一种建筑物点云分割与矢量轮廓线提取方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及三维激光点云数据处理技术领域，具体涉及一种建筑物点云分割与矢量轮廓线提取方法及装置。通过在点云三维空间内对原始点云的三维点云特征提取，获得立面体素，在超体素局部平面坐标系内对超体素的建筑物特征提取，从而获得建筑物对象，进而利用建筑物对象获得建筑物矢量轮廓，充分考虑到点云携带的特征信息，避免了点云处理过程中特征信息的遗漏，提高了建筑物轮廓提取的准确性。同时能够适用于不同的场景点云数据，适应性强。通过对原始点云构建体素，进而构建超体素，减少了数据处理量，提高了处理效率。提高了处理效率。提高了处理效率。

【技术实现步骤摘要】
一种建筑物点云分割与矢量轮廓线提取方法及装置


[0001]本专利技术涉及三维激光点云数据处理
，具体涉及一种建筑物点云分割与矢量轮廓线提取方法及装置。

技术介绍

[0002]建筑物轮廓矢量线在规划核实、变化检测、城市信息模型构建等领域具有广泛应用。如何快速、准确地获取现实世界的建筑物轮廓信息是一项具有重要应用价值的工作。传统的建筑物轮廓线采集主要是通过全站仪、RTK设备、测距仪以及摄影测量等方式采集特征点，然后利用绘图软件人工绘制轮廓线画图，这样的传统建筑物轮廓线获取的方式存在信息获取不全、作业效率低等问题。
[0003]近几年，地面激光扫描技术逐渐兴起，通过地面激光扫描技术扫描建筑物所在区域，获取包含建筑物在内的原始点云数据，这样的原始点云数据具有分辨率高、数据结构简单、属性信息丰富等特点，利用原始点云数据获取建筑物轮廓线，比传统人工绘制效率更高，信息更加全面。
[0004]然而通过地面激光扫描技术获取的原始点云数据数量庞大，包括地面点、建筑物立面点、植被点、其他地物点以及噪声点等等，如何对原始点云数据进行处理，从而更加快速、准确地得到建筑物轮廓线是当前需要解决的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术提出一种建筑物点云分割与矢量轮廓线提取方法及装置，提高了获取建筑物轮廓线的效率。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种建筑物点云分割与矢量轮廓线提取方法。
[0007]在第一种可实现方式中，一种建筑物点云分割与矢量轮廓线提取方法，包括：
[0008]获取原始点云；
[0009]构建点云三维空间，在点云三维空间内对原始点云进行三维点云特征提取，获得立面体素；
[0010]对立面体素进行三维形态聚类处理，获得超体素；
[0011]构建超体素局部平面坐标系，在超体素局部平面坐标系内对超体素进行建筑物特征提取，获得建筑物对象；
[0012]对建筑物对象进行矢量轮廓线提取，获得建筑物矢量轮廓。
[0013]结合第一种可实现方式，在第二种可实现方式中，在点云三维空间内对原始点云进行三维点云特征提取，获得立面体素，包括：
[0014]对原始点云进行点云滤波处理，获得非地面点云；
[0015]根据预设的体素尺寸构建点云三维空间；
[0016]获取点云三维空间内所有非地面点云对应的体素；
[0017]对所有体素进行三维特征计算，获得各体素的三维特征；
[0018]将满足第一预设条件的三维特征对应的体素确定为立面体素，并纳入立面体素集合。
[0019]结合第二种可实现方式，在第三种可实现方式中，对原始点云进行点云滤波处理，获得非地面点云，包括：
[0020]对所有原始点云按照预设网格尺寸进行划分，获得多个网格；
[0021]根据多个网格获取输入点集；
[0022]根据输入点集获取各点云在初始三角网中对应的三角形；
[0023]将满足第二预设条件的三角形对应的点云纳入地面点云集合；
[0024]根据地面点云集合构建新的三角网，并将新的三角网作为初始三角网进行迭代更新，直到满足迭代停止条件；
[0025]将满足迭代停止条件的三角网作为最终三角网，并根据最终三角网获得非地面点云。
[0026]结合第二种可实现方式，在第四种可实现方式中，对所有体素进行三维特征计算，获得各体素的三维特征，包括：
[0027]获取各体素内的第一非地面点云，并确定各体素的中心点坐标；
[0028]根据第一非地面点云和中心点坐标分别获取体素的第一协方差矩阵；
[0029]根据第一协方差矩阵获取体素的维数特征；
[0030]根据各维数特征获取各体素的形状类别。
[0031]结合第一种可实现方式，在第五种可实现方式中，对立面体素进行三维形态聚类处理，获得超体素，包括：
[0032]对立面体素进行三维腐蚀处理，获得腐蚀后立面体素；
[0033]对腐蚀后立面体素进行三维膨胀处理，获得膨胀后立面体素；
[0034]对膨胀后立面体素进行聚类处理，获得超体素。
[0035]结合第一种可实现方式，在第六种可实现方式中，在超体素局部平面坐标系内对超体素进行建筑物特征提取，获得建筑物对象，包括：
[0036]根据超体素集合中的第二非地面点云分别获取各超体素的第二协方差矩阵；
[0037]根据第二协方差矩阵获取超体素的主方向向量；
[0038]根据超体素的主方向向量建立超体素局部平面坐标系；
[0039]在超体素局部平面坐标系内，根据第二非地面点云获取超体素的建筑物特征；建筑物特征包括长度、宽度和高度；
[0040]将满足第三预设条件的建筑物特征对应的超体素纳入建筑物对象集合。
[0041]结合第一种可实现方式，在第七种可实现方式中，对建筑物对象进行矢量轮廓线提取，获得建筑物矢量轮廓，包括：
[0042]按照预设切片标准对各建筑物对象进行横切处理，获得若干个切片；
[0043]根据各切片获取建筑物特征线段；
[0044]根据建筑物特征线段获取建筑物矢量轮廓线。
[0045]结合第七种可实现方式，在第八种可实现方式中，根据各切片获取建筑物特征线段，包括：
[0046]根据各切片获取二维平面点云；
[0047]对二维平面点云进行线段拟合处理，获得拟合线段；拟合线段与建筑物主方向向量垂直或平行；
[0048]对各拟合线段进行截断处理和连接处理，获得建筑物特征线段。
[0049]结合第八种可实现方式，在第九种可实现方式中，对二维平面点云进行线段拟合处理，获得拟合线段，包括：
[0050]根据建筑物主方向向量确定拟合约束条件，采用带方向约束的RANSAC算法进行拟合，获得备选拟合线段；
[0051]对备选拟合线段进行规则化处理，获得拟合线段。
[0052]第二方面，本专利技术提供一种建筑物点云分割与矢量轮廓线提取装置。
[0053]在第十种可实现方式中，一种建筑物点云分割与矢量轮廓线提取装置，包括：
[0054]原始点云获取模块，被配置为获取原始点云；
[0055]立面体素获取模块，被配置为构建点云三维空间，在点云三维空间内对原始点云进行三维点云特征提取，获得立面体素；
[0056]超体素获取模块，被配置为对立面体素进行三维形态聚类处理，获得超体素；
[0057]建筑物对象获取模块，被配置为构建超体素局部平面坐标系，在超体素局部平面坐标系内对超体素进行建筑物特征提取，获得建筑物对象；
[0058]建筑物矢量轮廓获取模块，被配置为对建筑物对象进行矢量轮廓线提取，获得建筑物矢量轮廓。
[0059]由上述技术方案可知，本专利技术的有益技术效果如下：
[0060]1.通过在点云三维空间内对原始点云的三维点云特征提取，获得立面体素，在超体素局部平面坐标系内对超本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种建筑物点云分割与矢量轮廓线提取方法，其特征在于，包括：获取原始点云；构建点云三维空间，在所述点云三维空间内对所述原始点云进行三维点云特征提取，获得立面体素；对所述立面体素进行三维形态聚类处理，获得超体素；构建超体素局部平面坐标系，在所述超体素局部平面坐标系内对所述超体素进行建筑物特征提取，获得建筑物对象；对所述建筑物对象进行矢量轮廓线提取，获得建筑物矢量轮廓。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述点云三维空间内对所述原始点云进行三维点云特征提取，获得立面体素，包括：对所述原始点云进行点云滤波处理，获得非地面点云；根据预设的体素尺寸构建点云三维空间；获取所述点云三维空间内所有非地面点云对应的体素；对所有体素进行三维特征计算，获得各所述体素的三维特征；将满足第一预设条件的三维特征对应的体素确定为立面体素，并纳入立面体素集合。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述原始点云进行点云滤波处理，获得非地面点云，包括：对所有原始点云按照预设网格尺寸进行划分，获得多个网格；根据多个网格获取输入点集；根据所述输入点集获取各原始点云在初始三角网中对应的三角形；将满足第二预设条件的三角形对应的原始点云纳入地面点云集合；根据所述地面点云集合构建新的三角网，并将新的三角网作为初始三角网进行迭代更新，直到满足迭代停止条件；将满足迭代停止条件的三角网作为最终三角网，并根据最终三角网获得非地面点云。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所有体素进行三维特征计算，获得各所述体素的三维特征，包括：获取各体素内的第一非地面点云，并确定各体素的中心点坐标；根据所述第一非地面点云和中心点坐标分别获取体素的第一协方差矩阵；根据所述第一协方差矩阵获取体素的维数特征；根据各所述维数特征获取各体素的形状类别。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述立面体素进行三维形态聚类处理，获得超体素，包括：对所述立面体素进行三维腐蚀处理，获得腐蚀后立面体素；对所述腐蚀后立面体素进行三维膨胀处理，获得膨胀后立面体素；对所述膨胀后立面体素进行聚类处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁长征，向泽君，滕德贵，李超，龙川，李创，苟永刚，张恒，朱清海，王大涛，饶鸣，滕明星，
申请(专利权)人：重庆市测绘科学技术研究院重庆市地图编制中心，
类型：发明
国别省市：