1.一种建筑物三维模型构建方法,其特征在于,包括如下步骤:获取建筑物的三维点云数据;
对三维点云数据进行处理,提取点云中的平面;
检测并提取平面点云的边界;
构建建筑物表面重复单元的模板;
将重复单元的模板组合并对齐;
结合用户对单个或者组合模板的拖拽,预测重复单元各个实例所在位置;
将模板自动拷贝到预测的各个实例所在位置,利用提取的平面点云边界对模板进行几何变换,对各个实例进行拟合和精确定位,构建出建筑物表面重复单元。
2.根据权利要求1所述建筑物三维模型构建方法,其特征在于,所述检测并提取平面点云的边界的步骤具体为:将平面点云划分为等间距的条带;
计算每个条带内点的数目,得到点分布的直方图;
根据点分布的直方图计算点分布的梯度,梯度取极大值处为点云边界,提取所述边界。
3.根据权利要求1所述建筑物三维模型构建方法,其特征在于,所述构建建筑物表面重复单元的模板的步骤具体为:根据重复单元几何结构前表面上点云的分布确定模板前表面在宽度和高度两个维度中的尺寸,模板深度由另一表面的点确定或者由用户根据需要设定。
4.根据权利要求1所述建筑物三维模型构建方法,其特征在于,所述将重复单元的模板组合并对齐的步骤具体为:获取用户圈选的所有模板,将选中的模板进行组合,标记为一组;
将组合中平行且距离接近的面片平移到该些面片的面积加权平均位置,进行对齐。
5.根据权利要求1所述建筑物三维模型构建方法,其特征在于,所述结合用户对单个或组合的模板的拖拽,预测重复单元各个实例所在位置的步骤具体为:获取用户将模板由一个实例拖拽到下一个实例位置附近所产生的偏移量,将所述偏移量作为基准,预测重复单元各个实例所在位置。
6.根据权利要求1或5所述建筑物三维模型构建方法,其特征在于,所述将模板自动拷贝到预测的各个实例所在位置,利用提取的平面点云边界对模板进行几何变换,对各个实例进行拟合和精确定位,构建出建筑物表面重复单元的步骤具体为:在预测的实例所在位置两倍于模板包围盒的范围内检测各个平面点云的边界;
利用所述边界对模板进行平移、缩放、旋转中的一种或者两种以上几何变换;
获得几何变换后的所有模板,并将其作为实例的候选对象;
对候选对象进行打分筛选,选取得分最高者,作为实例的拟合和精确定位结果。
7.根据权利要求6所述建筑物三维模型构建方法,其特征在于,所述候选对象为以下六种中任意一种或者两种以上:对模板无几何变换,分布和几何尺寸严格规则的候选对象;
任取一条与排列方向垂直的边界,将模板在排列方向上平移至与该条边界对齐所获得的候选对象;
任取相互垂直的一对边界,将模板平移至与该对边界对齐所获得的候选对象;
任取一对与排列方向平行的边界,将模板缩放至与该对边界对齐但在排列方向不做缩放所获得的候选对象;
任取一对与排列方向垂直的边界,将模板缩放至与该对边界对齐但在垂直于排列方向上不做缩放所获得的候选对象;
任取与排列方向垂直和平行的边界各一对,将模板缩放至与四条边界均对齐所获得的候选对象。
8.根据权利要求6所述建筑物三维模型构建方法,其特征在于,对所述候选对象打分具体包括:数据拟合,检测支持候选对象点的可信度和支持候选对象的边的可信度;
规则性,检测候选对象与模板几何尺寸的相似度和候选对象与相邻实例的规则度。
9.根据权利要求1所述建筑物三维模型构建方法,其特征在于,还包括对 构建出的建筑物表面重复单元进行布局优化的步骤;具体为:以点云和建筑物结构规则性作为约束对构建出的建筑物重复单元进行布局优化。
10.一种建筑物三维模型构建系统,其特征在于,包括:点云获取模块,用于获取建筑物的三维点云数据;
点云数据处理模块,用于对三维点云数据进行处理,提取点云中的平面,检测并提取平面点云的边界;
模板建立模块,用于构建建筑物表面重复单元的模板;
模板处理模块,用于将重复单元的模板组合并且对齐;
重复单元定位模块,用于结合用户对单个或者组合模板的拖拽,预测重复单元各个实例所在位置,将模板自动拷贝到预测的各个实例所在位置,利用提取的平面点云边界对模板进行几何变换,对各个实例进行拟合和精确定位,构建出建筑物表面重复单元。
11.根据权利要求10所述建筑物三维模型构建系统,其特征在于,所述点云数据处理模块将平面点云划分为等间距的条带,计算每个条带内点的数目,得出点分布的直方图,根据点分布的直方图计算点分布的梯度,梯度取极大值处为点云边界,提取所述边界。
12.根据权利要求10所述建筑物三维模型构建系统,其特征在于,所述模板建立模块根据重复单元几何结构前表面上点云的分布确定模板前表面在宽和高两个维度中的尺寸,模板深度由另一表面的点确定或者由用户根据需要设定。
13.根据权利要求10所述建筑物三维模型构建系统,其特征在于,所述模板处理模块获取用户圈选的所有模板,将选中的模板进行组合,标记为一组;
将组合中平行且距离接近的面片平移到该些面片的面积加权平均位置,进行对齐。
14.根据权利要求10所述建筑物三维模型构建系统,其特征在于,所述重复单元定位模块获取用户将模板由一个实例拖拽到下一个实例位置附近所产生的偏移量,将所述偏移量作为基准,预测重复单元各个实例所在位置;
在预测的实例所在位置两倍于模板包围盒的范围内检测各个平面点云的边界;
利用所述边界对模板进行平移、缩放、旋转中的一种或者两种以上几何变 换;
获得经几何变换后的模板,并将其作为实例的候选对象;
对候选对象进行打分筛选,选取得分最高者,作为实例的拟合和精确定位结果。
15.根据权利要求14所述建筑物三维模型构建系统,其特征在于,所述候选对象包括以下六种中的任意一种或者两种以上:对模板无几何变换,分布和几何尺寸严格规则的候选对象;
任取一条与排列方向垂直的边界,将模板在排列方向上平移至与该条边界对齐所获得的候选对象;
任取相互垂直的一对边界,将模板平移至与该对边界对齐所获得的候选对象;
任取一对与排列方向平行的边界,将模板缩放至与该对边界对齐但在排列方向不做缩放所获得的候选对象;
任取一对与排列方向垂直的边界,将模板缩放至与该对边界对齐但在垂直于排列方向上不做缩放所获得的候选对象;
任取与排列方向垂直和平行的边界各一对,将模板缩放至与四条边界均对齐所获得的候选对象。
16.根据权利要求14所述建筑物三维模型构建系统,其特征在于,所述重复单元定位模块对所述候选对象打分包括:数据拟合,检测支持候选对象点的可信度和支持候选对象的边的可信度;
规则性,检测候选对象与模板几何尺寸的相似度和候选对象与其相邻实例的规则度。
17.根据权利要求10所述建筑物三维模型构建系统,其特征在于,还包括:布局优化模块,用于以点云和建筑物结构规则性作为约束对构建出的建筑物表面重复单元进行布局优化。