A Real-Time Algorithm for Mobile Robot Mapping Based on Rotation-Invariant Descriptors and Iterative Close Point Algorithm

Reconstruction of three-dimensional maps based on closed-form solutions of the variational problem of multisensor data registration

“…Автоматическая трёхмерная реконструкция сцен окружающего мира является одной из задач технического зрения современных роботизированных систем. Существующие алгоритмы для решения рассматриваемой задачи можно разбить на две группы [1][2][3][4]. Алгоритмы первой группы строятся на основе классического итеративного алгоритма ближайших точек (Iterative Close Point, ICP) [2], используют инкрементальный подход к вычислению разреженной трёхмерной модели сцены и метод связок для уточнения параметров камеры и координат трёхмерных точек [5].…”

“…Недостатком подхода является необходимость пользовательского ввода данных для вычисления начальной оценки на этапе начального сопоставления. Методы второй группы основаны на сопоставлении в двумерном пространстве дескрипторов особых точек [3,4]. Недостатками второй группы алгоритмов являются высокая алгоритмическая сложность и предположение о наличии достаточного числа общих особых точек на изобра-жениях соседних кадров.…”

“…В рамках данной работы предложен новый подход к решению вариационной подзадачи ICP на основе комбинации данных об особых точках на изображениях и карт глубины. Алгоритм построения трёхмерной карты поверхности состоит из следующих основных шагов [4]: Ш а г 1. Измерение карты глубины и вычисление нормализованной поверхности.…”

“…В работе был проведён сравнительный анализ точных и приближённых решений вариационной задачи на эталонных базах данных. Нами были проведены эксперименты на базах данных изображений ALOI и Indoor Segmentation and Support Inference (ECCV) [4,12,13]. Было установлено, что приближённые методы решения позволяют получить достаточно точные результаты при реконструкции трёхмерных сцен окружающего пространства.…”

“…Таким образом, мы можем сделать вывод, что применение визуально-связанных характеристик для решения вариационной задачи алгоритма ICP позволяет получать точное решение вариационной задачи регистрации для заданной трёхмерной сцены. В рамках проекта проведён сравнительный анализ по надёжности обнаружения и точности локализации геометрически искажённых объектов на сцене с помощью линейных и нелинейных обнаружителей, дескрипторных методов и предлагаемого метода [4,13]. Для получения указанного результата: проведено исследование точности трёхмерной реконструкции от количества и пространственного распределения особых точек в кадре; осуществлён поиск минимального количества особых точек, которые обеспечивают заданную точность трёхмерной реконструкции для каждого исследуемого дескриптора/метода; дано обоснование гарантированных оценок точности и вычислительной сложности предлагаемого метода на основе адаптивного подхода.…”