一种面向移动测量大体量点云数据配准的方法技术

本发明专利技术公开了一种面向移动测量大体量点云数据配准的方法，主要包括：实验数据采集；改进ICP算法的数据预处理和改进ICP算法精配准；其中在改进ICP算法精配准方面，主要包括结合地面点集和变换矩阵的高程配准；结合动态范围参数的平面配准；将高程配准参数作为平面配准的初值，利用对应邻近点对进行迭代计算，沿着每次迭代的最优趋势进行收敛，最后利用线性内插修正前后高程差，实现了移动测量大体量点云数据的高效高精度配准。

【技术实现步骤摘要】
一种面向移动测量大体量点云数据配准的方法
本专利技术属于三维重建及计算机
，具体涉及一种面向移动测量大体量点云数据配准的方法。
技术介绍
随着智慧化城市的发展，车载移动测量系统的出现为自动驾驶和高精地图提供了重要的三维空间数据来源。而该系统在外业测量时，容易受大型车辆和行人等移动物体的遮挡，单次扫描时难以获取地物完整的三维空间信息，因此存在同一路线往返扫描的情况。在城市高楼、高架桥等区域作业时，系统搭载的GNSS传感器定位精度变差，往返多趟点云数据出现分层和偏移问题，严重影响了点云的后续处理，所以车载点云数据的高精度配准一直是移动测图的瓶颈问题之一。点云配准是点云数据后处理中极为重要的一环，其通过相关处理算法将不同位置和角度扫描到的两或多段点云数据精确配准到一起，以消除上述分层和偏移问题，从而获取被测物体精准、统一的点云信息。目前，在点云配准领域使用最广的点云精配准方法是人工手动配准和传统ICP算法。其中手动配准通过人工选点进行配准，虽然相对精度较高，但是需要大量人员参与，耗时耗力，工作量庞大且效率较低；ICP算法是十分经典的点云本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向移动测量大体量点云数据配准的方法，其特征在于：所述方法如下:/nS1:获取原始彩色点云数据，对移动测量获取的长路线点云数据进行分段；/nS2:利用梯度和布料模拟滤波组合方法获取地面点云数据，得到分段后点云数据的地面点集；/nS3:基于提取的地面点集坐标建立虚拟范围矩形框，对往返点云进行搜索和判断，获取存在一定重叠区域和刚性对应关系的基准点云和待配准点云；/nS4:将车载往返点云数据配准划分为两个步骤：高程配准和平面配准；/nS5:所述的高程配准阶段，以S2提取出的基准和待配准地面点集为源数据，使用滤波算法剔除无效噪声点，随后通过地面中心点坐标对待配准点集进行初始平移，在搜索对应邻近...

【技术特征摘要】
1.一种面向移动测量大体量点云数据配准的方法，其特征在于：所述方法如下:
S1:获取原始彩色点云数据，对移动测量获取的长路线点云数据进行分段；
S2:利用梯度和布料模拟滤波组合方法获取地面点云数据，得到分段后点云数据的地面点集；
S3:基于提取的地面点集坐标建立虚拟范围矩形框，对往返点云进行搜索和判断，获取存在一定重叠区域和刚性对应关系的基准点云和待配准点云；
S4:将车载往返点云数据配准划分为两个步骤：高程配准和平面配准；
S5:所述的高程配准阶段，以S2提取出的基准和待配准地面点集为源数据，使用滤波算法剔除无效噪声点，随后通过地面中心点坐标对待配准点集进行初始平移，在搜索对应邻近点时以固定区间作为改进ICP算法的邻域半径，通过中心累积函数对范围内的对应点对距离进行迭代计算，获取最优变换参数，为下一步的平面配准提供良好的初始位置；
S6:在平面配准阶段，首先继承高程配准参数对待配准点云做初始修正，并使用下采样算法来精简点云数量；随后，在利用中心累积计算方法的同时，设计一种跟随迭代次数递减的动态范围因子参数，在减少无效邻近点对的前提下，用以获取更为准确的迭代初值，计算基准和待配准点集之间的变换矩阵，使得目标函数最小，直至满足收敛条件；
S7:基于线性内插的思想，消除前后连续路段因高程配准参数不同而造成的微小高程差，获得连续平滑的长路段点云数据。


2.根据权利要求1所述的一种面向移动测量大体量点云数据配准的方法，其特征在于：所述S1中具体的方法是，对大体量下车载移动测量激光点云数据进行分割，每个*.las文件自上而下以固定点数划分，对点云M的分割结果点集{M-1，M-2，…M-m}和点云N的分割结果点集{N-1，N-2，…N-n}中的局部点集进行划分，为后面匹配对应基准点集和待配准点集打下基础；其中，m＝1，2，3…M，m为点云A分割的段数；其中：n＝1，2，3…N，n为点云B分割的段数，通常与前者保持一致。


3.根据权利要求1所述的一种面向移动测量大体量点云数据配准的方法，其特征在于：所述S2中梯度算法通过两点之间的空间欧式距离计算倾斜度，与所预先设置的阈值大小进行比较来判别地面点和非地面点地物类型，布料模拟滤波算法原理是将获取的激光点云进行翻转，随后用一种刚性布料遮盖倒置后的点云，根据布料节点和对应激光点之间的位置关系以生成近似的地表形状。


4.根据权利要求1所述的一种面向移动测量大体量点云数据配准的方法，其特征在于：所述S3中具体过程如下：
针对该区域地面点的范围极值和中心点三维坐标，建立虚拟范围矩形框并以此为依据进行判别，以确保两者之间的重叠关系，快速构建对应基准点云和待配准点云之间的刚性对应关系；其中，依据时间的连续性，将时间小的一趟点云作为基准点云，匹配到的其他点云作为待配准点云。


5.根据权利要求4所述的一种面向移动测量大体量点云数据配准的方法，其特征在于：增设地面中心点的限制条件，用以精准的获取单侧道路的往返点云。


6.根据权利要求1所述的一种面向移动测量大体量点云数据配准的方法，其特征在于：所述S5中具体过程如下：
根据S2和S3获取到的对应基准地面点集和待配准地面点集，使用半径滤波去噪方法剔除无效离散点，在保持原地形的情况下减少输入ICP的点数；基于两个点集之间的刚体变换关系，首先考虑利用地面中...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩友美，许梦兵，闫鹏，艾林，周帅，赵群，
申请(专利权)人：江苏海洋大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32