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

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

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

3、據(jù)的關(guān)鍵點減少點數(shù)據(jù)量；計算關(guān)鍵點的FPFH特征，作為對尋找應(yīng)關(guān)系的依據(jù)；初步確定兩次測量點云數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)關(guān)系，再使用隨機采樣一致性算法優(yōu)化去除錯誤對應(yīng)關(guān)系；對獲得的對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行奇異值分解得到剛體變換矩陣，并對目標(biāo)點云進(jìn)行旋轉(zhuǎn)平移。這種點云配準(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，論文通過不斷挖掘前人思想還創(chuàng)新性的設(shè)計了一種多尺度法相特征點云聚類分選配準(zhǔn)算法。該算法創(chuàng)新性主要體現(xiàn)在三個方面，即：基于多尺

4、度曲率的關(guān)鍵點選擇、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應(yīng)關(guān)系選擇。配準(zhǔn)過程中關(guān)鍵點是通過主成分分析法計算所有點多尺度曲率，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)鍵點的特征描述子是以關(guān)鍵點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)過程中對應(yīng)關(guān)系選擇極為關(guān)鍵，通過兩幅點云關(guān)鍵點特征最近距離與次近距離比值選取對應(yīng)關(guān)系，并使用隨機采樣一致性算法和聚類選擇方法進(jìn)行兩次優(yōu)化。對優(yōu)化后的對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行奇異值分解，得到兩