点云拟合思路

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点云拟合思路

2024-07-02 16:30| 来源: 网络整理| 查看: 265

1、最小二乘拟合 原理:使得残差平方和最小 ,可用于 曲线拟合 矩阵解法:假设函数 在这里插入图片描述

的矩阵表达式为 在这里插入图片描述 损失函数定义为: 在这里插入图片描述 拟合空间球体: 在这里插入图片描述 拟合二次曲面 在这里插入图片描述

参考文献:列车车轴空间直线度检测[J].计算机应用,2019,39(10):2960-2965

2.(SVD法)(对矩阵进行正交分解) 知乎大佬的解释

A为一个m*n的矩阵

定义矩阵的SVD为: 在这里插入图片描述

算法原理: 拟合平面方程:ax+by+cz+d=0 约束条件:a²+b²+c²=1 要求使得k个邻近点到该平面的距离的平方和最小,构建矩阵为AX=0,将A矩阵进行奇异值分解之后,最小奇异值对余震的平面应的法向量即为拟合平面的系数向量。 参考博客范例:利用余震的三维坐标拟合出最可能产生 注:PCA法在SVD去质心化的基础上进行求解协方差矩阵,之后对协方差矩阵进行奇异值分解 3.RANSAC(随机采样一致)拟合平面算法: (MATLAB点云工具箱中有RANSAC拟合平面算法的直接实现) 算法基于一个假设:数据由外点与内点两部分组成。其中,外点为不符合模型的点,进行反复迭代,直至拟合曲线曲面上的内点大于阈值。

涨知识:

UTM坐标:是一种广泛应用于地形图描述的平面直角坐标系,多应用于卫星。酉矩阵:W的这n个特征向量标准化,即满足 在这里插入图片描述 此时W的n个特征向量为标准正交基,满足在这里插入图片描述 ,也就是说W为酉矩阵。矩阵正交分解:又称QR分解,分解为一个正交矩阵与一个上三角矩阵的乘积的形式。正交矩阵在复数域上也成为酉矩阵。协方差矩阵:对角线上的元素为各个随机变量的方差,非对角线上的元素为两两随机变量之间的协方差,我们可以认定:矩阵

在这里插入图片描述 为对称矩阵(symmetric matrix) 。 协方差衡量两个变量的总体误差,刻画相似程度。(方差是协方差的一种特殊情况,用来度量单个随机变量的离散程度)如果两个变量的变化趋势一致,则协方差为正值,否则为负值。 参考文章:协方差矩阵的解释

多元正态分布与线性变换


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