三维激光点云数据配准研究

发布时间：2017-09-19 15:21

  本文关键词：三维激光点云数据配准研究

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【摘要】：三维空间信息是当前测绘科学领域研究的热点问题之一,如何准确获取三维空间信息是进行空间信息研究的基础。地面三维激光扫描技术的出现为三维空间信息的获取提供了重要的测量手段。目前,地面三维激光扫描硬件设备已经趋于完善,但对于获取的海量点云数据进行后处理,仍有一些关键技术亟待深入研究,论文主要针对点云数据后处理中数据配准算法这一关键技术开展研究。论文在探究了地面三维激光扫描系统的工作原理,分析了点云误差的形成原因基础上,从三个方面研究了三维空间点云数据配准算法。首先,针对规则建筑物表面点云数据特点,给出了一种基于点、面几何特征的点云配准模型,实验证实,这一点云配准模型能够有效实现点云间拼接,并且相比于仅使用特征点的配准算法,点云配准精度更高;其次,对于传统的ICP配准算法,在控制点选择、空间搜索、特征量度三个方面进行了改进,实验验证,通过改进的ICP算法能够快速实现点云配准,并且相比于传统的ICP算法,该算法缩短了运算时间、减少了迭代次数,提高了点云配准精度;第三,通过对多站点云配准误差传播规律的分析,对于满足闭合条件的多站点云,论文探索出一种点云整体配准的方法,经过试验验证,这种点云整体配准算法能够合理分配闭合差,实现点云间的无缝拼接。试验研究表明,论文给出的基于特征点配准算法、基于特征点面配准算法、改进的ICP配准算法及点云整体配准算法,可用于地理场景下点云配准,能够实现多站点云的无缝拼接。
【关键词】：三维激光扫描 点云配准 ICP配准 整体配准
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P225.2
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 1 绪论7-12
• 1.1 课题研究背景和意义7-8
• 1.2 国内外研究现状及不足8-11
• 1.2.1 空间数据配准的现状研究8-10
• 1.2.2 当前研究中的缺陷与不足10-11
• 1.3 研究内容11
• 1.4 论文的组织结构11-12
• 2 地面三维激光扫描系统12-18
• 2.1 地面三维激光扫描技术原理12-15
• 2.2 地面三维激光扫描技术应用领域15-16
• 2.3 地面三维激光扫描技术特点16-18
• 3 点云误差18-30
• 3.1 误差分类18-22
• 3.1.1 仪器误差18-20
• 3.1.2 反射面引起误差20-22
• 3.1.3 外界因素产生的误差22
• 3.2 误差分析22-24
• 3.2.1 点云数据理论精度22-23
• 3.2.2 点云数据实际精度23-24
• 3.3 扫描仪精度实验24-30
• 3.3.1 水平角精度实验24-27
• 3.3.2 测距精度实验27-30
• 4 点云配准30-56
• 4.1 特征点配准算法31-38
• 4.1.1 离散特征点提取32-34
• 4.1.2 点云配准模型34-37
• 4.1.3 实验分析37-38
• 4.2 特征面配准算法38-44
• 4.2.1 特征面提取38-39
• 4.2.2 特征面配准模型39-40
• 4.2.3 特征点面配准模型40-42
• 4.2.4 实验分析42-44
• 4.3 ICP配准算法44-48
• 4.3.1 ICP算法原理44-46
• 4.3.2 算法改进策略46
• 4.3.3 实验分析46-48
• 4.4 点云整体配准48-56
• 4.4.1 点云配准策略48-49
• 4.4.2 点云整体配准模型49-51
• 4.4.3 实验分析51-56
• 5 总结和展望56-59
• 5.1 总结56
• 5.2 展望56-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-64
• 攻读硕士期间取得的成果64

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本文编号：882385