一種基于建筑外輪廓線及激光點云的建筑立面提取方法技術

本發明專利技術提供了一種基于建筑外輪廓線及激光點云的建筑立面提取方法，包括以下步驟：獲取建筑物的外輪廓線；選取地平面即XY平面作為投影面，外輪廓線在XY平面上的投影為多線段P1P2……Pn，選取緩沖區；判斷三維全景圖像中的激光點是否在緩沖區中，從而得到在緩沖區中的所有的激光點；采用過濾算法，將在緩沖區中的所有激光點進行去噪處理后，根據這些激光點及建筑物外輪廓線，生成建筑物立面。本發明專利技術所提供的方法解決了現有技術中的不足，能夠自動或半自動地生成建筑物立面，大大縮短街景數據生產和數字城市制作周期，具有非常巨大的經濟和社會價值。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種基于建筑物外輪廓線及三維激光點云，自動提取建筑物的立面的方法，屬于測繪信息領域。
技術介紹
街景服務是目前數字城市發展的新亮點，是目前互聯網上的熱點和地圖服務的發展方向。街景服務離不開數據的支持，目前街景數據采集過程中，同時采集了三維激光點云數據和全景影像數據。三維激光點云是物體表面的高精度三維坐標，通過點云可以直接獲取地物坐標及特征信息。但是三維激光點云只是原始數據，并不是街景服務所需要的成果數據。在數據生產過程中，需要根據三維激光點云，提取建筑物的立面。建筑物的立面是建筑物外墻面的抽象表示，它始終垂直于地平面，是主要的街景成果數據，用于街景全景影像的跳轉定位、街景廣告投放等，是互聯網用戶體驗和增值服務的重要數據基礎。由于街景數據采集得到的數據是海量的，而且傳統的建筑物立面生產基本上依賴人工，自動化程度低，導致街景數據生產的成本非常大，不利于街景服務的推廣和應用。
技術實現思路
本專利技術提供了一 種基于建筑物外輪廓線及三維激光點云提取建筑物立面的方法，解決了上述
技術介紹
中的不足，大大縮短街景數據生產和數字城市制作周期，具有非常巨大的經濟和社會價值。實現本專利技術上述目的所采用的技術方案為:，其特征在于包括以下步驟:(I)、獲取建筑物的外輪廓線；(2)、選取地平面即XY平面作為投影面，外輪廓線在XY平面上的投影為多線段P1P2……pn，且節點Pp P2……Pn在XY平面上的坐標分別為(X1, Y1)、(X2, Y2)……(xn，Yn)，選取XY平面上離多線段P1P2……Pn的距離為d的范圍內的區域為緩沖區，其中d為緩沖半徑;(3)、將激光點云中的三維激光點的三維坐標(X，Y, Z)中的Z忽略，判斷坐標(X，Y)是否在緩沖區中，從而得到在緩沖區中的所有的激光點；(4)、采用過濾算法，將在緩沖區中的所有激光點進行去噪處理；(5)、根據在緩沖區中的激光點以及外輪廓線，生成建筑立面。步驟(I)中建筑物的外輪廓線獲取方法為人工繪制，或利用已有的DLG中建筑物的外輪廓線坐標，或利用自動化算法在激光點云中自動提取。步驟(3)中判斷激光點是否在緩沖區中的方法具體為:假設任一激光點P在XY平面上的坐標為(Xp，Yp)，計算此點P到多線段P1P2……Pn中各線段的距離，分別為屯，d2……Cllri，判斷dp d2……Cllri中是否存在小于緩沖半徑d的值，如果存在，則點P在緩沖區內，如果不存在，則點P不在緩沖區內。緩沖半徑d的數值為經驗值，根據三維激光點云中的誤差大小，合適的d值大小也不一樣。一般來說，三維激光點云中的測量誤差越大，d取值越大，根據經驗，過大或過小的d值，都會使本方法提取建筑立面的準確度降低。因此本專利技術中緩沖半徑d取值為0.05、.5米。步驟(5)中生成建筑立面的方法為:首先統計出過濾后的激光點中Z坐標的最大值和最小值，分別為Zmax和Zmin，然后根據多線段P1P2……Pn的節點坐標和Zmax、Zmin值，得到多線段P1P2……Pn中任一線段PiPw的立面中的四個頂點的三維坐標，依次為(Xi, Yi,Zmin)、(Xi+1, Yi+1, Zmin)、(Xi+1, Yi+1, Zmax)和(Xi, Yi, Zmax),其中 I < i < n_l,根據四個頂點坐標，生成任一線段PiPw的立面，按此循環直至生成多線段P1P2……Pn的立面。步驟(5)中還可以采用以下方法:即采用擬合算法對所有在緩沖區中的激光點進行擬合，擬合出建筑立面。本專利技術所提供的方法利用了激光點云的三維坐標，同時結合建筑物的外輪廓線，自動計算出各立面的頂點坐標并生成各立面，由于激光點云的三維坐標為已知數據，建筑物的外輪廓線可以人工繪制或通過自動化算法或已有數據提取，因此本專利技術所提供的方法僅需要較少或不需要人工操作，即可提取建筑物立面。相對于以前采用人工繪制立面的方法，本專利技術能夠極大縮短街景數據生產和·數字城市制作周期，具有很高的實際運用價值。具體實施例方式下面結合具體實施例對本專利技術做詳細具體的說明。本實施例中的建筑物為一棟寫字樓，其外輪廓線坐標為已有的DLG中建筑物的外輪廓線坐標。選取地平面即XY平面作為投影面，由于外輪廓線在XY平面上的投影為多線段P1P2P3P4P5P6P7P8, SP么節點 P” P2、P3> P4> P5> P6> P7> P8 在 XY 平面上的坐標分別為(X1, Y1)、(X2,Y2)……(x8，Y8)，選取XY平面上離多線段P1P2……Pn的距離為0.1米范圍內的區域為緩沖區，其中緩沖半徑為0.1米。然后將激光點云中的三維激光點的三維坐標(X，Y, Z)中的Z忽略，判斷坐標(X，Y)是否在緩沖區中，假設任一激光點P在XY平面上的坐標為(Xp，Yp)，計算此點P到多線段P1P2 P3P4P5P6P7P8中各線段的距離，分別為Cl17Cl2……d7，判斷屯，d2……d7中是否存在小于0.1米的值，如果存在，則點P在緩沖區內，如果不存在，則點P不在緩沖區內。利用此方法得到在緩沖區中的所有的激光點。采用過濾算法，將在緩沖區中的所有激光點進行去噪處理。然后統計出過濾后的激光點中Z坐標的最大值和最小值,分別為Zmax和Zmin。根據多線段多線段P1P2 P3P4 P5P6P7P8的節點坐標和Zmax、Zmin值，得到多線段多線段P1P2P3P4 P5P6P7P8中第一線段P1P2的立面中的四個頂點的三維坐標，依次為(X1, Y1, Zmin)、(X2,Y2, Zmin)、(X2, Y2, Zmax)和(X1, Y1, Zmax),根據這四個頂點坐標,生成線段P1P2的立面。然后繼續生成P2P3的立面，依此重復，直至生成P7P8的立面后，完成工作。本實施例中最后生成建筑立面的步驟還可以采用以下方法，即采用擬合算法對所有在緩沖區中的激光點進行擬合，從而得到建筑立面。權利要求1.，其特征在于包括以下步驟: (1)、獲取建筑物的外輪廓線； (2)、選取地平面即XY平面作為投影面，外輪廓線在XY平面上的投影為多線段P1P2……Pn，且節點Pp P2……Pn在XY平面上的坐標分別為(X1, Y1) > (X2, Y2)……(xn，Yn)，選取XY平面上離多線段P1P2……Pn的距離為d的范圍內的區域為緩沖區，其中d為緩沖半徑； (3)、將激光點云中的三維激光點的三維坐標(X，Y，Z)中的Z忽略，判斷坐標(Χ，Υ)是否在緩沖區中，從而得到在緩沖區中的所有的激光點； (4)、采用過濾算法，將在緩沖區中的所有激光點進行去噪處理； (5)、根據在緩沖區中的激光點以及外輪廓線，生成建筑立面。2.根據權利要求1所述的基于建筑外輪廓線及激光點云的建筑立面提取方法，其特征在于:步驟(I)中建筑物的外輪廓線獲取方法為人工繪制，或利用已有的DLG中建筑物的外輪廓線坐標，或利用自動化算法在激光點云中自動提取。3.根據權利要求1所述的基于建筑外輪廓線及激光點云的建筑立面提取方法，其特征在于:步驟(3)中判斷激光點是否在緩沖區中的方法具體為:假設任一激光點P在XY平面上的坐標為(Xp, Yp)，計算此點P到多線段P1P2……Pn中各線段的距離，分別為屯，d2……Cllri，判斷屯，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于建筑外輪廓線及激光點云的建筑立面提取方法，其特征在于包括以下步驟：(1)、獲取建筑物的外輪廓線；(2)、選取地平面即XY平面作為投影面，外輪廓線在XY平面上的投影為多線段P1P2……Pn，且節點P1、P2……Pn在XY平面上的坐標分別為(X1，Y1)、(X2，Y2)?……(Xn，Yn)，選取XY平面上離多線段P1P2……Pn的距離為d的范圍內的區域為緩沖區，其中d為緩沖半徑；(3)、將激光點云中的三維激光點的三維坐標(X，Y，Z)中的Z忽略，判斷坐標(X，Y)?是否在緩沖區中，從而得到在緩沖區中的所有的激光點；(4)、采用過濾算法，將在緩沖區中的所有激光點進行去噪處理；(5)、根據在緩沖區中的激光點以及外輪廓線，生成建筑立面。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉守軍，姚立，楊晶，
申請(專利權)人：武漢海達數云技術有限公司，
類型：發明
國別省市：