Branch-and-bound-based consensus maximization stands out due to its important ability of retrieving the globally optimal solution to outlier-affected geometric problems. However, while the discovery of such solutions caries high scientific value, its application in practical scenarios is often prohibited by its computational complexity growing exponentially as a function of the dimensionality of the problem at hand. In this work, we convey a novel, general technique that allows us to branch over an $n-1$ dimensional space for an n-dimensional problem. The remaining degree of freedom can be solved globally optimally within each bound calculation by applying the efficient interval stabbing technique. While each individual bound derivation is harder to compute owing to the additional need for solving a sorting problem, the reduced number of intervals and tighter bounds in practice lead to a significant reduction in the overall number of required iterations. Besides an abstract introduction of the approach, we present applications to three fundamental geometric computer vision problems: camera resectioning, relative camera pose estimation, and point set registration. Through our exhaustive tests, we demonstrate significant speed-up factors at times exceeding two orders of magnitude, thereby increasing the viability of globally optimal consensus maximizers in online application scenarios.


翻译:基于分支定界的一致性最大化在受离群点干扰的几何问题中检索全局最优解的能力是显著的。然而,尽管发现这种解具有很高的科学价值,但在实际情况下,其应用通常受到计算复杂度的限制,该复杂度随着所处理问题的维数而呈指数级增长。在本工作中,我们提出了一种新颖的通用技术,允许我们在 n 维问题中分支到一个 n-1 维空间。每次边界计算中的剩余自由度可以通过应用高效的区间刺穿技术在全局最优解中解决。虽然每个单独的边界派生对于解决一个排序问题而言更加困难,但实践中较少的区间和更紧的边界导致总所需迭代次数的显著减少。除了对该方法的抽象介绍外,我们还针对三个基本的几何计算机视觉问题提出了应用:相机定位、相对相机姿态估计和点集配准。通过我们的全面测试,我们展示了加速因子,其倍数超过两个数量级,从而提高了在线应用场景中全局最优一致性最大化器的可行性。

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