三维点云的重建与匹配讲课稿.ppt

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1、三维点云的重建与匹配三维点云的重建与匹配CONCENTS目录背景介绍点云配准稀疏点云重建010203实验结果04背景介绍Vestibulum ante ipsum primis in faucibus orci luctus et ultrices Vestibulum ante ipsum primis in faucibus orci luctus et ultrices 1Vestibulum ante ipsum primis inVestibulum ante ipsum primis in faucibus orciestibulum ante ipsum primis in fa

2、ucibus orcaucibus orci相关背景：随着数字城市不断向前发展，大规模三维数据采集技术迅速提升，可以通过激光原理、摄影测量原理等方式产生多种点云数据。在实际获取三维点云时考虑到测量设备、测量范围的限制以及被测物体外形的复杂性等，每次扫描只能获取当前视点下的点云，其坐标是相对于当前的仪器坐标系而言的，要得到被测物体完整的三维模型，需要从不同的视点对被测物体进行扫描，并将不同视点获取的三维点云进行配准。稀疏点云重建Vestibulum ante ipsum primis in faucibus orci luctus et ultrices Vestibulum ante ipsu

3、m primis in faucibus orci luctus et ultrices 2稀疏点云重建步骤：（1）特征点的提取 特征点指的是图像灰度值发生剧烈变化的点或者在图像边缘上曲率较大的点(即两个边缘的交点)。当前比较常用的特征点提取算法：1）尺度不变特征变换算法（Scale Invariant Feature Transform，SIFT）2）加速鲁棒特征算法（Speeded-Up Robust Feature，SURF）场景的三维重建问题可总结为：从二维空间中的点估计相机的位置、投影矩阵以及恢复场景在三维空间中的点。（2）图像特征点匹配 在特征点提取完成之后，就需要对立体图像进行特

4、征匹配，当前常用的特征点匹配算法：1）归一化互相关技术（Normalized Cross Correlation Method，NCC）2）最近邻算法（Nearest Neighbor-NN）（3）去除误匹配 随机抽样一致算法（Random Sample Consensus，RANSAC）（4）SFM算法 在特征点提取和匹配完成之后，可以用SFM算法得到稀疏的三维点云，SFM（structure from motion）算法是一种基于各种收集到的无序图片进行三维重建的离线算法。可以在不知道相机参数和场景三维信息的情况下通过迭代解出三维点云和相机矩阵。（5）利用VisualSFM得到的结果点云配

5、准Vestibulum ante ipsum primis in faucibus orci luctus et ultrices Vestibulum ante ipsum primis in faucibus orci luctus et ultrices 3 很多时候，由于设备的显示，我们需要从不同角度拍摄图像，获取点云数据，从而才能得到目标的完整的点云。这些点云需要转换到同一坐标系下，这个过程被称为配准过程。对于两个点云来说，配准的目的就在于找到一个最优的几何变换使得两个点云数据在同一坐标系下最大程度的对齐融合。点云配准最常用的是最近点迭代（Iterative Closest Poin

6、t，ICP）点云配准算法。ICP算法的基本原理是：分别在带匹配的目标点云P和源点云Q中，按照一定的约束条件，找到最邻近点（pi，qi），然后计算出最优匹配参数R和t，使得误差函数最小。误差函数为E（R，t）为：其中n为最邻近点对的个数，pi为目标点云 P 中的一点，qi 为源点云 Q 中与pi 对应的最近点，R 为旋转矩阵，t 为平移向量。ICP算法原理（1）在目标点云P中取点集piP；（2）找出源点云Q中的对应点集qiQ，使得|qi-pi|=min；（3）计算旋转矩阵R和平移矩阵t，使得误差函数最小；（4）对pi使用上一步求得的旋转矩阵R和平移矩阵t进行旋转和平移变换，的 到新的对应点集pi

7、=pi=Rpi+t,piP；（5）计算pi与对应点集qi的平均距离；（6）如果d小于某一给定的阈值或者大于预设的最大迭代次数，则停止迭代 计算。否则返回第2步，直到满足收敛条件为止。ICP算法步骤实验结果Vestibulum ante ipsum primis in faucibus orci luctus et ultrices Vestibulum ante ipsum primis in faucibus orci luctus et ultrices 4ICP算法配准结果ICP算法配准结果ICP算法配准结果ICP算法配准结果T H A N K Y O U进入夏天，少不了一个热字当头，电

8、扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记忆中的故那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着“怎么这么热怎么这么热”，于是三五成群，聚在大树，于是三五成群，聚在大树下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩子们却在周下，或站着，或随即坐在

9、石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到“强子，别跑了，快来我给你扇扇强子，别跑了，快来我给你扇扇”。孩。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，“你看热的，跑什么？你看热的，跑什么？”此时这把蒲扇，此时这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味道！蒲扇是中国传统工艺品，在是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味道！蒲扇是中国传统工艺品，在我国

10、已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，圆，轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过了我们的半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长也走过了我们的半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧道，袅长的时间隧道，袅结束