基于特征点引导的改进ICP算法研究

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1、基于特征点引导的改进ICP算法研究TheImprovementofICPAlgorithmResearchBasedonFeaturePointsGuidance工程领域：软件工程作者姓名：王鹏指导教师：应翔副教授企业导师：孙提高级工程师天津大学软件学院二零一七年十二月独创＃声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研宄成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宄成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均

2、己在论文中‘作了明确的说明并表示了谢意。：学位论文作者签名：签字日期外年丨＞月／日丨／７学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期丨：ｗ年／＞月日签字日期：＞〇丨年月／曰／＂１．夕摘要图像配准是图形学的一个重

3、点学科，点集配准技术是图像配准的一个重要分支。目前，点集配准技术在众多行业都展现出强大的活力，是机器人导航、卫星遥感、医学等领域的关键技术之一。如在机器人导航领域，点集配准技术是机器人导航的前提，是机器人在未知环境判断行进路线必要保证；在医学领域，点集配准技术是医疗治疗的辅助手段，在治疗过程中提高病灶定位的准确性。由于点集配准的重要性，在研究传统最近点迭代算法（IterativeClosestPoints，ICP）基础上，本文针对裁剪图像和噪声提出相对应的解决算法。本文主要研究内容如下：ICP算法是实现点集配准的优秀算法之一，该算法在刚体点集配准方面

4、取得了良好的效果，是一种被广泛使用的点集配准算法。但是传统ICP算法在选取对应点时只是简单的将两个欧氏距离最近的点最为对应点，这样会造成错误的对应点存在，对于裁剪图像的配准结果表现较差。特征点在图像配准技术中是一个重点研究方向，本文将特征点引入ICP算法中来改进ICP配准算法，研究特征点在ICP算法中实现对裁剪图像的精准配准。图像在拍摄与成像过程中由于各种影响而往往存在各种噪声，引入特征点改进ICP配准算法实现对裁剪图像的精确配准，在无噪声的图像中可以取得良好的结果，但是噪声的存在会对点集配准和特征点配准有巨大的影响。配准时为了解决噪声对于匹配结果的

5、影响，本文采用双向配准的方法来减弱甚至解决噪声的存在。双向配准顾名思义就是两个点集同时进行配准，在实验中同时进行两组实验，在第二组实验中，将第一组中的数据点集和模型点集位置互换进行配准。这样就可以使得噪声点被提取为特征点并且被选为最终匹配点的可能性大大降低，减弱噪声对实验结果的影响，提高有噪声情况下的配准精度。关键词：点集配准，ICP算法，裁剪图像，噪声IABSTRACTImageregistrationisakeysubjectofgraphics,pointsetregistrationtechnologyisanimportantbrancho

6、fimageregistration,thepointsetregistrationtechnologyinmanyindustriesisshowingstrongvitality,itisoneofthekeytechnologiesofrobotnavigation,satelliteremotesensing,medicalandotherfields.Asinthefieldofrobotnavigation,pointsetregistrationtechnologyisaprerequisiteforrobotnavigation,it

7、isnecessarytoensuretherobottodeterminetherouteinanunknownenvironment;inthefieldofmedicine,pointsetregistrationtechnologyistheauxiliarymeansofmedicaltreatment,itcanimprovetheaccuracyoflesionlocalizationinthetreatmentprocess.Becauseoftheimportanceofpointsetregistrationtechnology,

8、thispaperputsforwardthecorrespondingsolutionalgorithmf