【技术实现步骤摘要】
一种地面激光点云配准方法
本专利技术属于三维重建
，涉及两站带有适当重叠区域的点云数据之间的配准。
技术介绍
近年来，激光扫描技术发展迅速。激光扫描技术具有高精度，高效率的特点，能够快速并精确的获取目标相对于扫描仪的距离，从而能够获取被扫描目标表明的点相对于扫描仪的精确的三维点坐标。随着技术的发展，点云获取越来越容易，成本也越来越低。点云处理技术在逆向工程、人体扫描、文物保护、虚拟现实、增强现实、三维城市重建、自动驾驶以及机器人视觉等方面应用广泛。由于对象或者场景的复杂性、激光传感器扫描范围的局限性等原因，往往需要对对象多次扫描或将一个大的场景分为多个区域分别扫描。多次扫描的数据具有不同的坐标系统，点云处理技术中的基础和至关重要的技术就是点云配准，将不同的扫描结果统一到同一个坐标系统下面。主流的点云配准算法采用由粗到精的配准流程，首先完成初始配准，通过人机交互旋转三个以上的同名点从而计算转换参数，或者是计算点的特征(如persistanalysisFPFH，ISSFPFH)或者是直接的随机采样(如Keypoint-based4PointsCongruentS...
【技术保护点】
1.一种地面激光点云配准方法，其特征在于，包括以下步骤：1)读入由点云获取设备采集的具有不同视角的源点云S0和目标点云T0两视角点云；2)估计点云的平均点间距dmean和平均长度Lmean；3)构建源点云金字塔S0、S1、S2与目标点云金字塔T0、T1、T2；4)计算点云S2与T2中所有点的法向量和所有点的FPFH描述子；5)双向匹配S2与T2中所有点的FPFH描述子，得到匹配对应关系C；6)利用SAC‑IA方法从C中将内点C2筛选出来，同时得到初始配准转换参数Tr2；7)在点云S1与T1上利用步骤6)中得到的内点C2和初始转换参数Tr2，提取C2邻域内的点云，用于第一次I...
【技术特征摘要】
1.一种地面激光点云配准方法，其特征在于，包括以下步骤：1)读入由点云获取设备采集的具有不同视角的源点云S0和目标点云T0两视角点云；2)估计点云的平均点间距dmean和平均长度Lmean；3)构建源点云金字塔S0、S1、S2与目标点云金字塔T0、T1、T2；4)计算点云S2与T2中所有点的法向量和所有点的FPFH描述子；5)双向匹配S2与T2中所有点的FPFH描述子，得到匹配对应关系C；6)利用SAC-IA方法从C中将内点C2筛选出来，同时得到初始配准转换参数Tr2；7)在点云S1与T1上利用步骤6)中得到的内点C2和初始转换参数Tr2，提取C2邻域内的点云，用于第一次ICP优化，得到第一层优化的转换参数Tr1；8)在点云S0与T0上利用内点C2和转换参数Tr1，采用最近邻点代替原始对应点，采用点邻域完成第二次ICP优化，得到最终配准结果。2.根据权利要求1所述的地面激光点云配准方法，其特征在于，点云的平均点间距d计算公式为：其中，k1为常数；K0为采样点个数；dij为邻域中每一个点Pj到点Pi的距离。3.根据权利要求2所述的地面激光点云配准方法，其特征在于，K0＝1000；k1＝4。4.根据权利要求1所述的地面激光点云配准方法，其特征在于，利用平均点云长度Lmean确定体素格网大小δ1,δ2，将原始点云S0，T0所在的空间细分为长度为δ1的体素格网，体素内的所有点用这些点的重心替代，实现点云的压缩，得到压缩后的点云S1和T1；其中，Grid1为第1层金字塔点云格网的数目，Grid2为第2层金字塔点云格网的数目；Lmean为平均点云长度。5.根据权利要求4所述的地面激光点云配准方法，其特征在于，Grid1取值为(200,600)；Grid2取值为(40,120)。6.根据权利要求4所述的地面激光点云配准方法，其特征在于，步骤4)的具体实现过程包括：1)给定点云中任意一点Pi,找到距离点Pi的距离小于rnorm的所有邻域点集Q，设Q中含有的点个数为n1,质心为计算正定的方差协方差矩阵M：其中Pij为Q的第j点；2)对矩阵M进行SVD分解，则最小特征值对应的特征向量即为点Pi所在表面的法向量；3)按以上步骤1)和步骤2)对点云S2和T2中每一个点进行法向量计算，连接点云设备中心与每一个点，判断点云法向量与设备中心到该点的矢量方向的夹...
【专利技术属性】
技术研发人员：王英，冯丹，赵少强，刘建伟，桂文才，李二伟，谭若愚，张云生，邹滨，
申请(专利权)人：中铁七局集团有限公司，中铁七局集团有限公司勘测设计研究院，中南大学，
类型：发明
国别省市：河南,41
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