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融合先验信息的单株植物三维结构点云配准方法

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针对样本一致性初始对化(SAC-IA)点云配准算法在处理样本抽样和误差计算时存在的高计算成本和鲁棒性不足的问题,提出一种融合先验信息的单株植物三维结构点云粗配准方法.该方法首先采用"体素下采样+直通滤波+统计离群点去除"的点云预处理策略,在有效降低点云数据量的同时保留植物结构的关键特征信息.通过引入基于先验知识的初始姿态约束,对SAC-IA算法进行改进,减少不合理变换矩阵的迭代次数,从而提高配准效率,降低误匹配风险.实验结果证明,所提方法配准均方根误差为6.242,时间为0.902 s,相比SAC-IA方法节省了1.407 s,显著提升了单株植物三维结构点云配准的运算效率和鲁棒性.
A 3D structural point cloud registration method for individual plants incorporating prior information
To address the issues of high computational cost and insufficient robustness in sampling and error calculation of the sample consensus initial alignment(SAC-IA)point cloud registration algorithm,this paper proposes a novel coarse registration method for 3D structural point cloud of individual plants by incorporating prior information.The proposed method adopts a"voxel downsampling+passthrough filtering+statistical outlier removal"point cloud preprocessing strategy to preserve the key structural features of plants while effectively reducing the point cloud data volume.By introducing initial pose constraints based on prior knowledge,the SAC-IA algorithm is improved to reduce the number of iterations for unreasonable transformation matrices,thereby improving the registration efficiency and lowering the risk of mismatches.The experimental results demonstrate that the proposed method achieves a registration root mean square error of 6.242 and a processing time of 0.902 seconds,which saves 1.407 seconds compared to the SAC-IA method,significantly enhancing the computational efficiency and robustness of point cloud registration for three-dimensional structures of individual plants.

sample consensus initial alignment(SAC-IA)methodpoint cloud registrationprior informationindi-vidual plants

王太阳、张熙空、马楠、曾宝秀

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东华理工大学 测绘与空间信息工程学院,江西 南昌 330006

山东科技大学大学 测绘与空间信息学院,山东 青岛 266590

青岛星科瑞升信息科技有限公司,山东 青岛 266590

中科卫星(山东)科技集团有限公司,山东 济南 250000

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SAC-IA方法 点云配准 先验信息 单株植物

2024

山东科技大学学报(自然科学版)
山东科技大学

山东科技大学学报(自然科学版)

CSTPCD北大核心
影响因子:0.437
ISSN:1672-3767
年,卷(期):2024.43(4)
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