跳圈法與累計誤差

累積誤差會隨著對齊次數而增加，ICP 無法達到百分之百的正確對齊，隨著對 齊次數的增加，其誤差不斷的累積。前面提出的最差忽略以及取特徵法，皆為改 良 ICP 演算法，以降低每次對齊的誤差來縮小累積誤差的幅度。另一個簡單的方 法就是以跳圈的方式，降低對齊的次數。

跳圈是不以連續的所有資料進行對齊，僅從採樣所得資料中以固定圈數為間 隔，挑出其中幾圈進行對齊。資料圈數變少意味著較少的對齊次數，以及較少的 累積誤差。由於兩圈資料間的差異過大，不適合取特徵法使用，我們使用最差忽 略法來搭配跳圈。下列實驗結果(圖 5.3-1~圖 5.3-3)為法學院前廣場以 100 圈為間 隔，配合最差忽略法所得之實驗結果。

圖 5.3-1 跳圈法實作法學院前廣場，

黑、紅、綠、藍分別為第 1、200、400、600 圈資料

圖 5.3-2 跳圈法法學院前廣場

圖 5.3-3 法學院前廣場

跳圈法可降低對齊次數，達到降低累計誤差的效果，但仍然有未能克服的問 題。採用跳圈法後，不僅每圈對齊資料間的距離變長，由於視野遮蔽(4.7)產生的資 料差異也會被放大。

環境與前進速度以及即跳圈間隔幅度影響到跳圈法的對齊，圖 5.3-4為一跳圈 對齊失敗範例，黑色與紅色資料間隔為 10 圈，可以明顯看到因為視野遮蔽而產生 的資料差異。在離開柱子的遮蔽範圍後，紅色資料掃瞄得到大片前圈未出現的資 料(圖中綠圈部分)，黑色資料中的中庭樹木則因為進入遮蔽而完全消失(圖中藍圈 部分)，兩筆資料差異過大而造成對齊失敗。

圖 5.3-4 對齊失敗範例

此範例中掃瞄儀僅向前移動了 0.6636m，時間差僅僅一秒，卻因為靠近柱子(移 動路徑與遮蔽柱最近點約 0.6m)造成大片掃瞄視野被遮蔽，使得對齊失敗。移動速 度快的物體也有可能造成資料差異，比如道路上的車輛，若以 100 圈為間隔進行 跳圈對齊，則 10 秒的時間已足夠讓上一圈出現的車子消失在下一圈的資料中。

另外，不跳圈的狀況下兩圈資料差異較小，我們以定點所得的平均採樣誤差 來做為忽略法的收斂標準。但跳圈後兩筆資料間的差異增大，勢必無法達到此收 斂標準。若為了達到標準而提高忽略比例，則演算法可能會忽略過多的資料，陷 入區域最佳解而讓對齊失敗。

承上所述，我們知道讓 ICP 能正確的對齊的前提，是讓兩筆資料盡可能的相 似，而跳圈則讓兩筆資料間的差異變大。若跳圈間隔過大，許多場景細節可能因 跳圈而被忽略，其中可能包括兩筆資料間的重要對齊參考；間隔過小則失去其減 少累積誤差的效果。外加上無法訂出有依據的收斂標準，讓使用跳圈法重建場景 得要經過許多次的反覆測試，才能達到理想的效果。