本发明涉及室内三维建模，具体涉及一种基于激光点云数据的室内结构建模方法及系统。
背景技术：
1、随着智慧城市与bim的不断发展，室内三维建模逐渐受到工程行业的重视，室内结构模型在室内设计、室内导航、室内应急救援等方面都有重要的应用。近年来，激光lidar技术已被广泛应用于室内结构点云数据获取，激光lidar扫描仪通过手持、背包、推车、机器人等移动平台可以获取室内场景海量、完整、高精度的点云数据。为室内三维建模提供了良好的数据源，基于激光点云数据的室内结构逆向建模已成为室内三维重建的主流方案。虽然目前多位学者提出了基于激光点云数据的室内结构全自动建模方法，但是这些方法普适性较差，难以适用不同类型、不同结构的室内场景。因此在实际生产中大多利用建模软件(如3dmax、sketchup软件)进行手工建模。
2、不管是基于哪种建模软件，目前基于激光点云数据进行室内三维建模的流程一般都是直接将点云数据导入建模软件，人工根据点云位置进行墙体、地面、窗户等室内结构建模，这种在三维空间内直接建模的方式效率低、劳动强度大、人工成本高，已不能满足当前智能勘测的需求。
技术实现思路
1、本技术提供一种基于激光点云数据的室内结构建模方法及系统，以解决传统直接将点云数据导入建模软件，人工根据点云位置进行墙体、地面、窗户等室内结构建模，这种在三维空间内直接建模的方式效率低、劳动强度大、人工成本高的问题。
2、根据第一方面，一种实施例中提供一种基于激光点云数据的室内结构建模方法，所述方法包括：
3、采集室内激光点云数据并对所述激光点云数据进行水平方向与竖直方向的点云切片处理，得到水平点云切片和竖直点云切片；
4、将所述水平点云切片投影到二维平面得到二维投影图像，所述二维投影图像中每个像素点的灰度值为像素点对应格网内点云的平均强度；
5、基于所述二维投影图像提取室内平面结构，绘制得到室内平面结构图；
6、基于所述竖直点云切片获取建筑物各层高度信息，基于所述室内平面结构图以及建筑物各层高度信息进行三维建模得到室内三维模型。
7、进一步地，对所述激光点云数据进行水平方向与竖直方向的点云切片处理，具体包括：
8、沿着水平面方向对室内每一层点云进行切片，沿着竖直面方向对室内点云进行切片。
9、进一步地，将所述水平点云切片投影到二维平面得到二维投影图像，所述二维投影图像中每个像素点的灰度值为像素点对应格网内点云的平均强度，具体包括：
10、投影原理为将点云区域划分为规则格网，每个格网对应二维图像中的一个像素点，每个像素点的灰度值为落在像素点所对应格网中点云反射强度平均值；
11、读取水平切片点云中每个点的坐标和强度值，每个激光点p使用空间坐标(xp，yp，zp)和强度信息intensityp描述；
12、采用的投影平面为xoy平面，二维图像灰度值采用点云平均强度值，投影步骤如下：
13、遍历每个激光点p的平面坐标(xp，yp)，获取点云平面范围xmin、xmax、ymin、ymax；
14、根据二维图像采样分辨率s，确定二维图像的行h和列w：
15、
16、计算二维图像中每个像素q的灰度值iq，iq为落入像素q中的点云强度平均值，计算公式如下：
17、
18、进一步地，基于所述二维投影图像提取室内平面结构，绘制得到室内平面结构图，具体包括：
19、采用人工绘制的方法手动提取室内平面结构，将点云二维投影图像导入绘图软件进行室内结构手工绘制，绘制平面结构图。
20、进一步地，基于所述竖直点云切片获取建筑物各层高度信息，具体包括：
21、通过对竖直切片点云进行测量确定建筑物各层高度。
22、进一步地，基于所述室内平面结构图以及建筑物各层高度信息进行三维建模得到室内三维模型，具体包括：
23、数据导入：将室内平面结构图导入三维建模软件；
24、坐标系与坐标原点确定：建模软件中需设置坐标系辅助建模，坐标系设置以便于建模为原则；坐标原点与平面结构图原点一致，坐标系由x轴、y轴和z轴组成；首先确定x、y轴及其方向，x轴和y轴所在平面与室内平面结构图保持一致，z轴与x轴、y轴所在平面垂直，构成右手坐标系，由x、y轴方向自动确定；
25、室内分层结构建模：对导入建模软件中的室内各层平面图分别进行结构建模，根据结构底图和层高，使用封面工具和推拉工具快速构建墙体结构，建立室内结构模型框架；
26、组件构建与放置：构建室内结构模型后，需要构建室内的组件；组件的样式、尺寸应与实际保持一致，建模软件具有动态组件功能，即由组件参数控制组件尺寸；组件制作完成后，根据结构图中的信息，将组件准确放置在室内合适位置中；
27、纹理贴图：建模软件自带材质库，使用材质库中的材质或以拍照方式自制材质，对室内三维场景的组件进行纹理贴图。
28、根据第二方面，一种实施例中提供一种基于激光点云数据的室内结构建模系统，所述系统包括：
29、点云切片模块，用于采集室内激光点云数据并对所述激光点云数据进行水平方向与竖直方向的点云切片处理，得到水平点云切片和竖直点云切片；
30、点云平面投影模块，用于将所述水平点云切片投影到二维平面得到二维投影图像，所述二维投影图像中每个像素点的灰度值为像素点对应格网内点云的平均强度；
31、室内平面结构图绘制模块，用于基于所述二维投影图像提取室内平面结构，绘制得到室内平面结构图；
32、室内三维建模模块，用于基于所述竖直点云切片获取建筑物各层高度信息，基于所述室内平面结构图以及建筑物各层高度信息进行三维建模得到室内三维模型。
33、进一步地，所述点云平面投影模块具体用于：
34、投影原理为将点云区域划分为规则格网，每个格网对应二维图像中的一个像素点，每个像素点的灰度值为落在像素点所对应格网中点云反射强度平均值；
35、读取水平切片点云中每个点的坐标和强度值，每个激光点p使用空间坐标(xp，yp，zp)和强度信息intensityp描述；
36、采用的投影平面为xoy平面，二维图像灰度值采用点云平均强度值，投影步骤如下：
37、遍历每个激光点p的平面坐标(xp，yp)，获取点云平面范围xmin、xmax、ymin、ymax；
38、根据二维图像采样分辨率s，确定二维图像的行h和列w：
39、
40、计算二维图像中每个像素q的灰度值iq，iq为落入像素q中的点云强度平均值，计算公式如下：
41、
42、根据第三方面，一种实施例中提供一种电子设备，所述设备包括：处理器和存储器；
43、所述存储器用于存储一个或多个程序指令；
44、所述处理器，用于运行一个或多个程序指令，用以执行如上任一项所述的一种基于激光点云数据的室内结构建模方法的步骤。
45、根据第四方面，一种实施例中提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述的一种基于激光点云数据的室内结构建模方法的步骤。
46、本技术提供一种基于激光点云数据的室内结构建模方法及系统，对室内各层点云数据进行切片和平面投影，通过点云切片与二维投影过滤了大量冗余信息，基于室内水平面投影结果绘制室内二维结构，根据室内竖直切片点云分析层高，最后将室内平面结构数据导入建模软件中，结合层高进行室内结构三维建模，本发明相较传统逆向建模方法操作简单，建模效率较高，为后续室内设计、室内漫游与导航提供了较好的基础数据。
1.一种基于激光点云数据的室内结构建模方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的一种基于激光点云数据的室内结构建模方法，其特征在于，对所述激光点云数据进行水平方向与竖直方向的点云切片处理，具体包括：
3.如权利要求1所述的一种基于激光点云数据的室内结构建模方法，其特征在于，将所述水平点云切片投影到二维平面得到二维投影图像，所述二维投影图像中每个像素点的灰度值为像素点对应格网内点云的平均强度，具体包括：
4.如权利要求1所述的一种基于激光点云数据的室内结构建模方法，其特征在于，基于所述二维投影图像提取室内平面结构，绘制得到室内平面结构图，具体包括：
5.如权利要求1所述的一种基于激光点云数据的室内结构建模方法，其特征在于，基于所述竖直点云切片获取建筑物各层高度信息，具体包括：
6.如权利要求1所述的一种基于激光点云数据的室内结构建模方法，其特征在于，基于所述室内平面结构图以及建筑物各层高度信息进行三维建模得到室内三维模型，具体包括：
7.一种基于激光点云数据的室内结构建模系统，其特征在于，所述系统包括：
8.根据权利要求7所述的一种基于激光点云数据的室内结构建模系统，其特征在于，所述点云平面投影模块具体用于：
9.一种电子设备，其特征在于，所述设备包括：处理器和存储器；
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的一种基于激光点云数据的室内结构建模方法的步骤。
