检索结果-内蒙古大学图书馆

测绘地理信息 2025年第2期 50-54页

作者：蒋新元陈国良中国矿业大学环境与测绘学院

针对室内激光点云数据测量过程中因激光于玻璃材质透射及细小缝隙衍射产生的非室内区域结构化噪声对点云配准、三维重建等工作产生严重不良影响的问题，本文提出了一种基于点云数据边缘检测的室内点云去噪方法，采用改良的自动分段迭代... 详细信息

针对室内激光点云数据测量过程中因激光于玻璃材质透射及细小缝隙衍射产生的非室内区域结构化噪声对点云配准、三维重建等工作产生严重不良影响的问题，本文提出了一种基于点云数据边缘检测的室内点云去噪方法，采用改良的自动分段迭代随机采样一致性算法求解室内轮廓进行噪声过滤，提高了点云数据处理流程的自动化程度。结果表明：该算法能够有效去除因激光衍射和透射产生的结构化噪声，快速自动地完成室内区域点云的提取工作，处理结果准确率优于93%，错误率低于1%。

关键词：室内点云边缘检测随机采样一致性点云去噪结构化噪声

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基于室内点云2-投影和对偶多分图网络流的自动建模算法研究

基于室内点云2-投影和对偶多分图网络流的自动建模算法研究

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作者：冯纪翔哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着三维扫描技术的不断进步,室内点云数据自动建模算法的研究成为必要的趋势,以满足在各个领域中广泛使用的需求,避免传统手动建模方式的误差和高成本。本文主要研究内容分为以下四个部分。(1)针对目前已有算法需要在不同程度上借助额... 详细信息

随着三维扫描技术的不断进步,室内点云数据自动建模算法的研究成为必要的趋势,以满足在各个领域中广泛使用的需求,避免传统手动建模方式的误差和高成本。本文主要研究内容分为以下四个部分。 (1)针对目前已有算法需要在不同程度上借助额外的先验信息,且大多受限于曼哈顿世界下的问题,本文提出了一个基于全局数据驱动的室内点云数据自动建模框架,以直线形式对具有多个房间的室内环境进行建模,从而实现LOD3语义细节级别。本文提出的自动建模框架摆脱了对于额外先验信息,如扫描位置和扫描轨迹等的依赖,并且能够高效处理曼哈顿和非曼哈顿世界的室内场景。 (2)针对现有算法在房间划分时不能适应存在干扰的数据,而且对于存在环形走廊、细长走廊的数据也不能产生优异的效果,本文提出了一个对点云或平面图质量容错率较高的基于室内点云2-投影的房间划分算法。 (3)针对传统的全局数据驱动算法会出现由于局部错误或不准确的影响,将错误传播到整个模型的现象,本文提出了一种对偶多分图策略构建网络流图模型,通过房间划分的知识约束图模型的构建。 (4)针对现有体积墙创建算法在面临复杂情况时会出现同墙异面判断错误的情况,本文基于墙面的几何关系提出了一个判断室内点云数据中同墙异面的充要条件,并通过充分性和必要性的证明验证了该条件的有效性。同时,本文增加了一个简单的墙体开口检测的步骤,用于检测点云中潜在的门、窗等墙体开口。最后,我们将本文的房间划分算法和整个自动化建模框架分别在Bormann房间划分基准数据集和ISPRS室内建模基准数据集上进行了一系列实验,用于验证本文提出的算法能够在给定任务中达到比现有算法更为优异的水平。

关键词：室内点云三维建模房间划分网络流体积墙

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基于多模型拟合的室内点云分割

基于多模型拟合的室内点云分割

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作者：肖佩珮武汉大学

学位级别：硕士

建筑物三维模型在诸多领域发挥重要作用,在近些年来,对建筑物三维模型技术不断发展,推动着数字城市、智慧城市的建设。而伴随着数字城市建设的不断推进,仅仅对地表三维建模已经不能满足需求,公共区域建筑物内部的三维模型需求量与日俱... 详细信息

建筑物三维模型在诸多领域发挥重要作用,在近些年来,对建筑物三维模型技术不断发展,推动着数字城市、智慧城市的建设。而伴随着数字城市建设的不断推进,仅仅对地表三维建模已经不能满足需求,公共区域建筑物内部的三维模型需求量与日俱增。目前室内点云扫描技术日趋成熟,室内点云的获取成本不断降低,室内点云成为建筑物内部三维重建的重要数据源。室内点云获取方法有多种,除了高质量的激光扫描,还包括Kinect等价格低廉,但数据质量相对较低的点云数据获取方式。分割点云数据是利用点云数据进行场景三维重建的关键步骤,所以研究室内点云的分割具有重要的意义。针对室内点云数据特点和多模型方法的特点,本文主要完成了以下研究内容:(1)提出部分阈值自适应的多模型拟合方法目前的多模型拟合方法,由于通常需要生成大量的假设模型,然后对生成的假设模型进行选取,因而在计算效率上不高。同时,由于算法依赖于参数设置的准确性,因而往往需要长时间的调参过程。针对此,本文提出的方法自顶向下对数据进行分割,不仅提升了分割精度而且明显提升了数据处理效率。对于算法中的部分阈值,本文提出的算法可以自适应的选择合适阈值,因而节省了部分参数调整的时间。(2)激光扫描室内点云的分割流程室内点云包括大量的几何图元,通过拟合圆柱面和平面,可以实现对室内点云的大致分割。通过激光扫描得到的室内点云的特点是密度和精度都比较高,同时数据量大而且模型数目较多。目前常用的基于RANSAC的点云分割方法,只能够实现对点云中平面的拟合,而且由于需要预先设定模型个数,在复杂场景下并不适用。本文针对此类数据提出了一套基于分裂合并的多模型拟合方法的处理流程,首先对数据进行预分割,然后在预分割基础上,通过多模型拟合,进一步获得分割结果。结合预分割结果与多模型拟合结果,基于数据的分布特性以及圆柱模型和平面模型之间的相互作用的特点判断出可能出现圆柱的区域,然后通过切片技术,对圆柱模型进行拟合。通过一整套流程,实现对室内点云平面区域以及圆柱区域的拟合,从而实现对室内点云数据的分割。(3)RGB-D图像的分割流程RGB-D图像由Kinect获取,通过其中的深度图像,可以生成点云数据。由RGB-D图像生成的点云数据相对于激光扫描点云数据而言,更加廉价易得,但质量较低,噪声和空洞都较多,深度测量的有效区域较窄,与激光扫描获取的点云数据不能够使用同套流程。对此,本文提出一套针对Kinect获取的深度信息转换而成的点云数据的分割方法,通过滤波、降采样、多模型拟合等一系列手段,实现对室内低质量的点云数据的分割。多模型拟合方法通过数据点拟合到不同的几何图元(如球、圆锥、平面、圆柱等)模型上,实现对点云分割。对于包括了大量基础的几何图元的室内点云而言,多模型拟合方法能够获得较好的结果。而基于本文提出流程,在保证分割效果的情况下,相对于其他的模型拟合方法,能够明显提高点云分割的效率。

关键词：室内点云多模型拟合点云分割

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联合多尺度几何特征和局部相似性的室内点云场景语义分割方法

联合多尺度几何特征和局部相似性的室内点云场景语义分割方法

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作者：乔晓琪西南交通大学

学位级别：硕士

点云语义分割是室内三维点云场景理解的基础,对构建城市信息模型、建设“智慧城市”具有重要意义,但是当前深度学习方法忽略了点云几何信息以及室内对象互相遮挡,分割结果存在精度低、完整性差的问题。因此,本文侧重开展联合多尺度几何... 详细信息

点云语义分割是室内三维点云场景理解的基础,对构建城市信息模型、建设“智慧城市”具有重要意义,但是当前深度学习方法忽略了点云几何信息以及室内对象互相遮挡,分割结果存在精度低、完整性差的问题。因此,本文侧重开展联合多尺度几何特征与局部相似性的室内点云语义分割方法研究,突破了室内点云高精度语义分割和缺失点云完整性修复等关键技术,并开展实验和分析。具体研究工作和成果如下: (1)提出了联合多尺度几何特征和注意力机制的室内点云语义分割网络模型。首先给出了室内点云场景语义分割的总体思路;然后提出了点云多尺度几何特征智能选取方法,分析了点云的典型几何特征,基于随机森林建立了特征筛选方法;最后构建了多特征融合的点云语义分割网络模型,设计了几何感知模块和基于注意力机制改进的语义特征提取模块,解决了网络对几何结构感知能力不强和特征信息关注不聚焦的问题,提高了室内点云语义分割的精度。 (2)提出了顾及点云局部相似性的缺失部分修复方法。首先阐述了点云缺失部分修复的总体研究思路;然后使用随机采样一致性算法实现了多平面实例分割;提出了基于规则网格的点云缺失区域识别方法;最后建立了顾及室内物体分布规律、点云密度规律和点云对象局部相似性的修复规则,实现了点云缺失部分的完整修复,从而进一步优化语义分割结果。 (3)开展了案例实验与分析。基于以上研究成果,选择公开数据集S3DIS作为实验数据开展实验分析。本文所提点云语义分割方法的总体准确率、平均类别准确率、平均类别交并比分别可达86.2%、70.2%、61.7%,所提点云缺失区域修复方法的修复结果与真实点云的密度差异为0.13,纹理差异为0.02。实验结果表明:与其它先进方法相比,本文所提方法可以实现室内点云场景的高精度语义分割和分割结果的完整性修复,能够满足语义分割结果进一步应用的需求。

关键词：室内点云语义分割多尺度几何特征局部相似性点云修复

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一种基于室内点云数据的建筑墙线提取

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测绘工程 2021年第2期30卷 65-71页

作者：孙宪龙韩李涛周丽娟郭佳山东科技大学测绘科学与工程学院山东青岛266590 山东省基础地理信息与数字化技术重点实验室山东青岛266590

针对室内点云数据无结构化属性、数据间无连接、不承载语义信息且数据点密度高的特点,结合建筑物点云几何特征和室内导航需求,通过数据降维简化建筑几何特征提取的复杂性,提出一种基于室内点云数据提取建筑物墙线的方法。该方法首先通... 详细信息

针对室内点云数据无结构化属性、数据间无连接、不承载语义信息且数据点密度高的特点,结合建筑物点云几何特征和室内导航需求,通过数据降维简化建筑几何特征提取的复杂性,提出一种基于室内点云数据提取建筑物墙线的方法。该方法首先通过向特定方向投影,利用点云密度直方图完成天花板面、地板面和房间墙面的初步分割;然后将房间墙面点云数据向地面投影,生成点云分布矩阵并将其转化为二值图,利用Hough变换算法提取直线,并利用直线方程求取交点得到备选墙线;最后将备选墙线和墙线点云二值图进行叠加从而获取最终建筑墙线。

关键词：室内点云特征提取建筑墙线 Hough变换

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三维点云室内平面要素提取与优化

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测绘通报 2021年第9期 15-20,27页

作者：宋锦阳钱建国汤圣君王伟玺李晓明辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院辽宁阜新123000 深圳大学建筑与城市规划学院智慧城市研究院广东深圳518061 自然资源部城市国土资源监测与仿真重点实验室广东深圳518061 深圳市空间信息智能感知与服务重点实验室广东深圳518061 广东省城市空间信息工程重点实验室广东深圳518061

室内平面要素的准确提取与关系恢复是室内模型自动化语义重建的重要基础,本文提出了一种面向复杂三维点云的室内平面要素提取与优化方法。该方法首先利用区域增长和RANSAC平面混合分割方法分割室内点云数据;其次利用室内语义部件的空间... 详细信息

室内平面要素的准确提取与关系恢复是室内模型自动化语义重建的重要基础,本文提出了一种面向复杂三维点云的室内平面要素提取与优化方法。该方法首先利用区域增长和RANSAC平面混合分割方法分割室内点云数据;其次利用室内语义部件的空间位置信息及包围盒和法向量信息,对分割后的平面进行平面要素的精确提取;然后对提取的墙面进行优化,实现共享墙面的合并,解决室内墙面冗余的问题;最后利用门与墙的空间位置信息,恢复门墙关联关系。试验部分采用了两组试验数据:一组是深圳大学某层教学楼的激光点云数据,另一组是国际摄影测量与遥感学会(ISPRS)的标准数据,通过对试验结果进行评估,验证了本文方法的有效性和可靠性。

关键词：室内点云平面混合分割平面要素提取共享墙面合并门墙关联关系

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基于多源数据的室内复杂场景点云修补与三维建模

基于多源数据的室内复杂场景点云修补与三维建模

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作者：雍成阳厦门大学

学位级别：硕士

如今,室内空间的三维模型广泛应用于虚拟现实、室内导航和建筑物维护等领域。室内三维结构的建模方法成为了计算机视觉、计算机图形学和机器人学等领域的重要研究课题。近年来,随着激光雷达技术的发展,点云数据的获取变得更加便捷,室内... 详细信息

如今,室内空间的三维模型广泛应用于虚拟现实、室内导航和建筑物维护等领域。室内三维结构的建模方法成为了计算机视觉、计算机图形学和机器人学等领域的重要研究课题。近年来,随着激光雷达技术的发展,点云数据的获取变得更加便捷,室内三维点云成为了生成室内三维模型的主要数据源。然而室内场景点云获取的过程中,由于传感器的限制、设备操作以及室内环境本身的复杂性,使得采集到的点云结果往往不完整,存在各类孔洞,严重影响了后续利用室内点云建模的质量。基于室内场景点云修补以及室内三维建模研究现状,本文主要关注如何从存在大量的杂物且遮挡较为严重的室内点云中高效生成室内三维语义模型。具体研究内容如下: (1)面向基于复杂室内场景的异源点云配准问题,本文设计了粗配准与精配准相结合的异源点云配准策略。此外,本文手工标注构建了基于激光SLAM与SFM三维重建的异源点云配准数据集,用于异源点云配准网络的训练和测试。 (2)单一种类的点云数据由于描述尺度单一,无法表现室内复杂场景中丰富的局部特征。为了实现不同种类数据间的优势互补,本文提出了一个基于异源点云融合的室内复杂场景点云修补框架,通过将孔洞检测与异源点云配准结果相结合实现融合修补。 (3)现有的室内三维建模方法通常为半自动,部分流程仍需要人工介入。本文提出了一种“一站式”室内三维语义线框模型自动生成方法。该方法耗时短、效率高、过程无需任何人工交互。可实现一定程度遮挡情况下,室内三维语义线框模型的高效构建。本文使用两种数据进行实验测试,一是国际摄影测量与遥感学会(ISPRS)室内建模基准数据集,二是本人所在实验室自主研发的多传感器背包采集系统(XBeibao)获取的室内多源数据。本文针对研究内容系统地采用多种实验结果评价以及分析方法,最终实验结果验证了本文所提出的方法切实有效。

关键词：室内点云多源数据异源点云配准点云修补室内三维建模

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基于点云的空间分割与语义标记室内三维重建

基于点云的空间分割与语义标记室内三维重建

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作者：朱晓明北京建筑大学

学位级别：硕士

近年来,随着城市数字化、智能化的快速发展,对室内三维信息服务的依赖与需求显著增长。因此,开发自动化的室内三维场景建模技术对于满足当前和未来的需求具有极高的学术和实际应用价值。当前的激光扫描技术是获取室内点云数据的优良方法... 详细信息

近年来,随着城市数字化、智能化的快速发展,对室内三维信息服务的依赖与需求显著增长。因此,开发自动化的室内三维场景建模技术对于满足当前和未来的需求具有极高的学术和实际应用价值。当前的激光扫描技术是获取室内点云数据的优良方法,但是利用激光点云进行三维建模面临诸多问题,如点云噪声的影响,点云密度不均和缺失,由点云平面还原室内三维结构的方法依赖于强曼哈顿假设。本文对以点云为基础数据集的室内自动化三维重建开展研究,给出一种自动重建三维模型的方法。对于预处理后的室内点云在空间上进行分割,在得到的房间点云内语义标记以提取结构平面点云,在点云包围盒内利用结构平面构建三维复形,通过对结构平面的优化、处理和选择,得到室内场景的三维模型,为室内相关应用提供基础。主要研究内容如下: (1)室内房间点云提取。对于多层建筑室内点云逐层分割,包括楼层、房间的自动分割。利用点云高程分布直方图的方法分割楼层点云。对于单楼层点云,提出一种拓展的栅格图像分割方法,将楼层点云转换为二值图,提取图像轮廓,在轮廓上识别“门”像素,改变像素值,生成室内房间栅格证据图,更栅格图像中各个连通域的范围求出各个房间点云的范围,标记各个房间的点云。 (2)面向室内三维点云的语义标记。针对室内房间中大量杂物点云对建模的影响,提出一种基于区域增长算法的点云平面标记方法,对于经由区域增长算法得到的大量候选平面点云,将其划分为规则图斑,根据图斑的空间几何关系对图斑标记语义属性,通过投票策略对平面点云进行初步的语义标记。再通过平面之间的空间拓扑关系,对平面的语义属性进行优化,提取具有天花板、地板和墙体语义属性的平面作为结构面。 (3)结构面优化三维重建。根据提取的结构面,对平面进行合并优化,用平面延伸相交,将室内空间抽象为代数拓扑上的胞腔复形(cell complex)表达。提出一种基于结构面片的室内房间三维重建方法,该方法通包围盒内结构平面的两两相互分割得到候选平面集,将这一组候选面片构成的三维胞腔复形作为房间模型的超集。将候选面片的选择问题转换为二元线性规划选择问题,进行求解选择其中代表室内房间结构的候选面片组成单个房间的三维模型。最后将所有房间模型合并,实现室内场景的三维重建。实验结果表明:本文提出的基于点云的空间分割与语义标记室内三维重建方法具有良好的适用性和鲁棒性,在4组不同来源、不同结构、不同质量的点云数据集上均有优良的建模效果。利用本文算法得到的三维模型具有密闭性良好、拓扑一致、泛用性高等特点,可用于室内应急救灾、室内漫游等领域。

关键词：室内点云空间分割语义标记三维重建胞腔复形

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基于点云的室内房间要素及拓扑关系提取

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北京测绘 2023年第2期37卷 160-166页

作者：郭慧霞韩李涛张鹏飞山东科技大学测绘与空间信息学院山东青岛266590 山东省基础地理信息与数字化技术重点实验室山东青岛266590

房间要素是室内导航地图的关键要素之一。针对从点云中提取房间要素不仅需要精确提取房间多边形而且需要构建房间构成要素之间的拓扑关系问题,本文提出一种自上而下分割点云并自动记录房间-墙线拓扑关系的房间要素快速提取方法。首先利... 详细信息

房间要素是室内导航地图的关键要素之一。针对从点云中提取房间要素不仅需要精确提取房间多边形而且需要构建房间构成要素之间的拓扑关系问题,本文提出一种自上而下分割点云并自动记录房间-墙线拓扑关系的房间要素快速提取方法。首先利用点云Z值投影的高度直方图提取天花板点云;其次将天花板点云向XOY面投影,通过欧式聚类分离出每一间房间点云,以房间为单位采用α-shape算法进行房间边界点提取;然后利用随机抽样一致算法(RANSAC)结合欧式聚类方法分割房间边界点得到墙线及其参数信息,并利用墙线中点对无序墙线进行排序后计算相邻墙线的交点作为房间角点;最后,生成房间、墙和角点之间的拓扑关系。实验结果表明,该方法不仅适用于包含平面墙体的建筑点云数据,也适用于包含曲面墙体的情况,具有良好的适应性和有效性。

关键词：室内点云混合分割房间要素拓扑关系

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一种基于平面分割的室内墙线提取方法

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工程勘察 2025年第4期53卷 66-71页

作者：李琪琪邹禄杰蔡礼贤广州市城市规划勘测设计研究院广州510060 广东省城市感知与监测预警企业重点实验室广州510060

针对房间建模中的墙线提取问题,提出一种基于平面分割的室内墙线提取方法。首先将点云向竖直方向上投影并分层,利用点云高度数目直方图判断点云中存在的水平面个数;然后通过法向量约束的随机采样一致性方法有序且快速分割出天花板、地... 详细信息

针对房间建模中的墙线提取问题,提出一种基于平面分割的室内墙线提取方法。首先将点云向竖直方向上投影并分层,利用点云高度数目直方图判断点云中存在的水平面个数;然后通过法向量约束的随机采样一致性方法有序且快速分割出天花板、地板等水平面以及墙面等竖直平面;接着根据平面参数获取直线并打断成固定长度的线段,作为备选墙线,将墙面点云向水平方向投影得到水平投影点云,根据水平投影点云和备选墙线的叠加筛选线段;最后经过交点处理、线段拼接和筛选即可得到最终的墙线。实验结果表明,添加法向量约束可以大大减少随机采样一致性方法分割平面的时间,相较基于图像霍夫变换的方法,本文方法具有更好的适用性,提取的墙线精度更高。

关键词：室内点云墙线提取平面分割法向量约束随机采样一致性

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