[发明专利]一种基于平面特征约束的LiDAR点云无初值配准方法

摘要

本发明公布了一种基于平面特征约束的LiDAR点云无初值配准方法，本发明采用四参数法实现了三维空间中平面特征的表达，以配准后相邻测站同名平面特征的参数相等作为约束条件，依据最小二乘准则构建了平面特征约束下基于对偶四元数描述的三维空间相似变换目标函数，并通过对目标函数的极值分析实现了配准参数的无初值求解。平面特征的四参数表达为同名特征的比较提供了更加简单与有效的方式；较之于向量代数，基于对偶四元数描述的空间相似变换模型其表达形式更加简洁，配准过程中的附加约束条件更少；较之于迭代法，本专利算法在无需事先确定空间相似变换模型参数初值的前提下实现了参数的直接求解，算法的稳定性更好、可靠性更高。

主权项

1.一种基于平面特征约束的LiDAR点云无初值配准方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)利用平面拟合算法分别从基准站、待配准站LiDAR点云中提取同名平面特征，并分别表示为：其中，与分别为同名平面特征的法向量与矩所对应的四元数；(2)利用对偶四元数对三维平面特征的空间相似变换过程进行描述，以空间相似变换后同名特征的参数相等作为前提条件，依据最小二乘准则构建平面特征约束下基于对偶四元数描述的三维空间相似变换目标函数；(3)利用极值分析法，按先后顺序分别求解旋转四元数缩放系数μ和平移四元数并基于所求参数实现基准站与待配准站LiDAR点云坐标系统的统一，进而实现两测站LiDAR点云的无缝拼接，即实现两测站LiDAR点云的配准。