利用地面雷射掃描技術進行測量對象表面重建時點雲配準誤差處理方法
2023-05-06 15:20:06 1
專利名稱：利用地面雷射掃描技術進行測量對象表面重建時點雲配準誤差處理方法
技術領域：
本發明涉及到測繪科學與技術、逆向工程、古建數字保護領域，具體涉及利用地面雷射掃描技術進行對象表面重建時，針對點雲配準誤差處理方法。
背景技術：
目前，地面三維雷射掃描技術日漸成熟，且地面三維雷射掃描儀(terrestrial laser scanner,TLS)也逐漸商業化,它的應用領域和範圍隨著研究的深入而向深度和廣度上發展。它在數字文物與歷史建築、數字博物館、數字考古、地形勘測、虛擬實境、數字城市、 城市規劃、數字娛樂、影視特技製作、逆向工程等科學與工程領域都有著廣泛的應用價值。 地面三維雷射掃描技術作為一項全新的測量技術，其測量結果也必須滿足特定工程的具體精度需求，如果測量結果不能滿足具體工程的精度要求，那麼所進行的測量工作是無效的， 也是不可信的。這就要求對TLS進行儀器精度評定、測量成果的精度評定、誤差理論及誤差傳播模型的研究]。到目前為止，國內外對地面雷射三維掃描儀器的檢驗校正和測量成果精度評定，還沒有形成成熟的、通用的方法及評價體系，包括點雲配準誤差的研究都還處於探索之中。點雲配準的目的是把不同坐標系下的點雲坐標轉換到統一的坐標系下。在攝影測量中，匹配的方法是在像方找到相鄰影像的同名點，再映射到空間方，解算出相鄰模型的空間相似變換參數，以此進行拼接。按照此方法來進行點雲配準，需要保證有精度足夠好的公共靶標點雲坐標。但由於地面三維掃描儀本身精度限制，設站位置的不同，人員操作儀器的不當，外界環境的各種影響，公共靶標靶心反射率的強弱、靶標的材質和粘貼、靶心提取的誤差等因素，都會給採集的靶標靶心坐標的準確度帶來影響。應用含有誤差的同名點對進行點雲配準必然給配準的結果帶來誤差。多站掃描一個對象，需要進行多站點雲配準。第一次兩兩配準後的點雲，已存在誤差，再進行下一次配準，會導致下一次配準產生更大的誤差。因此，點雲配準存在誤差，多站配準必然引起誤差傳遞。這種誤差的積累會使模型端點處的點位誤差較大，給點雲精確配準乃至後續三維建模帶來誤差甚至錯誤。這就迫切需要對點雲匹配誤差傳播的規律進行深入的研究，給出點雲配準精度與點雲模型累積誤差的定量關係，從而對點雲配準的精度做出評估。
發明內容
本發明目的在於針對點雲配準存在的誤差難以確定與評估難題，提出一種基於攝影測量影像匹配的原理，利用最小二乘法對點雲匹配誤差傳播的規律進行處理的方法。本發明的技術方案如下—種利用地面雷射掃描技術進行測量對象表面重建時點雲配準誤差處理方法，其特徵在於其具體包括以下步驟
(1)、利用最小二乘平差法解算6個空間相似變換參數9、w > K、AX、AY、A Z,即 三個角度旋轉參數9、《、k以及三個平移參數A X、A Y、A Z，並確定點雲配準誤差傳播
的數學模型如下
權利要求
1.一種利用地面雷射掃描技術進行測量對象表面重建時點雲配準誤差處理方法，其特徵在於其具體包括以下步驟(I)、利用最小二乘平差法解算測量對象表面同一個點6個空間相似變換參數(P、 、 K、A X、A Y、A Z，即三個角度旋轉參數(p、《、K以及三個平移參數A X、A Y、A Z，並確定點雲配準誤差傳播的數學模型如下
全文摘要
本發明公開了一種點雲配準誤差處理方法，就是利用地面雷射掃描技術進行對象表面重建時，針對點雲配準產生的誤差進行處理的方法；按照攝影測量影像匹配的原理進行影像匹配，確定多站點雲配準誤差傳播的數學模型；由誤差方程得到係數陣；解算旋轉矩陣中六參數的方差、模型點的方差及單位權方差；由六參數的協因數陣，得到觀測值協因數陣和觀測值估計值的方差陣，並求得六參數與模型點組成的對角方差陣；根據協方差傳播定律，和誤差方程的係數陣，得到兩個不同掃描坐標系下點雲配準的誤差傳播模型；確定依次配準的次數，計算出每次配準參數誤差方程係數陣，將這些係數陣與前一次配準後的方差相乘可以得出多站配準的誤差傳播模型。
文檔編號G06T7/00GK102609940SQ20121001417
公開日2012年7月25日 申請日期2012年1月17日 優先權日2012年1月17日
發明者劉仁義, 左偉, 左光之, 張緒能, 徐雪芳, 施貴剛, 金乃玲, 高旭光, 黃顯懷 申請人:安徽建築工業學院