随机采样一致性算法-------PCL

文章介绍了RANSAC算法,一种在计算机视觉中用于估计3D点云中几何模型的随机采样一致性方法。它通过随机选取样本子集、计算模型参数并检测偏差,来确定内点和外点。RANSAC适用于平面和平面模型的拟合,以及如何设置距离阈值进行模型优化。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

随机采样一致性算法

RANSAC从样本中随机抽选出一个样本子集,使用最小方差估计算法对这个子集计算模型参数,然后计算所有样本与该模型的偏差,再使用一个预先设定好的阈值与偏差比较,当偏差小于阈值时,该样本点属于模型内样本点 ( inliers),或称内部点、局内点或内点,否则为模型外样本点(outliers),或称外部点、局外点或外点,记录下当前的 inliers 的个数,然后重复这一过程。每一次重复都记录当前最佳的模型参数,所谓最佳即是inliers的个数最多 ,此时对应的inliers个数为 best_ninliers 。 每次迭代的末尾都会根据期望的误差率、 best_ninliers、总样本个数、当前迭代次数,计算一 个迭代结束评判因子,据此决定是否迭代结束。迭代结束后,最佳模型参数就是最终的模型参数估计值 。

std::vector<int> PclTool::randomSampleConsensusALG(const pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud, const double threshold, const unsigned int type)
{
    std::vector<int> inliers;
    if (type == 1)
    {  
        // 平面
        pcl::SampleConsensusModelPlane<pcl::PointXYZ>::Ptr model_p(new pcl::SampleConsensusModelPlane<pcl::PointXYZ>(cloud));
        pcl::RandomSampleConsensus<pcl::PointXYZ> ransac(model_p);
        ransac.setDistanceThreshold(threshold);
        ransac.computeModel();
        ransac.getInliers(inliers);
    }
    else if (type == 2)
    {  
        // 球体
        pcl::SampleConsensusModelSphere<pcl::PointXYZ>::Ptr model_s(new pcl::SampleConsensusModelSphere<pcl::PointXYZ>(cloud));
        pcl::RandomSampleConsensus<pcl::PointXYZ> ransac(model_s);
        ransac.setDistanceThreshold(threshold);
        ransac.computeModel();
        ransac.getInliers(inliers);
    }
    else
    {
        std::cout << "type error: 1 or 2 " << std::endl;
    }

    return inliers;
}
  1. ransac.setDistanceThreshold(.01);
    距离阈值。距离阈值是用来判断数据点是否属于模型内点的关键参数。在拟合几何形状模型时,RANSAC 算法会计算每个数据点到模型的距离,并将距离小于该阈值的点视为模型内点。通常情况下,距离阈值的选择需要根据具体问题和数据集来确定,一般需要通过试验来调整。

  2. ransac.computeModel();
    用于估计模型参数。在执行该函数之前,必须先设置距离阈值和输入数据。RANSAC 算法会随机选择一组数据点作为初始内点集合,然后根据这些点估计模型参数。接着,它会计算其他数据点到估计模型的距离,并将距离小于阈值的点加入内点集合。这个过程会迭代多次,直到满足停止条件(例如,迭代次数达到预设值或者内点集合的大小达到一定阈值)。

  3. ransac.getInliers(inliers);
    得到的模型内点的索引。在执行 computeModel 函数之后,可以使用 getInliers 函数获取到被识别为模型内点的数据点的索引,并将这些索引存储在提供的向量 inliers 中。这些索引可以用于后续的进一步处理,例如拟合更精确的模型、剔除噪声点或可视化内点。

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

### 点云粗配准中的RANSAC算法原理 #### RANSAC算法概述 随机采样一致性(RANSAC, Random Sample Consensus)是一种用于估计模型参数的迭代方法,在点云处理领域广泛应用于寻找两组点云之间的最佳刚体变换。此算法能够有效地排除异常值的影响,从而提高匹配精度。 #### 原理描述 在点云粗配准过程中,RANSAC的工作机制如下: - **初始化阶段**:设定必要的输入参数,包括但不限于最大迭代次数、最小内点比率以及距离阈值等[^1]。 - **样本选取与假设生成**:每次迭代时,从源点集中随机抽取若干对应关系作为候选集,并基于这些选定点计算初步的姿态转换矩阵H[^2]。 - **验证过程**:利用上述得到的临时姿态解对整个待测集合实施映射操作;随后统计所有被正确映射至目标空间内的有效观测数目(即所谓的“内点数”),并记录当前状态下所对应的累积支持度得分S。 - **更新最优方案**:每当发现新的更优解时便及时替换旧有记录直至遍历结束为止。最终输出具有最高评分的那个结果作为全局最优解。 - **后续优化**:由于RANSAC仅能提供较为粗糙的结果,因此通常还需借助其他手段如ICP来进行精细化调整以达到更高的准确性要求。 #### 实现注意事项 值得注意的是,针对不同规模的数据集或复杂程度各异的应用场景,应当适当调节相关配置项来平衡效率同效果间的关系。例如当面对海量级别的三维扫描数据时,可尝试采用加速版或其他替代策略提升运算速度。 ```cpp // C++伪代码展示如何设置ransac参数 pcl::SampleConsensusModelRegistration<PointType>::Ptr model(new pcl::SampleConsensusModelRegistration<PointType>(cloud)); model->setDistanceThreshold (0.01); // 设置距离阈值 model->setMaxIterations (5000); // 设定最大迭代次数 ``` #### 应用实例 实际工程实践中,RANSAC常用来解决诸如物体识别、位姿估计等问题。特别是在自动驾驶汽车感知系统里,通过对激光雷达获取的道路环境特征建模分析进而辅助完成路径规划任务等方面发挥着重要作用。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值