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体素化广义迭代最近点的回环检测算法研究 被引量:1
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作者 任逍 赵旭 +1 位作者 李连鹏 刘子玉 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第9期35-38,共4页
同步定位与地图构建(SLAM)是大规模定位和地图构建的关键技术之一,针对室外大场景环境建图时存在累计误差较大导致定位精度不高、地图出现重影和漂移的问题,提出了一种基于体素化广义迭代最近点(VGICP)优化的回环检测算法。该方法扩展... 同步定位与地图构建(SLAM)是大规模定位和地图构建的关键技术之一,针对室外大场景环境建图时存在累计误差较大导致定位精度不高、地图出现重影和漂移的问题,提出了一种基于体素化广义迭代最近点(VGICP)优化的回环检测算法。该方法扩展了广义迭代最近点(GICP)算法,计算体素内局部多个点,在保证准确性的同时避免了代价高昂的最邻近搜索。将所提方法加入扫描上下文(SC)-LeGO—激光雷达测距和实时测绘(LOAM)完整框架中,并利用KITTI数据集05序列测试。实验结果表明:优化算法估计的轨迹和真实轨迹有较高的重合度,绝对位姿误差(APE)和相对姿态误差(RPE)的最大值分别下降了46.4%,18.8%;均方值误差下降了17.7%,19.9%;优化算法可以进一步提高建图精度并降低姿态漂移误差。 展开更多
关键词 同步定位与地图构建 回环检测 体素广义最近 SC-LeGO-LOAM
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基于PCA的体素化GICP点云配准算法
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作者 徐浩鸿 付昱凯 崔世界 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第1期155-159,共5页
为了满足工业中对目标工件进行三维重建的速度和精度,通过分析算法配准过程提出一种基于主成分分析(PCA)和体素化广义迭代最近点(VGICP)的点云配准策略。首先,PCA算法为精配准阶段提供良好的初始位姿,其中在进行主方向矫正时,在保证数... 为了满足工业中对目标工件进行三维重建的速度和精度,通过分析算法配准过程提出一种基于主成分分析(PCA)和体素化广义迭代最近点(VGICP)的点云配准策略。首先,PCA算法为精配准阶段提供良好的初始位姿,其中在进行主方向矫正时,在保证数据整体特征的基础上进行体素下采样来减少由于计算配准误差所消耗的时间,提高计算速度;其次,精配准阶段采用的VGICP算法对高度依赖最近邻搜索的GICP算法进行体素划分,使用多点分布聚合的方法,可以从较少数量的点中稳健地估计体素分布,具有较快的处理速度。基于PCA改进的VGICP算法将配准效率提高60%以上,并且优于常用配准算法,同时保持了良好的配准精度。 展开更多
关键词 体素广义最近算法 主成分分析 云配准 下采样
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面向模型和室内外点云的高效配准算法
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作者 李俊杰 雷臣 +3 位作者 李伟诚 余肖慧 杨宇焓 朱文利 《液晶与显示》 北大核心 2025年第3期493-504,共12页
针对现有点云配准算法对不同场景的点云进行配准时存在适用性弱、鲁棒性差及配准效率低下等问题,本文提出面向模型和室内外点云的高效配准算法。首先,采用体素网格滤波对点云进行下采样,并使用内部形态描述子(ISS)提取点云特征。然后,... 针对现有点云配准算法对不同场景的点云进行配准时存在适用性弱、鲁棒性差及配准效率低下等问题,本文提出面向模型和室内外点云的高效配准算法。首先,采用体素网格滤波对点云进行下采样,并使用内部形态描述子(ISS)提取点云特征。然后,由快速点特征直方图(FPFH)对特征点进行特征描述,采用随机采样一致性(RANSAC)算法对点云进行粗配准。最后,通过图形处理器(GPU)并行加速的体素化广义迭代最近点(VGICP)算法实现精配准。实验结果表明,在含有噪声点的三维模型、室内及低重叠率室外点云中,本文算法在达到较高配准精度的同时仅耗时0.118 s、0.306 s和0.648 s。相比于现有的配准算法,配准效率提高了79.12%、82.41%和88.28%。本文算法在不同的应用场景下均具有较高的配准精度和配准效率,且适用性更强、鲁棒性更高。 展开更多
关键词 云配准 随机采样一致性 图形处理器 体素广义最近
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混合稀疏迭代最近点配准 被引量:11
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作者 刘跃生 陈新度 +2 位作者 吴磊 黄运保 李海艳 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期2255-2267,共13页
为了避免离群值的影响,提出了混合稀疏迭代最近点(SM-ICP)方法,以实现点云精确配准。本文对稀疏表示、正则化求解和点云配准方法进行了研究。首先,利用混合正则项表示配准残差,构建混合稀疏配准函数。然后,结合交替乘子法(ADMM)构建了... 为了避免离群值的影响,提出了混合稀疏迭代最近点(SM-ICP)方法,以实现点云精确配准。本文对稀疏表示、正则化求解和点云配准方法进行了研究。首先,利用混合正则项表示配准残差,构建混合稀疏配准函数。然后,结合交替乘子法(ADMM)构建了所提出函数的双循环优化框架。其中,混合正则项的平衡权重θ可由Sigmoid函数求解;此外,还给出了ADMM优化框架内循环中对应损失函数的标量形式。最后,推导了该标量化损失函数在点云配准中的软阈值表达式。实验结果表明,所提出SM-ICP算法的配准精度优于所对比的算法。特别的,在重叠率约为50%的斯坦福兔子配准实验中,SM-ICP算法的截断配准误差为2.04×10^(-4),较Robust Trimmed-ICP(Tr-ICP)算法和ICP算法的配准误差减小了一个量级,且较稀疏ICP(S-ICP)算法减小了约三倍;在其它对象、场景类型的点云配准实验中,SM-ICP算法的配准精度同样较其它对比算法更优;在具有不同层级随机噪声点云的配准实验中,SM-ICP的截断配准误差为4.90×10^(-6)~1.33×10^(-4),同样较其它对比算法减小了一个量级或几倍;在发动机叶片配准实验中,本文方法成功实现了点云精确配准,而其它对比算法的配准结果中存在不同程度的点云错位情况。所提出的点云配准方法具有精确、鲁棒性和泛化性等优势。 展开更多
关键词 云配准 最近算法 混合稀疏表示 正则 交替乘子法
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面向复杂场景的地图轻量化与匹配定位方法
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作者 魏东岩 巨柳荫 +2 位作者 纪新春 马朝伟 袁洪 《中国惯性技术学报》 北大核心 2025年第2期114-123,共10页
针对移动机器人在计算、存储与通信资源受限场景下高精度定位需求,提出一种环境特征地图轻量化重建与匹配定位方法。设计自适应点特征直方图(APFH)描述子表征点特征显著度,充分提取关键特征点构建轻量化点云地图,有效兼顾复杂场景中不... 针对移动机器人在计算、存储与通信资源受限场景下高精度定位需求,提出一种环境特征地图轻量化重建与匹配定位方法。设计自适应点特征直方图(APFH)描述子表征点特征显著度,充分提取关键特征点构建轻量化点云地图,有效兼顾复杂场景中不同类型区域的地图轻量化与特征丰富性。基于粗-精级联匹配定位方法,使用采样一致性配准算法(SAC-IA)搜索匹配APFH完成粗匹配,并提出对称化广义迭代最近点算法(SGICP)进行精匹配,通过对称化构造误差函数降低匹配陷入局部最优概率,提高轻量化点云地图的匹配定位精度。公开数据集与实际场景测试表明,与现有常用方法相比,相同压缩率下所提方法构建的轻量化点云地图信息熵平均提高49.63%,多类场景下平均匹配定位精度提高17.19%。 展开更多
关键词 云匹配 地图轻量 对称化广义迭代最近点算法 自适应特征直方图
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基于可视化类库的植株三维形态配准方法及点云可视化 被引量:10
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作者 方慧 杜朋朋 +1 位作者 胡令潮 何勇 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第22期180-188,共9页
精确的植物三维静态形态结构模型有助于植物空间结构相关的各种研究,是虚拟植物、植物建模等问题研究的一个重要方面。研究植物生长过程中的三维信息的获取可以获得作物生长过程中各参数的动态数据,可为精细农业植物生长模型建立等提供... 精确的植物三维静态形态结构模型有助于植物空间结构相关的各种研究,是虚拟植物、植物建模等问题研究的一个重要方面。研究植物生长过程中的三维信息的获取可以获得作物生长过程中各参数的动态数据,可为精细农业植物生长模型建立等提供依据。该文以植物为研究对象,介绍了虚拟植物及植物三维可视化的研究现状,讨论了植物叶片三维可视化的可行性及必要性。针对植物三维点云的采集与处理上,讨论了三维扫描仪的精度测定方法,并针对基于基准体的植株点云配准问题,提出采用基准体点云平均法向量计算的方法,去除了部分基准体表面的噪声点,提高了植株体的配准精度;采用迭代最近点(iterative closest point,ICP)算法,对植株叶片进行进一步的高精度配准。最后采用基于可视化类库VTK(visualization toolkit)实现了植物点云配准与三维可视化。 展开更多
关键词 计算机模拟 图像配准 可视 植株三维 最近算法 可视类库 植物
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两种评价面部三维表面数据不对称度方法的比较 被引量:14
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作者 熊玉雪 杨慧芳 +1 位作者 赵一姣 王勇 《北京大学学报(医学版)》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期340-343,共4页
目的:比较两种利用数字化技术三维定量确定人面部对称度的方法。方法:利用Face Scan三维激光扫描仪,获取20名受试者面部三维表面数据,将数据导入逆向工程软件Imageware 13.0和Geomagic 12,以YZ平面为镜像平面对其进行镜像,将本体和镜像... 目的:比较两种利用数字化技术三维定量确定人面部对称度的方法。方法:利用Face Scan三维激光扫描仪,获取20名受试者面部三维表面数据,将数据导入逆向工程软件Imageware 13.0和Geomagic 12,以YZ平面为镜像平面对其进行镜像,将本体和镜像图像利用迭代最近点算法(interactive closest point,ICP)和普氏分析法(Procrustes analysis,PA)重合,分别提取其正中矢状面,计算21个解剖标志点到正中矢状面的距离和不对称度,并进行比较分析。结果:对20个受试样本21个测量值进行配对t检验,得到t=1.346,P=0.193。结论:对于无明显不对称研究对象而言,ICP算法和PA算法都可以得到其正中矢状面,但是两种算法求得的正中矢状面之间无明显差异。 展开更多
关键词 面部不对称 成像 三维 普氏分析法 最近算法
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