一种建筑物立面结构提取方法、装置、电子设备及介质与流程

专利2025-06-19  15


本发明涉及建筑物结构检测,尤其涉及一种建筑物立面结构提取方法、装置、电子设备及介质。


背景技术:

1、建筑物的立面结构是指建筑物外墙的外观和构造,它包括了墙体、窗户、门、装饰元素等,是建筑物与外界环境直接接触的部分。准确提取建筑物的立面结构是建筑物影像拼接、三维激光点云特征提取与三维重建等研究的基础。

2、现有技术中对建筑物立面结构的提取多采用三维激光扫描技术以获取建筑物立面的点云数据,再根据点云本身的属性,如坐标、反射强度等从点云中提取特征点或者轮廓点来构建建筑物立面结构。但是现有技术中,获取的建筑物的点云数据经常包含许多噪点,难以有效去除,导致根据点云数据来构建建筑物立面结构时,构建得到的立面结构不够准确。


技术实现思路

1、有鉴于此,有必要提供一种建筑物立面结构提取方法、装置、电子设备及介质,用以解决根据点云数据来构建建筑物立面结构时,构建得到的立面结构不够准确的问题。

2、为了解决上述问题,第一方面,本发明提供了一种建筑物立面结构提取方法,包括:

3、获取建筑物立面的第一点云数据,并根据所述第一点云数据建立三维空间;

4、将所述三维空间划分为多个体素,并根据所述多个体素中的点云对所述多个体素进行超体素聚类,得到至少一个第一超体素;

5、针对各个所述第一超体素,确定所述第一超体素中相邻两点法向量之间的差异;

6、将差异大于预设差异阈值的点作为噪点,并去除所述第一点云数据中的噪点的数据,得到第二点云数据;

7、根据所述第二点云数据确定所述建筑物的立面结构。

8、可选地,所述根据所述多个体素中的点云对所述多个体素进行超体素聚类,得到至少一个第一超体素,包括:

9、根据所述第一点云数据确定各个体素中的点云;

10、根据各个体素中的点云确定体素与体素之间的第一相似性;所述第一相似性为位置相似性;

11、根据所述第一相似性对所述多个体素进行超体素聚类,得到至少一个第一超体素。

12、可选地,所述根据所述第二点云数据确定所述建筑物的立面结构,包括:

13、根据所述第二点云数据确定各个体素中的点云;

14、根据各个体素中的点云确定体素与体素之间的第二相似性;所述第二相似性根据位置相似性、颜色相似性以及法向量相似性确定;

15、根据所述第二相似性对所述多个体素进行超体素聚类,得到至少一个第二超体素;

16、根据所述第二超体素确定所述建筑物的立面结构。

17、可选地,所述根据各个体素中的点云确定体素与体素之间的第二相似性,包括:

18、确定目标体素和搜索范围;其中,目标体素为预设体素,以及所述预设体素的邻接体素中第二相似性最小的邻接体素;

19、对所述目标体素,以及所述目标体素搜索范围内的邻接体素进行第二相似性计算;

20、所述第二相似性的计算方法如下:

21、

22、其中,d为第二相似性,dc为两个体素之间的颜色差异,ds为两个体素之间的距离差异,dn为两个体素之间的点云的法向量差异,rs为搜索范围,wc、ws、wn分别为颜色差异、距离差异、法向量差异的影响权重。

23、可选地,所述根据所述第二点云数据确定所述建筑物的立面结构,包括:

24、根据所述第二点云数据进行平面拟合处理,得到拟合平面;

25、根据所述拟合平面和所述第二超体素,对所述第二超体素进行聚类处理,得到聚类块;

26、根据所述聚类块确定所述建筑物的立面结构。

27、可选地,所述根据所述拟合平面和所述第二超体素,对所述第二超体素进行聚类处理,得到聚类块,包括:

28、确定所述拟合平面对应的目标拟合点;

29、确定所述目标拟合点在对应的拟合平面上的投影点;

30、通过受限平面切割算法基于所述投影点对所述第二超体素进行聚类处理,得到聚类块。

31、可选地,所述根据所述聚类块确定所述建筑物的立面结构,包括:

32、通过受限平面切割算法确定所述聚类块的凹凸结构关系;

33、根据所述聚类块和所述聚类块的凹凸结构关系确定所述建筑物的立面结构。

34、第二方面,本发明还提供了一种建筑物立面结构提取装置,包括:

35、空间创建模块,用于获取建筑物立面的第一点云数据,并根据所述第一点云数据建立三维空间;

36、聚类模块,用于将所述三维空间划分为多个体素,并根据所述多个体素中的点云对所述多个体素进行超体素聚类,得到至少一个第一超体素;

37、法向量差异确定模块,用于针对各个所述第一超体素,确定所述第一超体素中相邻两点法向量之间的差异;

38、点云数据滤除模块,用于将差异大于预设差异阈值的点作为噪点,并去除所述第一点云数据中的噪点,得到第二点云数据;

39、立面结构确定模块,用于根据所述第二点云数据确定所述建筑物的立面结构。

40、第三方面,本发明还提供了一种电子设备,包括存储器和处理器,其中,所述存储器,用于存储程序;所述处理器,与所述存储器耦合,用于执行所述存储器中存储的所述程序,以实现上述的建筑物立面结构提取方法中的步骤。

41、第四方面,本发明还提供了一种计算机可读存储介质,用于存储计算机可读程序,所述程序或指令被处理器执行时能够实现上述的建筑物立面结构提取方法中的步骤。

42、本发明的有益效果是:

43、本发明通过先获取建筑物立面的第一点云数据,根据第一点云数据将三维空间中的点云划分到各个体素中,再根据各个体素中的点云对体素进行聚类得到第一超体素;分别确定各个第一超体素中各点的法向量,当第一超体素中相邻两点的法向量的差异小于或等于预设差异阈值时,即可确定该两点是位于同一立面上的点,是需要保留的有效点;而当第一超体素中相邻两点的法向量的差异大于预设差异阈值时,即可确定该两点不是位于同一立面上的点,因此可以将该两点作为噪点并进行去除,使得各个第一超体素中的点尽可能的为同一立面上的点,提高点云数据的有效性和准确性。进而通过去除了噪点数据的第二点云数据来构建建筑物的立面结构时,可以提高立面结构的准确性。



技术特征:

1.一种建筑物立面结构提取方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的建筑物立面结构提取方法,其特征在于,所述根据所述多个体素中的点云对所述多个体素进行超体素聚类,得到至少一个第一超体素,包括:

3.根据权利要求1所述的建筑物立面结构提取方法,其特征在于,所述根据所述第二点云数据确定所述建筑物的立面结构,包括:

4.根据权利要求3所述的建筑物立面结构提取方法,其特征在于,所述根据各个体素中的点云确定体素与体素之间的第二相似性,包括:

5.根据权利要求3所述的建筑物立面结构提取方法,其特征在于,所述根据所述第二点云数据确定所述建筑物的立面结构,包括:

6.根据权利要求5所述的建筑物立面结构提取方法,其特征在于,所述根据所述拟合平面和所述第二超体素,对所述第二超体素进行聚类处理,得到聚类块,包括:

7.根据权利要求6所述的建筑物立面结构提取方法,其特征在于,所述根据所述聚类块确定所述建筑物的立面结构,包括:

8.一种建筑物立面结构提取装置,其特征在于,包括:

9.一种电子设备,其特征在于,包括存储器和处理器,其中,

10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,用于存储计算机可读程序,所述程序或指令被处理器执行时能够实现上述权利要求1至7中任意一项所述建筑物立面结构提取方法中的步骤。


技术总结
本发明涉及一种建筑物立面结构提取方法、装置、电子设备及介质,属于建筑物结构检测技术领域,其中,该方法包括:获取建筑物立面的第一点云数据,并根据第一点云数据建立三维空间;将三维空间划分为多个体素,并对多个体素进行超体素聚类,得到至少一个第一超体素;针对各个第一超体素,确定第一超体素中相邻两点法向量之间的差异;将差异大于预设差异阈值的点作为噪点,去除噪点,得到第二点云数据;根据第二点云数据确定建筑物的立面结构。本发明通过先聚类,再根据聚类得到的第一超体素中的点云的法向量对点云中的噪点进行筛除,可以提高点云数据的有效性,进而通过点云数据来构建建筑物的立面结构时,可以提高立面结构的准确性。

技术研发人员:李辉,赵书刚,何雷,余文杰,韩思远,许科,吴峰,吴亚辉,肖宇峰
受保护的技术使用者:中冶武勘工程技术有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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