01
点云配准概述
什么是点云配准 · SLAM/三维重建/逆向工程 · 数学定义与核心挑战
概念应用
02
点云数据基础
PCL/Open3D数据结构 · PCD/PLY/LAS格式 · 坐标/法向量/颜色/强度
格式属性
03
刚体变换与姿态表示
旋转矩阵 · 欧拉角 · 四元数 · 齐次变换 · 链式法则
数学矩阵
04
最近邻搜索与KD-Tree
暴力搜索局限 · KD-Tree构建 · 最近邻/半径搜索 · PCL/Open3D实现
搜索数据结构
05
点云降采样与特征提取
体素/均匀降采样 · 法向量估计 · FPFH/PFH特征
降采样特征
06
ICP算法原理（上）
数学建模 · 点对匹配(最近点/法向投影) · 最小二乘与SVD分解
ICPSVD
07
ICP算法原理（下）
收敛性分析 · Point-to-Plane/Plane-to-Plane/Generalized ICP · 优缺点
变体分析
08
ICP算法实践
PCL/Open3D中ICP实现 · 参数调优(迭代/收敛/距离阈值)
实践调参
09
ICP的初始化与粗配准
粗配准必要性 · PCA/直方图初始对齐 · 手动选取对应点
初始化粗配准
10
基于特征的配准（上）
FPFH特征匹配 · RANSAC原理 · RANSAC+ICP级联
RANSAC特征
11
基于特征的配准（下）
SAC-IA · Fast Global Registration · TEASER简介
全局鲁棒
12
点云拼接流程
多视角拼接Pipeline · 增量式vs全局拼接 · 回环检测与图优化
流程回环
13
多视角配准与图优化
位姿图构建 · g2o/GTSAM求解 · 全局优化与回环闭合
图优化位姿
14
点云拼接中的误差累积
误差原因 · 漂移现象 · RMSE/相对位姿误差量化
误差评估
15
点云拼接实战（上）
Open3D多帧拼接 · ICP增量式拼接 · 结果评估
实战Open3D
16
点云拼接实战（下）
PCL多视角拼接 · 特征全局配准 · 大规模分块策略
PCL分块
17
非刚体配准简介
TPS/ARAP模型 · 非刚体ICP · 动态场景挑战
非刚体变形
18
深度学习与点云配准（上）
PointNet/PointNet++ · 3DMatch/FCGF · DCP/RPM-Net
深度学习特征
19
深度学习与点云配准（下）
GeoTransformer · 优缺点 · 传统vs深度方法选择
Transformer对比
20
点云配准的精度评估
RTE/RRE定量评估 · 可视化 · Bunny/3DMatch/KITTI数据集
评估数据集
21
点云配准中的鲁棒性问题
离群点影响 · 部分重叠 · 噪声与采样密度不均
鲁棒离群点
22
点云配准的加速技术
多分辨率 · GPU加速 · FLANN近似搜索 · 并行计算
加速GPU
23
点云配准在SLAM中的应用
LiDAR SLAM帧间配准 · Scan-to-Map · LOAM/LeGO-LOAM
SLAMLiDAR
24
点云配准在三维重建中的应用
KinectFusion ICP · TSDF融合 · 实时重建优化
重建TSDF
25
点云配准在逆向工程中的应用
CAD与扫描配准 · 偏差分析 · 质量检测
逆向检测
26
点云配准在自动驾驶中的应用
高精地图 · 多传感器标定 · 实时定位
自动驾驶标定
27
点云配准的常见问题与调试
失败原因 · 参数调优经验 · 可视化调试技巧
调试经验
28
点云配准的工程化部署
C++/Python混合 · ROS节点 · 嵌入式优化
部署ROS
29
点云配准的前沿技术
NeRF配准 · 隐式表示 · 无监督/自监督配准
前沿NeRF
30
课程总结与项目实战
多视角物体重建 · 知识体系回顾 · 学习路径与资源
项目总结