Point cloud registration is a popular topic which has been widely used in 3D model reconstruction, location, and retrieval. In this paper, we propose a new registration method, KSS-ICP, to address the rigid registration task in Kendall shape space (KSS) with Iterative Closest Point (ICP). The KSS is a quotient space that removes influences of translations, scales, and rotations for shape feature-based analysis. Such influences can be concluded as the similarity transformations that do not change the shape feature. The point cloud representation in KSS is invariant to similarity transformations. We utilize such property to design the KSS-ICP for point cloud registration. To tackle the difficulty to achieve the KSS representation in general, the proposed KSS-ICP formulates a practical solution that does not require complex feature analysis, data training, and optimization. With a simple implementation, KSS-ICP achieves more accurate registration from point clouds. It is robust to similarity transformation, non-uniform density, noise, and defective parts. Experiments show that KSS-ICP has better performance than the state of the art.

由于激光雷达扫描数据的大规模，噪音和数据不完整，注册Urban Point Clouds是一项艰巨的任务。在本文中，我们提出了SARNET，这是一个新型的语义增强注册网络，旨在在城市规模上实现有效的城市点云的注册。与以前仅在点级空间中构建对应关系的方法不同，我们的方法完全利用语义特征来提高注册精度。具体而言，我们提取具有高级语义分割网络的每点语义标签，并构建先前的语义零件到部分对应关系。然后，我们将语义信息纳入基于学习的注册管道中，该管道由三个核心模块组成：基于语义的最远点采样模块，以有效地滤除异常值和动态对象；一个语义增强的特征提取模块，用于学习更多的判别点描述符；语义改制的转换估计模块，该模块利用先前的语义匹配作为掩码，通过减少错误匹配以更好地收敛来完善点对应关系。我们通过使用来自城市场景的大区域的现实世界数据并将其与替代方法进行比较，从而广泛评估所提出的SARNET。该代码可在https://github.com/wintercodeforeverything/sarnet上找到。

功能配准算法表示点云为函数（例如，空间占用场），避免了常规最小二乘Quares注册算法中不可靠的对应估计。但是，现有的功能注册算法在计算上很昂贵。此外，在基于CAD模型的对象本地化等任务中，必须使用未知量表的注册能力，但是功能注册中没有这种支持。在这项工作中，我们提出了一种比例不变的线性时间复杂性功能配准算法。我们通过使用正顺序基函数在功能之间的L2距离之间有效地近似实现线性时间复杂性。正统基函数的使用导致与最小二乘配准兼容的公式。受益于最小二乘的公式，我们使用翻译反转不变测量的理论来解除尺度估计，从而实现规模不变的注册。我们在标准的3D注册基准上评估了所提出的算法，称为FLS（功能最小二乘），显示FLS的数量级比最先进的功能配准算法快，而无需损害准确性和鲁棒性。 FLS还胜过基于最小二乘的最小二乘注册算法，其精度和鲁棒性具有已知和未知量表。最后，我们证明将FLS应用于具有不同密度和部分重叠的寄存点云，同一类别中不同对象的点云以及带有嘈杂RGB-D测量值的真实世界对象的点云。

刚性变换相关的点云的注册是计算机视觉中的基本问题之一。然而，仍然缺乏在存在噪声存在下对准稀疏和不同采样的观察的实际情况的解决方案。我们在这种情况下接近注册，融合封闭形式的通用Mani-折叠嵌入（UME）方法和深神经网络。这两者组合成一个统一的框架，名为Deepume，训练的端到端并以无人监督的方式。为了在存在大转换的情况下成功提供全球解决方案，我们采用So（3） - 识别的坐标系来学习点云的联合重采样策略等（3） - variant功能。然后通过用于转换估计的几何UME方法来利用这些特征。使用度量进行优化的Dewume参数，旨在克服在对称形状的注册中出现的歧义问题，当考虑嘈杂的场景时。我们表明，我们的混合方法在各种场景中优于最先进的注册方法，并概括到未操作数据集。我们的代码公开提供。

准确和高效的点云注册是一个挑战，因为噪音和大量积分影响了对应搜索。这一挑战仍然是一个剩余的研究问题，因为大多数现有方法都依赖于对应搜索。为了解决这一挑战，我们通过调查深生成的神经网络来点云注册来提出新的数据驱动登记算法。给定两个点云，动机是直接生成对齐的点云，这在许多应用中非常有用，如3D匹配和搜索。我们设计了一个端到端的生成神经网络，用于对齐点云生成以实现这种动机，包含三种新组件。首先，提出了一种点多感知层（MLP）混频器（PointMixer）网络以便在自点云中有效地维护全局和局部结构信息。其次，提出了一种特征交互模块来融合来自交叉点云的信息。第三，提出了一种并行和差分样本共识方法来基于所生成的登记结果计算输入点云的变换矩阵。所提出的生成神经网络通过维持数据分布和结构相似度，在GAN框架中训练。 ModelNet40和7Scene数据集的实验表明，所提出的算法实现了最先进的准确性和效率。值得注意的是，与基于最先进的对应的算法相比，我们的方法减少了注册错误（CD）的$ 2 \次数为$ 12 \倍运行时间。

3D point cloud registration is a fundamental problem in computer vision and robotics. Recently, learning-based point cloud registration methods have made great progress. However, these methods are sensitive to outliers, which lead to more incorrect correspondences. In this paper, we propose a novel deep graph matching-based framework for point cloud registration. Specifically, we first transform point clouds into graphs and extract deep features for each point. Then, we develop a module based on deep graph matching to calculate a soft correspondence matrix. By using graph matching, not only the local geometry of each point but also its structure and topology in a larger range are considered in establishing correspondences, so that more correct correspondences are found. We train the network with a loss directly defined on the correspondences, and in the test stage the soft correspondences are transformed into hard one-to-one correspondences so that registration can be performed by a correspondence-based solver. Furthermore, we introduce a transformer-based method to generate edges for graph construction, which further improves the quality of the correspondences. Extensive experiments on object-level and scene-level benchmark datasets show that the proposed method achieves state-of-the-art performance. The code is available at: \href{https://github.com/fukexue/RGM}{https://github.com/fukexue/RGM}.

Point cloud registration (PCR) is a popular research topic in computer vision. Recently, the registration method in an evolutionary way has received continuous attention because of its robustness to the initial pose and flexibility in objective function design. However, most evolving registration methods cannot tackle the local optimum well and they have rarely investigated the success ratio, which implies the probability of not falling into local optima and is closely related to the practicality of the algorithm. Evolutionary multi-task optimization (EMTO) is a widely used paradigm, which can boost exploration capability through knowledge transfer among related tasks. Inspired by this concept, this study proposes a novel evolving registration algorithm via EMTO, where the multi-task configuration is based on the idea of solution space cutting. Concretely, one task searching in cut space assists another task with complex function landscape in escaping from local optima and enhancing successful registration ratio. To reduce unnecessary computational cost, a sparse-to-dense strategy is proposed. In addition, a novel fitness function robust to various overlap rates as well as a problem-specific metric of computational cost is introduced. Compared with 7 evolving registration approaches and 4 traditional registration approaches on the object-scale and scene-scale registration datasets, experimental results demonstrate that the proposed method has superior performances in terms of precision and tackling local optima.

Shape completion, the problem of estimating the complete geometry of objects from partial observations, lies at the core of many vision and robotics applications. In this work, we propose Point Completion Network (PCN), a novel learning-based approach for shape completion. Unlike existing shape completion methods, PCN directly operates on raw point clouds without any structural assumption (e.g. symmetry) or annotation (e.g. semantic class) about the underlying shape. It features a decoder design that enables the generation of fine-grained completions while maintaining a small number of parameters. Our experiments show that PCN produces dense, complete point clouds with realistic structures in the missing regions on inputs with various levels of incompleteness and noise, including cars from LiDAR scans in the KITTI dataset. Code, data and trained models are available at https://wentaoyuan.github.io/pcn.

这项工作调查了鲁棒优化运输（OT）的形状匹配。具体而言，我们表明最近的OT溶解器改善了基于优化和深度学习方法的点云登记，以实惠的计算成本提高了准确性。此手稿从现代OT理论的实际概述开始。然后，我们为使用此框架进行形状匹配的主要困难提供解决方案。最后，我们展示了在广泛的具有挑战性任务上的运输增强的注册模型的性能：部分形状的刚性注册;基蒂数据集的场景流程估计;肺血管树的非参数和肺部血管树。我们基于OT的方法在准确性和可扩展性方面实现了基蒂的最先进的结果，并为挑战性的肺登记任务。我们还释放了PVT1010，这是一个新的公共数据集，1,010对肺血管树，具有密集的采样点。此数据集提供了具有高度复杂形状和变形的点云登记算法的具有挑战性用例。我们的工作表明，强大的OT可以为各种注册模型进行快速预订和微调，从而为计算机视觉工具箱提供新的键方法。我们的代码和数据集可在线提供：https：//github.com/uncbiag/robot。

与最小化点对点距离的传统算法设置的注册最小化通常可以更好地估计刚性转换。然而，最近的基于深度学习的方法最大程度地减少了点对点距离。与这些方法相反，本文提出了第一种基于深度学习的方法来点对上注册的方法。该问题的一个具有挑战性的部分是，用于点对点注册的典型解决方案需要迭代的过程来累积通过最小化线性的能量函数获得的小型转换。迭代显着增加了反向传播所需的计算图的大小，并且可以放慢前进和后退网络评估。为了解决此问题，我们将估计的刚体转换视为输入点云的函数，并使用隐式函数定理得出其分析梯度。我们引入的分析梯度独立于如何获得误差最小化函数（即刚性变换），从而使我们能够有效地计算刚性变换及其梯度。我们在几种先前的方法上实现了所提出的点对平面注册模块，这些模块可以最大程度地减少点对点距离，并证明扩展名的表现超过了基本方法，即使具有噪声和低质量的点云的点云，也通过局部点分布估算了差异。

本文提出了一种可对应的点云旋转登记的方法。我们学习为每个点云嵌入保留所以（3）-equivariance属性的特征空间中的嵌入，通过最近的Quifariant神经网络的开发启用。所提出的形状登记方法通过用隐含形状模型结合等分性的特征学习来实现三个主要优点。首先，由于网络架构中类似于PointNet的网络体系结构中的置换不变性，因此删除了数据关联的必要性。其次，由于SO（3）的性能，可以使用喇叭的方法以闭合形式来解决特征空间中的注册。第三，由于注册和隐含形状重建的联合培训，注册对点云中的噪声强大。实验结果显示出优异的性能与现有的无对应的深层登记方法相比。

3D点云的卷积经过广泛研究，但在几何深度学习中却远非完美。卷积的传统智慧在3D点之间表现出特征对应关系，这是对差的独特特征学习的内在限制。在本文中，我们提出了自适应图卷积（AGCONV），以供点云分析的广泛应用。 AGCONV根据其动态学习的功能生成自适应核。与使用固定/各向同性核的解决方案相比，AGCONV提高了点云卷积的灵活性，有效，精确地捕获了不同语义部位的点之间的不同关系。与流行的注意力体重方案不同，AGCONV实现了卷积操作内部的适应性，而不是简单地将不同的权重分配给相邻点。广泛的评估清楚地表明，我们的方法优于各种基准数据集中的点云分类和分割的最新方法。同时，AGCONV可以灵活地采用更多的点云分析方法来提高其性能。为了验证其灵活性和有效性，我们探索了基于AGCONV的完成，DeNoing，Upsmpling，注册和圆圈提取的范式，它们与竞争对手相当甚至优越。我们的代码可在https://github.com/hrzhou2/adaptconv-master上找到。

如何提取重要点云特征并估计它们之间的姿势仍然是一个具有挑战性的问题，因为点云的固有缺乏结构和暧昧的顺序排列。尽管对大多数3D计算机视觉任务的基于深度学习的方法进行了重大改进，例如对象分类，对象分割和点云注册，但功能之间的一致性在现有的基于学习的流水线上仍然没有吸引力。在本文中，我们提出了一种用于复杂对准场景的新型学习的对齐网络，标题为深度特征一致性，并由三个主模块组成：多尺度图形特征合并网络，用于将几何对应集转换为高维特征，对应加权用于构建多个候选内部子集的模块，以及命名为深度特征匹配的Procrustes方法，用于给出闭合方案来估计相对姿势。作为深度特征匹配模块的最重要步骤，构造每个Inlier子集的特征一致性矩阵以获得其主要向量作为相应子集的含义似然性。我们全面地验证了我们在3DMATCH数据集和基提ODOMOTRY数据集中的方法的鲁棒性和有效性。对于大型室内场景，3DMATCH数据集上的注册结果表明，我们的方法优于最先进的传统和基于学习的方法。对于Kitti户外场景，我们的方法仍然能够降低转换错误。我们还在交叉数据集中探讨其强大的泛化能力。

点云的特征描述符用于多种应用中，例如注册和3D点云的部分分割。毫无疑问，学习局部几何特征的判别性表示是准确的点云分析的最重要任务。但是，开发旋转或规模不变的描述符是具有挑战性的。以前的大多数研究都忽略了旋转或经验研究的最佳比例参数，这阻碍了该方法对现实世界数据集的适用性。在本文中，我们提出了一种新的本地功能描述方法，该方法对旋转，密度和比例变化具有鲁棒性。此外，为了改善本地描述符的表示，我们提出了一种全局聚合方法。首先，我们将内核沿正常方向对齐。为了避免正常矢量的符号问题，我们在切向平面中使用对称内核点分布。从每个内核点，我们首先将点从空间空间到特征空间投射，该点基于角度和距离，这是强大的到多个尺度和旋转的。随后，我们通过考虑通过全局聚合方法获得的局部内核点结构和远程全局上下文来执行图形卷积。我们在基准数据集（即ModelNet40和shapenetPart）上尝试了提出的描述符，以评估3D点云上的注册，分类和部分分割的性能。与最先进的方法相比，我们的方法表现出卓越的性能，通过减少注册任务中的旋转和翻译错误的70美元$ \％$。我们的方法还显示了具有简单和低维体系结构的分类和零件分割任务的可比性。

Point Cloud Registration is the problem of aligning the corresponding points of two 3D point clouds referring to the same object. The challenges include dealing with noise and partial match of real-world 3D scans. For non-rigid objects, there is an additional challenge of accounting for deformations in the object shape that happen to the object in between the two 3D scans. In this project, we study the problem of non-rigid point cloud registration for use cases in the Augmented/Mixed Reality domain. We focus our attention on a special class of non-rigid deformations that happen in rigid objects with parts that move relative to one another about joints, for example, robots with hands and machines with hinges. We propose an efficient and robust point-cloud registration workflow for such objects and evaluate it on real-world data collected using Microsoft Hololens 2, a leading Mixed Reality Platform.

在本文中，我们提出了一个新颖的基于本地描述符的框架，称您仅假设一次（Yoho），以注册两个未对齐的点云。与大多数依赖脆弱的局部参考框架获得旋转不变性的现有局部描述符相反，拟议的描述符通过群体epoivariant特征学习的最新技术实现了旋转不变性，这为点密度和噪声带来了更大的鲁棒性。同时，Yoho中的描述符也有一个旋转模棱两可的部分，这使我们能够从仅一个对应假设估算注册。这样的属性减少了可行变换的搜索空间，因此大大提高了Yoho的准确性和效率。广泛的实验表明，Yoho在四个广泛使用的数据集（3DMATCH/3DLOMATCH数据集，ETH数据集和WHU-TLS数据集）上实现了卓越的性能。更多详细信息在我们的项目页面中显示：https：//hpwang-whu.github.io/yoho/。

注册森林环境的点云是精密林业局部激光雷达应用的必要先决条件。最先进的森林点云登记方法需要提取单个树属性，并且在处理具有致密树的真实森林点云时，它们具有效率的瓶颈。我们提出了一种自动，坚固，高效的方法，用于登记森林点云。我们的方法首先定位树从原料点云茎，然后根据他们的相对空间关系确定准变换茎匹配。相较于现有的方法，我们的算法不需要额外的单株属性，具有线性复杂的环境中的树木数量，允许它的大森林环境对齐点云。广泛的实验表明，我们的方法优于关于登记精度和稳健性的最先进的方法，并且在效率方面显着优于现有技术。此外，我们引入一个新的基准数据集，补充的开发和注册方法评价森林点云的极少数现有的开放的数据集。

高信心重叠的预测和准确的对应关系对于以部分到派对方式对齐成对点云至关重要。但是，重叠区域和非重叠区域之间存在固有的不确定性，这些区域一直被忽略并显着影响注册绩效。除了当前的智慧之外，我们提出了一种新颖的不确定性意识到的重叠预测网络，称为Utopic，以解决模棱两可的重叠预测问题。据我们所知，这是第一个明确引入重叠不确定性以指向云注册的人。此外，我们诱导特征提取器通过完成解码器隐式感知形状知识，并为变压器提供几何关系嵌入，以获得转换 - 不变性的几何形状感知特征表示。凭借更可靠的重叠得分和更精确的密度对应关系的优点，即使对于有限的重叠区域的输入，乌托邦也可以实现稳定而准确的注册结果。关于合成和实际基准的广泛定量和定性实验证明了我们的方法优于最先进的方法。代码可从https://github.com/zhileichen99/utopic获得。

点对特征（PPF）广泛用于6D姿势估计。在本文中，我们提出了一种基于PPF框架的有效的6D姿势估计方法。我们介绍了一个目标良好的下采样策略，该策略更多地集中在边缘区域，以有效地提取复杂的几何形状。提出了一种姿势假设验证方法来通过计算边缘匹配度来解决对称歧义。我们对两个具有挑战性的数据集和一个现实世界中收集的数据集进行评估，这证明了我们方法对姿势估计几何复杂，遮挡，对称对象的优越性。我们通过将其应用于模拟穿刺来进一步验证我们的方法。

基于学习的3D点云注册的任务已经取得了很大的进展，即使在部分到部分匹配方案中，现有方法也在ModelNET40等标准基准上产生未完成的结果。不幸的是，这些方法仍然在实际数据存在下挣扎。在这项工作中，我们确定了这些失败的来源，分析了它们背后的原因，并提出解决它们的解决方案。我们将我们的调查结果总结为一系列准则，并通过将它们应用于不同的基线方法，DCP和IDAM来证明其有效性。简而言之，我们的指导方针改善了它们的培训融合和测试准确性。最终，这转换为最佳实践的3D注册网络（BPNET），构成了一种能够在真实数据中处理先前未经操作的基于学习的方法。尽管仅对合成数据进行培训，但我们的模型将推广到实际数据，而无需任何微调，达到使用商业传感器获得的看不见物体的点云达到高达67％的准确性。