基于三維激光測距的非結(jié)構(gòu)化場景建模與重構(gòu).pdf

1、對于工作在非結(jié)構(gòu)化場景中的移動機器人系統(tǒng)，能否對其周圍環(huán)境進行有效辨識、感知和重構(gòu)是其能夠自主運行的前提條件。尤其對三維非結(jié)構(gòu)化場景的建模與重構(gòu)的研究，具有更重要的研究意義和廣泛的應(yīng)用價值。本文主要完成了三維場景重構(gòu)系統(tǒng)的構(gòu)建，有效建立了場景的幾何特征模型和三維柵格模型，實現(xiàn)了對三維場景的重構(gòu)與回溯等研究工作。
　　 本文利用三維激光掃描數(shù)據(jù)的有序性，快速提取出非結(jié)構(gòu)化場景中的直線、平面以及邊緣輪廓等幾何特征，建立三維場景的幾何

2、特征模型。為了實現(xiàn)大范圍場景數(shù)據(jù)的調(diào)度及可視化，基于八叉樹空間劃分的思想，建立場景的三維柵格模型，將空間中的激光數(shù)據(jù)劃分到三維柵格中。
　　 經(jīng)典ICP算法通過查找最近點構(gòu)成匹配對，以迭代的方式實現(xiàn)場景匹配。該方法具有迭代速度慢，且易收斂到局部極小值等缺點。本文提出了使用邊緣特征點代替原始點云等五點改進策略，有效地克服了經(jīng)典ICP算法的不足。為解決ICP算法收斂到局部極小值的缺點，需要利用掃描視點位姿進行初始校正。然而，掃描視點

3、位姿往往不能有效提供，且存在較大誤差。因此本文提出利用視覺圖像處理的方法，輔助三維激光場景的匹配，從而實現(xiàn)無位姿的場景匹配問題。將視覺攝像機與三維激光測距儀結(jié)合，通過標定的方法標定出他們之間參數(shù)關(guān)系，得到視覺圖像與三維激光深度圖像之間的映射。首先對兩幅場景對應(yīng)的視覺圖像進行處理，利用SIFT算法查找兩幅圖像中的特征匹配對，再將特征匹配對映射到激光場景中，構(gòu)成三維激光特征匹配對，最后計算出兩幅場景的轉(zhuǎn)換關(guān)系，實現(xiàn)無位姿場景匹配。