發(fā)布時間：2018-01-13 06:20

  本文關鍵詞：基于總體最小二乘的點云三維配準及改進的ICP算法研究　出處：《中國礦業(yè)大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 總體最小二乘 抗差估計 多元總體最小二乘 點云拼接

【摘要】：三維激光掃描儀作為一種新興的測量手段,可以快速高效地獲取實物或場景的三維點云信息。本文針對三維激光掃描點云拼接的核心問題,研究探討了基于總體最小二乘和抗差估計的點云數(shù)據(jù)三維配準方法,并基于多元總體最小二乘理論研究改進了的迭代最近點算法(ICP),有效提高了配準的效率和穩(wěn)健性。1.研究基于總體最小二乘附有限制條件的三維基準轉(zhuǎn)換模型及其抗差算法。在論述杠桿觀測值及其對抗差權(quán)函數(shù)和總體最小二乘模型的影響,并公式推導影響存在性的基礎上,構(gòu)建了面向三維坐標轉(zhuǎn)換的三種抗差權(quán)函數(shù):Huber、顧及杠桿觀測值的IGG和IGGⅢ。實驗研究表明基于總體最小二乘的模型精度優(yōu)于最小二乘模型,IGG權(quán)函數(shù)和IGGⅢ權(quán)函數(shù)抗差效果優(yōu)于Huber。2.引入多元總體最小二乘算法,研究了基于多元總體最小二乘的三維基準轉(zhuǎn)換模型及其抗差算法。針對附有限制條件的三維基準轉(zhuǎn)換模型中存在的模型誤差和病態(tài)問題,結(jié)合重心化后三維基準轉(zhuǎn)換模型函數(shù)前后對稱的特點,建立了基于多元總體最小二乘三維基準轉(zhuǎn)換模型,實現(xiàn)了模型抗差計算。驗證表明,基于多元總體最小二乘的求解模型比傳統(tǒng)的求解轉(zhuǎn)換參數(shù)的模型精度更優(yōu),且計算過程效率較高;3.在三維點云拼接過程中,提出利用多元總體最小二乘改進ICP算法并推證了算法的可行性和有效性。研究通過主元分析法獲取點云間的初始位置,利用KD-Tree進行最近點搜索,基于改進的ICP算法實現(xiàn)剛體轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解。實驗研究表明,改進的ICP算法計算效率優(yōu)于基于四元數(shù)法ICP算法,在保證精度的前提下,提高了計算效率。
[Abstract]:The 3D laser scanner as a new measurement method, 3D point cloud information can access the objects or scenes quickly and efficiently. The core problems in the registration of 3D laser scanning point cloud, is discussed based on total least squares and robust estimation of the point cloud data of three dimensional registration method, and based on the theory of multivariate iterative total least squares the improved nearest point algorithm (ICP), effectively improve the efficiency and robustness of.1. registration datum based on total least squares with constraints transformation model and robust algorithm. Influence on the function and the total least squares model on the lever right in the observation of the existence and influence of formula on the basis of constructed for three kinds of robust weighting function of 3D coordinate transformation: Huber, take into account the leverage observation values of IGG and IGG III. Experimental results show that based on the overall The accuracy of the model is better than the least squares model of least squares, IGG weight function and weight function of robust IGG III Huber.2. is better than using multivariate total least squares algorithm is studied, the total least squares multivariate datum transformation model and robust algorithm based on the model error and the ill posed problem existed in the model with a three-dimensional datum transformation, combined with 3D the characteristics of symmetric datum transformation model function before and after the center of gravity, established the multiple 3D datum transformation model based on total least squares, the model robust calculation. Results show that the accuracy of the model based on the model of multiple total least squares conversion parameters better than the traditional method, and the computation efficiency is higher; 3. in 3D point cloud in the process of using total least squares multivariate improved ICP algorithm and prove the feasibility and effectiveness of the algorithm. The initial position of access point clouds by principal component analysis method, by using KD-Tree to solve the closest point search, improved ICP algorithm based on rigid transformation parameters. Experimental results show that the improved ICP algorithm is computationally more efficient than four element method based on ICP algorithm, under the premise of ensuring the accuracy, the computational efficiency is improved.

【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P225.2

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本文編號：1417826