ICP算法(迭代最近点算法)详细推导

tech2022-09-12  114

达代最近点算法( Iterative closest point,简称ICP),是一种广泛使用的点云匹配方法,是求解两个点云集合转换关系的常用方法。本文将首先给出问题的数学描述与模型,列出具体的计算方法,并一步步详细进行推导。详细的内容请参考论文[1]。

1. 问题描述

有两组点云,分别用,表示,其中为参考帧,为当前帧的点云,共有N个点。我们需要计算从到的变化参数,即旋转R和半移T。如果变换参数是准确的,那么点云中的每一个点,经过变换后应该与点云中的点完全重合,即:。但由于有噪声的存在,不可能所有点都完全重合,所以我们定义目标函数:

                                                         

使目标函数最小的R,T即为所求变换参数。

2. 计算方法

首先计算两组点云的质心,分别记为,:

                                                              ,

对两组点云进行去质心,得到,

                                                          , 

构建矩阵H:

                                                                     

对H矩阵进行SVD分解:

                                                                        

得到R与T:

                                                       

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