Implicit fields have been very effective to represent and learn 3D shapes accurately. Signed distance fields and occupancy fields are the preferred representations, both with well-studied properties, despite their restriction to closed surfaces. Several other variations and training principles have been proposed with the goal to represent all classes of shapes. In this paper, we develop a novel and yet fundamental representation by considering the unit vector field defined on 3D space: at each point in $\mathbb{R}^3$ the vector points to the closest point on the surface. We theoretically demonstrate that this vector field can be easily transformed to surface density by applying the vector field divergence. Unlike other standard representations, it directly encodes an important physical property of the surface, which is the surface normal. We further show the advantages of our vector field representation, specifically in learning general (open, closed, or multi-layered) surfaces as well as piecewise planar surfaces. We compare our method on several datasets including ShapeNet where the proposed new neural implicit field shows superior accuracy in representing any type of shape, outperforming other standard methods. The code will be released at https://github.com/edomel/ImplicitVF


翻译:远程字段和占用字段是首选的表达方式,尽管它们限制在封闭表面,但都具有研究周密的属性。还提出了其他一些变异和培训原则,目的是代表所有类型的形状。在本文件中,我们通过考虑在3D空间上定义的单位矢量字段(单位为$\mathbb{R ⁇ 3$)来开发一个新颖而基本的表达方式:矢量点与表面最接近的点。我们理论上表明,这个矢量字段可以很容易地通过应用矢量字段的差异而转换为表面密度。与其他标准表达方式不同,它直接编码地表的重要物理属性,这是表面正常的。我们进一步展示了我们矢量外地代表方式的优点,特别是在学习一般(开放的、封闭的或多层的)表面以及简洁的平面方面。我们在几个数据集上比较了我们的方法,包括ShapeNet,在那里,拟议的新的内隐性字段显示任何形状的精度都高于其他标准方法。代码将在 https://gimpliva/Implifulubcom上发布。

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