[发明专利]一种新的点云自动配准方法

权利要求书

1.一种新的点云自动配准方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、将参考点云和待配准点云投影至二维空间，获得参考点云和待配准点云在二维空间X-O-Y平面的投影坐标，参考点云在二维空间的投影坐标为参考点云的测站位置，待配准点云在二维空间的投影坐标为对待配准点云的测站位置；

S2、对于投影后的参考点云和待配准点云投影，通过划分规则格网的方式对二维空间X-O-Y平面进行简化，基于该格网可以得到考点云和待配准点云投影之间的点云投影分布熵公式；

S3、在二维空间中，对待配准点云的测站位置、参考点云的测站位置进行平移和旋转，根据点云投影分布熵寻找参考点云和待配准点云的投影空间转换参数，实现二维空间内的坐标转换，得到二维空间的转换关系；

S4、通过点云滤波得到参考点云和待配准点云的地面点，基于参考点云和待配准点云的地面点高程值z偏移估算三维平移矩阵的z分量H′，将二维空间的转换关系扩展至三维空间的转换关系；

S5、根据三维空间的转换关系，基于投影分布熵查找得到参考点云和待配准点云在投影空间内的旋转角及测站位置间距，将投影空间转换参数作为初始值代入迭代最邻近点算法得到配准结果。

2.根据权利要求1所述的一种新的点云自动配准方法，其特征在于：在S1中将参考点云和待配准点云投影至二维空间之前，首先判断激光扫描仪架是否水平：若是，则将参考点云和待配准点云的x和

y坐标直接作为参考点云和待配准点云在X-O-Y平面上的投影坐标。

3.根据权利要求2所述的一种新的点云自动配准方法，其特征在于：扫描仪架不满足水平状态时，则将参考点云和待配准点云基于地面法向量旋转，使其与X-O-Y平面平行，此时，参考点云和待配准点云在X-O-Y平面的投影坐标可直接表示为基于地面法向量旋转后的的x和y坐标。

4.根据权利要求1所述的一种新的点云自动配准方法，其特征在于：在S2中，格网长宽分别为：

其中，x_max，x_min，y_max和y_min代表点云二维投影的边界；t_G为子格网宽度；

基于该格网可以得到参考点云和待配准点云之间的点云投影分布熵公式：

其中，m_G和n_G分别代表格网的长和宽；N为参考点云和待配准点云所含点云总数；i和j为子格网索引；n为对应子格网内的点云数量。

5.根据权利要求1所述的一种新的点云自动配准方法，其特征在于：在S3中，对待配准点云的测站位置、参考点云的测站位置进行平移和旋转具体为：

S31、在X-O-Y平面投影空间中，若参考点云的测站位置和待配准点云的测站位置之间间距为L，令待配准点云的测站位置沿参考点云坐标系的x轴平移距离L，将待配准点云转换至参考点云的坐标系下；

S32、将参考点云和待配准点云分别绕各自的原点(0，0)和(L，0)逆时针旋转，则存在旋转角K_M和K_Q使参考点云和待配准点云变为成功配准时的姿态，此时参考点云和待配准点云的坐标满足公式：

其中，(x_M，y_M)和(x_Q，y_Q)分别表示参考点云和待配准点云的原始投影坐标，K_M和K_Q分别表示参考点云和待配准点云绕各自原点逆时针旋转的角度，L为参考点云和待配准点云的测站位置之间的投影距离；

将参考点云和待配准点云的坐标公式变换为旋转和平移矩阵形式：

即为二维空间的转换关系。