SIFT算法在点云配准中的应用

王程冬，程筱胜，崔海华，戴 宁

（南京航空航天大学机电学院，江苏南京 210016）

0 引言

目前，光学三维扫描仪已被广泛应用于逆向工程、三维动画、文物保护和虚拟现实等领域。扫描系统无需复杂的安装和操作即可快速获得复杂形体表面的三维采样点坐标。在不同视角下测量得到的多片点云都存在于各自独立的坐标系中，点云数据需要进行配准和融合，产生适合被标准三维建模和渲染程序所使用的三维曲面表达。可以通过采用经过精确标定的机械装置来记录相机和物体间的相对位置关系［1］，但是，预先标定的方案并不总是可行。现在比较流行的方法是在被测物表面合理布置标记点［2］，通过标志点的匹配实现多片点云的配准，然而，在有些情况下不具备粘贴标志点的条件。

本文提出一种无需借助额外机械装置和不贴标志点的方法来实现多片点云的配准，该方法的基本要求就是相邻两次测量得到的点云数据有足够的重合度，每片点云是局部坐标系中物体表面三维采样点的集合，待解决的问题就是如何寻找一个坐标变换使得多片点云统一到一个坐标系中。这样的一个变换属于刚体变换，求解变换的常用方法是ICP算法［3］，但ICP算法存在2个主要问题:初始变换的选取和对应点的确定。如果所给初值不当，算法就会形成局部最小化，造成迭代不能收敛到正确的结果;对应点的确定方法影响到迭代方法的收敛速度，而保证对应点的有效性则决定最后所得变换参数的精确程度。……