论文部分内容阅读
激光扫描技术是一种新型的快速数据获取技术,能够准确、无接触地获取地物表面的三维信息,现已成为复杂目标三维建模的基础。但是由于地面激光扫描仪特有的工作方式以及目标地物的自身因素,为了获取完整的三维信息,往往需要对目标地物进行多站扫描,并通过点云数据配准技术,实现多站点云数据的坐标统一,以便最后制作完整逼真的三维模型。由于点云数据的配准质量直接影响到后期三维建模的质量,因此,点云数据配准方法的研究一直是点云数据处理领域的热点问题。但是现有的点云数据配准方法在精度、效率和应用范围等方面均存在一定的局限性,阻碍了利用点云数据快速建模。 本研究针对以上问题,在分析现有的点云数据配准方法的基础上,采用一种基于SIFT算子的地面激光扫描点云数据配准方法。首先,充分利用激光扫描数据特有的2.5维特性,阐明了一种点云数据的图像存储方法。该方法在快速准确地存储点云数据的同时,显式地描述了点云数据隐含的结构化信息,进而为点云数据配准奠定基础。其次,基于SIFT算子实现了一种适用于地面激光扫描数据的自动化配准。在对三维几何模型分析的基础上,确定了描述三维模型的几何不变量;在点云图像的基础上,快速计算并存储点云法线,利用高斯卷积函数,建立不同尺度下的金字塔图像;通过在不同的尺度空间下,检测法线变化的局部极值点,得到稳定可靠的特征点;利用统计分类方法对法线进行直方图统计,得到描述特征点的特征向量;采用特征向量之间的欧氏距离作为特征点的相似性度量,进行特征点匹配,从而快速完成点云数据配准。最后以实地获取的建筑物数据为实验数据,验证了文中提出的点云配准方法的可行性和有效性。