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方法匹配模型优化形式精度收敛性速度对噪声/外点敏感性Point-to-Point ICP最近点#xff08;欧式距离#xff09;非线性最小二乘中差快差Point-to-Plane ICP目标点法向约束一阶线性化#xff08;高斯牛顿#xff09;高好快中GICP双侧协方差约束最小化马氏距离更高…0、总结方法匹配模型优化形式精度收敛性速度对噪声/外点敏感性Point-to-Point ICP最近点欧式距离非线性最小二乘中差快差Point-to-Plane ICP目标点法向约束一阶线性化高斯牛顿高好快中GICP双侧协方差约束最小化马氏距离更高很好中等最好NDT体素内高斯分布概率最大化非线性优化中等很好慢好1、原理对比Point-to-Point ICP数学形式目标是最小化最近点之间的欧式距离求解方式使用 SVD 得到优点实现简单速度快缺点平面场景表现很差会滑动收敛盆地很小很容易局部最优https://blog.csdn.net/weixin_39354845/article/details/157583803Point-to-Plane ICP数学形式目标最小化点到目标点云局部平面的距离优点比 point-to-point 快且精度更高在平面场景极其稳健是工业界默认的 ICP 版本PCL 默认也推荐缺点需要 目标法向量, 需要预处理敏感于法向估计误差https://blog.csdn.net/weixin_39354845/article/details/157660529?spm1001.2014.3001.5502GICPGeneralized ICP核心思想混合Point-to-Point与Point-to-Plane引入双侧协方差其中Ci 源点局部协方差Ci′ 目标点局部协方差本质是把点云局部当作一个椭球高斯。特点将局部几何直接编码在协方差里在点云不均匀/有噪声时比 ICP 强很多几何约束更完整 →收敛稳定性最好缺点需要计算两个点云的局部协方差速度比 ICP 慢一些https://blog.csdn.net/weixin_39354845/article/details/157837069?sharetypeblogdetailsharerId157837069sharereferPCsharesourceweixin_39354845spm1011.2480.3001.8118NDTNormal Distribution Transform原理将目标点云分成体素每个体素一个高斯分布特点不直接用最近点 →不用搜索最近邻对噪声、稀疏性、遮挡超强收敛盆地最大ICP 不行的它往往能行缺点高斯匹配计算量大 →速度慢依赖体素大小调参对点云极度密集时不一定比 GICP 好https://blog.csdn.net/weixin_39354845/article/details/157839214?spm1011.2415.3001.53313、四者数学本质所有方法都可以写成4、PCL 调用方式对比C示例① Point-to-Point ICPpcl::IterativeClosestPointPointT, PointT icp; icp.setInputSource(src); icp.setInputTarget(tgt); icp.align(result);② Point-to-Plane ICPpcl::IterativeClosestPointWithNormalsPointNormalT, PointNormalT icp; icp.setInputSource(src_with_normals); icp.setInputTarget(tgt_with_normals); icp.align(result);③ GICPpcl::GeneralizedIterativeClosestPointPointT, PointT gicp; gicp.setInputSource(src); gicp.setInputTarget(tgt); gicp.align(result);④ NDTpcl::NormalDistributionsTransformPointT, PointT ndt; ndt.setInputSource(src); ndt.setInputTarget(tgt); ndt.setResolution(1.0); ndt.align(result);5、使用场景推荐场景推荐方法理由平面/结构化环境Point-to-plane ICP收敛大 快噪声大、非均匀点云激光GICP最稳健大范围粗配准初始差大NDT收敛盆地超大实时性要求高SLAMNDT 或 Point-to-planeNDT 稳但可调分辨率优化速度简单小范围精配准Point-to-point ICP快6、结论方法描述的局部几何Point-to-Point点0 维Point-to-Plane平面1 阶几何GICP协方差椭球2 阶几何NDT体素高斯概率场