基于三维激光扫描系统的多视点配准方法研究

admin · 发表于昨天 19:05

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多视点激光扫描点云配准是实际景物数字化工程中的一项关键技术。由于扫描仪的单次测量范围有限，描述某一实体的整体三维点云模型往往需要由多个位置、角度获取的单幅扫描点云组合而成。点云组合的依据可以是各视点在大地坐标系中的位置。但在GPS或惯性导航系统受时间、空间影响而无法提供准确位置信息时，我们需要相邻视点配准技术获得两幅点云间精确的相对距离，并以此为基准在统一的坐标系中完成整体点云序列的生成。由于描述实体的三维点云个体差异较大，且不同的工作环境也对配准算法提出了不同的要求，故当前没有一种算法能够适应所有的配准环境。本文依据自主开发的车载三维激光扫描系统的工作特点及配准要求，提出了新的解决方法。主要研究内容及成果如下：（1）依据实景扫描点云点密度变化大、环境复杂的特点，提出了基于点云形状的相邻视点点云配准方法。该方法赋予点云“方向”属性，通过在迭代过程中不断修正相邻视点点云的方向及在该方向上的姿态达到配准的目的。（2）分析了特征点数量对最终配准精度的影响，并提出了在手动选取特征点时用于高精度配准的自动选点方法。该方法能够在不增加人工操作负担的前提下增加参与配准的特征点数量，从而达到减小单点误差对整体配准效果影响的目的。（3）提出了环状点云序列首尾连接情况下的误差消除方法。该方法能够将环状点云序列的累积误差按旋转误差与平移误差两部分平均分配至各个配准环节，最大程度上削弱累计误差对整体点云序列配准质量的影响。最后，在自主开发的车载三维激光扫描系统下，编写了包含上述功能的系统软件，完成了二视点与多视点点云的配准试验，验证了算法对于点云形状的敏感性，为课题组下一步工作奠定了基础。

基于三维激光扫描系统的多视点配准方法研究

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