一种基于对偶四元素描述的线面特征约束的点云配准方法

作     者：李绕波 袁希平 甘淑 毕瑞 高莎 郭燕 Li Raobo;Yuan Xiping;Gan Shu;Bi Rui;Gao Sha;Guo Yan

作者机构：昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093 云南省高校高原山区空间信息测绘技术应用工程研究中心云南昆明650093 滇西应用技术大学地球科学与工程学院云南大理671009 

出 版 物：《光学学报》 (Acta Optica Sinica)

年 卷 期：2022年第42卷第2期

页      面：159-167页

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 081802[工学-地球探测与信息技术] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 081602[工学-摄影测量与遥感] 0816[工学-测绘科学与技术] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(41861054) 

主　　题：激光光学 点云配准 线面特征约束 对偶四元素 平差处理 迭代收敛 

摘      要：针对地面三维激光扫描仪采集到的相邻测站点云存在空间特征关联,以及城市建筑群中含有大量的线面特征,提出一种基于对偶四元素描述的线面特征约束的点云配准方法,该方法在利用对偶四元素统一描述空间变换参数的同时考虑到尺度因子。将依据直线和平面存在的几何关系,以及线面相交所产生的交点与夹角等作为配准约束条件,构建出空间相似变换目标函数,利用最小二乘准构建出平差模型以计算空间相似变换相关参数。为了避免不恰当的初始值所导致的迭代不收敛问题,将Levenberg-Marquardt法应用于平差模型的解算。最后对该方法的正确性与可行性进行实验分析。结果表明,相较于仅考虑线特征或面特征约束的点云配准方法,所提方法的配准精度更高,并且采用Levenberg-Marquardt法解算平差模型能在任意给定的初始值下正确收敛。