【摘要】：激光雷達(Light Detection and Ranging,LIDAR)技術(shù)具有精度高、自主性強、自動化程度高、高效率等特點,其在導航技術(shù)、航空測繪和地質(zhì)災害預防預報等領域應用廣泛。由于LIDAR探測的空間目標復雜度較高,LIDAR點云采集通常需要從不同視角對空間目標進行掃描,再利用拼接算法將相鄰測站點云進行拼接,從而實現(xiàn)對空間目標的完整表達。高精度的LIDAR點云拼接是實現(xiàn)點云整體性和保證空間目標三維表面拓撲重建的關(guān)鍵。直線是LIDAR點云里高級幾何特征描述符號,具有更強的幾何拓撲性和幾何約束性。本文提出基于對偶四元數(shù)的LIDAR點云拼接方法,利用Plücker直線表示LIDAR待拼接測站LIDAR點云與基準測站LIDAR點云間的同名直線,用對偶四元數(shù)實現(xiàn)同名直線在空間中的螺旋運動,再根據(jù)同名Plücker直線重合的幾何拓撲關(guān)系,建立Plücker直線共線條件方程,實現(xiàn)待拼接測站LIDAR點云與基準測站點云間的相對位姿參數(shù)的解算。針對待拼接測站LIDAR點云和基準測站LIDAR點云存在位置、姿態(tài)和比例縮放差異的問題,提出了基于直線簇約束下的LIDAR點云拼接方法。首先根據(jù)直線間相交、平行和異面的拓撲關(guān)系,分別對待拼接測站和基準測站LIDAR點云的直線進行聚簇,構(gòu)建直線簇;然后,分別將同名直線用Plücker坐標表示,通過待拼接測站LIDAR點云的直線簇在空間中的螺旋縮放運動,使其與基準測站LIDAR點云的直線簇比例尺一致,且同名Plücker直線重合,構(gòu)建基于直線簇的共線條件方程,實現(xiàn)了比例因子和相對位姿一體化解算。本文的研究成果為實現(xiàn)城市空間信息的完整表達提供了數(shù)據(jù)支撐。
【圖文】：

按照測距原理不同，主要分為三角測量式、相位測量式、脈沖式以及脈沖-相位測量四種。2. 機載 LIDAR 系統(tǒng)定位原理機載激光雷達對地定位采用了空間幾何向量的原理，通過精確測定遙感器的空間位置、姿態(tài)參數(shù)和遙感器到地面目標距離方法試驗三維對地測量。如圖 1.2 所示，通過 GPS 定位 G 點三維坐標與 INS 系統(tǒng)測量的姿態(tài)角信息，通過幾何關(guān)系即可求解出待測點 P 的三維坐標值。

LIDAR點云拼接原理示意圖
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN958.98
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本文編號：2528502