Extração dos contornos de edifícios LiDAR por rastreamento local restrito de redes triangulares de Delaunay

HUANG Shixin ,  

LIU Ke ,  

MA Hongchao ,  

LI Li ,  

XIA Songtao ,  

ZHOU Shengwen ,  

摘要

A extração dos contornos de edifícios a partir de nuvens de pontos LiDAR aerotransportadas (detecção e alcance por luz, LiDAR) é crucial para a reconstrução tridimensional de edifícios. Contudo, a densidade desigual da nuvem de pontos e as ausências locais apresentam grandes desafios para a extração dos contornos. Para isso, propõe-se um método de extração dos contornos de edifícios em nuvens de pontos LiDAR baseado no rastreamento de redes triangulares de Delaunay com restrições locais. Primeiramente, são determinados os pontos sementes iniciais dos contornos externos dos edifícios através das coordenadas da nuvem de pontos, utilizando os seus pontos vizinhos para construir uma rede triangular de Delaunay com restrições locais para descrever com precisão as relações topológicas entre os pontos. Em seguida, os pontos do contorno externo são rastreados e extraídos com base na ligação às sementes do contorno, sendo que a aresta pertence a apenas um triângulo, combinando o ângulo máximo, a deteção de laços fechados e um mecanismo de retrocesso. Por fim, através do método de malha e da análise de componentes conectados, são identificados os pontos sementes iniciais do pátio, com base nos quais são rastreados e extraídos os pontos do contorno do pátio. Experimentos com dados de nuvens de pontos de edifícios de Vaihingen e Nova Zelândia demonstraram que o método pode extrair pontos de contorno ordenados com precisão, apresentando índices de completude, exatidão e qualidade não inferiores a 92,5%, 98,7% e 92,1%, respetivamente, superando métodos paralelos de redes triangulares de Delaunay, Alpha-Shape, coeficiente de borda e análise topológica de anéis. O método pode fornecer informações confiáveis de contorno para a reconstrução 3D de edifícios.

关键词

LiDAR; rede triangular de Delaunay restrita; extração de contornos de edifícios; rastreamento; deteção de laços fechados

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