三維激光掃描作為測量領(lǐng)域的一項新興技術(shù),已廣泛的應用于工程測量各領(lǐng)域,而點云配準則是三維激光點云數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵步驟。但多數(shù)的配準算法并未考慮點云隨機誤差相關(guān)性的影響及其抗差穩(wěn)健估計。因此,顧及點云相關(guān)性抗差加權(quán)點云配準算法的研究具有重要的理論意義與應用價值。針對點云配準中存在的坐標轉(zhuǎn)換核心問題,本文以三維坐標轉(zhuǎn)換Gauss-Helmert模型為基礎(chǔ),研究了顧及點云數(shù)據(jù)物理特性、幾何特性加權(quán)及相應的抗差穩(wěn)健估計點云配準算法,并取得了一定的成果。本文的主要研究內(nèi)容與結(jié)論包括:(1)研究了 Delaunay 點集搜索的 ICP(Iterative Closest Point,ICP)算法,根據(jù)經(jīng)典最小二乘(Least Squares,LS)理論,推導了點云配準的線性布爾薩-沃爾夫模型(Bursa-Wolf,BW)和非線性模型高斯-馬爾科夫模型(Gauss-Markov,GM);根據(jù)整體最小二乘理論(Total Least Squares,TLS),推導了點云配準的高斯赫爾模特(Gauss-Helmert,GH)模型,并采用仿真實驗對比分析了 Delaunay-ICP算法、LS-GM算法和TLS-GH算法的點云配準效果。實驗結(jié)果表明,在配準點對確定時,TLS-GH算法的配準精度最高,LS-GM算法和TLS-GH算法的配準精度均高于Delaunay-ICP 算法。(2)在等權(quán)點云配準Gauss-Helmert模型算法的基礎(chǔ)上,考慮到掃描點云數(shù)據(jù)的物理特性與幾何特性,給出了測距測角、光斑面積、入射角和相關(guān)性定權(quán)及協(xié)因數(shù)陣的構(gòu)造方法,實現(xiàn)了加權(quán)整體最小二乘(Weighted Total Least Squares,WTLS)的點云配準算法,并通過相關(guān)實驗得出部分有益成果。實驗結(jié)果表明,測距測角定權(quán)、光斑面積定權(quán)、入射角定權(quán)和相關(guān)性定權(quán)的精度相當,各種定權(quán)的WTLS算法對點云配準精度有一定的改善。(3)在測距測角、光斑面積、入射角和相關(guān)性定權(quán)算法的基礎(chǔ)上,研究了 Gauss-Helmert 模型點云配準抗差穩(wěn)健估計算法,結(jié)合標準化殘差構(gòu)造權(quán)因子函數(shù)的思想,構(gòu)建出面向Huber、IGG與IGG Ⅲ的抗差權(quán)函數(shù),推導出相應的迭代計算方法與精度評定公式,并設計相關(guān)實驗對算法進行了驗證。實驗結(jié)果表明,抗差加權(quán)整體最小二乘算法(Robust weighted total least square,RWTLS)相比 WTLS 點云配準算法精度有了顯著提高,IGG Ⅲ權(quán)函數(shù)的抗差效果與穩(wěn)定性相對較好。圖[23];表[17];參[100];
【學位單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：P225.2
【部分圖文】：

論文主男

圖２三維激光掃描儀基本原理??．

圖３?Ｄｅｌａｕｎａｙ－ＩＣＰ算法流程圖??Ｆｉｇ．３?Ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ?ｏｆ?Ｄｅｌａｕｎａｙ－ＩＣＰ?ａｌｇｏｒｉｔｈｍ??
【參考文獻】

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本文編號：2882333