icp_point2plane — 3D `refine` op

• Datenarten: points × points × normals → pose

• Aufruf: import fullseye as fs; fs.ledger.icp_point2plane(src, dst, dst_normals, iters=30, tol=1e-09, init=None, trim=None, device='cpu') (die Implementierung direkt: import match3d; match3d.icp_point2plane(src, dst, dst_normals, iters=30, tol=1e-09, init=None, trim=None, device='cpu'); aus dem Register: ops3d.get("icp_point2plane"))

Verwendung

Verfeinert die Starrkörpertransformation hochgenau mit Point-to-Plane-ICP (Gauß-Newton, Kleinwinkelnäherung).

> Die ausführliche Beschreibung unten ist der Originaltext — Zusammenfassung und Überschriften sind übersetzt.

粗マッチ(整数 NCC / Fourier-Mellin ±3° / Hough ±0.5voxel)の初期姿勢を

表面点群の点-面距離最小化で締め上げる精緻化手法。各反復で src 各点の dst

最近傍を対応付け、点-面残差 `r_i = n_i·(R·p_i + t - q_i)` を最小化する。

R を小角近似 `R ≈ I + [ω]×` で線形化すると各対応のヤコビアンは

`J_i = [p_i×n_i | n_i](スカラー三重積 n·(ω×p)=ω·(p×n)` より)、

定数項 `b_i = -n_i·(p_i - q_i)。正規方程式 (JᵀJ)x = Jᵀb` を 6×6 で

解いて増分 `x=[ω|t]` を得、Rodrigues で回転に戻して累積する。点-面は

接平面内の滑りを許すため、point-to-point より少ない反復で表面にタイトに

収束する(Low 2004)。

実測(波打つ表面 N=2025, CPU float64): 初期6°/並進0.06 を 4 反復で euclid

RMSE 1.7e-16・回転誤差 0° に回復(point-to-point は 17 反復で RMSE 4e-2・

回転 1.9° 停滞)。初期角 3〜20° でも 4〜5 反復で機械精度。

引数:

src (N,3): 動かす側の点群(粗マッチ後の初期姿勢)。

dst (M,3): 参照側の点群(固定)。

dst_normals (M,3): dst の単位法線(未正規化でも内部で正規化)。

未知なら pointcloud.estimate_normals(dst) 等で事前推定。

iters: 最大反復数。

tol: RMSE 変化がこの値未満で収束打ち切り。

init ((R0,t0)): 初期姿勢(粗マッチの R,t を渡す)。None なら単位。

trim (float|None): [0,1) の割合。点-面残差の大きい上位を毎反復捨てる

Trimmed ICP(部分重なり・外れ値に頑健)。

device: "cpu"/"cuda" 等。torch device 文字列(device 非依存)。

返り値:

R (3,3), t (3,), aligned (N,3)=R·src+t, rmse(採用点の点-面 RMSE),

n_iter(実反復数)。

Referenzen (Beispieldaten, Literatur)

• Katalog der Beispieldaten (Download-URLs / Lizenzen) — 2-D nutzt skimage.data (BSD/Public Domain) plus synthetische Bilder, 3-D nennt Download-URLs echter Datenquellen (Stanford, PDS, …).

• Herkunft und Literatur der Operatoren — die Quellen der Forschung/Verfahren, auf denen diese Operatorfamilie beruht.

Ausführbare Beispiele (verifizierte Samples, die diesen Operator wirklich aufrufen)

• refinement — py -3.11 examples_3d/refinement.py

Typkompatible Folge-Operatoren (nehmen `pose` als Eingabe)

fuse_to_voxel · pose_error · bundle_adjust · mean_reprojection_error · optimize_pose_graph · relative_pose · mean_edge_error · rotation_translation_error

Gleiche Kategorie (`refine`)

refine_peak_newton · refine_translation_lk · refine_lm · refine_rotation_z · icp_point2point_3d

*Provenance: match3d.py — 3D Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*

icp_point2plane — 3D refine op