基于t分布混合模型的点集非刚性配准算法

• 作者: 周志勇 张涛 胡粟 蒯多杰 薛维琴 郑健
• 来源期刊: 光学精密工程
• 学科: 工学
• 关键词: T分布混合模型 特征点配准 非刚性配准 期望最大化算法
• 年，卷（期）: 2013,（9）
• 所属期刊栏目: 信息科学
• 页码范围: 2405-2420
• 页数: 16页
• 分类号: TP391
• 字数: 8957字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/OPE.20132109.2405

摘要

考虑高斯混合模型(TMM)的点集非刚性配准算法易受异常点和重尾点的影响,提出了基于t分布混合模型的运动一致性非刚性配准算法.通过期望最大化(EM)框架的完整数据定义将高斯混合模型推广为t分布混合模型,使用EM算法最小化参数的条件期望获得非刚性配准参数的闭合解.在EM算法中计算浮动点集各个点的先验权重,减小异常点和重尾点对配准结果的影响；计算浮动点集各个点的自由度,自适应地改变每个点的概率密度分布模型,提高算法的鲁棒性,并避免了异常点水平估计误差对配准结果的影响.在t分布混合模型的条件期望函数中加入点集位移的正则项,使邻近点具有运动一致性(CPD).仿真数据表明,当噪声水平很高时,TMM-CPD仍可以精确配准点集,且误差仅为对比算法的1/10.真实图像的近似椭圆状分布、管状分布和三维点云状分布的点集配准结果表明,TMM-CPD的配准误差仅为对比算法的42.0％、80.1％和77.5％.实验表明,TMM-CPD配准含有重尾点和异常点的点集,具有精度高、鲁棒性好和受重尾点与异常点干扰小等优点.