三維激光掃描作為測(cè)量領(lǐng)域的一項(xiàng)新興技術(shù),已廣泛的應(yīng)用于工程測(cè)量各領(lǐng)域,而點(diǎn)云配準(zhǔn)則是三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵步驟。但多數(shù)的配準(zhǔn)算法并未考慮點(diǎn)云隨機(jī)誤差相關(guān)性的影響及其抗差穩(wěn)健估計(jì)。因此,顧及點(diǎn)云相關(guān)性抗差加權(quán)點(diǎn)云配準(zhǔn)算法的研究具有重要的理論意義與應(yīng)用價(jià)值。針對(duì)點(diǎn)云配準(zhǔn)中存在的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換核心問(wèn)題,本文以三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換Gauss-Helmert模型為基礎(chǔ),研究了顧及點(diǎn)云數(shù)據(jù)物理特性、幾何特性加權(quán)及相應(yīng)的抗差穩(wěn)健估計(jì)點(diǎn)云配準(zhǔn)算法,并取得了一定的成果。本文的主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)論包括:(1)研究了 Delaunay 點(diǎn)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(dǎo)了點(diǎn)云配準(zhǔn)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(dǎo)了點(diǎn)云配準(zhǔn)的高斯赫爾模特(Gauss-Helmert,GH)模型,并采用仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析了 Delaunay-ICP算法、LS-GM算法和TLS-GH算法的點(diǎn)云配準(zhǔn)效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在配準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)確定時(shí),TLS-GH算法的配準(zhǔn)精度最高,LS-GM算法和TLS-GH算法的配準(zhǔn)精度均高于Delaunay-ICP 算法。(2)在等權(quán)點(diǎn)云配準(zhǔn)Gauss-Helmert模型算法的基礎(chǔ)上,考慮到掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)的物理特性與幾何特性,給出了測(cè)距測(cè)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(shí)現(xiàn)了加權(quán)整體最小二乘(Weighted Total Least Squares,WTLS)的點(diǎn)云配準(zhǔn)算法,并通過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)得出部分有益成果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,測(cè)距測(cè)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(dāng),各種定權(quán)的WTLS算法對(duì)點(diǎn)云配準(zhǔn)精度有一定的改善。(3)在測(cè)距測(cè)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(diǎn)云配準(zhǔn)抗差穩(wěn)健估計(jì)算法,結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)出相應(yīng)的迭代計(jì)算方法與精度評(píng)定公式,并設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)對(duì)算法進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)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(diǎn)云配準(zhǔn)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(duì)較好。圖[23];表[17];參[100];
【學(xué)位單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)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(xiàn)】

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本文編號(hào)：2882333