近日，福州大學(xué)物理與信息工程學(xué)院數(shù)字媒體技術(shù)系李建微副研究員團(tuán)隊與王前鋒（福州大學(xué)環(huán)境與安全工程學(xué)院，副教授）、占家旺（福州大學(xué)電子與通信工程碩士研究生）、周霆（福州大學(xué)物理與信息工程學(xué)院，副教授）、Virgílio A. Bento（葡萄牙里斯本大學(xué)）合作，在攝影測量與遙感領(lǐng)域國際頂級期刊《ISPRS攝影測量和遙感雜志》（ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing，中科院一區(qū)Top，即時影響因子：11.658）上在線發(fā)表了研究成果《基于體素平面特征的點云配準(zhǔn)與定位》【Point cloud registration and localization based on voxel plane features】。該成果以福州大學(xué)為第一署名單位，李建微副研究員為第一作者，王前鋒副教授為通訊作者。

國際攝影測量與遙感學(xué)會（International Society for Photogrammetry and Remote Sensing）是一個以推動攝影測量、遙感與空間信息科學(xué)領(lǐng)域國際合作交流為宗旨的非政府和非營利性科學(xué)組織。成立于1910年，是該領(lǐng)域歷史最為悠久的國際專業(yè)組織。目前有92個國家會員、13個準(zhǔn)會員、14個地區(qū)會員和62個贊助會員。《ISPRS攝影測量和遙感雜志》（ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing）是學(xué)會在攝影測量和遙感方向的官方出版物。

點云數(shù)據(jù)是實現(xiàn)地物三維構(gòu)建的關(guān)鍵數(shù)據(jù)源。配準(zhǔn)算法多用于相對位姿估計與完整三維環(huán)境信息的構(gòu)建，而定位算法是利用已知環(huán)境信息實現(xiàn)感知、規(guī)劃和控制的基礎(chǔ)?，F(xiàn)有的點云配準(zhǔn)和定位算法涉及大數(shù)據(jù)運算消耗，如何實現(xiàn)與空間精度間的折中權(quán)衡，快速、魯棒的點云配準(zhǔn)和定位以及如何實現(xiàn)兩種方法的融合是當(dāng)前科研和應(yīng)用領(lǐng)域中一項巨大的挑戰(zhàn)。

（陳祺駿 攝）

針對這些問題，項目組設(shè)計了一種基于體素和自適應(yīng)閾值的區(qū)域生長的特征提取方法及利用該特征的點云粗配準(zhǔn)框架。

該框架由獲取平面特征，構(gòu)建對應(yīng)平面集的搜尋、候選變換矩陣生成、變換矩陣的聚類、變換矩陣的優(yōu)化與快速驗證、變換矩陣精細(xì)驗證組成。本算法結(jié)果與目前最好的state-of-the-art算法相當(dāng)，即點云配準(zhǔn)成功率（超過96.00%），并且具有速度上的優(yōu)勢；此外，本文提出的由平面特征構(gòu)造由組合平面特征和增強(qiáng)描述符組成的全局描述符的定位方法，不僅在定位成功率上與state-of-the-art算法相當(dāng)（91.17%），在特征提取和特征對比的效率上也能夠兼顧。另外本算法創(chuàng)新性的實現(xiàn)兩種方法在特征提取層面的共用和高效融合，能應(yīng)用于大場景的快速高精度位姿定位。本文成果在三維重建、機(jī)器人和自動駕駛領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景，對更快速、魯棒的點云配準(zhǔn)與定位算法的設(shè)計也具有重要的借鑒與指導(dǎo)意義。

該研究工作是一項跨學(xué)院的交叉合作研究的典型。得到國家自然科學(xué)基金（32071776、41571490），福建省自然科學(xué)基金（2020J01465）和中國博士后科學(xué)基金（2018M640597）的支持。

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編輯：陳家隆

封面：李南竹

來源：福州大學(xué)新聞網(wǎng)