四元组标靶辅助下的RGB-D室内点云配准

面向室内弱纹理三维重建需求,本文以RGB-D摄影测量技术获取室内点云为基础,提出了四元组标靶辅助的点云配准方法。该方法首先通过阈值筛选大曲率点,自动识别邻接点云中的辅助标靶,然后采用随机采样一致性表达方法,拟合标靶参数及其中心坐标,并根据拟合参数匹配同名标靶中心,通过刚性转换完成邻接点云粗配准。在此基础上,迭代估算邻接点云间的重叠区域,优化点云间的配准参数,从而实现点云精配准。利用Kinect相机获取两类室内场景各12站点云对本文方法进行测试,试验结果表明,配准后的多站点云间距最大均方根误差优于一个采样间隔,证明了该方法在弱纹理室内点云配准中的可靠性。     

地面三维激光扫描点云拼接影响因素分析

在地面三维激光扫描仪进行三维建模过程中,需要对不同测站的点云进行拼接。为了提高不同测站点云拼接精度,本文开展了球形标靶表面扫描点数量、标靶的分布和数量及扫描距离4个因素对三维激光扫描仪不同测站下点云拼接精度的影响研究。采用法如（FOCUS）三维激光扫描仪开展了不同扫描分辨率、不同标靶数量、不同标靶分布和不同距离下的点云拼接试验,并采用SENCE软件对点云进行了拼接精度分析。试验结果表明,选择两测站的标靶表面的扫描点数量大致相等,并将4个标靶作为连接点,且放置在不同高度不规则排列时,点云拼接的精度最优。     

基于共面条件的点云配准旋转角参数求解方法

针对目前LiDAR获取的点云数据配准中ICP算法迭代计算效率较低和使用标靶配准时精扫标靶费时费力等问题,提出利用扫描地物所包含的平面特征及点云数据的离散特性,通过拟合平面得到平面的单位法向量进行旋转角的求解.由于点云数据中含有误差,使用拟合平面的法向量不仅避免了对标靶的精细扫描,而且也消弱了点云误差对转换参数的影响.最后通过实例验证了本文方法的可行性与严密性.     

深度图像自动配准点云的方法研究

点云配准是三维激光扫描数据处理过程中不可或缺的一个环节,利用标靶进行配准是经典的手段之一,此类方案在单独扫描标靶的基础上进行半自动化配准。本文给出一种配准策略,利用中心投影原理将单站扫描的点云转换为深度影像,借助数字图像处理技术完成标靶的自动提取,拟合获得标靶中心点的坐标,并借用摄影测量学的知识实现点云的自动化配准。实验证明了本文方法的有效性。     

基于探测球的固定式扫描海量点云自动定向方法

地面固定式扫描点云首先要将自由坐标系的点云纳入国家坐标系,而单站扫描的点云数据量极大,无法在可视环境下进行拼接。针对现有方法对海量点云拼接的不足,提出一种基于探测球的固定式扫描海量点云自动定向方法,该方法通过数据关联技术读取海量点云、建立标靶搜索环、球拟合确定标靶候选点、全组合距离匹配法确定同名点及坐标转换参数解算等,完成点云的自动定向过程。通过实验验证文中算法的有效性及可行性。     

两种高速铁路激光点云的采集拼接方法

研究围绕地面三维激光扫描点云数据的拼接问题,在某段高速铁路设计并实施了标靶拼接和控制点拼接两种不同模式下的点云数据采集和拼接试验,结合点云处理软件对点云数据进行拼接处理,分析了拼接精度和数据采集拼接的整体作业工作量等。结果表明,在相同的扫描条件下,基于控制点拼接的点云数据,精度优于基于标靶拼接的点云数据;在高速铁路等带状工程点云采集拼接中,控制点拼接模式下整体工作效率高于标靶拼接。本次试验所显现的控制点拼接的高精度和高效率等的优势,可为三维激光扫描仪在铁路点云采集和拼接作业提供有利参考。     

基于标靶配准的廊道点云数据

三维激光扫描仪在不同测站获取的点云都是在各自的仪器内部坐标系中,为了获得扫描对象的完整的点云,需将各测站扫描的点云要转换到一个统一坐标系中。本文依托大学生创新训练计划项目地面三维激光扫描数据建模方法研究,对学校廊道点云数据进行三维建模,将各测站扫描的标靶进行中心提取,并对多测站点云数据进了行基于标靶的配准。     

分带K-均值聚类的平面标靶定位

提出了一种分带K-均值聚类的平面标靶定位方法.根据标靶与测站距离的限制条件,推导了较大噪声点的剔除公式,在整体最小二乘拟合平面的基础上增加了噪声点二次剔除的方法,对经过噪声点剔除的点云数据进行分带、聚类处理.同时,对每一带的聚类中心进行均值化处理,得到每一带的中心点,通过求取不同带中心的均值来确定标靶中心点.实验结果表明,分带K-均值聚类的平面标靶定位模型较适合于平面标靶同名点确定.     

散乱点云数据精配准的粒子群优化算法

作为点云数据处理的关键步骤,点云数据配准的结果直接影响后续数据处理的精度。基于人工标靶和ICP思想的传统配准方法存在受环境影响、初始条件限制以及特征点提取困难等问题。针对传统地面激光扫描点云数据的高精度配准方法主要依赖人工标靶和特征点选取等局限,提出了一种改进的粒子群优化算法,以法向量叉积代数和最小作为适应度函数,对相邻点云重叠区域内的所有数据进行高效的全局搜索,在选取最佳配准点的基础上实现了散乱点云的精确配准。通过对多站扫描的高陡边坡岩体点云数据进行整体配准,并与ICP等经典算法进行对比实验,结果验证了本方法的可行性、有效性和稳定性,可以有效解决配准过程中标靶或同名特征点不易寻找的问题。     

快速点云定向数学模型实际精度分析

三维激光扫描定向标靶和连接标靶的工程测量系坐标和扫描坐标系坐标是后视定向的基础,两个坐标系坐标的精度直接影响点云定向和坐标转换的质量。而快速点云定向是指应用两球和一垂线实现点云定向。本文的主要内容包括标靶中心扫描坐标拟合,点云定向参数平差计算、点云定向精度统计分析等。通过对点云定向工作的精度评价来分析理论精度与实际精度的区别。事实证明,快速点云定向模型对于减少野外工作量,丰富定向方法有着重要的意义。