基于模型的全局點云配準方法研究.pdf

1、隨著航空航天空間探索的發(fā)展，自主交會對接等太空任務的實現技術已經成為現代科技領域的重要研究內容，其中的目標相對姿態(tài)測量技術是必不可少的關鍵。點云配準是計算機視覺領域許多研究重點的基本問題之一，能被廣泛應用于三維重構、姿態(tài)估計及模式識別等領域，因此點云配準方法的研究具有重要意義。
　　隨著計算機視覺領域相關技術的研究與發(fā)展，基于稠密點云配準的雙目視覺姿態(tài)估計系統具有配置簡單、測量精度高及功耗低等優(yōu)點，得到廣泛關注與研究。該系統姿態(tài)參

2、數的解算即采用稠密點云配準的方式實現，特別是基于模型的點云配準將測量所得的目標物體的部分數據點云與完整的模型點云進行配準，能夠解決非合作目標的相對姿態(tài)估計問題。然而現存的點云配準算法由于在其精度、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)下具有大量噪聲點或奇異點的測量數據點云成功配準到模型點云上，同時對于稠密點云配準的效率也較低，因此難以直接應用于雙目視覺姿態(tài)估計系統的姿態(tài)參數解算過程中。
　　為克服上述姿態(tài)解算過程存在的

3、問題，本文主要研究基于模型的全局點云配準算法來滿足應用要求。首先研究基于等效距離場的點云配準算法，采用隱式B樣條曲面擬合建立距離場，并利用Levenberg-Marquardt算法優(yōu)化求解配準參數，以滿足配準過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誤差函數的全局最優(yōu)解的方法，以此克服局部配準算法可能陷入局部最優(yōu)位置的缺點。然后結合基于等效距離場的局部配準算法加速收斂，最終形成基于模型的全局點云配準算法，保證全局