結(jié)構(gòu)光測(cè)量點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)研究.pdf

1、隨著點(diǎn)云獲取設(shè)備的更新?lián)Q代和三維點(diǎn)云處理技術(shù)的快速發(fā)展，三維點(diǎn)云處理技術(shù)正以星火燎原之勢(shì)廣泛覆蓋文物保護(hù)及考古研究、數(shù)字娛樂(lè)、軍事以及工程測(cè)繪等諸多領(lǐng)域中。要得到完整的三維數(shù)字模型就必須對(duì)測(cè)量獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)配準(zhǔn)處理，點(diǎn)云配準(zhǔn)技術(shù)作為是由多次測(cè)量獲得的數(shù)據(jù)到完整模型的必要環(huán)節(jié)，也是構(gòu)建三維數(shù)字模型的重中之重。論文對(duì)前人工作進(jìn)行了大量研究，總結(jié)并研究了兩種點(diǎn)云配準(zhǔn)方案。
　　首先，論文對(duì)課題研究的研究背景、應(yīng)用前景、國(guó)內(nèi)外研究

2、現(xiàn)狀做了簡(jiǎn)單介紹。通過(guò)分析研究國(guó)內(nèi)外研究關(guān)于點(diǎn)云配準(zhǔn)技術(shù)解決方案，將現(xiàn)階段配準(zhǔn)算法分為三大類：基于特征尋找對(duì)應(yīng)關(guān)系配準(zhǔn)方法、基于統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算剛體變換配準(zhǔn)方法、迭代計(jì)算最小誤差配準(zhǔn)方法。論文詳細(xì)介紹了點(diǎn)云配準(zhǔn)的基礎(chǔ)概念,為后續(xù)配準(zhǔn)過(guò)程敘述打好基礎(chǔ)。
　　其次，論文對(duì)前人工作進(jìn)行了細(xì)致的研究，獲得了大量設(shè)計(jì)靈感。設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于FPFH(Fast Point Feature Histogram)特征點(diǎn)云配準(zhǔn)算法。通過(guò)ISS算法計(jì)算點(diǎn)云數(shù)

3、據(jù)的關(guān)鍵點(diǎn)減少點(diǎn)數(shù)據(jù)量；計(jì)算關(guān)鍵點(diǎn)的FPFH特征，作為對(duì)尋找應(yīng)關(guān)系的依據(jù)；初步確定兩次測(cè)量點(diǎn)云數(shù)據(jù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，再使用隨機(jī)采樣一致性算法優(yōu)化去除錯(cuò)誤對(duì)應(yīng)關(guān)系；對(duì)獲得的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行奇異值分解得到剛體變換矩陣，并對(duì)目標(biāo)點(diǎn)云進(jìn)行旋轉(zhuǎn)平移。這種點(diǎn)云配準(zhǔn)方法具有較高的配準(zhǔn)精度和速度，可以滿足部分工程需求。
　　然后，論文通過(guò)不斷挖掘前人思想還創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)了一種多尺度法相特征點(diǎn)云聚類分選配準(zhǔn)算法。該算法創(chuàng)新性主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，即：基于多尺

4、度曲率的關(guān)鍵點(diǎn)選擇、基于多尺度法向量的特征提取和基于最小次小距離聚類對(duì)應(yīng)關(guān)系選擇。配準(zhǔn)過(guò)程中關(guān)鍵點(diǎn)是通過(guò)主成分分析法計(jì)算所有點(diǎn)多尺度曲率，并設(shè)定目標(biāo)函數(shù)根據(jù)多尺度曲率的變化程度選取的；關(guān)鍵點(diǎn)的特征描述子是以關(guān)鍵點(diǎn)多尺度法向量之間的角度偏差作為特征分量構(gòu)成的；配準(zhǔn)過(guò)程中對(duì)應(yīng)關(guān)系選擇極為關(guān)鍵，通過(guò)兩幅點(diǎn)云關(guān)鍵點(diǎn)特征最近距離與次近距離比值選取對(duì)應(yīng)關(guān)系，并使用隨機(jī)采樣一致性算法和聚類選擇方法進(jìn)行兩次優(yōu)化。對(duì)優(yōu)化后的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行奇異值分解，得到兩