[发明专利]基于机载激光雷达的建筑物建模方法和装置

权利要求书

1.一种建筑物建模方法，其特征在于，包括：

步骤一：将机载LIDAR数据进行预处理，包括在点云数据中将地面点和非地面点分离；

步骤二：在所述非地面点中提取建筑物点云信息；

步骤三：对点云信息进行分割，得到建筑物对象；

步骤四：提取建筑物对象中的建筑物规则边框；

步骤五：将建筑物对象的屋顶点按面片进行分类；

步骤六：根据所述分类结果，建立建筑物模型；

步骤七：显示所建立的模型效果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤三利用射线法对点云信息进行分割，得到相互分隔的建筑物对象，

其中在射线法的分割过程中，采用绘制多边形，利用射线与多边形焦点的特殊性与奇偶性，判断点是否在多边形内部。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤四进一步包括，基于提取建筑物轮廓线的过程，在提取建筑物轮廓线点的同时，记录了轮廓线点的顺序，

所述提取建筑物轮廓线进一步包括：

将集中得到的凸壳顶点作为建筑物的轮廓线点，将点集投影到XOY平面上，

步骤4.1：确定建筑物的第一个凸壳点，本发明选取点集中x坐标最小的点为凸壳的起始点，若有x坐标相同的点，取y坐标最小的点为凸壳的起始点，

步骤4.2：在搜索下一个轮廓线点时，以水平向左为起始方向，记录起始方向到子点集中点与起始点的连接的线段的夹角，角度最小的点为该子点集的凸壳点，即为建筑物的包围壳点，

步骤4.3：若没有确定子点集，依次扩大扫描范围，直至获取包围壳点，以刚得到的点为中心确定子点集，

步骤4.4：以当前得到的包围壳点与上次得到的包围壳点的连线为起始方向，确定子点集中的凸壳点，作为建筑物轮廓线的点，

步骤4.5：重复步骤4.2-4.4，直到获取所有的边界点。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述包围壳进一步通过以下过程获取：

(a)输入建筑物离散点云数据集S；

(b)建立离散点云数据的格网索引；

(c)确定起始点，即左下点A；

(d)以起始点为圆心，1.5-2倍点间距为半径，确定当前范围中点集S1＝{P₁，P₂，...，P_nS1＝{P₁，P₂，...，P_n}，其中P_1-P_n为)。

(e)从点集S中确定包围壳点P_(B)，其中P_(B)∈S1。

(f)以P_(B)当前点，重复步骤c、d和e，确定下一点P_(B)。

(g)直到当前点P_(B)与点A相同，，轮廓线点提取完毕，过程结束。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤五进一步包括：

根据大类点所占比例是否超过设定阈值，将孤立错误类点纠正为大类类型，以优化三角网法向量的分类。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤六进一步包括：

根据分类出的建筑物面片，将各面片拟合出相应的平面方程，

根据已经获取的建筑物规则边界，建立各面片之间以及与规则边界各线段的拓扑关系，

根据拓扑关系求面与面的交线，线与线的交点，

利用计算得到的特征点以及对应的拓扑关系构建出建筑物模型。

7.一种用于建筑物建模的装置，其特征在于，包括：

数据预处理模块，用于对机载LIDAR数据进行预处理，包括在点云数据中将地面点和非地面点分离；

点云信息提取模块，用于在非地面点中提取建筑物点云信息；

分割模块，用于利用射线法对点云信息进行分割，得到相互分隔的建筑物对象；

边框提取模块，用于提取建筑物的规则边框；

屋顶点分类模块，用于将屋顶点按面片进行分类；

模型建立模块，用于根据分类结果建立建筑物模型；

显示模块，用于在openGL中显示所建立的模型效果。