[发明专利]基于点云数据快速生成建筑物断面图的方法

摘要

本发明提供基于点云数据快速生成建筑物断面图的方法：测量采集建筑物的点云数据，计算坐标转换参数，进行点云配准和去噪；用裁剪立方体截取建筑物断面，得到边缘点云数据，形成二维平面数据P(xi,yi)T；对点云数据进行平移和放大，提取共线点云数据Pk1(xi,yi)T；利用角度θk和极径ρk剔除Pk1(xi,yi)T中的干扰点，得到共线点云数据Pk2(xi,yi)T；对其进行排序和分割，找出点数最多的一段保留下来，得到点云线段数据Pk3(xi,yi)T，将Pk3(xi,yi)T从P(xi,yi)T中删除；循环执行以上步骤提取点云线段，当点云线段的点数小于点数阈值t4时结束循环；将点云线段数据Pk3(xi,yi)T抽稀得到Pk4(xi,yi)T，再采用基于选权迭代的最小二乘法进行精确直线拟合，得到各线段的端点坐标；将各条线段的端点坐标首尾相连，得到建筑物断面图。

主权项

1.一种基于点云数据快速生成建筑物断面图的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.分站测量采集建筑物的点云数据，利用标靶坐标计算相邻两站之间的坐标转换参数，进而进行点云配准和去噪；步骤2.用裁剪立方体对建筑物断面进行截取，得到该断面的边缘点云数据，形成断面边缘点云的二维平面数据P(xi,yi)T；步骤3.对点云数据进行平移和放大，然后提取共线点云数据Pk1(xi,yi)T，其中1≤i≤N，N为集合P(xi,yi)T点数，包含：步骤3‑1.对二维点云集合P(xi,yi)T，首先计算出中心位置(Xm，Ym)，然后将点云数据整体平移，使中心位置与原点重合，再将点云坐标整体放大，利用转换后坐标算出向上取整后的极径最大值ρmax；步骤3‑2.设置两个m×n累加器矩阵，m为将180度等分的数目，n＝ρmax，计算每个θi下对应的所有点向上取整后的极径ρi,j＝xjcosθi+yjsinθi，其中1≤j≤N，N为集合P(xi,yi)T点数，找到i和ρ所对应的单元，并将该单元的累加器加1；步骤3‑3.找出步骤3‑2中两个累加器中值最大的单元所对应的θk＝180*i/m和ρk，其中1≤i≤m，1≤k≤R，R为提取出的线段总数，θk和ρk分别为极坐标系中的角度和极径；设置阈值t1，逐点计算角度θk下点云对应的极径值ρkj＝xjcosθk+yjsinθk，其中1≤j≤N，N为集合P(xi,yi)T点数；如果‑t1≤ρkj‑ρk≤t1，认为点在该条直线上，将其存储起来继续计算下一点，直至计算完毕提取出一条共线点云集合Pk1(xi,yi)T；步骤4.利用步骤3得到的直线参数角度θk和极径ρk剔除Pk1(xi,yi)T中的干扰点，得到共线点云数据Pk2(xi,yi)T；步骤5.对共线点云进行排序和分割，找出点数最多的一段保留下来，得到点云线段数据Pk3(xi,yi)T，将Pk3(xi,yi)T从P(xi,yi)T中删除；步骤6.循环执行以上步骤3至5提取点云线段，设定点数阈值t4作为点云线段的最少点数，当点云线段的点数小于该点数阈值t4时结束循环，至此提取出全部的点云线段；步骤7.对于每条点云线段，将点云线段数据Pk3(xi,yi)T按一定间隔进行抽稀得到Pk4(xi,yi)T，然后采用基于选权迭代的最小二乘法进行精确直线拟合，得到各条线段的端点坐标；步骤8.求得各条线段的端点坐标后，将其首尾相连，得到建筑物断面图。