[发明专利]一种基于长条带多站点云的链式高精度拼接与平差方法

权利要求书

1.一种基于长条带多站点云的链式高精度拼接与平差方法，包括以下步骤：

A)基于随机采样一致定理的扫描数据拼接：在地面三维扫描仪完成数据采集后，从中提取出扫描靶标点的坐标，然后利用随机采样一致定理从两组不同的靶标点之间的寻找靶标点之间的对应关系，实现两站点云之间的拼接；

B)条带点云数据的配准及平差：对产生的误差进行配准与平差的主要过程包括：利用靶标进行点云配准；配准误差的传播规律；利用多余观测条件的整体平差；

首先，利用靶标进行点云配准，利用靶标的空间位置不变性，从不同角度扫描靶标，得到了靶标在不同扫描坐标系下的坐标，利用坐标信息进行刚体变换，完成拼接；

然后配准误差的传播规律；

最后，利用多余观测条件的整体平差，

C)利用平差后的旋转平移矩阵重新整体拼接。

2.如权利要求1所述的一种基于长条带多站点云的链式高精度拼接与平差方法，其特征在于：两站点云之间的拼接的具体步骤为：给定两组点集A和B，随机挑选出3个点a₁,a₂,a₃∈A，计算向量的模，并从点集B中寻找向量b1,b2∈B，使得threshold1为值域；以同样的方式在点集B中寻找向量的对应关系，如果三组对应关系在点集B中恰好为三个点b₁,b₂,b₃，那么即认为点集A₁(a₁,a₂,a₃)和点集B₁(b₁,b₂,b₃)为一组对应关系；利用以下公式：

R₀a_n+T₀＝b_n,n∈0，1，2；

可求得两测站之间的旋转矩阵R和平移向量T的初值R₀,T₀，并同时计算点残差向量

两站拼接的中误差计算公式为：

利用上述得到的矩阵初值R₀,V₀计算点集A中所有的点在点集B坐标系中的映射C，再计算点集C中每个点c_n在点集B中的最邻近点b_n，如果threshold2为值域，则认为(a_n,b_n)也为一组对应点，a_n为c_n在点集A中的对应点；找到全部的对应点，更新点集A₁(a₁,a₂,...,a_n),B₁(b₁,b₂,...,b_n)，从而得到新的旋转矩阵R₁和T₁；重复上述步骤，在第k次迭代时如果满足下列条件之一时即更新矩阵R和T：

(1)点集A₁,B₁中对应点的个数n_kn_k-1；

(2)点集A₁,B₁中对应点的个数n_k＝n_k-1，但残差值m_k＜m_k-1；

当对应点点数n＞n_threshold，且拼接中误差m＜m_threshold终止迭代，n_thershold为对应点点数n的阈值，m_thershold为中误差m的阈值，获得最终的旋转矩阵R和平移向量T。