Uma investigação sobre o uso de descritores geométricos de superfície para filtragem de regiões visando o aumento da qualidade do registro de nuvens de pontos 3D.

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Souza, Daniel Araújo Chaves
Orientador(a): Soares, José Marques
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/74689
Resumo: With a broad application in various domains such as robotics, computer vision, and reconstruction, the registration of 3D point clouds presents challenges in terms of computational efficiency and the quality of alignment obtained, especially in point clouds with a high number of points and partial views captured by sensors from different perspectives. In this context, various approaches suggest optimizing registration by selecting relevant subsets of points from the original point clouds. However, determining the most suitable regions for registration is not a straightforward task. In this regard, an investigation is proposed regarding the most suitable regions for the registration of point clouds using geometric descriptors derived from the covariance matrices of point neighborhoods. The goal is to identify more effective selection strategies to enhance alignment in various scenarios. This study comprehensively and in detail documents the application of surface descriptors in the selection of relevant regions for registration, along with effective strategies for incorporating these filters into a registration pipeline. The performance evaluation of the investigated strategies was conducted by calculating the transformation error, obtained through ground truth, ensuring a precise analysis of the quality of the achieved alignment. The results of various experiments conducted, spanning from object models to indoor and outdoor scenes, showed that the selection of regions of interest based on surface descriptors results in a lower average transformation error. This leads to a greater number of samples satisfactorily aligned according to the quality criteria established in this study, compared to the evaluated classical registration strategies, especially in the context of object models.
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However, determining the most suitable regions for registration is not a straightforward task. In this regard, an investigation is proposed regarding the most suitable regions for the registration of point clouds using geometric descriptors derived from the covariance matrices of point neighborhoods. The goal is to identify more effective selection strategies to enhance alignment in various scenarios. This study comprehensively and in detail documents the application of surface descriptors in the selection of relevant regions for registration, along with effective strategies for incorporating these filters into a registration pipeline. The performance evaluation of the investigated strategies was conducted by calculating the transformation error, obtained through ground truth, ensuring a precise analysis of the quality of the achieved alignment. The results of various experiments conducted, spanning from object models to indoor and outdoor scenes, showed that the selection of regions of interest based on surface descriptors results in a lower average transformation error. This leads to a greater number of samples satisfactorily aligned according to the quality criteria established in this study, compared to the evaluated classical registration strategies, especially in the context of object models.Com ampla aplicação em diversos domínios, como robótica, visão computacional e reconstrução, o registro de nuvens de pontos 3D apresenta desafios quanto à eficiência computacional e à qualidade de alinhamento obtido, especialmente em nuvens com elevada quantidade de pontos e em visões parciais capturadas por sensores em diferentes perspectivas. Nesse contexto, diversas abordagens sugerem otimizar o registro por meio da seleção de subconjuntos de pontos relevantes das nuvens originais. No entanto, determinar as regiões mais apropriadas para o registro não é uma tarefa simples. Nesse sentido, propõe-se uma investigação acerca das regiões mais adequadas para o registro de nuvens de pontos, utilizando descritores geométricos derivados das matrizes de covariância da vizinhança dos pontos. O objetivo é identificar estratégias de seleção mais eficazes, visando aprimorar o alinhamento em diversos cenários. Este estudo documenta de maneira abrangente e detalhada a aplicação dos descritores de superfície na seleção de regiões relevantes para o registro, juntamente com estratégias eficazes para incorporar essas filtragens em um pipeline de registro. A avaliação do desempenho das estratégias investigadas foi realizada através do cálculo do erro de transformação, obtido por meio da verdade fundamental (ground truth), garantindo uma análise precisa da qualidade do alinhamento alcançado. Os resultados dos diversos experimentos realizados, que abrangem desde modelos de objetos até cenas internas (indoor) e externas (outdoor), mostraram que a seleção de regiões de interesse com base nos descritores de superfície proporciona um erro de transformação médio menor. Isso resulta em um maior número de amostras alinhadas satisfatoriamente, de acordo com os critérios de qualidade estabelecidos neste estudo, em comparação com as estratégias clássicas de registro avaliadas, especialmente no contexto de modelos de objetos.Souza, D. A. C. Uma investigação sobre o uso de descritores geométricos de superfície para filtragem de regiões visando o aumento da qualidade do registro de nuvens de pontos 3D. 2023. 95 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Teleinformática) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023.Uma investigação sobre o uso de descritores geométricos de superfície para filtragem de regiões visando o aumento da qualidade do registro de nuvens de pontos 3D.An investigation into the use of geometric surface descriptors for region filtering with the aim of improving the quality of 3D point cloud registrationinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisAlinhamentoNuvens de pontos3DMétodos de registroAlignment;Point clouds;3DRegistration methods;CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFChttps://lattes.cnpq.br/1260515916377698http://lattes.cnpq.br/31867097496857372023-10-16ORIGINAL2023_dis_dacsouza.pdf2023_dis_dacsouza.pdfDissertaçãoapplication/pdf27007839http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/74689/1/2023_dis_dacsouza.pdfb04e5277147b7b61944632244493d1d4MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/74689/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52riufc/746892023-10-19 10:19:29.902oai:repositorio.ufc.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2023-10-19T13:19:29Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false
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