A wide range of techniques have been proposed in recent years for designing neural networks for 3D data that are equivariant under rotation and translation of the input. Most approaches for equivariance under the Euclidean group $\mathrm{SE}(3)$ of rotations and translations fall within one of the two major categories. The first category consists of methods that use $\mathrm{SE}(3)$-convolution which generalizes classical $\mathbb{R}^3$-convolution on signals over $\mathrm{SE}(3)$. Alternatively, it is possible to use \textit{steerable convolution} which achieves $\mathrm{SE}(3)$-equivariance by imposing constraints on $\mathbb{R}^3$-convolution of tensor fields. It is known by specialists in the field that the two approaches are equivalent, with steerable convolution being the Fourier transform of $\mathrm{SE}(3)$ convolution. Unfortunately, these results are not widely known and moreover the exact relations between deep learning architectures built upon these two approaches have not been precisely described in the literature on equivariant deep learning. In this work we provide an in-depth analysis of both methods and their equivalence and relate the two constructions to multiview convolutional networks. Furthermore, we provide theoretical justifications of separability of $\mathrm{SE}(3)$ group convolution, which explain the applicability and success of some recent approaches. Finally, we express different methods using a single coherent formalism and provide explicit formulas that relate the kernels learned by different methods. In this way, our work helps to unify different previously-proposed techniques for achieving roto-translational equivariance, and helps to shed light on both the utility and precise differences between various alternatives. We also derive new TFN non-linearities from our equivalence principle and test them on practical benchmark datasets.


翻译:近些年来,为3D 数据设计神经网络提出了广泛的技术。 3D 数据在旋转和翻译中具有等同性。 在 Euclidean Group $\ mathrm{SE}(3) (3) 旋转和翻译中, 多数调换和翻译方法属于两大类之一。 第一类包括使用 $\ mathhrb{SE}(3)(3) $- 变动的方法, 将传统 $\ mathb{R ⁇ 3$- 演变用于 3D 的信号, 在 $\ matfrial{SE} 3 3美元 。 或者, 有可能使用 textrial developal acility coloration commocal complain commotions lections lax the locil comliversional roupal commotional lacilations the ladeal ladeal lacreal lactions the lathern the we frodeal rodeal rodeal rodeal rodeal rodeal rodeal rodeal rodeal latings romodeal latings latings the wes latings rodeal romocal las romocal romode romode romotions romocalal romodeal romocal romocal latings romodeal romods 提供两种我们的理论, 两种方法, 我们的理论, 我们的理论, 提供一种不提供一种不提供一种我们的理论, 我们的理论的理论的理论, 和我们的理论, 我们 方法, 我们的理论, 我们的理论, 我们的理论, 一种不提供一种在这两种方法在这两种方法,我们的理论,我们的理论, 我们的演化的演化方法在这两种方法在这两种方法,我们的演化的演化的演化的演化的演化方法中,我们的演化的演化的演化的演化的演化方法提供了两种方法提供了两种方法,我们的演算制的

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