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一种三维激光点云中建筑物立面分割方法

遥感信息 2021年第2期36卷 104-108页

作者：李玉兵济南市房产测绘研究院济南250002

针对三维激光点云数据中建筑物立面分割不完整、不准确的问题,深入分析建筑物立面激光点云在二维及三维空间中的几何形态,提出了一种根据立面特征规则的建筑物立面分割方法。首先,充分考虑建筑物主体立面与阳台立面特征的异同,建立相应... 详细信息

针对三维激光点云数据中建筑物立面分割不完整、不准确的问题,深入分析建筑物立面激光点云在二维及三维空间中的几何形态,提出了一种根据立面特征规则的建筑物立面分割方法。首先,充分考虑建筑物主体立面与阳台立面特征的异同,建立相应判断规则;然后,依据立面的几何形状将立面分为平直立面与拱形弯曲立面,据此动态确定立面点云聚类生长方向,提高分割精度。实验表明,该方法可以准确分割建筑物立面点云数据,分割的准确率可达94%以上,具有较强的适用性和鲁棒性。

关键词：三维激光点云立面分割几何形状特征规则聚类生长

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基于点密度采样的建筑物点云立面分割方法

集美大学学报（自然科学版） 2017年第2期22卷 57-65页

作者：康星火陈水利吴云东蔡国榕厦门市无人机遥感应用工程技术研究中心福建厦门361021 集美大学理学院福建厦门361021 集美大学诚毅学院福建厦门361021 集美大学计算机工程学院福建厦门361021

由于地面激光扫描仪扫描时常存在死角,导致点云缺失、密度不均匀等问题,使得建筑物立面难以完整分割,为点云后续三维重建带来了很大的困难。提出了一种基于点密度的指导采样方式,并对提取的模型进行再优化的分割算法,即GSMOSAC(global s... 详细信息

由于地面激光扫描仪扫描时常存在死角,导致点云缺失、密度不均匀等问题,使得建筑物立面难以完整分割,为点云后续三维重建带来了很大的困难。提出了一种基于点密度的指导采样方式,并对提取的模型进行再优化的分割算法,即GSMOSAC(global sample and model optimize sampling and consensus)算法。该算法改进了最小采样集的选取方式,并对采样模型进行优化处理,以提高所提取模型的可靠性。针对三种不同类型的激光雷达点云数据的实验结果表明,该算法的分割效果比传统的RANSAC算法和多结构(Multi-GS)算法都更好。

关键词：激光雷达点云 GSMOSAC算法立面分割点密度

一种车载LiDAR建筑物立面点云精细分割方法

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黑龙江工程学院学报 2016年第3期30卷 6-9页

作者：李立雪牛路标黄腾达李友鹏河南理工大学测绘与国土信息工程学院河南焦作454000

车载LiDAR技术是智慧城市基础设施三维数据快速获取的重要手段,对于获取精细的城市建筑三维模型,实现车载点云数据的建筑物立面快速、精细分割具有重要作用。文中提出一种建筑物车载立面点云自动精细分割方法,首先提取出建筑物的外轮廓... 详细信息

车载LiDAR技术是智慧城市基础设施三维数据快速获取的重要手段,对于获取精细的城市建筑三维模型,实现车载点云数据的建筑物立面快速、精细分割具有重要作用。文中提出一种建筑物车载立面点云自动精细分割方法,首先提取出建筑物的外轮廓线,通过设置轮廓线缓冲区实现立面点云的粗分割,然后采用RANSAC平面探测算法探测建筑物主立面,从而实现建筑物立面的精细分割。试验结果表明,文中算法能快速、准确地从车载点云中分割出建筑物立面点云,为建筑物精细三维模型重建奠定基础。

关键词：车载LiDAR 轮廓线立面分割缓冲区 RANSAC

一种基于Delaunay三角网边长阈值与激光点云的建筑立面结构提取方法

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地理与地理信息科学 2019年第5期35卷 80-84页

作者：靳鑫洋王素元聂建亮李豪吴勇生王金月自然资源部大地测量数据处理中心陕西西安710054 自然资源部第一地形测量队陕西西安710054 太原师范学院山西晋中030619 湖南联智桥隧技术有限公司湖南长沙410200 自然资源部地图审查中心北京100830

该文提出了一种基于Delaunay三角网边长阈值与激光点云的建筑物立面结构提取方法。首先对建筑物点云数据进行去噪等预处理,并采用RANSAC算法对点云数据进行立面分割,然后构建Delaunay三角网,并利用三角网边长的统计信息,自动设置区分长... 详细信息

该文提出了一种基于Delaunay三角网边长阈值与激光点云的建筑物立面结构提取方法。首先对建筑物点云数据进行去噪等预处理,并采用RANSAC算法对点云数据进行立面分割,然后构建Delaunay三角网,并利用三角网边长的统计信息,自动设置区分长短边的阈值,以此提取建筑物立面点云的边界点。实验结果表明,该方法能够有效地提取较为完整的建筑物立面结构,且与平面投影法提取结果对比也验证了其可靠性。

关键词：建筑物立面结构立面分割 Delaunay三角网平面投影法

一种航空影像建筑物立面重复结构自动识别方法

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测绘地理信息 2018年第1期43卷 104-108页

作者：田芮程效军李泉同济大学测绘与地理信息学院上海200092 现代工程测量国家测绘地理信息局重点实验室上海200092

重复结构识别对于基于影像的建筑物立面重建具有重要意义,提出了一种影像立面重复结构自动识别方法。首先基于Sobel边缘检测算法实现立面影像的楼层分割,然后通过LSD（line segment detector）直线检测算法对影像的直线特征进行提取,再... 详细信息

重复结构识别对于基于影像的建筑物立面重建具有重要意义,提出了一种影像立面重复结构自动识别方法。首先基于Sobel边缘检测算法实现立面影像的楼层分割,然后通过LSD（line segment detector）直线检测算法对影像的直线特征进行提取,再经过均值滤波、二值化处理等过程实现窗户边界线的定位,最后结合楼层检测结果对多余分割线进行剔除,得到优化的识别结果。结果表明,该算法对于内部结构复杂的窗户能够准确地定位出边界线,适用性良好。

关键词：重复结构识别立面分割航空影像建筑物三维建模

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激光点云下的建筑物重建技术研究

激光点云下的建筑物重建技术研究

作者：康星火集美大学

学位级别：硕士

自从智慧城市的概念首次被提出以来,城市的三维重建引起了广泛的关注。进入21世纪以来,激光扫描技术得到显著的提高,它能够快速、准确、大范围地获取城市场景的三维数据,为城市的三维重建提供了数据基础。作为城市场景的重要组成部分,... 详细信息

自从智慧城市的概念首次被提出以来,城市的三维重建引起了广泛的关注。进入21世纪以来,激光扫描技术得到显著的提高,它能够快速、准确、大范围地获取城市场景的三维数据,为城市的三维重建提供了数据基础。作为城市场景的重要组成部分,人造建筑物的三维重建是当前研究的热点,同时也面临数据的后续处理等诸多困难。在大型的复杂建筑物重建方面,由于其结构的复杂性,若需真实、完整的重建出建筑物的三维模型,需要解决复杂细部结构的模型重建等问题。针对建筑物三维重建面临的挑战以及当前迫切的需求,本文的研究工作如下:1、对三维重建算法的研究现状进行深入的探讨,重点分析了三种常用的基于激光点云的三维重建算法(即基于先验知识的三维重建算法、基于语法分割的三维重建算法和基于GlobFit的三维重建算法)的优势和不足,为本文后续的研究工作提供理论依据。2、针对地面激光扫描仪存在扫描死角,导致点云缺失、密度不均匀,使得建筑物立面难以完整分割等问题,现有的RANSAC(Random Sampling and Consensus)和多结构(Multi-GS)等相关的算法,虽然在采样策略方面有一定的优势,但是对于模型的选择和后续模型优化等方面仍存在不足。为此,本文提出了一种基于点密度的指导采样方式,并对提取模型进行再优化的分割算法,即GSMOSAC(Global Sample and Model Optimize)。该算法通过改进最小采样集的选取方式,并对采样模型进行优化处理,以提高获取模型的可靠性。实验结果表明,本文提出的算法比传统的RANSAC、多结构(Multi-GS)算法能够获得更好的分割效果。3、针对RANSAC、PEARL和GlobFit这三种算法在三维重建过程中存在闭合性、扩展性和自动化处理等方面的不足问题,提出了一种基于正则集的三维重建新算法。该算法扩展性较好,而且能够自动地进行几何重建。通过对四组不同类型和规模的激光雷达数据进行实验分析,并与RANSAC、PEARL和GlobFit三种经典算法相比,本文提出的基于正则集三维重建算法的重建效果较好,而且能够较好地解决在建筑物几何重建过程中普遍存在的闭合性问题。

关键词：激光雷达点云立面分割 GSMOSAC 点密度三维重建正则集

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基于激光雷达的城市数字化建模技术研究

基于激光雷达的城市数字化建模技术研究

作者：常宁长春理工大学

学位级别：硕士

车载激光雷达技术作为一种新兴的城市测量技术,为重建逼真的建筑物三维模型提供了一种新途径。本文在研究车载激光雷达对地定位原理、点云数据特点及各类激光雷达建筑物建模方法的基础上,确定车载激光雷达建筑物建模方案。首先,依据城... 详细信息

车载激光雷达技术作为一种新兴的城市测量技术,为重建逼真的建筑物三维模型提供了一种新途径。本文在研究车载激光雷达对地定位原理、点云数据特点及各类激光雷达建筑物建模方法的基础上,确定车载激光雷达建筑物建模方案。首先,依据城市点云数据特点,提出一种基于坡度差值的点云滤波方法,通过对比实验,验证该方法滤波的高效性与实用性。此外,设定参数阈值并利用随机抽样一致性算法,对建筑物立面点云进行分割并通过实验分析距离阈值设定对处理结果的影响。然后,通过改进基于语义识别的建筑物立面外轮廓提取方法并结合基于投影点密度格网化的建筑物内轮廓提取方法完成建筑物轮廓特征提取。最后,利用提取出的建筑物轮廓结合面片拓扑关系,构建建筑物几何框架并将其中的特征数据编写成DXF文件,导入AtuoCAD中,自动生成模型并利用3DMAX软件对重建的建筑物模型进行纹理贴图使其更加形象逼真。本文以车载激光雷达系统获取的街区原始点云数据为基础,以城市建筑物数字化建模为主要研究内容,对车载激光雷达点云数据滤波、建筑物立面点云分割、建筑物立面轮廓提取及建筑物建模等方面进行了着重研究,在算法与理论方面取得了一定进展,为城市数字化建模提供了可靠的理论依据,具有一定的参考价值。

关键词：车载激光雷达点云滤波立面分割轮廓特征提取建筑物几何框架建筑物建模

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基于TLS的建筑物室内建模研究

基于TLS的建筑物室内建模研究

作者：杨望山河南理工大学

学位级别：硕士

随着城镇化进程的加快,大型公共建筑物的增多,室内空间结构也变得日益复杂,环境监测、应急救助、室内装修与设计以及智能建筑等都对室内空间表现出了浓厚的兴趣,如何准确、快速的获取建筑物室内三维空间数据并应用所采集的数据进行三维... 详细信息

随着城镇化进程的加快,大型公共建筑物的增多,室内空间结构也变得日益复杂,环境监测、应急救助、室内装修与设计以及智能建筑等都对室内空间表现出了浓厚的兴趣,如何准确、快速的获取建筑物室内三维空间数据并应用所采集的数据进行三维建模与室内平面图的绘制是室内空间发展的关键。地面固定式LiDAR技术可以在空间环境相对狭小、结构复杂、没有GPS信号的室内空间获得高精度的点云,它已成为建筑物室内三维空间信息获取与三维建模的有效途径,为室内三维几何模型的重建提供了新的方法。目前点云数据室内建模面临的主要问题是:数据量大、建筑物室内面片结构复杂、拓扑性差以及室内墙面间距小,不同目标的识别与分类智能化程度低。针对上面的问题,本文以建筑物室内场景为例,围绕室内场景中室内模型的重建与室内平面图的绘制展开了相关的研究。具体研究内容如下:(1)分析了国内外点云数据室内外建筑物建模的研究现状,指出了点云数据室内建模与室内平面图绘制研究的难点和不足,规划了本文的研究思路与研究路线。(2)总结了三维激光扫描技术的发展与分类,针对室内结构和室内点云数据的特点,剖析了点云数据的采集与预处理过程,根据点云噪点产生的原因,总结了点云去噪的方法。(3)根据建筑物室内结构的特点,对室内房间天花板进行探测,以此作为种子点,获取各个房间点云数据,进而获得门口和窗户的点云数据。将门口和窗户点云投影到二维平面内,根据八邻域算法聚类,利用各类点云最小包围盒的长、宽和高提取各个门口点云,进而得到各个窗户点云。(4)根据室内点云建立三维空间格网,利用最小二乘平面拟合算法求取每个格网内点云的法向量。根据格网内点云的法向量进行聚类,实现了建筑物室内点云立面的粗分割。对粗分割的立面点云运用改进的K-means算法再次聚类,去除粗分割点云中的噪点,以此作为种子点获取完整的立面点云,实现立面的精分割。通过空间平面求交点和交线,运用精细分割的立面点云数据,求取各个房间、门口和窗户的特征点,根据特征点连接原理,实现建筑物室内模型的重建与室内平面图的绘制。(5)运用实验区数据验证了本文提出的方法,对文中提出的室内顶部点云探测,房间、门口和窗户点云提取,房间、门口和窗户立面分割,室内模型重建以及室内平面图的绘制进行了实验。结果表明本文提出的方法能够建立室内三维几何模型和绘制室内二维平面图。

关键词：地面三维激光扫描技术点云数据立面分割室内建模室内平面图绘制

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基于虚拟现实技术的车床仿真系统

计算机系统应用 2018年第5期27卷 86-90页

作者：蔡宝石坤举朱文华上海第二工业大学工程训练中心上海201209

基于开发CA6132型车床虚拟教学软件的目的,采用了虚拟仿真的方法,开发了带有虚拟现实特征的车床教学系统软件.提出了虚拟车床开发的一般流程,阐述了矫正图像的立面分割技术,开发了基于Unity3D引擎软件的虚拟车床仿真系统,解释了虚拟现... 详细信息

基于开发CA6132型车床虚拟教学软件的目的,采用了虚拟仿真的方法,开发了带有虚拟现实特征的车床教学系统软件.提出了虚拟车床开发的一般流程,阐述了矫正图像的立面分割技术,开发了基于Unity3D引擎软件的虚拟车床仿真系统,解释了虚拟现实的基本原理,建立了CA6132型车床的三维模型,提出了在Unity3D下车床加工的仿真方法,开发了基于虚拟现实设备z Space虚拟现实车床仿真系统,提出了虚拟现实的场景交互方式,降低了实际车床操作的危险.

关键词： CA6132车床立面分割虚拟仿真虚拟现实 Unity3D zSpace