[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

说明书

本发明提出了一种基于长条带多站点云的链式高精度拼接与平差方法，包括基于随机采样一致定理的扫描数据拼接、条带点云数据的配准及平差方法：然后利用平差后的旋转平移矩阵重新整体拼接。本发明采用的随机采样一致定理算法能自动寻找靶标对应点求解拼接模型矩阵方法，不需要点云模型之间的变换初始值，并可分析链式高精度拼接过程中的误差来源。随机采样一致定理方法点云的链式拼接算法具有很好的鲁棒性，能够利用靶标点实现多测站点云之间的链式自动拼接，利用闭合条件的整体平差方法可以很好的消除点云拼接累积的闭合差，在长条带激光扫描点云的高精度链式拼接中有很好的效果。

技术领域

本发明涉及计算机图像处理领域，尤其涉及一种基于长条带多站点云的链式高精度拼接与平差方法。

背景技术

在点云链式拼接算法研究方面，自动点云拼接算法通常是利用点云本身特征进行拼接，其中最为常见的是ICP算法，但是该算法需要点云之间相对精确的初始位置关系，且存在计算量大的缺点，虽然国内外学者对其进行了一系列改进，但仍难以实现大数据量的地面激光扫描数据的配准。另一类点云配准算法是以点云中具有可描述性的点、线、面作为配准基元来实现点云的自动配准，但是目前对此类特征的描述缺乏统一的标准，且该算法要求待配准点云中有明显的特征，没有良好的鲁棒性。在多站点云拼接误差处理方面，有些算法给出了多站拼接中误差传播的模型并进行了验证，但是没有给出消除累积误差平差方法。也有些研究利用最终的累积拼接误差对所有测站进行了误差分配，但这并不是严格意义上的平差,可靠性和鲁棒性不够理想。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种减少累计误差平差影响、链式点云拼接平滑、稳定、可靠的基于长条带多站点云的链式高精度拼接与平差方法。

本发明的技术方案是这样实现的：一种基于长条带多站点云的链式高精度拼接与平差方法，包括以下步骤：

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；利用多余观测条件进行整体平差；

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。

在以上技术方案的基础上，优选的，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；