基于激光点云数据的建筑物快速三维建模

【摘要】：随着地面三维激光扫描仪技术的日臻成熟,其高效、快速、高精度、大面积的获取物体三维空间分布信息的特点被广泛应用于数字城市、文物保护、建筑物三维重建等领域。本文研究的重点是通过对点云数据进行预处理,提取建模特征点,实现建筑物的快速、准确、自动重建。本文的研究对象是地面三维激光扫描仪同步获取的点云数据和影像数据。首先对点云数据进行拼接、分割等预处理。为节约时间,提升运算效率,对建筑物进行单侧立面分割,同时做后续的语义识别,调整语义特征面片点云数据的姿态以分块处理提取相应属性区域的边缘点。其中,通过构建建筑物墙平面法向量间接平差以调整法矢参数的方式得到建筑物墙面轮廓几何框架;通过孔洞算法结合坐标轴向特征的方法提取窗户边缘点并拟合规则化得到窗户特征点。针对点云数据缺失严重的区域,结合影像数据作为数据补充。用RANSAC拟合边缘点,采用规则化算法获取特征点坐标。融合特征点数据,并将特征点数据编写为DXF文件,导入Auto CAD或3DSMAX中自动成图,完成建筑物几何模型的自动重建。同时,根据特征点坐标,利用点云与影像之间的转换关系,在影像上自动抓取纹理信息,结合手动处理实现纹理重建。通过纹理抓取的信息质量来评价几何模型重建质量。研究结果表明,采用程序建模的方法快速,自动,准确,通过实际数据证明了该方法的可行性。