三维点云的特征点提取与配准技术研究

• 作 者: 郭思猛
• 出 处: 西南科技大学
• 发表日期: 2018年期
• 关键词: 点云配准 逆向工程 特征点提取 刚体变换 曲面重建

近些年来,随着三维点云技术的不断进步,三维数据处理技术已经在越来越多的领域得到应用。在数字城市、逆向工程等技术也有了极速地发展,点云处理技术快速发展的同时对于技术的要求也越来越高。本文在研究当前点云数据处理的基础上,对现有方法及技术进行了一些力所能及的改进,达到了一个更好的处理效果。首先,对于三维点云数据特征点提取问题,论文研究了基于法向量、曲率等点云的几何特征来对点云数据进行特征点提取效果,同时对其实验结果进行进一步的分析。在现有方法的基础上发展了一种基于邻域半径约束的特征点提取方法,实验证明该方法能够实现用尽可能少的数据点表示原点云的特征信息,并能达到较快的运行速度。其次,对于点云数据的配准问题,论文主要研究了点云初始配准和精细配准的原理,在分析传统ICP(Iterative Closest Point)算法的基础上,发展了一种基于两组点云数据点之间的垂足与三角形的位置关系来完成对应点对的搜索方法,同时加入超线段距离约束法来剔除错误点对的改进ICP配准算法。实验表明新的对应点搜索方式有效降低了配准误差,超线段距离约束法减小了错配的几率。实例验证了发展算法的有效性,取得了良好的配准效果。最后,论文在理论研究的基础上,设计了一个简单的三维点云数据处理软件系统,主要实现了点云数据的可视化、点云数据的保存及格式转换、点云滤波、点云配准和点云曲面重建等基本操作。