Estimating the rigid transformation between two LiDAR scans through putative 3D correspondences is a typical point cloud registration paradigm. Current 3D feature matching approaches commonly lead to numerous outlier correspondences, making outlier-robust registration techniques indispensable. Many recent studies have adopted the branch and bound (BnB) optimization framework to solve the correspondence-based point cloud registration problem globally and deterministically. Nonetheless, BnB-based methods are time-consuming to search the entire 6-dimensional parameter space, since their computational complexity is exponential to the dimension of the solution domain. In order to enhance algorithm efficiency, existing works attempt to decouple the 6 degrees of freedom (DOF) original problem into two 3-DOF sub-problems, thereby reducing the dimension of the parameter space. In contrast, our proposed approach introduces a novel pose decoupling strategy based on residual projections, effectively decomposing the raw problem into three 2-DOF rotation search sub-problems. Subsequently, we employ a novel BnB-based search method to solve these sub-problems, achieving efficient and deterministic registration. Furthermore, our method can be adapted to address the challenging problem of simultaneous pose and correspondence registration (SPCR). Through extensive experiments conducted on synthetic and real-world datasets, we demonstrate that our proposed method outperforms state-of-the-art methods in terms of efficiency, while simultaneously ensuring robustness.


翻译:通过假设的三维对应关系估计两帧激光雷达扫描之间的刚体变换是点云配准的典型范式。当前三维特征匹配方法通常导致大量离群对应点,因此鲁棒性配准技术不可或缺。许多近期研究采用分支定界(BnB)优化框架来全局且确定性地解决基于对应点的点云配准问题。然而,基于BnB的方法在搜索整个六维参数空间时耗时较长,因其计算复杂度与解空间维度呈指数关系。为提升算法效率,现有研究尝试将六自由度(DOF)原始问题解耦为两个三自由度子问题,从而降低参数空间维度。相比之下,本文提出的方法引入了一种新颖的基于残差投影的位姿解耦策略,有效将原始问题分解为三个二自由度旋转搜索子问题。随后,我们采用新型的基于BnB的搜索方法求解这些子问题,实现了高效且确定性的配准。此外,本方法可扩展应用于同时位姿与对应点配准(SPCR)这一挑战性问题。通过在合成数据集和真实数据集上的大量实验证明,本文方法在保证鲁棒性的同时,其效率超越了当前最先进的方法。

0
下载
关闭预览

相关内容

根据激光测量原理得到的点云,包括三维坐标(XYZ)和激光反射强度(Intensity)。 根据摄影测量原理得到的点云,包括三维坐标(XYZ)和颜色信息(RGB)。 结合激光测量和摄影测量原理得到点云,包括三维坐标(XYZ)、激光反射强度(Intensity)和颜色信息(RGB)。 在获取物体表面每个采样点的空间坐标后,得到的是一个点的集合,称之为“点云”(Point Cloud)
专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月14日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
128+阅读 · 2020年11月20日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18日
专知会员服务
162+阅读 · 2020年1月16日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16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
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2010年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
VIP会员
最新内容
战力倍增器:自主武器系统与乌克兰及加沙冲突
人工智能赋能战场情报:提速决策进程
专知会员服务
2+阅读 · 7月17日
《拥抱新兴技术:面向未来军官的教育革新》
专知会员服务
5+阅读 · 7月17日
《无人地面战车(UGV)的崛起》报告
专知会员服务
7+阅读 · 7月16日
美陆军任务式指挥人工智能解决方案
专知会员服务
13+阅读 · 7月16日
相关基金
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
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2010年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员