线状特征约束下基于四元数描述的LiDAR点云配准方法

作     者：王永波 杨化超 刘燕华 牛晓楠 

作者机构：中国矿业大学国土环境与灾害监测国家测绘地理信息局重点实验室徐州市大学路1号221116 中国矿业大学江苏省资源环境信息工程重点实验室徐州市大学路1号221116 

出 版 物：《武汉大学学报（信息科学版）》 (Geomatics and Information Science of Wuhan University)

年 卷 期：2013年第38卷第9期

页      面：1057-1062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] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(41001297 41271444 41001312) 江苏省自然科学基金资助项目(BK2012569) 江苏高校优势学科建设工程资助项目 中国矿业大学国土环境与灾害监测国家测绘地理信息局重点实验室开放研究基金资助项目(LEDM2010B10) 

主　　题：LiDAR 点云 配准 四元数 线状特征 

摘      要：针对经典的基于同名点状特征匹配的LiDAR点云配准算法存在计算量大,点状特征提取精度低,以及基于七参数转换模型的LiDAR点云配准算法中方程线性化过程对配准精度影响较大的特点,提出了以线状特征作为LiDAR点云配准的基元,利用四元数法来表达旋转矩阵,进而形成线状特征约束下基于四元数描述的LiDAR点云配准方法,给出了线状特征约束下三维相似变换的相似性测度表达方法,推导并论证了以线状特征作为配准基元时同名线状特征需要满足的条件。根据四元数与旋转变换矩阵之间的对应关系,求解了基于四元数法的旋转矩阵,并根据旋转矩阵求解了平移及缩放系数。