摘要
首先通过改进圆柱拟合的误差方程进行去相关变换,降低参数之间的相关性;再使用再生权最小二
乘法(self‐born weighted least squares,SBWLS)稳 健 估 计 方 法 来 计 算 观 测 值的再生权,
达到抗差的效果;最终迭代收敛得到圆柱参数估计值。该方法可以任意选取参数初值,也不用进行
剔除粗差的处理。通过与目前常用的圆柱拟合方法相比较,以及对不同点云数据的计算结果进行评
定分析,结果表明该方法能更有效地消除或减弱粗差对参数估计的影响,适用于各种情况下的圆柱
拟合。
Abstract
Firstly, the error equation of cylinder fitting is improved to reduce the correlation
between parameters. Secondly, the method of robust estimation with SBWLS is
used to calculate the regeneration weight of the observation value, so as to
achieve the effect of resisting gross error. Finally, the cylinder parameter
estimation value is obtained by iterative convergence. This method can select the
initial value of the parameter arbitrarily, and does not need to eliminate the gross
error. By comparing with the current cylinder fitting methods, and evaluating the
results of different point cloud data, the results show that this method can more
effectively eliminate or reduce the effect of rough difference on parameter
estimation, and is suitable for cylinder fitting in various situations.
译
关键词
圆柱拟合; 点云; 稳健估计; 坐标转换; 再生权最小二乘法
Keywords
cylindrical fitting; point cloud; robust estimation; coordinate conversion; SBWLS
译
与传统的全站仪测量相比,三维激光扫描技术的高效、快捷、精确、方便等优点,使其在城市三维
建模、矿山地质测绘、变形监测和古迹测量等领域具有广泛的应用
[ 1]
。在工业测量中,需要根据
实际情况拟合各种圆柱形物体, 进行圆柱 拟合的目 的就是计 算得到圆 柱的圆心 坐标、方 向和半径
[ 2]
。
目前,常用的圆柱拟合方法中:高斯图 法、遗传算法和特 征值法这 3 种方法的 理论模型较为复杂,
不易理解和实现,由于参数之间的相关性,需要选取较为准确的初值且不具备抗差性;几何特性法、
圆度判别法和坐标转换法这 3 种方法较容易理解和实现,但是对初值也有较强的依赖性,同时也不
具备抗差性
[ 3-5]
。文献[6]通过变换 基 于 坐 标 转 换的误差方程 来 降 低 参 数 之间的相关性 。 文 献
[7]主要利用三倍中误差探测法剔除粗差后实现了坐标转换法拟合圆柱。文献[8]主要介绍了再
生权最小二乘法(self‐born weighted least squares,SBWLS)和其他稳健估计方法的对比分
析。本文将介绍一种有效可行的圆柱拟合方法,该方法基于坐标转换拟合法和再生权最小二乘稳健