基于空间正交投影与整体优化的楼梯建模

目前基于点云的楼梯建模方法大多聚焦于点云分割层面,而对于楼梯精细化建模的相关研究较少。许多基于楼梯三维点云的语义分割方法虽然速度较快,但是无法准确获得楼梯的三维结构信息,难以广泛应用于规则楼梯的精细化建模。本文利用楼梯台阶正交和平行的几何特性,提出空间正交投影与整体优化相结合的楼梯精细化建模方法。该方法首先利用主成分分析法确定楼梯主方向。之后进行楼梯点云正立面及侧立面的正交投影,并绘制点云分布直方图;然后根据直方图的峰值确定楼梯踏步和踢面的近似边缘位置,运用α-Shape算法精确提取;最后采用含二次型限制条件的最小二乘法进行边缘规则化及误差分析。通过对某楼梯的重建结果的统计分析表明:用本文方法提取的踏步宽度及踢面高度的均方根误差分别为±9 mm及±3 mm,本文提出的方法具有算法简单、抗噪能力强的优点,可广泛应用于规则楼梯的精细化建模。