基于對偶四元數(shù)的LIDAR點(diǎn)云拼接研究.pdf

1、激光雷達(dá)（LIDAR）技術(shù)具有精度高、自主性強(qiáng)、自動化程度高、高效率等特點(diǎn)，其在導(dǎo)航技術(shù)、航空測繪和地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防預(yù)報等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。由于LIDAR探測的空間目標(biāo)復(fù)雜度較高，LIDAR點(diǎn)云采集通常需要從不同視角對空間目標(biāo)進(jìn)行掃描，再利用拼接算法將相鄰測站點(diǎn)云進(jìn)行拼接，從而實(shí)現(xiàn)對空間目標(biāo)的完整表達(dá)。高精度的LIDAR點(diǎn)云拼接是實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云整體性和保證空間目標(biāo)三維表面拓?fù)渲亟ǖ年P(guān)鍵。
　　直線是 LIDAR點(diǎn)云里高級幾何特征描述符號，具有更

2、強(qiáng)的幾何拓?fù)湫院蛶缀渭s束性。本文提出基于對偶四元數(shù)的LIDAR點(diǎn)云拼接方法，利用Plücker直線表示 LIDAR待拼接測站LIDAR點(diǎn)云與基準(zhǔn)測站LIDAR點(diǎn)云間的同名直線，用對偶四元數(shù)實(shí)現(xiàn)同名直線在空間中的螺旋運(yùn)動，再根據(jù)同名Plücker直線重合的幾何拓?fù)潢P(guān)系，建立Plücker直線共線條件方程，實(shí)現(xiàn)待拼接測站LIDAR點(diǎn)云與基準(zhǔn)測站點(diǎn)云間的相對位姿參數(shù)的解算。
　　針對待拼接測站LIDAR點(diǎn)云和基準(zhǔn)測站LIDAR點(diǎn)云存在位

3、置、姿態(tài)和比例縮放差異的問題，提出了基于直線簇約束下的LIDAR點(diǎn)云拼接方法。首先根據(jù)直線間相交、平行和異面的拓?fù)潢P(guān)系，分別對待拼接測站和基準(zhǔn)測站 LIDAR點(diǎn)云的直線進(jìn)行聚簇，構(gòu)建直線簇；然后，分別將同名直線用Plücker坐標(biāo)表示，通過待拼接測站LIDAR點(diǎn)云的直線簇在空間中的螺旋縮放運(yùn)動，使其與基準(zhǔn)測站LIDAR點(diǎn)云的直線簇比例尺一致，且同名Plücker直線重合，構(gòu)建基于直線簇的共線條件方程，實(shí)現(xiàn)了比例因子和相對位姿一體化解算。