一种基于建筑外轮廓线及激光点云的建筑立面提取方法技术

本发明专利技术提供了一种基于建筑外轮廓线及激光点云的建筑立面提取方法，包括以下步骤：获取建筑物的外轮廓线；选取地平面即XY平面作为投影面，外轮廓线在XY平面上的投影为多线段P1P2……Pn，选取缓冲区；判断三维全景图像中的激光点是否在缓冲区中，从而得到在缓冲区中的所有的激光点；采用过滤算法，将在缓冲区中的所有激光点进行去噪处理后，根据这些激光点及建筑物外轮廓线，生成建筑物立面。本发明专利技术所提供的方法解决了现有技术中的不足，能够自动或半自动地生成建筑物立面，大大缩短街景数据生产和数字城市制作周期，具有非常巨大的经济和社会价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于建筑物外轮廓线及三维激光点云，自动提取建筑物的立面的方法，属于测绘信息领域。
技术介绍
街景服务是目前数字城市发展的新亮点，是目前互联网上的热点和地图服务的发展方向。街景服务离不开数据的支持，目前街景数据采集过程中，同时采集了三维激光点云数据和全景影像数据。三维激光点云是物体表面的高精度三维坐标，通过点云可以直接获取地物坐标及特征信息。但是三维激光点云只是原始数据，并不是街景服务所需要的成果数据。在数据生产过程中，需要根据三维激光点云，提取建筑物的立面。建筑物的立面是建筑物外墙面的抽象表示，它始终垂直于地平面，是主要的街景成果数据，用于街景全景影像的跳转定位、街景广告投放等，是互联网用户体验和增值服务的重要数据基础。由于街景数据采集得到的数据是海量的，而且传统的建筑物立面生产基本上依赖人工，自动化程度低，导致街景数据生产的成本非常大，不利于街景服务的推广和应用。
技术实现思路
本专利技术提供了一 种基于建筑物外轮廓线及三维激光点云提取建筑物立面的方法，解决了上述
技术介绍
中的不足，大大缩短街景数据生产和数字城市制作周期，具有非常巨大的经济和社会价值。实现本专利技术上述目的所采用的技术方案为:，其特征在于包括以下步骤:(I)、获取建筑物的外轮廓线；(2)、选取地平面即XY平面作为投影面，外轮廓线在XY平面上的投影为多线段P1P2……pn，且节点Pp P2……Pn在XY平面上的坐标分别为(X1, Y1)、(X2, Y2)……(xn，Yn)，选取XY平面上离多线段P1P2……Pn的距离为d的范围内的区域为缓冲区，其中d为缓冲半径;(3)、将激光点云中的三维激光点的三维坐标(X，Y, Z)中的Z忽略，判断坐标(X，Y)是否在缓冲区中，从而得到在缓冲区中的所有的激光点；(4)、采用过滤算法，将在缓冲区中的所有激光点进行去噪处理；(5)、根据在缓冲区中的激光点以及外轮廓线，生成建筑立面。步骤(I)中建筑物的外轮廓线获取方法为人工绘制，或利用已有的DLG中建筑物的外轮廓线坐标，或利用自动化算法在激光点云中自动提取。步骤(3)中判断激光点是否在缓冲区中的方法具体为:假设任一激光点P在XY平面上的坐标为(Xp，Yp)，计算此点P到多线段P1P2……Pn中各线段的距离，分别为屯，d2……Cllri，判断dp d2……Cllri中是否存在小于缓冲半径d的值，如果存在，则点P在缓冲区内，如果不存在，则点P不在缓冲区内。缓冲半径d的数值为经验值，根据三维激光点云中的误差大小，合适的d值大小也不一样。一般来说，三维激光点云中的测量误差越大，d取值越大，根据经验，过大或过小的d值，都会使本方法提取建筑立面的准确度降低。因此本专利技术中缓冲半径d取值为0.05、.5米。步骤(5)中生成建筑立面的方法为:首先统计出过滤后的激光点中Z坐标的最大值和最小值，分别为Zmax和Zmin，然后根据多线段P1P2……Pn的节点坐标和Zmax、Zmin值，得到多线段P1P2……Pn中任一线段PiPw的立面中的四个顶点的三维坐标，依次为(Xi, Yi,Zmin)、(Xi+1, Yi+1, Zmin)、(Xi+1, Yi+1, Zmax)和(Xi, Yi, Zmax),其中 I < i < n_l,根据四个顶点坐标，生成任一线段PiPw的立面，按此循环直至生成多线段P1P2……Pn的立面。步骤(5)中还可以采用以下方法:即采用拟合算法对所有在缓冲区中的激光点进行拟合，拟合出建筑立面。本专利技术所提供的方法利用了激光点云的三维坐标，同时结合建筑物的外轮廓线，自动计算出各立面的顶点坐标并生成各立面，由于激光点云的三维坐标为已知数据，建筑物的外轮廓线可以人工绘制或通过自动化算法或已有数据提取，因此本专利技术所提供的方法仅需要较少或不需要人工操作，即可提取建筑物立面。相对于以前采用人工绘制立面的方法，本专利技术能够极大缩短街景数据生产和·数字城市制作周期，具有很高的实际运用价值。具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术做详细具体的说明。本实施例中的建筑物为一栋写字楼，其外轮廓线坐标为已有的DLG中建筑物的外轮廓线坐标。选取地平面即XY平面作为投影面，由于外轮廓线在XY平面上的投影为多线段P1P2P3P4P5P6P7P8, SP么节点 P” P2、P3> P4> P5> P6> P7> P8 在 XY 平面上的坐标分别为(X1, Y1)、(X2,Y2)……(x8，Y8)，选取XY平面上离多线段P1P2……Pn的距离为0.1米范围内的区域为缓冲区，其中缓冲半径为0.1米。然后将激光点云中的三维激光点的三维坐标(X，Y, Z)中的Z忽略，判断坐标(X，Y)是否在缓冲区中，假设任一激光点P在XY平面上的坐标为(Xp，Yp)，计算此点P到多线段P1P2 P3P4P5P6P7P8中各线段的距离，分别为Cl17Cl2……d7，判断屯，d2……d7中是否存在小于0.1米的值，如果存在，则点P在缓冲区内，如果不存在，则点P不在缓冲区内。利用此方法得到在缓冲区中的所有的激光点。采用过滤算法，将在缓冲区中的所有激光点进行去噪处理。然后统计出过滤后的激光点中Z坐标的最大值和最小值,分别为Zmax和Zmin。根据多线段多线段P1P2 P3P4 P5P6P7P8的节点坐标和Zmax、Zmin值，得到多线段多线段P1P2P3P4 P5P6P7P8中第一线段P1P2的立面中的四个顶点的三维坐标，依次为(X1, Y1, Zmin)、(X2,Y2, Zmin)、(X2, Y2, Zmax)和(X1, Y1, Zmax),根据这四个顶点坐标,生成线段P1P2的立面。然后继续生成P2P3的立面，依此重复，直至生成P7P8的立面后，完成工作。本实施例中最后生成建筑立面的步骤还可以采用以下方法，即采用拟合算法对所有在缓冲区中的激光点进行拟合，从而得到建筑立面。权利要求1.，其特征在于包括以下步骤: (1)、获取建筑物的外轮廓线； (2)、选取地平面即XY平面作为投影面，外轮廓线在XY平面上的投影为多线段P1P2……Pn，且节点Pp P2……Pn在XY平面上的坐标分别为(X1, Y1) > (X2, Y2)……(xn，Yn)，选取XY平面上离多线段P1P2……Pn的距离为d的范围内的区域为缓冲区，其中d为缓冲半径； (3)、将激光点云中的三维激光点的三维坐标(X，Y，Z)中的Z忽略，判断坐标(Χ，Υ)是否在缓冲区中，从而得到在缓冲区中的所有的激光点； (4)、采用过滤算法，将在缓冲区中的所有激光点进行去噪处理； (5)、根据在缓冲区中的激光点以及外轮廓线，生成建筑立面。2.根据权利要求1所述的基于建筑外轮廓线及激光点云的建筑立面提取方法，其特征在于:步骤(I)中建筑物的外轮廓线获取方法为人工绘制，或利用已有的DLG中建筑物的外轮廓线坐标，或利用自动化算法在激光点云中自动提取。3.根据权利要求1所述的基于建筑外轮廓线及激光点云的建筑立面提取方法，其特征在于:步骤(3)中判断激光点是否在缓冲区中的方法具体为:假设任一激光点P在XY平面上的坐标为(Xp, Yp)，计算此点P到多线段P1P2……Pn中各线段的距离，分别为屯，d2……Cllri，判断屯，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于建筑外轮廓线及激光点云的建筑立面提取方法，其特征在于包括以下步骤：(1)、获取建筑物的外轮廓线；(2)、选取地平面即XY平面作为投影面，外轮廓线在XY平面上的投影为多线段P1P2……Pn，且节点P1、P2……Pn在XY平面上的坐标分别为(X1，Y1)、(X2，Y2)?……(Xn，Yn)，选取XY平面上离多线段P1P2……Pn的距离为d的范围内的区域为缓冲区，其中d为缓冲半径；(3)、将激光点云中的三维激光点的三维坐标(X，Y，Z)中的Z忽略，判断坐标(X，Y)?是否在缓冲区中，从而得到在缓冲区中的所有的激光点；(4)、采用过滤算法，将在缓冲区中的所有激光点进行去噪处理；(5)、根据在缓冲区中的激光点以及外轮廓线，生成建筑立面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘守军，姚立，杨晶，
申请(专利权)人：武汉海达数云技术有限公司，
类型：发明
国别省市：