A new efficient EM-ICP algorithm for non-linear registration of 3D point sets - Inria - Institut national de recherche en sciences et technologies du numérique Accéder directement au contenu
Rapport (Rapport De Recherche) Année : 2012

A new efficient EM-ICP algorithm for non-linear registration of 3D point sets

Résumé

In this paper, we present a new method for non-linear pairwise registration of point sets. In this method, we consider the points of the first set as the draws of a Gaussian mixture model whose centres are the points of the second set displaced by a deformation. Next we perform {\it maximum a posteriori} estimation of the parameters (which include the unknown transformation) of this model using the expectation-maximisation algorithm. Compared to other methods using the same ''EM-ICP'' paradigm/framework, we propose three key modifications leading to an efficient algorithm allowing for fast registration of large point sets: 1) symmetrisation of the point-to-point correspondences; 2) specification of priors on these correspondences using differential geometry; 3) efficient encoding of deformations using the RKHS theory and the Fourier analysis. The resulting algorithm is efficient and is able to register large data sets. We evaluate the added value of the modifications and compare our method to the state-of-the-art CPD algorithm on synthetic data.
Dans cet article, nous présentons une nouvelle méthode pour le recalage non-linéaire de deux nuages de points. Dans cette méthode, nous considérons les points du premier nuage comme la réalisation d'un mélange de gaussiennes dont les centres sont les points du second ensemble déplacés par une déformation. Ensuite, nous estimons cette déformation, sur laquelle nous fixons un a priori, selon le principe du maximum a posteriori en utilisant l'algorithme "expectation-maximisation". Par rapport aux autres méthodes qui utilisent un paradigme similaire, nous proposons de: 1) symétriser le processus de correspondance entre les points des deux nuages, 2) spécifier des a priori sur les correspondances en utilisant des outils de la géométrie différentielle et 3) caractériser la déformation à estimer en utilisant la théorie des espaces de Hilbert à noyaux reproduisants et l'analyse de Fourier. L'algorithme résultant est relativement efficace et permet de recaler des nuages de points de grandes tailles. Enfin, nous évaluons l'impact de ces modifications puis nous comparons notre méthode à une méthode de l'état de l'art.
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Dates et versions

hal-00656388 , version 1 (04-01-2012)
hal-00656388 , version 2 (16-12-2019)

Identifiants

  • HAL Id : hal-00656388 , version 2

Citer

Benoit Combès, Sylvain Prima. A new efficient EM-ICP algorithm for non-linear registration of 3D point sets. [Research Report] RR-7853, INRIA. 2012. ⟨hal-00656388v2⟩
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