[发明专利]一种基于面特征的多平台点云匹配方法

说明书

本发明公开了一种基于面特征的多平台点云匹配方法，属于移动测量点云匹配技术领域。本发明实施步骤如下：采集获取目标物的点云数据，进行数据去噪预处理，将预处理后原始点云坐标系转换到以重心为坐标原点，坐标轴方向不变的局部坐标系；从获取的点云数据中均匀地选取三对或三对以上的匹配平面，采用稳健RANSAC算法进行平面拟合以提取公共面的平面参数(A，B，C，D)，进行平面点云的自身平整度评价；基于三对或三对以上对应平面的平面参数，将旋转参数换为非线性模型后进行线性化处理，平移参数不变，采用整体最小二乘法进行参数求解；基于平差结果的改正数对待配准平面的相关性进行评价，对不满足要求的平面进行重新选取；基于坐标转换模型，完成点云的匹配。

技术领域

本发明公开了一种基于面特征的多平台点云匹配方法，属于移动测量点云匹配技术领域。

背景技术

目前，车载、机载、单站LiDAR扫描仪受到搭载平台姿态、控制点精度、GPS精度、惯导精度等影响，所采集到的多源数据坐标系之间存在微小的偏差。上述各平台采集方式均有一定的适用条件，在实际生产应用中，需要多平台点云数据进行匹配融合，以获得目标地物的多维、多时空点云数据。为了充分利用多源数据中的信息，需要匹配多源点云数据的坐标系并根据同名特征(点、线、面)完成点云的拼接。点云拼接的精度影响后续数据处理的精度，因此，点云拼接是数据处理的关键一步。

在体测量模式中，对同一表面的两次测量可能不存在公共点，因此需要研究基于模型或者基于特征的坐标转换方法；平面是一种广泛存在于自然界的规则模型，若能从点云数据中拟合出多个平面，并利用公共平面进行坐标转换，则能避免现有技术中，需要从海量的点云数据中寻找公共点的缺陷。

发明内容

本发明公开了一种基于行驶方向结构特征约束的道路标识线提取方法，以解决现有技术中，需要从海量的点云数据中寻找公共点的问题。

一种基于面特征的多平台点云匹配方法，包括以下步骤：

S1.通过架设在不同平台上的数据采集设备采集目标区域的地物，获得不同平台下的原始点云数据并进行预处理；

S2.通过人机交互的方式，从预处理后的点云数据中均匀地选取三对或三对以上不共面的匹配平面，采用稳健RANSAC算法进行平面拟合并提取公共面的参数，进行平面点云的自身平整度评价；

S3.基于三对或三对以上对应平面的平面参数，将旋转参数化为非线性模型，进行线性化处理，平移参数不变，采用整体最小二乘法进行参数求解；通过基于平差结果的改正数，对待配准平面的相关性进行评价，对不满足要求的平面进行重新选取；

S4.基于坐标转换模型，完成点云的匹配。

步骤S1在数据处理阶段，将不同平台点云原始数据进行滤波去噪预处理，将预处理后点云坐标系转换到以重心为坐标原点、坐标轴方向不变的局部坐标系；局部坐标原点计算公式如下：其中，[x₀，y₀，z₀]表示局部坐标系原点，[x_i，y_i，z_i]表示第i个点云坐标；变换后点云坐标计算公式如下：[x′，y′，z′]＝[x_i，y_i，z_i]-[x₀，y₀，z₀]，其中，[x′，y′，z′]表示变换后点云坐标，m表示点云数目。

S2包括如下子步骤：

S2.1.设置相关参数：迭代次数n，有效点比例阈值p，有效阈值t；