空间点集配准算法研究

研究不同坐标系下空间点集的配准算法.所提出的算法分为粗配准和精配准两个阶段.粗配准是利用主成分分析方法对每个点集计算其3个主轴.然后通过空间变换将两个点集的主轴一一对应,使得两个点集大致对齐.精配准利用改进后的最近点迭代方法对两个点集进行局部优化,最终达到初始方向相差较大的两组点集在同一坐标系下的精确配准.模型实验验证了该方法的有效性和精度.实验结果表明,算法通过粗配准有效地将两组点集的主轴对齐,同时,精配准对粗配准的结果进一步优化,使得初始方向相差较大的点集间实现精确配准,提高了配准的精度.     

基于ICP算法的计算机辅助肝脏手术空间配准技术

医学图像和实际空间的配准是计算机辅助肝脏手术中的技术难点.针对计算机辅助肝脏手术中的空间配准技术中术前CT图像与术中实际空间的配准问题,提出一种基于ICP算法的配准技术,并且利用四元数法确定迭代的初始值.仿真试验结果表明,ICP算法配准精度高,适用于计算机辅助肝脏手术.     

基于三点法和ICP算法的手术导航系统患者配准

为提升手术导航系统的患者配准精度和操作效率,提出一种将三点法与迭代最近点(iterative closest point,ICP)算法相结合的配准策略.首先,定义患者配准问题,并介绍术前和术中数据获取方法;然后,以光学定位标记球心为患者空间与图像空间的共同特征,并利用三点法完成初始配准;最后,以经初始映射后的患者点云中各点为球心,建立半径为r的球形区域,并仅保留位于该区域内的图像点云以实现抽样,再利用改进ICP算法对两片点云执行精确配准.实验结果表明,采用所提方法对猪股骨和猪髂骨执行配准的平均误差分别为(0.83±0.10)mm和(0.86±0.09)mm,其精度和稳定性均优于传统ICP算法,且具备高效、易操作的特点以及潜在的临床应用价值.     

基于ICP算法的距离图像配准研究

距离图像为构造物体准确的三维几何模型提供了非常好的数据,距离图像配准是三维数字图像造型技术中的关键.文中简要介绍了距离图像的获取原理,详细介绍了基本ICP算法及其常用的最优化解析方法-奇异值分解算法和四元数算法,较全面地分析了人们对ICP算法的各个阶段的改进技术.针对两幅不同视点的距离图像,利用ICP匹配算法,选择合理的匹配策略,通过编程实现了两幅距离图像的配准,取得了较好的效果.     

点云初始配准的优化求解算法

针对基于对应点匹配的点云配准算法过于依赖点云初始位置并且配准效率较低的问题,提出一种基于序列图像运动法重建的点云初始配准算法。首先,根据透视投影原理对相机在点云局部坐标系中的位置进行定位,获取将点云变换到对应相机坐标系的变换矩阵;然后,以图像特征点及其对应的匹配点作为同名点,通过重建序列图像对相机外参数进行全局优化;最后,根据推导的初始配准公式快速实现点云初始配准。实例验证结果表明,该初始配准算法对点云的初始位置无严格要求,能以较小的计算量获取近似全局最优的点云初始配准结果;将初始配准参数作为迭代最近点算法的初始值,可有效提高迭代最近点算法配准的稳健性,计算效率提高了30%以上。     

基于遗传算法和最近点迭代法的多视角数据配准

针对复杂零件多视角下测量的数据,最近点迭代法（ICP）对两个点云相对初始位置不能相差太远的要求,提出了一种初始对齐和精配准相结合的方法来进行测量数据的配准,通过简单易行的各视角点群形心的坐标变换进行初始对齐,以提高遗传算法（GA）二次配准的寻优速度,再利用ICP实现快速的精确配准,具有更高的可靠性和稳定性.     

基于非刚性ICP的三维人脸数据配准算法

三维人脸扫描数据的配准是三维人脸统计学习的基础和前提。为了解决离散点群数据的精确配准问题,该文提出一种融合弹性形变的非刚性最近点迭代(ICP)三维人脸数据配准算法。该算法利用稀疏的特征点逐步形变一个高分辨率的三维模板网格(模板三维人脸)以逼近三维人脸扫描数据(目标三维人脸)。此形变过程可以建模为一个关于模板人脸上每个顶点的仿射变换的优化问题。此外,该算法通过引入弹性形变在不损失配准精度的前提下加速了配准过程。在此基础上,该文提出一种融合弹性形变和三维配准的三维人脸的头部缺失数据补齐算法,使得三维人脸模型更具有真实感和完整性。实验表明,该算法比一种目前较为广泛应用的人脸头部补齐算法更具鲁棒性。     

空间加权互信息图像配准算法

提出了一种基于互信息扩展的新测度空间加权互信息(SWMI)配准算法.首先使用Harris角点检测对参考图像进行特征区域标记;然后根据对图像配准贡献的不同,对不同特征区域赋予相应权重得到用于计算SWMI的Harris权重函数.实验结果表明:与SWMI配准算法相比,本文算法不需要人工直接干预,有利于实现自动化配准,具有良好...     

点云数据的自动配准算法研究

针对传统ICP(Iterative Closest Points)配准算法计算量大、收敛速度慢且要求待配准的两片点云数据重合程度较高的问题提出了一种改进方法:首先基于均匀采样法精简点云数据;其次采用Kd-Tree算法查找最近点并基于距离阈值剔除错误匹配点;接着优化目标误差函数,计算点到切平面的距离;最后采用多角度的全局配准方法将两片重合程度最小的点云较好地配准在一起.通过对比实验,验证了本文的改进型ICP算法在运行时间和配准精度上都对传统的ICP算法做出了较大改进,取得了较好的配准效果.     

基于粒子群优化算法的多模态医学图像刚性配准

提出了一种基于轮廓特征点及利用PSO(粒子群优化)求解多模态医学图像自动配准新方法．首先采用数学形态学中腐蚀和膨胀算法对图像进行预处理,用区域生长法提取图像的边缘;再用subtractive聚类算法提取出轮廓特征点,将两个特征点集的均方根极小值作为配准准则,然后用PSO算法求解空间变换参数．该算法适用于多模态医学图像配准,与其他算法相比,PSO算法具有操作方便、可靠性好、不易陷入局部极值等优点。     

基于单位四元数的手术导航注册方法

针对目前的脑立体定向手术导航注册方法存在较大误差和可能出现奇异点等缺点,提出了一种基于四元数电磁定位的新注册方法.利用四元数的快速迭代特性和计算过程无奇异解的特性实现注册过程中的3个空间映射过程,根据单位四元数中的刚体姿态变换描述及奇次坐标理论求解从实时手术空间到计算机空间的最优转换矩阵.实验结果表明,文中所提算法得到...     

基于空间结构约束的改进迭代最近点影像配准

提出了一种改进的基于空间结构约束的迭代最近点(ICP)影像配准方法.该方法通过结合特征点的空间结构相似性和特征相似性获得特征点的匹配矩阵,其中特征相似性通过特征点的局部特征描述算子进行计算,空间相似性则通过特征点的空间位置进行计算.特征点之间的空间结构相似性不仅包括了对应特征点之间的空间距离,还包含了特征点到邻近特征点的空间距离.在匹配过程中,分别从参考影像和待配准影像的角度出发,实现了匹配的对称性处理.通过对具有不同影像特征的真实遥感影像进行实验,结果表明该算法具有较高的配准精度.     

基于遗传算法的点云注册技术研究

提出了一种基于遗传算法的点云配准技术,将点云数据与3D模型进行配准,对模型建立KD树,进行最近邻搜索,获取点云到3D模型中最近的点,根据各点到模型的距离来作为适应度判断依据.仿真结果表明:该算法达到一定的配准精度,具有全局收敛、配准时间短、对初始位置要求不高的特点.     

基于ICP算法的苹果采摘机器人手眼标定方法

苹果采摘机器人手眼协同作业过程中手眼关系的精度是影响机器人作业效率和作业精度的关键因素之一.针对传统手眼标定方法求解精度低、线性化求解时解耦精度丢失和非线性求解时累积误差较大等问题,提出一种基于ICP算法的手眼标定方法.以Tsai〖CD*2〗Lenz法的求解结果作为ICP匹配算法初值,通过确定ICP匹配算法中误差阈值和迭代次数最优组合得到精确的手眼转换关系.试验结果表明,本文方法避免了求解时精度丢失和误差积累等问题,与Tsai〖CD*2〗Lenz算法相比,旋转精度提高了13.6%,平移精度提高12.47%.     

基于GIS的山西师范大学新生报到导航系统

基于超图Super Map Objects6组件,构建了C/S模式的山西师范大学新生导航系统。该系统具有电子地图的基本浏览功能、数据管理和查询功能、空间分析功能、校园三维浏览功能、校园动态新闻显示功能,目的在于为新生入学提供导航服务。     

基于ASIFT的医学图像配准算法

对ASIFT算法的原理进行了分析,针对医学图像配准鲁棒性强、准确性高和低耗时率的要求,设计出基于ASIFT的医学图像配准算法。该算法首先通过ASIFT算法提取图像特征点,接着用欧式距离筛选出匹配的特征点,最后实现参考图像与浮动图像之间的配准。该算法较好地解决了其他同类型算法中存在的提取的特征点数量少、特征点匹配的精确度不高、不能对扭曲变形的仿射图像配准等问题。实验结果表明,该算法不仅提高了配准的精确度和准确性,也提高了配准的稳定性和可靠性。     

基于模板匹配的图像配准算法

在研究传统图像匹配方法和分色理论的基础上，提出了基于模板匹配的图像配准算法．在将标准图像和待测图像分别分色的基础上，采用序贯相似性检测算法对各色灰度图像分别进行模板匹配，并根据匹配数据，对图像进行平移、缩放及旋转操作，使两幅图像能够在空间上配准．实验表明，算法的效率和精度与采集设备的分辨率、模板选取以及匹配区域大小等因素有关，与传统图像配准算法相比，效率和精度分别提高了30％和35％以上，不仅满足了彩色精密印刷品质量检测的要求，而且还可应用于其他图像快速配准的过程中．