1.基于高斯球和主平面分布的任意位姿施工元件的配准方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、从多幅扫描场景中分割获取同名施工元件点云；

步骤2、基于高斯球的姿态配准；

步骤2.1、法向量投影至高斯球；

步骤2.2、高斯映射点云Kmeans均值聚类；

步骤2.3、确定对应聚类中心，并确定高斯球旋转矩阵；

步骤2.4、求解元件旋转矩阵，配准元件姿态；

步骤3、基于主平面的位置配准；

步骤3.1、提取元件的各向平面，并确定其一一对应关系；

步骤3.2、根据聚类提取同一方向上最大且点分布最均匀的平面作为主平面；

步骤3.2.1、分别对各向平面簇与进行区域生长聚类，得到各向平面；

步骤3.2.2、确定三个方向的主平面与对应关系；

步骤3.3、计算对应主平面的距离；

步骤3.3中，具体为：

分别计算三对对应主平面的距离， 的距离计算过程如下：平面 到平面 的距离即为平面 的质心W(xW,yW,zW)到平面 的距离：其中， xW,yW,zW分别表示W的x轴、y轴、z轴坐标，n表示点的总数；

步骤3.4、求解平移矩阵，配准元件位置；

步骤3.4中，具体为：

分别计算三方向的法向量，方向的法向量的计算过程如下：平面 的法向量为： 其中：

在φ,ω方向上同理，元件B′到A的平移矩阵T为：其中，d1,d2,d3分别为三方向上平面间的距离； 分别为平面 在x,y,z方向的法向量分量，nφx、nφy、nφz分别为平面φB在x,y,z方向的法向量分量，nωx、nωy、nωz分别为平面ωB在x,y,z方向的法向量分量；

将元件B′的位置平移到A的位置：

B″＝B′+T

其中，B″为元件B′平移后的位置；

步骤4、基于ICP的精确配准。

2.根据权利要求1所述的基于高斯球和主平面分布的任意位姿施工元件的配准方法，其特征在于：步骤1中，对于多次扫描获取的施工场景点云，通过手动分割获取待配准的同名施工元件点云。

3.根据权利要求1所述的基于高斯球和主平面分布的任意位姿施工元件的配准方法，其特征在于：步骤2.1中，具体为：以施工元件外接球的中心作为法向量计算中心，计算施工元件法向量分别表示 的x轴、y轴、z轴向量，并将其投影至以原点O(0,0,0)为圆心的施工元件外接球半径长度为半径的球体SA上；

利用主成分分析法PCA计算点云法向量 并将其平移至原点O(0,0,

0)，法向量直线与以原点为圆心以施工元件外接球半径长度r为半径的球体的交点的集合，即为施工元件的高斯映射点云Pi(xi,yi,zi)，xi,yi,zi分别表示Pi的x轴、y轴、z轴坐标，公式如下：

4.根据权利要求3所述的基于高斯球和主平面分布的任意位姿施工元件的配准方法，其特征在于：步骤2.2中，具体为：利用KMeans均值聚类法对高斯映射点云进行聚类，随机选择选取k个点作为k个簇的初始聚类中心pk(xk,yk,zk)，分别计算剩余点pj(xj,yj,zj)到各聚类中心的相异度γkj：γkj＝|xi‑xk|+|yi‑yk|+|zi‑zk|xk,yk,zk分别表示pk的x轴、y轴、z轴坐标，xj,yj,zj分别表示pj的x轴、y轴、z轴坐标；

将所有点分别划归到相异度最低的簇；根据聚类结果，重新计算簇中所有点的算术平均值，作为新聚类的中心；然后将全部点按照新的中心计算相异度重新聚类；重复上一步，直到聚类中心与上一聚类中心的距离小于阈值εk，确定最终的聚类中心点和各个聚类簇Pk。

5.根据权利要求4所述的基于高斯球和主平面分布的任意位姿施工元件的配准方法，其特征在于：步骤2.3中，具体为：分别提取两个施工元件A,B的最终聚类中心，得到点集Mk,Nk,将点集Mk中的点与Nk的点随机一一对应，得到k组点对(mk,nk)，mk,nk的坐标为分别表示mk的x轴、y轴、z轴坐标， 分别表示nk的x轴、y轴、z轴坐标，计算点对到原O的角度距离θk：其中，Omk，Onk，mknk分别为mk与O、nk与O、mk与nk之间的距离：任意选取四对点对用SVD方法求解旋转矩阵：其中，wi>0，是点集中每个点对的权重，R,t分别为旋转和平移矩阵，mi，ni分别为点对中的点；

迭代计算至点集Mk,Nk间的欧式角度距离dθ最小：其中，αi为对应点与圆心的夹角；Mi，Ni分别表示Mk,Nk中第i个点；

此时的旋转矩阵R即为最终的旋转矩阵，也是高斯球SB到SA的旋转矩阵：r11、r12、r13、r21、r22、r23、r31、r32、r33分别为旋转矩阵R中的旋转参数；

此时的点集Mk,Nk中点对的映射f:mi→nj即为对应的聚类中心点对，其中，mi、nj分别为点集Mk,Nk中的点，对应聚类中心所在簇Pk,Qk为两高斯球的对应聚类簇f:Pk→Qk。

6.根据权利要求5所述的基于高斯球和主平面分布的任意位姿施工元件的配准方法，其特征在于：步骤2.4中，具体为：根据高斯投影点簇对应关系，确定元件各法向平面的聚类关系及两元件间的同法向平面簇的对应关系；

由高斯映射点簇的聚类结果反推，得到元件各向平面的聚类结果；高斯球SB到SA的旋转矩阵即为初始元件B到A的旋转矩阵R；

将元件B姿态旋转至元件A的姿态：

B′＝R

其中，B′为元件B旋转后的姿态，且与元件A保持映射关系f:B′→A。

7.根据权利要求6所述的基于高斯球和主平面分布的任意位姿施工元件的配准方法，其特征在于：步骤3.1中，具体为：调整元件B的各向平面簇βk姿态，使其与元件A的各向平面簇αk姿态一致；元件B的各向平面簇调整为：βk′＝Rαk

其中，βk′为平面簇βk旋转后的姿态，且与平面簇αk保持映射关系f:βk′→αk。

8.根据权利要求7所述的基于高斯球和主平面分布的任意位姿施工元件的配准方法，其特征在于：步骤3.2中，具体为：步骤3.2.1、分别对各向平面簇与进行区域生长聚类，分割各向平面基于局部拟合法计算各点法向量及曲率值，并选择曲率最小点作为初始点，基于KD‑Tree搜索初始点的k邻域点，计算其与初始点的法线之间的夹角，当夹角小于设定的阈值εα且该点曲率值小于设定的阈值ερ时，将其划归为当前区域的点集中，并从初始点云中去除；

当余下点云没有符合条件的点时，完成该平面区域划分；在剩余点云中重复上述操作，将所有点云划分成多个平面区域；

步骤3.2.2、确定三个方向的主平面与对应关系在同一方向上，选择最大且点分布最均匀的平面作为该方向的主平面，并根据各向平面簇的对应关系，选择最有代表性的三个方向 φ、ω的对应主平面， (φA,φB)、(ωA,ωB)作为计算依据，其中， 分别为元件A、B在 φ、ω方向上的对应主平面，且 与 φA与φB、ωA与ωB分别为一一对应关系；

求得各平面的平面方程， 平面的平面方程的求解过程如下：在 平面中取三点(x1,y1,z1),(x2,y2,z2),(x3,y3,z3)；

x,y,z分别表示任意点的x轴、y轴、z轴坐标，x1,y1,z1分别表示第一个点的x轴、y轴、z轴坐标，x2,y2,z2分别表示第二个点的x轴、y轴、z轴坐标，x3,y3,z3分别表示第三个点的x轴、y轴、z轴坐标；

即： 其中， 为平面方程系数：