近日，摄影测量与遥感领域国际顶级期刊ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing（ISPRS）发表了闫利教授研究团队的最新研究成果: “A hierarchical multiview registration framework of TLS point clouds based on loop constraint”，闫利教授和谢洪副教授为该论文的通讯作者，2021级硕士生吴豪为第一作者，参与本研究的还有课题组博士生韦朋成和博士生戴集成。ISPRS是摄影测量和遥感领域公认的顶级国际期刊，影响因子为11.658，是中科院一区Top期刊。本项研究得到了国家重点研发计划（2020YFD1100200）以及湖北省重大科技项目（Grant No. 42171416）等资助。

论文简介：

三维地面激光扫描技术能够快速且高精度地测量实景三维点云数据。但地面激光扫描仪受到视场角的限制，大范围场景的完整点云通常需要多次扫描获得，而不同扫描站之间的旋转和平移关系是未知，因此能够将多次扫描自动配准到统一坐标系下是对数据进行后处理的首要工作。这项工作的难点在于点云数据量大和多次扫描点云间的配准鲁棒性低，这对算法的效率和鲁棒性提出了挑战。

论文提出了一种基于回环约束的分层级配准框架以解决上述问题。该框架的主要使用分层级的配准策略和基于回环约束的误匹配剔除策略。分层级的配准策略将数量庞大的多站扫描根据一定的点云规模划分成多个扫描块（scan-block），以先局部后整体的思路，先将各个局部扫描块内的所有点云配准到坐标系下，然后整体上再将扫描块与扫描块之间建立联系，进一步精化位姿关系。基于回环约束的误匹配提出策略则是应用在每个配准层级之间的策略，它将每个配准层级中的点云以完全连接图（Fully Connected Graph）建立对应关系，通过不断地寻找图中所有回环关系，计算回环中所有扫描的位姿的闭合差，并考虑到扫描之间的最大一致性集大小，最后进行简单的推理能够剔除在扫描站与扫描站之间配准时的误匹配。

图1 论文提出的配准框架概述

论文提出的配准框架能够快速且鲁棒地对多站地面扫描点云进行配准参数估计。通过在大量公开数据集上测试的结果表明，该框架能够比目前最先进的方法在效率上取得至少30%以上的提升，精度能够达到或超过目前最先进方法的水平。

图2 部分实验数据

图3 配准指标对比结果

论文连接：https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2022.11.004

代码连接：https://github.com/WuHao-WHU/HL-MRF

文字、图片：课题组

审核：闫利