基于法向量的三维点云配准方法研究

《基于法向量的三维点云配准方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、；．占ｖｆ賊＇ＴＰ数攀位化稱５１独１卫＆分藥号Ｓ玉９＇．擎号自却沸仍膽ｊ馨和Ｉ誘ＮｏｒｔｌｉＵｍｖｅｒｓｉｔｙＯｆＣｈｉｎａ全日制王程硕±学位论文基于法向量的Ｈ维点宏配准．．方法硏黃柄；．＇＂＂；．．ｆ＂■：：ｖ！；：：ｆ；：＇■’：；／ｔ硫＋研究生極业童—龜校内指导教师？：原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行硏究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写巧的科研

2、成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体。，均已在文中１＾（明确方式标明本声明的法律责任由本人承担。、论文作者签名；才知寺日期；关于学位论文使用权的说明、使用学位论文的规定：本人完全了解中北大学有关保管，其中包括ＣＤ学校有权保管、并向有关部ｎ送交学位论文的原件与复印件；感学校可妈采浦影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学棱可允许学位论文被窒阅或借陶；④学校可＾乂学术交流方目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可レ乂公布学位论文的全部或部分内容Ｃ保密学位论文在解密后遵巧此规定＾。＜签名；日期：９心

3、。私．／八文：於导师签：日期＾名图书分类号TP391密级非密UDC全日制工程硕士学位论文基于法向量的三维点云配准方法研究杨小青校内指导教师（姓名、职称）杨秋翔教授校外指导教师（姓名、职称）饶峰云研高工申请学位级别工程硕士所在领域（研究方向）软件工程论文提交日期2016年4月10日论文答辩日期2016年5月21日学位授予日期________年_____月______日论文评阅人赵涓涓陈够喜答辩委员会主席李茹2016年5月21日中北大学学位论文基于法向量的三维点云配准方法研究摘要近年来，逆向工程凭借其反向思维模式，在缩短产品研发时间和降低产品开发风险方

4、面有明显优势。现如今逆向工程已经是计算机辅助制造领域的重要分支之一，其应用也已经渗透在人类生活的方方面面。三维空间中的点云配准方法是逆向工程中的关键技术，因为想要获得完整的三维物体模型，需要对三维物体模型进行多角度的测量。将从不同角度采集的数据去除冗余点云拼接成一个完整的三维模型，即点云配准方法研究的核心。三维点云配准的两个核心问题贯穿于整个配准算法的研究中。第一，如何快速地从采集到的两片点云数据中提取对应点集；第二，对提取出的对应点集进行精简和精炼，提高匹配精度。本文的主要工作如下：第一，依据三维空间中点的几何特征提取方法，提出一种基于法向量改进的点云初

5、始匹配算法。该算法首先画出两片待测点云中点的法向量，根据相邻点间法向量的夹角计算每个点的特征度，然后通过特征度与提前设定好的阈值比较，进行关键点的筛选。在筛选出关键点之后再进行关键点主曲率值的计算，从而大幅度缩短了曲率计算时间，提高查找匹配点对的效率，最后通过主曲率值进行关键点的初始配准，并分别从理论和具体实验中验证了算法的性能。第二，在提取出初始匹配点对的基础上，建立点间距离和高斯曲率值的双重约束，引入配准平衡因子的概念，在平衡因子的作用下，对初始匹配点对进一步的精炼，剔除主曲率值相似的冗余点对甚至错误匹配点对，得到精确匹配点对。在精确匹配点对的基础上，

6、利用单位四元数法，在对目标函数最小化的过程中进行多次迭代，直到符合误差收敛范围，从而得到两片点云之间的旋转矩阵参数和平移矩阵参数。根据求出的变换矩阵对两片点云进行操作处理，完成配准，输出配准后的点云模型。最后从理论角度以及本文第五章的实验角度验证改进算法的科学性和可行性。关键词：逆向工程，三维点云配准，特征度，配准平衡因子，四元数中北大学学位论文StudyonThree-DimensionalPointCloudRegistrationMethodBasedonTheNormalVectorAbstractInrecentyears,reverseengi

7、neeringwithitsinvertingthinkingmodehasobviousadvantageinshorteningproductsdevelopmenttimeandreducingitsrisksinreseachingproducts.Ithasalreadybeenoneimportantbranchofcomputer-aidedmanufacturing,anditsapplicationhasalsobeenpermeatedintoeveryaspectofhumanlife.Pointcloudregistrationme

8、thodinthree-dimensionalspaceisthe