[发明专利]一种基于三维扫描点云的建筑物平面图生成方法

说明书

本发明涉及计算机视觉三维感知与三维点云处理技术领域，具体涉及一种基于三维扫描点云的建筑物平面图生成方法，包括：对一建筑物进行三维扫描融合，得到所述建筑物的三维点云坐标数据；对所述三维点云坐标数据进行数据预处理，所述数据预处理包括降采样和使用主成分分析来计算点云的法向量值；基于所述数据预处理后的三维点云坐标数据进行平面拟合，所述平面拟合限制所述建筑物的朝向的数量，通过所述平面拟合得到初始平面结构；对所述初始平面结构进行手动修复；对手动修复后的所述初始平面结构进行结构优化，生成二维矢量平面图。该生成方法能够有效避免在生成过程中数据的损失，使得完整、连续的建筑物平面图的提取成为可能。

技术领域

本发明涉及计算机视觉三维感知与三维点云处理技术领域，具体涉及一种基于三维扫描点云的建筑物平面图生成方法。

背景技术

随着三维扫描技术、摄影测量和深度传感器的发展与普及，我们能够便捷地获得到海量的三维点云信息。相比于二维图像信息，三维点云能够更为准确直观地描述物体的几何属性。事实上，生活与工业产品的几何外形由平面、球面、柱面及锥面等几何基元构成的。从含丰富信息的点云数据利用计算机自动高效地分析出零件的几何基元是三维点云处理领域的一个重要部分。

平面作为基本几何基元是最常见、最有特点的一类物体，大量存在于生活与工业产品中。从无序点云中高效识别其中的所有平面，获取其准确几何属性是点云处理中的关键问题。有效解决平面拟合问题可以降低计算机的运算难度，确定目标物体的姿态和属性，进而使机器能够更好的感知世界。

在三维重建后，对重建后的点云会有各种应用，其中主要是在建筑领域，有一种需求是对一个楼层进行扫描后，能够高效地生成该楼层的二维矢量平面图。由于扫描过程中由于遮挡、二次装修等原因不可避免地会产生结构的缺漏与谬误，因此目前较为可靠的是加入人工手动修补的半自动化方案。对于人工识别前的初识别阶段，目前现有的技术方案主要可以分为两类：一种是基于随机抽样一致性算法或区域增长的面识别方案，另一种基于二维投影后通过霍夫变换检测线段的方案。

上述两种方案存在不少问题：

1、不可交互的面识别方案难以适应所有的数据情况，具有不同层高、不同规模堆积物的数据可能会导致大量的错识别，从而显著增加人工修补步骤的工作量。

2、基于二维投影检测线段的方案难以获得完整、连续的一面墙。在投影过程中难以排除杂物的影响并仅投影墙面，从而会使堆积物的边缘投影严重阻碍墙面的检测；霍夫变换检测线时，如调大线段内点间隔等参数，则会使相近的两段墙面连到一起，如调小参数，则会受到投影与扫描过程中稀疏性的影响，从而打断线段。

3、两种方法都不可避免地需要对墙面的方向进行二次优化，因为检测出来的墙面方向都与彼此无关，所以在全局结构图中会表现出散乱的特点。这时往往需要根据曼哈顿世界(场景中的几何结构仅包含平行、正交和共面关系)假设，将所有线段的方向拉到与坐标轴平行或垂直的方向，但这会极大地限制所能生成的结构。

因此，有必要提供一种在三维点云基础上的建筑物二维平面的识别方法，能够有效避免了在识别过程中信息的损失，使得完整、连续墙面的提取成为可能。

发明内容

解决的技术问题

本发明提供了一种基于三维扫描点云的建筑物平面图生成方法，应用于建筑物的平面图生成，该生成方法能够有效避免在生成过程中数据的损失，使得完整、连续的建筑物平面图的提取成为可能。

技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明提供一种基于三维扫描点云的建筑物平面图生成方法，包括：

对一建筑物进行三维扫描融合，得到所述建筑物的三维点云坐标数据；