Análisis comparativo de técnicas de emparejamiento de puntos aplicables al registro de imagen

Abstract

Este trabajo trata sobre el estudio de las diferentes soluciones creadas para resolver el problema de emparejamiento de puntos. El emparejamiento de puntos (point set registration) es el proceso de encontrar una transformación espacial que sirva para alinear dos conjuntos de puntos. Los conjuntos de puntos pueden provenir de un subconjunto de puntos perteneciente a una imagen, extraído mediante un proceso denominado extracción de características. En el primer capítulo se habla del estado de la técnica del emparejamiento de puntos y se explica brevemente la estructura de la tarea realizada en el presente proyecto que se descompone en un estudio teórico de las características de los principales algoritmos de emparejamiento de puntos y en una comparativa experimental de sus capacidades de emparejamiento. En el segundo capítulo se habla sobre el problema de emparejamiento de puntos en sí y se presentan las nociones necesarias para poder comprender la teoría de cada algoritmo a estudiar. Además, se habla sobre la metodología general (compuesta por una serie de pasos) que siguen la mayoría de algoritmos de emparejamiento de puntos. El tercer capítulo consiste en la comparativa de los algoritmos ICP, TPS-RPM, KC, GMM y CPD. Este capítulo se encuentra dividido en dos secciones (base teórica y experimentos). La primera sección explica el funcionamiento y los fundamentos matemáticos de cada algoritmo. Gracias a esta sección disponemos de un conocimiento a priori de las características de emparejamiento de los algoritmos. La segunda sección consiste en la comparativa experimental de las características de emparejamiento de los algoritmos aplicadas a cinco conjuntos de puntos con diferentes distribuciones espaciales. De los resultados obtenidos tras esta fase experimental se concluye en que algoritmo provee mejores resultados en cuanto a precisión, robustez o tiempo de cálculo. En el último capítulo se presentan las conclusiones finales de la comparativa extraídas durante el desarrollo del trabajo tanto en la parte teórica como en la experimental. En primer lugar se presenta un resumen de los resultados experimentales de la comparativa de los algoritmos ICP, TPS-RPM, KC, GMM y CPD. Para terminar, se resumen brevemente las propiedades más características de cada algoritmo junto con una reflexión sobre en qué aplicaciones sería más conveniente el uso de cada algoritmo. Para terminar se muestra la bibliografía a la que se ha recurrido junto con el origen de las figuras utilizadas y los enlaces de las webs de descarga de los códigos de cada algoritmo. Además, se ha añadido un apéndice en el que se incluyen algunos valores experimentales.