Higher-order Graph Principles towards Non-rigid Surface Registration - Inria - Institut national de recherche en sciences et technologies du numérique Accéder directement au contenu
Rapport (Rapport De Recherche) Année : 2014

Higher-order Graph Principles towards Non-rigid Surface Registration

Résumé

This report casts surface registration as a problem of finding a set of discrete correspon-dences through the minimization of an energy function endowed with geometric/appearance similaritiesand higher-order deformation priors. Two higher-order graph-based formulations are proposed under differ-ent deformation assumptions. The first formulation encodesthe isometric deformation based on conformalgeometry in a higher-order graph matching problem, which issolved through dual-decomposition and isable to handle partial matching. Despite the isometry assumption, this approach is able to robustly matchtwo sparse feature point sets on two surfaces even undergoing heavily anisometric deformation. Neverthe-less, its performance degrades significantly when extendedto performing anisometric registration for a setof densely sampled points. This issue is rigorously addressed subsequently through a deformation modelthat is able to handle arbitrary diffeomorphisms between two surfaces. Such a deformation model is thenintroduced into a higher-order MRF formulation for dense surface registration, which we solve with a newparallel and memory efficient algorithm. To deal with the prohibitive search space, we design an efficientway to select a number of matching candidates for each point of the source surface based on the matchingresults of a sparse set of points. Our method is validated through a series of experiments demonstrating itsaccuracy and efficiency, notably in challenging cases of large and/or anisometric deformations, or meshesthat are partially occluded.
Ce rapport formalise le problème du recalage de surfaces 3D comme la recherche d’unensemble de correspondances discrètes, par la minimisation d’une fonction d’énergie basée sur des simil-itudes géométriques et d’apparence, et des à priori d’ordreélevé sur la déformation. Deux formulationsà base de graphes d’ordre élevé sont proposées sous différentes hypothèses de déformation. La pre-mière formulation encode la déformation isométrique, à partir de géométrie conforme, dans un problèmed’appariement de graphes d’ordre élevé, qui est résolu par décomposition duale et est capable de gérerles cas de correspondance partielle. Malgré l’hypothèse d’isométrie, cette approche est capable de mettreen correspondance de manière robuste deux ensembles clairsemés de points sur deux surfaces, y com-pris lorsque celles-ci subissent une déformation fortement anisométrique. Cependant, sa performancese dégrade de manière significative lorsqu’elle est étendueau recalage anisométrique d’un ensemble depoints à forte densité. Ce problème est rigoureusement traité par la suite à travers un modèle de déforma-tion capable de gérer des difféomorphismes arbitraires entre deux surfaces. Ce modèle de déformationest introduit dans une formulation MRF d’ordre élevé pour lerecalage dense de surfaces, que nous ré-solvons avec un nouvel algorithme parallèle et efficace en termes de mémoire. Pour traiter l’espacede recherche prohibitif, nous concevons une méthode efficace pour sélectionner un ensemble de corre-spondants potentiels pour chaque point appartenant à la surface source. Cette méthode est basée sur lesrésultats d’appariement d’un ensemble clairsemé de points. Notre méthode est validée au moyen d’unesérie d’expériences qui démontrent sa précision et son efficacité, notamment dans les cas difficiles où desdéformations importantes et/ou anisométriques sont présentes, ou lorsque les maillages sont partiellementcachés
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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

hal-01086052 , version 1 (21-11-2014)
hal-01086052 , version 2 (30-09-2015)

Identifiants

  • HAL Id : hal-01086052 , version 1

Citer

Yun Zeng, Chaohui Wang, Dimitris Samaras, Xianfeng Gu, Nikos Paragios. Higher-order Graph Principles towards Non-rigid Surface Registration. [Research Report] RR-8607, Inria Saclay Ile de France; INRIA. 2014, pp.31. ⟨hal-01086052v1⟩
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