CN106600690A - 基于点云数据的复杂建筑体三维建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于点云数据的复杂建筑体三维建模方法，包括如下步骤：步骤1，对建筑体进行激光扫描，获取完整的建筑表面激光点云数据；步骤2，构建建筑体的二维线划图；步骤3，重建三维实体模型。此种建模方法可克服传统建模方法的局限性，实现快速、精确、高效率地建立建筑物三维模型。

Description

基于点云数据的复杂建筑体三维建模方法

技术领域

本发明涉及一种建模方法，特别涉及一种基于点云数据的复杂建筑体三维建模方法。

背景技术

地面三维激光扫描技术(Terrestrial Laser Scanning,TLS)是一种新兴的高精度立体扫描技术，又称为“实景复制技术”，该方法可突破传统测量方法单点测量的局限性，并具有非接触式、高效、高精度获取物体表面三维点云数据的优势。目前，三维激光扫描技术已在林业、地形测绘、智慧城市、工业测量、变形监测、数字文化遗产保护及修复等多个领域得到了广泛的应用，如，古建筑文物保护[1-2]，道路建模[3]，海洋勘测[4]，自然灾害监测[5]，数字城市[6]等，尤其是文化遗产的数字化领域成为研究的热点。如Pesci[7]等对意大利两座斜塔进行了三维数字化模型构建，结果为斜塔的监测和维护提供了准确数据来源；美国Washington大学等[8]利用了三维激光扫描技术对Michelangelo雕像进行了扫描并且进行了三维重建；Stamos等[9]使用三维激光扫描技术重建了圣皮埃尔大教堂。李必军等[10]从三维激光扫描点云数据中提取出了的建筑物特征线并恢复建筑物的三维模型和可视化表达。赵煦等[10]通过纠正的数字影像纹理映射到云岗石窟点云上，生成完整的三维景观，并实现文物立面的三维重建。赵彬等[11]等开展了三维几何模型的纹理映射技术研究，其基于ICP算法实现了点云与纹理数据的配准并较好地解决了纹理数据间的平滑处理。这些研究都已获得了良好的成果，但罕见有关土楼类复杂建筑三维建模的报道。

其中涉及到的参考文献有：

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发明内容

本发明的目的，在于提供一种基于点云数据的复杂建筑体三维建模方法，其可克服传统建模方法的局限性，实现快速、精确、高效率地建立建筑物三维模型。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种基于点云数据的复杂建筑体三维建模方法，包括如下步骤：

步骤1，对建筑体进行激光扫描，获取完整的建筑表面激光点云数据；

步骤2，构建建筑体的二维线划图；

步骤3，重建三维实体模型。

上述步骤1中，采用FARO Focus 3D扫描仪对建筑体进行激光扫描。

上述步骤1中，采用多站扫描方式对建筑体进行扫描，再对得到的点云数据进行处理，得到完整的建筑表面激光点云数据。

上述步骤1中，采用多站扫描方式对建筑体进行扫描的具体过程是：首先，设置多个测站，并使各相邻测站之间应具有一定的扫描重叠区域；其次，在各相邻测站之间的扫描重叠区域设置靶标，且靶标位于测站观测区的不同方位角方向，在高度及距离上均匀分布且避免共线或共面，同时应避开观测目标的核心几何及纹理特征；最后，标靶应于各测站扫描作业前布设完毕，某测站扫描数据完整后，进行下一站的扫描工作，直到完成所有测站的扫描工作。

上述步骤1中，对点云数据进行处理的具体过程是：首先对点云数据进行配准拼接，然后进行去噪处理，最后对点云数据赋色，得到完整的建筑表面激光点云数据。

上述配准拼接利用FAROscene软件采用人工拼接或自动拼接。

上述去噪处理包括粗删和精删，粗删时，在三维视图中将建筑体的主体框选起来，然后删除外部的点云数据；精删时，先框选局部区域，然后选择三维视图再进行细节上的删噪。

上述对点云数据进行处理还包括在去噪后，进行点云数据的滤波简化。

上述步骤2的具体内容是：首先定义建筑体的UCS坐标，定义出X、Y、Z，三轴的方向；接着，对模型的不同部位进行切片然后选择合适视图对激光点云进行描画轮廓线；采用分层切片技术对有缺失的单层点云数据进行曲线拟合，并利用空间几何原理刻画出这些缺失数据集合对应的特征点和特征线，从而弥补点云数据的缺失，提取完整的轮廓线。

上述步骤3的具体内容是：配合点云数据的位置，从局部到整体来对轮廓线进行真实体模型的拉伸，得到符合建筑体的真实模型，最终，输出三维模型。

采用上述方案后，本发明针对传统建筑物三维建模方法费时费力、精度低、采用接触式测量，且仅能获得建筑物少量特征点及线状数据的缺点，与传统测量方法相比，本发明采用的地面三维激光扫描技术(Terrestrial Laser Scanner,TLS)方法可快速、高效、非接触式地获取建筑物表面高精度三维信息，因此其较传统建筑物三维建模方法优势显著。本发明实施例以古田会议旧址为研究对象，首先介绍了研究目标的主要特征以及点云数据采集方案，之后以高复杂度建筑物建模为需求出发，详细阐述了点云数据预处理及建筑物三维模型重建相关核心技术及方法，并重点讨论了与其相关的点云数据配准拼接、去噪简化、二维轮廓线提取、三维实体重建等，最后实现了古田会议旧址高复杂度三维几何模型重现，采用先进的3D打印技术按1:40比例尺制作3D打印点云数据的微缩模型。通过与实地测量数据对比分析得知，采用地面激光雷达测量方法采集点云数据的建筑物建模精度优于传统测量方法。本发明可应用于古田会议旧址等文化遗产的文物修复、变形监测、虚拟重现等方面。

附图说明

图1是不同扫描距离下靶标的拟合精度和配准精度对比图；

图2是复杂建筑数据采集方案示意图；

图3是三维模型构建的流程图；

图4是多站点点云数据的拼接示意图；

其中，(a)为会址现场照片，(b)为配准后点云数据；

图5是利用均匀网格算法进行点云数据简化示意图；

其中，(a)是原始点云数据，(b)是预处理后实体点云数据；

图6是现场拍照的细节纹理信息示意图；

其中，(a)是屋顶角雕塑，(b)是正门复杂构造，(c)是内部丰富细节；

图7是二维线划正视图(单位:米)；

图8是二维线划侧视剖面图(单位:米)；

图9是建筑物俯视图及建筑面积统计(单位:米)；

图10是会址复杂建筑三维模型示意图；

其中，(a)是三维几何模型，(b)是纹理映射后三维模型；

图11是3D打印复杂建筑微缩模型(1:40)示意图。

具体实施方式

以下将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。

当前，全国各地的红色旅游处在蓬勃发展的良好时期，作为重要红色旅游目的——古田会议旧址，是福建红色旅游的龙头，具有较典型的代表性。构建古田会址的三维模型对于会址复杂建筑的保护、传播革命历史以及虚拟博物馆等文化旅游具有重要的现实意义。传统三维建模方法是采用物体近景照片为基础或量取个别点的坐标来进行手工建模，存在着精度不高、模型不可量测，且传统测量过程中对建筑的频繁接触对文化遗产也存在着隐患[12-13]。地面三维激光扫描技术在较短的时间内能高速、精确地记录、获取目标位的空间位置，得到完整、连续、全面、关联的全景三维坐标。克服传统建模方法的局限性，使得人们从建筑物大量的长宽高的测量中解脱出来，实现了快速、精确、高效率地建立建筑物三维模型。

本实施例以古田会址古建筑为研究对象，通过布置方案对革命文化遗产古田会址复杂建筑体进行激光扫描，获取完整的建筑表面激光点云数据；在此基础上进行基于激光点云数据的复杂建筑三维重建工作，给出点云数据预处理和模型的三维构建两个核心的实现方法，并对模型重构过程中的纹理优化进行探讨，最后对该模型构建方法进行精度和效率的分析。应用结果表明，该模型可应用于古田会议旧址等文化遗产的文物修复、变形监测、虚拟重现等。

1数据采集方案设计

1.1FARO Focus 3D扫描仪技术

本实施例采用的FARO Focus 3D扫描仪是基于相位式测距原理，在地面激光扫描仪器类型中，该仪器具有扫描速度最快，可达97万点/秒；扫描精度高，20m内分辨率达1mm；体积小、质量轻易于携带；集成度紧凑，产生噪点少。FARO Focus 3D扫描仪通过多站点、多视角对目标进行扫描，可快速得到目标表面完整的高精度、高密度的激光点云和纹理信息，从而建立会址复杂建筑体完整的三维模型[14]。

由于地面激光扫描仪的单站扫描限制及复杂建筑体空间结构丰富等因素，要获取目标完整的三维数据必须多站扫描，每个扫描站均要对同名反射标志进行高密度扫描以保证精确配准。精确的点云配准需要通过预先布置反射标志来拟合。本文选择球形靶标作为同名特征点的反射标志，该标志在任意方向上均可以获得足以拟合几何球心的点云，可避免平面靶标因角度问题而形成的靶标变形和因入射角过大而造成无反射信号等情况，节约平面靶标单独扫描的时间，还提高后期整体配准的精度和效率。

1.2复杂建筑体点云数据的采集方案

1.2.1现场踏勘

古田会议旧址是由一组砖木结构建筑，由前后厅和左右厢房组成，长30米、宽21米的四方形复杂结构建筑体。该建筑几何形状高度复杂、几何体形状不规则、细节特征丰富、易于损坏等，为满足建筑文化遗产数字化的要求，首先需要现场获取遗存或遗址高精度点云数据。现场踏勘需要观察会址建筑遗产周围的地形、地貌以及建筑物本身的分布特征，明确后续收据获取及三维建模的要点，尤其是建模应重点突出或重点关注的部位，如建筑物本身的重要特征或常规扫描方案无法覆盖的区域，来确定作业范围。收集整理得到待扫描的会址古建筑的历史照片、书籍基本情况和文化历史内容等。根据现场的地形地势特征初步确定扫描站点的布设方案。

1.2.2方案设计

通过现场踏勘会址，得出会址建筑面积较大，结构复杂，单站扫描无法完成会址建筑全貌的内外部构造的点云数据采集。要获取完整而详细的会址三维数据必须分站扫描，再进行点云数据的配准拼接。因此，反射标志的布设是关键，布设距离太近，测站次数增加使得配准次数增加，配准误差的传递影响建筑整体几何精度，也影响作业效率；反之，每个靶标特征点的精度下降，影响配准精度。为不影响点云精度，又最大限度提高作业效率，选择以扫描仪的最佳扫描距离进行布站。扫描仪的最佳扫描距离是反射靶标拟合精度和配准精度最小的扫描范围。对FARO Focus 3D地面激光扫描仪在分辨率为1/4、质量为4X的室外扫描参数下，从距扫描仪5米位置开始，每隔5米布设一个靶球进行不同距离条件下靶球的拟合和配准试验，统计各扫描距离下的拟合误差和配准误差，如图1所示。

试验结果表明，在上述参数下FARO Focus 3D扫描仪对反射靶标的最佳扫描距离是15～20m，因此将扫描仪每一测站左右方向地面扫描范围确定为30～40m，在建筑体正门和内部结构细节较为丰富的情况下，适当增加扫描站点。在两个测站的扫描交接处地面分别放置3个以上球形靶标(4个最佳)，通过同名目标点即可解算出空间变换参数[15]，即3个角元素(Ω,σ,κ)、3个平移参数(Δx,Δy,Δz)和一个尺度系数(λ＝1固定)，有助于扫描站点的拼接，使点云的拼接误差控制在2mm之内。扫描测站和球形靶标布设要点如下：⑴标靶应于各测站扫描作业前布设完毕；⑵标靶应在观测区域不同方位角方向、高度、距离均匀分布，同时标靶应避免共线或共面；⑶各相邻测站应保持一定的扫描重叠区域；⑷标靶应布设与各测站的重叠区域，以提高其使用频率并作为多站拼接坐标传递的同名点，同时标靶应避开观测目标的核心几何及纹理特征。⑸当确认每一站扫描数据完整后，即可进行下一站的扫描工作，直到完成古建筑内外结构所有站点的扫描工作。据现场踏勘及扫描精度验证，设计出古田会议会址复杂建筑体点云信息采集方案，如图2所示。经验证，该布设方案不仅极大提高扫描效率，方便后期数据处理，还利于提高成果精度。

2基于点云数据的复杂建筑物三维建模

本实施例是基于点云数据来构建复杂建筑三维模型，点云处理是关键的环节之一。对建筑体建模所采用的软件是基于传统建模软件下的插件，如Pointcloud、HDModeling和Cloudworx等都是基于CAD上的插件用于辅助建模。点云在此类建模中主要起数据支持和辅助作用。本实施例采用HDmodeling for CAD2013对会址复杂建筑体进行建模。该软件可对点云数据进行节点捕捉和格式转换以被CAD识别，还可以进行切片处理和显示，这个功能对建模起到决定性的作用。

2.1复杂建筑物三维建模技术路线

在获得建筑物的现场点云数据后，原始的多站点云数据进行配准拼接、去噪简化等处理，才能获得完整的会址复杂建筑点云数据(即实体点云数据)；其次，进行复杂建筑的二维线划图构建，提取建筑的正视图、俯视图、侧视剖面图等；最后三维实体模型的重建，具体包括获取建筑物轮廓线、三维几何建模和纹理贴图3个部分。提取建筑物的二维线划图是为了模型的后期建模。利用AutoCAD的插件HDmodeling工具来提取会址复杂建筑物前部和屋檐顶部点云的各类线化图轮廓线来完整的表达建筑物外部形状特征，然后在轮廓线的基础上根据点云位置进行几何模型拉伸、剪切等重建，这是复杂建筑体几何重建的关键，几何模型重建后，导入3DMAX软件中利用经过处理的纹理影像对其进行纹理贴图，即生成会址复杂建筑体的三维模型。如图3所示为会址复杂建筑体的三维模型构建的技术路线。

2.2点云数据预处理

本实施例是采用FAROscene软件来进行点云数据的预处理，预处理流程包括：原始点云数据的导入、配准拼接、拼接精度检查、点云去噪、点云赋色、点云导出，以下重点论述点云的配准拼接和点云去噪两个预处理过程。

2.2.1配准拼接

当原始点云数据导入FAROscene软件完成后，即可进行点云数据的拼接，软件提供的最常用拼接方式是摆放靶球的拼接，分为人工拼接和自动拼接，交互其中，人工拼接需要人工选取靶球位置；自动拼接只要输入靶球半径即可，处理速度较慢，对电脑性能要求也较高。由于会址复杂建筑物点云数据量大，建筑体内外共采集8个扫描站点，数据量高达1.46G，不推荐使用自动拼接，手动拼接更高效、更精确。配准后点云约3亿个，数据量约2.35G。图4(a)为会址的现场照片，图4(b)为通过拼接后的复杂建筑完整激光点云数据(立面正视图)

2.2.2去噪简化

现场激光点云数据获取过程中，由于建筑体表面及周边有植被分布、人工小物件附着、游客出现以及不可避免的噪音等点云噪点，需要对这些噪点进行删除，避免妨碍主体建筑物三维建模。删噪操作只能人工交互式进行。FAROscene软件中对点云数据进行删噪包括粗删和精删，粗删即对主体地物以外的多余数据进行删除，在三维视图中直接将主体框选起来，然后删除外部的点云数据；精删即对局部进行删除噪点，先框选局部区域，然后右键选择三维视图再进行细节上的删噪。其次，经过整体配准、去噪之后，数据量还较大，有必要进行点云数据的滤波简化，使用FAROscene软件自带的均匀网格算法，根据所需要的细致程度对数据进行选择简化、抽稀，减少数据量，以供专业建模软件进行建模，提高建模效率。经过简化、抽稀后，配准后的点云数据量大大减少，最终导出预处理后的实体点云数据量为238M，如图5为会址点云数据的简化效果对比。

2.3三维实体构建

2.3.1古建筑的三维建模过程

进行会址建筑体建模时，由于建筑体内部结构以及屋顶、屋檐构造极其复杂，可将建筑物拆分开来进行建模。因此，复杂建筑三维建模由局部再到整体，一方面可以将建模的难度减小，另一方面通过分块显示提高仿真效率。首先，对会址外部的正面，侧面等剖面的二维轮廓线进行提取，使用实体拉伸功能就可确定墙体等规则实体模型；其次，对屋顶不规则曲线模型，先用线划图提取出来，先完成一半模型实体重构，再利用镜像功能完成整体模型；接着，对内部结构的复杂构造物，主要使用特征曲面和特征线的提取，然后利用扫掠、旋转、平移等方法构建模型，达到建筑物模型重构内外的兼顾；最终，对建筑物屋檐的雕塑的类型，通过构建三角网模型的方法，来拟合雕塑表面特征进行模型的构建。因为三角网模型拟合损失的精度最少，能保留住复杂构造物的原始面貌。

2.3.2二维线划图制作及建筑面积统计

配合点云数据对建筑轮廓的描画，即可获取建筑物的二维线划图数据[16]。本实施例利用HDmodeling for CAD2013软件提供的分层切片技术来提取会址古建筑的轮廓线。首先是定义古建筑的UCS坐标，在定义UCS的过程中，使用HDMdeling的拟合面以及三面交线功能得到和实际建筑对应的三条交线，然后定义出X、Y、Z，三轴的方向。接着，在定义完UCS坐标后对模型的正视图、俯视图及侧视图等不同部位进行切片然后选择合适视图对激光点云进行描画轮廓线。鉴于会址建筑体内部还有很多与建筑建模无关的人工小物件附着以及游客出现等点云噪点，在噪点剔除后，会留下点云数据的空洞(如墙角、墙面点云数据的局部缺失等)，采用分层切片技术对有缺失的单层点云数据进行曲线拟合，并利用空间几何原理(如两墙面相交得相交线、3条相交线延长得墙角顶点等)刻画出这些缺失数据集合对应的特征点和特征线，从而弥补点云数据的缺失，提取完整的轮廓线。在遇到细节特征丰富的复杂屋顶及内部构建情况时，所提取的轮廓线就不能准确表达建筑真实的形态结构，这时就要借助扫描仪自身拍摄导出的全景图或现场拍照的纹理图片等，来进行辅助分析提取，如图6所示为部分细节位置的纹理信息。

通过点云数据提取出来的古田会议会址建筑物的详细、精确的建筑正门窗户、大门、正门圆柱、栅栏等二维线化廓线正视图和侧视图，还对其各构件进行标注大小，如图7、8所示。还可提取出建筑物俯视图的建筑面积，查看建筑物外围线获得建筑物的建筑面积为653.1884m2，周长大小为105.140m，如图9所示。

2.3.3三维实体建模及纹理映射

在提取完整的二维线划图轮廓线后，本实施例接着采用HDmodeling for CAD2013进行三维实体建模，在该软件里面，可以配合点云数据的位置，从局部到整体来依次用拉伸命令来对轮廓线进行真实体模型的拉伸，配合点云位置及CAD中的实体处理模块(差集、交集、并集等)可以完美的描画出符合古建筑的真实模型，最终，输出三维模型，一般输出格式为OBJ或者FBX等三维通用格式，以便后期用3DMAX软件进行纹理的贴图。针对扫描死角(如屋顶上的隐藏部位)需根据扫描仪器拍摄的全景影像或现场高清新度的细节照片信息采集，以及参考建筑的建筑风格进行建模。

本实施例使用3DMAX软件进行贴图，而要完成真实且详细的贴图最重要的一步就是纹理的外业拍摄获取，因此在拍摄建筑物纹理信息时，首先，使用像素高的相机，注意纹理信息拍摄的角度、相机参数的设置、外界光线的影响等因素；然后，纹理信息的采集应该整体全面，统一特性的纹理信息尽量在同一时间内完成，相机参数也一致，保证纹理的信息的完整性与同时性；在保证纹理信息完整性的基础，注重建筑物丰富细节纹理前提下，选择杂物较少的纹理进行采集。其次，纹理信息采集时应正对拍摄，不能正视拍摄的地方，应多角度采集，保证细节的完整性，在纹理扭转偏大的情况下，要利用Photoshop软件，进行纹理细节的扭转矫正，以达到纹理的正视效果。最后，在屋顶、墙壁、地砖等大构件的表面纹理信息采集时，拍摄面积不宜过小，避免在纹理映射时出现较大的重复率，同时，应对各种纹理信息进行分类编号，便于纹理映射的添加查找和对应。

获取完纹理信息数据并经Photoshop软件处理后，可开始对三维实体模型进行贴图纹理映射。纹理映射作为提升三维模型视觉真实感的重要手段，是三维场景重建中非常重要的技术环节。纹理映射主要过程为：将建好的三维模型导入3DMAX软件中，变为可编辑多边形，选取所要贴图的面，打开材质编辑器将对应的处理好的照片拖入，然后再属性信息栏目修改纹理照片的比例及偏移位置，使其符合真实建筑物信息。如图10为纹理贴图映射后三维模型渲染展示。

3实例结果与分析

3.1精度分析

测绘的本质在于测量的精准程度，对于三维实体模型的精度验证也是必不可少的。本实施例使用实际测量长度和所建模型进行比较来验证精度结果，尤其对二维线划图中的建筑面积进行精度对比。通过用激光测距仪对现场实体建筑物进行部分距离的量测与二维俯视线划图的建筑体长度、宽度以及后墙的距离的数据进行精度检验。验证结果如表1所示，从表中可以看出，建筑长度距离误差为5.00mm，后墙误差为2.00mm，平均误差范围在3.00mm左右，误差相当小，还验证长度误差跟距离有关的基本理论知识，所建模型精度是符合建模要求的，精度效果很好。

表1三维模型精度验证

3.2效率及完整性

为验证基于TLS的三维建模比传统测量手段更加高效，本文对规则建筑的建模效率进行了分析。外业点云数据一共采集了8站，单站扫描时间11分钟，共约1.5个小时，点云预处理包括点云的配准拼接、去噪简化、赋色导出共用时30分钟。由于会址古建筑门窗、屋顶、屋檐、以及正门结构相当复杂，还有古建筑内部结构丰富，妨碍了扫描仪器的视角，导致后期在进行三维实体建模的时候需要时间对模型进行细致的修复。因此，从点云的获取、拼接、去噪，二维线划图的制作，三维实体模型构建，共使用3天时间完成。

传统建模需要人工实地去拉皮尺测量，一方面，费时费力且获取的数据不够精确、完整；另一方面，手工测量过程中，频繁接触古建筑，容易对古建筑造成隐患。用传统建模方法去构建一个三维实体模型，估计要一两周时间。因此，基于TLS的三维建模效率是传统建模的数倍，并且激光点云数据的直观可以大大降低内外业的出错率从而避免再次进行外业，降低劳动成本，同时来源数据量更加完整且丰富。

3.3复杂建筑微缩模型3D打印

不同于减材制造技术需要预先制作模具，再生产产品并进行一系列减材加工，3D打印技术作为智能增材制作技术，可以在一台设备上快速精密地制造出任意复杂形状的零件。3D打印针对于复杂三维模型来讲，优势更加凸显，速度快效率高，而且利用3D打印机可以将三维模型空间形态按比例完全精确无损地进行三维实体呈现。采用3D打印技术，将构建的古田会议旧址全立体三维模型按1:40比例尺制作3D打印点云数据的微缩模型，如图11所示。耗材选用光敏树脂，它具有固化速度快、成型精度高、低气味、耐储存等特点。

从图11可以看出，结构复杂的建筑群体采用3D打印方法可以一次成型，快速高效精确复原其原貌。基于点云的复杂建筑三维建模及3D打印技术的应用对文化遗产的宣传、保护和复原奠定了技术基础。

综合上述，本实施例以古田会议古建筑文化遗产为研究对象，开展复杂建筑物三维建模研究，地面激光扫描方法具有高效、高精度、非接触式获取复杂建筑物海量点云数据的优点，因此其较传统方法开展复杂建筑物三维建模优势显著[17-18]。本实施例主要探讨了复杂建筑物点云信息的采集方案的布设，并进行点云数据的预处理及建筑物三维模型重建相关核心技术的研究，实现了古田会议旧址高复杂三维模型的重构，最后，通过与实地测量数据对比分析得知，采用地面激光雷达测量方法其建筑物建模精度优于传统测量方法。本实施例已应用于红色革命遗址——福建古田会议景区的数字化旅游信息服务传播革命历史中，缅怀先烈，成效明显；还为为古田会议古建筑文化遗产的文物修复、虚拟博物馆等文化展示等提供高精度的数据基础。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于点云数据的复杂建筑体三维建模方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1，对建筑体进行激光扫描，获取完整的建筑表面激光点云数据；

步骤2，构建建筑体的二维线划图；

步骤3，重建三维实体模型。

2.如权利要求1所述的基于点云数据的复杂建筑体三维建模方法，其特征在于：所述步骤1中，采用FARO Focus 3D扫描仪对建筑体进行激光扫描。

3.如权利要求1所述的基于点云数据的复杂建筑体三维建模方法，其特征在于：所述步骤1中，采用多站扫描方式对建筑体进行扫描，再对得到的点云数据进行处理，得到完整的建筑表面激光点云数据。

4.如权利要求3所述的基于点云数据的复杂建筑体三维建模方法，其特征在于：所述步骤1中，采用多站扫描方式对建筑体进行扫描的具体过程是：首先，设置多个测站，并使各相邻测站之间具有扫描重叠区域；其次，在各相邻测站之间的扫描重叠区域设置靶标，且靶标位于测站观测区的不同方位角方向，在高度及距离上均匀分布且避免共线或共面；最后，某测站扫描数据完整后，进行下一站的扫描工作，直到完成所有测站的扫描工作。

5.如权利要求3所述的基于点云数据的复杂建筑体三维建模方法，其特征在于：所述步骤1中，对点云数据进行处理的具体过程是：首先对点云数据进行配准拼接，然后进行去噪处理，最后对点云数据赋色，得到完整的建筑表面激光点云数据。

6.如权利要求5所述的基于点云数据的复杂建筑体三维建模方法，其特征在于：所述配准拼接利用FAROscene软件采用人工拼接或自动拼接。

7.如权利要求5所述的基于点云数据的复杂建筑体三维建模方法，其特征在于：所述去噪处理包括粗删和精删，粗删时，在三维视图中将建筑体的主体框选起来，然后删除外部的点云数据；精删时，先框选局部区域，然后选择三维视图再进行细节上的删噪。

8.如权利要求5所述的基于点云数据的复杂建筑体三维建模方法，其特征在于：所述对点云数据进行处理还包括在去噪后，进行点云数据的滤波简化。

9.如权利要求1所述的基于点云数据的复杂建筑体三维建模方法，其特征在于：所述步骤2的具体内容是：首先定义建筑体的UCS坐标，定义出X、Y、Z，三轴的方向；接着，对模型的不同部位进行切片然后选择合适视图对激光点云进行描画轮廓线；采用分层切片技术对有缺失的单层点云数据进行曲线拟合，并利用空间几何原理刻画出这些缺失数据集合对应的特征点和特征线，从而弥补点云数据的缺失，提取完整的轮廓线。

10.如权利要求9所述的基于点云数据的复杂建筑体三维建模方法，其特征在于：所述步骤3的具体内容是：配合点云数据的位置，从局部到整体来对轮廓线进行真实体模型的拉伸，得到符合建筑体的真实模型，最终，输出三维模型。