基于点云数据的建筑立面及屋顶色彩和谐度自动判定方法技术

本发明专利技术公开的是一种基于点云数据的建筑立面及屋顶色彩和谐度自动判定方法，包括以下具体步骤：外业采集－〉照片预处理－〉点云数据预处理－〉分类LAS建筑物－〉提取建筑物覆盖区－〉建筑色彩提取与转换－〉建筑色彩和谐度判断，完成建筑立面及屋顶色彩和谐度的自动判定操作。本发明专利技术不仅通过划定色彩基准区域与色彩协调区域范围，针对不同范围内的建筑提出了不同的建筑色彩管控方法，快速识别出片区内色彩不和谐建筑清单，还根据每个单体建筑与周边相邻建筑的和谐度差异来快速识别出色彩不和谐建筑清单。谐建筑清单。谐建筑清单。

【技术实现步骤摘要】
基于点云数据的建筑立面及屋顶色彩和谐度自动判定方法


[0001]本专利技术涉及的是城市片区色彩研究的领域，更具体地说是一种基于点云数据的建筑立面及屋顶色彩和谐度自动判定方法。

技术介绍

[0002]城市色彩是一种系统存在，完成的城市色彩规划设计，应对所有的城市色彩构成因素统一进行分析规划，确定城市主色系统或辅色系统，然后确定各种建筑物和其它物体的永久固有基准色，再确定包括城市广告和公交车辆等等流动色，包括街道点缀物及窗台摆设物等等的临时色，为城市风貌规划、建设和管理提供了重要的参考依据。
[0003]现有的城市街区建筑色彩的评估一般包括：
[0004]1将城市街区的沿街建筑进行编号；获取所述沿街建筑的街景图片和建筑墙身基准色；
[0005]2、将所述街景图片构建建筑沿街立面实景图；
[0006]3、提取所述建筑沿街立面实景图的色彩信息，并根据所述色彩信息绘制色彩调和分析表；
[0007]4、根据判定结果整改所述城市街区中色彩不和谐的建筑。
[0008]现有技术在进行色彩和谐度判定的过程中存在的以下不足之处：
[0009]首先，建筑色彩研究范围覆盖度不足；
[0010]由于现有技术成果对色彩识别内容的局限性，对于城市色彩的研究范围主要局限于有街景图的街区层面，缺少宏观视角下针对城市大片区色彩的研究，同时缺少微观视角下针对建筑单体及其屋顶、墙面色彩的细化研究。
[0011]其次，建筑色彩提取方法精确度不足；
[0012]现有技术对建筑色彩的提取具有局限性，通过街景图只能识别街道两侧建筑的立面色彩，且只能应用于路幅较宽的主次干路，无法获取每栋建筑的色彩，也无法提取建筑单体屋顶与墙面的颜色，数据采集的完整度与精确度不足；
[0013]第三：建筑色彩和谐度判定完整度不足；
[0014](1)现有技术只能判定相邻建筑色彩的和谐程度，缺乏对大场景整体建筑色彩和谐度分析的有效手段；
[0015](2)目前技术方法只能通过相邻建筑间逐一核对，来查找不和谐的建筑单体，缺少一次性快速提取不和谐建筑的方法。

技术实现思路

[0016]本专利技术公开的是一种基于点云数据的建筑立面及屋顶色彩和谐度自动判定方法，其主要目的在于克服现有技术存在的上述不足和缺点。
[0017]本专利技术采用的技术方案如下：
[0018]一种基于点云数据的建筑立面及屋顶色彩和谐度自动判定方法，所述判定方法包
括以下具体步骤：
[0019]步骤一：外业采集，外业无人机拍摄，利用无人机倾斜摄影，获取照片数据；
[0020]步骤二：照片预处理，将步骤一采集的原始场景照片通过白平衡修正处理，得到更加趋于自然光下的图像；
[0021]步骤三：点云数据预处理，形成一个能够直接提取完整研究范围内全部建筑物矢量轮廓并识别其屋顶与墙面的点云数据库；
[0022]步骤四：分类LAS建筑物，通过在LAS数据集中关闭地面点和噪点之后，使用分类LAS建筑物工具中，使用激进分类方法，选择分类屋顶下部，并赋予屋顶下部的分类代码为32，运算结果中分类代码为6的点判定为建筑屋顶点，分类代码为32的点为建筑墙面点，完成建筑物分类；
[0023]步骤五：提取建筑物覆盖区，将步骤四分类得到的建筑物的LAS点提取2D建筑物覆盖区；
[0024]步骤六：建筑色彩提取与转换，对每个LAS点关联建筑编号ID、建筑部位分类与RGB色空间到孟塞尔色空间的转换，得到该建筑单体的屋顶主导色与墙面主导色；
[0025]步骤七：建筑色彩和谐度判断，先进行片区色彩和谐度判定，然后再判定单体建筑与周边相邻建筑色彩和谐度，判定该检测建筑与周边色彩是否和谐，完成建筑立面及屋顶色彩和谐度的自动判定操作。
[0026]更进一步，所述步骤二中的白平衡修正处理的方法包括以下具体方式：
[0027](1)使用固定值，对于8位的图像(0～255)，取128作为灰度值；
[0028](2)计算增益系数，分别计算三通道的平均值R
aver
，G
aver
，B
aver
，则
[0029][0030][0031]其中，R
k
，G
k
，B
k
为新像素值，R
i
，G
i
，B
i
为原像素值，通过新像素值构成新的图片。
[0032]更进一步，所述步骤三中的点云数据预处理包括以下具体步骤；包括以下具体步骤：
[0033](1)基于摄影测量原理生成LAS点云数据；
[0034](2)创建LAS数据集，使用ArcGIS Pro 2.9软件，在文件夹中新建LAS数据集，将多个LAS数据添加到新建的LAS数据集中；
[0035](3)分类LAS地面点，使用ArcGIS Pro2.9中分类LAS地面点工具，将未分配的LAS点云分类成地面点与未分配两类；
[0036](4)生成DEM，通过过滤出LAS点云中的地面点，使用LAS数据集转栅格工具生成数字高程模型DEM；
[0037](5)分类LAS噪点，通过使用分类LAS噪点工具中距离地面相对高度方法，基准面为前一步生成的DEM，在区分异常高点时使用分类LAS噪点工具中绝对高度方法，最大高度为最高建筑物的最高点。
[0038]更进一步，所述步骤五中提取建筑物覆盖区的具体步骤如下：
[0039](1)生成建筑物栅格，提取建筑物覆盖区首先要将建筑物点转为栅格数据，可以得
到LAS建筑物点所在的位置；
[0040](2)生成建筑物要素类，将建筑物栅格转为面需要使用栅格转面工具，栅格中的建筑物像元聚类将成为新图层中的面；
[0041](3)清理建筑物面，清理建筑物中存在的孔洞，并且清理不规则形状的边界。
[0042]更进一步，所述清理建筑物面的具体内容包括以下三方面：
[0043](1)某些面过小，无法对应真正的建筑物：结合影像确定最小建筑物占地面积，筛选大于最小建筑物占地面积的面；
[0044](2)大部分面中都包含孔洞：使用消除面工具处理；
[0045](3)建筑物轮廓不规则：使用规则化建筑物覆盖区工具，用于清理已提取的建筑物面的锯齿状边界，使其更加平滑。
[0046]更进一步，所述步骤六中建筑色彩提取与转换的具体方法如下：
[0047](1)提取每个建筑单体屋顶与墙面LAS点的RGB值：关联步骤四中建筑屋顶、墙面的分类与步骤五中提取的各个建筑单体的覆盖区，得到LAS点所在的建筑ID、建筑部位分类(屋顶、墙面；
[0048](2)RGB色彩空间向孟塞尔色彩体系转换；
[0049](3)提取每栋建筑物屋顶主导色与墙面主导色；通过上述步骤(1)和步骤(2)，每个点云数据都有建筑ID、建筑部位分类(屋顶或墙面)、孟塞尔HVC色彩值，分别统计每栋建筑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于点云数据的建筑立面及屋顶色彩和谐度自动判定方法，其特征在于：所述判定方法包括以下具体步骤：步骤一：外业采集，外业无人机拍摄，利用无人机倾斜摄影，获取照片数据；步骤二：照片预处理，将步骤一采集的原始场景照片通过白平衡修正处理，得到更加趋于自然光下的图像；步骤三：点云数据预处理，形成一个能够直接提取完整研究范围内全部建筑物矢量轮廓并识别其屋顶与墙面的点云数据库；步骤四：分类LAS建筑物，通过在LAS数据集中关闭地面点和噪点之后，使用分类LAS建筑物工具中，使用激进分类方法，选择分类屋顶下部，并赋予屋顶下部的分类代码为32，运算结果中分类代码为6的点判定为建筑屋顶点，分类代码为32的点为建筑墙面点，完成建筑物分类；步骤五：提取建筑物覆盖区，将步骤四分类得到的建筑物的LAS点提取2D建筑物覆盖区；步骤六：建筑色彩提取与转换，对每个LAS点关联建筑编号ID、建筑部位分类与RGB色空间到孟塞尔色空间的转换，得到该建筑单体的屋顶主导色与墙面主导色；步骤七：建筑色彩和谐度判断，先进行片区色彩和谐度判定，然后再判定单体建筑与周边相邻建筑色彩和谐度，判定该检测建筑与周边色彩是否和谐，完成建筑立面及屋顶色彩和谐度的自动判定操作。2.根据权利要求1所述的一种基于点云数据的建筑立面及屋顶色彩和谐度自动判定方法，其特征在于：所述步骤二中的白平衡修正处理的方法包括以下具体方式：(1)使用固定值，对于8位的图像(0～255)，取128作为灰度值；(2)计算增益系数，分别计算三通道的平均值R
aver
，G
aver
，B
aver
，则，则其中，R
k
，G
k
，B
k
为新像素值，R
i
，G
i
，B
i
为原像素值，通过新像素值构成新的图片。3.根据权利要求1所述的一种基于点云数据的建筑立面及屋顶色彩和谐度自动判定方法，其特征在于：所述步骤三中的点云数据预处理包括以下具体步骤；包括以下具体步骤：(1)基于摄影测量原理生成LAS点云数据；(2)创建LAS数据集，使用ArcGIS Pro 2.9软件，在文件夹中新建LAS数据集，将多个LAS数据添加到新建的LAS数据集中；(3)分类LAS地面点，使用ArcGIS Pro2.9中分类LAS地面点工具，将未分配的LAS点云分类成地面点与未分配两类；(4)生成DEM，通过过滤出LAS点云中的地面点，使用LAS数据集转栅格工具生成数字高程模型DEM；(5)分类LAS噪点，通过使用分类LAS噪点工具中距离地面相对高度方法，基准面为前一步生成的DEM，在区分异常高点时使用分类LAS噪点工具中绝对高度方法，最大高度为最高建筑物的最高点。
4.根据权利要求1所述的一种基于点云数据的建筑立面及屋顶色彩和谐度自动判定方法，其特征在于：所述步骤五中提取建筑物覆盖区的具体步骤如下：(1)生成建筑物栅格，提取建筑物覆盖区首先要将建筑物点转为栅格数据，可以得到LAS建筑物点所在的位置；(2)生成建筑物要素类，将建筑物栅格转为面需要使用栅格转面工具，栅格中的建筑物像元聚类将成为新图层中的面；(3)清理建筑物面，清理建筑物中存在的孔洞，并且清理不规则形状的边界。5.根据权利要求4所述的一种基于点云数据的建筑立面及屋顶色彩和谐度自动判定方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：许雪琳，雷璟晗，朱郑炜，侯雷，林振福，邹惠敏，谈振，
申请(专利权)人：厦门市城市规划设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：