点云直方图在多波束条带自动匹配中的应用

多波束测深是一种广泛使用的水下地形探测方式。当前多波束数据处理技术日臻完善,但是多波束条带间自动匹配仍存在较多问题。针对水下复杂环境、多波束自动匹配效果不佳的问题,采用点云直方图(point feature histograms,PFH)自动匹配算法,对条带点云进行自动匹配。因直方图所在的高维超空间为特征描述提供一类量化信息,对点云对应曲面的多维姿态具有鲁棒性和适用性。因此,在多波束自动匹配算法中采用PFH算法。实验数据由6205侧扫多波束测深系统获取,并对实验数据采用随机抽样一致算法(random sample consensus,RANSAC)进行定性定量分析,验证本文算法的优势,并分析相关不足。

基于点云直方图的回环检测算法和车辆定位方法

针对智能车辆在城市复杂路段由于全球定位系统GPS信号丢失导致的定位失准问题,建立因子图优化模型对激光雷达和惯性测量单元进行数据融合,提出一种紧耦合框架下的激光-惯性里程计(LIO)车辆定位方法,实时估计车辆状态信息;并提出基于点云直方图的回环检测算法,通过计算车辆当前位置与历史时刻位置间点云的相似度判断车辆是否到达同一位置,进而结合上一次经过该位置时的信息校正车辆当前状态,减少定位误差的积累。KITTI数据集上的测试结果表明:回环检测模块可有效降低LIO的误差积累,带有回环检测模块的LIO具备良好的定位精度。

建筑物立面重复模式的点云投影直方图分割方法

针对建筑物的门、窗、梁、柱等具有规则几何形状的重复模式,提出基于投影点云特征直方图(PPFH)的边界语义分割方法。该方法首先利用PCA方法确定立面的主方向,然后根据点云分布特点,分别进行正立面、侧立面投影得到点云分布直方图,根据直方图的极值点对重复结构边界进行提取和语义分割,最后利用LS-TLS方法进行规则化及误差分析。通过对某建筑物立面窗户提取的算例表明:该方法直接利用重复结构的几何特性,算法简洁,对边缘部分遮蔽和缺失的点云也适用,通过对50个窗户的统计分析,长度和宽度平均误差约6 mm,可广泛用于建筑高精度BIM建模。