針對傳統(tǒng)ICP配準(zhǔn)算法無法抵抗常規(guī)粗差點(diǎn)對配準(zhǔn)精度的影響問題,研究了基于配準(zhǔn)殘差分布函數(shù)點(diǎn)對定權(quán)的改進(jìn)ICP配準(zhǔn)算法,推導(dǎo)了基于配準(zhǔn)殘差分布函數(shù)的點(diǎn)對殘差權(quán)重值計(jì)算公式,在此基礎(chǔ)上采用冪法解算單位四元數(shù),最終在速度和精度2個(gè)方面完成對原始ICP配準(zhǔn)算法的優(yōu)化。采用C⁺⁺編程語言將改進(jìn)的ICP點(diǎn)云配準(zhǔn)算法程序化,利用Rigel LMS-Z420i三維激光掃描儀對某雕像進(jìn)行掃描,通過自編程序?qū)谐Ｒ?guī)粗差點(diǎn)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)實(shí)驗(yàn),將基于點(diǎn)對權(quán)重的改進(jìn)ICP算法與標(biāo)準(zhǔn)ICP算法進(jìn)行比較,結(jié)果表明基于點(diǎn)對權(quán)重的改進(jìn)ICP算法能夠有效處理配準(zhǔn)數(shù)據(jù)中存在粗差點(diǎn)的情況,是一種比較精確的抗差配準(zhǔn)算法,可對現(xiàn)存配準(zhǔn)算法進(jìn)行有效補(bǔ)充。 

【文章來源】：地理空間信息. 2020,18(06)

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

傳統(tǒng)ICP算法和改進(jìn)ICP算法的對比結(jié)果

分析圖3可知，傳統(tǒng)ICP算法的配準(zhǔn)結(jié)果在3個(gè)視場角度的雕像基座邊緣處都存在明顯的錯(cuò)開現(xiàn)象，即左右兩幅點(diǎn)云在雕像基座部位沒有很好地拼接到一起，而雕像基座上部的人物部位拼接吻合度良好且2種算法效果基本保持一致，說明在雕像基座前部加入的粗差點(diǎn)對傳統(tǒng)ICP算法的解算產(chǎn)生了干擾，并且主要影響區(qū)域?yàn)榇嬖诖植畹牡裣窕课�。觀察基于點(diǎn)云權(quán)重的改進(jìn)ICP算法在3個(gè)視場角度的配準(zhǔn)結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)左右雕像點(diǎn)云都很好地拼接到一起，基座部位拼接的吻合度良好且沒有出現(xiàn)明顯的錯(cuò)位現(xiàn)象，說明基于點(diǎn)云權(quán)重的改進(jìn)ICP算法有效抵御了粗差點(diǎn)對配準(zhǔn)結(jié)果的干擾，2種算法每次迭代時(shí)的均方誤差和計(jì)算性能分別如圖4、表1所示。由圖4可知，基于點(diǎn)云權(quán)重的改進(jìn)ICP算法迭代計(jì)算的收斂速度總體上快于傳統(tǒng)ICP算法，具有更快的收斂效率。由表1可知，基于點(diǎn)云權(quán)重的改進(jìn)ICP算法迭代10次雖然遠(yuǎn)少于傳統(tǒng)ICP算法的19次，但是計(jì)算耗時(shí)卻要多于傳統(tǒng)ICP算法，分析其原因是基于點(diǎn)云權(quán)重的改進(jìn)ICP算法在每一步常規(guī)ICP迭代計(jì)算中都要進(jìn)行一次選權(quán)迭代計(jì)算，增加了算法的時(shí)間和空間的復(fù)雜度，因此計(jì)算耗時(shí)有所增加，但改進(jìn)的ICP算法的配準(zhǔn)結(jié)果的均方根誤差要遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)算法，其計(jì)算精度更高。

由于常規(guī)粗差點(diǎn)產(chǎn)生的原因很多，其規(guī)律很難把握，因此很難在實(shí)際的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中提前對其準(zhǔn)確定位，為了驗(yàn)證本文算法對常規(guī)粗差點(diǎn)的影響，在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中人為在經(jīng)過公共點(diǎn)提取后的右視雕像基座的正前方增加450個(gè)粗差點(diǎn)（見圖2），以確保粗差點(diǎn)都在配準(zhǔn)的公共區(qū)域內(nèi)部，具體做法是先對該部位求取擬合平面，再根據(jù)擬合平面點(diǎn)云厚度的3倍值作為粗差值加入到該區(qū)域。圖2 加入粗差的右視公共點(diǎn)云

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3214155