Although 3D point cloud data has received widespread attentions as a general form of 3D signal expression, applying point clouds to the task of dense correspondence estimation between 3D shapes has not been investigated widely. Furthermore, even in the few existing 3D point cloud-based methods, an important and widely acknowledged principle, i.e . one-to-one matching, is usually ignored. In response, this paper presents a novel end-to-end learning-based method to estimate the dense correspondence of 3D point clouds, in which the problem of point matching is formulated as a zero-one assignment problem to achieve a permutation matching matrix to implement the one-to-one principle fundamentally. Note that the classical solutions of this assignment problem are always non-differentiable, which is fatal for deep learning frameworks. Thus we design a special matching module, which solves a doubly stochastic matrix at first and then projects this obtained approximate solution to the desired permutation matrix. Moreover, to guarantee end-to-end learning and the accuracy of the calculated loss, we calculate the loss from the learned permutation matrix but propagate the gradient to the doubly stochastic matrix directly which bypasses the permutation matrix during the backward propagation. Our method can be applied to both non-rigid and rigid 3D point cloud data and extensive experiments show that our method achieves state-of-the-art performance for dense correspondence learning.


翻译:虽然3D点云数据作为3D信号表达式的一般形式得到了广泛的关注,但对于3D形状之间密集的对应估计任务应用点云没有得到广泛的调查。 此外,即使在现有的少数三D点云基方法中,一个重要和广泛承认的原则,即一对一匹配,通常被忽视。作为回应,本文件提出了一个基于端对端学习的新方法,用以估计3D点云的密集对应关系,其中点匹配问题被表述为零一分配问题,以便实现一个匹配矩阵,从而从根本上实施一对一原则。请注意,这一任务问题的经典解决办法总是无差别的,对深层学习框架来说是致命的。因此,我们设计了一个特殊的匹配模块,首先解决一个双倍的对端对端分析矩阵,然后进行项目,从而获得一个大致的解决方案,解决了3D点的混合矩阵。此外,为了保证端到计算损失的准确性,我们从所学的对端矩阵中计算了亏损,但将梯度提高到了执行一对一对一原则的匹配矩阵,但将梯度传播到对深层研究框架是致命的。因此,我们设计一个特殊的匹配模块,先解决一个特殊的对齐的模型,然后直接地显示我们反复的模型的模型的状态,可以绕取。

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