基于局部泊松曲面重建的點云剛性配準方法.pdf

1、三維點云配準是逆向工程和計算機視覺等領域的熱點問題。為提高點云配準過程中浮動點云與固定點云在公共區(qū)域對應點匹配的精確性，本文提出一種點到泊松曲面尋找對應點的匹配規(guī)則：通過固定點云的局部樣本數(shù)據(jù)構建泊松曲面，將浮動點云中的樣本點到泊松曲面的最近點作為對應點，擴大對應點的匹配范圍，保證對應點在匹配的范圍域內，使配準在達到主流配準精度的同時，加快配準的收斂并提高配準的魯棒性。本文的主要工作及創(chuàng)新點如下：
　　(1)為提高配準過程中參考曲

2、面—泊松曲面重建的質量，提出一種構造封閉點集進行泊松重建的方法，采用基于法向投影的三角形判別法分別識別樣本集合的凸點和凹點，進而獲取局部樣本數(shù)據(jù)的二維邊界特征及其對應的三維邊界特征，借助所提取的邊界特征添加輔助點，將非封閉的樣本數(shù)據(jù)變?yōu)榉忾]點集合，提高泊松重建的質量以及重建的魯棒性。
　　(2)為有效分離樣本數(shù)據(jù)所對應的網格曲面信息，提出一種 KD樹與半邊結構相結合的動態(tài)空間索引結構，基于KD樹葉節(jié)點的開放性存儲網格曲面的幾何信息

3、，利用KD樹優(yōu)越的近鄰查詢性能查找半邊信息所在的節(jié)點，借助半邊結構的環(huán)序以及對偶半邊信息可快速獲取目標點的拓撲鄰域信息?；谠撍饕煽焖俜蛛x出樣本數(shù)據(jù)所對應的網格曲面，保證分離網格曲面的拓撲完整性，為配準提供更加精確的參考信息。
　　(3)通過交互選擇特征點進行迭代初配準，基于點—泊松曲面匹配規(guī)則建立浮動點云樣本數(shù)據(jù)與固定點云樣本數(shù)據(jù)的對應點對信息，利用奇異值分解法計算剛性變換參數(shù)；同時定義配準調整因子，動態(tài)的調整候選曲面網格節(jié)點

4、的范圍，彌補手動選擇特征點的精度低的缺陷，提高初配準的精度。在初配準的基礎上，精配準基于自適應策略選擇并增加特征點個數(shù)，保證在初配準效果不理想的情況（初配準誤差偏大）下依然配準成功，在提高配準精度的同時，提高配準的魯棒性，減少收斂的迭代次數(shù)。
　　(4)提出一種基于點面最小距離的徑向誤差估計方法，通過減小徑向誤差來提高浮動點云和固定點云的貼合程度，利用調整因子對三維測量系統(tǒng)所引起的周向誤差進行局部調節(jié)，進一步提高配準的精確性。通過