1.4 三维点云配准应用领域

随着点云获取设备的更新换代和三维点云处理技术的快速发展，三维点云处理技术广泛应用于无人驾驶、机器人、智慧城市、文物保护和考古研究、增强现实、元宇宙、军事以及工程测绘等诸多领域或行业中。要得到完整的三维数字模型就必须对测量获取的点云数据进行后续配准处理，点云配准技术是从多次测量获得的数据到完整模型这一过程的必要环节，也是构建三维数字模型的重中之重。

1.4.1 机器人及无人驾驶领域

点云配准是智能系统位姿估计和环境构建的关键步骤。三维点云配准根据不同时刻下传感器获取的两点云之间的重叠约束，计算点云之间的配准矩阵，包括平移和旋转，其准确度和效率直接决定着智能系统三维位姿估计、场景构建、导航和定位等任务的性能，具有广泛的应用价值。随着激光雷达在机器人、无人驾驶汽车等领域的推广应用，点云配准技术作为高精地图、高精定位等方向的核心模块越来越受到重视。

在三维环境中定位移动智能设备的位置对于机器人及无人驾驶技术尤为重要。例如，无人驾驶汽车需要具备估计其在地图上的位置及到道路边界线距离的相关功能。点云配准可以将当前的实时三维点云精确匹配到所属的三维环境中，提供高精度的定位服务。配准为智能系统（例如机器人或无人驾驶汽车）提供了一个与3D环境交互的解决方案。

使用真实的激光雷达可以对真实环境构建点云地图，而使用仿真的激光雷达也可以对仿真环境构建点云地图。在高精地图制作环节中，制作点云地图是第一步。通过对不同位置采集的连续帧点云进行配准，可以将不同位置的多帧点云统一到同一坐标系，从而构建场景的完整点云地图。

通过目标点云与已知位姿的参考点云进行配准，可以对目标数据进行姿态估计。将一个点云A（3D实时视图）与另一个点云B（3D环境）对齐，可以生成与点云B相对的点云A的姿态信息，这些姿态信息可用于智能系统的决策。例如，可以获得机器人手臂的姿态信息，从而决定移动到哪里以准确抓取对象。

1.4.2 测绘遥感领域

测绘科技的飞速发展，使得三维激光扫描技术在测绘领域的应用日益广泛。由于测量设备本身和环境的限制，物体表面完整测量数据的获得往往需要通过多次测量完成，因此，为了获取完整的三维对象点云数据，需要通过点云配准将不同视角扫描的点云整合到一个坐标系中。三维激光扫描技术在地形测量、地质灾害监测、逆向工程、质量控制以及历史遗迹保护等方面均具有广阔的应用前景。