轮廓线。范围内的多个建筑物轮廓线。

【技术实现步骤摘要】
建筑物轮廓线自动提取方法、装置、终端设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及自动测量领域，尤其涉及一种建筑物轮廓线自动提取方法、装置、终端设备及存储介质。

技术介绍

[0002]基于影像的建筑物轮廓线提取方法，都具有一定的缺点和局限性，且对三维建筑物特征提取存在边缘破碎，遮挡情况处理不准确等问题。相较于影像数据，利用点云数据提供的建筑物三维信息提取建筑物更加可靠。然而，点云数据是离散的点，在提取建筑物轮廓时，提取精度很容易受点云密度的影响。同时，点云数据不容易访问，成本远远高于高分辨率航空或卫星图像，也限制了点云数据应用的范围。
[0003]现有的基于点云数据提取轮廓线的方法中，提取的轮廓线往往精度较低，不易于推广使用，因此，亟需一种能够高精度的轮廓线提取方法。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本公开实施例提供了一种建筑物轮廓线自动提取方法、装置及计算机可读存储介质，具体方案如下：
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种建筑物轮廓线自动提取方法，所述方法包括：
[0006]获取目标区域的目标点云数据；
[0007]基于布料模拟点云滤波算法对所述目标点云数据进行点云滤波，以得到非地面点云集合；
[0008]从所述非地面点云集合中提取预设数量的屋顶面片点云，其中，一个屋顶面片点云对应一个建筑物；
[0009]根据AlphaShape方法从各屋顶面片点云对应的非地面点云数据中获取建筑物外轮廓线；
[0010]对各屋顶面片点云对应的所述建筑物外轮廓线进行规则化处理，以得到目标区域内的所有建筑物轮廓线。
[0011]根据本申请实施例的一种具体实施方式，所述基于布料模拟点云滤波算法对所述目标点云数据进行点云滤波，以得到非地面点云集合的步骤，包括：
[0012]翻转所述目标点云数据，以得到翻转点云数据；
[0013]初始化布料格网，以得到具有预设格网点数量的初始布料格网；
[0014]将所述翻转点云数据与所述初始布料格网中的格网点投影至同一水平面；
[0015]计算所述格网点最近邻点的高程值以及所述格网点因重力产生的位移值；
[0016]重复执行格网点标记步骤，直至所述格网点的最大高程变化值小于预设数值或达到预设迭代次数，以得到布料格网中的格网点的高程值；
[0017]计算所述目标点云数据的点与所述布料格网的格网点之间的高度距离，将所述高度距离大于地面点阈值的目标点云数据的点统计为非地面点云集合；
[0018]所述格网点标记步骤包括：
[0019]比较所述高程值和所述位移值的大小，若所述位移值小于或等于所述高程值，则将所述格网点最近邻点的高程值赋值给所述格网点。
[0020]根据本申请实施例的一种具体实施方式，所述从所述非地面点云集合中提取预设数量的屋顶面片点云的步骤，包括：
[0021]根据随机抽样一致性算法从所述非地面点云集合中抽取屋顶法向量构建模型；
[0022]计算所述非地面点云集合中的点云数据到所述屋顶法向量构建模型的投影差；
[0023]根据所述点云数据的密度设置投影差阈值和迭代次数，迭代执行比较划分步骤以划分出预设数量的屋顶面片；
[0024]所述比较划分步骤包括：将所述投影差大于投影差阈值的点云数据划分为屋顶面片集，将所述投影差小于投影差阈值的点云数据划分为局外点集。
[0025]根据本申请实施例的一种具体实施方式，所述根据AlphaShape方法从各屋顶面片点云对应的非地面点云数据中获取建筑物外轮廓线的步骤，包括：
[0026]获取各屋顶面片对应的非地面点云数据，以得到建筑物点云集合；
[0027]通过设置预设半径的圆围绕所述建筑物点云集合进行滚动，得到所述建筑物点云集合的边界线点集；
[0028]连接所述边界线点集，以得到建筑物外轮廓线。
[0029]根据本申请实施例的一种具体实施方式，所述根据AlphaShape方法从各屋顶面片点云对应的非地面点云数据中获取建筑物外轮廓线的步骤之后，所述方法还包括：
[0030]基于Douglas
‑
Peucker算法去除所述建筑物外轮廓线中的冗余点，以得到简化建筑物外轮廓线；
[0031]使用所述简化建筑物外轮廓线执行所述对所述建筑物外轮廓线进行规则化处理，以得到目标建筑物轮廓线的步骤。
[0032]根据本申请实施例的一种具体实施方式，所述对所述建筑物外轮廓线进行规则化处理，以得到目标建筑物轮廓线的步骤包括：
[0033]将所述建筑物外轮廓线内包括的点云数据投影至二维参考坐标系，并确定所述建筑物外轮廓线的各边界轮廓点；
[0034]循环第一步骤以得到对应轮廓点数量最多的矩形模型为第一层级外接矩形；
[0035]循环第二步骤以得到最小外接矩形；
[0036]基于所述最小外接矩形进行规则化以得到目标建筑物轮廓线；
[0037]其中，所述第一步骤包括：
[0038]取二维参考坐标系平面中任一边界轮廓点与其最近点确定第一直线方向；
[0039]取垂直所述第一直线方向的另一方向作为第二直线方向；
[0040]以所述边界轮廓点为原点，所述第一直线方向和所述第二直线方向分别作为坐标系的x轴和y轴，建立局部坐标系；
[0041]将建筑物轮廓点投影至所述局部坐标系，并根据所述建筑物轮廓点和所述局部坐标系的坐标轴确定对应所述建筑物轮廓点的矩形；
[0042]记录所述矩形内包括的建筑物轮廓点数量；
[0043]所述第二步骤包括：
[0044]将剩余边界轮廓点投影至所述第一层级外接矩形；
[0045]比较剩余边界轮廓点距离所述第一层级外接矩形边界的距离是否大于间距阈值，所述间距阈值为二倍平均点间距；
[0046]若剩余边界轮廓点距离所述第一层级外接矩形边界的距离大于间距阈值，则将剩余边界轮廓点对应的区域确定为下一层级的最小外接矩形；
[0047]若剩余边界轮廓点距离所述第一层级矩形边界的距离小于间距阈值，则导出当前层级的外接矩形作为最小外接矩形。
[0048]根据本申请实施例的一种具体实施方式，所述将所述建筑物外轮廓线内包括的点云数据投影至二维参考坐标系，并确定所述建筑物外轮廓线的各边界轮廓点的步骤，包括：
[0049]将所述建筑物外轮廓线内包括的点云数据投影至二维参考坐标系；
[0050]对点云数据以二倍平均点间距作为格网间距进行格网划分；
[0051]检测每一格网单元的八邻域；
[0052]将邻域中存在空格网单元的格网单元作为边界格网单元；
[0053]在每一边界格网单元中逐点搜索k邻近，以得到各边界轮廓点。
[0054]第二方面，本申请实施例提供了一种建筑物轮廓线自动提取装置，所述装置包括：
[0055]第一获取模块，用于获取目标区域的目标点云数据；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种建筑物轮廓线自动提取方法，其特征在于，所述方法包括：获取目标区域的目标点云数据；基于布料模拟点云滤波算法对所述目标点云数据进行点云滤波，以得到非地面点云集合；从所述非地面点云集合中提取预设数量的屋顶面片点云，其中，一个屋顶面片点云对应一个建筑物；根据AlphaShape方法从各屋顶面片点云对应的非地面点云数据中获取建筑物外轮廓线；对各屋顶面片点云对应的所述建筑物外轮廓线进行规则化处理，以得到目标区域内的所有建筑物轮廓线。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于布料模拟点云滤波算法对所述目标点云数据进行点云滤波，以得到非地面点云集合的步骤，包括：翻转所述目标点云数据，以得到翻转点云数据；初始化布料格网，以得到具有预设格网点数量的初始布料格网；将所述翻转点云数据与所述初始布料格网中的格网点投影至同一水平面；计算所述格网点最近邻点的高程值以及所述格网点因重力产生的位移值；重复执行格网点标记步骤，直至所述格网点的最大高程变化值小于预设数值或达到预设迭代次数，以得到布料格网中的格网点的高程值；计算所述目标点云数据的点与所述布料格网的格网点之间的高度距离，将所述高度距离大于地面点阈值的目标点云数据的点统计为非地面点云集合；所述格网点标记步骤包括：比较所述高程值和所述位移值的大小，若所述位移值小于或等于所述高程值，则将所述格网点最近邻点的高程值赋值给所述格网点。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述非地面点云集合中提取预设数量的屋顶面片点云的步骤，包括：根据随机抽样一致性算法从所述非地面点云集合中抽取屋顶法向量构建模型；计算所述非地面点云集合中的点云数据到所述屋顶法向量构建模型的投影差；根据所述点云数据的密度设置投影差阈值和迭代次数，迭代执行比较划分步骤以划分出预设数量的屋顶面片；所述比较划分步骤包括：将所述投影差大于投影差阈值的点云数据划分为屋顶面片集，将所述投影差小于投影差阈值的点云数据划分为局外点集。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据AlphaShape方法从各屋顶面片点云对应的非地面点云数据中获取建筑物外轮廓线的步骤，包括：获取各屋顶面片对应的非地面点云数据，以得到建筑物点云集合；通过设置预设半径的圆围绕所述建筑物点云集合进行滚动，得到所述建筑物点云集合的边界线点集；连接所述边界线点集，以得到建筑物外轮廓线。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据AlphaShape方法从各屋顶面片点云对应的非地面点云数据中获取建筑物外轮廓线的步骤之后，所述方法还包括：
基于Douglas
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Peucker算法去除所述建筑物外轮廓线中的冗余点，以得到简化建筑物外轮廓线；使用所述简化建筑物外轮廓线执行所述对所述建筑物外轮廓线进行规则化处理，以得到目标建筑物轮廓线的步骤。6.根据权利要求1所述的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军民，贾秋英，马宏玖，黎景良，王子盟，颜志臻，邱文贤，宁毅，张羽，王顶峰，
申请(专利权)人：中煤数字科技广州有限公司，
类型：发明
国别省市：