利用地面激光扫描技术进行测量对象表面重建时点云配准误差处理方法技术

本发明专利技术公开了一种点云配准误差处理方法，就是利用地面激光扫描技术进行对象表面重建时，针对点云配准产生的误差进行处理的方法；按照摄影测量影像匹配的原理进行影像匹配，确定多站点云配准误差传播的数学模型；由误差方程得到系数阵；解算旋转矩阵中六参数的方差、模型点的方差及单位权方差；由六参数的协因数阵，得到观测值协因数阵和观测值估计值的方差阵，并求得六参数与模型点组成的对角方差阵；根据协方差传播定律，和误差方程的系数阵，得到两个不同扫描坐标系下点云配准的误差传播模型；确定依次配准的次数，计算出每次配准参数误差方程系数阵，将这些系数阵与前一次配准后的方差相乘可以得出多站配准的误差传播模型。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到测绘科学与技术、逆向工程、古建数字保护领域，具体涉及利用地面激光扫描技术进行对象表面重建时，针对点云配准误差处理方法。
技术介绍
目前，地面三维激光扫描技术日渐成熟，且地面三维激光扫描仪(terrestrial laser scanner,TLS)也逐渐商业化,它的应用领域和范围随着研究的深入而向深度和广度上发展。它在数字文物与历史建筑、数字博物馆、数字考古、地形勘测、虚拟现实、数字城市、 城市规划、数字娱乐、影视特技制作、逆向工程等科学与工程领域都有着广泛的应用价值。 地面三维激光扫描技术作为一项全新的测量技术，其测量结果也必须满足特定工程的具体精度需求，如果测量结果不能满足具体工程的精度要求，那么所进行的测量工作是无效的， 也是不可信的。这就要求对TLS进行仪器精度评定、测量成果的精度评定、误差理论及误差传播模型的研究]。到目前为止，国内外对地面激光三维扫描仪器的检验校正和测量成果精度评定，还没有形成成熟的、通用的方法及评价体系，包括点云配准误差的研究都还处于探索之中。点云配准的目的是把不同坐标系下的点云坐标转换到统一的坐标系下。在摄影测量中，匹配的方法是在像方找到相邻影像的同名点，再映射到空间方，解算出相邻模型的空间相似变换参数，以此进行拼接。按照此方法来进行点云配准，需要保证有精度足够好的公共靶标点云坐标。但由于地面三维扫描仪本身精度限制，设站位置的不同，人员操作仪器的不当，外界环境的各种影响，公共靶标靶心反射率的强弱、靶标的材质和粘贴、靶心提取的误差等因素，都会给采集的靶标靶心坐标的准确度带来影响。应用含有误差的同名点对进行点云配准必然给配准的结果带来误差。多站扫描一个对象，需要进行多站点云配准。第一次两两配准后的点云，已存在误差，再进行下一次配准，会导致下一次配准产生更大的误差。因此，点云配准存在误差，多站配准必然引起误差传递。这种误差的积累会使模型端点处的点位误差较大，给点云精确配准乃至后续三维建模带来误差甚至错误。这就迫切需要对点云匹配误差传播的规律进行深入的研究，给出点云配准精度与点云模型累积误差的定量关系，从而对点云配准的精度做出评估。
技术实现思路
本专利技术目的在于针对点云配准存在的误差难以确定与评估难题，提出一种基于摄影测量影像匹配的原理，利用最小二乘法对点云匹配误差传播的规律进行处理的方法。本专利技术的技术方案如下—种，其特征在于其具体包括以下步骤(1)、利用最小二乘平差法解算6个空间相似变换参数9、w > K、AX、AY、A Z,即 三个角度旋转参数9、《、k以及三个平移参数A X、A Y、A Z，并确定点云配准误差传播的数学模型如下权利要求1.一种，其特征在于其具体包括以下步骤(I)、利用最小二乘平差法解算测量对象表面同一个点6个空间相似变换参数(P、 、 K、A X、A Y、A Z，即三个角度旋转参数(p、《、K以及三个平移参数A X、A Y、A Z，并确定点云配准误差传播的数学模型如下全文摘要本专利技术公开了一种点云配准误差处理方法，就是利用地面激光扫描技术进行对象表面重建时，针对点云配准产生的误差进行处理的方法；按照摄影测量影像匹配的原理进行影像匹配，确定多站点云配准误差传播的数学模型；由误差方程得到系数阵；解算旋转矩阵中六参数的方差、模型点的方差及单位权方差；由六参数的协因数阵，得到观测值协因数阵和观测值估计值的方差阵，并求得六参数与模型点组成的对角方差阵；根据协方差传播定律，和误差方程的系数阵，得到两个不同扫描坐标系下点云配准的误差传播模型；确定依次配准的次数，计算出每次配准参数误差方程系数阵，将这些系数阵与前一次配准后的方差相乘可以得出多站配准的误差传播模型。文档编号G06T7/00GK102609940SQ20121001417公开日2012年7月25日 申请日期2012年1月17日 优先权日2012年1月17日专利技术者刘仁义, 左伟, 左光之, 张绪能, 徐雪芳, 施贵刚, 金乃玲, 高旭光, 黄显怀 申请人:安徽建筑工业学院本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：施贵刚，刘仁义，黄显怀，左光之，金乃玲，徐雪芳，张绪能，高旭光，左伟，
申请(专利权)人：安徽建筑工业学院，
类型：发明
国别省市：