[发明专利]一种从钢结构建筑点云中自动提取结构梁线和连接的方法

说明书

本发明涉及点云分割技术领域，具体公开了一种从钢结构建筑点云中自动提取结构梁线和连接的方法。该方法包括如下步骤；步骤S1：点云到图像叠加；步骤S2：构件质心提取；步骤S3：质心轴的区域生长。本发明通过步骤S1～S3，进而获取构件的质心轴，从而较佳地提取钢结构建筑的结构梁线以及连接，进而较佳地实现从点云数据集中获取给定结构的构件几何体，也即能够减少工作人员手动建模时的耗时。

技术领域

本发明涉及点云分割技术领域，具体地说，涉及一种从钢结构建筑点云中自动提取结构梁线和连接的方法。

背景技术

现针对大型钢结构建筑的点云分割方法一般是直接处理3D点云数据，并将重点放在混凝土等大块结构上，这些不能较佳的概括更小、更复杂的钢构件几何形状，然而，工作人员建模时，使用现有的点云分割方法提取钢结构建筑点云中的结构梁线和连接时较为不便。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案加以解决：

一种从钢结构建筑点云中自动提取结构梁线和连接的方法，其包括如下步骤；

步骤S1：点云到图像叠加；

步骤S2：构件质心提取；

步骤S3：质心轴的区域生长。

本发明中，通过步骤S1～S3，进而获取构件的质心轴，从而较佳地提取钢结构建筑的结构梁线以及连接，进而较佳地实现从点云数据集中获取给定结构的构件几何体，也即能够减少工作人员手动建模时的耗时。

作为优选，步骤S1中，包括如下步骤；

步骤S11：获取点云切片；

步骤S12：获取切片图像。

本发明中，通过步骤S11～S12，建立建筑的点云，进而获取建筑的点云切片，从而将获取的点云切片转换为切片图像。

作为优选，步骤S11中，包括如下步骤；

步骤S111：建立笛卡尔坐标系；将X轴和Y轴点云的轴线与建筑的主轴线相对应，点沿切片轴按升序排序；

步骤S112：获取每个扫描点；将每个扫描点由四个元组表示为(X,Y,Z,I)，代表X-轴，Y-轴，Z-轴坐标及该扫描点的强度值；坐标以物理单位和强度值为单位I记录的反射率为1到255之间的点；

步骤S113：使用点云切片的数量N来定义点云切片厚度t_slice，满足关系式为：

z_max表示为z-点云中的z轴坐标的最大值，z_min表示为z-点云中的z轴坐标的最小值，N表示为所选点云切片的数量；

步骤S114：将z_min的数据归零处理，步骤S113中关系式可简化表示为：

步骤S115：点云切片中在z方向绑定所有点i；满足关系式：

i从0到N-1。

本发明中，切片过程是通过Python软件实现的。云比较软件用于实现数据可视化和预处理，通过纠正点云的方向X轴和Y轴围绕轴旋转点云来创建Z轴，进而手动将建筑物的边缘与X和Y通过云计算比较坐标轴；这个变换相当于向量的乘积(X,Y,Z)的矩阵表示为：

的3×3旋转矩阵，其中θ是数据应旋转的角度；