小天体的任务在很大程度上依赖于光学特征跟踪，以表征和相对导航。尽管深度学习导致了功能检测和描述方面的巨大进步，但由于大规模，带注释的数据集的可用性有限，因此培训和验证了空间应用程序的数据驱动模型具有挑战性。本文介绍了Astrovision，这是一个大规模数据集，由115,970个密集注释的，真实的图像组成，这些图像是过去和正在进行的任务中捕获的16个不同物体的真实图像。我们利用Astrovision开发一组标准化基准，并对手工和数据驱动的功能检测和描述方法进行详尽的评估。接下来，我们采用Astrovision对最先进的，深刻的功能检测和描述网络进行端到端培训，并在多个基准测试中表现出改善的性能。将公开使用完整的基准管道和数据集，以促进用于空间应用程序的计算机视觉算法的发展。
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This paper introduces SuperGlue, a neural network that matches two sets of local features by jointly finding correspondences and rejecting non-matchable points. Assignments are estimated by solving a differentiable optimal transport problem, whose costs are predicted by a graph neural network. We introduce a flexible context aggregation mechanism based on attention, enabling SuperGlue to reason about the underlying 3D scene and feature assignments jointly. Compared to traditional, hand-designed heuristics, our technique learns priors over geometric transformations and regularities of the 3D world through end-to-end training from image pairs. SuperGlue outperforms other learned approaches and achieves state-of-the-art results on the task of pose estimation in challenging real-world indoor and outdoor environments. The proposed method performs matching in real-time on a modern GPU and can be readily integrated into modern SfM or SLAM systems. The code and trained weights are publicly available at github.com/magicleap/SuperGluePretrainedNetwork.
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尽管提取了通过手工制作和基于学习的描述符实现的本地特征的进步，但它们仍然受到不符合非刚性转换的不变性的限制。在本文中，我们提出了一种计算来自静止图像的特征的新方法，该特征对于非刚性变形稳健，以避免匹配可变形表面和物体的问题。我们的变形感知当地描述符，命名优惠，利用极性采样和空间变压器翘曲，以提供旋转，尺度和图像变形的不变性。我们通过将等距非刚性变形应用于模拟环境中的对象作为指导来提供高度辨别的本地特征来培训模型架构端到端。该实验表明，我们的方法优于静止图像中的实际和现实合成可变形对象的不同数据集中的最先进的手工制作，基于学习的图像和RGB-D描述符。描述符的源代码和培训模型在https://www.verlab.dcc.ufmg.br/descriptors/neUrips2021上公开可用。
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地理定位的概念是指确定地球上的某些“实体”的位置的过程，通常使用全球定位系统（GPS）坐标。感兴趣的实体可以是图像，图像序列，视频，卫星图像，甚至图像中可见的物体。由于GPS标记媒体的大规模数据集由于智能手机和互联网而迅速变得可用，而深入学习已经上升以提高机器学习模型的性能能力，因此由于其显着影响而出现了视觉和对象地理定位的领域广泛的应用，如增强现实，机器人，自驾驶车辆，道路维护和3D重建。本文提供了对涉及图像的地理定位的全面调查，其涉及从捕获图像（图像地理定位）或图像内的地理定位对象（对象地理定位）的地理定位的综合调查。我们将提供深入的研究，包括流行算法的摘要，对所提出的数据集的描述以及性能结果的分析来说明每个字段的当前状态。
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在本文中，我们建议超越建立的基于视觉的本地化方法，该方法依赖于查询图像和3D点云之间的视觉描述符匹配。尽管通过视觉描述符匹配关键点使本地化高度准确，但它具有重大的存储需求，提出了隐私问题，并需要长期对描述符进行更新。为了优雅地应对大规模定位的实用挑战，我们提出了Gomatch，这是基于视觉的匹配的替代方法，仅依靠几何信息来匹配图像键点与地图的匹配，这是轴承矢量集。我们的新型轴承矢量表示3D点，可显着缓解基于几何的匹配中的跨模式挑战，这阻止了先前的工作在现实环境中解决本地化。凭借额外的仔细建筑设计，Gomatch在先前的基于几何的匹配工作中改善了（1067m，95.7升）和（1.43m，34.7摄氏度），平均中位数姿势错误，同时需要7个尺寸，同时需要7片。与最佳基于视觉的匹配方法相比，几乎1.5/1.7％的存储容量。这证实了其对现实世界本地化的潜力和可行性，并为不需要存储视觉描述符的城市规模的视觉定位方法打开了未来努力的大门。
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现代计算机视觉已超越了互联网照片集的领域，并进入了物理世界，通过非结构化的环境引导配备摄像头的机器人和自动驾驶汽车。为了使这些体现的代理与现实世界对象相互作用，相机越来越多地用作深度传感器，重建了各种下游推理任务的环境。机器学习辅助的深度感知或深度估计会预测图像中每个像素的距离。尽管已经在深入估算中取得了令人印象深刻的进步，但仍然存在重大挑战：（1）地面真相深度标签很难大规模收集，（2）通常认为相机信息是已知的，但通常是不可靠的，并且（3）限制性摄像机假设很常见，即使在实践中使用了各种各样的相机类型和镜头。在本论文中，我们专注于放松这些假设，并描述将相机变成真正通用深度传感器的最终目标的贡献。
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This paper presents a self-supervised framework for training interest point detectors and descriptors suitable for a large number of multiple-view geometry problems in computer vision. As opposed to patch-based neural networks, our fully-convolutional model operates on full-sized images and jointly computes pixel-level interest point locations and associated descriptors in one forward pass. We introduce Homographic Adaptation, a multi-scale, multihomography approach for boosting interest point detection repeatability and performing cross-domain adaptation (e.g., synthetic-to-real). Our model, when trained on the MS-COCO generic image dataset using Homographic Adaptation, is able to repeatedly detect a much richer set of interest points than the initial pre-adapted deep model and any other traditional corner detector. The final system gives rise to state-of-the-art homography estimation results on HPatches when compared to LIFT, SIFT and ORB.
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We propose AstroSLAM, a standalone vision-based solution for autonomous online navigation around an unknown target small celestial body. AstroSLAM is predicated on the formulation of the SLAM problem as an incrementally growing factor graph, facilitated by the use of the GTSAM library and the iSAM2 engine. By combining sensor fusion with orbital motion priors, we achieve improved performance over a baseline SLAM solution. We incorporate orbital motion constraints into the factor graph by devising a novel relative dynamics factor, which links the relative pose of the spacecraft to the problem of predicting trajectories stemming from the motion of the spacecraft in the vicinity of the small body. We demonstrate the excellent performance of AstroSLAM using both real legacy mission imagery and trajectory data courtesy of NASA's Planetary Data System, as well as real in-lab imagery data generated on a 3 degree-of-freedom spacecraft simulator test-bed.
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相对摄像头姿势估计，即使用在不同位置拍摄的一对图像来估算翻译和旋转向量，是增强现实和机器人技术系统中系统的重要组成部分。在本文中，我们使用独立于摄像机参数的暹罗体系结构提出了端到端的相对摄像头姿势估计网络。使用剑桥地标数据和四个单独的场景数据集和一个结合四个场景的数据集对网络进行培训。为了改善概括，我们提出了一种新颖的两阶段训练，以减轻超参数以平衡翻译和旋转损失量表的需求。将提出的方法与基于CNN的一阶段培训方法（例如RPNET和RCPNET）进行了比较，并证明了所提出的模型在Kings College，Old Hospital和St Marys上提出的翻译量估计提高了16.11％，28.88％和52.27％教堂场景分别。为了证明纹理不变性，我们使用生成的对抗网络研究了提出的方法的概括，将数据集扩展到不同场景样式，作为消融研究。此外，我们对网络预测和地面真相构成的异性线进行定性评估。
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面部特征跟踪是成像跳芭式（BCG）的关键组成部分，其中需要精确定量面部关键点的位移，以获得良好的心率估计。皮肤特征跟踪能够在帕金森病中基于视频的电机降解量化。传统的计算机视觉算法包括刻度不变特征变换（SIFT），加速强大的功能（冲浪）和LUCAS-KANADE方法（LK）。这些长期代表了最先进的效率和准确性，但是当存在常见的变形时，如图所示，如图所示，如此。在过去的五年中，深度卷积神经网络对大多数计算机视觉任务的传统方法表现优于传统的传统方法。我们提出了一种用于特征跟踪的管道，其应用卷积堆积的AutoEncoder，以将图像中最相似的裁剪标识到包含感兴趣的特征的参考裁剪。 AutoEncoder学会将图像作物代表到特定于对象类别的深度特征编码。我们在面部图像上培训AutoEncoder，并验证其在手动标记的脸部和手视频中通常验证其跟踪皮肤功能的能力。独特的皮肤特征（痣）的跟踪误差是如此之小，因为我们不能排除他们基于$ \ chi ^ 2 $ -test的手动标签。对于0.6-4.2像素的平均误差，我们的方法在所有情况下都表现出了其他方法。更重要的是，我们的方法是唯一一个不分歧的方法。我们得出的结论是，我们的方法为特征跟踪，特征匹配和图像配准比传统算法创建更好的特征描述符。
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现有方法以非可分子点检测关键点，因此它们不能直接通过背部传播优化关键点的位置。为解决此问题，我们呈现了一个可差异的关键点检测模块，其输出精确的子像素键点。然后提出了再分断损耗直接优化这些子像素键点，并且呈现了分散峰值损耗以获得准确的关键点正则化。我们还以子像素方式提取描述符，并通过稳定的神经输注误差丢失训练。此外，轻量化网络被设计用于关键点检测和描述符提取，其可以在商业GPU上以每秒95帧运行为95帧。在同性记估计，相机姿态估计和视觉（重新）定位任务中，所提出的方法通过最先进的方法实现了相同的性能，而大大减少了推理时间。
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在许多计算机视觉管道中，在图像之间建立一组稀疏的关键点相关性是一项基本任务。通常，这转化为一个计算昂贵的最近邻居搜索，必须将一个图像的每个键盘描述符与其他图像的所有描述符进行比较。为了降低匹配阶段的计算成本，我们提出了一个能够检测到每个图像处的互补关键集的深度提取网络。由于仅需要在不同图像上比较同一组中的描述符，因此匹配相计算复杂度随集合数量而降低。我们训练我们的网络以预测关键点并共同计算相应的描述符。特别是，为了学习互补的关键点集，我们引入了一种新颖的无监督损失，对不同集合之间的交叉点进行了惩罚。此外，我们提出了一种基于描述符的新型加权方案，旨在惩罚使用非歧视性描述符的关键点的检测。通过广泛的实验，我们表明，我们的功能提取网络仅在合成的扭曲图像和完全无监督的方式进行训练，以降低匹配的复杂性，在3D重建和重新定位任务上取得了竞争成果。
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视觉定位通过使用查询图像和地图之间的对应分析来解决估计摄像机姿势的挑战。此任务是计算和数据密集型，这在彻底评估各种数据集上的方法攻击挑战。然而，为了进一步进一步前进，我们声称应该在覆盖广域品种的多个数据集上进行稳健的视觉定位算法。为了促进这一点，我们介绍了Kapture，一种新的，灵活，统一的数据格式和工具箱，用于视觉本地化和结构 - 来自运动（SFM）。它可以轻松使用不同的数据集以及有效和可重复使用的数据处理。为了证明这一点，我们提出了一种多功能管道，用于视觉本地化，促进使用不同的本地和全局特征，3D数据（例如深度图），非视觉传感器数据（例如IMU，GPS，WiFi）和各种处理算法。使用多种管道配置，我们在我们的实验中显示出Kapture的巨大功能性。此外，我们在八个公共数据集中评估我们的方法，在那里他们排名第一，并在其中许多上排名第一。为了促进未来的研究，我们在允许BSD许可证下释放本文中使用的代码，模型和本文中使用的所有数据集。 github.com/naver/kapture，github.com/naver/kapture-localization.
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Video provides us with the spatio-temporal consistency needed for visual learning. Recent approaches have utilized this signal to learn correspondence estimation from close-by frame pairs. However, by only relying on close-by frame pairs, those approaches miss out on the richer long-range consistency between distant overlapping frames. To address this, we propose a self-supervised approach for correspondence estimation that learns from multiview consistency in short RGB-D video sequences. Our approach combines pairwise correspondence estimation and registration with a novel SE(3) transformation synchronization algorithm. Our key insight is that self-supervised multiview registration allows us to obtain correspondences over longer time frames; increasing both the diversity and difficulty of sampled pairs. We evaluate our approach on indoor scenes for correspondence estimation and RGB-D pointcloud registration and find that we perform on-par with supervised approaches.
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由于其对环境变化的鲁棒性，视觉猛感的间接方法是受欢迎的。 ORB-SLAM2 \ CITE {ORBSLM2}是该域中的基准方法，但是，除非选择帧作为关键帧，否则它会消耗从未被重用的描述符。轻量级和高效，因为它跟踪相邻帧之间的关键点而不计算描述符。为此，基于稀疏光流提出了一种两个级粗到微小描述符独立的Keypoint匹配方法。在第一阶段，我们通过简单但有效的运动模型预测初始关键点对应，然后通过基于金字塔的稀疏光流跟踪鲁棒地建立了对应关系。在第二阶段，我们利用运动平滑度和末端几何形状的约束来改进对应关系。特别是，我们的方法仅计算关键帧的描述符。我们在\ texit {tum}和\ texit {icl-nuim} RGB-D数据集上测试Fastorb-Slam，并将其准确性和效率与九种现有的RGB-D SLAM方法进行比较。定性和定量结果表明，我们的方法实现了最先进的准确性，并且大约是ORB-SLAM2的两倍。
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关键点匹配是多个图像相关应用的关键组件，例如图像拼接，视觉同时定位和映射（SLAM）等。基于手工制作和最近出现的深度学习的关键点匹配方法仅依赖于关键点和本地功能，同时在上述应用中丢失其他可用传感器（如惯性测量单元（IMU））的视觉。在本文中，我们证明IMU集成的运动估计可用于利用图像之间的关键点之前的空间分布。为此，提出了一种注意力制剂的概率视角，以自然地将空间分布集成到注意力图神经网络中。在空间分布的帮助下，可以减少用于建模隐藏特征的网络的努力。此外，我们为所提出的关键点匹配网络提出了一个投影损耗，它在匹配和未匹配的关键点之间提供了平滑的边缘。图像匹配在Visual Slam数据集上的实验表明了呈现的方法的有效性和效率。
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Estimating 6D poses of objects from images is an important problem in various applications such as robot manipulation and virtual reality. While direct regression of images to object poses has limited accuracy, matching rendered images of an object against the input image can produce accurate results. In this work, we propose a novel deep neural network for 6D pose matching named DeepIM. Given an initial pose estimation, our network is able to iteratively refine the pose by matching the rendered image against the observed image. The network is trained to predict a relative pose transformation using a disentangled representation of 3D location and 3D orientation and an iterative training process. Experiments on two commonly used benchmarks for 6D pose estimation demonstrate that DeepIM achieves large improvements over stateof-the-art methods. We furthermore show that DeepIM is able to match previously unseen objects.
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Erroneous feature matches have severe impact on subsequent camera pose estimation and often require additional, time-costly measures, like RANSAC, for outlier rejection. Our method tackles this challenge by addressing feature matching and pose optimization jointly. To this end, we propose a graph attention network to predict image correspondences along with confidence weights. The resulting matches serve as weighted constraints in a differentiable pose estimation. Training feature matching with gradients from pose optimization naturally learns to down-weight outliers and boosts pose estimation on image pairs compared to SuperGlue by 6.7% on ScanNet. At the same time, it reduces the pose estimation time by over 50% and renders RANSAC iterations unnecessary. Moreover, we integrate information from multiple views by spanning the graph across multiple frames to predict the matches all at once. Multi-view matching combined with end-to-end training improves the pose estimation metrics on Matterport3D by 18.8% compared to SuperGlue.
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我们提出了一种称为DPODV2（密集姿势对象检测器）的三个阶段6 DOF对象检测方法，该方法依赖于致密的对应关系。我们将2D对象检测器与密集的对应关系网络和多视图姿势细化方法相结合，以估计完整的6 DOF姿势。与通常仅限于单眼RGB图像的其他深度学习方法不同，我们提出了一个统一的深度学习网络，允许使用不同的成像方式（RGB或DEPTH）。此外，我们提出了一种基于可区分渲染的新型姿势改进方法。主要概念是在多个视图中比较预测并渲染对应关系，以获得与所有视图中预测的对应关系一致的姿势。我们提出的方法对受控设置中的不同数据方式和培训数据类型进行了严格的评估。主要结论是，RGB在对应性估计中表现出色，而如果有良好的3D-3D对应关系，则深度有助于姿势精度。自然，他们的组合可以实现总体最佳性能。我们进行广泛的评估和消融研究，以分析和验证几个具有挑战性的数据集的结果。 DPODV2在所有这些方面都取得了出色的成果，同时仍然保持快速和可扩展性，独立于使用的数据模式和培训数据的类型
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兴趣点检测是计算机视觉和图像处理中最根本，最关键的问题之一。在本文中，我们对图像特征信息（IFI）提取技术进行了全面综述，以进行利益点检测。为了系统地介绍现有的兴趣点检测方法如何从输入图像中提取IFI，我们提出了IFI提取技术的分类学检测。根据该分类法，我们讨论了不同类型的IFI提取技术以进行兴趣点检测。此外，我们确定了与现有的IFI提取技术有关的主要未解决的问题，以及以前尚未讨论过的任何兴趣点检测方法。提供了现有的流行数据集和评估标准，并评估和讨论了18种最先进方法的性能。此外，还详细阐述了有关IFI提取技术的未来研究方向。
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