大规模城市三维重建中点云配准及平面提取研究.pdf

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1、第31卷第6期信号处理V01．31No．62015年6月JOURNALOFSIGNALPROCESSINGJun．2015大规模城市三维重建中点云配准及平面提取研究王瑞岩姜光丁瑜祯高全学(西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室，陕西西安710071)摘要：点云配准是大规模城市三维重建中的重点问题。考虑到楼宇与地面是城市的主要组成部分，而平面是构成它们的重要几何元素，本文提出了一种通过匹配平面结构来进行大规模城市点云数据配准的新方法。为了准确获得点云平面，本文针对现有聚类方法仅依靠数据点的相关性而导致平面结构错误提取的情况，提出了一种同时结合数据点相关性和模型假设相关性的联合聚类

2、算法。获得平面结构后，论文采用随机采样策略将提取的平面结构匹配，获取点云间的变换矩阵，完成点云的配准。实验结果表明了本文联合聚类算法可以很好地提取点云中平面，同时也验证了利用平面结构匹配对城市点云配准的有效性。由于本文算法仅需对稀疏点云进行处理来完成配准，降低了配准中的计算量与复杂度，所以十分适合应用于大规模城市三维重建。关键词：点云配准；建筑物；平面结构；联合聚类中图分类号：TN919．8文献标识码：A文章编号：1003—0530(2015)06—0660—09ResearchonRegistrationandPlaneExtractionforLarge—ScaleCityReconstr

3、uctionWANGRui·yanJIANGGuangDINGYu·zhenGAOQuan·-xue(StateKeyLaboratoryofIntegratedServiceNetworks，XidianUniversity，Xi’an710071，China)Abstract：Pointcloudregistrationistheimportantpartinthelarge·scalecityreconstruction．Consideringthegroundplaneandbuildings，whicharethemainobjectsinthecity，alwaysconsisto

4、fseveralplanes，weproposeanewmethodthatregis-teringlarge—scalepointcloudstogetherthroughmatchedplanes．Forextractingtheplanesexactlyfromthepointcloud，thispaperpresentsanovelCO-clusteringmethodthatclustersdatapointsandhypothesessimultaneously．Thetraditionalmeth—odsonlyclusterthedatapoints，SOtheywillfai

5、ltoextractsomeplanes．Afterknowingtheplanes，weusetherandomsam—plemethodtomatchtheplanes．Thetransformationmatrixbetweenthepointcloudsiscalculatedfromthematchedplanes．ExperimentalresultsnotonlyshowthattheCO-clusteringmethodcanextracttheplanarstructuremoreaccurateandrobust，butalsodemonstratetheeffective

6、nessofthenovelregistrationmethodforthecitypointclouds．Sincetheprocessinourmethodisonlyperformedtothesparseversionofthepointclouds，itreducestheamountandcomplexityofcalculation，whichmakesittobesuitableforthelarge-scalecityreconstruction．Keywords：pointcloudsregistration；building；planestructure；co—clust

7、ering1~1-'-耋曩篷喜美城市三维重建一直是摄影测量、遥感、计算三维重建仍旧是该课题中的难点。机视觉和测绘等领域研究的重要课题。近年来，点云配准是获得大规模城市三维重建中重要随着三维激光扫描技术的发展，获得准确的地面物的一步，现有的点云配准方法通常是通过寻找在重收稿日期：2014—11—17；修回日期：2015—02—17基金项目：国家自然科学基金资助项目(61271296)；高等学校科学创