(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210508560.2 (22)申请日 2022.05.11 (71)申请人 广州大学 地址 510006 广东省广州市大 学城外环西 路230号 (72)发明人 蔡长青　高瑞　刘伟泽　马元滨　 何振鹏　 (74)专利代理 机构 广州高炬知识产权代理有限 公司 44376 专利代理师 孙明科 (51)Int.Cl. G06V 10/44(2022.01) G06V 10/28(2022.01) G06T 7/66(2017.01) G06T 7/187(2017.01)G06T 7/155(2017.01) G06T 7/136(2017.01) G06N 3/04(2006.01) G06V 10/82(2022.01) (54)发明名称 一种从钢结构建筑点云中自动提取结构梁 线和连接的方法 (57)摘要 本发明涉及点云分割技术领域， 具体公开了 一种从钢结构建筑点云中自动提取结构梁线和 连接的方法。 该方法包括如下步骤； 步骤S1： 点 云 到图像叠加； 步骤S2： 构件质心提取； 步骤S3： 质 心轴的区域生长。 本发明通过步骤S1～S3， 进而 获取构件的质心轴， 从而较佳地提取钢结构建筑 的结构梁线以及连接， 进而较佳地实现从点云数 据集中获取给定结构的构 件几何体， 也即能够减 少工作人员手动建模时的耗时。 权利要求书2页 说明书9页 附图4页 CN 115131574 A 2022.09.30 CN 115131574 A 1.一种从钢结构建筑点云中自动提取结构梁线和连接的方法， 其特征在于： 包括如下 步骤； 步骤S1： 点云到图像叠加； 步骤S2： 构件质心提取； 步骤S3： 质心轴的区域 生长。 2.根据权利要求1所述的从钢结构建筑点云中自动提取结构梁线和连接的方法， 其特 征在于： 步骤S1中， 包括如下步骤； 步骤S11： 获取点云切片； 步骤S12： 获取切片图像。 3.根据权利要求2所述的从钢结构建筑点云中自动提取结构梁线和连接的方法， 其特 征在于： 步骤S1 1中， 包括如下步骤； 步骤S111： 建立笛卡尔坐标系； 将X轴和Y轴点云的轴线与建筑的主轴线相对应， 点沿切 片轴按升序排序； 步骤S112： 获取每个扫描点； 将每个扫描点由四个元组表示为(X,Y,Z,I)， 代表X ‑轴， Y‑ 轴， Z‑轴坐标及该扫描点的强度值； 坐标以物理单位和强度值为单位I记录的反射率为1到 255之间的点； 步骤S113： 使用点云切片的数量 N来定义点云切片厚度tslice， 满足关系式为： zmax表示为z‑点云中的z轴坐标的最大值， zmin表示为z‑点云中的z轴坐标的最小值， N表 示为所选点云切片的数量； 步骤S114： 将zmin的数据归零处 理， 步骤S1 13中关系式可简化表示 为： 步骤S115： 点云切片中在z方向绑定所有点 i； 满足关系式： i从0到N‑1。 4.根据权利要求2所述的从钢结构建筑点云中自动提取结构梁线和连接的方法， 其特 征在于： 步骤S12中， 包括如下步骤； 步骤S121： 获取每个点云切片的像素坐标； 将像素坐标与物理坐标的转换比率设为r， 单位为每单位长度的像素； 对于一个z ‑切片定义关系式表示 为： vox表示为体素化算子， px和py分别表示为图像中的像素坐标， Iavg表示为该点在图像中 的平均强度值。 步骤S122： 将每个点云切片的像素转换为图像并保存。 5.根据权利要求1所述的从钢结构建筑点云中自动提取结构梁线和连接的方法， 其特 征在于： 步骤S2中， 包括如下步骤； 步骤S21： 对步骤S12 2中的图像进行图像处 理；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115131574 A 2步骤S22： 将步骤S21中处 理后的图像与模板横截面进行 卷积； 步骤S23： 将二维图像质心投影到三维空间。 6.根据权利要求5所述的从钢结构建筑点云中自动提取结构梁线和连接的方法， 其特 征在于： 步骤S21中， 包括如下步骤； 步骤S211： 使用图像过 滤器对步骤S12 2中的切片图像进行 过滤处理； 步骤S212： 使用形态学算子对步骤S21 1过滤后的切片图像进行处 理。 7.根据权利要求6所述的从钢结构建筑点云中自动提取结构梁线和连接的方法， 其特 征在于： 步骤S2 2中， 包括如下步骤； 步骤S221： 选择多个模板核； 步骤S222： 将每个模板核与相应切片方向的所有N个图像进行 卷积； 步骤S223： 获取与模板核对应的横截面的质心并获取对应每个构件质心的像素坐标 (px， py)。 8.根据权利要求5所述的从钢结构建筑点云中自动提取结构梁线和连接的方法， 其特 征在于： 步骤S23中， 包括如下步骤； 步骤S231： 将步骤S223获取的质心的像素坐标(px， py)投影回三维空间(x， y， z)中用于 建立一个稀疏的质心 点云； 设定所有质心均位于原始切片的中心， 对于z方向上的某个切片 i， 满足步骤S1 15中关系式： 故在该范围内提取点， 该切片的中心满足关系式： 表示为两个边界的平均值； 对于Z轴切片i内的给定质心坐标(px， py)， 其在三维空间中的物理位置计算公式为： 9.根据权利要求1所述的从钢结构建筑点云中自动提取结构梁线和连接的方法， 其特 征在于： 步骤S3中， 包括如下步骤； 步骤S31： 自定义线性区域 生长用于获取构件的质心轴； 步骤S32： 使用结构设计的通用规则用于实现去 除与真实构件质心轴不对应的伪线性 区域； 步骤S33： 将交叉口转换为连接 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115131574 A 3