三维激光标靶球球心整体最小二乘拟合方法研究

通过分析整体最小二乘球心拟合算法及其在三维激光标靶球球心拟合中计算量较大的问题,提出了在保证球心精度不变的基础上尽可能减少多余球面点的方法,以加快TLS球心拟合算法的运算速度。针对TLS构建的大型稀疏矩阵,采用大型稀疏矩阵快速乘法计算法方程系数矩阵,大大减少了TLS拟合球心所消耗的时间。通过试验分析表明:对多余球面点进行适当过滤既可以保证球心坐标精度又可以加快球心拟合速度;采用大型稀疏矩阵快速乘法可以大大缩短TLS球心拟合的时间。

一种基于ISS-SHOT特征的点云配准算法

针对点云配准过程中易产生错误对应点、收敛速度慢、配准时间长等问题,提出了一种基于内部形态描述子(ISS)及方向直方图描述子(SHOT)特征的点云配准算法。运用体素格网法下采样后,采用ISS算法提取特征点,并用SHOT对特征点进行描述,利用余弦相似度匹配对应点对,再采用RANSAC算法剔除错误对应点对,使得两片点云获得良好的初始位姿,最后采用点到平面的ICP算法进行精确配准。试验结果表明,与传统ICP算法及基于ISS的SAC-IA+ICP算法相比,本文算法配准精度及配准效率更高,对数据量大、重叠率较低点云具有很好的稳健性。

多站三维激光点云自动提取标靶球数据的方法研究

本文基于强度阈值过滤(Intensity-Filter)、区域生长法分割(Region-Growth)、PCA、LS剔除和拟合等算法,提出一种自动提取标靶球(Sphere Extraction)的IRPL-SPE方法,对归算至同一坐标系下的多站三维激光扫描数据中的标靶球实现了全自动提取。采用以明挖法无锡太湖隧道围堰的变形监测实际测量数据进行效果验证,结果表明本方法在较复杂的实际工程环境中能够实现多站三维激光点云标靶球数据的自动提取。