地面三维激光扫描数据的特征配准.pdf

《地面三维激光扫描数据的特征配准.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第3期矿山测量No，32013年6月MINESURVEYINGJun．2013doi：10，3969／j．issn．1001—358X．2013．03．28地面三维激光扫描数据的特征配准周继峰(辽宁省冶金地质勘查局四0三队，辽宁鞍山114018)摘要：基于深度图像的模型重建技术是当前计算机图形学研究的热点，如何快速实现深度图像的精确配准是大场景模型重建的关键问题。文中针对地面三维激光扫描深度图像的特征配准展开研究，分别介绍了标签配准、手工配准及特征面配准的原理与软件实现。可为理论、工程研究提供参考。关键词：特征配准；标签配准；特征面配准；地面

2、三维激光中图分类号：P209文献标识码：B文章编号：1001—358X(2013)03—0085—04地面三维激光扫描系统可准确、快速、无接触地组配准点对。数据配准的实质是对在不同的坐标系获取场景或物体的深度信息。由于受到仪器、环境中的点云数据进行坐标变换，关键点是坐标变换参和实体本身形状的限制，三维扫描仪一次只能得到数(平移向量)和(旋转矩阵)的求取。有了上面实体一个侧面的深度信息，要想得到完整的形状信的配准点对，则在两视角下测得的三维数据点之间息，必须采用多测站、多视角的扫描方式，然后将不的坐标转换关系，应使下面的目标函数最小：同视角下扫

3、描的三维数据进行拼合再转换到同一坐E=ffqi一(+)『I(1)标系下，最后在同一坐标系内进行数据融合。这种基于特征的配准就是要在两幅深度图像中找到三维坐标系的统一和点云融合过程就是数据配相对应的一组几何特征(可以是点、直线或平面等)，准⋯。数据配准是三维模型过程的关键技术，其精利用这组对应特征，求出上述R和。利用特征进度直接制约激光扫描技术在工程中的推广使用。行配准的步骤为：数据配准，本质上是将两个或两个以上坐标系(1)从原始点云数据中提取特征。中的深度图像转换至统一坐标系统的过程。经典的最为简单和常用的几何特征是点。理论上讲，配准方法有迭

4、代最近点(IterativeClosestPoint，ICP)具有一定重叠度的点云数据，只要有三对不共线的算法，和基于特征的配准方法]。ICP算法只适同名点就可以完成数据配准。同名点可以使用标用于存在明确对应关系的点集之间的配准，若初始签、标靶或手工选择公共特征点(连接点)。配准估计不当迭代易陷入局部最优；基于特征的配①标签法。当物体表面没有明显的特征时，可准方法则无须初始配准估计，但特征不足时无法结以通过在物体表面附加特征的方法来解决。常见的算。本文即针对特征配准算法展开研究，理论与实做法是在物体表面粘贴标签，后期数据处理中就可践并重的研究

5、了标签配准、手工配准及特征面配准以根据前后两个视角观察的三个或三个以上不共线三种特征配准算法的原理及软件实现，可为理论、工的公共标签来对数据进行配准。程研究提供参考。②标靶法。当前绝大多数激光扫描仪都配备了专用的球形靶标(图1)，通过扫描球形靶标表面点1特征配准原理云以获取球心坐标，利用刚体变换将相邻点云转换若记两个不同视角下得到的三维点集分别为s至同一坐标系下。=，i=1，2，⋯，k}和T={t；，i=1，2，⋯，z}。由于③手工配准。若扫描时未设置标签和标靶，后在不同视角下，特征点之间的相对位置未改变，因而处理时则需人工选择至少三对同名点

6、来进行拼接。它们具有空间特征不变性。利用这种空间特征不变这种方法在较大程度上依赖于专业人员的经验，经性，可得到在两个视角下获得的特征点三维数据点常用来进行数据的粗配准。集子集P={P。，Pi∈s，i=1，2，⋯，n}和Q={qi，qi∈上述拼接的精度依赖于连接点的准确程度。有T，i=1，2，⋯，凡}，其中P和qi一一对应，故可得到n些扫描仪(如HDS4500)使用专用的标靶，仪器自动85