Alpha Shape 算法提取建筑物边界点

### 使用 Alpha Shape 算法提取建筑物边界点

#### 方法介绍

Alpha Shape 是一种用于从离散点集中推导几何结构的技术，特别适用于处理三维空间中的点云数据。对于建筑物边界点的提取，Alpha Shape 能够有效地捕捉建筑外形的关键特征并简化表示。

在实际应用中，为了确保提取的效果既精确又高效，通常会经历以下几个方面的工作：

- **预处理阶段**：对原始点云数据进行必要的清理和优化操作，去除噪声以及冗余部分，保留最能代表物体表面特性的那些点[^1]。

- **参数调整**：选择恰当的α值至关重要。较小的α会产生更细致复杂的模型；而较大的α则倾向于形成更为平滑简单的轮廓。针对不同类型的建筑物及其细节程度需求，可能需要多次试验以找到最佳平衡点[^2]。

- **后处理步骤**：完成初步构建之后，还需进一步分析所得结果的质量，比如检查是否存在不合理的孔洞或是断裂处，并采取相应措施加以修正完善[^3]。

#### 实现过程

下面给出一段基于 CGAL 库实现 Alpha Shape 的 C++ 代码片段作为参考实例，此段程序能够读取输入文件内的二维坐标系下的点集合，并输出由这些点构成的一个封闭多边形路径——即所求得的建筑物外缘线。

#include <CGAL/Exact_predicates_inexact_constructions_kernel.h>
#include <CGAL/Delaunay_triangulation_2.h>
#include <CGAL.Alpha_shape_2.h>
#include <vector>

typedef CGAL::Exact_predicates_inexact_constructions_kernel K;
typedef CGAL::Delaunay_triangulation_2<K> Triangulation;
typedef CGAL::Alpha_shape_2<Triangulation> Alpha_shape;

int main() {
    std::vector<Point> points; // 假设已加载好待处理的数据
    
    // 构建 Delaunay triangulation 和 alpha shape 对象
    Alpha_shape as(points.begin(), points.end());
    
    // 设置 alpha value 并固定模式 (FIXED mode)
    double alpha = determine_suitable_alpha_value(); // 用户定义函数来决定适合当前场景使用的 alpha 数值
    as.set_alpha(alpha);
    as.set_mode(Alpha_shape::REGULARIZED);

    // 获取边界上的顶点序列
    Edge_circulator ec = as.incident_edges(as.infinite_vertex()), done(ec);
    if (ec != nullptr){
        do{
            Vertex_handle vh = as.target(*ec); 
            Point p = vh->point();
            // 输出或保存 p 到最终的结果列表里...
            
        }while(++ec != done);
    }
}

这段代码展示了如何利用 CGAL 提供的功能快速搭建起一套完整的流程框架，在此基础上可以根据具体项目的要求灵活定制更多高级特性[^4]。