本文關鍵詞：三維激光點云數(shù)據(jù)配準研究

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【摘要】：三維空間信息是當前測繪科學領域研究的熱點問題之一,如何準確獲取三維空間信息是進行空間信息研究的基礎。地面三維激光掃描技術的出現(xiàn)為三維空間信息的獲取提供了重要的測量手段。目前,地面三維激光掃描硬件設備已經趨于完善,但對于獲取的海量點云數(shù)據(jù)進行后處理,仍有一些關鍵技術亟待深入研究,論文主要針對點云數(shù)據(jù)后處理中數(shù)據(jù)配準算法這一關鍵技術開展研究。論文在探究了地面三維激光掃描系統(tǒng)的工作原理,分析了點云誤差的形成原因基礎上,從三個方面研究了三維空間點云數(shù)據(jù)配準算法。首先,針對規(guī)則建筑物表面點云數(shù)據(jù)特點,給出了一種基于點、面幾何特征的點云配準模型,實驗證實,這一點云配準模型能夠有效實現(xiàn)點云間拼接,并且相比于僅使用特征點的配準算法,點云配準精度更高;其次,對于傳統(tǒng)的ICP配準算法,在控制點選擇、空間搜索、特征量度三個方面進行了改進,實驗驗證,通過改進的ICP算法能夠快速實現(xiàn)點云配準,并且相比于傳統(tǒng)的ICP算法,該算法縮短了運算時間、減少了迭代次數(shù),提高了點云配準精度;第三,通過對多站點云配準誤差傳播規(guī)律的分析,對于滿足閉合條件的多站點云,論文探索出一種點云整體配準的方法,經過試驗驗證,這種點云整體配準算法能夠合理分配閉合差,實現(xiàn)點云間的無縫拼接。試驗研究表明,論文給出的基于特征點配準算法、基于特征點面配準算法、改進的ICP配準算法及點云整體配準算法,可用于地理場景下點云配準,能夠實現(xiàn)多站點云的無縫拼接。
【關鍵詞】：三維激光掃描 點云配準 ICP配準 整體配準
【學位授予單位】：西安科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P225.2
【目錄】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 1 緒論7-12
• 1.1 課題研究背景和意義7-8
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀及不足8-11
• 1.2.1 空間數(shù)據(jù)配準的現(xiàn)狀研究8-10
• 1.2.2 當前研究中的缺陷與不足10-11
• 1.3 研究內容11
• 1.4 論文的組織結構11-12
• 2 地面三維激光掃描系統(tǒng)12-18
• 2.1 地面三維激光掃描技術原理12-15
• 2.2 地面三維激光掃描技術應用領域15-16
• 2.3 地面三維激光掃描技術特點16-18
• 3 點云誤差18-30
• 3.1 誤差分類18-22
• 3.1.1 儀器誤差18-20
• 3.1.2 反射面引起誤差20-22
• 3.1.3 外界因素產生的誤差22
• 3.2 誤差分析22-24
• 3.2.1 點云數(shù)據(jù)理論精度22-23
• 3.2.2 點云數(shù)據(jù)實際精度23-24
• 3.3 掃描儀精度實驗24-30
• 3.3.1 水平角精度實驗24-27
• 3.3.2 測距精度實驗27-30
• 4 點云配準30-56
• 4.1 特征點配準算法31-38
• 4.1.1 離散特征點提取32-34
• 4.1.2 點云配準模型34-37
• 4.1.3 實驗分析37-38
• 4.2 特征面配準算法38-44
• 4.2.1 特征面提取38-39
• 4.2.2 特征面配準模型39-40
• 4.2.3 特征點面配準模型40-42
• 4.2.4 實驗分析42-44
• 4.3 ICP配準算法44-48
• 4.3.1 ICP算法原理44-46
• 4.3.2 算法改進策略46
• 4.3.3 實驗分析46-48
• 4.4 點云整體配準48-56
• 4.4.1 點云配準策略48-49
• 4.4.2 點云整體配準模型49-51
• 4.4.3 實驗分析51-56
• 5 總結和展望56-59
• 5.1 總結56
• 5.2 展望56-59
• 致謝59-60
• 參考文獻60-64
• 攻讀碩士期間取得的成果64

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