[发明专利]基于三维激光扫描数据的物体立面矢量化方法和系统

权利要求书

1.一种基于三维激光扫描数据的物体立面矢量化方法，其特征在于，包括：

步骤a，区域分割，利用小平面分割-聚合的方法，从物体表面三维激光点云数据中提取功能区域；

步骤b，边界提取，通过方向图像检测几何突变，再通过区域边界进行补充，提取出三维激光点云包含的所述功能区域的边界点；

步骤c，边界修正，运用凸分解方法修正所述功能区域的边界，完成物体立面重建。

2.如权利要求1所述的基于三维激光扫描数据的物体立面矢量化方法，其特征在于，所述的步骤a区域分割包括：

步骤a1，小平面分割，对点云数据建立基于线性八叉树的空间索引，分配点云数据进入立方体单元，使所述立方体单元内的三维点在一第一平面内。

3.如权利要求2所述的基于三维激光扫描数据的物体立面矢量化方法，其特征在于，所述的步骤a区域分割还包括：

步骤a2，小平面聚合，将相邻立方体单元内的满足同向性和共面性的第一平面归并，合并成一第二平面即为所述的功能区域。

4.如权利要求1所述的基于三维激光扫描数据的物体立面矢量化方法，其特征在于，所述的步骤b边界提取包括：

步骤b1，几何突变检测，利用激光扫描点排列的2D网格作为投影图像平面，构造多幅方向图像，采用小波边缘算法对所述方向图像分别进行边缘检测，再将所述多个方向图像检测到的边缘合成，构成几何突变点检测的综合结果。

5.如权利要求1所述的基于三维激光扫描数据的物体立面矢量化方法，其特征在于，所述的步骤b边界提取还包括：

步骤b2，区域边界检测，利用激光采样点阵序列构成的二维网格平面为投影面，将所述第二平面的点集投影到所述的投影面上，利用四邻域方法提取区域边界。

6.如权利要求1所述的基于三维激光扫描数据的物体立面矢量化方法，其特征在于，所述的步骤b边界提取还包括：

步骤b3，边界点连接，遍历所述第二平面的区域边界点和几何突变点，构成闭合弧段。

7.如权利要求1所述的基于三维激光扫描数据的物体立面矢量化方法，其特征在于，所述的步骤c边界修正包括：对所述边界点包围的微梯形进行凸分解，判断所述边界点的凸凹性；将凸微梯形合并，将非凸微梯形保留；重新拟合所述功能区域，修正边界。

8.如权利要求1所述的基于三维激光扫描数据的物体立面矢量化方法，其特征在于，所述步骤b和步骤c之间还包括边界融合的步骤：

将多个站点提取出的边界点融合成一个整体。

9.如权利要求8所述的基于三维激光扫描数据的物体立面矢量化方法，其特征在于，所述的边界融合的步骤为：

按照多站点配准转化矩阵将其它站点数据边界点的处理结果加入初始站点；遍历整体模型的边界点，寻找与加入站点边界点的最小距离的点，用两个点的算术平均值代替原来模型中的边界点。

10.一种基于三维激光扫描数据的物体立面矢量化系统，其特征在于，包括：激光扫描单元、区域分割单元、边界提取单元、边界修正单元和三维模型绘制单元；

所述的激光扫描单元通过发射和接收激光，获取物体立面的三维点云数据；

所述的区域分割单元从获取的三维点云数据提取功能区域；

所述的边界提取单元检测三维点云数据包含的所述功能区域的边界信息；

所述的边界修正单元重新拟合所述功能区域，修正边界；

所述三维模型绘制单元将所述边界修正单元拟合出的所述功能区域绘制成为物体的三维立面模型。

11.如权利要求10所述的基于三维激光扫描数据的物体立面矢量化系统，其特征在于，所述的区域分割单元包括：小平面分割模块和小平面聚合模块；

所述的小平面分割模块对点云数据建立基于线性八叉树的空间索引，分配点云数据进入立方体单元，完成小平面分割，使立方体单元内的所有三维点在一第一平面内；

所述的小平面聚合模块是将相邻立方体单元内的满足同向性和共面性的第一平面归并，合并成一第二平面，即为所述的功能区域。