[发明专利]一种地面LiDAR和影像数据融合的遮挡区域建筑物立面重建方法

权利要求书

1.一种地面LiDAR和影像数据融合的遮挡区域建筑物立面重建方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，LiDAR点云数据重建建筑物立面初始模型，包括如下子步骤：

步骤1.1，计算LiDAR数据点的法向量，根据数据点法向量平行地面分割建筑物立面点云数据，并用RANSAC剔除粗差点；大部分立面几何结构距离建筑物立面一定距离，在立面分割过程中，这些粗差点被滤掉，呈现为洞；

步骤1.2，通过洞检测提取建筑物立面几何结构，人工半自动获取立面点云数据漏洞的角点坐标，形成闭合的矩形或多边形作为立面几何结构的初始重建模型；

步骤2，结合影像数据的建筑物立面初始模型精化，包括如下步骤：

步骤2.1，利用canny算子检测影像边缘，在此基础上用hough变换提取直线；

步骤2.2，在影像方位元素已知条件下，将步骤1中重建的建筑物立面初始模型投影到影像上，匹配初始立面几何结构模型边和提取的对应影像边；

步骤2.3，模型边和影像边匹配过程中，除了距离和方向约束外，增加了透过窗户的点云数据作为约束条件选择最佳匹配影像边,解决了在搜索区中满足距离和方向约束情况下多条候选边存在的问题；

将透过窗户的点云投影到影像上，最佳匹配影像边应位于点云投影和非点云投影交界，考虑到影像方位元素误差引起的点云投影偏移，选择影像边两边点云个数相差最大为最佳匹配影像边，所述窗户的点云包括内部窗框、窗帘及内部反射的点云数据；

步骤2.4，将最佳匹配影像边投影到建筑物立面，得到精确的建筑物立面几何结构；

步骤3，建筑物立面结构规则分析及遮挡区域立面几何结构推测，包括如下步骤：

步骤3.1，对步骤2中精化的重建建筑物立面几何结构进行分类，根据几何结构位置坐标进行行、列排序，形成2D图像；

根据边长个数和总长度对精化的重建建筑物立面几何结构进行分类，分类的过程为对重建几何结构标记过程；每个几何结构的位置坐标为其形状几何中心点的坐标，根据位置坐标的x和y进行列、行标记，找出同一行、列的几何结构，然后对行、列排序，形成2D图像；

步骤3.2，每一个行、列交叉点对应一个立面几何结构，如果交叉点没有记录立面几何结构，对应的行、列为立面几何结构推测的缺失位置；

步骤3.3，基于立面几何结构四邻域的模板匹配方法，以立面几何结构的形状与大小为匹配测度，对遮挡区域可能的立面几何结构进行推测；

步骤4，利用点云数据验证遮挡区域立面几何结构的合理性和可靠性。

2.根据权利要求1所述的一种地面LiDAR和影像数据融合的遮挡区域建筑物立面重建方法，所述步骤4中，利用点云数据验证遮挡区域立面几何结构推测的合理性和可靠性包括如下步骤：

步骤4.1，透过遮挡物缝隙到达立面几何结构的点云数据及透过窗户的点云数据分割与聚类；

步骤4.2，判断立面几何结构对应点云数据与推测结果的匹配程度；对于任一推测的立面几何结构，计算点云数据与推测立面几何结构重合度K₁及点云外接矩形与推测立面几何结构面积的重叠度K₂；

K₁＝D₁/D 式一

D为立面几何结构对应的点云数据，D₁为落入推测立面几何结构范围的点云数据；

K₂＝S₁/S 式二

S为立面几何结构对应点云数据外接矩形面积，S₁为与推测立面几何结构的重叠面积；

当K₁和K₂大于一定阈值时，推测结果被认为是可靠的。