面向全局坐标变换的点云配准实现及精度评价

三维激光扫描仪在地形测绘、数字城市、文物保护等方面具有广泛应用,但在数据处理中通常需要进行点云配准及坐标系转换。本文针对点云配准中精度要求高、计算量大等问题,提出面向全局坐标变换实现点云配准的方案,无需进行最近点搜索计算和测站之间的多次迭代计算,大大减少了计算量,且不受点云分辨率的影响;同时分别采用矩阵的LU分解和SV...     

基于直方图相似特征的电力杆塔点云快速匹配方法研究

在分析电力杆塔点云特征基础上结合特征点描述要求,提出了基于距离直方图和角度直方图相似性的点云特征,实现了对点云的快速配准.针对点云数目和密度较小的点云数据,基于距离直方图和角度直方图特征的点云配准方法比传统的基于FPFH特征的点云配准方法的配准精度和配准效率更高.     

球标靶在点云数据配准中的应用分析

在基于特征的点云配准方法中常用到两种标靶,平面标靶和球标靶。本文在介绍平面标靶和球标靶特点的基础上,用实例比较了球形标靶和平面标靶在点云配准中的精度,并归纳了球标靶在点云配准中的工作流程,同时提出了一种用全站仪提取球心坐标的方法,分析评价了该方法的精度,并编程实现了点云数据从扫描仪坐标系向目标坐标系的转换,为球标靶在点...     

顾及病态的融合解算坐标转换模型研究

针对传统Bursa坐标转换模型存在法方程矩阵病态与不适用于大旋转角的问题,基于坐标中心化与罗德里格矩阵融合模型,探讨各种类型旋转角对坐标转换精度的影响.通过坐标重心化减小了参与计算的坐标数值,弱化数值之间的复共线性,分两步解算旋转参数、尺度因子与平移参数,通过正则化解算平移参数,弱化旋转参数与平移参数的复共线性,利用罗...     

基于SIFT-SRBICP算法特征点云提取与配准研究

针对图像特征点提取效率低和稳定性差,点云集在实际情况下由于尺度变换引起的匹配不准确和旋转角变化过大引起的配准效果不佳的问题。本文对SIFT、SURF及ORB三种算法进行对比分析,验证了SIFT算法在解决图像特征点提取问题上优于其它两种算法。本文采用SIFT算法进行特征点提取,并提出基于改进型的SRBICP算法对点云进行配准,该方法不仅增加了初始信息素的随机性和考虑了尺度矩阵的边界,并加入了旋转角约束矩阵、动态迭代系数以及退火系数等因素对点云配准模型进行构建。最后采用基于开源GNU/Linux系统所搭载的的Ubuntu操作系统,在Ubuntu系统平台上进行仿真实验,实验结果表明,改进后的算法比传统ICP算法配准精度提高了约50%,同时配准速度提高了约40%。     

三维激光扫描数据配准方法

三维激光扫描是近年来兴起的一种全新的测量技术,能快速获取研究物体表面海量的3D坐标信息,即点云。由于三维激光扫描具有数据获取速度快、精度高、不接触物体等优点,因此利用点云进行场景的三维重建成为人们研究的热点,其中点云配准是其中的关键技术之一。本文简述了点云配准的概念,对各种点云配准方法进行了阐述及分析,总结了当前点云配准中存在的问题及进一步的研究方向。     

点云测站间标靶布设对配准精度的影响

地面三维激光扫描常涉及到测站间标靶布设及点云配准,而标靶布设对点云配准和后续数据处理有着重要影响。本文对测站间不同标靶的布设方式进行组合试验,研究标靶布设对点云配准的影响。实验表明,转换精度与点到最近公共点的距离存在一定距离关系。同时合理布设标靶,可降低标靶自身误差对转换成果的影响。     

空间相似变换的直接解法及比较研究

求解空间相似变换问题是指在多余控制条件下确定尺度、平移和旋转参数,测绘领域的传统解法是给定待求参数的初值后按最小二乘法迭代求解,其缺点是需要预先给定参数初值以保证正确收敛。而直接解是以旋转矩阵正交为约束条件在最小二乘准则下通过奇异值分解得出的,无需参数初值和迭代计算,可以解决大旋转角度的估计问题。本文给出了基于正交Procrustes分析的直接解法,基于正交规范分解的直接解法和基于单位元数的直接解法的解算原理和过程,对计算模型、解算精度、计算速度和抗粗差能力与传统方法进行了模拟比较分析,旨在推广直接解法在测绘领域的应用。     

罗德里格矩阵在相机外参数初值求解中的应用

为了解决近景摄影测量中因方程的非线性特征及大角度现象所导致的外参数初值解算困难或精度不高的问题,本文引入了罗德里格矩阵,主要利用罗德里格矩阵根据角锥法所求解的公共点来解算相机的外参数初值。此方法不仅简化了其解算过程,避免了由角度函数引起的非线性特征,而且减弱了大角度对解算精度的影响。实验证明,罗德里格矩阵结合角锥法解算出的外方位线元素初值精度误差在0~10mm之间,角元素初值精度误差在0~0.3°之间,足够用于外参数精确值的解算,具有较高的实用价值。     

基于透视强度影像特征的点云配准算法

针对大规模测绘项目,靶标的布设和定位通常耗费大量人力。本文提出基于透视强度影像特征的点云配准算法,对于站—站配准,首先利用点云数据生成待配准点云的透视强度影像;其次,从强度影像中提取角点,通过特征匹配的方法确定同名点,并将同名点的像点坐标转换为物方三维坐标;最后,依据同名点的三维坐标,基于奇异值分解方法估计站—站之间的配准参数,并在配准参数解算过程中使用随机抽样一致算法剔除同名点粗差。通过实验结果验证该方法的稳健性和有效性。     

构件吊装旋转存在问题的分析与计算

通过对单机两点及双机三点吊的整个旋转立直过程进行计算机数值分析,说明构件吊装最大截面弯矩不一定发生在水平状态,而可能出现在构件旋转立直的某个角度,进而指出了施工规范中规定吊点位置仅考虑了构件水平吊装,而没有考虑构件旋转过程,据此提出规范修改建议。     

SVD算法在建筑物点云数据配准中的应用

点云数据配准是点云数据处理的一个关键性环节。配准的目的就是为了得到不同视角下点集之间的平移向量与旋转矩阵。SVD算法(Singular Value Decomposition,奇异值分解法)是一种可靠的求解平移向量与旋转矩阵的方法。本文通过对建筑物扫描点云数据进行配准,从点云重叠度、噪声、初始配准状态三个方面讨论SVD算法的精度和时间消耗问题,实验结果可以作为点云数据预处理很好的参照。     

数据转换中弧线失真问题的研究

平台多样性造成数据的转换十分频繁,但由于各类原因数据转换中总出现数据失真问题,特别是弧线曲线类数据。本文尝试使用弧线数据转换后特征点位置不变这一特性,通过重新定义弧线起始角、旋转角和结束角,利用特征点反算起始角、旋转角和结束角,之后再利用平台自身函数通过计算得到的角度参数重新构建弧线,不仅实现了一般圆弧的转换,也实现了椭圆弧的无损转换。     

离散三维激光点云的点阵化输出方法研究

研究了三维激光点云的二维点阵化输出方法,分析了重建各个离散点之间的拓扑关系,探讨了其重建结果,最后通过实验验证了该方法的有效性,为后续的点云配准与三维建模工作奠定了基础。     

普通液压挖掘装载机工装机构的功能与运动分析

本文详细地论述了普通液压挖掘装载机工装机构及其各分机构的功能;采用了矩阵理论和旋转坐标的原理,导出了工作装置各分机构的旋转矩阵以及工装各铰点瞬时运动位置的矩阵计算公式;并借助于复合运动的理论,导出了各种工况下液压挖掘装载机斗齿尖瞬时速度的计算表达式。     

基于三维点云配准的矩形隧道管片预拼装方法研究

对于隧道建设施工质量和安全而言,工厂预制的隧道管片能否正常拼装,拼装精度的测设至关重要。通过实例工程,介绍了基于三维点云配准的矩形隧道管片预拼装方法,从点云配准原理、虚拟拼装步骤、拼装效果等方面阐述这种适应于矩形隧道衬砌管片的预拼装方法。实际应用效果表明,该管片预拼装方法精度高,对人工和场地环境要求低,是一种不错的施工现场隧道管片安装精度测设和复核手段。     

基于罗德里格矩阵的点云初始配准研究

将罗德里格矩阵用于解算转换参数,缩小两待配准点云之间的旋转和平移错位,实现初始配准,为进一步的点云精确配准提供良好的粗配准姿态,具体实验结果表明,该方法可以得到理想的粗配准效果。     

地面三维激光扫描仪定向法

如何有效地提高多站点云配准的精度和效率,使地面三维激光扫描技术广泛应用到大场景监测项目中是近年研究的热点。随着单站点云数据量的不断增加,传统的点云配准方法效率低、精度差,容易引起误差的传播。通过设计定位基座,直接对地面三维激光扫描仪进行定位,并根据提出的控制网定向法对其进行定向,使地面三维激光扫描仪可以直接获取目标坐标系下的点云数据。同时本文提出了定位基座的设计原理和检校方法,并通过实例分析比较,证实了该方法具备高精度和高效率。     

适合大旋转角度的坐标变换方法及其程序实现

文中阐述了使用非线性平差,并且使用方向余弦参数进行约束进行大旋转角度的三维坐标转换参数计算的方法,并且使用Matlab语言编程实现,该方法在适合于任何角度的空间直角坐标旋转,并且具有非常重要的应用价值。     

附约束条件的主距检校迭代算法及解算精度的模拟分析

主距检校是指通过立体像对同名像点的影像坐标恢复相机的两个主距值,现有方法主要是基于基本矩阵的闭合或分解解法,该方法的精度和稳定性不高,对量测误差较敏感,在某些情况下难以获得理想的定向结果。本文根据直接方法的初值给定主距的约束范围,然后用一维黄金分割搜索法同时得到主距和相对定向参数的最小二乘解,为保证收敛半径和速度,采用单位四元数代替常规的欧拉角表示旋转矩阵,并模拟分析了像点量测误差、镜头畸变以及像主点位置对主距检校精度的影响,并以一组实测数据验证。