散乱点云配准技术优化研究

发布时间：2023-10-29 20:48

　　反求工程技术是产品设计中一项重要的辅助技术,对我国的科学技术发展有着重要的助力作用。随着反求工程技术在各行各业的使用,使设计多样化的产品周期大大减少。为了精确的得到完整的点云模型,需要多次扫描模型配准,使所有的点云形成一个完整的点云模型。本文针对现在刚性配准方法存在的问题提出了新的解决和改进方案,并且通过对比试验验证了本文方案的正确性和有效性。本文的主要工作包括:(1)本文提出了基于熵准则遗传算法的点云粗配准算法。该方法具有很强的鲁棒性,同时对于只有少部分重合的点云数据和含有噪声点云数据均有很好的效果。该方法采用了评价点云空间位置新方法---空间分布熵(SDE),空间分布熵利用信息熵的概念结合点云空间坐标和密度关系评价两点云的相对位置。以空间分布熵作为点云配准的优化函数,采用遗传算法作为优化方法,两者之间的结合实现点云粗配准。实验表明空间分布熵相比较均值平方误差评价空间位置效率大大提高,遗传算法搜索最优解具有方向性避免全局搜索,使配准效率有很大提升。(2)本文提出了一种基于点云特征直方图改进ICP点云精配准算法。这种方法利用点云特征直方图有很好的区分度,在寻找对应点时能准确的形成对应点...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 点云配准技术国内外发展现状
        1.2.1 非自动配准
        1.2.2 基于特征的点云配准
        1.2.3 ICP算法系列
        1.2.4 基于优化算法
    1.3 点云数据的获取与分类
    1.4 本文研究内容与组织结构
        1.4.1 本文的研究内容
        1.4.2 文章的组织结构
2 点云配准算法概述
    2.1 点云配准数学模型
    2.2 局部点云特征
        2.2.1 关键点检测
        2.2.2 点云特征描述
    2.3 本章小结
3 基于熵准则遗传算法点云粗配准
    3.1 空间分布熵
        3.1.1 空间立体网格创建
        3.1.2 空间分布熵
        3.1.3 空间分布熵和均值平方误差比较
    3.2 点云粗配准
        3.2.1 目标函数的建立
        3.2.2 遗传算法参数选择
        3.2.3 不同参数对算法的影响
        3.2.4 不同方法实验对比
    3.3 本章小结
4 基于点云特征直方图点云精配准
    4.1 ICP算法
        4.1.1 ICP算法基本思想
        4.1.2 ICP算法改进
    4.2 点云特征直方图改进ICP算法
        4.2.1 空间拓扑结构的建立
        4.2.2 点云特征直方图
        4.2.3 改进ICP精配准
        4.2.4 不同实验方法对比
    4.3 本章小结
5 散乱点云配准算法研究
    5.1 点云配准的算法评价指标
    5.2 改进的点云配准算法
        5.2.1 算法流程
        5.2.2 改进点云配准
        5.2.3 实验结果与分析
    5.3 本章小结
总结与展望
    1 总结
    2 展望
致谢
参考文献
附录 攻读硕士学位论文期间发表的学术论文及研究成果



本文编号：3858843