基于点线特征的建筑物点云配准方法

针对建筑物表面具有明显的几何特征这一特点,提出基于点线特征的建筑物点云配准方法。首先基于点云配准基本理论,利用提取的建筑物点特征使用对偶四元数实现建筑物不同测站点云的粗配准,获取初始配准参数以及配准后的建筑物点云数据,然后将粗配准获取的参数作为待求精确参数值的初始值,利用建筑物中的线特征将共线方程作为精配准的数学模型,最后通过平差迭代获取参数的精确值,实现不同测站建筑物点云的高精度配准。实验结果表明,获取的配准后同名特征距离中误差为2.1×10^-3 m,证明了将点线特征相结合可以有效改善建筑物点云配准质量,提高建筑物点云配准的精度,对建筑物三维重建具有重要意义。     

点、线相似不变性的城区航空影像与机载激光雷达点云自动配准

提出一种基于点、线相似不变性的城区航空影像与机载LiDAR点云自动配准算法。首先通过SIFT算子提取点特征并进行粗配准,同时分别基于影像和LiDAR点云提取直线特征;然后利用局部区域点特征与线特征的相似不变性,通过匹配点对搜索匹配直线对;最后采用基于扩展共线方程的2D-3D严密配准模型实现航空影像与LiDAR点云的精配准。本方法的特点是:采取了由粗到精的配准策略,通过点、线相似不变性,将基于强度的配准算法和基于线特征的配准算法有机结合,在较高的自动化程度下实现了影像与点云的精确配准。试验证明,与基于点云强度影像的自动配准算法相比,本文的算法在城市地区能够取得较好的配准结果。     

基于3D-SIFT与SICP的激光点云与影像配准方法

针对激光点云与影像配准数据量大、质量差的问题,本文提出一种基于三维尺度不变特征变换（3D-SIFT）与尺度迭代最近点算法（SICP）相结合的激光点云与影像配准方法。首先使用运动恢复结构（SfM）方法将影像通过光束法平差生成影像三维点云,然后使用3D-SIFT提取激光点云与影像三维点云中的特征点,接着利用对偶四元数求解激光点云和影像三维点云的初始变换矩阵,实现两种点云数据的粗配准;最后利用SICP算法实现两种点云数据的精配准。实验结果表明,本文方法获取的激光点云与影像配准中误差为0.24 cm,配准时间为69 s,且与选代最近点算法（ICP）相比提高了配准精度和配准效率。     

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。     

基于三维激光扫描的石佛院造像数字化测绘

详细探讨了多测量手段集成的吴山石佛院造像数字化测绘项目的具体作业流程和关键技术,建立了石佛院精细、准确的数字化档案。针对石佛院造像表面特征复杂、数据海量、跨度大、测站多等特点,提出基于闭合导线整体平差分配模型的三维激光扫描数据配准方法,通过序列拼接、坐标转换、整体匹配和数据统一化来实现大场景、多视点和三维点云的全局配准。     

基于控制测量的多视点云数据配准方法的研究

针对地面三维激光扫描技术中多视点云数据配准的问题,提出了一种基于控制测量的点云数据配准新方法。该方法的基本原理是:首先借助人工标志完成水平角度、竖直角度以及斜距测量工作;然后利用闭合导线或者附合导线测量原理,计算闭合差,通过分配闭合差,获取高精度的控制点坐标数据;最后按照定向法原理完成点云数据配准工作。利用地面三维激光扫描仪Riegl PLM321进行辅助法数据配准实验,通过对比公共点配准结果表明:基于控制测量的数据配准方法是可行的,它不仅可以满足建模工作的需要,而且克服了传统串联式配准方法中误差累积的弊端。     

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。     

三维激光扫描数据快速配准算法研究

由于激光扫描原理的限制.要获得整个场景的完整全表面数据需多站点设置,由单站点扫描获取场景中的部分数据,最后将全部站点数据配准.通过对三维激光数据自身的数据分布特点和ICP配准算法的研究和改进,设计出了两步配准方法:首先,基于特征点对基础上的SVD粗配准;然后由特征点对确定出重叠区域子集并进而采用ICP算法作点云精配准,最终实现三维激光快速配准.利用一组粮仓扫描数据配准试验验证此方法在大规模场景扫描中的多视点三维激光数据快速配准中的有效性和可靠性.     

光束法区域网平差的地面激光扫描多站点云自动定向方法

地面激光扫描（Terrestrial Laser Scanning）用于工程测量,需通过有限视场、不同视角、不同空间分辨率的多站扫描,多扫描站的自由坐标系下的点云需要纳入到工程指定坐标系。我们以摄影测量的空中三角测量理论为基础,提出基于光束法区域网平差的地面多站点云自动整体配准理论,包括配准标志的布设测量、全区域网的构建、光书法区域网平差。实验表明,配准后点云平面点位中误差为20.8mm,高程中误差为9.7mm,证明了配准的高精度和可靠性。     

基于特征点法向量的点云配准算法

在传统的迭代最近点算法（ICP）中,需要两片点云具有良好的初始位置,否则在配准时容易陷入局部最优。针对该问题,本文提出了一种基于特征点提取与配对的粗配准方法,以调整两片点云重叠部分的初始位置。首先,利用SIFT算法提取两片点云公共部分的特征点;其次,根据特征点法向量之间的欧氏距离将两片点云的特征点两两配对;然后,利用法向量的夹角对特征点对进行提纯;最后,通过单位四元数法,求解出旋转及平移矩阵,完成粗配准。试验表明,本文基于特征点法向量的粗配准方法可为精配准提供良好的初始位置,在一定程度上避免配准时陷入局部最优的现象。