基于非负矩阵欠逼近和剪枝技术的多结构几何模型拟合

• 作者: 林舒源 赖桃桃 严严 张立明 王菡子
• 来源期刊: 计算机学报
• 关键词: 计算机视觉 鲁棒几何模型拟合 多结构数据 非负矩阵欠逼近 离群点剪枝
• 年，卷（期）: 2021,（7）
• 页码范围: 1414-1429
• 页数: 16页
• 分类号: TP18
• 语种: 中文
• DOI: 10.11897/SP.J.1016.2021.01414

摘要

鲁棒几何模型拟合是计算机视觉中一项非常重要且具有挑战性的研究问题.它已被广泛应用于人工智能领域的多个相关任务,如车道线检测、三维重构、图像拼接和运动分割等.鲁棒几何模型拟合的主要任务是从包含离群点和噪声的多结构数据中估计模型实例的参数和数量.然而,当前的模型拟合方法在拟合精度和计算速度上仍然无法满足实际场景中应用的需求.为此,该文提出一种基于非负矩阵欠逼近和剪枝技术的模型拟合方法,以提升模型拟合的性能.该文所提出的模型拟合方法包含误匹配剪枝算法、模型假设剪枝算法和改进的非负矩阵欠逼近算法.我们首先将误匹配移除技术引入到模型拟合中,以减少离群点对数据点采样过程的影响,进而减少生成无效模型假设的数量;接着我们利用模型假设剪枝算法来修剪无效的模型假设并选择有意义的模型假设,以构建一个高质量的非负偏好矩阵;最后,我们将空间约束和稀疏约束引入到非负矩阵欠逼近的优化问题中,并采用结构合并策略自适应地估计模型实例的参数和数量.在合成数据和真实图像上的实验结果表明,该文所提出的方法比当前一些有代表性的模型拟合方法具有更好的拟合性能和鲁棒性.在拟合精度上,该方法比T-Linkage和RS-NMU分别提升了约197.2％和47.7％.在拟合速度上,该方法比T-Linkage和RS-NMU分别快了约2.3倍和1.9倍,而且在三维重建任务的运行速度上比最新的拟合方法MCT快了约42.5倍.