Understanding 3D scenes is a critical prerequisite for autonomous agents. Recently, LiDAR and other sensors have made large amounts of data available in the form of temporal sequences of point cloud frames. In this work, we propose a novel problem -- sequential scene flow estimation (SSFE) -- that aims to predict 3D scene flow for all pairs of point clouds in a given sequence. This is unlike the previously studied problem of scene flow estimation which focuses on two frames. We introduce the SPCM-Net architecture, which solves this problem by computing multi-scale spatiotemporal correlations between neighboring point clouds and then aggregating the correlation across time with an order-invariant recurrent unit. Our experimental evaluation confirms that recurrent processing of point cloud sequences results in significantly better SSFE compared to using only two frames. Additionally, we demonstrate that this approach can be effectively modified for sequential point cloud forecasting (SPF), a related problem that demands forecasting future point cloud frames. Our experimental results are evaluated using a new benchmark for both SSFE and SPF consisting of synthetic and real datasets. Previously, datasets for scene flow estimation have been limited to two frames. We provide non-trivial extensions to these datasets for multi-frame estimation and prediction. Due to the difficulty of obtaining ground truth motion for real-world datasets, we use self-supervised training and evaluation metrics. We believe that this benchmark will be pivotal to future research in this area. All code for benchmark and models will be made accessible.


翻译:了解 3D 场景是自主代理商的关键前提。 最近, 利达尔和其他传感器以点云框架的时间序列形式提供了大量数据。 在这项工作中, 我们提出了一个新颖的问题 -- -- 连续景云流估计( SSFE) -- -- 目的是预测一个序列中所有两对点云的三维场景流动。 这不同于以前研究的以两个框架为重点的场景流估计问题。 我们引入了SPCM- Net 结构, 通过计算相邻点云层之间多尺度的双向时空关系, 然后用一个定点变化的经常单位将时间的相关性汇总到一起来解决这个问题。 我们的实验性评估证实, 经常处理点云的处理结果比仅使用两个框架要好得多。 此外, 我们证明, 这个方法可以有效地被修改为连续点云预报( SPF) 问题, 这个问题需要预测未来的点云框架。 我们的实验结果将使用一个新的基准, 由合成的和真实的数据集组成。 之前, 场景流估计的数据集将限制在两个框架中, 我们提供不精确的模型的自我评估。

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