In recent years, research on few-shot learning (FSL) has been fast-growing in the 2D image domain due to the less requirement for labeled training data and greater generalization for novel classes. However, its application in 3D point cloud data is relatively under-explored. Not only need to distinguish unseen classes as in the 2D domain, 3D FSL is more challenging in terms of irregular structures, subtle inter-class differences, and high intra-class variances {when trained on a low number of data.} Moreover, different architectures and learning algorithms make it difficult to study the effectiveness of existing 2D FSL algorithms when migrating to the 3D domain. In this work, for the first time, we perform systematic and extensive investigations of directly applying recent 2D FSL works to 3D point cloud related backbone networks and thus suggest a strong learning baseline for few-shot 3D point cloud classification. Furthermore, we propose a new network, Point-cloud Correlation Interaction (PCIA), with three novel plug-and-play components called Salient-Part Fusion (SPF) module, Self-Channel Interaction Plus (SCI+) module, and Cross-Instance Fusion Plus (CIF+) module to obtain more representative embeddings and improve the feature distinction. These modules can be inserted into most FSL algorithms with minor changes and significantly improve the performance. Experimental results on three benchmark datasets, ModelNet40-FS, ShapeNet70-FS, and ScanObjectNN-FS, demonstrate that our method achieves state-of-the-art performance for the 3D FSL task. Code and datasets are available at https://github.com/cgye96/A_Closer_Look_At_3DFSL.


翻译:近年来,由于对标注训练数据要求更少和更好的新类别的泛化性能,针对2D图像领域中的few-shot learning(FSL)的研究增长迅速。然而,它在3D点云数据中的应用相对未开发。由于3D点云数据中需要识别未见过的类别,使得3D FSL对于不规则结构,微妙的类间差异和高内类方差更加具有挑战性。此外,不同的架构和学习算法使得在迁移到3D领域时难以研究现有2D FSL算法的有效性。在本文中,我们首次对最近的2D FSL工作在3D点云相关的后骨干网络上进行了系统和广泛的研究,因此提出了3D few-shot点云分类的强有力学习基线。此外,我们提出了一个新的网络叫Point-cloud Correlation Interaction (PCIA),其中包含三个新颖的插入组件,称为Salient-Part Fusion (SPF)模块,Self-Channel Interaction Plus (SCI+)模块和Cross-Instance Fusion Plus (CIF+)模块,以获得更具代表性的嵌入并提高特征区分度。这些模块可以轻松安装到大多数FSL算法中,并显著提高性能。在三个基准数据集(ModelNet40-FS,ShapeNet70-FS和ScanObjectNN-FS)上的实验结果表明,我们的方法在3D FSL任务中实现了最先进的性能。代码和数据集可在https://github.com/cgye96/A_Closer_Look_At_3DFSL中获得。

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