[发明专利]一种建筑SFM点云的自动分割方法

权利要求书

1.一种建筑SFM点云的自动分割方法，其特征在于如下步骤：

（1）预处理点云数据，去掉离群点，粗略聚类点云，生成平面片，计算每类平面片的法向；

（2）对平面片的法向进行kmeans聚类，求每类与SFM坐标系（即某相机坐标系）竖直轴的夹角，由此提取地平面和建筑正面的方向，确定地平面方向，得到建筑坐标轴；旋转坐标轴，使X轴为建筑侧面方向，使Y轴为地平面方向，Z轴为建筑正面方向；

（3）沿地平面方向，竖直分割建筑点云，得到为水平区域，Q₁…Q_m；

（4）对每个水平区域Q_i，判断该区域法向是否与建筑正面方向接近；若是，则沿着建筑正面方向，分割出该区域前后层C_i1…C_in；

（5）计算每个区域的Y值范围，合并重叠平面区域。

2.根据权利要求1所述的建筑SFM点云的自动分割方法，其特征在于：所述步骤（1）中的法向确定方法：去掉离群点后，使用j-Linkage算法拟合平面，每一类点用最小二乘拟合平面，计算出平面法向。

3.根据权利要求1所述的建筑SFM点云的自动分割方法，其特征在于：所述步骤（2）中的确定建筑坐标轴方法：先对平面片的法向进行kmeans聚类，聚类参数K的选取由类簇的平均质心距离的加权平均值确定；然后求类簇中心与原Y轴的夹角，最接近90度的两类，分别为立面法方向和立面方向，其中类镞内点数量相对较多的，为立面法向，数量相对较少的为立面方向；地平面方向由这两个方向确定。

4.根据权利要求1所述的建筑SFM点云的自动分割方法，其特征在于：所述步骤（3）中的沿地平面方向竖直分割建筑点云方法：定义P为点云点集，y_min为点云中点坐标y分量的极小值；用平行于地面的平面以d_thick为间隔均匀分割点云，得到至上而下n组点集S₁，…，S_n，使得S_k＝{p∈P|y_k＜p_y＜y_k+1}，其中，y_k＝y_min+d_thick*k，d_thick为相邻分割平面的距离;计算点集S_k的y分量方差V_k，构成序列V₁…V_n；寻找序列中的局部极大值，作分割平面，形成m个水平区域，Q₁…Q_m。

5.根据权利要求1所述的建筑SFM点云的自动分割方法，其特征在于：所述步骤（4）中的水平区域前后层分割方法：对于Q_i，类似（3）地，用平行于建筑正面的平面均匀分割点云，得到每个区域内点集T_k，即T_k＝{p∈P|z_k＜p_z＜z_k+1}，其中，z_k＝z_min+d_thick*k；构造序列{|T_k|}，其中|T_k|表示T_k中的点数；求{|T_k|}序列的局部极大极小值，做分割平面，形成前后层C_i1…C_in。

6.根据权利要求1所述的建筑SFM点云的自动分割方法，其特征在于：所述步骤（5）中的合并重叠平面区域方法：对任意前后层点集C_ij，i＝1…m，j=1...n，求其轴对齐包围盒；每个点集初始化为一类，记为R_k，k＝1，2，…，m*n；对任意一对，点集R_p，R_q(1≤p，q≤m*n)，满足：1)R_p,R_q在包围盒的Z方向范围小于ε，可被判断为平面；2）R_p,R_q包围盒中心的Z分量接近；3)R_p,R_q包围盒在Y方向有交叉；则R_p可与R_q合并；最后生成分割结果。