点云配准及其误差传播

摘要

点云数据具有无组织性、点位的不确定性等特性,点云配准过程以解算不同坐标系统之间的转换参数为目标,通过解算得到的转换参数计算配准误差,对配准精度进行评定.如何降低配准的误差,是点云数据进一步处理的前提,本文推演了配准误差先验估计和误差传播规律方程.基于人工靶标这项技术在Leica和Riegl等商业化的地面三维激光扫描仪中得到了充分的应用，这种配准方法的精度较高，可以实现实时的点云配准。但在野外作业时外界环境对标靶的布设工作的影响有时候是巨大的，同时标靶布设的好坏直接影响到配准的精度，这在一定程度上限制了使用标靶进行点云配准的通用性。利用虚拟的控制点来实现点云的配准，由于受到点云的不确定性的影响、点云三维显示模型和手动选点等因素的影响，使得该配准方法的精度并不是很高，选点过程是一个很费时的过程，而且选点过程会引入许多误差因素，这种方法完全丧失了基于靶标方法的精度和时间优势，但对历史文物等扫描对象中不能布设靶标的方法这一不失为一种可行的配准策略。点云配准ICP方法是当前研究地面三维激光扫描仪配准的主要研究方向，相应的配准算法以Besl等(1992)提出的ICP算法为基础，但是ICP算法对配准的初始条件要求较为严格。点云配准具有一套完整而严密的理论，但实际中会遇到各种因素的干扰难以实现点云配准的自动化，因此，为了提高点云自动配准的效率，需要进行更多的研究。