基于有向包围盒的尺度点云配准算法

为了提高激光点云的配准精度和效率,解决两片点云之间存在尺度变换的配准问题,提出了一种基于有向包围盒的尺度点云配准算法.首先,分别生成两片点云的空间有向包围盒,利用两个包围盒对应边的比值计算尺度因子.然后,将目标点云包围盒进行尺度放缩,再利用包围盒对应顶点的关系计算旋转矩阵.同时,引入点云的单位向量和,以单位向量和之间余...     

基于深度传感器的多视角点云配准研究

为了解决大尺寸对称物体在多视角配准过程中出现的误匹配点对和累计误差问题,提出了 一种基于深度传感器的多视角点云配准算法.首先,使用深度传感器获取目标物体不同视角下的多片点云并进行预处理,对物体单侧相邻点云采用超四点快速鲁棒匹配算法(Super 4-points congruent sets,Super4PCS)进行粗配准,利用改进的点到平面ICP算法去除误匹配点对并进行精配准,之后将左右两部分的点云拼接,从而获取完整的三维点云模型.最后,针对多视角配准出现的累计误差问题,提出了一种全局优化方法从而减少累计误差.实验结果证明所提方法可以精准地完成多视角点云配准,获得准确的三维点云模型.     

融合特征点提取的三维点云配准方法

为了改进传统迭代最近点云配准方法配准精度低,需要较好的初始输入变换矩阵等问题,提出一种基于分块思想结合点云平面拟合提取特征点的改进型点云配准方法。首先,对点云进行分块,结合随机采样一致性定理进行块状点云的平面拟合和特征点提取。其次,采用快速点对直方图来描述点云特征,利用采样一致性配准算法进行初始配准,为精配准奠定良好的基础。精配准通过K-D树改进加速迭代最近点算法,实现点云的整体配准。试验结果表明,所提出的点云配准方法在两种测试集上相较于传统最近迭代点方法,在配准精度上提升89.23%和31.45%,相较于其他点云配准方法,提出的方法也有一定的优势。     

基于下采样优化的点云配准方法

针对点云数据量庞大导致配准效率低下以及部分空间结构复杂易产生误匹配等问题,提出一种基于精简点云优化粗配准的点云配准算法。在体素下采样的基础上根据邻域点到中心点法线的角度均值差提取关键点;采用快速点特征直方图(FPFH)作为特征描述子;并在对应关系查找方面,根据邻近匹配对之间向量夹角的相似性结合随机抽样一致性(RANSAC)算法进行筛选优化,精确对应关系,完成粗配准;最后通过ICP算法实现精配准。实验结果表明,在点云表面空间变化差异较大的地方,所提算法能够有效地提取关键点,良好的对应关系为后续精配准提供了较好的初始位姿,有效地缩短了点云配准时间。     

局部距离优化的点云配准算法

为了降低多视觉点云配准过程中易产生的误匹配等问题,提高配准效率,提出一种加权距离均值的关键点提取算法。以点云表面某点为中心,计算邻近点到中心点处切平面的加权距离均值,以此筛选出具有局部特征信息差异的关键点;选择快速点特征直方图(Point Features Histograms, FPFH)作为关键点的特征描述子;在匹配对应点对方面,采用一种基于邻近匹配对欧氏距离相对一致性的对应关系查找策略,结合随机抽样一致性(Sample Consensus Initial Alignment, RANSAC)算法确定对应点集,得到最优初始变换矩阵完成粗配准;最后使用迭代最近点(Iterative Closest Point, ICP)算法进行精配准。实验结果表明,所提算法在有效提取关键点的基础上提高了对应关系的准确性,较好的初始位姿使得ICP算法最终的收敛速度与传统点云配准算法相比平均提高了约47.75%,具有较好的配准效果。     

基于并行粒子群优化的三维点云配准算法

针对基于群智能优化的点云配准算法计算时间长的问题,提出一种基于CUDA的并行粒子群配准算法.以点对点距离最短为适应度函数,利用粒子群算法各粒子天然的并行性,将运算过程分配到GPU的各个线程中计算变换参数.由于GPU多个线程运算同时执行互不干扰,极大地提高了粒子群的运算速度,从而可以实现点云的快速、精确配准.实验结果表明,该算法既克服了ICP算法对点云初始位置要求高的缺点,又有效解决了基于群智能优化的点云配准算法计算时间长的问题.     

基于SIFT特征点结合ICP的点云配准方法

在点云配准过程中,针对迭代最近点(ICP)算法对点云初始位置依赖性强且迭代速度慢的问题,提出一种基于尺度不变特征变换(SIFT)特征点结合ICP的点云配准方法.首先利用SIFT算法提取待配准点云和目标点云的特征点;接着计算出特征点的快速点特征直方图(FPFH)特征;然后依据该特征使用采样一致性初始配准(SAC-IA)算...     

基于FPFH和法向量的改进点云配准算法

针对飞行时间法(TOF)获取点云的相关特点,提出一种适用于TOF点云的改进配准算法,首先使用FPFH特征对点云进行粗配准;在精配准阶段,通过法向量夹角特征采样的方法来减少点云的点数,同时又保留点云的关键信息点,并引入KD树和RANSAC方法来改进ICP的配准效率。实验结果表明,该算法具有良好的配准效率和精度,同时具有较大的适用范围。     

基于改进三维形状上下文的点云配准

针对目前常用配准算法不能满足生产制造行业中高精度工艺要求的问题,本文基于三维点云提出一种改进三维形状上下文（3DSC）点云配准的有效解决方案。首先,通过改进的降采样方式设定阈值采集轮廓点云,对采集的点云依次进行三维网格划分形成形状上下文。然后,进行改进的3DSC初始配准,进而采用迭代最近点（ICP）精确配准,实现了源点云与目标点云之间的旋转平移变换。为验证改进算法的有效性,采用FPFH-ICP、PFH-ICP、传统3DSC和本文改进算法进行配准实验对比。实验结果表明,对于bunny点云和flowerpot点云,本文改进算法精度分别可达2.25355e-05m和9.96902e-06m,明显优于其他算法的配准精度。与传统3DSC配准算法相比,改进的3DSC配准算法可节省75%~85%的配准时间。改进的3DSC点云配准方法有利于提高配准精度且能优化配准时间,提高了配准效率。     

基于改进ICP算法在滑坡点云配准中的应用研究

点云配准是三维激光扫描数据预处理的基本环节,其配准效果直接影响到后期三维模型成果质量?针对点云配准过程中传统ICP算法的配准方向错误?收敛速度慢?效率低等不足之处,本文基于Matlab平台实现改进ICP算法,分别使用传统ICP算法和改进ICP算法对某滑坡点云数据进行配准并对配准结果进行分析?实验表明,改进的ICP算法提...     

基于信息论的KL-Reg点云配准算法

针对含有高噪声、体外点及不完整点云数据的配准失效问题,该文提出以信息论为理论基础,相对熵度量点云相似度的KL-Reg算法。该算法不需要显式地建立对应关系,首先将点云数据建模为高斯混合模型,然后用相对熵度量高斯混合模型间的分布距离,最后通过最小化分布距离计算模型变换。实验结果表明所提的KL-Reg算法配准精度高、稳定性强。     

基于多尺度特征及点距离约束的点云配准

已有匹配算法对低重叠度点云的配准精度较低,且对不同尺度的点云比较敏感,为了达到较好的配准效果,需要对点云进行预处理或调节较多参数.快速点特征直方图(FPFH)的复杂度较低,且能保留点云的大部分特征,因此,基于点云的FPFH提出了一种改进的配准算法.首先,基于FPFH提取多尺度特征的关键点,以适应不同规模的点云数据集,同...     

一种改进的基于快速点特征直方图的ICP点云配准算法

为了克服迭代最近点(ICP)算法鲁棒性差、配准精度低的问题,提出了一种改进的基于快速点特征直方图(FPFH)的ICP点云配准算法.首先,基于改进内部形态描述子和法向矢量角的变化来提取点云特征;其次,使用指数函数优化欧氏距离,并将优化的欧氏距离作为FPFH算法的权重系数,用于特征点描述,从而保证利用初始对齐估计得到更准确...     

基于伪特征四边形的三维点云配准算法

为解决传统描述符算法在进行圆孔局部配准时存在精度低、耗时长的问题,提出了一种通过借助构建伪特征四边形实现圆孔三维点云配准算法。首先提出了基于直径系数加权的圆孔骨骼识别算法,该算法引入向量夹角阈值实现直径特征系数加权,提取出圆孔骨骼点作为关键点;然后,基于圆心特征提出了新的描述符,在圆孔骨骼的中心构建了伪特征四边形,实现关键点的粗配准;接着,采用ICP算法对关键点进一步配准,并将得到的变换矩阵应用到圆孔局部上实现粗配准;最后,使用ICP算法实现圆孔局部的精配准。实验结果表明,与传统算法相比,配准误差降低10.41%以上,配准速度提高54.22%以上,且具有更强的鲁棒性。     

基于邻域表面形变信息加权的点云配准

为了提高点云的配准精度,解决单一特征导致迭代最近点(ICP)算法在噪声干扰和数据缺失的情况下鲁棒性差的问题,提出一种基于邻域表面形变信息加权的点云配准方法.先为简化点的邻域信息提出以邻近点数量为约束的邻域构建方法,考虑邻近点对采样点的影响并引入加权方法提高内部形态描述子(ISS)特征点提取算法的提取效率;计算邻域的法向...     

基于交叉注意力的三维点云配准研究

由于传感器的噪声以及遮挡等情况造成部分点云缺失,使得三维点云配准算法的精度面临挑战。本文提取全局与局部特征,通过多尺度特征缓解了噪声及不完整点云对于算法精度的影响。同时,使用交叉注意力对两帧点云进行上下文特征匹配以得到变换特征,加强了点云间的特征交互。在ModelNet40数据集上的实验表明,相比于RPM-Net,在对数据加入噪声且缺失部分点云的情况下,本文所述方法的各向异性旋转误差降低31%,平均平移误差降低33%,可以实现高精度和鲁棒性的点云配准。