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ICP点云配准方法在复杂环境下的应用研究

目录

一、文档概括．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.2国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.2.1点云配准技术发展历程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

1.2.2ICP算法研究进展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

1.2.3复杂环境下配准挑战．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

1.3研究内容与目标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

1.4研究方法与技术路线．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

1.5论文结构安排．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

二、点云配准基础理论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

2.1点云数据表示方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

2.1.1点云模型类型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

2.1.2点云数据结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19

2.2点云配准基本原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

2.2.1配准目标与评价指标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

2.2.2配准流程与关键步骤．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23

2.3ICP算法及其变种．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

2.3.1ICP算法核心思想．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

2.3.2ICP算法变种研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31

三、复杂环境下点云配准问题分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33

3.1复杂环境的定义与特征．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34

3.1.1物理环境复杂性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35

3.1.2数据环境复杂性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

3.2复杂环境下配准的主要挑战．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38

3.2.1传感器噪声与误差．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．39

3.2.2数据缺失与重合．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41

3.2.3环境动态变化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42

3.2.4特征匹配困难．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44

四、针对复杂环境的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47

4.1基于特征点的配准方法优化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48

4.1.1特征点提取算法改进．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50

4.1.2特征点匹配策略优化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．51

4.2基于优化目标的配准方法改进．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53

4.2.1目标函数改进．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．56

4.2.2优化算法选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．56

4.3基于多传感器融合的配准方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．57

4.3.1多传感器数据融合策略．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．59

4.3.2融合数据配准算法设计．．．．．．．．．