Scene flow estimation is the task to predict the point-wise 3D displacement vector between two consecutive frames of point clouds, which has important application in fields such as service robots and autonomous driving. Although many previous works have explored greatly on scene flow estimation based on point clouds, we point out two problems that have not been noticed or well solved before: 1) Points of adjacent frames in repetitive patterns may be wrongly associated due to similar spatial structure in their neighbourhoods; 2) Scene flow between adjacent frames of point clouds with long-distance movement may be inaccurately estimated. To solve the first problem, we propose a novel context-aware set conv layer to exploit contextual structure information of Euclidean space and learn soft aggregation weights for local point features. Our design is inspired by human perception of contextual structure information during scene understanding. We incorporate the context-aware set conv layer in a context-aware point feature pyramid module of 3D point clouds for scene flow estimation. For the second problem, we propose an explicit residual flow learning structure in the residual flow refinement layer to cope with long-distance movement. The experiments and ablation study on FlyingThings3D and KITTI scene flow datasets demonstrate the effectiveness of each proposed component and that we solve problem of ambiguous inter-frame association and long-distance movement estimation. Quantitative results on both FlyingThings3D and KITTI scene flow datasets show that our method achieves state-of-the-art performance, surpassing all other previous works to the best of our knowledge by at least 25%.


翻译:光流估计是预测两个连续的点云框架之间的点向 3D 迁移矢量的任务,这在服务机器人和自主驱动等领域有着重要的应用。虽然许多先前的工程在基于点云的场流估计方面进行了大量探索,但我们指出两个以前没有注意到或很好解决的问题:(1) 重复模式的相邻框架点点可能由于相类似的空间结构而被错误地联系在一起;(2) 长距离移动的点云的相邻框架之间的点流点流可能是不准确估计的。为了解决第一个问题,我们提议建立一个新的环境认知层,以利用尤克利德纳空间的背景结构信息,并学习本地点特征的软聚合权重。我们的设计是由人类对背景结构信息的认知所启发的。我们把环境觉设置的曲线层层放在一个背景点特征的金字塔模块模块模块中,用于现场流动估计。关于第二个问题,我们提议在剩余流流精度精度精度精度精度调整层中建立一个明确的剩余流学习结构,以适应长距离的移动。关于飞度空间空间和KIT流流流流变化模型中的每一阶段的实验和对比研究,以显示我们之前的流流流流流流流流数据模型的模型的模型的计算结果。

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