Coherent Point Drift (CPD) is widely used for rigid point cloud registration because of its soft correspondences and closed-form parameter updates. However, CPD's target-side marginal constraint forces every observation, including outliers, to receive exactly unit probability mass. This assumption degrades registration accuracy under heavy outliers and partial overlap. Optimal transport (OT) methods can handle missing mass through unbalanced formulations, but require hand-tuned annealing schedules. In this paper, we propose Sinkhorn-CPD, which replaces CPD's target-side marginal constraint with dual Kullback-Leibler penalties, allowing the algorithm to discard outliers on both sides. The resulting formulation is a fully unbalanced entropic optimal transport problem, which can be efficiently solved by generalized Sinkhorn iterations. Moreover, Sinkhorn-CPD preserves the closed-form Procrustes and variance updates of CPD. In our method, the variance sigma^2 plays the role of the entropic regularization parameter, which induces an automatic annealing schedule from diffuse to sharp correspondences without manual temperature tuning. Experiments on synthetic, cross-category, and scan-to-CAD benchmarks show that Sinkhorn-CPD achieves state-of-the-art accuracy, with strong robustness to outliers and partial overlap.


翻译:相干点漂移(CPD)因具有软对应关系与闭合形式参数更新而被广泛用于刚体点云配准。然而,CPD的目标侧边缘约束迫使每个观测点(包括离群点)必须精确接收单位概率质量。在存在严重离群点和部分重叠情况下,这一假设会降低配准精度。最优传输(OT)方法虽可通过非平衡形式处理缺失质量,但需人工调节退火调度策略。本文提出Sinkhorn-CPD,将CPD的目标侧边缘约束替换为双重Kullback-Leibler惩罚项,使算法能够丢弃两侧离群点。由此得到的公式是完全非平衡熵最优传输问题,可通过广义Sinkhorn迭代高效求解。此外,Sinkhorn-CPD保留了CPD中Procrustes分析与方差更新的闭合形式。在我们方法中,方差σ²扮演熵正则化参数的角色,自动生成从弥散到尖锐对应关系的退火调度策略,无需手动调节温度参数。在合成数据、跨类别数据及扫描件到CAD数据的基准测试中,Sinkhorn-CPD取得了最先进的配准精度,并对离群点与部分重叠具有强鲁棒性。

0
下载
关闭预览

相关内容

【CMU博士论文】最优传输的统计推断
专知会员服务
28+阅读 · 2024年5月29日
专知会员服务
47+阅读 · 2021年7月26日
专知会员服务
34+阅读 · 2021年7月25日
【泡泡点云时空】完美配准:具有平滑密度的3D点云配准
泡泡机器人SLAM
61+阅读 · 2019年5月16日
CVPR 2019 | PointConv:在点云上高效实现卷积操作
机器之心
10+阅读 · 2019年4月21日
基于几何特征的激光雷达地面点云分割
泡泡机器人SLAM
15+阅读 · 2018年4月1日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22日
美国从乌克兰无人机战争中学习经验
专知会员服务
7+阅读 · 6月21日
ICML 2026 | 面向视觉语言模型的语义鲁棒性认证
专知会员服务
5+阅读 · 6月21日
相关VIP内容
【CMU博士论文】最优传输的统计推断
专知会员服务
28+阅读 · 2024年5月29日
专知会员服务
47+阅读 · 2021年7月26日
专知会员服务
34+阅读 · 2021年7月25日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员