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《基于并行離子群優(yōu)化算法的三維點云配準研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、分類號：TP391.7密級：UDC：編號：碩士學位論文基于并行離子群優(yōu)化算法的三維點云配準研究論文作者：張希晉學生類別：全日制專業(yè)學位類別：工程碩士領域名稱：電子與通信工程指導教師：賈志成職稱：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofElectronicsandcommunicationengineeringRESERCHOF3DPOINTCLOUDDATAREGISTRATIONBASEDONPARALLELPARTICLESWARMOPTIMIZATIONALGORITHMbyZ
2、hangXijinSupervisor:Prof.JiaZhichengFebruary2016原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學位論文，是本人在導師指導下，進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學位論文不包含任何他人或集體已經(jīng)發(fā)表的作品內(nèi)容，也不包含本人為獲得其他學位而使用過的材料。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻的其他個人或集體，均已在文中以明確方式標明。本學位論文原創(chuàng)性聲明的法律責任由本人承擔。學位論文作者簽名：日期：關于學位論文版權使用授權的說明本人完全了解河北工業(yè)大學關于收集、保存、使用學位論文的以下規(guī)定：學校有權采用影印、縮印、掃描、數(shù)字化或其它手段保存論
3、文；學校有權提供本學位論文全文或者部分內(nèi)容的閱覽服務；學校有權將學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索、交流；學校有權向國家有關部門或者機構送交論文的復印件和電子版。（保密的學位論文在解密后適用本授權說明）學位論文作者簽名：日期：導師簽名：日期：摘要三維激光掃描技術在測繪中的應用越來越廣泛，對其研究也越來越深入，它的出現(xiàn)打破了傳統(tǒng)測量數(shù)據(jù)的獲取與處理模式，帶動了測距技術的一次變革。對其掃描數(shù)據(jù)（點云）的研究成為當前的一個關鍵的研究方向。本文使用實驗室激光掃描系統(tǒng)獲取的三維點云為研究對象，對點云配準算法展開了深入的研究。首先介紹了與點云數(shù)據(jù)相關的一些基礎知識，詳細地論述了點云數(shù)據(jù)
4、的配準，然后在總結分析國內(nèi)外學者專家理論研究的基礎上，提出利用粒子群群優(yōu)化算法進行點云配準并將當前先進GPU并行加速技術與以融合，最終得到一種全新的兼顧速度和精度要求的配準算法。第一，對目前三維激光掃描技術相關知識進行深入了解，獲取當前軟硬件技術最新的前沿動態(tài)，在總結整理相關資料的基礎上，確立本文所需要展開的工作以及工作方法、工作目標。第二，系統(tǒng)的介紹了三維激光點云數(shù)據(jù)配準的技術基礎，類似于其它的測量數(shù)據(jù)，點云數(shù)據(jù)同樣涉及到坐標框架問題，文中分析了與點云數(shù)據(jù)相關的坐標系，并推導了各種坐標系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換關系。第三，在深入研究經(jīng)典ICP算法和群優(yōu)化配準算法的基礎上，經(jīng)過多次實驗對比，總結出
5、各自算法的優(yōu)勢和不足。針對ICP算法對點云初始位置要求高的問題和基于群智能優(yōu)化的點云配準算法計算耗時長的問題，提出一種基于CUDA的并行粒子群配準算法。該算法利用粒子群算法各粒子天然的并行性，將求解最優(yōu)值的運算過程分配到GPU中的各個線程中計算出點云的相對位置變換參數(shù)，進而經(jīng)過坐標變換使兩片點云統(tǒng)一到同一坐標系下。GPU在設計之初就是作為眾核并行處理器來設計的，這種架構非常適合將相同指令、不同輸入數(shù)據(jù)發(fā)送到眾核上分別進行處理。本文在深入研究GPU并行機制的基礎上，在計算機上搭建CUDA軟件平臺，將所設計的算法通過編程轉(zhuǎn)化為可利用GPU并行計算的配準軟件。GPU多線程運算同時執(zhí)行互不干擾
6、，其蘊含的海量計算能力得以釋放，極大的提高了粒子群算法的運算速度，從而可以實現(xiàn)點云的快速、精確配準。第四，基于上述配準方法，調(diào)整配準軟件各項參數(shù)，在采用不同點云數(shù)據(jù)的情況下，觀察各組配準效果。并設計不同的對比實驗，記錄實驗結果。結果表明，本文算法既克服了ICP算法對點云初始位置要求高的缺點，又有效解決了基于群智能優(yōu)化的點云配準算法計算時間長的問題。關鍵詞：點云配準粒子群算法并行計算逆向工程IABSTRACTTheapplicationof3Dlaserscanningtechnologyinsurveyingandmappingismoreandmoreextensive.Morean
7、dmorestudiesonithavebeendone.Itsappearancebrokethetraditionalmeasurementdataacquisitionandprocessingmode,whichledtoachangeofthedistancemeasurementtechnology.Theresearchonthescanningdata(pointcloud)hasbecomeanimportantresearc
