[发明专利]一种基于移动窗口投影点密度的建筑物变化检测方法

摘要

本发明公开了一种基于移动窗口投影点密度的建筑物变化检测方法，包括步骤：两期点云数据采集并配准；对稳定墙面进行降维分析；计算测站点在固定墙面所在平面的投影点并建立结构坐标系；将两期点云数据转换到结构坐标系；利用K均值分类方法得到砖块点云和砂浆点云；将砂浆点云分别投影至Z方向和Y方向；定义固定窗口长度Lfix和移动窗口长度Lmove，计算沿Z方向和Y方向点云线密度变化；求取砖块间横向和纵向分割线，计算各砖块四个角点坐标和各砖块中心；利用两期相对应砖块中心进行变化检测。本发明自动提取墙面各砖块中心变形信息，自动化程度大幅提高，充分挖掘原始数据，在精度保证的前提下，确保了砖石结构建筑物各个砖块的变形信息能够有效获取。

主权项

1.一种基于移动窗口投影点密度的建筑物变化检测方法，其特征在于：包括以下步骤：1)采用激光扫描仪系统对同一建筑物进行两期扫描，获取建筑物表面点云数据，在变化建筑物外围设置m个标靶，其中，m≥3，激光扫描仪系统的观测值为建筑物表面点的三维坐标和激光反射强度；2)利用步骤1)设置的标靶，计算两期点云坐标转换参数Z，对点云进行配准；3)选取固定墙面点云数据，利用主成分分析方法对其进行降维分析，获得特征向量vi,i＝1,2,3，计算测站点在固定墙面所在平面的投影，将其作为坐标原点，建立结构坐标系，将点云数据由测站坐标系转换至结构坐标系；4)基于点云数据的强度信息，采用K均值聚类方法对变化墙面的点云进行分类，分离得到砖块点云和砂浆点云；5)利用步骤4)得到的砂浆点云，不妨设砂浆的平均宽度为Lmortar，将点云坐标投影至Z方向和Y方向，定义固定窗口长度Lfix和移动窗口长度Lmove，满足：Lmortar≈Lwindow+2Lmove；根据点云中点坐标分量Z或者Y的最大值和最小值确定移动窗口数目，通过移动窗口，分别计算沿Z方向和Y方向点云线密度变化；6)步骤5)已得点云的线密度变化，对于分析的Z方向或Y方向，点云线密度在垂直于该方向的砂浆接缝处明显高于非接缝处区域，因此，选定该方向上窗口平均密度作为阈值n_total为点云总数目，当窗口内点云密度大于阈值，且满足Grad(i,1)＞0和Grad(i,2)＜0时，所处固定窗口即为砂浆接缝的范围，通过砂浆接缝范围内的点云计算砂浆接缝中心线，再通过砖块四周接缝中心线计算砖块模型四个角点坐标，建立砖块模型；7)根据步骤6)得到的砖块模型获取各砖块点云，求取砖块点云的几何中心，获取各砖块中心；8)根据步骤7)得到的两期相应的砖块中心三维坐标，获取变形信息。