基于模型的全局點(diǎn)云配準(zhǔn)方法研究.pdf

1、隨著航空航天空間探索的發(fā)展，自主交會(huì)對(duì)接等太空任務(wù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代科技領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容，其中的目標(biāo)相對(duì)姿態(tài)測(cè)量技術(shù)是必不可少的關(guān)鍵。點(diǎn)云配準(zhǔn)是計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域許多研究重點(diǎn)的基本問(wèn)題之一，能被廣泛應(yīng)用于三維重構(gòu)、姿態(tài)估計(jì)及模式識(shí)別等領(lǐng)域，因此點(diǎn)云配準(zhǔn)方法的研究具有重要意義。
　　隨著計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)的研究與發(fā)展，基于稠密點(diǎn)云配準(zhǔn)的雙目視覺(jué)姿態(tài)估計(jì)系統(tǒng)具有配置簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高及功耗低等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛關(guān)注與研究。該系統(tǒng)姿態(tài)參

2、數(shù)的解算即采用稠密點(diǎn)云配準(zhǔn)的方式實(shí)現(xiàn)，特別是基于模型的點(diǎn)云配準(zhǔn)將測(cè)量所得的目標(biāo)物體的部分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)云與完整的模型點(diǎn)云進(jìn)行配準(zhǔn)，能夠解決非合作目標(biāo)的相對(duì)姿態(tài)估計(jì)問(wèn)題。然而現(xiàn)存的點(diǎn)云配準(zhǔn)算法由于在其精度、速度或魯棒性等性能上的不足，難以保證將任何位置狀態(tài)下具有大量噪聲點(diǎn)或奇異點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)云成功配準(zhǔn)到模型點(diǎn)云上，同時(shí)對(duì)于稠密點(diǎn)云配準(zhǔn)的效率也較低，因此難以直接應(yīng)用于雙目視覺(jué)姿態(tài)估計(jì)系統(tǒng)的姿態(tài)參數(shù)解算過(guò)程中。
　　為克服上述姿態(tài)解算過(guò)程存在的

3、問(wèn)題，本文主要研究基于模型的全局點(diǎn)云配準(zhǔn)算法來(lái)滿足應(yīng)用要求。首先研究基于等效距離場(chǎng)的點(diǎn)云配準(zhǔn)算法，采用隱式B樣條曲面擬合建立距離場(chǎng)，并利用Levenberg-Marquardt算法優(yōu)化求解配準(zhǔn)參數(shù)，以滿足配準(zhǔn)過(guò)程的精度和速度要求。其次研究按照分支限界策略搜索具有非凸性的配準(zhǔn)誤差函數(shù)的全局最優(yōu)解的方法，以此克服局部配準(zhǔn)算法可能陷入局部最優(yōu)位置的缺點(diǎn)。然后結(jié)合基于等效距離場(chǎng)的局部配準(zhǔn)算法加速收斂，最終形成基于模型的全局點(diǎn)云配準(zhǔn)算法，保證全局