Deep Learning Point Cloud Registration based on Distance Features

Authors

  • Jorge Perez-Gonzalez Universidad Nacional Autonoma de Mexico https://orcid.org/0000-0002-4069-4268
  • Fernando Luna-Madrigal Instituto Politécnico Nacional
  • Omar Piña-Ramirez Universidad Autónoma Metropolitana

Keywords:

Rigid registration, Point cloud, Deep Learning, Point matching, Object recognition

Abstract

In this paper, a new method of rigid point cloud registration called Points Registration Learning (PREL) is presented. This algorithm is based on Deep Neural Networks trained by sparse autoencoders and fed with a set of Euclidean and Mahalanobis distance maps. Unlike other reported methods, we do not assume closeness between point clouds or point pairs. This allows registering point clouds with a high degree of displacement or occlusion. PREL algorithm does not require an iterative process, it estimates points distribution non-parametrically and it does not require a finer adjustment using other methods such as Iterative Closest Point (ICP). To evaluate the proposed algorithm, two kinds of point cloud sets were used: one of them corresponds to real scenes acquired with an RGB-D camera and the other set are surface reconstructions. When comparing PREL vs ICP with Root Mean Square Error (RMSE), using points sets with a high degree of occlusion and displacement, it was obtained that ICP shows an average error of 98.8, and PREL of 0.75, which represents a difference of 99.2%. These results suggest that PREL algorithm can be useful to reconstruct scenes, to scan objects and to register point clouds in any application, given the learning ability of the proposed algorithm.

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Author Biographies

Jorge Perez-Gonzalez, Universidad Nacional Autonoma de Mexico

Investigador asociado del Instituto de Investigaciones en Matemáticas Aplicadas y en Sistemas Unidad Mérida, de la Universidad Nacional Autónoma de México. Concluyó sus estudios de Doctorado y Maestría en Ciencias en Ingeniería Biomédica por la Universidad Autónoma Metropolitana-México. Ha efectuado estancias de investigación en la Universidad Técnica de Múnich-Alemania y colaborado con el Instituto Tecnológico de Massachusetts-Estados Unidos. Sus áreas de interés son el aprendizaje y visión computacional.

Fernando Luna-Madrigal, Instituto Politécnico Nacional

Ingeniero en Mecatrónica por la Unidad Profesional Interdisciplinaria en Ingeniería y Tecnologías Avanzadas del Instituto Politécnico Nacional de México. Ha realizado estancias de investigación en el Instituto de Investigaciones en Matemáticas Aplicadas y Sistemas, de la Universidad Nacional Autónoma de México y en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de la Universidad Politécnica de Madrid, España. Sus temas de interés son machine learning y la robótica móvil.

Omar Piña-Ramirez, Universidad Autónoma Metropolitana

Profesor Asociado de la Universidad Autónoma Metropolitana-México en el Laboratorio de Investigación en Neuroimagenología. Estudió el doctorado en ciencias con especialización en machine learning para el análisis de patrones en la actividad bioélectrica cerebral con especial énfasis en Interfaces Cerebro-Computadora. Realizó una estancia de investigación en la Universidad Técnica de Graz, Austria en el Laboratorio de Neuroingeniería. Sus temas de interés son el machine learning y reconocimiento de patrones.

Published

2020-02-16

How to Cite

Perez-Gonzalez, J., Luna-Madrigal, F., & Piña-Ramirez, O. (2020). Deep Learning Point Cloud Registration based on Distance Features. IEEE Latin America Transactions, 17(12), 2053–2060. Retrieved from https://latamt.ieeer9.org/index.php/transactions/article/view/2856

Issue

Section

Special Isssue on Deep Learning