In this paper, we present a novel algorithm for point cloud registration for range sensors capable of measuring per-return instantaneous radial velocity: Doppler ICP. Existing variants of ICP that solely rely on geometry or other features generally fail to estimate the motion of the sensor correctly in scenarios that have non-distinctive features and/or repetitive geometric structures such as hallways, tunnels, highways, and bridges. We propose a new Doppler velocity objective function that exploits the compatibility of each point's Doppler measurement and the sensor's current motion estimate. We jointly optimize the Doppler velocity objective function and the geometric objective function which sufficiently constrains the point cloud alignment problem even in feature-denied environments. Furthermore, the correspondence matches used for the alignment are improved by pruning away the points from dynamic targets which generally degrade the ICP solution. We evaluate our method on data collected from real sensors and from simulation. Our results show that with the added Doppler velocity residual terms, our method achieves a significant improvement in registration accuracy along with faster convergence, on average, when compared to classical point-to-plane ICP that solely relies on geometric residuals.


翻译:在本文中,我们为能够测量每返回瞬时辐射速度的测距传感器的点云登记提出了一个新的算法:多普勒比较方案。仅仅依赖几何或其他特征的比较方案现有变种一般无法正确估计传感器在具有非辨别特征和/或重复性测距结构的情景中,如走廊、隧道、高速公路和桥梁等的动作。我们提出了一个新的多普勒速度目标功能,利用每个点的多普勒测量和传感器当前运动估计的兼容性。我们共同优化多普勒速度目标功能和足以限制点云调整问题的几何位目标功能,即使在地格屏封闭的环境中也是如此。此外,用于校正校正的对应匹配通过切除动态目标的点来改进,这些点通常会降低比较方案的解决办法。我们评估从真实传感器和模拟中收集的数据的方法。我们的结果显示,与添加的多普勒速度残余条件相比,我们的方法在登记准确性方面有了显著的改进,同时平均地与仅仅依赖古典点对地平面残留的比较方案相比,我们的方法实现了更快的一致。

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