三维重建中点云数据配准算法的研究

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目三维重建中点云数据配准算法的研究作者姓名黄雄学科专业软件工程指导教师刘永山教授2016年5月中图分类号：TP391.9学校代码：10216UDC：004.92密级：公开工学硕士学位论文三维重建中点云数据配准算法的研究硕士研究生：黄雄导师：刘永山教授申请学位：工学硕士学科专业：软件工程所在单位：信息科学与工程学院答辩日期：2016年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinComputerApplicationTechnologyRESEARCHONR

2、EGISTRATIONALGORITHMOFPOINTCLOUDDATAIN3DRECONSTRUCTIONByHuangXiongSupervisor:ProfessorLiuYongshanYanshanUniversityMay,2016燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《三维重建中点云数据配准算法的研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已

3、在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《三维重建中点云数据配准算法的研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。

4、本学位论文属于不保密□。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要随着计算机技术以及三维扫描技术的发展，三维模型重建技术被广泛的应用到计算机辅助设计、虚拟现实、测量学、医学等不同的领域。在三维点云重建领域中，点云配准技术是三维点云重建过程的核心工作。在获取三维点云的数据时，由于受到测量设备和被测物体的等多种因素影响，不能一次性获得被测物体全方位的几何信息，所以需要从多个不同的视角获得被测物体的三维数据。将不同视角获得的三维数据转换到一个坐标系下，从而形成一个完整的点云数据模型的过程即

5、为点云配准。点云配准的目的是通过计算不同视角的点云数据找到一个最优的解，最大程度上使局部数据对齐融合成一个完整的三维点云模型。本文对三维点云数据配准算法进行了深入研究，提出了基于几何特征点的初始配准和精确配准的方法，主要工作如下：首先，对于三维点云初始配准算法计算耗时，配准效果不理想，不能适用于大型点云的问题，本文提出了基于几何特征RANSAC配准算法。该算法通过对三维点云区分脊点与谷点加权处理，可以灵活提取特定区域的特征点，简化了点云的数量级，提高了搜索的效率。在初始配准过程中采用RANSAC思想的配准方法，由随机的三个

6、采样点组成的三角形，对其边长加以限制，在大幅增加迭代次数的同时使其近似全等三角形，提高初始配准的精度。然后，对于传统的迭代最近点精细配准算法，以曲率作为几何特征提取特征点，容易受到噪点的干扰，影响配准的精度问题，本文提出了以点到面作为对应点的选取策略，增加算法的适用范围，计算采样点到三个邻近点的欧式距离之和，同时加入阀值限定其范围，排除噪点对对应点对选取的影响，增加算法的收敛速度，提高配准的精度。最后，从配准的精度以及算法执行效率等方面，通过实验展示了配准的效果，并验证了算法的有效性。关键词：三维重建；初始配准；RANSA

7、C算法；精细配准；ICP算法I燕山大学工学硕士学位论文AbstractAlongwiththedevelopmentofcomputertechnologyand3Dscanningtechnology,the3Dmodelreconstructiontechniqueiswidelyappliedtocomputeraideddesign,virtualreality,surveying,medicineandotherdifferentfields.Inthefieldof3Dpointcloudreconstruct

8、ion,pointcloudregistrationtechnologyisthecoreworkofthe3Dpointcloudreconstructionprocess.Whenacquiringthethree-dimensionalpointclouddata,duebymeasuringeq