[发明专利]一种基于三维线特征的激光点云数据自动配准方法

权利要求书

1.一种基于三维线特征的激光点云数据自动配准方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、利用激光扫描仪扫描目标建筑物，且激光扫描仪在相邻两个站点的扫描存在重叠部分，以分别获取目标建筑物在相邻两个站点的激光点云数据；

步骤二、对于相邻两个站点，从每个站点的激光点云数据中提取线特征集；

步骤三、在相邻两个站点中，以其中一个站点为参考站，以另一个站点为待配准站，对于任一个站点，以任意两条非平行的空间直线作为一个直线对，以所述直线对的夹角以及垂距作为两个旋转不变量，则参考站构建出a个参考直线对，待配准站构建出b个待配准直线对；

步骤四、逐个选择参考直线对和待配准直线对进行比较，其中，当一个参考直线对与一个待配准直线对的夹角的差值小于第一阈值，以及垂距的差值小于第二阈值，则该参考直线对和该待配准直线对为一对候选同名直线对，从而得到c对候选同名直线对；

步骤五、利用c对候选同名直线对分别计算出c个初始变换关系，选择其中一个初始变换关系作为最优初始变换关系，并计算待配准站和参考站的所有的同名直线对；

步骤六、利用所有的同名直线对计算待配准站和参考站的变换关系。

2.如权利要求1所述的基于三维线特征的激光点云数据自动配准方法，其特征在于，所述步骤五中，利用每对候选同名直线对计算一个初始变换关系的具体过程为：以该候选同名直线对所包含的参考直线对的垂线中点以及待配准直线对的垂线中点为一对候选同名点对，利用该候选同名点对计算平移关系，利用该候选同名直线对所包含的参考直线对中两条空间直线的方向、参考直线对垂线的方向、待配准直线对中两条空间直线的方向以及待配准直线对的垂线的方向计算旋转关系。

3.如权利要求2所述的基于三维线特征的激光点云数据自动配准方法，其特征在于，所述步骤五中，选择其中一个初始变换关系作为最优初始变换关系的具体过程为：对于任一个初始变换关系，利用该初始变换关系将待配准站中的直线全部预变换至参考站，判断参考站中候选同名直线的个数，则以候选同名直线个数最多的初始变换关系作为最优初始变换关系。

4.如权利要求3所述的基于三维线特征的激光点云数据自动配准方法，其特征在于，所述步骤五中，计算待配准站和参考站的所有的同名直线对的具体过程为：以最优初始变换关系所计算出的所有候选同名直线为待配准站和参考站的所有同名直线，在任一站中，以任意两个同名直线构建一直线对，则得到待配准站和参考站的所有同名线对。

5.如权利要求4所述的基于三维线特征的激光点云数据自动配准方法，其特征在于，所述步骤六中，利用所有的同名直线对计算待配准站和参考站的变换关系的具体过程为：以任一对同名直线对的垂线中点作为一待配准站和参考站的同名点，利用所有的同名点计算待配准站和参考站的变换关系。

6.如权利要求3所述的基于三维线特征的激光点云数据自动配准方法，其特征在于，判断参考站中候选同名直线的个数的具体过程为：当待配准站中的一条直线经预变换后，在参考站中为待验证直线，该待验证直线与参考站中的一条直线符合验证关系，则待配准站中的直线和在参考站中的直线为候选同名直线，所述验证关系为：该待验证直线与参考站中的直线之间的距离小于第三阈值，夹角小于第四阈值。

7.如权利要求1所述的基于三维线特征的激光点云数据自动配准方法，其特征在于，所述步骤三中，在任一个站点中，一个直线对的夹角α符合α>110°或者α<70°时，将该直线对舍弃。

8.如权利要求1所述的基于三维线特征的激光点云数据自动配准方法，其特征在于，所述步骤二中，在从每个站点的激光点云数据中提取线特征是通过以下过程实现的：

先利用canny算子从每个站点的激光点云数据中提取边界点数据，然后再从边界点数据中提取线特征集。