城市典型地物点云配准与要素提取

目 录 第1章 激光点云数据处理概论 1 1.1 激光雷达与点云数据处理 1 1.2 激光点云技术数据处理的应用 4 1.2.1 测绘工程 4 1.2.2 导航定位 6 1.2.3 文物古迹保护 7 1.2.4 电力线巡检 8 1.2.5 地质灾害应急 8 1.2.6 海洋工程 9 1.2.7 农林资源调查 10 1.2.8 城市规划与设计 11 1.3 点云配准与要素提取研究内容 12 1.3.1 点云数据自动配准 12 1.3.2 城市道路要素提取 16 1.3.3 城市树木提取 18 第2章 激光点云数据处理基本理论 21 2.1 点云数据结构 21 2.1.1 KD树 22 2.1.2 八叉树 26 2.1.3 两种数据结构的对比分析 27 2.2 点云特征描述 28 2.2.1 法向量 28 2.2.2 曲率 31 2.2.3 点特征直方图与快速点特征直方图 33 2.3 点云配准 38 2.3.1 点云配准的转换模型 38 2.3.2 刚体变换参数求解 39 2.3.3 ICP算法基本原理 41 2.4 点云分割 42 2.4.1 区域增长法 43 2.4.2 空间聚类法 44 第3章 ICP算法分析 46 3.1 ICP算法概述 46 3.2 ICP算法影响因素 47 3.3 ICP算法评价准则 50 3.3.1 算法数据说明 50 3.3.2 数据预处理 52 3.3.3 评价准则 55 3.4 ICP算法评价结果 57 3.4.1 ICP算法有效性分析 57 3.4.2 ICP算法精度分析 69 3.4.3 ICP算法效率分析 70 3.4.4 总体评价 72 第4章 基于初始4点对的点云配准方法 74 4.1 特征点提取 76 4.1.1 基于FPFH值的点特征描述 76 4.1.2 基于FPFH的特征点提取 79 4.2 基于FIPP算法的同名点对搜索 84 4.2.1 生成初始随机点 86 4.2.2 选取初始4点对 86 4.2.3 构建候选点集 87 4.2.4 同名点对 88 4.3 刚体变换矩阵求解 89 4.4 基于初始4点对的结果分析 92 4.4.1 配准结果 92 4.4.2 效率和精度评估 97 4.4.3