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点云数据配准分析探究

时间:2026-01-22 理论教育 浅陌 版权反馈
【摘要】:图中右边部分是5×15 的数据矩阵表示当前已获取到的绘图数据矩阵,左边输入数据部分用于输入新增的测距数据进行配准测试。实验结果如图9-11 所示,与图9-10 比较可以看出,输入数据矩阵最后一列和已存在数据矩阵第一列重合,故匹配度为20%。图9-11数据匹配拼接实验图

由于样机GLiDAR-II 没有引入POS 系统,不能进行绝对坐标配准,只依据一维测距值进行相对坐标配准。结合面阵激光测距成像要求,本书先对数据拼接进行配准,配准之后将重叠部分数据去除,然后将新增数据进行拼接。对于由25 个测距点组成的5×5 矩阵,配准情况可分为以下6 种情况:

①匹配度20%,只需将未重合部分20 个测距点进行拼接;

②匹配度40%,提取其余60%进行拼接;

③匹配度60%,提取其余40%进行拼接;

④匹配度80%,提取其余20%进行拼接;

⑤匹配度为0,这种情况说明激光雷达水平运动速度过快,导致相邻两组测距数据完全无重合,需要减慢水平推帚扫描速度;

⑥匹配度为100%,表明当前测距值与前一组目标面测距值完全一样,这里又有三种可能的情况:第一,激光雷达并未移动,所以不会对当前测距数据进行拼接,目标面绘图将不会变化;第二,激光雷达匀速移动,将当前目标面测距数据和之前的数据进行增量式拼接;第三,当前目标面是表面凹凸变化小于5cm 的平面。

通过上面的分析可以看出,对匹配度的计算就是对最新获取到的测距数据矩阵和当前已存在的相邻数据矩阵进行配准。由于GLiDAR-II 只具有5×5 测距矩阵,所以增量式拼接的配准只需在已获取的测距数据中,根据扫描方向提取出5×5 矩阵进行配准即可。为了验证数据配准方法的可行性、准确性,本书设计了5×5 矩阵数据配准实验,如图9-10 所示。图中右边部分是5×15 的数据矩阵表示当前已获取到的绘图数据矩阵,左边输入数据部分用于输入新增的测距数据进行配准测试。

实验结果如图9-11 所示,与图9-10 比较可以看出,输入数据矩阵最后一列和已存在数据矩阵第一列重合,故匹配度为20%。所以需要将非重叠的其余部分数据拼接写入绘图数据矩阵中。(https://www.xing528.com)

在做数据配准时还需要解决的问题主要包含以下几个方面:

图示

图9-10 数据配准拼接实验图

①扫描方向不同,数据拼接位置就会变化,而数据拼接位置变化就需要根据拼接位置寻找待匹配矩阵进行匹配。由于匹配度是随机的,因此每次拼接数据的多少也是随机变化的。

②若激光雷达三维绘图软件刚启动,则还未录入任何测距数据。所以当检测到绘图数据矩阵为空时不必进行数据匹配,将第一次测距数据直接写入矩阵。

③若已存在的测距数据不为空,则根据数据拼接方向需要找到最近的有数据的位置。当激光雷达从左到右时,新增数据是后向拼接即从后往前移动,反之是从前往后移动,如图9-11 所示。

图示

图9-11 数据匹配拼接实验图

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