一种点云建筑物建模方法、系统、存储介质及电子设备

本发明涉及建模，特别是涉及一种点云建筑物建模方法、系统、存储介质及电子设备。

背景技术：

1、随着科技的发展和社会的进步，智慧城市的建设需求日渐提高。建筑物作为城市的主体之一，将其准确高效的进行三维重建，有助于进行城市规划设计、无线信号仿真等城市现代化管理。而在城市建筑物信息提取和三维模型重建中，通过机载激光雷达(lidar)扫描或航空影像密集匹配生成的点云是最经济实用的数据来源。

2、城市三维模型按照表现细节分为四个层级，具体到建筑物三维建模中，lod1层级为体块模型，根据建筑基底和建筑高度生成平顶柱状模型；lod2层级为基础模型，表现建筑物屋顶及外轮廓的基本特征；lod3层级为标准模型，精确反映建筑物屋顶及外轮廓的基本特征；lod4层级为精细模型应精确反映建筑物屋顶及外轮廓的详细特征。其中，后两个层级通常用在单个建筑物的建模，而城市规模点云的建筑物建模聚焦lod1和lod2层级。

3、现有三维点云的建筑物提取建模的通用流程为：地面点提取与分离，点云分类提取建筑物，建筑物轮廓提取与规则化。而在这流程中，现有的一些经典方法在实际运用中会出现一些问题：其一是点云分类中建筑立面的识别方法大多是寻求法向量垂直于z轴的平面，在某些场景下会出现伪平面的问题，典型情况是“多线共面”，例如电线杆与电线的组合在同一个平面上；其二是基于轮廓线的建筑物lod1模型建模方法，没有考虑建筑物分为多个层级的情况。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种点云建筑物建模方法、系统、存储介质及电子设备，提高了建模的准确性。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种点云建筑物建模方法，包括：

4、采用布料模拟算法获取原始点云的地面点；所述原始点云为待建模建筑的原始点云；

5、采用过绿减过红指数对所述原始点云中的非地面点进行植被点过滤，获得过滤后点云；

6、根据所述过滤后点云中点的z轴拓展性，采用聚类方法从所述过滤后点云中提取属于建筑立面的点簇；

7、在z轴方式上，对所述点簇进行等间隔切片，基于个切片确定所述待建模建筑的轮廓。

8、可选地，根据所述过滤后点云中点的z轴拓展性，采用聚类方法从所述过滤后点云中提取属于建筑立面的点簇，具体包括：

9、将滤后点云进行网络拆分，将拆分后的每个网格中的点，按照z值从小到大进行排序；z值表示高度；

10、初始化候补点集为空，将最小z值点设为起始点；

11、初始化待判定集合为空；

12、将当前起始点加入当前待判定集合；

13、从起始点的下一点开始遍历，若当前点与前一个点连续，则将当前点加入当前待判定集合，否则计算当前待判定集合中起始点与当前点的高度差值；

14、若高度差值小于设定高度值，则将当前所述待判定集合中点加入所述候补点集；

15、若高度值大于或者等于所述设定高度值，则将当前点更新为起始点，返回步骤“初始化待判定集合为空”；

16、对所述候补点集中点进行聚类，获得至少一个点簇；

17、将每个所述点簇投影到二维平面，计算二维平面上最小凸包的面积，若最小凸包的面积大于设定面积阈值，则当前点簇为建筑物立面。

18、可选地，当前点与前一个点连续的判断，具体包括：

19、若当前点与前一个点连续距离小于第一距离阈值，则判定当前点与前一个点连续。

20、可选地，所述设定面积阈值为10平方米。

21、可选地，在z轴方式上，对所述点簇进行等间隔切片，基于个切片确定所述待建模建筑的轮廓，具体包括：

22、根据所述点簇确定建筑物的最下层外轮廓；

23、按照自下而上的顺序，等间隔从所述点簇获取切片；

24、按照自下而上的顺序依次遍历每个切片，获得所述待建模建筑每层的外轮廓：对于每个切片，自下而上遍历切片中每个店，若第i个点在二维平面上的投影点到下层外轮廓的距离超过第二距离阈值，则判定第i个点为上层外轮廓点。

25、本发明还公开了一种点云建筑物建模系统，包括：

26、地面点获取模块，用于采用布料模拟算法获取原始点云的地面点；所述原始点云为待建模建筑的原始点云；

27、植被点过滤模块，用于采用过绿减过红指数对所述原始点云中的非地面点进行植被点过滤，获得过滤后点云；

28、建筑立面提取模块，用于根据所述过滤后点云中点的z轴拓展性，采用聚类方法从所述过滤后点云中提取属于建筑立面的点簇；z轴表示建筑物的垂直方向；

29、切片建模模块，用于在z轴方式上，对所述点簇进行等间隔切片，基于个切片确定所述待建模建筑的轮廓。

30、本发明还公开了一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行所述的点云建筑物建模方法。

31、本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的点云建筑物建模方法。

32、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

33、本发明利用z轴拓展性，找到空间中的“垂直线段”，将立面点云和杆状物体点云筛选了出来，进一步聚类后筛选出建筑物立面；随后使用切片方法，将建筑物点云按照多个平顶柱状物体堆叠的预设模式进行建模，提高了建模的准确性。

技术特征：

1.一种点云建筑物建模方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的点云建筑物建模方法，其特征在于，根据所述过滤后点云中点的z轴拓展性，采用聚类方法从所述过滤后点云中提取属于建筑立面的点簇，具体包括：

3.根据权利要求2所述的点云建筑物建模方法，其特征在于，当前点与前一个点连续的判断，具体包括：

4.根据权利要求2所述的点云建筑物建模方法，其特征在于，所述设定面积阈值为10平方米。

5.根据权利要求1所述的点云建筑物建模方法，其特征在于，在z轴方式上，对所述点簇进行等间隔切片，基于个切片确定所述待建模建筑的轮廓，具体包括：

6.一种点云建筑物建模系统，其特征在于，包括：

7.一种电子设备，其特征在于，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行根据权利要求1至5中任一项所述的方法。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的方法。

技术总结
本发明公开一种点云建筑物建模方法、系统、存储介质及电子设备，涉及建模技术领域，该方法包括：采用布料模拟算法获取原始点云的地面点；所述原始点云为待建模建筑的原始点云；采用过绿减过红指数对所述原始点云中的非地面点进行植被点过滤，获得过滤后点云；根据所述过滤后点云中点的z轴拓展性，采用聚类方法从所述过滤后点云中提取属于建筑立面的点簇；在z轴方式上，对所述点簇进行等间隔切片，基于个切片确定所述待建模建筑的轮廓。本发明提高了建模的准确性。

技术研发人员：王海泉,陈宇峰,孙磊磊,任心怡
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13