[发明专利]一种基于点云数据的预制构件平面圆孔提取方法

说明书

发明提供一种基于点云数据的预制构件平面圆孔提取方法。该方法包括输入点云数据、获取边缘点列表、拟合圆孔和修正圆孔半径等步骤。该方法使得预制构件圆孔逆向建模有效地减轻了在传统逆向建模工作中的大量人为干预，为预制构件的非接触式检测与圆孔逆向建模提供了技术支持。

技术领域

本发明涉及建筑管理与信息技术领域，特别涉及一种基于点云数据的预制构件平面圆孔提取方法。

背景技术

三维激光扫描技术是上世纪九十年代中期开始出现的一项高新技术，是继GPS空间定位系统之后又一项测绘技术上的突破。它通过高速激光扫描测量的方法，快速大面积高分辨率地获取被测对象表面的三维坐标以及被测物体表面反射率。可以快速、大量的采集空间点位信息，为建立物体的三维影像模型提供了一种全新的技术手段。由于其具有快速性，不接触性，实时、动态、主动性，高密度、高精度，数字化、自动化等特性，其应用很有可能会像GPS一样又一次引起测量技术的革命。利用三维激光扫描技术，可以对预制构件的进行轮廓扫描，获得预制构件的表面点云数据。高密度的点云可以对预制构件的进行非接触式检测，并通过处理点云数据完成对被测量构件高效逆向建模。

目前，技术人员在对预制构件的孔洞检测时，都需要利用卷尺或钢尺等人工测量手段，效率低下，将消耗大量的劳动力与时间。另外，根据现有的技术手段，预制构件点云数据进行BIM逆向建模时，其圆孔通常根据建筑图纸进行尺寸复原的翻模，或根据实际手工测量构件圆孔位置进行翻模，或按照点云数据的大致轮廓进行粗略的人工建模。然而，以上方法均需要通过大量的人工操作才可以确定圆孔位置与大小。

因此，为了避免在数据规模较大的情况下，人工孔洞检测与逆向建模易出现的主观性误差，以及劳动力消耗过大的问题，亟需开发一种平面圆孔提取方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于点云数据的预制构件平面圆孔提取方法，以解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种基于点云数据的预制构件平面圆孔提取方法，包括以下步骤：

1)输入预制构件具有圆孔的平面的点云数据。

2)利用边缘提取算法对步骤1)输入的点云数据进行处理，获得包含内边缘和外边缘的边缘点列表。

3)增大最近邻点个数，再次利用边缘提取算法对步骤1)输入的点云数据进行处理，获得只含外边缘的边缘点列表。

4)将步骤2)获得的边缘点列表和步骤3)获得的边缘点列表做差，获得只包含内边缘的边缘点列表。

5)对步骤4)获得的只含内边缘的边缘点列表进行拟合，输出拟合的圆孔信息，并将圆孔信息添加到圆孔列表中。

6)对步骤5)获得的圆孔半径进行修正，并替换圆孔列表中对应的圆孔半径。

进一步，步骤2)具体包括以下步骤：

2.1)计算每个点的M个最近邻点。

2.2)以每个点为中心，将其邻域按角度八等分。判断这八个区域中是否都落入该点的最近邻点。若否，将该点标记为边缘点。

进一步，步骤3)具体包括以下步骤：

3.1)计算每个点的N个最近邻点。其中，N＝5M。

3.2)以每个点为中心，将其邻域按角度八等分，判断这八个区域中是否都落入该点的最近邻点。若否，将该点标记为边缘点。

进一步，步骤5)中采用霍夫圆形检测算法求解圆的圆心坐标和半径大小。