三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)算法研究.pdf

1、真實(shí)物體的三維重建是計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的一個(gè)重要課題,有著廣泛的應(yīng)用前景。對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行三維重構(gòu)之前，首先需要獲取目標(biāo)物體的三維數(shù)據(jù)。三維激光掃描技術(shù)是一種采集三維數(shù)據(jù)的新興手段，可以準(zhǔn)確快速的采集到目標(biāo)物體的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。但是由于受到觀察環(huán)境、觀測(cè)儀器和物體本身形狀的多個(gè)限制，不可能一次性得到復(fù)雜目標(biāo)物體的所有三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。因此，應(yīng)首先通過三維激光掃描儀從不同視角獲取目標(biāo)物體表面的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，然后將不同視角下采集得到的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼

2、接，最后再在同一空間坐標(biāo)系內(nèi)進(jìn)行融合，從而完成對(duì)目標(biāo)物體完整的點(diǎn)云模型構(gòu)造。三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)是三維建模中的關(guān)鍵技術(shù)，它直接影響最后的合成結(jié)果和模型精度。目前常用的點(diǎn)云配準(zhǔn)方法是采用迭代方式逐漸逼近最佳結(jié)果，其迭代速度較慢，并且在數(shù)據(jù)集初始位置差異較大時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的配準(zhǔn)結(jié)果。
　　本文針對(duì)剛性物體的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，研究了點(diǎn)云數(shù)據(jù)幾何特征提取和配準(zhǔn)過程中遇到的問題，通過特征點(diǎn)集確定匹配點(diǎn)集，再將隨機(jī)采樣一致性算法和最近點(diǎn)迭代算法相

3、結(jié)合來進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)算法的優(yōu)化。主要開展的工作如下：第一，通過目標(biāo)點(diǎn)及其鄰域點(diǎn)擬合曲面，通過曲面的幾何曲率變化提取三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的特征點(diǎn)，組成特征點(diǎn)集。第二，通過豪斯多夫距離條件從特征點(diǎn)集中篩選出初始匹配點(diǎn)集，然后通過隨機(jī)采樣一致性算法結(jié)合距離約束條件對(duì)初始匹配點(diǎn)集中的錯(cuò)誤點(diǎn)對(duì)進(jìn)行剔除，獲得準(zhǔn)確的匹配點(diǎn)集以及初始轉(zhuǎn)換矩陣。第三，采用優(yōu)化后的目標(biāo)函數(shù)解算方法，利用迭代最近點(diǎn)算法通過不斷迭代，求出最終的剛體轉(zhuǎn)換矩陣，完成三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)工