一种房屋底面积计算方法、系统技术方案

本发明专利技术公开了一种房屋底面积计算方法、系统。与现有技术相比，本发明专利技术不仅能有效剔除异常点，实现对结构缺失墙体垂直面的精准提取，还能高效精准的实现扭曲变形墙体垂直面拟合，解决了由于房屋墙体结构缺失、变形扭曲等原因而导致现有房屋底面积测量方法难以准确计算房屋底面积的问题。房屋底面积的问题。房屋底面积的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种房屋底面积计算方法、系统


[0001]本专利技术涉及建筑物测量领域，具体涉及一种房屋底面积计算方法、系统。

技术介绍

[0002]在征地移民、智慧城市、智慧工地、土地规划、工程量测算等项目中，房屋属性计算是建筑物单体化中最关键的一部分，关系到单体化对象的属性查询赋值。而移民项目中的房屋入户调查，业务人员最关心的就是房屋底面积的测量。
[0003]现有房屋底面积测量技术中，三维点云具有xyz空间坐标信息和RGB颜色信息，从三维空间结构上对房屋的底面积进行精准计算是一种切实可行的方法。随着无人机倾斜摄影测绘技术的不断深入和发展，为实景三维建模提供了新的技术路径，通过无人机对需要建模区域进行多角度照片拍摄，实现房屋的三维重建，但是建筑物分布密集，相互之间遮挡，导致建筑物无法拍摄360
°
全貌影像，致使在三维重建过程中，房屋容易出现墙体结构缺失、变形扭曲等问题，使得房屋底面积难以被准确计算。

技术实现思路

[0004]为解决
技术介绍
中由于房屋墙体结构缺失、变形扭曲等原因而导致现有房屋底面积测量方法难以准确计算房屋底面积的问题，本专利技术提供了一种房屋底面积计算方法，具体技术方案如下。
[0005]一种房屋底面积计算方法，该方法包括如下步骤：
[0006]S1、根据待测量房屋点云集合中各点云的法向量的方向，从点云集合中剔除房屋屋顶点云，得到房屋墙体点云集合；
[0007]S2、根据房屋墙体点云集合中各点云的位置及法向量的方向，将房屋墙体点云集合分割为四个墙体的点云集合；
[0008]S3、对四个墙体的点云集合进行平面拟合，得到各墙体的拟合平面集合；
[0009]S4、获取各墙体的最佳拟合平面：
[0010]若某墙体的拟合平面集合中存在与XY平面的夹角大于或等于α1的拟合平面，保留其中与XY平面的夹角最大的拟合平面作为该墙体的最佳拟合平面；
[0011]若某墙体的拟合平面集合中不存在与XY平面的夹角大于或等于α1的拟合平面，筛选出该墙体的点云集合中法向量与XY平面的夹角大于或等于β1的点云，对这些点云进行聚类操作得到多个点云簇，对多个点云簇进行平面拟合得到多个拟合平面，保留其中与XY平面的夹角最大的拟合平面作为该墙体的最佳拟合平面；
[0012]其中，75
°
≤α1≤90
°
，70
°
≤β1≤90
°
，且β1＜α1；
[0013]S5、根据四个墙体的最佳拟合平面获取这四个墙体的四条平面相交线；
[0014]S6、获取四条平面相交线与XY平面的四个交点；
[0015]S7、获取四个交点围合而成的四边形的面积，即得到房屋底面积。
[0016]待测量房屋点云集合是待测量单栋房屋点云数据的集合，房屋点云数据是从现有
技术中直接读取的，数据格式为点云坐标(x，y，z)，点云坐标系的原点为单栋房屋最小外包立方体的左下后方顶点，点云坐标系的x轴和Y轴分别与最小外包立方体相交的两侧面平行，Z轴为垂直底面向上。单栋房屋最小外包立方体可利用现有方法获取，比如包围盒算法。
[0017]优选地，所述待测量房屋点云集合中各点云的法向量根据如下方法获取：
[0018]采用KNN算法获取某个点云的多个邻域点，通过平面拟合得到该多个邻域点的拟合平面，将该拟合平面的法向量作为该点云的法向量。
[0019]优选地，步骤S1中，从点云集合中剔除法向量方向与XY平面垂直以及与XY平面夹角在30
‑
45
°
范围内的点云，得到房屋墙体点云集合。
[0020]具体地，根据如下方法将房屋墙体点云集合中的各点云分割为四个墙体的点云集合：
[0021]S21、将房屋墙体点云集合中法向量方向与XZ平面夹角大于或等于γ1的点云划分为第一点云集合，法向量方向与YZ平面夹角在大于或等于γ1的点云划分为第二点云集合；其中，60
°
≤γ1≤90
°
，且γ1＜β1；
[0022]S22、构建A1点与B1点的直线方程L
AB1
，将第二点云集合中的各点云坐标代入直线方程L
AB1
，将计算结果大于0的点云划分为第一墙体，计算结果小于0的点云划分为第二墙体；构建C1点与D1点的直线方程L
AB2
，将第一点云集合中的各点云坐标代入直线方程L
AB2
，将计算结果大于0的点云划分为第三墙体，计算结果小于0的点云划分为第四墙体；
[0023]其中，A1点的坐标为[(x
1max
‑
x
1min
)/2，y
1min
，0]，B1点的坐标为[(x
1max
‑
x
1min
)/2，y
1max
，0]，C1点的坐标为[x
2min
，(y
2max
‑
y
2min
)/2，0]，D1点的坐标为[x
2max
，(y
2max
‑
y
2min
)/2，0]；x
1max
为第一点云集合中的X的最大值，x
1min
为第一点云集合中X的最小值，y
1max
为第一点云集合中的Y的最大值，y
1min
为第一点云集合中的Y的最小值；x
2max
为第二点云集合中的X的最大值，x
2min
为第二点云集合中X的最小值，y
2max
为第二点云集合中的Y的最大值，y
2min
为第二点云集合中的Y的最小值。
[0024]具体地，通过如下方法将点云聚类得到位置相近的多个点云簇：将点云之间的距离小于L的点云聚类为同一点云簇，其中0.01≤L≤0.05m。
[0025]优选地，对多个点云簇进行平面拟合之前还包括如下步骤：剔除掉点云密度小于M个点/平方米的点云簇，其中400≤M≤600。
[0026]基于相同的专利技术构思，本专利技术还提供一种房屋底面积计算系统，该系统包括计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器和存储在存储器中可供处理器运行的程序指令，其中所述处理器执行所述程序指令以实现上述房屋底面积计算方法的步骤。
[0027]由于采用了以上技术方案，与现有技术相比较，本专利技术不仅能有效剔除异常点，实现对结构缺失墙体垂直面的精准提取，还能高效精准的实现扭曲变形墙体垂直面拟合，解决了由于房屋墙体结构缺失、变形扭曲等原因而导致现有房屋底面积测量方法难以准确计算房屋底面积的问题。
附图说明
[0028]图1为本专利技术房屋底面积计算方法的流程示意图；
[0029]图2为待测量房屋点云集合的示意图；
[0030]图3为房屋墙体点云集合的示意图；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种房屋底面积计算方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1、根据待测量房屋点云集合中各点云的法向量的方向，从点云集合中剔除房屋屋顶点云，得到房屋墙体点云集合；S2、根据房屋墙体点云集合中各点云的位置及法向量的方向，将房屋墙体点云集合分割为四个墙体的点云集合；S3、对四个墙体的点云集合进行平面拟合，得到各墙体的拟合平面集合；S4、获取各墙体的最佳拟合平面：若某墙体的拟合平面集合中存在与XY平面的夹角大于或等于α1的拟合平面，保留其中与XY平面的夹角最大的拟合平面作为该墙体的最佳拟合平面；若某墙体的拟合平面集合中不存在与XY平面的夹角大于或等于α1的拟合平面，筛选出该墙体的点云集合中法向量与XY平面的夹角大于或等于β1的点云，对这些点云进行聚类操作得到多个点云簇，对多个点云簇进行平面拟合得到多个拟合平面，保留其中与XY平面的夹角最大的拟合平面作为该墙体的最佳拟合平面；其中，75
°
≤α1≤90
°
，70
°
≤β1≤90
°
，且β1<α1；S5、根据四个墙体的最佳拟合平面获取这四个墙体的四条平面相交线；S6、获取四条平面相交线与XY平面的四个交点；S7、获取四个交点围合而成的四边形的面积，即得到房屋底面积。2.根据权利要求1所述的房屋底面积计算方法，其特征在于，所述待测量房屋点云集合中各点云的法向量根据如下方法获取：采用KNN算法获取某个点云的多个邻域点，通过平面拟合得到该多个邻域点的拟合平面，将该拟合平面的法向量作为该点云的法向量。3.根据权利要求1或2所述的房屋底面积计算方法，其特征在于：步骤S1中，从点云集合中剔除法向量方向与XY平面垂直以及与XY平面夹角在30
‑
45
°
范围内的点云，得到房屋墙体点云集合。4.根据权利要求1或2所述的房屋底面积计算方法，其特征在于，根据如下方法将房屋墙体点云集合中的各点云分割为四个墙体的点云集合：S21、将房屋墙体点云集合中法向量方向与XZ平面夹角大于或等于γ1的点云划分为第一点云集合，法向量方向与YZ平面夹角在大于或等于γ1的点云划分为第二点云集合；其中，60
°
≤γ1≤90
°
，且γ1<β1；S22、构建A1点与B1点的直线方程L
AB1
，将第二点云集合中的各点云坐标代入直线方程L

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昊，谭可成，刘承照，何维，马晨哲，刘玮欣，胡文柯，许强红，
申请(专利权)人：中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：