基于颜色特征的点云配准技术研究

发布时间：2023-11-21 19:56

　　随着点云获取技术的提高和以微软的Kinect为先导的低成本点云获取设备的大量上市,三维重建技术在逆向工程、机器视觉、虚拟现实、人机交互等诸多领域的应用更加广泛。点云配准技术作为三维重建技术的重要环节,很多学者都对配准算法进行改进研究,但是针对无任何预知信息的散乱点云,现有的迭代最近点(ICP)算法难以在配准速度与配准精度之间取得很好的平衡。为了解决这一问题,本文提出了一种基于关键点的彩色点云初始配准算法和基于颜色特征的ICP点云精确配准算法。本文具体的研究工作如下。首先,针对现有初始配准算法在配准散乱点云时速度慢及精度低的问题,提出了一种基于关键点的彩色点云初始配准算法。该算法采用体素化网格下采样法提取关键点云,通过对两片待配准点云分别提取关键点,减少配准过程中参与点的数量,提高配准速度,在查找对应点对过程中引入点的颜色特征,结合快速点特征直方图(FPFH)匹配对应点对,利用随机采样一致性(RANSAC)算法去除错误点对,提高点云配准精度。然后,针对现有的ICP算法配准散乱点云时速度过慢的问题,提出了一种基于颜色特征的ICP精确配准算法。该算法采用k维树(kd-tree)加快搜索对应点...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 点云配准技术研究现状
        1.2.1 点云初始配准技术
        1.2.2 点云精确配准技术
    1.3 主要的研究内容
    1.4 论文组织结构
第2章 三维点云配准相关理论基础
    2.1 引言
    2.2 点云配准技术的相关概念
        2.2.1 点云数据的邻域
        2.2.2 法向量
        2.2.3 快速点特征直方图描述子
        2.2.4 HSV颜色空间
    2.3 刚体变换
        2.3.1 刚体变换的定义
        2.3.2 刚体变换的参数求解
    2.4 本章小结
第3章 基于关键点的彩色点云初始配准算法
    3.1 引言
    3.2 研究目标和思路
    3.3 基于关键点的彩色点云初始配准算法
        3.3.1 提取关键点
        3.3.2 基于FPFH和颜色特征的对应点对查找
        3.3.3 RANSAC去除错误对应点对
        3.3.4 初始配准参数设置
        3.3.5 基于关键点的彩色点云初始配准算法
    3.4 本章小结
第4章 基于颜色特征的ICP精确配准算法
    4.1 引言
    4.2 传统ICP配准算法简介
    4.3 基于颜色特征的ICP精确配准算法
        4.3.1 匹配对应点对
        4.3.2 筛选对应点对
        4.3.3 精确配准参数设置
        4.3.4 基于颜色特征的ICP精确配准算法
    4.4 本章小结
第5章 实验结果与分析
    5.1 引言
    5.2 实验环境介绍
        5.2.1 环境配置及采集设备介绍
        5.2.2 PCL简介
    5.3 基于关键点的彩色点云初始配准算法的实验结果及分析
    5.4 基于颜色特征的ICP精确配准算法的实验结果及分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢



本文编号：3865876