Localizing objects in 3D scenes based on natural language requires understanding and reasoning about spatial relations. In particular, it is often crucial to distinguish similar objects referred by the text, such as "the left most chair" and "a chair next to the window". In this work we propose a language-conditioned transformer model for grounding 3D objects and their spatial relations. To this end, we design a spatial self-attention layer that accounts for relative distances and orientations between objects in input 3D point clouds. Training such a layer with visual and language inputs enables to disambiguate spatial relations and to localize objects referred by the text. To facilitate the cross-modal learning of relations, we further propose a teacher-student approach where the teacher model is first trained using ground-truth object labels, and then helps to train a student model using point cloud inputs. We perform ablation studies showing advantages of our approach. We also demonstrate our model to significantly outperform the state of the art on the challenging Nr3D, Sr3D and ScanRefer 3D object grounding datasets.


翻译:在基于自然语言的 3D 场景中定位对象需要理解和推理空间关系。 特别是, 通常必须区分文本中提及的类似对象, 如“ 左边最左的椅子” 和“ 窗边的椅子 ” 。 在此工作中, 我们提出一个以语言为条件的变压器模型, 用于定位 3D 对象及其空间关系 。 为此, 我们设计一个空间自留层, 用于计算输入 3D 点云中对象之间的相对距离和方向 。 以视觉和语言输入对这样的层进行培训, 能够分辨空间关系, 并使文本中提及的对象本地化 。 为了便利跨模式的关系学习, 我们进一步提出教师- 学生学习方法, 教师模型首先在其中使用地图对象标签进行训练, 然后帮助用点云输入来培训学生模型 。 我们进行对比研究, 显示我们方法的优点 。 我们还演示我们的模型, 大大超越了具有挑战性的 Nr3D、 Sr3D 和 ScanRefer 3D 目标地面数据集的艺术状态 。

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