CN115525951A - 建筑物轮廓优化及特征边重构的规则化方法及装置 - Google Patents

建筑物轮廓优化及特征边重构的规则化方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN115525951A
CN115525951A CN202211187127.XA CN202211187127A CN115525951A CN 115525951 A CN115525951 A CN 115525951A CN 202211187127 A CN202211187127 A CN 202211187127A CN 115525951 A CN115525951 A CN 115525951A
Authority
CN
China
Prior art keywords
building
contour
points
outline
point
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211187127.XA
Other languages
English (en)
Inventor
景啸宇
张博
霍志龙
李浩杰
高洁
王江安
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tudou Data Technology Group Co ltd
Original Assignee
Tudou Data Technology Group Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tudou Data Technology Group Co ltd filed Critical Tudou Data Technology Group Co ltd
Priority to CN202211187127.XA priority Critical patent/CN115525951A/zh
Publication of CN115525951A publication Critical patent/CN115525951A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/13—Architectural design, e.g. computer-aided architectural design [CAAD] related to design of buildings, bridges, landscapes, production plants or roads
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G06T17/10—Constructive solid geometry [CSG] using solid primitives, e.g. cylinders, cubes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/02—Reliability analysis or reliability optimisation; Failure analysis, e.g. worst case scenario performance, failure mode and effects analysis [FMEA]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

本申请公开了一种建筑物轮廓优化及特征边重构的规则化方法及装置，涉及测绘科学与地图学技术领域。针对建筑物轮廓不规则，边界锯齿化，直角特征弱，点数冗余，难以实现地理信息的规范化表达的问题。本申请提供了一种建筑物轮廓优化及特征边重构的规则化方法，通过获取建筑物轮廓并确定建筑物轮廓的最佳外接矩形；填充建筑物轮廓与最佳外接矩形间的缺口；简化建筑物轮廓的复杂局部轮廓；对满足特征边结构的建筑物轮廓，依据特征边结构中的特征边规整非特征边。进而实现了优化建筑物轮廓，还原被遮蔽的建筑物轮廓，实现建筑物信息规范化表达。

Description

建筑物轮廓优化及特征边重构的规则化方法及装置
技术领域
本申请涉及测绘科学与地图学技术领域，尤其涉及一种建筑物轮廓优化及特征边重构的规则化方法及装置。
背景技术
随着对地观测技术的快速发展，从高分辨遥感影像中提取建筑物的轮廓信息被广泛应用于城市规划，灾害管理，地图制图，位置服务等领域。
与此同时，城市规模不断扩大，建筑物多样化增长，城市建筑环境日趋复杂，使得建筑物轮廓提取环节的工作量庞大，任务繁琐复杂。不仅如此，自动从包含有丰富地物信息的高分辨率遥感影像中提取建筑物轮廓时，多数建筑物的形状、尺寸有较大差异，常常出现建筑物被植物或其他地物遮蔽以及被其他建筑物阴影干扰的情况。
这些问题导致建筑物轮廓难以分辨，提取的建筑物轮廓不规整，边界锯齿化，直角特征弱，点数冗余，无法实现地理信息的规范化表达。
发明内容
本申请实施例通过提供一种建筑物轮廓优化及特征边重构的规则化方法，解决了现有技术中，单一的建筑物轮廓优化方法无法解决复杂的现代建筑物轮廓的多样化问题，本申请实现了对建筑物轮廓层层优化，逐层递精的建筑物轮廓优化与特征边重构方法。
第一方面，本申请实施例提供了一种建筑物轮廓优化及特征边重构的规则化方法，包括：获取建筑物轮廓并确定所述建筑物轮廓的最佳外接矩形；填充所述建筑物轮廓与所述最佳外接矩形间的缺口；简化所述建筑物轮廓的复杂局部轮廓；对满足特征边结构的所述建筑物轮廓，依据所述特征边结构中的特征边规整非特征边。
结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述确定所述建筑物轮廓的最佳外接矩形，包括：获取所述建筑物轮廓的最小面积外接矩形；获取所述建筑物轮廓的轴向方向外接矩形；若所述建筑物轮廓与所述最小面积外接矩形的倾斜程度一致，则将所述最小面积外接矩形作为所述最佳外接矩形；反之，则将所述轴向方向外接矩形作为所述最佳外接矩形。
结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述获取所述建筑物轮廓的轴向方向外接矩形，包括：过所述建筑物轮廓上任意一点，沿轴向方向做平行直线；过所述建筑物轮廓上所有的角点分别向所述平行直线做第一垂点；当所述平行直线与x轴夹角小于45°，将全部所述第一垂点以x坐标排序，否则以y坐标排序；分别过排序后首尾的2个所述第一垂点，做垂直于所述轴向方向的垂直直线，所述建筑物轮廓上所有的角点分别向两条所述垂直直线做第二垂点，对全部所述第二垂点以x坐标排序和y坐标排序；连接按照x坐标排序后首尾的2个所述第二垂点以及按照y坐标排序后首尾的2个所述第二垂点，获得所述轴向方向外接矩形。
结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述轴向方向通过以下步骤确定：获取所述建筑物轮廓上互相平行或垂直的2条边；计算所述2条边的长度之和并确定所述长度之和最大的一组边；取所述长度之和最大的一组边中任意一条边的方向为所述轴向方向。
结合第一方面，在第四种可能的实现方式中，所述填充所述建筑物轮廓与所述最佳外接矩形间的缺口，包括：遍历所述建筑物轮廓的各轮廓点；执行判断填充步骤，所述判断填充步骤包括：计算各轮廓点与所述最佳外接矩形的边界围成的所述缺口的面积，判断所述缺口的面积是否小于面积阈值；若所述缺口的面积小于面积阈值，则填充所述缺口；否则，执行轮廓点判断步骤，所述轮廓点判断步骤包括：去掉位于所述建筑物轮廓末尾的轮廓点，判断剩余轮廓点的数量是否小于2；若剩余轮廓点的数量小于2，则保留所述缺口；否则，执行所述判断填充步骤与/或所述轮廓点判断步骤。
结合第一方面或第一方面的第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述简化所述建筑物轮廓的复杂局部轮廓，包括：提取所述复杂局部轮廓与所述复杂局部轮廓上的角点；计算所述复杂局部轮廓的轮廓点与所述角点的欧氏距离，将欧式距离最小的所述复杂局部轮廓的轮廓点的序号作为其匹配的所述角点的序号；根据所述角点的序号，依次迭代计算相邻3个所述角点形成的2条线段的边长，斜率，夹角及围成的面积；剔除不符合建筑物形态规则及冗余的所述角点；有序连接剩余的所述角点。
结合第一方面的第五种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述剔除不符合建筑物形态规则及冗余的所述角点，包括：所述2条线段的边长之和小于边长阈值，或所述2条线段的夹角小于第一角度或大于第二角度，或所述3点围成的面积小于三点阈值，或首尾2个点连接的线段的斜率比所述2条线段的斜率更接近所述轴向方向，则删除中间的点；所述2条线段有一条的斜率与所述轴向方向近似平行或垂直，且所述2条线段的夹角大于第三角度且小于第四角度，则保留中间的点。
结合第一方面，在第七种可能的实现方式中，所述特征边为所述建筑物轮廓中相互平行或垂直的边。
第二方面，本申请实施例提供了一种一种建筑物轮廓优化及特征边重构的规则化装置。所述装置包括：获取模块，用于获取建筑物轮廓与所述建筑物轮廓的最佳外接矩形；填充模块，用于填充所述建筑物轮廓与所述最佳外接矩形间的缺口；简化模块，用于简化所述建筑物轮廓的复杂局部轮廓；规整模块，用于对满足特征边结构的所述建筑物轮廓，依据所述特征边结构中的特征边规整非特征边。
结合第二方面，在一种可能实现的方式中，所述获取模块具体用于：获取所述建筑物轮廓的最小面积外接矩形；获取所述建筑物轮廓的轴向方向外接矩形；若所述建筑物轮廓与所述最小面积外接矩形的倾斜程度一致，则将所述最小面积外接矩形作为所述最佳外接矩形；反之，则将所述轴向方向外接矩形作为所述最佳外接矩形。
结合第二方面，在一种可能实现的方式中，所述填充模块具体用于：遍历所述建筑物轮廓的各轮廓点；执行判断填充步骤，所述判断填充步骤包括：计算各轮廓点与所述最佳外接矩形的边界围成的所述缺口的面积，判断所述缺口的面积是否小于面积阈值；若所述缺口的面积小于面积阈值，则填充所述缺口；否则，执行轮廓点判断步骤，所述轮廓点判断步骤包括：去掉位于所述建筑物轮廓末尾的轮廓点，判断剩余轮廓点的数量是否小于2；若剩余轮廓点的数量小于2，则保留所述缺口；否则，执行所述判断填充步骤与/或所述轮廓点判断步骤。
结合第二方面，在一种可能实现的方式中，所述简化模块具体用于：提取所述复杂局部轮廓与所述复杂局部轮廓上的角点；计算所述复杂局部轮廓的轮廓点与所述角点的欧氏距离，将欧式距离最小的所述复杂局部轮廓的轮廓点的序号作为其匹配的所述角点的序号；根据所述角点的序号，依次迭代计算相邻3个所述角点形成的2条线段的边长，斜率，夹角及围成的面积；剔除不符合建筑物形态规则及冗余的所述角点；有序连接剩余的所述角点。
第三发明，本申请实施例中提供了一种设备，所述设备包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；所述处理器执行所述可执行指令时，实现如第一方面或第一方面任一种可能实现的方式所述的方法。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例通过实施一种建筑物轮廓优化及特征边重构的规则化方法。对于较为规整与完整的建筑物轮廓，通过构建建筑物轮廓的最佳外接矩形，填充建筑物轮廓与最佳外接矩形之间的缺口的操作，即可达到规整要求，对于通过上述步骤处理后仍不满足规整要求的建筑物轮廓，进行简化建筑物轮廓的复杂局部轮廓以及对满足特征边结构的建筑物轮廓根据特征边规整非特征边的操作，实现了一种建筑物轮廓分层处理，逐层细化的建筑物轮廓优化与特征边重构方法，有效解决了单一建筑物轮廓优化方法无法解决现代建筑形状各异、大小不一，场景复杂的多样化问题，针对不同建筑物轮廓的不同问题，本申请采用多种轮廓规整方式，进而实现了优化建筑物轮廓，还原被遮蔽的建筑物轮廓，实现建筑物信息规范化表达。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本申请实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的建筑物轮廓优化及特征边重构的规则化方法的流程示意图；
图2a与图2b为本申请实施例提供的建筑物轮廓最小面积外接矩形与轴向方向外接矩形的示例图；
图3为本申请实施例提供的确定建筑物轮廓的最佳外接矩形的流程示意图；
图4为本申请实施例提供的获取建筑物轮廓的轴向方向外接矩形的流程示意图；
图5为本申请实施例提供的确定轴向方向的流程示意图；
图6为本申请实施例提供的填充建筑物轮廓与最佳外接矩形间的缺口的流程示意图；
图7a-图7c为本申请实施例提供的填充建筑物轮廓与最佳外接矩形间的缺口的示例图；
图8为本申请实施例提供的简化建筑物轮廓的复杂局部轮廓的流程示意图；
图9为本申请实施例提供的剔除不符合建筑物形态规则及冗余的角点的流程示意图；
图10为本申请实施例提供的简化建筑物轮廓的复杂局部轮廓的示例图；
图11为本申请实施例提供的一种建筑物轮廓优化及特征边重构的规则化装置示意图；
图12a-图12i为本申请实施例提供的根据特征边规整非特征边的4个点结构的示例图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例提供了一种建筑物轮廓优化及特征边重构的规则化方法及装置，用以解决在复杂场景下提取的建筑物轮廓不规整，轮廓点数冗余等问题。
以下对本申请实施例涉及的部分技术做出说明，其中包括本申请实施例的自定义名词，以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了部分对公知功能和结构的描述。
建筑物轮廓：本申请实施例中的建筑物轮廓是指通过遥感影像得到建筑物顶部轮廓，再由分类法得到遥感影像中的建筑物二值图斑，通过形态学方法去除图斑中的小空洞、噪点，并使用多边形拟合二值图斑得到的建筑物轮廓。
特征边：在本申请实施例中，特征边指建筑物轮廓中相互平行或垂直的边。这里的“平行或垂直”可以是标准的平行或垂直关系，也可以是近似平行或垂直的关系。在建筑物轮廓的复杂多边形中存在多组特征边，也可能小概率地出现建筑物轮廓中不存在特征边的情况。
本申请实施例中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
阈值：在本申请实施例中，多处出现的阈值是由本领域技术人员根据建筑物轮廓的规整要求，人为设定的一个具体的值。通常情况下，不同的阈值所设定的具体的值不同。
图1是本申请实施例提供的一种建筑物轮廓优化及特征边重构的规则化方法，包括步骤101至步骤104。
步骤101：获取建筑物轮廓并确定建筑物轮廓的最佳外接矩形。步骤101的具体实现方式及所带来的技术效果可以参考图3所示的实施例，包括步骤301至303，详细说明如下。
步骤301：获取建筑物轮廓的最小面积外接矩形。示例性地，图2a中白色边框的矩形为图中白色建筑物轮廓的最小面积外接矩形。
步骤302：获取建筑物轮廓的轴向方向外接矩形。示例性地，图2b中白色实线边框为图中白色建筑物轮廓的轴向方向外接矩形，白色虚线边框为图中白色建筑物轮廓的最小面积外接矩形。
步骤302的具体实现方式可以参考图4所示的实施例，包括步骤401至步骤405，详细说明如下。
步骤401：过建筑物轮廓上任意一点，沿轴向方向做平行直线。其中轴向方向通过图5所示的实施例确定，包括步骤501至步骤503，详细说明如下。
步骤501：获取建筑物轮廓上互相平行或垂直的2条边。
步骤502：计算2条边的长度之和并确定长度之和最大的一组边。其中，在建筑物轮廓中往往存在多组平行或垂直的边，步骤502是获取建筑物轮廓中多组平行或垂直的边中，边长之和最大的一组边。
步骤503：取长度之和最大的一组边中任意一条边的方向为轴向方向。
步骤402：过建筑物轮廓上所有的角点分别向平行直线做第一垂点。
步骤403：当平行直线与x轴夹角小于45°，将全部第一垂点以x坐标排序，否则以y坐标排序。
步骤404：分别过排序后首尾的2个第一垂点，做垂直于轴向方向的垂直直线，建筑物轮廓上所有的角点分别向两条垂直直线做第二垂点，对全部第二垂点以x坐标排序和y坐标排序。
步骤405：连接按照x坐标排序后首尾的2个第二垂点以及按照y坐标排序后首尾的2个第二垂点，获得轴向方向外接矩形。
为清楚说明步骤302与图4中步骤401至步骤405提供以下示例：过建筑物轮廓上任意一点，以轴向方向的斜率为斜率做平行直线L；建筑物轮廓上所有的角点分别向平行直线L做第一垂点，对第一垂点进行排序，当该平行直线L与x轴的夹角小于45°时，第一垂点以x坐标排序，否则以y坐标排序，分别取排序后首尾的2个第一垂点点A与点B；分别过点A与点B，做垂直于轴向方向的垂直直线L1与L2，过建筑物轮廓上所有的角点分别向两条垂直直线L1与L2做第二垂点，分别对第二垂点以x坐标排序和y坐标排序；取x坐标排序后首尾的2个第二垂点，点C与点D，取y坐标排序后首尾的2个第二垂点，点E与点F，连接得到的4个第二垂点点C，点D，点E与点F得到的矩形CDEF即为该建筑物轮廓的轴向方向外接矩形。
步骤303：若建筑物轮廓与最小面积外接矩形的倾斜程度一致，则将最小面积外接矩形作为最佳外接矩形；反之，则将轴向方向外接矩形作为最佳外接矩形。其中，在本申请实施例中，建筑物轮廓与最小面积外接矩形倾斜程度一致，指建筑物轮廓的长边方向与最小面积外接矩形的其中一条边的夹角在3°以内。
步骤102：填充建筑物轮廓与最佳外接矩形间的缺口。步骤102的具体实现方式及所带来的技术效果可以参考图6所示的实施例，包括步骤601至步骤609。具体描述如下。
步骤601：遍历建筑物轮廓的各轮廓点。
步骤608为判断填充步骤，判断填充步骤包括步骤602至步骤604。
步骤602：计算各轮廓点与最佳外接矩形的边界围成的缺口的面积
步骤603：判断缺口的面积是否小于面积阈值。若缺口的面积小于面积阈值，则执行步骤604：填充缺口。若缺口的面积不小于面积阈值，则执行步骤609。
步骤609为轮廓点判断步骤，轮廓点判断步骤包括步骤605至步骤607。
步骤605：去掉位于建筑物轮廓末尾的轮廓点。
步骤606：判断剩余轮廓点的数量是否小于2。若剩余轮廓点的数量小于2，执行步骤607：保留缺口。若剩余轮廓点的数量不小于2，则执行步骤608。
为清楚说明步骤102与图6所示实施例提供图7a至图7c所示的示例，详细描述如下。
最佳外接矩形总是包围建筑物轮廓，且建筑物轮廓与最佳外接矩形之间存在诸多缺口，如图7a所示的空白区域，对满足条件的缺口进行填充，包括步骤：（1）遍历建筑物轮廓的各轮廓点。如图7a所示，若当前点Pi与最佳外接矩形的距离大于距离阈值（如2个像素的长度），则前向遍历，直到遍历点与最佳外接矩形的距离小于距离阈值，记为右端点，如图7a中的点Pi-1；再回到点Pi，后向遍历，直到遍历点与外接矩形距离小于距离阈值，记为左端点，如图7a中的点Pi+3。其中，Pi与外接矩形的距离是指分别计算Pi与外接矩形四条边的距离，在得到的四个距离值中取最小值作为Pi与外接矩形的距离。
（2）计算各轮廓点与最佳外接矩形围成缺口的面积。具体为，计算图7a中Pi-1至Pi+3的轮廓点与最佳外接矩形边界围成缺口的面积，若缺口面积小于面积阈值（如80个像素的面积），则填充该缺口，即删除轮廓点Pi至Pi+2。
（3）若缺口面积大于面积阈值（如80个像素的面积），去掉末尾的点Pi+3。计算Pi-1至Pi+2与最佳外接矩形边界围成缺口的面积，如图7b所示，若缺口的面积小于面积阈值，则填充该缺口（图7b中Pi+2P′i+2与Pi-1之间的空白缺口），即删除轮廓点Pi至Pi+1。其中，点P′i+2为Pi+2到最佳外接矩形的垂点。
（4）若Pi-1至Pi+2与最佳外接矩形边界围成缺口的面积大于面积阈值，则重复（3）中的步骤，直至判断到Pi-1至Pi与最佳外接矩形边界围成的缺口的面积，若缺口面积小于面积阈值则填充，否则保留该缺口。
（5）遍历下一个与最佳外接矩形形成的缺口中距离大于距离阈值的点，重复（1）至（4）中的步骤，最终结果如图7c所示。
需要注意，在本申请实施例中，“去掉位于末尾的轮廓点”是指去掉当前轮廓点与最佳外接矩形围成的缺口轮廓中末尾的轮廓点，将该轮廓点排除在当前缺口面积之外，而非从建筑物轮廓中删除该轮廓点，对于与整个建筑物而言，则是保留了包含该轮廓点的缺口。在本申请实施例中，多处出现的阈值是由本领域技术人员根据规整要求人为设定的一个具体的值。通常情况下，不同的阈值所设定的具体的值不相等。如在本申请实施例中，“面积阈值”、“边长阈值”、“三点阈值”、“距离阈值”等，均表示不同含义，通常情况下所设置的具体数值也不同，但也存在某几个阈值数值恰好相等的情况。
步骤103：简化建筑物轮廓的复杂局部轮廓。在本申请实施例中，复杂局部轮廓指无法通过获取最佳外接矩形与填充建筑物轮廓与最佳外接矩形间的缺口进行规整的复杂多边形建筑物轮廓，即图6所示的步骤607所保留的缺口。
步骤103的具体实现方式及所带来的技术效果可以参考图8所示的实施例，包括步骤801至步骤805。详细说明如下。其中，在本申请实施例中，轮廓点指建筑物轮廓线上的点，角点是建筑物轮廓上线段方向发生改变的点。一般情况下，轮廓点包含角点，角点属于轮廓点，轮廓点是有序的，角点是无序的。
步骤801：提取复杂局部轮廓与复杂局部轮廓上的角点。具体为：提取无法通过步骤101与步骤102规整的局部轮廓，即步骤102未被填充的复杂局部轮廓。如图7a中，若Pi-1至Pi+3未被填充，则Pi-1至Pi+3在此步骤中将被简化。使用Shi-Tomasi算法提取复杂局部轮廓上的所有角点。
步骤802：计算复杂局部轮廓的轮廓点与角点的欧氏距离，将欧式距离最小的复杂局部轮廓的轮廓点的序号作为其匹配的角点的序号。利用有序的局部轮廓点坐标与无序的角点坐标进行欧氏距离计算，作为角点匹配的相似性度量，将欧式距离最小的轮廓点的序号作为其匹配的角点的序号，从而对无序的角点进行排序。
步骤803：根据角点的序号，依次迭代计算相邻3个角点形成的2条线段的边长，斜率，夹角及围成的面积。具体包括，如图10所示，依次迭代图10中的排序角点P0、P1与P2，计算形成的2条线段P0P1与P1P2的边长，P0P1与P1P2的斜率，夹角角∠P1及围成的三角形△P0P1P2的面积。
步骤804：剔除不符合建筑物形态规则及冗余的角点。步骤804的具体实现方式可以参考图9所示的实施例，包括步骤901至步骤902，具体内容如下。
步骤901：2条线段的边长之和小于边长阈值，或2条线段的夹角小于第一角度或大于第二角度，或3点围成的面积小于三点阈值，或首尾2个点连接的线段的斜率比2条线段的斜率更接近轴向方向，则删除中间的点。
步骤902：2条线段有一条的斜率与轴向方向近似平行或垂直，且2条线段的夹角大于第三角度且小于第四角度，则保留中间的点。
其中，本申请实施例中，近似平行或垂直指2条线段的夹角与标准平行或标准垂直的误差在8°之间，具体为，近似平行范围在172°至188°之间或-8°至8°之间，近似垂直范围在82°至98°之间。
在本申请实施例中，“第一角度”、“第二角度”、“第三角度”、“第四角度”仅用于区别上述角度代表不同的限制值，与本申请实施例所涉及的功能或步骤的执行顺序与依存关系无关。
为清楚说明步骤804与图9所示步骤901至步骤902，提供以下示例：
（1）如图10所示，若2条线段P0P1与P1P2的边长之和小于边长阈值（如10个像素的长度），则删除角点P1；
（2）如图10所示，若2条线段P0P1与P1P2的夹角为小锐角或大钝角，如小于30°或大于150°，则代表角点P1较尖锐或三点可能位于同一条直线上，则删除角点P1；
（3）如图10所示，若P0、P1与P2围成的面积小于三点阈值（如50个像素的面积），则删除角点P1；
（4）如图10所示，若线段P0P2的斜率比2条线段P0P1与P1P2的斜率更接近轴向方向，则删除角点P1；
（5）如图10所示，若2条线段P0P1与P1P2中任意一条线段斜的斜率与轴向方向近似平行或垂直，且2条线段的夹角大于80°小于100°，则保留角点P1；
其中，步骤（1）至步骤（4）为或的关系，相邻3个角点，只要满足其中一种情况即可删除中间的角点，否则判断是否满足步骤（5）所述的情况。在本示例中将步骤901中的“第一角度”规定为30°，“第二角度”规定为150°，将步骤902中的“第三角度”规定为80°，“第四角度”规定为100°。本领域技术人员在实际应用中可根据具体情况对上述规定数据进行适当调整。
步骤805：有序连接剩余的角点。将剩余的角点有序连接，实现对建筑物轮廓的全面规整，如图10所示。
步骤104：对满足特征边结构的建筑物轮廓，依据特征边结构中的特征边规整非特征边。其中，特征边是建筑物轮廓中两两平行或垂直的边。本申请实施例针对建筑物轮廓中满足特征边条件的结构，根据特征边规整非特征边。特征边结构由4-6个点连成3-5条边，首尾两条边（特征边）近似平行或垂直。
当特征边为4个点的结构时，示例性提供以下规整方法：
当12，34两条线段之间的距离小于距离阈值，如图12a所示，过线段23的中点做平行于线段12或34的直线，点1与点4在该直线上的投影为点1-与点4-，则以线段1-4-作为规整结果；
当12，34两条线段之间的距离大于距离阈值，如图12b与图12c所示，线段23的中点分别向线段12与线段34所在的直线投影，投影点分别为2-与3-，则以12-3-4作为规整结果；
当角2为大钝角（大于150°），线段13所在的直线比线段12更接近（夹角更小）水平方向或垂直方向，如图12d所示，过线段12与34的中点做直线，点1与点3在该直线的投影分别为点1-与点3-，则以1-3-4作为规整结果；
当角2与角3为钝角，如图12e所示，延长线段12与34交于点3-，则以13-4作为规整结果；
当角2为锐角，角3为钝角，线段24比线段34更接近水平方向或垂直方向，如图12f所示，则删除点3，规整为124；
当角2为锐角，点3在线段12上的投影为点3-，当点3，点2与点3-围成的面积小于所设面积阈值，如图12g，则删除点2，规整为13-4；若点3，点2与点3-围成的面积不小于所设面积阈值，分别过点2与点3做线段12与34的垂线交于点2-，如图12h与图12i所示，规整为122-34；包含5个点与6个点的特征边结构，点与点的排列方式众多，可以拆解为4个点的结构，或依据4个点特征边结构的规整方法进行规整，在此不做具体叙述。
其中，图1仅为本申请实施例示出的一种执行顺序，并不代表建筑物轮廓优化及特征边重构的规则化方法的唯一执行顺序，在可实现最终结果的情况下，图1所示出的步骤可以被单独执行或间隔执行。例如，存在一种情况，获取的建筑物轮廓较为规整且只有少部分缺失，则执行图1所示步骤101与步骤102即满足轮廓规整的规整要求。但在大多数情况下，获取的建筑物轮廓线条复杂，存在多处缺失，需要使用图1中的步骤101至步骤104，才能达到所需要的规整要求。
虽然本申请提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。本实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或客户端产品执行时，可以按照本实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。
如图11所示，本申请实施例还提供一种建筑物轮廓优化及特征边重构的规则化装置1100。该装置包括获取模块1101，填充模块1102，简化模块1103，规整模块1104。
获取模块1101用于获取建筑物轮廓与建筑物轮廓的最佳外接矩形。在本申请实施例中，获取模块1101具体用于：根据获取的建筑物轮廓，获取建筑物轮廓的最小面积外接矩形；获取建筑物轮廓的轴向方向外接矩形；若建筑物轮廓与最小面积外接矩形的倾斜程度一致，则将最小面积外接矩形作为最佳外接矩形；反之，则将轴向方向外接矩形作为最佳外接矩形。
填充模块1102用于填充建筑物轮廓与最佳外接矩形间的缺口。填充模块1102具体用于：遍历建筑物轮廓的各轮廓点；执行判断填充步骤，判断填充步骤包括：计算各轮廓点与最佳外接矩形的边界围成的缺口的面积，判断缺口的面积是否小于面积阈值；若缺口的面积小于面积阈值，则填充缺口；否则，执行轮廓点判断步骤，轮廓点判断步骤包括：去掉位于建筑物轮廓末尾的轮廓点，判断剩余轮廓点的数量是否小于2；若剩余轮廓点的数量小于2，则保留缺口；否则，执行判断填充步骤与/或轮廓点判断步骤。
简化模块1103用于简化建筑物轮廓的复杂局部轮廓。简化模块1103具体用于：提取复杂局部轮廓与复杂局部轮廓上的角点；计算复杂局部轮廓的轮廓点与角点的欧氏距离，将欧式距离最小的复杂局部轮廓的轮廓点的序号作为其匹配的角点的序号；根据角点的序号，依次迭代计算相邻3个角点形成的2条线段的边长，斜率，夹角及围成的面积；剔除不符合建筑物形态规则及冗余的角点；有序连接剩余的角点。
规整模块1104用于对满足特征边结构的建筑物轮廓，依据特征边结构中的特征边规整非特征边。其中，特征边为建筑物轮廓中相互平行或垂直的边。
本申请所述装置中的部分模块可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构、类等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
上述实施例阐明的装置或模块，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便,描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。在实施本申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。当然,也可以将实现某功能的模块由多个子模块或子单元组合实现。
本申请中所述的方法、装置或模块可以以计算机可读程序代码方式实现控制器按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(英文：Application Specific Integrated Circuit；简称：ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道,除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内部包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
本申请实施例还提供了一种设备，所述设备包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；所述处理器执行所述可执行指令时，实现如本申请实施例所述的方法。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的硬件的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,也可以通过数据迁移的实施过程中体现出来。该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，移动终端，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施方式采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。本申请的全部或者部分可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、移动通信终端、多处理器系统、基于微处理器的系统、可编程的电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种建筑物轮廓优化及特征边重构的规则化方法，其特征在于，包括：
获取建筑物轮廓并确定所述建筑物轮廓的最佳外接矩形；
填充所述建筑物轮廓与所述最佳外接矩形间的缺口；
简化所述建筑物轮廓的复杂局部轮廓；
对满足特征边结构的所述建筑物轮廓，依据所述特征边结构中的特征边规整非特征边。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述建筑物轮廓的最佳外接矩形，包括：
获取所述建筑物轮廓的最小面积外接矩形；
获取所述建筑物轮廓的轴向方向外接矩形；
若所述建筑物轮廓与所述最小面积外接矩形的倾斜程度一致，则将所述最小面积外接矩形作为所述最佳外接矩形；反之，则将所述轴向方向外接矩形作为所述最佳外接矩形。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取所述建筑物轮廓的轴向方向外接矩形，包括：
过所述建筑物轮廓上任意一点，沿轴向方向做平行直线；
过所述建筑物轮廓上所有的角点分别向所述平行直线做第一垂点；
当所述平行直线与x轴夹角小于45°，将全部所述第一垂点以x坐标排序，否则以y坐标排序；
分别过排序后首尾的2个所述第一垂点，做垂直于所述轴向方向的垂直直线，所述建筑物轮廓上所有的角点分别向两条所述垂直直线做第二垂点，对全部所述第二垂点以x坐标排序和y坐标排序；
连接按照x坐标排序后首尾的2个所述第二垂点以及按照y坐标排序后首尾的2个所述第二垂点，获得所述轴向方向外接矩形。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述轴向方向通过以下步骤确定：
获取所述建筑物轮廓上互相平行或垂直的2条边；
计算所述2条边的长度之和并确定所述长度之和最大的一组边；
取所述长度之和最大的一组边中任意一条边的方向为所述轴向方向。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述填充所述建筑物轮廓与所述最佳外接矩形间的缺口，包括：
遍历所述建筑物轮廓的各轮廓点；
执行判断填充步骤，所述判断填充步骤包括：计算各轮廓点与所述最佳外接矩形的边界围成的所述缺口的面积，判断所述缺口的面积是否小于面积阈值；若所述缺口的面积小于面积阈值，则填充所述缺口；
否则，执行轮廓点判断步骤，所述轮廓点判断步骤包括：去掉位于所述建筑物轮廓末尾的轮廓点，判断剩余轮廓点的数量是否小于2；若剩余轮廓点的数量小于2，则保留所述缺口；
否则，执行所述判断填充步骤与/或所述轮廓点判断步骤。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述简化所述建筑物轮廓的复杂局部轮廓，包括：
提取所述复杂局部轮廓与所述复杂局部轮廓上的角点；
计算所述复杂局部轮廓的轮廓点与所述角点的欧氏距离，将欧式距离最小的所述复杂局部轮廓的轮廓点的序号作为其匹配的所述角点的序号；
根据所述角点的序号，依次迭代计算相邻3个所述角点形成的2条线段的边长，斜率，夹角及围成的面积；
剔除不符合建筑物形态规则及冗余的所述角点；
有序连接剩余的所述角点。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述剔除不符合建筑物形态规则及冗余的所述角点，包括：
所述2条线段的边长之和小于边长阈值，或所述2条线段的夹角小于第一角度或大于第二角度，或所述3点围成的面积小于三点阈值，或首尾2个点连接的线段的斜率比所述2条线段的斜率更接近所述轴向方向，则删除中间的点；
所述2条线段有一条的斜率与所述轴向方向近似平行或垂直，且所述2条线段的夹角大于第三角度且小于第四角度，则保留中间的点。
8.根据权利要求1所述的方法，所述特征边为所述建筑物轮廓中相互平行或垂直的边。
9.一种建筑物轮廓优化及特征边重构的规则化装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取建筑物轮廓与所述建筑物轮廓的最佳外接矩形；
填充模块，用于填充所述建筑物轮廓与所述最佳外接矩形间的缺口；
简化模块，用于简化所述建筑物轮廓的复杂局部轮廓；
规整模块，用于对满足特征边结构的所述建筑物轮廓，依据所述特征边结构中的特征边规整非特征边。
10.一种设备，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
所述处理器执行所述可执行指令时，实现如权利要求1至8中任意一项所述的方法。
CN202211187127.XA 2022-09-28 2022-09-28 建筑物轮廓优化及特征边重构的规则化方法及装置 Pending CN115525951A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211187127.XA CN115525951A (zh) 2022-09-28 2022-09-28 建筑物轮廓优化及特征边重构的规则化方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211187127.XA CN115525951A (zh) 2022-09-28 2022-09-28 建筑物轮廓优化及特征边重构的规则化方法及装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115525951A true CN115525951A (zh) 2022-12-27

Family

ID=84699305

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211187127.XA Pending CN115525951A (zh) 2022-09-28 2022-09-28 建筑物轮廓优化及特征边重构的规则化方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115525951A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116580048A (zh) * 2023-07-12 2023-08-11 武汉峰岭科技有限公司 一种提取房屋倾斜模型上直角房屋的轮廓线的方法及系统
CN116664455A (zh) * 2023-08-01 2023-08-29 武汉天恒信息技术有限公司 一种处理二维矢量图形之间的边界不契合方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116580048A (zh) * 2023-07-12 2023-08-11 武汉峰岭科技有限公司 一种提取房屋倾斜模型上直角房屋的轮廓线的方法及系统
CN116580048B (zh) * 2023-07-12 2023-09-26 武汉峰岭科技有限公司 一种提取房屋倾斜模型上直角房屋的轮廓线的方法及系统
CN116664455A (zh) * 2023-08-01 2023-08-29 武汉天恒信息技术有限公司 一种处理二维矢量图形之间的边界不契合方法
CN116664455B (zh) * 2023-08-01 2023-11-14 武汉天恒信息技术有限公司 一种处理二维矢量图形之间的边界不契合方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110008809B (zh) 表格数据的获取方法、装置和服务器
CN115525951A (zh) 建筑物轮廓优化及特征边重构的规则化方法及装置
CN110309824B (zh) 文字检测方法、装置以及终端
CN108875540B (zh) 图像处理方法、装置和系统及存储介质
CN110633262B (zh) 基于Spark的地图相交区域面积计算方法及系统
CN111368638A (zh) 电子表格的创建方法、装置、计算机设备和存储介质
CN111353489A (zh) 文本图像处理方法、装置、计算机设备和存储介质
WO2008002560A2 (en) Computer-implemented method for efficient image segmentation using automated saddle-point detection
CN111709956A (zh) 图像处理方法、装置、电子设备及可读存储介质
CN111597845A (zh) 一种二维码检测方法、装置、设备及可读存储介质
CN113449702B (zh) 遥感图像的目标检测方法、装置、存储介质及电子设备
CN112465050B (zh) 一种图像模板选择方法、装置、设备及存储介质
CN114266860A (zh) 三维人脸模型建立方法、装置、电子设备及存储介质
CN113159103A (zh) 图像匹配方法、装置、电子设备以及存储介质
CN112507938A (zh) 一种文本图元的几何特征计算方法及识别方法、装置
CN109785367B (zh) 三维模型追踪中外点滤除方法和装置
CN114511862B (zh) 表格识别方法、装置及电子设备
CN114170257A (zh) 一种拟合弯曲目标轮廓的、装置、计算机设备及存储介质
CN113658195B (zh) 图像分割方法、装置及电子设备
CN112288759B (zh) 一种边界提取方法、装置、设备及存储介质
CN115019057A (zh) 图像特征提取模型确定方法及装置、图像识别方法及装置
CN114283343A (zh) 基于遥感卫星图像的地图更新方法、训练方法和设备
CN116091365B (zh) 基于三角面的三维模型缺口修复方法、装置、设备及介质
CN111898654A (zh) 三维对象特征获取方法、装置、计算机设备和存储介质
Tapia-Dueñas et al. Context-free grammars to detect straight segments and a novel polygonal approximation method

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination