Survey of Point Cloud Registration Methods and New Statistical Approach

Zobrazit minimální záznam

dc.contributor.author Marek, Jaroslav cze
dc.contributor.author Chmelař, Pavel cze
dc.date.accessioned 2024-08-24T07:35:08Z
dc.date.available 2024-08-24T07:35:08Z
dc.date.issued 2023 eng
dc.identifier.issn 2227-7390 eng
dc.identifier.uri https://hdl.handle.net/10195/83876
dc.description.abstract The use of a 3D range scanning device for autonomous object description or unknown environment mapping leads to the necessity of improving computer methods based on identical point pairs from different point clouds (so-called registration problem). The registration problem and three-dimensional transformation of coordinates still require further research. The paper attempts to guide the reader through the vast field of existing registration methods so that he can choose the appropriate approach for his particular problem. Furthermore, the article contains a regression method that enables the estimation of the covariance matrix of the transformation parameters and the calculation of the uncertainty of the estimated points. This makes it possible to extend existing registration methods with uncertainty estimates and to improve knowledge about the performed registration. The paper's primary purpose is to present a survey of known methods and basic estimation theory concepts for the point cloud registration problem. The focus will be on the guiding principles of the estimation theory: ICP algorithm; Normal Distribution Transform; Feature-based registration; Iterative dual correspondences; Probabilistic iterative correspondence method; Point-based registration; Quadratic patches; Likelihood-field matching; Conditional random fields; Branch-and-bound registration; PointReg. The secondary purpose of this article is to show an innovative statistical model for this transformation problem. The new theory needs known covariance matrices of identical point coordinates. An unknown rotation matrix and shift vector have been estimated using a nonlinear regression model with nonlinear constraints. The paper ends with a relevant numerical example. eng
dc.format p. nestránkováno eng
dc.language.iso eng eng
dc.publisher MDPI eng
dc.relation.ispartof Mathematics, volume 11, issue: 16 eng
dc.rights Pouze v rámci univerzity eng
dc.subject 3D range scanning eng
dc.subject space mapping eng
dc.subject registration problem eng
dc.subject estimates of transformation parameters eng
dc.subject ICP algorithm eng
dc.subject normal distribution transform eng
dc.subject feature-based registration eng
dc.subject iterative dual correspondences eng
dc.subject probabilistic method eng
dc.subject point-based registration eng
dc.subject 3D skenování objektů cze
dc.subject mapování prostoru cze
dc.subject registrační problém cze
dc.subject odhady transformačních parametrů cze
dc.subject ICP algoritmus cze
dc.subject transformace normálního rozdělení cze
dc.subject registrace podle vlastností cze
dc.subject iterativní duální korespondence cze
dc.subject pravděpodobnostní metoda cze
dc.subject bodová registrace cze
dc.title Survey of Point Cloud Registration Methods and New Statistical Approach eng
dc.title.alternative Přehled metod registrace mračna bodů a nový statistický přístup cze
dc.type article eng
dc.description.abstract-translated Použití 3D snímacích zařízení pro autonomní popis objektů nebo mapování neznámého prostředí vede k nutnosti zdokonalit počítačové metody založené na zpárování identických dvojic bodů z různých mračen bodů (tzv. registrační problém). Problém registrace a trojrozměrná transformace souřadnic stále vyžaduje další výzkum. Článek se snaží čtenáři poskytnout průvodce mezi existujícími registrační metodami, aby si mohl vybrat vhodnou metodu u jeho konkrétního problému. Kromě toho je v článku prezentována nová regresní metoda, která umožňuje odhadnout kovarianční matici transformačních parametrů a určit nejistoty odhadovaných bodů. Rozšíření registračních metod o odhady nejistoty zlepšuje znalosti o prováděné registraci. Primárním cílem příspěvku je poskytnout přehled známých metod a základních konceptů v registračním problému při zpracování mračen bodů. Důraz je kladen na prezentaci hlavních principů metod. Diskutovány jsou ICP algorithm; Normal Distribution Transform; Feature-based registration; Iterative dual correspondences; Probabilistic iterative correspondence method; Point-based registration; Quadratic patches; Likelihood-field matching; Conditional random fields; Branch-and-bound registration; PointReg. Sekundárním účelem tohoto článku je ukázat nový statistický model pro transformační problém v registrační úloze. Nová metoda vyžaduje znalost kovarianční matice identických souřadnic bodů. Neznámé rotační matice a vektor posunu jsou odhadnuty pomocí nelineárního regresního modelu s nelineárními podmínkami. Práce zahrnuje konkrétní numerickou studii. cze
dc.peerreviewed yes eng
dc.publicationstatus postprint eng
dc.identifier.doi 10.3390/math11163564 eng
dc.relation.publisherversion https://www.mdpi.com/2227-7390/11/16/3564 eng
dc.identifier.wos 001056543900001 eng
dc.identifier.obd 39889718 eng


Tento záznam se objevuje v následujících kolekcích

Zobrazit minimální záznam

Vyhledávání


Rozšířené hledání

Procházet

Můj účet