ICP算法在點(diǎn)云拼接中的應(yīng)用

摘 要：最近幾年出現(xiàn)的三維激光掃描測(cè)量技術(shù)在各行業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，開(kāi)篇介紹了利用RIEGL VZ-4000測(cè)量系統(tǒng)及其配置的RISCAN PRO軟件對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)應(yīng)用ICP算法的拼接原理，其中點(diǎn)云的配準(zhǔn)是點(diǎn)云拼接中的關(guān)鍵技術(shù)之一，應(yīng)用該技術(shù)手段能快速、精確、無(wú)接觸的完成實(shí)體三維模型的重建。

關(guān)鍵詞：三維激光掃描儀；點(diǎn)云；ICP算法；精度

應(yīng)用三維掃描技術(shù)在不同時(shí)間獲取的實(shí)體海量點(diǎn)云數(shù)據(jù)通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換統(tǒng)一到同一坐標(biāo)系下完成實(shí)體三維模型重建是一項(xiàng)逆向工程，實(shí)體三維模型的重建主要包括數(shù)據(jù)的獲取、多視點(diǎn)的配準(zhǔn)、表面重建和紋理映射，其中多視點(diǎn)點(diǎn)云的配準(zhǔn)成為基于三維掃描重建的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)模型的重建精度有重要影響。

在實(shí)際測(cè)量的過(guò)程中，受被測(cè)物體幾何形狀影響和測(cè)量方式的限制，測(cè)量?jī)x器需要從不同視角對(duì)物體進(jìn)行多次定位測(cè)量，測(cè)量采集的點(diǎn)云數(shù)據(jù)應(yīng)用最近點(diǎn)迭代算法完成拼接形成一個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)一的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。三維點(diǎn)云拼接技術(shù)在不同領(lǐng)域亦被稱(chēng)為配準(zhǔn)、重定位、拼合技術(shù)，其實(shí)質(zhì)是掃描的不同站點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)變換統(tǒng)一到同一坐標(biāo)系下，核心部分是坐標(biāo)變換參數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矢量的求取。

一、點(diǎn)云配準(zhǔn)的基本方法

（一）有特征點(diǎn)的配準(zhǔn)

通過(guò)局部或全局搜索對(duì)應(yīng)的點(diǎn)云幾何特征點(diǎn)，利用已知不共線(xiàn)的三個(gè)點(diǎn)在兩個(gè)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，即能算出坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系的參數(shù)，選取一些特征點(diǎn)，比如建筑物、構(gòu)筑物、地形地貌角點(diǎn)、邊線(xiàn)、面或利用控制點(diǎn)、標(biāo)靶外部標(biāo)識(shí)點(diǎn)等特征來(lái)求得變換參數(shù)將相鄰的點(diǎn)轉(zhuǎn)換到同一坐標(biāo)系下?！?br>