基于距离变换的稠密点云配准算法

作     者：任思宇 陈晓冬 汪毅 蔡怀宇 

作者机构：天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室 

出 版 物：《光电子·激光》 (Journal of Optoelectronics·Laser)

年 卷 期：2025年第36卷第7期

页      面：766-773页

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金重大科研仪器研制项目(82027801)资助项目 

主　　题：几何处理 点云配准 刚性变换 距离变换图 

摘      要：点云配准在计算机视觉领域有着关键作用，涵盖三维重建、目标识别及机器人导航等多个领域。当前传感器技术的进步使得稠密点云数据的获取更为容易，模型几何细节也更加精确。然而，稠密点云的处理面临诸多挑战，如计算复杂、效率低下等。本文针对此提出一种基于距离变换的稠密点云配准算法。该算法首先通过距离变换技术对源点云和目标点云进行投影，获取不同视角下的距离变换图。接着以两图差异作为目标函数，利用梯度下降算法优化点云间的变换关系，经多次迭代实现准确对齐。在Stanford 3D Scanning数据集上的实验表明，本算法在处理稠密点云时精度高、速度快，配准数十万点的点云数据仅需约2 s,误差小于0.3°和0.5 mm,具有广阔的应用前景。