基于平面的坐标转换模型：激光扫描中的平面拟合方法

"该文章是2012年发表在《测绘科学技术学报》上的科研论文，由王力、李广云、张启福和李鑫合作完成。研究主要涉及激光扫描中的平面拟合和坐标转换模型的构建，旨在解决测绘领域中不同坐标系之间的转换问题，特别是局部坐标系与全局坐标系的转换以及多传感器融合时的坐标系统一致性。作者提出了一种基于平面的坐标转换模型，用平面代替传统的公共点作为转换基础，并利用RANSAC算法进行平面拟合，以从点云数据中提取公共平面。此外，他们还推导了基于平面表示的坐标转换参数计算方法，并通过模拟和实际测量数据对模型进行了验证。关键词包括：坐标转换、平面拟合、四元数、稳健估计和多站拼接。" 在激光扫描技术中，获取的点云数据通常需要进行坐标转换以适应不同的参考框架。传统的方法往往依赖于公共点来实现这一转换，但这种方法在某些情况下可能不够稳定或准确。文章提出的新方法引入了平面拟合的概念，通过找到点云数据中的公共平面，建立了一个新的坐标转换模型。平面拟合采用了RANSAC（Random Sample Consensus）算法，这是一种常用的鲁棒估计方法，可以有效处理噪声数据和异常值，从而更准确地识别和提取出点云数据中的平面。 RANSAC算法的核心思想是通过随机抽样来估计模型参数，并根据样本数据的共识程度剔除异常值。在平面拟合中，这一过程可以帮助确定最能代表点云数据的平面，即公共平面。找到公共平面后，文章构建了一个基于平面的坐标转换模型，利用四元数来描述旋转，同时结合平移参数，形成一个完整的转换体系。四元数是一种数学工具，特别适合处理三维空间中的旋转，它可以避免旋转轴交叉时出现的万向节死锁问题。 论文的实验部分对提出的模型进行了模拟和实际数据的验证，以证明其正确性和实用性。这不仅增强了坐标转换的精确性，也为多传感器融合提供了有力的支持，尤其是在复杂环境下的数据集成和分析。 这篇论文的研究成果对于激光扫描数据的处理和应用具有重要的理论与实践意义，为测绘领域的坐标转换提供了一种创新且有效的解决方案。