Extração do contorno externo de edifícios a partir da nuvem de pontos LiDAR aerotransportada utilizando a distribuição das direções do vizinho

ZHAO Chuan ,  

GUO Hai-tao ,  

WANG You-yang ,  

LU Jun ,  

YU Dong-hang ,  

LIN Yu-zhun ,  

摘要

Diversos fatores, como a distribuição desigual da densidade do ponto da nuvem LiDAR aerotransportada, formas de edifícios irregulares e complexas, levam a problemas nas atuais metodologias de extração do contorno do edifício, como dificuldade na configuração de parâmetros e baixa adaptabilidade. Portanto, este artigo propõe um método de extração do contorno externo do edifício a partir da nuvem de pontos LiDAR aerotransportada utilizando a distribuição das direções do vizinho. Primeiramente, utiliza-se um número fixo de pontos vizinhos para analisar a distribuição das direções do vizinho de cada ponto, obtendo os ângulos entre as diferentes direções do vizinho. Com base nas características dos pontos do contorno externo do edifício, pontos potenciais de contorno são definidos e considerados como pontos iniciais de contorno para extração, obtendo assim o resultado de extração inicial dos pontos de contorno; considerando que pontos de contorno desordenados são difíceis de usar em tarefas práticas, constrói-se uma malha triangular irregular a partir da nuvem de pontos do edifício e realiza-se a remoção e adição de arestas para obter um conjunto de arestas conectadas apenas aos pontos iniciais do contorno. Através de uma varredura com comprimento de aresta não fixo, os pontos do contorno são rastreados, e com base em regras projetadas, pontos de contorno que causam contornos visivelmente serrilhados são removidos, obtendo-se assim um resultado ordenado e suave da extração do contorno externo do edifício. Experimentos com nuvens de pontos simuladas e reais de edifícios com diferentes distribuições de densidade e formas mostraram que o método, utilizando os mesmos parâmetros, pode obter bons resultados de extração do contorno externo em diferentes cenários, com uma pontuação F1 superior a 90,88%. O método garante uma alta pontuação F1 na extração do contorno, superando eficazmente o problema da configuração de parâmetros, apresentando forte adaptabilidade, podendo fornecer informações estáveis e confiáveis do contorno externo do edifício para aplicações como reconstrução de modelos 3D de edifícios.

关键词

contorno externo de edifícios;distribuição das direções do vizinho;extração e rastreamento;varredura de arestas;medição LiDAR aerotransportada

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