3D 근사 매칭

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기능 설명

포인트 클라우드 모델과 원시 포인트 클라우드를 근사 매칭하여 대상 물체의 초기 후보 포즈를 출력합니다.

(포인트 클라우드 모델 새로 만드는 방법은 포인트 클라우드 모델을 생성하기 를 참고하세요. )

3d coarse matching function description

응용 시나리오

이 스텝은 보통 시나리오 포인트 클라우드에서 대상 물체를 찾고 근사한 후보 포즈를 획득하는 데 사용됩니다. 일반적으로 3D 상세 매칭 스텝과 함께 사용됩니다.

입력 및 출력

3d coarse matching input and output

파라미터 설명

모델 설정

모델 선택

설명: 오른쪽에 있는 드롭다운 버튼을 클릭하여 모델 파일과 해당 기하학적 중심점 파일을 빠르게 선택 및 전환할 수 있습니다.

모델 파일

조정 설명: 3d coarse matching v2 icon file를 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭한 후 ply 형식의 템플릿 포인트 클라우드 파일을 선택합니다. 모델 파일의 구성 과정은 포인트 클라우드 템플릿 생성과 관련이 있으며, 자세한 내용은 매칭 모델 및 픽 포인트 편집기를 참조할 수 있습니다.

기하학적 중심점 파일

설명: 3d coarse matching v2 icon file을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭한 후 json 형식의 기하학적 중심점 파일을 선택합니다. 기하학적 중심점 파일의 구성 과정은 픽 포인트의 추가와 관련이 있으며 자세한 내용은 매칭 모델 및 픽 포인트 편집기를 참조할 수 있습니다.

포인트 클라우드 중 포인트의 방향 계산

포인트가 위치한 평면의 법선 방향의 계산 모드

기본값: Origin

값 리스트

조절 설명

Origin

입력된 포인트 클라우드의 원시 법선 방향을 직접 사용합니다.

StandardMode

CPU를 사용하여 입력된 포인트 클라우드의 법선 방향을 다시 계산하여 모델에 법선 방향이 없을 때 사용하는 것을 권장합니다. 목표 포인트 근처에서 목표 포인트와 가장 가까운 k 개 포인트를 검색하고 PCA(주성분 분석법)를 사용해 최소 특징 벡터를 구하여 그 포인트의 법선 방향으로 간주합니다.

EdgeTangent

입력한 에지 포인트 클라우드의 접선을 계산하여 이 접선의 방향을 법선 방향으로 사용합니다. 외부 윤곽이 서로의 거울상인 다른 물체를 구별할 수 있으며 평면 물체의 에지 포인트 클라우드를 매칭시킬 때 사용하는 것이 좋습니다.

EdgeNormal

입력한 에지 포인트 클라우드의 법선 방향을 계산하고, 점의 접선 방향을 법선 방향으로 사용하며 평면 물체의 에지 포인트 클라우드를 매칭할 때 사용하는 것을 권장합니다.

선택된 인접 포인트의 수

기본값: 10

설명: 이 파라미터는 포인트 방향의 인접 포인트의 수, 즉 StandardMode 모드에서 k 값을 설정하는 데 사용됩니다.

알고리즘 유형

기본값: SurfaceMatchingEasyMode

값 리스트: SurfaceMatchingEasyMode ,SurfaceMatching

설명: 이 알고리즘은 두 가지 유형이 있으며 먼저 SurfaceMatchingEasyMode 알고리즘에서 조절 가능한 파라미터를 소개합니다.

SurfaceMatchingEasyMode 알고리즘: 조절 가능한 파라미터 모듈은 속도 조절 파라미터 및 출력 설정입니다.

SurfaceMatching 알고리즘: 조절 가능한 파라미터 모듈은 샘플링 설정, 투표 설정, 클러스터링 설정 및 포즈 검증 설정입니다.

3d coarse matching input clouds

SurfaceMatchingEasyMode 파라미터 설명

속도 조정 파라미터

메인 속도 컨트롤러

기본값: 2

설명: 이 파라미터는 알고리즘 속도를 조절하는 데 사용됩니다. 값을 높이면 알고리즘 속도는 빨라지지만 매칭 정확도는 떨어집니다. 그 효과는 보조 속도 컨트롤러 보다 더 뚜렷합니다. 이 파라미터의 유효 범위는 1~6입니다.

조절 예시: 아래 그림과 같이 왼쪽은 기본값이 2일 때의 결과이고, 오른쪽은 이 파라미터를 6으로 조절한 결과입니다. 증가 후 매칭 정확도가 감소하는 것을 분명히 알 수 있습니다.

3d coarse matching main speed comparisons
보조 속도 컨트롤러

기본값: 10

설명: 이 파라미터는 알고리즘 속도를 조절하는 데 사용됩니다. 값을 높이면 알고리즘 속도는 빨라지지만 매칭 정확도는 떨어집니다. 그 효과는 메인 속도 컨트롤러 보다 약합니다. 이 파라미터의 유효 범위는 1~20입니다.

예시: 아래 그림과 같이 왼쪽 그림은 기본값이 10일 때의 결과이고, 오른쪽 그림은 이 파라미터가 18로 조정된 결과입니다. 값을 크게 조절한 후 매칭 정확도가 감소하지만 메인 속도 컨트롤러보다 영향이 작음을 알 수 있습니다.

3d coarse matching secondary speed comparisons

출력 설정

각 포인트 클라우드에서 감지된 최대 포즈 수

기본값: 3

설명: 이 파라미터는 각 포인트 클라우드 매칭에 대한 출력 수를 예상하는 데 사용됩니다. 이 값이 클수록 매칭하는 출력 결과가 더 많아집니다. 이 파라미터의 유효 범위는 1~∞입니다.

예시: 아래 그림과 같이 왼쪽 그림은 이 파라미터가 1로 조정된 결과이고, 오른쪽 그림은 이 파라미터가 기본값 3일 때의 결과입니다.

3d coarse matching number of output comparisons

SurfaceMatching 파라미터 설명

샘플 설정

자동 다운샘플링

기본값: 선택함

설명: 이 파라미터는 자동 다운 샘플링을 사용할지를 결정하는 데 사용되며 이를 선택하면 샘플링 후 모델의 목표 포인트 수에 따라 모델 포인트 클라우드 다운 샘플링 간격 파라미터를 자동으로 조정합니다.

샘플링 후 모델 포인트 수의 목표값

기본값: 1000

설명: 이 파라미터는 샘플링된 포인트 클라우드의 포인트 수를 조절하는 데 사용되며 자동 다운 샘플링을 선택해야 이 파라미터를 설정할 수 있으며 획득한 포인트 클라우드의 포인트 수가 이 값에 가깝습니다. 값이 작을수록 샘플링된 포인트 클라우드에 있는 포인트 수가 적어 추정된 포즈의 정확도가 낮아집니다.

샘플링된 모델 포인트 수의 최대값

기본값: 4000

설명: 이 파라미터는 모델 포인트 클라우드 다운 샘플링 후 포인트 클라우드의 최대 포인트 수를 설정하는 데 사용됩니다. 즉, 다운 샘플링 후 모델 포인트 클라우드의 포인트 수에 대한 상한을 설정하는 데 사용됩니다. 매칭 효과가 이상적이지 않으면 이 파라미터를 늘리는 것이 좋습니다. 매칭 속도에 대한 요구 사항이 더 높으면 이 파라미터를 줄이는 것이 좋습니다.

샘플링된 시나리오 모델 포인트 수의 최대값

기본값: 30000

설명: 이 파라미터는 시나리오 포인트 클라우드 다운 샘플링 후 포인트 클라우드의 최대 포인트 수를 설정하는 데 사용됩니다. 즉, 다운 샘플링 후 시나리오 포인트 클라우드의 포인트 수에 대한 상한을 설정하는 데 사용됩니다. 이 파라미터의 값은 실제 샘플링 포인트 수보다 커야 하며 일반적으로 조정할 필요가 없습니다. 최대 실행 시간에 제한이 있는 경우 이 파라미터를 더 작은 값으로 조정하는 것이 좋습니다.

샘플링 간격

기본값: 10.000 mm

설명: 이 파라미터는 샘플링된 포인트 클라우드의 포인트 사이의 최대 거리(단위는 mm)를 조절하는 데 사용됩니다. 모델 포인트 클라우드 다운 샘플링 간격이 최소 샘플링 간격보다 작은 경우 최소 샘플링 간격을 실제 샘플링 간격으로 사용합니다. 이 값이 클수록 샘플링 후 계산에 사용되는 포인트 클라우드의 수가 적고 매칭 정확도가 낮아지며 알고리즘을 실행하는 데 걸리는 시간이 줄어듭니다.

조절 예시: 아래 그림과 같습니다. 예시: 아래 그림과 같이 왼쪽 그림은 기본값이 0.01일 때의 결과이고, 오른쪽 그림은 이 파라미터가 0.04로 조정된 결과입니다.

3d coarse matching sample intervals
최소 샘플링 간격

기본값: 3.000 mm

설명: 이 파라미터는 샘플링 간격(단위:mm)을 계산하는 데 사용됩니다. 자동 다운샘플링을 선택한 경우에만 유효합니다. 계산된 샘플링 간격이 이 값보다 작으면 이 값이 실제 샘플링 간격으로 사용됩니다.

투표 설정

거리 양자화

기본값: 1

설명: 이 파라미터는 포인트 사이의 거리를 양자화하는 데 사용됩니다. 거리 간격 = 거리 양자화 × 샘플링 간격이기 때문에 이 파라미터가 클수록 거리 간격이 커지고 매칭 정확도가 떨어집니다.

각도 양자화

기본값: 60

설명: 이 파라미터는 포인트 사이의 벡터의 협각 파라미터를 양자화하는 데 사용됩니다. 단위는 °입니다. “각도 간격 = 2 × 3.14 / 각도 양자화”이기 때문에 이 파라미터가 클수록 각도 간격이 커지고 매칭 정확도가 낮아집니다.

최대 투표 비율

기본값: 0.8

설명: 최대 투표수에 대한 투표수의 비율 역치를 설정하는 데 사용됩니다. 이전 단계에서 각 포즈에 해당하는 투표 수를 구합니다. 최대 투표 수에 이 파라미터를 곱하여 역치를 구합니다. 한 포즈에 대한 투표 수가 역치보다 크면 해당 포즈가 보류되 클러스터링 작업을 진행합니다. 값이 작을수록 정확히 매칭하는 항목을 찾을 가능성이 높아지지만 그에 따라 실행시간이 늘어납니다. 이 파라미터의 유효 범위는 0~1입니다.

기준점 샘플링 간격

기본값: 5

설명: 이 파라미터는 기준점의 샘플링 보폭을 조정하는 데 사용됩니다. 포인트 클라우드에서 이 보폭을 간격으로 샘플링합니다. 이 값이 클수록 간격 샘플링 포인트가 적어지고 실행 속도가 빨라지지만 매칭 정확도가 떨어집니다.

비교점 샘플링 간격

기본값: 1

설명: 이 파라미터는 비교점의 샘플링 보폭을 조정하는 데 사용됩니다. 포인트 클라우드에서 이 보폭을 간격으로 샘플링합니다. 이 값이 클수록 간격 샘플링 포인트가 적어지고 실행 속도가 빨라지지만 매칭 정확도가 떨어집니다.

  • 기준점비교점은 한 쌍을 이루며, 샘플링 간격이 클수록 기준점과 비교점이 적어지고 점쌍이 적을수록 실행 속도가 빨라집니다.

  • 기준점은 매칭 모델에 있는 샘플 포인트입니다. 비교점은 매칭 모델에 없는 샘플 포인트입니다.

클러스터링 설정

클러스터링 비율

기본값: 0.1

설명: 이 파라미터는 클러스터링에 사용된 포즈 수와 계산된 전체 포즈의 비율을 조정하는 데 사용됩니다. 모든 포즈는 계산 과정에서 점수를 얻게 되며 모든 포즈는 점수의 크기에 따라 정렬됩니다. 이 파라미터는 클러스터링에 사용되는 포즈의 비례를 결정합니다. 기본값은 0.1, 즉 상위 10%를 취하여 클러스터링을 위한 포즈로 사용됩니다. 이 값이 클수록 정확히 매칭하는 항목을 찾을 가능성이 높아지지만 그에 따라 실행시간이 늘어납니다.

각도 차이 역치

기본값: 15

설명: 이 파라미터는 클러스터링 과정에서 각도 증분 크기를 조정하는 데 사용됩니다. 최종 계산 결과 동일한 물체의 가능한 계산은 여러 포즈를 얻을 수 있으며, 매우 가까운 파라미터를 가진 포즈가 융합될 때 이 파라미터가 각도 파라미터의 증분을 결정합니다. 파라미터가 클수록 각도 차이가 큰 포즈도 최종 결과에 융합되어 매칭 정확도가 감소합니다.

거리 차이 역치

기본값: 20.000 mm

설명: 이 파라미터는 클러스터링 과정에서 거리 증분 크기를 조정하는 데 사용됩니다. 단위는 밀리미터(mm)입니다. 최종 계산 결과 동일한 물체의 가능한 계산은 여러 포즈를 얻을 수 있습니다. 매우 가까운 파라미터를 가진 포즈가 융합될 때 이 파라미터는 거리 파라미터의 증분을 결정합니다. 파라미터가 클수록 거리가 커집니다. 크게 다른 포즈 또한 최종 결과에 융합되어 매칭 정확도가 감소합니다.

높은 점수를 가진 상위 N개의 클러스터링 결과를 출력하기

기본값: 5

설명: 이 파라미터는 클러스터링 후 얻은 여러 매칭 결과 중 가장 높은 점수를 가진 상위 N개의 결과를 최종 결과로 조정하는 데 사용됩니다.

포즈 검증 설정

포즈 검증 기능을 사용하기

기본값: 선택함

설명: 이 파라미터는 포즈 검증을 사용할지를 결정합니다. 이 파라미터를 선택하면 클러스터링의 모든 파라미터가 비활성화됩니다. 자세 검증 및 클러스터링은 최종 매칭 결과의 검증 및 선별의 두 가지 다른 방법이며 동시에 사용할 수 없습니다.

인접 포인트의 검색 반경

기본값: 1

설명: 이 파라미터는 자세 검증 시 검증 영역의 크기를 컨트롤 하는데 사용되며, 단일 복셀이 단위입니다. 값이 증가하면 포즈 검증에 사용되는 표시 영역이 커지고 최종 결과 검증에 포함되는 해당 포인트가 증가하여 매칭 정확도가 감소합니다.

복셀 길이

기본값: 3

설명: 포인트 클라우드가 위치하는 공간은 3D 격자로 분할되는데, 이 파라미터는 3D 격자의 가장 작은 사이즈(단위:mm) 입니다. 이 값을 높이면 프레임 선택 범위가 커지고 자세 검증을 위해 더 많은 포인트를 선택하게 되며 알고리즘 속도는 빨라지지만 매칭 정확도가 떨어집니다.

각 포인트 클라우드에서 감지된 최대 포즈 수

기본값: 3

설명: SurfaceMatching 알고리즘 아래에서 이 파라미터 효과는 SurfaceMatchingEasyMode 와 같습니다.

예시: 아래와 같이 왼쪽 그림은 이 파라미터가 1로 조정된 결과이고, 오른쪽 그림은 이 파라미터가 기본값 3일 때의 결과입니다.

3d coarse matching number of outputs

결과 시각화

다운 샘플링된 포인트 클라우드 모델 표시

기본값: 선택하지 않음.

설명: 이 파라미터는 다운 샘플링된 모델 포인트 클라우드를 표시하는 데 사용됩니다.

다운 샘플링된 시나리오 포인트 클라우드 표시

기본값: 선택하지 않음.

설명: 이 파라미터는 다운 샘플링된 시나리오 포인트 클라우드를 표시하는 데 사용됩니다.

매칭 결과를 표시하기

기본값: 선택함

설명: 이 파라미터는 매칭 후의 모델과 시나리오 포인트 클라우드를 표시하는 데 사용됩니다.

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