基于激光反射强度的点云自动配准研究

点云数据配准是三维激光扫描技术数据处理的研究热点问题之一,传统的ICP算法需要较好的初值且效率不高。为了实现点云的自动配准,本文针对激光点云反射强度和图像匹配的特点和应用,提出一种基于激光反射强度的点云自动配准方法,从而为实现ICP精确配准确定初值。试验结果表明,基于激光反射强度的点云自动配准方法能够良好地为ICP精确配准提供初值,同时提高了点云配准的准确性和效率。     

激光点云粗配准方法实验对比与分析

点云粗配准要为点云精细配准提供良好的初始参数,其精度和效率是当今研究的热点问题.本文基于四组不同的激光点云数据,实现并对比分析了超级四点全等集算法(Super 4 Points Congruent Sets,Super4PCS)、四点全等集算法(4 Points Congruent Sets,4PCS)和基于软件Geo...     

一种基于特征点的地面激光点云全局配准方法

针对当前地面激光扫描(TLS)点云配准自动化程度低且耗时的问题,本文提出一种基于特征点和改进FGR(fast global registration)算法的TLS点云全局配准方法。该方法一共分为三步:首先对点云进行粗差剔除和降采样;然后提取Do G(Difference-of-Gaussian)特征点和进行FPFH(fast point feature histogram)描述,进而进行双向一致性匹配;最后使用FGR算法进行优化获得点云之间初始参数,结合标准ICP算法实现TLS点云的高精度配准。利用7站地面激光点云数据进行实验,结果表明本方法可以在保证配准精度的前提下获得较高的配准效率。     

激光与倾斜点云精确配准与无缝融合

广泛使用的传统激光点云与倾斜摄影等城市空间建模方法存在各自的优缺点,将不同来源的数据进行有效融合并用于城市三维模型的构建是当前城市建模的难点。因此,本文首先提出了一种激光与倾斜点云精确配准与无缝融合的方法,该方法可以克服不同来源点云数据在尺度与精度上不一致的问题,精确计算不同来源数据的空间变换关系;然后在此基础上剔除数据冗余,完成多源点云数据的无缝融合;最后采用3组实际场景中获取的数据对本文剔除方法的有效性及精度进行验证。试验结果表明,通过本文方法获取的融合数据相较于单一平台获取的数据具有更好的完整性和数据精度。     

一种改进的点云数据配准方法

针对利用最近点迭代（ICP）算法进行点云数据配准时费时较多的问题,提出结合Butterworth高通滤波器和Sobel边缘检测算子首先对点云数据进行预处理,然后再用ICP算法进行点云配准,有效解决这一问题,加快配准速度,并在Matlab中编程实现该方法,具体实验结果证明该方法的有效性。     

利用PCA-BP算法进行激光点云分类方法研究北大核心CSCD

在阐述现有激光点云分类技术的基础上,为满足高精度、高速度、高可靠性、自动化的数据处理要求,着重研究了基于主成分分析(PCA)和BP神经网络的激光点云分类方法,并通过真实激光扫描数据进行试验,将建筑物和树叶有效分类,达到了预期效果。     

基于空间一致性的同平台点云配准方法EI北大核心CSCD

基于特征的点云配准技术利用点云局部特征建立对应点,但受噪声和重复结构影响,对应点结果不可避免地包含了大量错误匹配,导致配准精度降低。为充分利用离散点间几何信息优化同平台点云配准精度,本文提出了基于空间一致性的同平台点云配准方法,该方法通过增加候选匹配点构建同平台点云图模型,为获取图模型的最优匹配结果,提出了重加权随机游走匹配(reweight random walks matching,RRWM)的优化方法。基于假设验证方法构建了点云配准模型,并结合试验验证了本文方法的有效性。     

旋转平台点云数据的配准方法

提出一种旋转平台点云数据的配准方法.该方法首先利用3片以上不同角度的位于圆柱面上的点云数据标定出旋转平台中心轴的位置,从而获取扫描设备和旋转平台之间的相对关系.然后根据旋转平台的角度关系计算出多片点云之间的旋转矩阵,最后将任意角度获取的点云配准到统一的坐标系下.该方法不需要多片点云之间具有公共特征关系,也不需粘贴和提取标志点,仅利用旋转平台转动的角度构建旋转矩阵实现自动配准.利用C++语言实现该方法.试验证明,该方法算法稳定,效率较高,拼接精度与ICP配准方法和标志点配准方法的精度相当,自动化程度高,实现成本较低,可配合多种激光扫描仪或结构光扫描仪使用.     

地面激光点云与数码影像自动高精度配准

针对地面激光雷达点云和数码光学影像非同源异质数据自动配准困难的问题,本文提出了基于互信息的两种数据同名特征高精度自动提取的方法。首先,把点云数据生成中心平面投影的反射强度图像和基于RGB信息的彩色图像,应用点云彩色图像和数码光学影像的匹配,确定点云与影像的粗配准参数;然后,对反射强度图像进行特征提取,应用粗配准参数确定其在数码光学影像上的初始位置,应用互信息实现非同源数据的高精度匹配;最后,应用罗德里格矩阵和选权迭代方法计算高精度配准参数,生成三维彩色模型。试验证明,本文方法可以解决地面激光点云和数码光学影像非同源异质数据的配准问题,具有一定的研究和应用价值。     

多视角三维激光点云全局优化整体配准算法

提出一种已知多视激光点云配准初值进行自动全局优化的整体配准算法,并详细推导了多视激光点云配准全局优化平差模型。本算法对多视角三维激光点云的扫描顺序不作要求,可以处理无序散乱的多视三维激光扫描点云,同时可以获得最小二乘意义下的最优变换参数,实现多视三维激光点云的自动精确配准。利用实际三维激光扫描点云数据进行试验,得到了预期的结果,验证了本文方法的可行性和有效性。     

一种由粗到精的地面激光点云多层级配准方法

提出了一种综合利用快速点特征直方图(FPFH)描述符和同名点引导ICP优化的地面激光扫描(TLS)点云配准方法。该方法包括3个步骤:1)点云金字塔构建;2)基于FPFH的粗配准;3)同名点引导的ICP精配准。首先使用体素网格滤波器构造点云的金字塔结构,在粗配准时,FPFH描述符用于金字塔顶层上点云的鲁棒匹配,在此基础上,再进行两层级同名点引导的ICP精配准优化,使用3组典型TLS点云对进行实验,结果表明本文方法可以高效地完成TLS点云的配准。     

一种基于 K-D 树优化的 ICP三维点云配准方法

为提高三维点云数据配准精度和速度,提出一种基于K-D树优化的ICP三维点云配准方法,首先采用中心重合法实现点云数据的粗配准,然后利用K-D tree快速搜索最近点对改进传统ICP方法,完成三维点云数据精配准,该方法克服传统ICP算法中由于利用欧式距离来判断最近点所引起的工作量大、耗费时间多的缺陷,提高点云的配准速度。在此基础上利用斯坦福不同密度Bunny点云数据进行实验验证,结果表明在采用中心重合法实现三维点云粗配准的基础上,利用K-D tree优化ICP算法,能够提高点云配准的精度、速度和稳定性。     

多测站激光点云数据的配准方法

三维激光扫描技术及其获取的点云数据处理技术是当前测绘领域研究的热点.多测站配准是处理点云数据的关键步骤之一,配准的方法将卣接影响到后续的数据处理及三维建模的精度.采用基于特征同名点的粗略配准和基于ICP算法的精确配准方法,结合某建筑物实例研究,获得较为精确的配准后点云数据,证明了此方法的有效性和可行性.     

面向点云退化的隧道环境的无人车激光SLAM方法

基于激光同时定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)技术,不仅能够实现车辆在未知环境下的实时定位,还能高效地获取环境的三维地理空间信息,近年来受到了无人驾驶领域的广泛关注.在几何结构匮乏的隧道中,仅依赖几何信息无法配准点云,因此传统激光SLAM方法难以在隧道中应用.为解决这一问题,本文在L OAM的基础上,提出一种点云强度信息增强的改进激光SLAM技术.首先,改进特征提取方法,提出基于点云柱面投影图的自适应特征提取方法,从单帧点云中提取直线、平面、地面和反射强度特征;其次,针对点云的几何特征配准在隧道中的退化问题,提出一种基于强度特征和强度地图的配准优化方法,自适应提取环境中的强度特征并根据强度特征的配准对车辆位姿进一步修正.试验结果表明,该方法较LOAM和HDL-Graph-SLAM具有更好的稳健性,能够在缺乏几何特征但强度特征丰富的隧道内实现稳定的定位和地图构建,定位精度提升了一个数量级.     

利用距离变换模型进行卫星影像与激光点云精配准

卫星影像可以低成本、高频率地提供地物光谱特性观测信息,而激光点云可以提供精细的几何结构,两类数据的融合可以实现优势互补,进一步提高地物分类和信息提取的精度和自动化程度。实现亚像素级精度的几何配准是实现两类数据融合的前提,提出了一种基于线元素距离变换模型的快速配准方法。该方法以点云为控制源,将点云中的建筑物边缘等典型线元素通过卫星影像的初始有理多项式系数(rational polynomial coefficient, RPC)投影到像方空间,与卫星影像中的线元素进行迭代最近点配准,从而通过RPC参数精校正的方式实现几何配准。采用距离变换模型作为迭代最近点搜索的查找表,提高了运算效率;采用最新的渐进式鲁棒求解策略,能在噪声极多的情况下保证配准的鲁棒性。采用GeoEye-2、高分七号、WorldView-3等卫星影像与激光点云进行了配准实验,并分别通过人工精确量测的外业控制点和作业员内业刺的控制点作为检查,证明所提方法能在3种影像上达到0.4～0.7 m的配准精度,显著优于将点云映射为二维图像然后通过多模态匹配进行配准的策略。     

平面特征约束下的多视点云配准方法

针对由于多视点云的密度不同,将同名特征点作为配准基元的点云配准方法无法找到具有精准对应关系的点对,从而存在配准精度不高的问题,该文提出一种基于同名特征平面的点云配准方法。该方法将坐标原点在同名特征平面上的投影点作为同名特征点,以空间点面关系具有旋转不变性为约束条件,引入对偶四元数描述空间变换参数,基于最小二乘准则构建目标函数,利用Levenberg-Marquardt法解决配准模型的非线性优化问题。最后通过实测数据实验验证算法的正确性与有效性。结果表明：该方法能够实现实际场景中建/构筑物的多视点云配准;采用Levenberg-Marquardt法在迭代过程中可有效避免局部最小陷阱;对偶四元数有效减少了解算空间变换参数中的耦合误差。     

机载LiDAR测深点云滤波与分类方法研究EI北大核心CSCD

机载LiDAR测深(airborne LiDAR bathymetry,ALB)技术在海岸带、海岛礁等复杂浅水海域的水下地形测量中具有效率高、精度高、机动性强等优势,但受复杂海面、水体环境等多种因素的综合影响,ALB点云中存在大量噪点,直接影响ALB数据成果质量及其应用。为此,论文针对海面异常点导致的海底虚假地形、海底点云过度滤波导致的真实地形细节损失以及如何深度挖掘ALB信息进行高效底质分类问题,分别从海面异常点检测、海底点云滤波和海底点云分类3个方面进行了详细研究。     

融合近景与倾斜摄影测量建筑物三维点云的配准方法

针对倾斜摄影融合近景摄影三维重建中存在的点云配准精度低、稳定性差等问题,结合国内外相关技术的研究现状,提出了一种基于特征线的点云配准方法,称为特征线配准(Feature Line Registration,FLR).分析点云特征线的基础上,提出了基于二分法的特征线提取方法,基于非线性优化方法构建了顾及点云尺度差异的9参...     

一种新的激光点云数据精简方法

三维激光扫描技术是最近几年在测量方面发展起来的一个研究热点。提出利用点云模型中相邻三角形夹角的大小来对点云数据进行直接精简的方法,在matlab平台下,通过编程实现点云数据的压缩。将精简的点云数据通过编程重新构建三角网,最后在Geomagic软件中建模,通过与原始模型进行对比,新方法的压缩效果比较理想。     

融合激光点云的城市级高精度建模技术北大核心CSCD

实景三维建模目前存在因影像缺失导致的部分地物模型变形、拉花及建筑物底部纹理模糊的问题。针对倾斜摄影测量和车载激光点云两种数据源在构建高质量、高精度的城市级三维模型中存在的不足与缺陷,本文提出了利用TerraSolid软件将两者所获取的点云进行融合而后建模的主要技术流程和方法。结果表明,激光点云弥补了倾斜摄影测量盲区的几何结构,使三维模型地面更平整光滑,建筑物底部棱角、线条更加锐利清晰;将车载激光点云与倾斜摄影测量进行有机结合,可有效弥补采用单一数据源制作三维模型存在的缺陷,提高模型精细度。