马天娇，叶方坚，韩广良，刘培勋※

（1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033；2.公安部物证鉴定中心痕迹科学与技术重点实验室，北京 100038）

0 引言

痕迹检验技术是公安部在进行刑事案件及其他各类案件中应用最广泛的一门技术。足部点云配准与三维重建是刑事科学技术研究中的一项重要研究课题，由于受设备传感器的限制，三维扫描测量设备在进行扫描物体时每次只能扫到被测物体的部分点云数据，若想获得被测物体的全部点云数据，需对被测物体的不同视角进行多次扫描，并对每个视角的点云数据进行融合拼接。然而每个视角下的点云都具有独立的坐标系，无法实现直接对其拼接。因此需要对所有视角下获取到的点云进行坐标变换统一到同一坐标系下，对相邻视角的点云数据进行配准融合，拼接出被测物体完整的点云数据。

目前国内外研究学者对点云配准都进行了深入的研究，也取得了丰硕的研究成果。常见的点云配准拼接方法主要分为两大类。

一类是无辅助的自动拼接，其中以迭代最近点法（ICP）及其改进算法[1-4]和基于几何特征匹配法[5]为代表的算法目前应用最为广泛。如MavridisP等[6]提出了一种基于混合优化系统的稀疏ICP算法，来改善配算算法的速度和精度问题；Dus等[7]提出了尺度ICP算法，解决了含尺度因素的点云配准问题；赵夫群等[8]提出了基于旋转角约束来解决由于旋转角度过大而引起的配准效果不佳的问题，然而用迭代最近法（ICP）进行点云配准时往往容易陷入局部最优解，且该方法要求待配准的两个点云位置相差不大，因此直接采用迭代最近法（ICP）进行点云配准往往无法达到理想的配准效果。……