Correspondence-based point cloud registration is a cornerstone in robotics perception and computer vision, which seeks to estimate the best rigid transformation aligning two point clouds from the putative correspondences. However, due to the limited robustness of 3D keypoint matching approaches, outliers, probably in large numbers, are prone to exist among the correspondences, which makes robust registration methods imperative. Unfortunately, existing robust methods have their own limitations (e.g. high computational cost or limited robustness) when facing high or extreme outlier ratios, probably unsuitable for practical use. In this paper, we present a novel, fast, deterministic and guaranteed robust solver, named TriVoC (Triple-layered Voting with Consensus maximization), for the robust registration problem. We decompose the selecting of the minimal 3-point sets into 3 consecutive layers, and in each layer we design an efficient voting and correspondence sorting framework on the basis of the pairwise equal-length constraint. In this manner, the 3-point sets can be selected independently from the reduced correspondence sets according to the sorted sequence, which can significantly lower the computational cost and meanwhile provide a strong guarantee to achieve the largest consensus set (as the final inlier set) as long as a probabilistic termination condition is fulfilled. Varied experiments show that our solver TriVoC is robust against up to 99% outliers, highly accurate, time-efficient even with extreme outlier ratios, and also practical for real-world applications, showing performance superior to other state-of-the-art competitors.


翻译:以通信为基础的点云登记是机器人感知和计算机愿景的基石,它试图估计最佳的僵硬转换,将假设对应的两点云体相匹配。然而,由于3D关键点匹配方法的稳健性有限,外部线(可能数量众多)很容易存在于通信中,这就要求采取稳健的登记方法。不幸的是,现有稳健方法在面临高或极差比率时有其自身的局限性(例如高计算成本或有限稳健性),可能不适合实际使用。在本文中,我们提出了一个新颖的、快速的、确定性的和有保障的强健的解决方案,名为TriVoC(通过共识最大化实现的三维点投票投票),用于稳健的登记问题。我们将最小三点的选项分成分成三个连续层,在每一层中,我们设计一个高效的投票和通信排序框架,以对等长长度限制为基础。 以这种方式,三点组合可以与减少的通信组合独立选择,按照排序顺序选择,这可以大大降低计算成本和保证稳健的解决方案,甚至大大降低计算成本,而同时提供最稳妥妥定的升级的升级的进度,以显示我们最终的进度,以显示最稳妥的成绩,以达到最稳妥定的进度。

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