[发明专利]一种基于点云数据的室内建筑三维建模方法及装置

权利要求书

1.一种基于点云数据的室内建筑三维建模方法，其特征在于，包括：

步骤S1：获取室内建筑的三维点云数据；

步骤S2：对所述三维点云数据进行预处理；

步骤S3：对预处理后的三维点云数据进行平面聚类，提取聚类后的平面所包含的点，并根据提取出的点构建平面片方程；

步骤S4：计算每个平面片的邻域片面和几何信息；

步骤S5：根据平面片的几何信息和邻域关系，对平面片进行语义分类，获得平面片的语义类别信息；

步骤S6：对满足预设条件的相邻同类平面片进行合并处理；

步骤S7：对合并后的平面片进行边界计算和简化，获得三维平面边界多边形；

步骤S8：输出所述三维平面边界多边形，将其作为室内建筑的三维面片模型，其中，所述三维平面边界多边形包含语义类别信息和邻域信息。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中对三维点云数据进行预处理的方法包括：点云平滑方法、法向量计算方法。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3具体包括：

根据预处理后的三维点云数据的分布位置和法向，对三维点云数据进行平面聚类；

提取聚类后的平面所包含的点，并根据提取出的点，采用最小二乘或主成分分析方法，构建平面片方程。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中的邻域关系通过下述方式计算：

根据平面片所包含点的与另一个平面片所包含点的邻域数量情况，计算出每个平面片的邻域片面。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，平面片的几何信息包括：与垂直方向的角度、表面积、最小高度、最大高度、平均高度、线形性、平面性，邻域关系包括邻域之间的几何关系，具体包括垂直、平行、相邻和共面关系，步骤S5具体包括：

根据平面片的几何信息和邻域之间的几何关系，采用SVM或者MRF方法区分各平面片的类别，获得平面片的语义类别信息。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，平面片的语义类别信息包括：室内墙面、地面和天花板三类。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S7具体包括：

根据合并处理后的平面片中包含的点云集合，提取出平面片的边界多边形；

将边界多边形中与邻域之间的距离符合预设值的节点捕捉至平面片与邻域的交线处；

对捕捉后的边界多边形进行简化处理。

8.一种基于点云数据的室内建筑三维建模装置，其特征在于，包括：

数据获取模块，用于获取室内建筑的三维点云数据；

预处理模块，用于对所述三维点云数据进行预处理；

聚类模块，用于对预处理后的三维点云数据进行平面聚类，提取聚类后的平面所包含的点，并根据提取出的点构建平面片方程；

邻域计算模块，用于计算每个平面片的邻域片面和几何信息；

语义分类模块，用于根据平面片的几何信息和邻域关系，对平面片进行语义分类，获得平面片的语义类别信息；

平面片合并模块，用于对满足预设条件的相邻同类平面片进行合并处理；

平面片边界捕捉模块，用于根据合并处理后的平面片中包含的点云集合，计算平面片的边界多边形，并将边界多边形中与邻域之间的距离符合预设值的节点捕捉至平面片与邻域的交线处，再对边界多边形进行简化；

模型输出模块，用于输出简化后的三维平面边界多边形及其语义和邻域信息，将其作为室内建筑的三维面片模型，其中，所述三维平面边界多边形包含语义类别信息和邻域信息。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，预处理模块具体通过下述方法进行预处理：点云平滑方法、法向量计算方法。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，聚类模块具体用于：

根据预处理后的三维点云数据的分布位置和法向，对三维点云数据进行平面聚类；

提取聚类后的平面所包含的点，并根据提取出的点，采用最小二乘或主成分分析方法，构建平面片方程。