劃分高程切片，其劃分示意圖如圖3(a)所示。
[0064] 2)自適應(yīng)距離閾值聚類
[0065] 在切片內(nèi)構(gòu)建Delauney三角網(wǎng)。然后，統(tǒng)計(jì)該點(diǎn)周圍Delauney三角網(wǎng)的邊長(zhǎng)，如 圖2所示。可以計(jì)算得到距離閾值為：
[0066] dTs= Mean (P s) +Variation (Ps)
[0067] 其中対~彳f)是與該點(diǎn)相連所有Delauney三角形的邊的平均邊長(zhǎng)，而 Variation(Ps)是這些邊長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)差。按照該閾值進(jìn)行距離聚類，可以得到如圖3(b)所示 的聚類切片。
[0068] 3)對(duì)每個(gè)聚類擬合圓柱模型：
[0069] | (P-Q)XCa| |-r= 0
[0070] 其中，P= (xp,yp,zp)是圓柱上的一點(diǎn)，Q= (xq,yq,zq)是圓柱的軸線上的一點(diǎn)，Ca =(Cax,Cay,Caz)是圓柱軸線的單位向量，r是圓柱的半徑。規(guī)定半徑閾值為0. 05m到0. 5m 范圍內(nèi)，并且軸向方向與Z軸近似平行（方向夾角小于10° )。保留符合上述條件的圓柱 切片聚類塊，計(jì)算這些圓柱聚類塊的中心作為桿狀物的中心點(diǎn)，如圖4所示。再對(duì)每個(gè)聚類 塊擬合直線模型：
[0071]
[0072] 其中，（X。，y。，z。）和（X，y,z)都是直線上的點(diǎn)，（a,b,c)是該直線的方向。同時(shí)限 制直線的最小長(zhǎng)度為lm,并且方向（a,b，c)要接近垂直于Z軸（方向夾角小于10° )。保 留符合條件的聚類塊作為建筑物聚類塊，計(jì)算它的兩個(gè)端點(diǎn)，作為特征點(diǎn)保留，并且判定它 是建筑物的邊線點(diǎn)還是交線點(diǎn)，示意圖如圖4所示。
[0073] 4)投影得到特征點(diǎn)，計(jì)算語(yǔ)義信息
[0074] 計(jì)算3)中所得點(diǎn)連成的豎線與地面的交點(diǎn)作為特征點(diǎn)，示意圖如圖5所示。同時(shí) 賦予該點(diǎn)相關(guān)語(yǔ)義信息。這些語(yǔ)義信息可以表述為以下一個(gè)向量：
[0075] Lfeature (Ptl〇west，Pthighest，Ptnum，Lheight，Lid，Lcateg〇ry，Lrajius，Pljirecti〇ni，Pljirecti〇n2)
[0076]PtlOTest，Pthlghest，Pt_，Lhelght和Lld分別為得到該點(diǎn)所用的與地面相交的豎直線的 最低點(diǎn)、最高點(diǎn)、所包含的點(diǎn)個(gè)數(shù)、高程和該點(diǎn)的ID。^^^^表示該點(diǎn)的類型，是立面邊線、 立面交線還是桿狀物中心線與地面的交點(diǎn)。LMdlus表示桿狀物的平均半徑，只存在于桿狀 物中心線與地面交點(diǎn)。Pldll^tlcinJPPIdll^tlcm2表示構(gòu)建該點(diǎn)的兩個(gè)建筑物立面的走向，只 存在于兩個(gè)立面交線與地面的交點(diǎn)。如果是建筑物的邊線與地面的交點(diǎn)，則只有一個(gè)方向 P1directionl
[0077] 5)三角形的構(gòu)建與hash表的建立
[0078] 對(duì)所有語(yǔ)義特征點(diǎn)任取三個(gè)點(diǎn)構(gòu)建三角形，可以得到:?個(gè)三角形，其中NI表示 語(yǔ)義特征點(diǎn)的個(gè)數(shù)。計(jì)算每個(gè)三角形的邊長(zhǎng)與角度，剔除其中等角、近似于共線以及最短邊 過(guò)短的三角形。對(duì)于剩下的三角形建立hash表，以面積與周長(zhǎng)索引該三角形：
[0079]
[0080] 上式表示了，行索引與列索引的計(jì)算方式。Bin值分別為0.05m2與0.1m，□表示 向上取整。每個(gè)索引值的存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)三角形的ID值。
[0081] 6)幾何約束與語(yǔ)義約束匹配
[0082]由下式計(jì)算三角形的相似性。
[0083]
[0084] 其中ΛΔ2,Δ3分別為三角形對(duì)應(yīng)的三邊之差。
[0085]W忑…和尻忑…Κτ}分別表示基礎(chǔ)站與目標(biāo)站中保留的三角形集合。對(duì)于其 中基礎(chǔ)站的一個(gè)三角形I?與目標(biāo)站中三角形打，找到所有滿足以下三個(gè)限制條件的三角 形對(duì)。
[0086] ①I?是基礎(chǔ)站點(diǎn)云Ps中與巧最相似的三角形，同時(shí)$也是目標(biāo)站點(diǎn)云Pt中與I? 最相似的三角形。
[0087] ②滿
。其中，〈> 表示對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度差異，2：是 Pt中與I?第二相似的三角形，If是Ps中與巧第二相似的三角形。此處取值為1. 1。[0088] ③語(yǔ)義信息約束。對(duì)應(yīng)點(diǎn)的類型要相同，并且由立面所得的點(diǎn)的立面方向β1 = Pi-nfPl' -^與β2=Pld_tl?fPl' -η2計(jì)算所得的旋轉(zhuǎn)角與三點(diǎn)所計(jì)算的 旋轉(zhuǎn)角α之差要在一定范圍內(nèi)（實(shí)施例中取值為5° )，如圖6所示。
[0089] 同時(shí)滿足以上三個(gè)限制條件的三角形對(duì)作為初步匹配的三角形對(duì)。
[0090] 7)幾何一致性剔除錯(cuò)誤匹配
[0091] 正確匹配的三角形對(duì)之間的距離是一致的，而非正確匹配的三角形對(duì)之間距離 是不一致的，原理說(shuō)明見(jiàn)圖7,其中同一顏色的三角形之間的相對(duì)位置關(guān)系是一致的，不同 顏色之間的三角形相對(duì)位置關(guān)系是不一致的，可以認(rèn)為最大的組（藍(lán)色）為正確的匹配。 表示匹配三角形對(duì)的集合。= 和Q= 是其中的兩對(duì)匹配的三 角形對(duì)。如果這兩個(gè)三角形對(duì)滿足：
[0092]
[0093] 則將這兩個(gè)三角形歸為同一類。| | | |表示兩個(gè)三角形中心的歐式距離，I?和 <是 點(diǎn)云Ps構(gòu)建出的特征三角形，$和芯是Pt中與之對(duì)應(yīng)的三角形，GC。_&*取0. 3m。將所 得的包含三角形數(shù)量最多的類別作為正確的類別。將正確類別的三角形對(duì)的對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)作為 匹配點(diǎn)。
[0094] 8)全局一致性配準(zhǔn)
[0095] 對(duì)任意兩站實(shí)行上述步驟，可得任意兩站的匹配三角形數(shù)量。以匹配的三角形數(shù) 量的倒數(shù)為權(quán)，構(gòu)建全連通的加權(quán)圖，示意圖如圖8(a)所示。利用Kruskal算法生成該圖 的最小生成樹，示意圖如圖8(b)所示。選取其中一個(gè)站作為樹的根節(jié)點(diǎn)（固定站），使得該 樹的深度最小。
[0096] 遍歷該連通樹的每條邊，利用該邊相連的兩站的匹配點(diǎn)，使用最小二乘法計(jì)算轉(zhuǎn) 換參數(shù)，使得下式最?。?br>[0097]
[0098] 其中A是3 X 3旋轉(zhuǎn)矩陣，B三維平移向量，PliSC]Ura和P ut"get分別是兩站匹配的語(yǔ) 義特征點(diǎn)坐標(biāo)，m是匹配點(diǎn)的數(shù)量，δ是兩站之間對(duì)應(yīng)點(diǎn)的殘差距離。所得的轉(zhuǎn)換參數(shù)即 可作為ICP算法的初值，進(jìn)行ICP迭代得到最優(yōu)的配準(zhǔn)參數(shù)。本配準(zhǔn)方法適用于多場(chǎng)景，圖 9(a)、（b)、（c)分別為郊區(qū)、城區(qū)、室內(nèi)場(chǎng)景配準(zhǔn)結(jié)果。
[0099] 基于本發(fā)明，可以快捷穩(wěn)健地實(shí)現(xiàn)無(wú)靶標(biāo)多站地面激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)的全局配準(zhǔn)。
[0100] 本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說(shuō)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng) 域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替 代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種適用于多視角自動(dòng)化配準(zhǔn)多站地面激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，包括： 一個(gè)獲取原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)的步驟：獲取一個(gè)場(chǎng)景或物體的完整點(diǎn)云數(shù)據(jù)，需要在場(chǎng)景中 的不同位置架設(shè)激光掃描儀獲取數(shù)據(jù)，每個(gè)設(shè)站掃描獲取的坐標(biāo)均是相對(duì)于激光掃描儀中 心的局部坐標(biāo)，這就需要使用配準(zhǔn)技術(shù)將不同測(cè)站之間的數(shù)據(jù)統(tǒng)一到同一坐標(biāo)系下； 一個(gè)語(yǔ)義特征點(diǎn)提取的步驟：首先對(duì)獲取的原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行點(diǎn)云分割，然后針對(duì)分 割后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值特征線的提取，并進(jìn)行語(yǔ)義信息的計(jì)算；具體包括： 步驟1. 1，利用高程信息分離點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的地面部分，劃分水平格網(wǎng)，認(rèn)為格網(wǎng)內(nèi)的最 低點(diǎn)一定高程范圍內(nèi)的點(diǎn)為地面點(diǎn)；然后，將非地面部分按照一定間距、一定厚度劃分切 片； 步驟1.2,在每個(gè)切片內(nèi)進(jìn)行自適應(yīng)距離