侯东兴 李宗春 邓 勇

1 信息工程大学地理空间信息学院，郑州市科学大道62号，450001

地面三维激光扫描技术是一种高效获取海量点云并运用点云数据处理软件进行数据预处理和三维建模的技术。点云拼接是三维激光扫描仪数据采集和处理中的关键环节，影响数据预处理和建模的精度，是激光扫描技术数据处理中的热点和难点［1－2］。点云拼接技术实质是坐标转换，而坐标转换常用的方法是通过寻找3对或者3对以上的公共点来计算坐标转换参数，完成坐标系的统一。在三维激光扫描模式下，公共点转换方法依然可行，但是寻求公共点并精确计算点的坐标费时费力，研究基于公共特征的坐标转换方法势在必行［3］。

扫描场景中广泛存在着平面特征。王力等［3］针对多平面特征的场景（平面数至少为3个），提出基于平面的坐标转换模型。目前，市场上扫描仪一般都具有整平和补偿功能，扫描测量中不同测站坐标系Z轴方向与铅垂线方向相反，即不同测站坐标系绕Z轴旋转即能满足三轴指向概略相同。基于此，本文提出基于共有单平面的点云拼接技术：首先进行平面的提取、拟合，精确计算平面的法向量；再运用平面的法向量信息，利用旋转角构造旋转矩阵；最后通过平面的中心点（视为公共点）进行坐标平移，完成点云拼接。

1 平面特征的提取

提取平面特征的方法一般分为人机交互法和平面特征自动提取算法等［4－6］。人机交互法是操作员通过计算机显示的扫描点云数据，将共有的平面点云提取出来，或者在扫描阶段对共有的平面进行单独扫描，直接将平面点云提取出来。……