利索能及
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专利号: 202210570931X
申请人: 南通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于激光点云的规则建筑立面快速制图方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤S1:轴网提取,从建筑物外轮廓线中提取轴网,确定建筑物外轮廓线的主方向和沿主方向的包围盒,确定东西南北四条轴线;

所述步骤一轴网提取的具体实现步骤为:

S11:首先对建筑物外轮廓线集合L中的每一条直线段Li,根据与其他直线Lj是否平行构建邻接矩阵;

S12:如果Li和Lj平行,则将Lj的索引加入Li的近邻列表Ni={Li1,Li2...Lij};

S13:遍历每一条Li,取其近邻Ni进行聚类;接着取Ni中的直线段作为当前线段,进一步取其近邻进行聚类,直到所有的近邻都已经被访问并聚类;

S14:取没有被访问的新的直线段Li+1重复S13的步骤,直到循环结束;得到最终的聚类集合C;

S15:取聚类C中所有线段长度之和最长的聚类作为轴网的主方向;

S16:在XOY平面,根据主方向计算垂直方向计算建筑外轮廓线的方向包围盒,从而实现建筑的二维轴网提取;

步骤S2:立面投影,利用建筑外轮廓线从原始点云分割建筑立面,并根据距离阈值将点云投影到轴网上,得到建筑物点云在轴网立面的投影;

步骤S3:线特征提取与规则化,利用线特征提取算法对投影后的立面点云提取线特征并规则化;

步骤S4:门、窗要素提取,通过胞腔复形的语义标注实现建筑立面门、窗要素提取;

步骤S5:立面重复模式识别与应用,识别建筑立面门、窗要素重复模式,通过重复模式的复用实现建筑立面的快速制图;

所述步骤S4门、窗要素提取的具体实现步骤为:

S41:将立面投影点云P围绕轴网主方向旋转变换到XOY平面;

S42:选择激光扫描较为完整,且噪声和数据缺失很少的楼层区域,根据设定的像素大小s,将切片点云投影到平面,得到栅格图像I;

S43:利用LSD线特征提取算法处理图像I,得到一系列直线段L={L1,L2,…,Ln};

S44:对L中的所有直线段采用凸二次线性规划实现规则化,剔除冗余平行或者共线的线特征L';

S45:利用优化后的线特征L'构建胞腔复形,通过每个胞腔单元的二元标记实现门窗元素的建模和提取,采用图割(Graph Cut)算法计算二元标记的最优解,实现门窗元素提取;

所述步骤S5的立面重复模式识别与应用的具体实现步骤为:S51:利用步骤四中提取的门窗几何元素的包围盒,构建集合B;

S52:对集合B中的每一个矩形bi,根据与其他矩形bj的面积差异构建邻接矩阵;

S53:如果bi和bj的面积差小于其中一个面积的0.2,则将bj的索引加入bi的近邻列表S54:遍历每一条bi,取其近邻 进行聚类,如果bi和bj沿X轴方向的交并比(IoU)大于

0.9,则认为两者属于同一个模式,利用近邻矩形通过权重计算更新聚类的矩形长度和宽度;接着取 中的矩形作为当前值,进一步取其近邻进行聚类,利用近邻矩形通过权重计算更新聚类的矩形长度和宽度,直到所有的近邻都已经被访问并聚类;

S55:取没有被访问的新的矩形bi+1重复S54的步骤,直到循环结束,得到最终的聚类集合R;

S56:取聚类集合R中的模式沿Y轴方向识别聚类,提取楼层高度差参数ΔH并取中值,完成重复模式识别;

S57:将用于重复模式识别的楼层作为参考楼层,根据用户设置的楼层数目m复用所有识别的重复元素,生成每一层的几何图形,最终实现建筑立面快速制图。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光点云的规则建筑立面快速制图方法,其特征在于,所述步骤S2立面投影的具体实现步骤为:S21:利用建筑范围轮廓线沿Z轴方向分割原始点云,得到每个外廓线段对应的墙立面点云;

S22:根据墙面线段到轴网的距离,将该墙立面点云全部投影到轴网中其中之一轴线上,得到立面投影点云P。