SIFT算法在点云配准中的应用.pdf

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1、2012年第3l卷第2期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)149SIFT算法在点云配准中的应用王程冬,程筱胜,崔海华,戴宁(南京航空航天大学机电学院,江苏南京210016)摘要:提出一种精确有效的点云配准算法。通过对图像进行SIFT特征检测与匹配来获得特征点与匹配关系,用RANSAC算法剔除误匹配点,然后由映射关系获取三维对应特征点,采用投票法来进一步剔除误匹配点。在由单位四元数法获得点云初始位置关系的基础上,采用基于特征点的改进ICP算法来实现精确配准。通过实验验证,该算法在点云配准中具有速度

2、快和稳定性好的特点。关键词:点云配准;SIFT算法;单位四元数;ICP算法中图分类号:TP391.41文献标识码:A文章编号:1000—9787(2012)02-0149-04ApplicationofSIFTalgorithminpointcloudregistrationWANGCheng—dong,CHENGXiao—sheng,CUIHai-hua,DAINing(SchoolofMechanicalandElectricalEngineering,NanjingUniversity,~fAeronautics&Astronautics,Na

3、njing210016,China)Abstract:Anaccurateandefficientalgorithmofpointcloudautoregistrationalgorithmisproposed.CorrespondingfeaturepointsintheimagesarefoundbyusingtheSIFTalgorithm,RANSACalgorithmisusedtoeliminatetheoutlierfeaturematches.Thecorespondingpointsinthepointcloudisobtained

4、,falsematchesareeliminatedbyusingavotingscheme.Theunitquaternionsolutionisemployedforinitialregistration.AnimprovedICPalgorithmbasedonfeaturepointsisusedtoachievepreciseregistration.Experimentsshowthatthisalgorithmhasfastandstablecharacteristicsinpointcloudsregistration.Keyword

5、s:pointcloudregistration;SIFTalgorithm;unitquaternion;ICPalgorithm0引言法是ICP算法,但ICP算法存在2个主要问题:初始变换目前,光学三维扫描仪已被广泛应用于逆向工程、三维的选取和对应点的确定。如果所给初值不当,算法就会形动画、文物保护和虚拟现实等领域。扫描系统无需复杂的成局部最小化,造成迭代不能收敛到正确的结果;对应点的安装和操作即可快速获得复杂形体表面的三维采样点坐确定方法影响到迭代方法的收敛速度,而保证对应点的有标。在不同视角下测量得到的多片点云都存在于各自独立效性则决定最后所

6、得变换参数的精确程度。本文在采用的坐标系中,点云数据需要进行配准和融合,产生适合被标SIFT算法获得图像对应特征点的基础上,通过映射关系获准三维建模和渲染程序所使用的三维曲面表达。可以通过得三维对应特征点,即可求解初始变换,而在对应点的确定采用经过精确标定的机械装置来记录相机和物体间的相对问题上,采用基于特征点的改进ICP算法,最终实现点云的位置关系,但是,预先标定的方案并不总是可行。现在精确配准。比较流行的方法是在被测物表面合理布置标记点,通过1SIFT算法原理标志点的匹配实现多片点云的配准,然而,在有些情况下不SIFT(scaleinvarian

7、tfeaturetransform)算法是LoweD具备粘贴标志点的条件。G在总结了现有的基于不变量技术的特征检测方法的基础本文提出一种无需借助额外机械装置和不贴标志点的上,提出的一种基于尺度空间的图像局部特征描述算法。方法来实现多片点云的配准,该方法的基本要求就是相邻SIFT特征描述只是图像的局部特征,该特征对旋转、尺度两次测量得到的点云数据有足够的重合度,每片点云是局缩放、亮度变化保持不变性,对视角变化、仿射变换、噪声也部坐标系中物体表面三维采样点的集合,待解决的问题就保持一定程度的稳定性。是如何寻找一个坐标变换使得多片点云统一到一个坐标系1.1

8、检测尺度空间特征点中。这样的一个变换属于刚体变换,求解变换的常用方一幅图像在不同尺度下的尺度空间定义为图像,

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