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改进ICP算法的激光雷达点云配准 被引量:10
1
作者 许哲 董林啸 吴家跃 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2024年第4期1-5,共5页
针对传统ICP算法在激光雷达目标点云配准中存在匹配时间长,以及受初值影响导致该算法应用在无人车SLAM技术中容易存在定位精度不高和稳健性较差的问题,本文提出了一种结合KD-tree算法的NDT-ICP算法。首先,通过Voxel Grid滤波对激光雷达... 针对传统ICP算法在激光雷达目标点云配准中存在匹配时间长,以及受初值影响导致该算法应用在无人车SLAM技术中容易存在定位精度不高和稳健性较差的问题,本文提出了一种结合KD-tree算法的NDT-ICP算法。首先,通过Voxel Grid滤波对激光雷达获取的点云数据进行预处理,利用平面拟合参数的方法去除地面点云;然后,利用NDT算法进行点云粗匹配,缩短目标点云与待匹配点云距离;最后,通过KD-tree邻近搜索法提高对应点查找速度,并通过优化收敛阈值,完成ICP算法的精匹配。试验结果表明,本文提出的改进算法相比于NDT算法和ICP算法,在点云配准速度和精度上有明显提高,且在地图构建上精度和稳健性更好。 展开更多
关键词 无人车 点云配准 icp算法 NDT算法 激光SLAM
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应用改进ICP算法的点云配准 被引量:16
2
作者 杨小青 杨秋翔 +1 位作者 杨剑 郑晓璐 《计算机工程与设计》 北大核心 2015年第9期2457-2461,共5页
针对三维重建领域点云数据配准过程中存在的配准效率低和精度误差大问题,提出一种改进ICP算法。应用盒子结构划分点云数据,对每一独立单元盒提取特征点构建三角形,根据相似原理,选用与其相似度最大的三角形各顶点作为初始对应点对,引入... 针对三维重建领域点云数据配准过程中存在的配准效率低和精度误差大问题,提出一种改进ICP算法。应用盒子结构划分点云数据,对每一独立单元盒提取特征点构建三角形,根据相似原理,选用与其相似度最大的三角形各顶点作为初始对应点对,引入支持度的概念,给出评价准则,使当前待确定点对的成立最大支持其余已确认匹配点对,保证对应点查找的正确性。同理,以现有三角形各边为基准,继续构建新的三角形,完成所有匹配点对的查找。实验结果表明,改进算法较传统ICP算法有大幅提高,缩短配准误差至0.03%,配准效率提高了65%以上,优势明显。 展开更多
关键词 点云配准 icp算法 盒子结构 相似原理 支持度
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基于法矢夹角的改进ICP算法 被引量:12
3
作者 杨秋翔 王程远 +1 位作者 杨剑 杨小青 《计算机工程与设计》 北大核心 2016年第8期2082-2086,共5页
针对三维点云配准过程中存在精度和效率低下的问题,提出一种基于法矢夹角的改进ICP算法。利用八叉树结构划分点云数据并编号,计算每一点与其k近邻点的平均法矢夹角,引入关键度的概念,给出评判标准,对点云数据进行不同比例的精简;利用KD-... 针对三维点云配准过程中存在精度和效率低下的问题,提出一种基于法矢夹角的改进ICP算法。利用八叉树结构划分点云数据并编号,计算每一点与其k近邻点的平均法矢夹角,引入关键度的概念,给出评判标准,对点云数据进行不同比例的精简;利用KD-tree加速查找,计算点云对的匹配度并进行筛选,通过最小二乘迭代完成点云配准。实验结果表明,与传统ICP算法相比,该算法在配准效率方面提高了68%以上,将配准误差降低至0.02%,优势明显。 展开更多
关键词 点云配准 法矢夹角 icp算法 关键度 最小二乘迭代
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基于Hausdorff距离改进的ICP算法 被引量:9
4
作者 郑晓璐 潘广贞 +1 位作者 杨剑 杨小青 《计算机工程与设计》 北大核心 2015年第9期2481-2484,2489,共5页
为满足三维点云配准的高精度要求,提出一种基于Hausdorff距离改进的ICP算法。利用三维点云拟合曲面的主曲率和点邻域内Hausdorff距离相结合的方法,对点云进行简化,剔除正态分布图中Hausdorff值小的点云,使简化后的关键点充分保留点云的... 为满足三维点云配准的高精度要求,提出一种基于Hausdorff距离改进的ICP算法。利用三维点云拟合曲面的主曲率和点邻域内Hausdorff距离相结合的方法,对点云进行简化,剔除正态分布图中Hausdorff值小的点云,使简化后的关键点充分保留点云的几何特征;采用K-D树加速查找,通过最小二乘迭代进行点云ICP配准。对经典ICP算法和改进ICP算法做对比实验,实验结果表明,改进的ICP算法将配准误差由原来的0.3mm控制在了0.1mm左右,大幅提高了点云配准的精确度。 展开更多
关键词 icp算法 HAUSDORFF距离 曲率 K-D树 最小二乘迭代
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基于综合改进ICP算法的三维激光扫描技术在露天矿边坡测绘中的应用 被引量:17
5
作者 李健 胡书桥 邓增兵 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期51-54,共4页
以先后发生过两次大规模滑坡的中煤平朔公司东露天矿边坡为研究背景,利用三维激光扫描技术测绘速度快、测量精度高、数据量大的特点,对该露天矿边坡进行三维激光扫描,尤其是对发生过滑坡的两个重点区域进行精细扫描。基于综合改进ICP算... 以先后发生过两次大规模滑坡的中煤平朔公司东露天矿边坡为研究背景,利用三维激光扫描技术测绘速度快、测量精度高、数据量大的特点,对该露天矿边坡进行三维激光扫描,尤其是对发生过滑坡的两个重点区域进行精细扫描。基于综合改进ICP算法,将扫描得到的多站点云数据进行拼接处理,完成了长约2 km的露天矿边坡三维模型重建。研究结果表明,三维激光扫描结果符合工程实际特征,是一种快速建立矿山边坡数字模型的有效手段。 展开更多
关键词 综合改进icp算法 三维激光扫描 露天矿边坡
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基于改进ICP算法的室内环境三维地图创建研究 被引量:4
6
作者 张彦铎 袁博 李迅 《华中师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2017年第2期264-272,共9页
提出一种基于离散选取机制的改进特征点ICP算法,并设计了基于该算法的三维地图创建方法.该方法分为3个阶段,首先提取并匹配相机运动过程中采集的RGB彩色图像中的SURF特征点;然后结合RANSAC算法进行初始配准,优化特征点集初始位姿、去除... 提出一种基于离散选取机制的改进特征点ICP算法,并设计了基于该算法的三维地图创建方法.该方法分为3个阶段,首先提取并匹配相机运动过程中采集的RGB彩色图像中的SURF特征点;然后结合RANSAC算法进行初始配准,优化特征点集初始位姿、去除误匹配,并结合基于离散选取机制的特征点ICP算法进行精确配准;最后利用g2o图优化算法结合关键帧实现对相机运动轨迹的优化,减少累计误差,并将相机采集到的点云数据根据相机当前位姿构建三维点云地图.经过在5个公开数据集环境下进行实验对比,证明本方法的可行性和有效性,在相机运动长度为15.989m的情况下误差仅为0.059m,且能够准确地创建实验环境的三维地图. 展开更多
关键词 离散选取机制 改进特征点icp算法 RANSAC g2o 关键帧
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ICP算法的鲁棒性改进 被引量:5
7
作者 刘繁明 屈昊 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第z1期603-605,635,共4页
提出了对准点集合的一种新方法。该方法采用对准误差通过非线性最优化算法(Levenberg-Marquardt)直接最小化,在速度上可与ICP算法相匹敌,ICP算法是专门用于对准工作的特殊用途的算法。因为程序直接最小化一个能量函数,所以很容易通过Hun... 提出了对准点集合的一种新方法。该方法采用对准误差通过非线性最优化算法(Levenberg-Marquardt)直接最小化,在速度上可与ICP算法相匹敌,ICP算法是专门用于对准工作的特殊用途的算法。因为程序直接最小化一个能量函数,所以很容易通过Hunber核,把它扩充到合并的鲁棒性估计中,产生的收敛区间比现存方法的收敛区间宽很多倍。最后介绍一种基于切面距离变换最小化的数据结构,这种变换产生的算法比以前描述的方法速度快而且鲁棒性强。 展开更多
关键词 icp算法 非线性最优化 点集对准 鲁棒性
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面向地图点集的多尺度层级ICP算法 被引量:2
8
作者 李策 罗欣颖 杜少毅 《计算机应用与软件》 CSCD 北大核心 2012年第4期83-85,93,共4页
地图点集具有点数多、结构复杂等特点,通常对其配准耗时严重,难以满足自主驾驶等情况下的实时性要求。利用多尺度层级化思想,提出一种多尺度层级ICP算法MSICP(Multi-scale Iterative Closest Points),提高了配准速度和精度。所提算法先... 地图点集具有点数多、结构复杂等特点,通常对其配准耗时严重,难以满足自主驾驶等情况下的实时性要求。利用多尺度层级化思想,提出一种多尺度层级ICP算法MSICP(Multi-scale Iterative Closest Points),提高了配准速度和精度。所提算法先对待配准图像点集进行稀疏化,随后将稀疏点集配准后的转换矩阵作为原稠密点集配准的转换矩阵初始值,最终实现对原始图像点集的ICP快速精确配准。实验结果表明,所提算法的配准速度及精度优于其他ICP算法,具有一定的实用价值。 展开更多
关键词 地图点集 icp算法 多尺度
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基于改进ICP算法的路侧双激光雷达数据融合 被引量:9
9
作者 关丽敏 张倩 +1 位作者 楚庆玲 朱进玉 《激光杂志》 CAS 北大核心 2021年第9期38-44,共7页
路侧感知是车路协同的重要组成部分,由于单一的路侧激光雷达存在垂直盲区、探测范围小、感知精度低、难以处理遮挡等问题,通常需要部署多个激光雷达。数据融合对多激光雷达来说是提高感知范围和精度、减少目标遮挡的重要方法。本文提出... 路侧感知是车路协同的重要组成部分,由于单一的路侧激光雷达存在垂直盲区、探测范围小、感知精度低、难以处理遮挡等问题,通常需要部署多个激光雷达。数据融合对多激光雷达来说是提高感知范围和精度、减少目标遮挡的重要方法。本文提出了一种改进的迭代最近点(Iterative Closest Point,ICP)算法来实现双激光雷达数据层的融合。该算法通过法向量关键点选取和错误点对的剔除来增加点云配准的精度,采用体素化网格下采样和KD-tree(K-dimension tree)加速对应点匹配来提高点云的配准速度。实验结果表明,改进的ICP算法与经典ICP和GICP(Generalized ICP)算法相比具有更高的配准精度和更快的配准速度。 展开更多
关键词 车路协同 路侧激光雷达 icp算法 数据融合 点云配准
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基于ICP算法的非常规航空影像与机载LiDAR数据配准 被引量:1
10
作者 杜全叶 麦晓明 +2 位作者 褚福侠 彭向阳 王锐 《遥感信息》 CSCD 2014年第6期16-20,共5页
航向重叠度小于53%,不满足连续3张影像进行模型连接的航空影像视为非常规航空影像。针对非常规航空影像与机载激光扫描(Light Detection And Ranging,LiDAR)数据的配准,本文提出了首先利用影像匹配得到匹配点云,然后基于迭代最邻近点(It... 航向重叠度小于53%,不满足连续3张影像进行模型连接的航空影像视为非常规航空影像。针对非常规航空影像与机载激光扫描(Light Detection And Ranging,LiDAR)数据的配准,本文提出了首先利用影像匹配得到匹配点云,然后基于迭代最邻近点(Iterative Closest Point,ICP)算法配准匹配点云和机载LiDAR点云,最后使用配准点进行单像空间后方交会解算影像方位元素的配准方法。相关实验表明利用本文方法配准航空影像和机载LiDAR数据,相对于人工配准,自动化程度大大提高,精度更高。 展开更多
关键词 非常规航空影像 机载LiDAR数据 影像密集匹配 icp算法 配准 单像空间后方交会
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基于ICP算法的医学图像几何配准技术
11
作者 李斌 吴松 王成焘 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2003年第14期151-153,共3页
几何配准是医学图像领域研究的重要内容,医学图像几何配准的目标就是建立术前和术中两组点的变换关系。该文利用股骨为模型,讨论了基于轮廓特征的ICP医学图像几何配准算法,从技术上实现了术前建模和术中取点,并编制相应的ICP算法程序。
关键词 几何配准 医学图像 icp算法
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ICP算法在叶型点云数据配准中的应用 被引量:8
12
作者 刘峻峰 何小妹 +1 位作者 黄翔 王一璋 《航空制造技术》 2019年第12期79-82,共4页
针对叶片截面型线测量点云数据与理论点云数据的配准问题,研究了将ICP算法应用于叶型点云数据配准的方法。首先概述了叶型测量数据与理论数据的匹配问题;然后阐述了基于ICP算法的叶型点云数据配准方法,并在MATLAB平台进行了配准实现;最... 针对叶片截面型线测量点云数据与理论点云数据的配准问题,研究了将ICP算法应用于叶型点云数据配准的方法。首先概述了叶型测量数据与理论数据的匹配问题;然后阐述了基于ICP算法的叶型点云数据配准方法,并在MATLAB平台进行了配准实现;最后给出了配准实例,并将配准结果与点云处理软件CloudCompare的匹配结果进行了对比,验证了该方法的准确性。 展开更多
关键词 叶片 截面型线 icp算法 配准 刚体变换
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基于三点法和ICP算法的手术导航系统患者配准 被引量:3
13
作者 张春雷 戴丽 +1 位作者 刘宇 李鹤 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期1584-1590,共7页
为提升手术导航系统的患者配准精度和操作效率,提出一种将三点法与迭代最近点(iterative closest point,ICP)算法相结合的配准策略.首先,定义患者配准问题,并介绍术前和术中数据获取方法;然后,以光学定位标记球心为患者空间与图像空间... 为提升手术导航系统的患者配准精度和操作效率,提出一种将三点法与迭代最近点(iterative closest point,ICP)算法相结合的配准策略.首先,定义患者配准问题,并介绍术前和术中数据获取方法;然后,以光学定位标记球心为患者空间与图像空间的共同特征,并利用三点法完成初始配准;最后,以经初始映射后的患者点云中各点为球心,建立半径为r的球形区域,并仅保留位于该区域内的图像点云以实现抽样,再利用改进ICP算法对两片点云执行精确配准.实验结果表明,采用所提方法对猪股骨和猪髂骨执行配准的平均误差分别为(0.83±0.10)mm和(0.86±0.09)mm,其精度和稳定性均优于传统ICP算法,且具备高效、易操作的特点以及潜在的临床应用价值. 展开更多
关键词 手术导航系统 患者配准 疏密点云配准 图像点云抽样 icp算法
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基于KDTree改进的Super 4PCS+ICP算法在点云配准中的应用研究 被引量:14
14
作者 夏军勇 高睿杰 钟飞 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1333-1338,共6页
在点云配准过程中,为了提高点云的配准精度,针对ICP算法对于初始位姿的局限性,对点云数据进行Super4PCS+ICP的“先粗后精”处理。首先利用KDTree树搜索对应点,用局部区域的特征度确定特征点集,再使用Super4PCS算法实现粗配准。针对精配... 在点云配准过程中,为了提高点云的配准精度,针对ICP算法对于初始位姿的局限性,对点云数据进行Super4PCS+ICP的“先粗后精”处理。首先利用KDTree树搜索对应点,用局部区域的特征度确定特征点集,再使用Super4PCS算法实现粗配准。针对精配准提出KDTree树来加快速度,SVD求解对应点参数、常数为1的加权平均、求解误差函数等手段来实现对ICP算法的改进,并求出刚体变换后的旋转平移矩阵,提高点云配准精度。实验表明,相较于传统ICP算法,本文方法的配准精度有了显著的提升。本文研究的方法可为点云配准的深入研究提供一定的参考。 展开更多
关键词 Super_4PCS算法 icp算法 KDTree 点云轮廓 点云配准
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基于法向量权重改进的ICP算法 被引量:12
15
作者 朱玉梅 邢明义 蔡静 《计量学报》 CSCD 北大核心 2023年第6期852-857,共6页
针对三维重建过程中点云配准的精度和速度不理想的问题,提出一种基于法向量权重改进的迭代最近点(ICP)算法。通过将点云的法向量投射到高斯球上,统计不同方向法向量的分布情况,结合物体的几何结构信息赋予相应的权重,利用法向量权重结... 针对三维重建过程中点云配准的精度和速度不理想的问题,提出一种基于法向量权重改进的迭代最近点(ICP)算法。通过将点云的法向量投射到高斯球上,统计不同方向法向量的分布情况,结合物体的几何结构信息赋予相应的权重,利用法向量权重结合点到平面的误差度量方法计算最优刚体变换矩阵。实验结果证明:以球面点云数据为例,与改进前的迭代最近点(ICP)算法相比,在配准速度没有降低的情况下,配准误差减小为原来的30%左右,而且该算法适用于各种点云模型,效果显著。 展开更多
关键词 计量学 点云配准 icp算法 法向量 权重
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基于改进ICP算法的波磨区域动态检测方法研究 被引量:1
16
作者 董庆仑 尧辉明 翟字波 《中国测试》 CAS 北大核心 2022年第3期9-14,26,共7页
随着传统波磨动态检测弦测算法的改进,轨顶中线处波磨曲线的提取精度逐渐提高,但钢轨波磨是一种不规则的空间曲面,单一条波磨曲线不足以完整反应真实的波磨信息。由此,文章提出一种钢轨波磨区域曲面动态检测方法,以实现轨顶中线区域波... 随着传统波磨动态检测弦测算法的改进,轨顶中线处波磨曲线的提取精度逐渐提高,但钢轨波磨是一种不规则的空间曲面,单一条波磨曲线不足以完整反应真实的波磨信息。由此,文章提出一种钢轨波磨区域曲面动态检测方法,以实现轨顶中线区域波磨曲面的准确还原。所提检测方法运用点线结合的测量方式,将结构光技术与传统中点弦测法结合所得精确测量点波磨值与其未被磨损一侧轮廓点集作为参考点,以标准钢轨轮廓作为点云轮廓算法ICP(iterative closest points)配准基准,有效避免迭代过程中局部最优解的出现。实验室条件下实现轨顶中线±10 mm范围内波磨曲面检测,拓展波磨的检测范围,满足测量精度要求,证明所提动态波磨检测方式是一种可行的区域波磨曲面复原方法。 展开更多
关键词 钢轨波磨 区域动态检测 弦测法 icp算法 结构光
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基于改进ICP算法的叶片型线轮廓度误差评定 被引量:9
17
作者 卢恒 徐旭松 +1 位作者 王树刚 王皓 《计量学报》 CSCD 北大核心 2022年第8期1015-1020,共6页
针对传统最近迭代点(ICP)算法存在配准精度较低的问题进行算法改进。首先,考虑到三坐标测量机测量数据呈现有序排列、且一一对应的特点,使用了一种基于矢量对齐法的型线数据初配准方法进行初配准;其次,在传统ICP算法配准的基础上,对待... 针对传统最近迭代点(ICP)算法存在配准精度较低的问题进行算法改进。首先,考虑到三坐标测量机测量数据呈现有序排列、且一一对应的特点,使用了一种基于矢量对齐法的型线数据初配准方法进行初配准;其次,在传统ICP算法配准的基础上,对待配准数据进行非均匀有理化B样条(NURBS)曲线拟合,再利用自适应粒子群算法对测量数据进一步精配准;最后,采用基于最小区域的叶片型线轮廓度误差评定方法进行误差评定。实验分析结果表明:改进方法相对于传统ICP算法,可在原有收敛值基础上达到进一步收敛的效果,轮廓度误差相对减小28.57%。该方法有效提高了叶片型线轮廓度误差评定的精确度,可为叶片的加工质量提供可靠判定。 展开更多
关键词 计量学 线轮廓度 几何误差评定 改进icp算法 非均匀有理化B样条
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损伤零件点云模型配准的ICP算法 被引量:6
18
作者 魏效玲 孟艺 孙秀军 《制造技术与机床》 北大核心 2020年第5期118-121,共4页
针对损伤零件的传统点云模型配准过程中存在着运算效率低与损伤部位损伤量确定误差较大等问题,提出一种基于原始ICP算法的改进算法。考虑模型因为损伤而引起的特征与表面形貌的改变,利用法矢夹角进行点云数据的精简,保留模型主要特征,... 针对损伤零件的传统点云模型配准过程中存在着运算效率低与损伤部位损伤量确定误差较大等问题,提出一种基于原始ICP算法的改进算法。考虑模型因为损伤而引起的特征与表面形貌的改变,利用法矢夹角进行点云数据的精简,保留模型主要特征,再利用对应点的曲率约束与距离约束设定阈值剔除损伤区域点云,保证对应点之间快速准确地配准。最后,运用Matlab实现改进算法,并利用损伤的轮机叶片点云数据的配准验证该算法的有效性。 展开更多
关键词 配准 法矢夹角 损伤零件 icp算法
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三维模型重建中点云ICP拼接算法的改进 被引量:20
19
作者 涂志强 张轲 +2 位作者 杨成龙 朱晓鹏 黄洁 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期97-100,118,共4页
提出一种以不同视野下的点云为处理对象,自动进行点云配准的拼接算法.该算法首先利用点云的曲率、法矢量等几何信息,计算出初次拼接变换,并用几何哈希的方法筛选出最优的变换,完成初次拼接.然后改进最近点迭代法(iterative closest poin... 提出一种以不同视野下的点云为处理对象,自动进行点云配准的拼接算法.该算法首先利用点云的曲率、法矢量等几何信息,计算出初次拼接变换,并用几何哈希的方法筛选出最优的变换,完成初次拼接.然后改进最近点迭代法(iterative closest point,ICP)中最近点的选取方法:对点云A中的测点,先求出另一点云B中与其最近的3个点,并由这3个点构成一个三角形,把测点到三角形的垂足作为测点的最近点.并用该算法对点云进行再次拼接.最后基于该算法实现了对车头模型的配准.结果表明,该算法具有较高的配准精度. 展开更多
关键词 点云拼接 icp算法改进 三维重建 激光再制造
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三维点云数据拼接中ICP及其改进算法综述 被引量:60
20
作者 解则晓 徐尚 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期99-103,共5页
ICP算法是三维点云数据精确拼接过程中的主流算法。文章对目前国内外ICP及其各种改进算法的发展现状进行了系统地分析与研究。将ICP算法分为4个主要阶段:(1)对原始点云数据进行采样;(2)确定初始对应点集;(3)去除错误对应点对;(4)坐标变... ICP算法是三维点云数据精确拼接过程中的主流算法。文章对目前国内外ICP及其各种改进算法的发展现状进行了系统地分析与研究。将ICP算法分为4个主要阶段:(1)对原始点云数据进行采样;(2)确定初始对应点集;(3)去除错误对应点对;(4)坐标变换的求解。分别对各个阶段中典型方法的基本思想和关键技术进行了分类与分析,并在精度与效率等方面对这些算法进行了比较。最后对目前算法研究中的难点问题及未来的研究重点进行了展望。 展开更多
关键词 三维点云 精确拼接 icp算法
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