資源描述：
《進(jìn)化點(diǎn)云拼接技術(shù)的優(yōu)化加速方法研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、進(jìn)化點(diǎn)云拼接技術(shù)的優(yōu)化加速方法研究Researchonacceleratemethodsforevolutionarypointcloudregistrationtechnique(國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目:No.61535008)學(xué)科專業(yè)：光學(xué)工程領(lǐng)域研究生：鄒力指導(dǎo)教師：葛寶臻教授天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院二零一七年十一月摘要隨著三維點(diǎn)云采集設(shè)備的不斷發(fā)展，三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)已成為機(jī)器視覺領(lǐng)域內(nèi)的重要數(shù)據(jù)形式。由于視場限制和物體形貌的遮擋，很難一次獲得物體的全部三維點(diǎn)云信息，需要通過多次變換
2、視角進(jìn)行點(diǎn)云采集，再將點(diǎn)云數(shù)據(jù)統(tǒng)一到同一坐標(biāo)系下，從而完整描述被測物體。因此，精確、高效和魯棒的點(diǎn)云拼接算法是三維成像領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。在點(diǎn)云拼接算法中，進(jìn)化點(diǎn)云拼接算法是一種新興的精度較高，對初始位置不敏感的拼接算法。但該類算法拼接耗時(shí)往往較長，影響了其在工程領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。因此，本文圍繞該類算法的加速策略，開展了以下研究：1.研究了目前主流的點(diǎn)云拼接技術(shù)，包括多種粗拼接算法、經(jīng)典ICP類精確拼接算法以及兩種典型的ICP改進(jìn)算法、進(jìn)化點(diǎn)云拼接算法等；并對這些算法進(jìn)行了對比、分析，指出了各種算
3、法的適用條件、局限性及改進(jìn)方向。2.針對進(jìn)化拼接算法中，拼接算法收斂精度遠(yuǎn)高于模型分辨率而造成的過度開發(fā)問題，提出一種基于哈希表和飛蛾火焰的進(jìn)化拼接算法。所提算法利用哈希表的快速插入查找功能緩存目標(biāo)函數(shù)值，避免進(jìn)化群體的過度開發(fā)和重復(fù)搜索；在飛蛾火焰算法中引入新的搜索方程和重啟動機(jī)制來平衡其探索和開發(fā)性能；最后利用改進(jìn)的飛蛾火焰算法優(yōu)化求解空間最優(yōu)變換。通過與多種最新的進(jìn)化拼接算法進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了所提算法能夠有效縮短運(yùn)算時(shí)間。3.針對現(xiàn)有進(jìn)化點(diǎn)云拼接算法未使用點(diǎn)云色彩信息這一局限性，提出一種
4、基于色彩信息的自適應(yīng)進(jìn)化點(diǎn)云拼接算法。使用隨機(jī)采樣與色彩特征點(diǎn)相結(jié)合的方式對輸入點(diǎn)云進(jìn)行采樣，以包含色彩約束的點(diǎn)對距離中值為目標(biāo)函數(shù)，利用自適應(yīng)進(jìn)化算法求解兩片點(diǎn)云間的最優(yōu)空間變換，實(shí)現(xiàn)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的有效拼接。4幅彩色點(diǎn)云的拼接實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與僅使用空間信息的自適應(yīng)進(jìn)化點(diǎn)云拼接算法和其他兩種較新的進(jìn)化拼接算法相比，所提算法在保證同等拼接精度的情況下，能夠有效縮短拼接時(shí)間。關(guān)鍵詞：三維數(shù)字化技術(shù)進(jìn)化算法點(diǎn)云拼接彩色點(diǎn)云算法加速ABSTRACTThree-dimensionalpointcloudd
5、atahasbeenanimportantdataformincomputervisionarea,alongwiththerapiddevelopmentofthedepth-acquisitiondevice.Itisdifficulttoobtainallthepointcloudinformationduetotherestrictionofthefieldofviewandtheocclusionoftheshape.Multipleviewsofpointcloudsneedtobe
6、collectedandthenalignedtoauniformcoordinatetodepicttheobjectcompletely.Therefore,accurate,efficientandrobustpointcloudregistrationmethodisahottopicinthree-dimensionalimaging.Evolutionarypointcloudregistrationmethodisakindofregistrationmethod,whichisi
7、nnovative,high-precisionandrobusttoinitialpositionsofpointclouds.However,thiskindofmethodusuallytime-consuming,whicheffectstheapplicationonengineeringarea.Thus,thispaperfocusesontheacceleratestrategyoftheevolutionarypointcloudregistrationmethodandcar
8、riesoutthefollowingstudy:1.Manystate-of-the-artregistrationmethods,includingvariousroughregistrationmethods,classicalICPfineregistrationmethodsandtwovariant,evolutionarypointcloudregistrationmethods,arediscussedandanalyzed.Theirapplicableconditions,l
