(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211535592.8 (22)申请日 2022.12.02 (71)申请人 中南大学 地址 410000 湖南省长 沙市岳麓区麓山 南 路932号 (72)发明人 邓浩　邸少宁　邹艳红　毛先成　 (74)专利代理 机构 长沙轩荣专利代理有限公司 43235 专利代理师 董崇东 (51)Int.Cl. G06T 17/00(2006.01) G06T 7/13(2017.01) G06T 7/181(2017.01) G06V 10/44(2022.01) (54)发明名称 一种点线双域互增强建筑几何轮廓线重建 方法 (57)摘要 本发明提供了一种点线双域互增强建筑几 何轮廓线重建方法， 包括： 获取建筑物三维点云 数据； 对三维点云数据逐点获取局部轮廓特征向 量； 在构建的局部轮廓特征向量和建筑轮廓特征 线的双重约束下， 迭代更新原始点云各点的轮廓 特征点后验概率； 筛选出粗略轮廓特征点集， 构 建粗略轮廓特征点的无向带权KNN图， 并为图中 每一条边赋权值； 搜索权值之和最小连通子图， 借助最小生成树算法得到建筑最大似然轮廓特 征线， 重建建筑几何轮廓线； 对生成的建筑最大 似然轮廓特征线， 进行轮廓几何先验约束， 获得 具有平滑 性和规则性的几何轮廓特征线； 更新轮 廓特征点， 在迭代优化中渐进式逼近建筑结构轮 廓。 本发明为实景三维建设城市建筑结构化重建 提供了新方法。 权利要求书4页 说明书10页 附图2页 CN 115546421 A 2022.12.30 CN 115546421 A 1.一种点线双域互增强建筑几何轮廓线重建方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1， 获取建筑物三维点云数据； S2， 对三维点云数据逐点获取局部轮廓特 征向量； S3， 在构建的局部轮廓特征向量和建筑轮廓特征线的双重约束下， 迭代更新原始点云 各点的轮廓特 征点后验概 率； S4， 根据轮廓特征点后验概率筛选出粗略轮廓特征点集， 构建粗略轮廓特征点的无向 带权KNN图， 并为图中每一条边赋权值； S5， 从构建的KNN图中搜索权值之和最小连通子图， 借助最小生成树算法得到建筑最大 似然轮廓特 征线， 重建 建筑几何轮廓线； S6， 对生成的建筑最大似然轮廓特征线， 进行轮廓几何先验约束， 获得具有平滑性和规 则性的几何轮廓特 征线； S7， 重复S3至S6， 实现由初始轮廓特征点连接生成轮廓特征线， 并在上一次迭代生成的 轮廓特征线约束下再次更新轮廓特征点后验概率， 从而更新轮廓特征点， 在迭代优化中渐 进式逼近建筑结构轮廓。 2.根据权利要求1所述的一种点线双域互增强建筑几何轮廓线重建方法， 其特征在于， S1中建筑物三维点云数据为激光雷达扫描设备采集到的建筑点云三维坐标。 3.根据权利要求1所述的一种点线双域互增强建筑几何轮廓线重建方法， 其特征在于， S2中三维点云数据中任一点 的局部轮廓特征向量 ， 局部轮廓特 征向量的构建过程包括如下子步骤： S21、 逐点获取点云局部协方差矩阵特 征值； S22， 逐点计算 点云强度值 I； S23， 逐点计算 点云梯度值 ； S24， 逐点获取点云梯度结构张量特 征值 。 4.根据权利要求3所述的一种点线双域互增强建筑几何轮廓线重建方法， 其特征在于， S21中以点 为中心， 固定半径 r的邻域球 N内存在n个邻域点 ， 邻域点N的几何中心记为 ， 则点 的3×3局部协方差矩阵 为： 其中， ； 采用奇异值分解算法计算协方差矩 阵 的三个特征值： ； 为了获取多尺度 的邻域信息， 邻域 半径r分别取建筑点 云数据的平均密度的 种比例值， 从而获取了 种不 同邻域尺度半径对应的特 征值 ， 表示每个点静态邻域尺度的计数 数目； S22中I由平面变化 率 和面状特 征量 两个几何特 征量构成：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115546421 A 2其中， 平面变化率 反映当前点邻域内法向量的变化情况， 计算公式为： ； 面状特征量 反映局部点云 分布的均匀性， 计算公式为： ； S23中梯度值 反映了点的强度值在局部邻域内的最大变化量以及最大突变方向； 当前 点的邻域某处点云强度值按照下 （3） 式采用反距离加权 法进行计算， 得到解析表达， 基于强 度表达计算梯度公式如下 （4） 、 （5） 式： 其中 其中， 为三维空间中某处待计算的点云强度值， 为待计算点邻域内邻 域点的已知强度值， 采用当前点到邻域 点 的距离平方， 为邻域球 内的点数； S24中 、 和 是梯度结构张量 的三个特征值； 按照在三维点云空间中， 某点在邻 域球N内的梯度变化 由不同方向 的微小变化量计算， 并按照 泰勒公式 展开为公式 （6） ： 式中， 3×3矩阵 为：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115546421 A 3