三维点云数据的自动配准是数字几何处理中的一个研究热点和难点,在逆向工程和形状建模等领域有广泛的应用。两个需要配准的点云之间相差一个刚体变换,并且是部分重叠的,但初始相对位置、重叠比例和重叠区域都是未知的。目前已有的方法直接对整个点云进行配准,当两个点云的重叠比例较低或重叠区域的特征不明显时,会得到错误的配准结果。我们注意到刚体变换是一种低维的线性变换,仅包含6个自由度,可以通过两个规模更小的部分重叠的区域来得到。因此,本文把区域作为配准的基本对象,提出了一种区域层次上的自动点云配准算法。首先对需要配准的点云进行区域划分,将全局配准分解为多个规模更小的区域配准,通过重叠的区域恢复区域间的局部刚体变换；然后引入可信性和一致性的概念,构造了一个能量函数,通过最大化该能量函数,从一系列区域配准得到全局配准；最后,用稀疏ICP算法做进一步的精确配准。实验结果表明,我们的算法在区域的层次上进行配准,不需要利用局部几何信息计算点的特征,对噪声和离群点十分鲁棒；同时所构造的能量函数放大了重叠区域在整个配准过程中的作用,能够配准重叠比例更低的点云,适用范围更广泛。