基于图像特征的多视点云数据消冗方法研究

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1、学校代码10406分分分类类类号号号TP391.4密密密级级级XXXXX学学学号号号100081002003题目基于图像特征的多视点云数据消冗方法研究作者冯冯冯冯莉莉莉莉莉莉莉莉学科、专业学科、专业学科、专业信号与信息处理信号与信息处理信号与信息处理指指指指导导导导教教教教师师师师储储储储珺珺珺珺申请学位日期20132013年2013年年年6666月月月月2222日日日日学校代码：10406分类号：TP391.4学号：100081002003南昌航空南昌航空大学南昌航空大学硕硕硕士士士学学学位位位论论论文文文（学位研究生

2、）基于图像特征的多视点云数据消冗方法研究硕士研究生：冯莉莉导师：储珺教授申请学位级别：硕士学科、专业：信号与信息处理所在单位：信息工程学院答辩日期：2013年6月授予学位单位：南昌航空大学ResearchonRedundancyEliminatingMethodofMulti-viewPointCloudDataBasedonImageFeatureAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterOnSignalandInformationProcessingbyFengLiliUndertheS

3、upervisionofProf.ChuJunSchoolofInformationEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2013南昌航空大学硕士学位论文摘要摘要大范围场景的三维数据拼接在数字化城市建设、文物保护与地形的可视化方面有着重要的应用。受三维数据获取设备视场角的限制，需要将不同视点的三维数据进行拼接，得到大范围场景的三维模型。为了提高拼接精度，在对三维点云数据拼接时，会使相邻视点的三维数据留有一定的重合区域，通过对重合区域数据的配准和消

4、冗处理后得到拼接模型。如何在配准后的三维点云中准确地寻找冗余数据，并进行合理的消除是三维点云数据拼接过程中的一个难题。传统的多视点云数据消冗方法都是仅考虑将三维数据空间坐标信息作为消冗处理的依据,不能准确查找冗余点，并会导致对非重叠区域采样点数据的误消除。图像是三维世界的二维投影，三维点所对应的二维图像像素点也可以根据投影关系求得。因此本文充分结合三维点云坐标信息及其所对应的二维图像特征信息，设计了一种有效的多视点云冗余数据查找和消除方法。本文的具体内容如下：1.在分析ASIFT局部特征描述方法不足的基础上，提出了两种鲁

5、棒性更强、适用范围更广的图像特征描述方法：H-Colour-ASIFT局部特征描述方法和Px-ASIFT局部特征描述方法。H-Colour-ASIFT方法充分结合颜色不变量H，将其作为输入与高斯核函数进行卷积，建立包含颜色信息的高斯差分尺度空间；用颜色不变量H的梯度代替ASIFT中的灰度梯度计算特征点的主方向并建立特征描述符。H-Colour-ASIFT特征描述方法对于大几何变化和简单的光照变化具有较好的鲁棒性，但是还不能适用于现实场景复杂环境光影响的图像。2.为了解决H-Colour-ASIFT方法不能适用现实场景复杂

6、环境光影响的问题，又提出了Px-ASIFT局部特征描述方法。首先从扩展的双色反射模型中提取光测度不变量Px并计算其梯度；以类似于第一种方法的思想将光测度不变量Px的信息加入ASIFT特征描述符的建立过程中：建立基于光测度不变量Px的尺度空间，将其梯度信息加入描述向量，最终建立Px-ASIFT特征描述向量。3.针对现有的多视点云数据消冗方法仅利用三维坐标信息不能准确查找和消除冗余点的问题，在上述特征描述子研究的基础上，提出了一种结合二维图像特征的多视拼接三维点云数据消冗方法。该算法首先查找位于拼接重叠区域的三维点云数据；然

7、后结合三维点的K近邻约束和对应像素的特征描述的相似度，对重叠区域的点云数据进行冗余查找和消除。通过查找重叠区域的点云缩小了冗余搜索范围，可以保持非重叠区域的点云不变；结合二维像素特征描述子的相似性，I南昌航空大学硕士学位论文摘要增强了冗余点判断和消除的准确性。论文利用VC和Matlab完成试验验证，实验结果表明，本文提出的两种图像特征描述方法都能保持ASIFT的几何鲁棒性，并且对光照、亮度变化具有鲁棒性。H-Colour-ASIFT方法适用于单一光源的光照方向和强度变化的简单场景，而Px-ASIFT方法能适用于存在各种模

8、糊光源和环境光影响的图像。本文提出的消冗方法能够准确地判断冗余点并进行消除，不会对非重叠区域的三维数据点带来更改或者丢失等不良效果，消冗速度也有所提高。关键词关键词:关键词:::多视点拼接；拼接冗余数据；二维图像特征；局部特征描述II南昌航空大学硕士学位论文ABSTRACTABSTRACTThemosaicofthr