改进的点云粗配准算法及三维重建技术研究

发布时间：2025-07-07 02:36

　　随着计算机技术应用与3D扫描应用的发展,点云三维重建技术被普遍地应用到逆向工程、医学、文物数字化保存、3D动画等各种领域。同时,点云配准技术占据了 3D点云重建的主导性地位,点云配准是通过计算不同视角的点云三维数据找到一个最优的解决方法,最大化地使局部点云数据与完整的3D点云模型对齐。本文的主要工作是对点云粗配准算法—4PCS(4-Points Congruent Sets for Robust Pairwise Surface Registration)做出了改进。首先对初始点云降采样,得到初始点集与目标点集,在初始点集中选取三个距离较远但又在重叠区域内的点,再选取最后一点,并剔除掉三点共线以及在三点组成的三角形区域内的无效点;其次在选取对应点时,引入交叉线段夹角与四点围成区域面积这两个不变量,并把所得到对应点对进行分类;最后通过单元四元数法求解旋转平移矩阵,并根据目标函数选取最优解,从而配准点云。对已粗配的点云用IC(Iterve Cloees Point)算法精配点云。同时,为了后期点云的三维重建效果更好,本文针对点云三维重建技术进行了研究,在三维重建算法前添加了平均网格法降采样与...

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 点云配准研究现状
        1.2.2 点云重建研究现状
    1.3 论文的总体结构
2 点云配准相关理论
    2.1 点云配准的数学基础
        2.1.1 刚体变换
        2.1.2 刚体变换矩阵的求解
    2.2 刚体变换下的几何特征与不变量
        2.2.1 点云法向量
        2.2.2 高斯曲率、平均曲率
        2.2.3 点间距离、比例
    2.3 点云粗配准
        2.3.1 RANSAC算法
        2.3.2 4PCS算法
    2.4 本章小结
3 改进的4PCS点云粗配准及三维重建技术
    3.1 改进的4PCS点云粗配准算法
        3.1.1 共面点的选取
        3.1.2 共面不变量
        3.1.3 对应点的选取
        3.1.4 刚体变换的求解
    3.2 点云精配准
    3.3 点云三维重建技术
        3.3.1 点云降采样
        3.3.2 双边滤波
        3.3.3 三维重建算法
    3.4 本章小结
4 实验结果与分析
    4.1 实验数据来源与实验环境
    4.2 配准算法实验
        4.2.1 点云粗配准实验
        4.2.2 先粗配准再精配准实验
    4.3 点云重建实验
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：4056348