[发明专利]基于框线提取的室内结构快速建模方法

说明书

本发明公开了一种基于框线提取的室内结构快速建模方法，包括以下步骤：S1、利用背负式移动测绘系统获取室内的三维点云数据；S2、对室内三维点云数据分为墙面点、天花板点、地面点以及杂点；S3、对墙面点、天花板点以及地面点进行框线提取以分别获得墙面框线、天花板的最外围框线以及地面的最外围框线；S4、分别对提取的天花板及地面的最外围框线进行优化处理；S5、根据天花板与地面的对应关系，连接优化处理后的天花板与地面的最外围框线，得到除门窗之外的室内三维框线；S6、以室内三维框线对墙面线进行过滤以获取门窗线，并对获得的门窗线进行线性优化处理，将处理后的门框线置入室内三维框线，获得完整的室内三维模型。

技术领域

本发明涉及测绘领域，具体涉及一种基于框线提取的室内结构快速建模方法。

背景技术

近年来，激光扫描系统发展迅烈，其在测绘领域的应用越来越广泛，其应用已扩展到与资源调查与开发、灾难现场还原、室内结构勘测等场景。

现有的对室内结构进行建模的方法仍然存在着一些缺陷，主要包括：

1、由于室内结构未知，空间狭小，因此三维点云数据的获取主要依赖于静态激光扫描设备的多站点数据获取，造成点云数据的获取效率低，无法实现室内结构的三维点云数据的实时获取；

2、由于由三维点云数据提取出的框线结果通常无法与实际结果完全一致，因此现有的建模方法需要结合建筑的实际情形对框线结果进行人工干预，存在较大的主观性，且干预规则无法通用，针对不同的建筑需要制定不同的干预规则；

3、在建模过程中，由于三维点云数据的精度、室内遮挡物(电器、家具等)的影响，提取的框线结构常存在不完整、噪声(线条外凸、扭曲等)等缺陷，现有的室内建模方法难以对室内结构进行准确的复原，从而获取完整的室内框线结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于框线提取的室内结构快速建模方法，实现室内结构的实时、高精度建模。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

基于框线提取的室内结构快速建模方法，包括以下步骤：

S1、利用背负式移动测绘系统获取室内的三维点云数据；

S2、对获取的室内三维点云数据进行分类标记，将室内三维点云数据分为墙面点、天花板点、地面点以及杂点；

S3、对墙面点、天花板点以及地面点进行框线提取以分别获得墙面、天花板以及地面的框线，去除天花板框线及地面框线中的内部框线以分别获得天花板及地面的最外围框线；

S4、分别对提取的天花板及地面的最外围框线进行优化处理；

S5、根据天花板与地面的对应关系，连接优化处理后的天花板与地面的最外围框线，得到除门窗之外的室内三维框线；

S6、以S5获得的室内三维框线对墙面线进行过滤，去除墙面线中的最外围框线而保留内部框线以获取门窗线，并对获得的门窗线进行与步骤S4一致的优化处理，获得完整的室内三维模型。

进一步地，步骤S3中通过小平面算法进行墙面、天花板以及地面的框线提取，所述小平面算法具体包括：

S31、对所有的点进行法向量的计算，对于任意点，以该点及和该点距离在一定范围d内的点构成的平面的法向量作为该点的法向量；

S32、随机选取点云数据里的某个点作为种子点并放入种子点集S中，在剩余的点集T内找到满足：和种子点法向量方向夹角不超过阈值θ的法向量的点以及和种子点距离d不超过距离阈值的条件的点作为候选点放入种子点集S内，并标记该种子点已被访问，接着对种子点集S内的剩余点进行同样的操作，直到找不到符合条件的点为止；