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工业构件密集点云数据与CAD模型的配准

测绘科学 2015年第4期40卷 112-114页

作者：赵显富张育锋曹爽赵轩南京信息工程大学南京210044 南京南信大影像技术工程有限公司南京210061

针对工业构件人工检测安装效率低的问题,该文提出基于三维激光扫描的点云数据与CAD模型的配准方法。该方法是预先在两模型中找出公共点进行粗配准,把粗配准后的两模型用迭代最近点(ICP)算法进行精确配准,并通过提取公共特征点进行匹配... 详细信息

针对工业构件人工检测安装效率低的问题,该文提出基于三维激光扫描的点云数据与CAD模型的配准方法。该方法是预先在两模型中找出公共点进行粗配准,把粗配准后的两模型用迭代最近点(ICP)算法进行精确配准,并通过提取公共特征点进行匹配的精度检测。实验表明,通过该方法实现了点云与CAD模型的配准,有效地提高了工业逆安装效率。

关键词：工业测量点云数据工业构件数据配准 CAD模型

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网络化作战系统中的多雷达时空数据配准

现代防御技术 2008年第2期36卷 20-24,29页

作者：朱蕊蘋宋建光空军工程大学电讯工程学院陕西西安710077 中国航天科工集团公司二院二部北京100854

阐述了多个雷达数据空间配准几何坐标转换算法,建立目标运动和测量模型,在此基础上利用最小二乘法对多雷达异步测量数据进行时间配准,最后研究了在时空数据配准处理后基于扩展卡尔曼滤波的状态估计和误差估计,并进行了仿真验证,对网络... 详细信息

阐述了多个雷达数据空间配准几何坐标转换算法,建立目标运动和测量模型,在此基础上利用最小二乘法对多雷达异步测量数据进行时间配准,最后研究了在时空数据配准处理后基于扩展卡尔曼滤波的状态估计和误差估计,并进行了仿真验证,对网络化作战传感器网络建设有参考意义。

关键词：网络化作战数据配准扩展卡尔曼滤波

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车载激光点云数据配准与三维建模研究

车载激光点云数据配准与三维建模研究

作者：康永伟首都师范大学

学位级别：硕士

随着地球空间信息科学和地球空间信息产业的蓬勃发展,三维空间信息的快速获取与自动处理技术是地球空间信息获取技术的核心和发展前沿。而激光扫描测量技术能够直接快速获取高精度的三维空间信息,是传统测量技术的一个重要补充,同时高... 详细信息

随着地球空间信息科学和地球空间信息产业的蓬勃发展,三维空间信息的快速获取与自动处理技术是地球空间信息获取技术的核心和发展前沿。而激光扫描测量技术能够直接快速获取高精度的三维空间信息,是传统测量技术的一个重要补充,同时高精度的定位、定姿产品也逐渐民用化,这些新的技术手段大大加快了高精度移动测图技术的发展。相比较,机载激光扫描测量系统在技术上已经比较成熟,地面固定激光扫描测量系统的研究与开发也有较大进展,而车载激光扫描测量系统的研究与激光扫描数据处理的发展还相对滞后,基于此本文对车载激光点云数据的配准以及后处理三维建模可视化进行了相关的研究与实现。本文在介绍了首都师范大学重点实验室移动激光测量建模项目组开发的多传感器集成系统之后,重点对车载激光点云数据的配准进行了详细阐述,其中包括时间配准与空间配准,时间配准主要采用了统一的GPS时系统,通过软硬件相结合的办法来实现;空间配准主要介绍了多传感器系统所采用的一些坐标系统,以及这些坐标系统之间的相互转换,最终利用GPS和IMU提供的位置和姿态数据,通过三维坐标转换模型,将激光扫描仪直角坐标系下的数据转换到最终的投影坐标系下,同时设计并编写程序实现整个配准过程,最后,通过试验对此系统和配准方法进行精度评定。在得到了准确的车载激光点云数据之后,本文还进一步研究了车载激光点云数据的预处理和三维建模。数据预处理主要介绍了半自动的数据预处理方法与全自动的数据预处理方法,其中全自动的数据预处理方法中重点对点云数据滤波分类进行了研究与实现,该算法通过数学形态学的方法将车载激光点云数据分为地面点与非地面点,同时给出了算法流程与实现;然后在三维建模时对地面点构建不规则三角网(TIN),对非地面点采用相关软件进行建模,同时总结了一套可行的自动建模方法;最后,通过对VC+OpenGL编程的介绍,将建好的模型进行可视化,实现场景的漫游。文章最后总结了此系统的优点与存在的问题,展望了此系统的发展前景以及车载激光点云数据处理与建模的研究方向。

关键词：激光点云数据配准坐标转换三维建模数据滤波三维可视化

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用最小平方法实现多部雷达数据配准

现代雷达 1996年第6期18卷 28-33页

作者：吴小飞王永诚南京电子技术研究所

针对雷达组网系统，提出一种简单、直接的数据配准方法，称为最小平方估计配准法（ＬＳＲＭ）．本方法可使跟踪同一批目标的两部雷达保持观测结果的一致性。为了具体说明起见，采用真实雷达数据及模拟数据对ＬＳＲＭ算法进行了仿真。

关键词：数据配准最小平方估计雷达组网

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基于遗传算法的点云数据配准

计算机工程 2012年第21期38卷 214-217页

作者：张晓娟李忠科王先泽吕培军王勇第二炮兵工程学院计算机系西安710025 北京大学口腔医学院北京100871

在光学非接触三维测量中,复杂对象的重构需要多组测量数据的配准。为此,提出一种基于遗传算法的线扫描点云数据配准方法。曲面线扫描点云数据同一表面的拓扑结构在不同视图下曲率变化趋势相同,根据该性质,利用遗传算法识别两点云数据集... 详细信息

在光学非接触三维测量中,复杂对象的重构需要多组测量数据的配准。为此,提出一种基于遗传算法的线扫描点云数据配准方法。曲面线扫描点云数据同一表面的拓扑结构在不同视图下曲率变化趋势相同,根据该性质,利用遗传算法识别两点云数据集的重叠区域,并求解子集的坐标变换矩阵,完成配准。实验结果表明,与ICP算法相比,该方法的运行速度较快,且配准精度较高。

关键词：遗传算法点云数据数据配准曲率计算法矢估计法矢调整

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三维点云数据配准算法研究

三维点云数据配准算法研究

作者：王庆璨西安电子科技大学

学位级别：硕士

真实物体的三维重建是计算机视觉领域的一个重要课题,有着广泛的应用前景。对目标物体进行三维重构之前,首先需要获取目标物体的三维数据。三维激光扫描技术是一种采集三维数据的新兴手段,可以准确快速的采集到目标物体的三维点云数据... 详细信息

真实物体的三维重建是计算机视觉领域的一个重要课题,有着广泛的应用前景。对目标物体进行三维重构之前,首先需要获取目标物体的三维数据。三维激光扫描技术是一种采集三维数据的新兴手段,可以准确快速的采集到目标物体的三维点云数据。但是由于受到观察环境、观测仪器和物体本身形状的多个限制,不可能一次性得到复杂目标物体的所有三维点云数据。因此,应首先通过三维激光扫描仪从不同视角获取目标物体表面的三维点云数据,然后将不同视角下采集得到的三维点云数据进行拼接,最后再在同一空间坐标系内进行融合,从而完成对目标物体完整的点云模型构造。三维点云数据配准是三维建模中的关键技术,它直接影响最后的合成结果和模型精度。目前常用的点云配准方法是采用迭代方式逐渐逼近最佳结果,其迭代速度较慢,并且在数据集初始位置差异较大时,可能会出现错误的配准结果。本文针对刚性物体的三维点云数据,研究了点云数据几何特征提取和配准过程中遇到的问题,通过特征点集确定匹配点集,再将随机采样一致性算法和最近点迭代算法相结合来进行点云数据配准算法的优化。主要开展的工作如下:第一,通过目标点及其邻域点拟合曲面,通过曲面的几何曲率变化提取三维点云数据的特征点,组成特征点集。第二,通过豪斯多夫距离条件从特征点集中筛选出初始匹配点集,然后通过随机采样一致性算法结合距离约束条件对初始匹配点集中的错误点对进行剔除,获得准确的匹配点集以及初始转换矩阵。第三,采用优化后的目标函数解算方法,利用迭代最近点算法通过不断迭代,求出最终的刚体转换矩阵,完成三维点云数据的配准工作。经过实验结果证明,本文使用的这种通过特征点集确定匹配点集,再将随机采样一致性算法和最近点迭代算法相结合完成点云数据配准的方法,具有较高的配准精度。

关键词：数据配准最近点迭代方法随机采样一致性算法特征提取

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激光扫描深度数据配准方法的研究

测绘信息与工程 2006年第1期31卷 13-14页

作者：龚衍陈楚舒宁武汉大学遥感信息工程学院

在对最近对应点迭代方法研究的基础上,提出了数据格网化重组织策略和基于ICP的多级配准方案,在效率和精度上均取得了好的结果。

关键词：最近对应点迭代算法数据配准运动参数深度数据

ICP算法及其在建筑物扫描点云数据配准中的应用

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测绘科学 2007年第2期32卷 31-32页

作者：郑德华河海大学土木工程学院南京210098

ICP算法是三维激光扫描数据处理中点云数据配准的一种高水平的数学方法。本文全面地回顾了ICP算法的研究背景,并重点阐述了迭代最近点法ICP的计算过程及其主要的改进算法;通过建筑物三维激光扫描数据的采集,对基于ICP算法的点云数据配... 详细信息

ICP算法是三维激光扫描数据处理中点云数据配准的一种高水平的数学方法。本文全面地回顾了ICP算法的研究背景,并重点阐述了迭代最近点法ICP的计算过程及其主要的改进算法;通过建筑物三维激光扫描数据的采集,对基于ICP算法的点云数据配准过程进行了详细地分析。实验分析表明三维激光扫描数据配准后的点云数据质量较大程度上依赖于专业技术人员的数据处理经验和专业知识。

关键词： ICP算法建筑物扫描点云数据数据配准

基于kd-tree加速的点云数据配准技术研究

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基于kd-tree加速的点云数据配准技术研究

作者：邹际祥安徽大学

学位级别：硕士

近年来,随着科学技术的不断发展,如何高效地对真实世界进行虚拟重现,如何将真实物体进行三维建模,对于建立数字化、可视化社会有着重要的意义,相关技术也成为当前国内外学者研究的热点。激光三维扫描技术在三维重建方面发挥着重要的作... 详细信息

近年来,随着科学技术的不断发展,如何高效地对真实世界进行虚拟重现,如何将真实物体进行三维建模,对于建立数字化、可视化社会有着重要的意义,相关技术也成为当前国内外学者研究的热点。激光三维扫描技术在三维重建方面发挥着重要的作用,在逆向工程、工业测量等领域,通过激光三维扫描技术快速获取被测物体的三维信息,经过相关技术处理可以重现物体三维模型,从而可以清楚的描述物体的属性,为进一步研究和使用被测物体奠定基础。其技术主要集中在数据的预处理及数据配准方面,目前各种数据预处理技术已经发展的很成熟,而在配准技术方面,如何提高数据的配准速度和配准精度,仍然是研究热点。通过三维扫描技术可以获取大量的物体三维数据,由于这些数据通过扫描而得,因此其分布具有不规则性,有效组织管理这些散乱的数据可以提高数据的搜索效率,在众多数据组织方法的研究中,kd-tree是新的研究热点。kd-tree与一般树形结构类似,能高效的对数据进行存储管理及搜索,它们的不同在于kd-tree更适合散乱不规则的点云数据。因此,在由三维扫描技术获取的点云数据领域,基于kd-tree的数据组织应用越来越广泛。海量的点云数据也给一般的数据配准方法带来了巨大的麻烦,如存在配准速度慢,配准精度低等问题。本文针对点云数据的组织管理以及数据配准方面遇到的问题,研究如何组织管理数据来提高数据的搜索效率以及配准速度。首先,本文通过激光三维扫描仪获取点云数据,分析点云数据相比其他三维数据的不同之处,研究目前常用的数据组织方法对散乱不规则点云数据进行管理存在的问题,并提出使用kd-tree树形结构对点云数据进行组织管理。然后,探索kd-tree对点云数据组织管理的方法,分析了kd-tree如何对点云数据进行查询、插入、删除等操作。并研究了通过kd-tree组织数据,在进行点云数据搜索,尤其是点云邻域搜索时具有的优势。通过实验表明,利用kd-tree对点云数据进行存储管理,不仅有利于对散乱数据进行有效组织,还可以提高对数据的搜索效率最后,本文介绍了三维空间数据配准需要了解的基本知识,分析传统ICP配准算法的数据配准机制,研究ICP算法在海量点云数据配准中存在的问题。将kd-tree对数据组织管理的算法与传统的ICP数据配准算法相结合,利用基于kd-tree结构可以对点云数据快速搜索的优势,代替传统ICP算法的迭代搜索过程,改进ICP算法。模拟实验表明,通过对ICP算法进行加速,提高了该算法的配准速度和配准精度,使该算法应用性更强。本文最后设计了点云数据配准系统,通过本文使用的激光三维扫描仪获取点云数据,并对其进行配准,配准结果与模拟实验相似。

关键词：激光三维扫描点云数据数据配准 ICP算法 kd-tree