面向地圖點(diǎn)集配準(zhǔn)的快速魯棒性算法研究.pdf

1、地圖點(diǎn)集配準(zhǔn)是車輛導(dǎo)航、移動(dòng)機(jī)器人、全景地圖等領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)之一，它是使兩幅空間位置不同的點(diǎn)集經(jīng)過(guò)一系列空間變換后實(shí)現(xiàn)空間位置統(tǒng)一的過(guò)程。隨著計(jì)算機(jī)視覺(jué)、圖像處理以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)地圖點(diǎn)集配準(zhǔn)算法的實(shí)時(shí)性要求也越來(lái)越高，因此研究能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)地圖點(diǎn)集快速魯棒配準(zhǔn)的算法是十分必要的?；诖?，本文重點(diǎn)研究和討論了面向地圖點(diǎn)集配準(zhǔn)的快速魯棒性算法。本文主要工作如下：
　　 首先，由于地圖點(diǎn)集具有點(diǎn)數(shù)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及易

2、受傳感器噪聲干擾等特點(diǎn)，通常對(duì)其配準(zhǔn)精度較低且耗時(shí)嚴(yán)重，難以滿足自主駕駛等情況下的實(shí)際需求。本文在點(diǎn)集經(jīng)典配準(zhǔn)算法ICP(IterativeClosestPoints，ICP)的基礎(chǔ)上，利用多尺度層級(jí)化思想，提出了一種多尺度層級(jí)ICP算法(Multi-scaleIterativeClosestPoints，MSICP)，提高了配準(zhǔn)速度和精度。該算法先對(duì)待配準(zhǔn)地圖點(diǎn)集進(jìn)行層級(jí)化，隨后將粗尺度點(diǎn)集配準(zhǔn)后的轉(zhuǎn)換矩陣作為原始點(diǎn)集配準(zhǔn)的初始轉(zhuǎn)換矩

3、陣，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)原始剛體地圖點(diǎn)集的ICP快速精確配準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法的配準(zhǔn)速度及精度優(yōu)于其他ICP算法，具有一定的理論和實(shí)用價(jià)值。
　　 其次，本文在剛體地圖點(diǎn)集的多尺度層級(jí)ICP算法的研究基礎(chǔ)上，又提出了一種面向非剛體地圖點(diǎn)集的多尺度層級(jí)ICP算法(Multi-scaleScaleIterativeClosestPoints，MSSICP)。所提算法首先對(duì)非剛體地圖點(diǎn)集進(jìn)行層級(jí)化處理，并對(duì)粗尺度點(diǎn)集進(jìn)行非剛體配準(zhǔn)，運(yùn)用其配

4、準(zhǔn)結(jié)果作為原始點(diǎn)集配準(zhǔn)的精確初值，最終實(shí)現(xiàn)了各向同性以及各向異性等變尺度圖像點(diǎn)集的快速魯棒配準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提算法的配準(zhǔn)速度及精度同樣優(yōu)于其他ICP算法。
　　 最后，針對(duì)地圖點(diǎn)集點(diǎn)數(shù)多且易受噪聲影響，結(jié)構(gòu)復(fù)雜但相對(duì)魯棒等特點(diǎn)，本文在利用骨架算法生成地圖結(jié)構(gòu)信息稀疏表示的基礎(chǔ)上，提出了一種骨架ICP算法(SkeletonIterativeClosestPoints，SKICP)，以提高算法的配準(zhǔn)速度與精度。該算法首先對(duì)原始點(diǎn)