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{Wenbing Tao Fan Yang Kun Sun Zhi Chen}

초록
본 논문에서는 효율적이고 강건한 포인트 클라우드 등록(Point Cloud Registration, PCR)을 위한 이차 공간 호환성(Second Order Spatial Compatibility, SC²) 측정 기반의 방법, 즉 SC²-PCR을 제안한다. 먼저, 대응 관계 간의 유사도를 측정하기 위해 이차 공간 호환성(SC²) 측정법을 제안한다. 이 측정법은 국소적 일관성 대신 전역 호환성을 고려함으로써 초기 단계에서 내부점(inlier)과 외부점(outlier) 간의 구분이 더욱 뚜렷하게 이루어지도록 한다. 이러한 측정법을 기반으로, 등록 파이프라인은 초기 대응 관계에서 신뢰할 수 있는 시드를 전역 스펙트럴 기법을 통해 탐색한다. 이후 SC² 측정 행렬을 기반으로 각 시드를 일관성 집합(consensus set)으로 확장하기 위한 두 단계 전략을 설계하였다. 마지막으로, 각 일관성 집합을 가중치를 고려한 SVD(특이값 분해) 알고리즘에 입력하여 후보 강체 변환(rigid transformation)을 생성하고, 그 중 최적의 모델을 최종 결과로 선택한다. 본 방법은 더 적은 샘플링 횟수로 외부점이 포함되지 않은 일정 수의 일관성 집합을 보장할 수 있어 모델 추정 과정을 더욱 효율적이고 강건하게 한다. 또한 제안된 SC² 측정법은 일반적인 구조를 지니고 있어 딥러닝 기반 프레임워크에 쉽게 통합될 수 있다. 제안된 방법의 성능을 평가하기 위해 광범위한 실험이 수행되었다.
벤치마크
| 벤치마크 | 방법론 | 지표 |
|---|---|---|
| point-cloud-registration-on-eth-trained-on | FCGF+SC2-PCR | Recall (30cm, 5 degrees): 92.85 |
| point-cloud-registration-on-eth-trained-on | FPFH+SC2-PCR | Recall (30cm, 5 degrees): 85.41 |
| point-cloud-registration-on-fp-o-e | FCGF+SC2-PCR | RRE (degrees): 1.26 RTE (cm): 0.83 Recall (3cm, 10 degrees): 98.52 |
| point-cloud-registration-on-fp-o-e | FPFH+SC2-PCR | RRE (degrees): 0.91 RTE (cm): 0.43 Recall (3cm, 10 degrees): 99.88 |
| point-cloud-registration-on-fp-o-h | FCGF+SC2-PCR | RRE (degrees): 2.68 RTE (cm): 1.72 Recall (3cm, 10 degrees): 17.80 |
| point-cloud-registration-on-fp-o-h | FPFH+SC2-PCR | RRE (degrees): 2.42 RTE (cm): 1.23 Recall (3cm, 10 degrees): 38.85 |
| point-cloud-registration-on-fp-o-m | FCGF+SC2-PCR | RRE (degrees): 1.98 RTE (cm): 1.27 Recall (3cm, 10 degrees): 63.00 |
| point-cloud-registration-on-fp-o-m | FPFH+SC2-PCR | RRE (degrees): 1.68 RTE (cm): 0.80 Recall (3cm, 10 degrees): 84.70 |
| point-cloud-registration-on-fp-r-e | FCGF+SC2-PCR | RRE (degrees): 1.21 RTE (cm): 0.82 Recall (3cm, 10 degrees): 98.46 |
| point-cloud-registration-on-fp-r-e | FPFH+SC2-PCR | RRE (degrees): 0.95 RTE (cm): 0.43 Recall (3cm, 10 degrees): 99.64 |
| point-cloud-registration-on-fp-r-h | FCGF+SC2-PCR | RRE (degrees): 1.77 RTE (cm): 1.08 Recall (3cm, 10 degrees): 85.77 |
| point-cloud-registration-on-fp-r-h | FPFH+SC2-PCR | RRE (degrees): 1.76 RTE (cm): 0.78 Recall (3cm, 10 degrees): 75.21 |
| point-cloud-registration-on-fp-r-m | FPFH+SC2-PCR | RRE (degrees): 1.43 RTE (cm): 0.60 Recall (3cm, 10 degrees): 94.54 |
| point-cloud-registration-on-fp-r-m | FCGF+SC2-PCR | RRE (degrees): 1.67 RTE (cm): 1.02 Recall (3cm, 10 degrees): 91.93 |
| point-cloud-registration-on-fp-t-e | FCGF+SC2-PCR | RRE (degrees): 1.25 RTE (cm): 0.83 Recall (3cm, 10 degrees): 98.34 |
| point-cloud-registration-on-fp-t-e | FPFH+SC2-PCR | RRE (degrees): 0.93 RTE (cm): 0.43 Recall (3cm, 10 degrees): 99.76 |
| point-cloud-registration-on-fp-t-h | FCGF+SC2-PCR | RRE (degrees): 1.25 RTE (cm): 0.82 Recall (3cm, 10 degrees): 98.22 |
| point-cloud-registration-on-fp-t-h | FPFH+SC2-PCR | RRE (degrees): 0.93 RTE (cm): 0.43 Recall (3cm, 10 degrees): 99.58 |
| point-cloud-registration-on-fp-t-m | FCGF+SC2-PCR | RRE (degrees): 1.24 RTE (cm): 0.82 Recall (3cm, 10 degrees): 98.34 |
| point-cloud-registration-on-fp-t-m | FPFH+SC2-PCR | RRE (degrees): 0.92 RTE (cm): 0.43 Recall (3cm, 10 degrees): 99.53 |
| point-cloud-registration-on-kitti-trained-on | FCGF+SC2-PCR | Success Rate: 97.66 |