[发明专利]一种基于建筑物立面点云的立面图生成方法

说明书

本发明公开了一种基于建筑物立面点云的立面图生成方法，基于建筑物立面点云生成初始特征图；对所述初始特征图进行图像增强，得到单波段特征图像、三波段特征图像；在单波段特征图像上提取建筑物边界、在三波段特征图像上提取门窗边界；合并建筑物边界与门窗边界，得到建筑物立面图。本发明提供一种基于建筑物立面点云的立面图生成方法，以解决现有技术中从建筑物立面点云中提取出立面图的技术难题，实现自动且稳定的基于立面点云提取立面图，降低对点云数据的质量要求，提高立面图提取方法的可迁移性的目的。

技术领域

本发明涉及建筑物测绘领域，具体涉及一种基于建筑物立面点云的立面图生成方法。

背景技术

建筑物是城市场景中人造物体的主要类型。随着城市规划、智慧城市和建筑信息模型（BIM）的不断发展，这些领域对建筑物结构信息及其特征的需求越来越大，要求也越来越高，如何高效和精确获取这些数据以及3D建模所需信息，是当前建筑物测绘领域面临的主要问题之一。建筑立面图（Building facade map）反应了建筑物表面的几何结构及其特征，它不仅能够直接服务于旧城改造、城市规划以及智慧城市建设等，还为大规模的建立3D建筑模型提供了简单灵活的方式。但是，由于绝大多数早期城市建筑的几何形状都没有记录，因此需要通过测量技术获取建筑物的立面信息，通过传统测量方法收集这些立面数据效率低下且成本巨大。

随着遥感技术的不断发展，通过激光扫描获得物体的3D点云数据已经成为成熟手段，因此人们也逐渐开始尝试直接从建筑物的3D点云数据中提取立面图，主要方法为：（一）直接提取：基于3D点云的几何信息，如距离变化、法线变化、曲率变化和3D点云的密度等，直接从原始或预处理后的3D点云中提取立面图；（二）间接提取：分割建筑物立面，再通过对建筑物特征（如门窗等）做特征提取以识别建筑物立面，获得立面图。

但是，这些现有技术在实际应用过程中仍存在诸多局限：（1）对3D点云数据要求高，依赖于多种特征信息，如点云RGB色彩、强度信息以及2D深度图像等，难以应对仅含坐标信息的点云数据，提高了点云采集的硬件要求和成本；（2）鲁棒性不高，当数据质量不佳、立面点云存在遮挡、噪声、密度不均等的情况下时，效果较差精度较低、甚至完全无法工作；（3）对用户参与度具有较高要求，难以实现直接从无序的3D点云数据中自动提取建筑物立面图；（4）可迁移性低，一种方法或模型通常对于一个特定场景的数据具有较好的效果而在其他场景甚至其他数据上则表现较差。

此外，“一种带约束的建筑物立面正射影像图提取方法”（授权公告号CN113256813B），该方法公开了以获取的建筑物立面点云为基础生成建筑物立面正射影像图，但是该方法是依靠常规的平面方程投影来生成立面正射影像图；且作为本领域公知常识，立面正射影像图是栅格的图片，与本申请所想要获取的矢量化的立面图完全不同。

综上，如何从无序的、质量不一的立面点云数据中稳定的提取出建筑物立面图仍然是亟需解决的技术难题。

发明内容

本发明提供一种基于建筑物立面点云的立面图生成方法，以解决现有技术中从建筑物立面点云中提取出立面图的技术难题，实现自动且稳健的基于立面点云提取立面图，降低对点云数据的质量要求，提高立面图提取方法的可迁移性的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于建筑物立面点云的立面图生成方法，包括：

基于建筑物立面点云生成初始特征图；

对所述初始特征图进行图像增强，得到单波段特征图像、三波段特征图像；

在单波段特征图像上提取建筑物边界、在三波段特征图像上提取门窗边界；

合并建筑物边界与门窗边界，得到建筑物立面图。