segment_rigid_motions — 3D motion_segment op

• 数据种类:points × points → labels

• 调用: import fullseye as fs; fs.ledger.segment_rigid_motions(pts0, pts1, thresh, max_bodies: 'int' = 5, min_inliers=None, n_iter: 'int' = 100, k_sample: 'int' = 6, seed: 'int' = 0) -> 'dict'(要直接调用实现,import motion_seg3d; motion_seg3d.segment_rigid_motions(pts0, pts1, thresh, max_bodies: 'int' = 5, min_inliers=None, n_iter: 'int' = 100, k_sample: 'int' = 6, seed: 'int' = 0) -> 'dict';从台账取用则 ops3d.get("segment_rigid_motions"))

• 经台账调用的返回值: fullseye.ledger.segment_rigid_motions(...) 只返回声明的 out 类型 labels 的值(底层函数还会返回辅助信息)。需要被丢弃的部分时,使用 fullseye.ledger.segment_rigid_motions.raw(...),或直接调用 motion_seg3d.segment_rigid_motions。

• 底层返回: {"labels", "motions"} → labels

用法

把两个点群按运动一致的刚体分割(迭代 RANSAC 的 multi-body 分割)。

首先用 estimate_flow 求观测流(各 pts0 点 -> pts1 中的最近邻),并将 target = pts0 + flow 固定为对应目标。之后对剩余点集合:

1. 以空间上相近的 k_sample 个点(seed + 其最近邻)为种子,用 Kabsch 建立刚体假设,

2. 统计满足流一致性 || (R·s + t) - target(s) || < thresh 的 inlier,

3. 在 n_iter 次试验中选出满足显著性门槛的最优假设(inlier 残差中位数低于 thresh 的一定比例 = 像真正的刚体那样残差集中在 0 附近。无相关/噪声的偶然拟合会填满容许球,残差 ≈ 0.6*thresh,因此被剔除),并用其 inlier 重新做 Kabsch 拟合(refine),

4. 若 inlier 数不少于 min_inliers 且 refine 后仍保持显著性,则将其确定为 1 个刚体并移除。否则不建立 body,剩余点保持 -1 并结束(不捏造虚假的刚体)。

重复以上步骤,直到得到 max_bodies 个刚体或剩余点低于阈值。不属于任何刚体的剩余点为 labels = -1(outlier / 未对应,不冒充)。邻域种子采样是为了把空间上连续的物体整体抓取的 locality prior,它只使用相对排序而非阈值,因此具有尺度不变性。

Args:

pts0:(N, 3) 时刻 0 的点云。

pts1:(M, 3) 时刻 1 的点云(无需与 N 一致)。

thresh:流一致性的 inlier 距离阈值。请以相对于坐标尺度的方式给出

(模块内不持有绝对 epsilon,因此由调用方根据坐标系调整)。

max_bodies:提取刚体数的上限(>= 1)。

min_inliers:认定为 1 个刚体的最小 inlier 数。为 None 时取 max(3, round(0.1*N))。

这是防止 outlier 团块成为虚假刚体的下限。

n_iter:每 1 个刚体的 RANSAC 试验次数。

k_sample:构建 1 个假设的种子样本点数(seed + 最近邻,>= 3)。

seed:RANSAC 随机数种子(可复现性)。

Returns:

dict:{"labels": (N,) int(各点的刚体 id,0..K-1 / outlier=-1), "motions": [(R, t), ...] (按 id 顺序的刚体变换,K 个)}。

Raises:

ValueError:形状不正确 / 非有限 / pts1 为空 / thresh <= 0 / max_bodies < 1 /

k_sample < 3。

参考(示例数据、文献)

• 示例数据目录(下载 URL / 许可证) —— 2-D 用 skimage.data(BSD/公有领域)加合成图,3-D 给出真实数据源(Stanford/PDS 等)的下载 URL。

• 算子来历与参考文献 —— 该算子族所依据的研究/方法出处。

可运行的示例(实际调用该算子并已验证的样例)

• motion_seg — py -3.11 examples_3d/motion_seg.py

类型可衔接的下一个算子(可接受 labels 作为输入)

fuse_to_voxel · vol_region_props

同类别(motion_segment)

estimate_flow · fit_rigid


*Provenance: motion_seg3d.py — 3D 算子登记表。本条目由 tools/opdocs.py md 自动生成(请勿手工编辑)。*

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