基于激光雷达点云数据地配准方法研究.pdf

中图分类号: UDC: 学校代码:10004 密级:公开北京交通大学硕士学位论文基于激光雷达点云数据的配准方法研究 Research ofRegistration Method based on Laser Radar Cloud Data 作者姓名:徐万鑫导师姓名:许宏丽学位类别:工学学科专业:计算机科学与技术学号:10120525 职称:教授学位级别:硕士研究方向:多媒体信息处理北京交通大学 2013年3月致谢本论文是在导师许宏丽教授的指导下完成的,由衷地感谢许宏丽教授在这两年多的时间里对我的关怀和指导。她治学态度严谨求实,工作方法科学规范,这对我的学习和科研都产生了积极地影响。不仅如此,许宏丽教授对我的生活同样关心,并给我提出了很多中肯的意见。总之,许宏丽教授在研究生阶段给我提供了一个优秀的科研、学习和实践的环境。导师广博的知识、治学的态度和为人处事的方式方法使我受益终生。在此,谨向我的导师许宏丽教授致以最诚挚的谢意! 同时,也感谢徐志、梁群仙等同学对论文中实验系统的传输模块和预警模块的设计与实现部分给予的热情帮助,在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢我的朋友、舍友和实验室的兄弟姐妹们,他们的帮助和陪伴使我度过了愉快难忘的大学时光。最后,衷心地感谢我的家人,正是由于他们在背后的默默支持我才能取得今天的成绩,祝他们健康幸福。中文摘要摘要:激光雷达扫描技术是一种集成多种高新技术的新型测量和数字化技术。它采用非接触式的测量方式,能够在较短时间内获取三维空间中物体的海量点云数据,而获取的点云数据经过一些后续数据处理后便可以实现物体的数字化建模。这种三维空间信息的采集技术具有速度快,精度高,真实感强,不受物体表面复杂度影响等特点。三维激光雷达扫描技术近十几年来发展迅速,在很多领域已经投入工程应用。边坡灾害等险情的预警一直是一个安全领域难以解决的问题,传统的监控系统容易受到恶劣环境的影响。为此,本文结合激光雷达危险环境预警系统的应用这个课题,对于激光点云数据的配准方法进行了研究。点云数据配准是激光点云数据处理的关键技术之一,典型的配准方法因为速度慢,精度低等缺点难以满足实际工程应用的需要。本文在研究国内外改进的配准方法的基础上,提出了基于点云邻域重心距离这一几何特征的改进方法,并结合随机重采样方法和加速搜索算法,提出适合危险预警实时监控系统的配准策略。利用开源数据与迭代最近点算法以及其他的改进方法进行了比对实验,分析了本文方法的优势和不足,实验证明本文方法在速度和精度方面均有所提高。从而, 为后续的点云数据的处理和预警结果的准确性打下了基础。最后,本文根据课题研究背景,完成了应用系统的设计和实现,并利用室内外环境进行了模拟实验。结果表明,本文的改进策略可以解决激光点云的配准问题, 并且,在实际的应用系统中,能够提供可靠的数据基础。实验系统的测试结果准确有效,实现了应用价值。关键词:激光雷达,点云配准,迭代最近点,监控系统分类号:[] j匕塞奎适盔堂亟±堂僮途塞△旦S!&△g至 AB STRACT ABSTRAC’l’: The LIDAR scanning technology integrated several new high-tech is anew type of measurement uses non—contact measurement toget massive 3D point clouddatain arelatively shorttimefrom aspaceobject,and digital model Can beachieved through subsequent three—dimensional information acquisition technology has fastspeed,high accuracy,and realistic been put intoengineering applications inmany disasterdanger warning hasbeen adifficultproblem tobesolved inthefieldofsecurity,the traditionalmonitoring system iSeasily affectedby ,this articlefocuses on theissue ofthe laserpoint cloud registration based on the LID