基于對偶四元數(shù)的LIDAR點云拼接研究.pdf

1、激光雷達（LIDAR）技術具有精度高、自主性強、自動化程度高、高效率等特點，其在導航技術、航空測繪和地質災害預防預報等領域應用廣泛。由于LIDAR探測的空間目標復雜度較高，LIDAR點云采集通常需要從不同視角對空間目標進行掃描，再利用拼接算法將相鄰測站點云進行拼接，從而實現(xiàn)對空間目標的完整表達。高精度的LIDAR點云拼接是實現(xiàn)點云整體性和保證空間目標三維表面拓撲重建的關鍵。
　　直線是 LIDAR點云里高級幾何特征描述符號，具有更

2、強的幾何拓撲性和幾何約束性。本文提出基于對偶四元數(shù)的LIDAR點云拼接方法，利用Plücker直線表示 LIDAR待拼接測站LIDAR點云與基準測站LIDAR點云間的同名直線，用對偶四元數(shù)實現(xiàn)同名直線在空間中的螺旋運動，再根據同名Plücker直線重合的幾何拓撲關系，建立Plücker直線共線條件方程，實現(xiàn)待拼接測站LIDAR點云與基準測站點云間的相對位姿參數(shù)的解算。
　　針對待拼接測站LIDAR點云和基準測站LIDAR點云存在位

3、置、姿態(tài)和比例縮放差異的問題，提出了基于直線簇約束下的LIDAR點云拼接方法。首先根據直線間相交、平行和異面的拓撲關系，分別對待拼接測站和基準測站 LIDAR點云的直線進行聚簇，構建直線簇；然后，分別將同名直線用Plücker坐標表示，通過待拼接測站LIDAR點云的直線簇在空間中的螺旋縮放運動，使其與基準測站LIDAR點云的直線簇比例尺一致，且同名Plücker直線重合，構建基于直線簇的共線條件方程，實現(xiàn)了比例因子和相對位姿一體化解算。