三维模板跟踪的基准合成数据集构建及算法评估

• 作者: 何弦 李佳宸 金立 刘力 钟凡 秦学英
• 来源期刊: 计算机学报
• 学科: 工学
• 关键词: 三维模板跟踪 数据集构建 算法测评 增强现实 真实感渲染
• 年，卷（期）: 2022,（3）
• 页码范围: 585-600
• 页数: 16页
• 分类号: TP391
• 语种: 中文
• DOI: 10.11897/SP.J.1016.2022.00585

摘要

三维模板跟踪旨在将预先构建的三维CAD模型与输入图像中的相应目标进行精确配准,在增强现实、机器人等领域具有重要的应用,也是计算机视觉领域的关键问题之一.近年来,三维模板跟踪的准确率和稳定性都得到了持续提升,但仅有少量的工作关注三维模板跟踪数据集的构建.随着深度学习的普及,各领域中大规模数据集的构建越来越被重视,为算法的训练、测试和评估奠定了基础,极大地推动了相关领域的发展.以往的三维模板跟踪数据集大多存在规模有限,画面不够自然、真实,多样性不足等问题.基于此,本文创建了一个大规模的基于真实感渲染的三维模板跟踪数据集(Render Dataset for Object Tracking,简称RDOT),其包含多种不同结构和材质的物体、复杂的运动模式,并且在场景、光照、噪声、运动模糊和遮挡等方面有丰富细致的设置,是目前三维模板跟踪领域最大的数据集,满足三维模板跟踪算法评估的各种需求.针对现有三维模板跟踪算法测评时使用的数据集不统一,测评结果难以客观全面地反映算法性能的问题,本文基于所构建的数据集,利用平均边缘距离、平均表面距离和重初始化率三种度量标准全面评估了目前主流的三维模板跟踪算法,并对评测结果进行了深入的分析讨论,给出了全面的分析报告和技术展望.此外,基于所构建的数据集,本文提出了对跟踪结果建立误差分析模型,并对结果进行校正的方法,有效改善了三维模版跟踪算法的准确率.