【正文】 并傾心于擴(kuò)大算法收斂域 的問(wèn)題 。 由于 ICP算法 具有 不需要提取點(diǎn)集的特征，不需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，具有 收斂速度快而 精度高的優(yōu)點(diǎn)，因此 它理所當(dāng)然的成為了 眾多領(lǐng)域?yàn)槿怂熘膱D像配準(zhǔn)算法 。 直到二十世紀(jì) 九十年代初， 圖像配準(zhǔn)領(lǐng)域中的一個(gè)里程碑式的剛體配準(zhǔn)算法被提出，它就是大名鼎鼎的剛體 迭代最近點(diǎn)算 ，英文 Iterative Closet Point（ 簡(jiǎn)稱(chēng) ICP） 。例如 ， Schwartz和 Sharir通過(guò)弧長(zhǎng)抽樣完成 了 曲線 圖像 的配準(zhǔn) 問(wèn)題 ， 但是 由于該方法受噪聲 影響很大 而往往結(jié)果不盡如人意； Taubin提出 了一種 不需要 提取 圖像 特征就可以完成三維曲線和曲面的姿態(tài)估計(jì) 的配準(zhǔn)算法 ，但該算法 在 過(guò)于復(fù)雜的曲面上 圖像（ 如地形數(shù)據(jù)或者人臉數(shù)據(jù)等 ）上無(wú)能為力 。 在 二十世紀(jì)八十年代初期，當(dāng)時(shí) 圖像配準(zhǔn)問(wèn)題的 研究方向 主要 為 最基本的 全局剛體配準(zhǔn)算法，并且往往只針對(duì)某些特定形狀的點(diǎn)集進(jìn)行研究 工作 。各個(gè)領(lǐng)域所研究的配準(zhǔn)技術(shù)都針對(duì)各自特殊具體的應(yīng)用環(huán)境，并結(jié)合自身領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)，而更為抽象統(tǒng)一的圖像點(diǎn)集配準(zhǔn)技術(shù)理論并未在科學(xué)的層次上被提出和理論建立。該問(wèn)題被提出后得到美國(guó)軍方大力的支持和贊助，在經(jīng)過(guò)而后長(zhǎng)達(dá)二十多年的研究，最終科學(xué)家們?cè)谂伺d 2式中程導(dǎo)彈及戰(zhàn)斧式巡航導(dǎo)彈上完美的應(yīng)用了圖像配準(zhǔn)技術(shù)，使彈著點(diǎn)平均圓半徑誤差達(dá)到小于 10米左右的精確度，可謂是導(dǎo)彈命中率上至高的一個(gè)飛躍。而本文所闡述到的剛體配準(zhǔn)問(wèn)題則是其他非剛體配準(zhǔn)問(wèn)題研究的基礎(chǔ)和前提，所以 在過(guò)去幾十年里，人們對(duì)于剛體點(diǎn)集配準(zhǔn)做了許多探索 ，取得了很大成就。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 點(diǎn)集 配準(zhǔn)問(wèn)題 最初產(chǎn)生于 計(jì)算機(jī)視覺(jué)， 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 和圖像處理領(lǐng)域。 圖像配準(zhǔn)的應(yīng)用領(lǐng)域概括起來(lái)主要有如下 4個(gè)方面： （ 1） 醫(yī)學(xué)圖像分析：腫瘤檢測(cè)，白內(nèi)障檢測(cè)， CT,MRI,PET圖像結(jié)構(gòu)信息融合，數(shù)字剪輯血管照造影術(shù) (DSA)等； （ 2） 遙感數(shù)據(jù)分析：分類(lèi)，定位和識(shí)別多譜段的場(chǎng)景信息，自然資源監(jiān)控，核生長(zhǎng)監(jiān)控，市區(qū)增長(zhǎng)監(jiān)控等； （ 3） 模式識(shí)別：目標(biāo)物運(yùn)動(dòng)跟蹤，序列圖像分析，特征識(shí)別，簽名檢測(cè)等； （ 4） 計(jì)算機(jī)視覺(jué) ：目標(biāo)定位，自動(dòng)質(zhì)量檢測(cè)等。 而本文將圖像配準(zhǔn)技術(shù)應(yīng)用于地圖拼接問(wèn)題中，僅僅是一次牛刀小試。 因而 ，將多個(gè)深度圖像數(shù)據(jù)配準(zhǔn)后建立三維的幾何模型并進(jìn)行后期處理已經(jīng)成為當(dāng)前一個(gè)重要的研究課題 。如今的三維掃描技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)發(fā)達(dá)，它 可以深入到任何復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境 中 進(jìn)行掃描 工作 ， 然后 直接將 掃描得到的 各種大型的、復(fù)雜的、不規(guī)則、非標(biāo)準(zhǔn)實(shí)景三維數(shù)據(jù)完整 無(wú)誤 的 存入 到電腦中，進(jìn)而快速重構(gòu)出目標(biāo) 物體 的三維模型 。 對(duì)于三維圖像配準(zhǔn)問(wèn)題，現(xiàn)在已經(jīng)是如火如荼。圖像特征 地 提取在過(guò)去的幾十年已經(jīng)發(fā)展非常成熟，而最常用的特征 提取方式是 物體的邊緣輪廓，角點(diǎn)，曲面交線， 曲率不連續(xù)點(diǎn)等 ， 在所有 這些 特征中，點(diǎn)是 最為基礎(chǔ)的 ， 它 同時(shí) 也 是曲線，曲面 ，立體 等 復(fù)雜特征的表示基礎(chǔ)。 在 較為簡(jiǎn)單 二維圖像配準(zhǔn)過(guò)程中，圖像特征一般被表示成點(diǎn) 或 線等 幾何特征 ，然后通過(guò) 某個(gè)算法策略來(lái) 計(jì)算這些幾何特征 （通常是兩個(gè)點(diǎn)集） 之間最優(yōu) 的 空間變換， 從而 使得圖像能在空間 幾何 上對(duì)應(yīng)起來(lái) ，這就達(dá)到了最終的配準(zhǔn) 。相似度測(cè)量 特征空間指的是從圖像中提取出來(lái)的用來(lái)匹配的信息；搜索空間則是指用來(lái)校準(zhǔn)圖像的圖像變換集；搜索策略決定如何在這個(gè)空間中選擇下一 個(gè)變換，如何測(cè)試并搜索出最優(yōu)的變換；相似度測(cè)量則決定了每一個(gè)配準(zhǔn)測(cè)試中的相關(guān)特性 .在圖像配準(zhǔn)中，特征空間、相似度測(cè)量、搜索空間以及搜索策略等的選擇都會(huì)影響到最后配準(zhǔn)的精確度 。搜索空間 . 對(duì)于 通常意義上圖像 配準(zhǔn)技術(shù)， 我么 可以 簡(jiǎn)單地 把它 總結(jié)為 以下 4點(diǎn)選擇的組合 體： 目前 ，在最為傳統(tǒng)的 ICP算法的基礎(chǔ)上 已經(jīng) 發(fā)展出了許多處理各種不同種類(lèi)數(shù)據(jù)和問(wèn)題的變種算法 ， 大概上 按照?qǐng)D像 分類(lèi) 的不同 ，圖像配準(zhǔn)問(wèn)題 可分為三類(lèi)： 第一類(lèi)：獲取圖像 時(shí)間和位置不一致 ，造成圖像之間 具有較為明顯 的錯(cuò)位 。 通過(guò) 某種 算法 策略就 可以在圖 中 找到 目標(biāo) 圖像 ，確定其 空間位置。如今，圖像配準(zhǔn)技術(shù) 已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于 各個(gè)領(lǐng)域，較為常見(jiàn)的領(lǐng)域有： 計(jì)算機(jī)視覺(jué)、圖像處理 、遙感數(shù)據(jù)分析 等。 本 文 從介紹 剛體 配準(zhǔn) 問(wèn)題出發(fā)，著重闡述基于迭代最近點(diǎn)算法的剛體部分配準(zhǔn)問(wèn)題 ，最后 將此算法應(yīng)用到地圖拼接實(shí)例中 。點(diǎn)特征作為圖像最為簡(jiǎn)單和常用的特征形式，被廣泛地應(yīng)用于圖像配準(zhǔn)過(guò)程中， 因此 圖像點(diǎn)集配準(zhǔn) 是 一項(xiàng)基礎(chǔ)且非常重要的研究課題。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交 論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 基于迭代最近點(diǎn)算法的地圖拼接方法研究 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說(shuō)明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 指導(dǎo)教師評(píng)閱書(shū) 指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)： 一、撰寫(xiě)（設(shè)計(jì)）過(guò)程 學(xué)生在論文（設(shè)計(jì)）過(guò)程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué)生掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí)、技能的扎實(shí)程度 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)技能分析和解決問(wèn)題的能力 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間的出勤情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫(xiě)規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、論文（設(shè)計(jì)）水平 論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績(jī)： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫(huà)“√”） 指導(dǎo)教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月 日 評(píng)閱教師評(píng)閱書(shū) 評(píng)閱教師評(píng)價(jià)： 一、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫(xiě)規(guī) 范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）水平 論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明 書(shū)）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績(jī)： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫(huà)“√”） 評(píng)閱教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月 日 教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見(jiàn) 教研室（或答辯小組）評(píng)價(jià)： 一、答辯過(guò)程 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的基本要點(diǎn)和見(jiàn)解的敘述情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 對(duì)答辯問(wèn)題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué)生答辯過(guò)程中的精神狀態(tài) □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫(xiě)規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、論文（設(shè)計(jì)）水平 論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 評(píng)定成績(jī)： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所 選等級(jí)前的□內(nèi)畫(huà)“√”） 教研室主任（或答辯小組組長(zhǎng)）： （簽名） 年 月 日 教學(xué)系意見(jiàn)： 系主任： （簽名） 年 月 日 1 緒論 研究背景和意義 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 本文研究?jī)?nèi)容及組織結(jié)構(gòu) 2 剛體迭代最近點(diǎn)算法 剛體配準(zhǔn)問(wèn)題 迭代最近點(diǎn)算法 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 本章小結(jié) 3 基于迭代最近點(diǎn)的部分配準(zhǔn)算法 剛體部分配準(zhǔn)問(wèn)題 部分對(duì)應(yīng)的迭代最近點(diǎn)算法 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 本章小結(jié) 4 基于迭代最近點(diǎn)的地圖拼接方法 地圖拼接問(wèn)題 基于 ICP 的地圖拼接方法 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 本章小結(jié) 5 結(jié)論與展望 結(jié)論 展望 1 緒論 二十世紀(jì)以來(lái)，圖像配準(zhǔn)已逐漸成為 圖像處理， 計(jì)算機(jī)視覺(jué) 和計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 等領(lǐng)域的研究重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。所謂 “ 圖像點(diǎn)集配準(zhǔn) ” ，就是尋求兩個(gè)圖像點(diǎn)集之間的一種 幾