基于最小二乘法的車型點云拼接

一、引言

三維點云數據拼接技術一直是逆向工程、計算機視覺、模式識別、曲面質量檢測及攝影測量學等領域的研究熱點與難點。為了得到被測物體完整的點云數據，需要從多個角度對物體進行掃描處理，測量設備需要從不同視角對物體進行多次定位測量，然后對各個不同視角測得的點云數據進行多視拼接，統一到一個全局坐標系下，即點云拼接問題。

三維點云拼接技術在不同場合亦被稱為重定位、配準或拼合技術，其實質是把不同的坐標系下測得的數據點云進行坐標變換，問題的關鍵是坐標變換參數R（旋轉矩陣）和t（平移矢量）的求取。目前國內外的拼接技術一般分兩步：粗拼接和精確拼接。粗拼接大致將不同坐標系下點云對準到同一坐標系下，常用的方法有轉臺法，標簽法和曲面特征法等。一般粗拼接很難滿足精度要求，需在粗拼接的基礎上使用迭代算法進行精確拼接，使點云之間的拼接誤差達到最小。目前國最常用的精確拼接方法其本質都是基于最小二乘法。

二、最小二乘法點云數據拼接原理

2.1三維坐標變換

三維坐標變換是二維坐標變換的簡單推廣。二維坐標變換在齊次坐標系空間可用3×3的變換矩陣表示，類似的三維坐標變換在齊次坐標空間中可用4×4的變換矩陣表示。三維空間中的點 （x，y，z）的齊次坐標定義為（xh yh zh h），其中，h為不等于0的任意常數，。本文為簡單起見，取（x，y，z，1）為（x，y，z）的齊次坐標。

三維圖形的坐標變換矩陣可用表示。……