[发明专利]一种基于杆状构筑物的公路点云自动配准方法

权利要求书

1.一种基于杆状构筑物的公路点云自动配准方法，其特征在于，无需利用人工标志点进行配准工作，通过形状规则、根基稳定且在公路场景下较为常见的杆状构筑物，完成公路点云的配准工作，方法主要包括以下阶段：

第一阶段：专注点云数据中杆状构筑物的自动提取与分割工作；

第二阶段：对第一阶段提取与分割后得到的杆状构筑物点云进行参数的提取，并且对两期数据中提取到的同名杆状物进行自动匹配；

第三阶段：利用匹配后的杆状构筑物以及其参数，进行两期数据间旋转与平移信息的获取，以完成配准工作；

在第一阶段中对杆状构筑物的自动分割和提取使用二次聚类法，具体步骤如下：对点云数据进行水平方向上的切片处理，之后对各个切片上的点云进行欧式聚类分割，以初步分割出杆状构筑物上的点，在这个过程中，通过对聚类点数量的限制以及控制聚类形状与杆状物形状的符合程度，对初步提取效果进行优化，之后在水平投影面上，对所有切片上的聚类结果进行第二次欧式聚类，并通过聚类数量的限制对第二次聚类结果进行优化，以得到快速且有效的杆状构筑物识别及分割效果；

在第二阶段中对上一阶段提取出的杆状构筑物进行参数提取与匹配，参数提取使用随机采样一致性算法，并在提取过程中依据杆状构筑物特性，对提取出模型的角度和半径进行约束，以加快迭代提取速度并且提升提取效果，在第二阶段使用的随机采样一致性算法中参数设置：包括以圆柱为模型的杆状物中心线信息，并结合路面信息的自动提取通过计算中心线与路面交点的形式，获取杆状构筑物的中心点信息（Xc，Yc，Zc），路面自动提取的方法结合第一阶段中的切片信息，利用包含地面点切片与不包含地面点切片间点数的差异，初步提取出地面点集，之后利用RANSAC算法以平面为模型对地面信息进行获取，参数包括平面模型参数（a，b，c，d），中心点计算如下式所示：

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2.根据权利要求1所述的基于杆状构筑物的公路点云自动配准方法，其特征在于，所述第三阶段利用提取出的杆状构筑物信息利用欧拉角原理进行旋转矩阵和平移值的求取，利用中心线信息对欧拉角进行求取后，可利用欧拉角获取旋转矩阵，之后利用旋转后对应杆状构筑物中心点坐标之间的差距，确定平移向量，此时，利用杆状构筑物的配准工作结束。