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。

点云识别是工业机器人和自主驾驶中的重要任务。最近，几个点云处理模型已经实现了最先进的表演。然而，这些方法缺乏旋转稳健性，并且它们的性能严重降低了随机旋转，未能扩展到具有不同方向的现实情景。为此，我们提出了一种名为基于自行轮廓的转换（SCT）的方法，该方法可以灵活地集成到针对任意旋转的各种现有点云识别模型中。 SCT通过引入轮廓感知的转换（CAT）提供有效的旋转和翻译不变性，该转换（CAT）线性地将点数的笛卡尔坐标转换为翻译和旋转 - 不变表示。我们证明猫是一种基于理论分析的旋转和翻译不变的转换。此外，提出了帧对准模块来增强通过捕获轮廓并将基于自平台的帧转换为帧内帧来增强鉴别特征提取。广泛的实验结果表明，SCT在合成和现实世界基准的有效性和效率的任意旋转下表现出最先进的方法。此外，稳健性和一般性评估表明SCT是稳健的，适用于各种点云处理模型，它突出了工业应用中SCT的优势。

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。

学习3D点云的新表示形式是3D视觉中的一个活跃研究领域，因为订单不变的点云结构仍然对神经网络体系结构的设计构成挑战。最近的作品探索了学习全球或本地功能或两者兼而有之，但是均未通过分析点的局部方向分布来捕获上下文形状信息的早期方法。在本文中，我们利用点附近的点方向分布，以获取点云的表现力局部邻里表示。我们通过将给定点的球形邻域分为预定义的锥体来实现这一目标，并将每个体积内部的统计数据用作点特征。这样，本地贴片不仅可以由所选点的最近邻居表示，还可以考虑沿该点周围多个方向定义的点密度分布。然后，我们能够构建涉及依赖MLP（多层感知器）层的Odfblock的方向分布函数（ODF）神经网络。新的ODFNET模型可实现ModelNet40和ScanObjectNN数据集的对象分类的最新精度，并在Shapenet S3DIS数据集上进行分割。

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。

成功的点云注册依赖于在强大的描述符上建立的准确对应关系。但是，现有的神经描述符要么利用旋转变化的主链，其性能在较大的旋转下下降，要么编码局部几何形状，而局部几何形状不太明显。为了解决这个问题，我们介绍Riga以学习由设计和全球了解的旋转不变的描述符。从稀疏局部区域的点对特征（PPF）中，旋转不变的局部几何形状被编码为几何描述符。随后，全球对3D结构和几何环境的认识都以旋转不变的方式合并。更具体地说，整个框架的3D结构首先由我们的全球PPF签名表示，从中学到了结构描述符，以帮助几何描述符感知本地区域以外的3D世界。然后将整个场景的几何上下文全局汇总到描述符中。最后，将稀疏区域的描述插值到密集的点描述符，从中提取对应关系进行注册。为了验证我们的方法，我们对对象和场景级数据进行了广泛的实验。在旋转较大的情况下，Riga就模型Net40的相对旋转误差而超过了最先进的方法8 \度，并将特征匹配的回忆提高了3DLOMATCH上的至少5个百分点。

由于稀疏和嘈杂的测量，不完整的观察和大转化，3D对象的点云注册是非常具有挑战性的。在这项工作中，我们提出了匹配共识网络（GMCNet）的图表匹配，该网络估计了ultrange 1偏向部分点云注册（PPR）的姿势不变的对应关系。为了编码强大的点描述符，1）我们首先全面调查各种几何特征的变换 - 鲁棒性和远征性。 2）然后，我们采用新颖的转换 - 强大的点变换器（TPT）模块，以自适应地聚合有关结构关系的本地特征，其利用手工旋转 - 不变（$ RI $）功能和噪声弹性空间坐标。 3）基于分层图网络网络和图形建模的协同作用，我们提出了编码由I）从$ RI $特征中汲取的一项机会学习的强大描述符的分层图形建模（HGM）架构;并且ii）通过我们的TPT模块以不同尺度的相邻点关系编码的多个平滑术语。此外，我们用虚拟扫描构建一个具有挑战性的PPR数据集（MVP-RG）。广泛的实验表明，GMCNet优于PPR以前的最先进方法。值得注意的是，GMCNET编码每个点云的点描述符，而不使用CrossContexual信息，或接地真理对应进行培训。我们的代码和数据集将在https://github.com/paul007pl/gmcnet上获得。

点云注册是许多应用程序（例如本地化，映射，跟踪和重建）的基本任务。成功的注册依赖于提取鲁棒和歧视性的几何特征。现有的基于学习的方法需要高计算能力来同时处理大量原始点。尽管这些方法取得了令人信服的结果，但由于高计算成本，它们很难在现实情况下应用。在本文中，我们介绍了一个框架，该框架使用图形注意网络有效地从经济上提取密集的特征，以进行点云匹配和注册（DFGAT）。 DFGAT的检测器负责在大型原始数据集中找到高度可靠的关键点。 DFGAT的描述符将这些关键点与邻居相结合，以提取不变的密度特征，以准备匹配。图形注意力网络使用了丰富点云之间关系的注意机制。最后，我们将其视为最佳运输问题，并使用Sinkhorn算法找到正匹配和负面匹配。我们对KITTI数据集进行了彻底的测试，并评估了该方法的有效性。结果表明，与其他最先进的方法相比，使用有效紧凑的关键点选择和描述可以实现最佳性能匹配指标，并达到99.88％注册的最高成功率。

Point cloud learning has lately attracted increasing attention due to its wide applications in many areas, such as computer vision, autonomous driving, and robotics. As a dominating technique in AI, deep learning has been successfully used to solve various 2D vision problems. However, deep learning on point clouds is still in its infancy due to the unique challenges faced by the processing of point clouds with deep neural networks. Recently, deep learning on point clouds has become even thriving, with numerous methods being proposed to address different problems in this area. To stimulate future research, this paper presents a comprehensive review of recent progress in deep learning methods for point clouds. It covers three major tasks, including 3D shape classification, 3D object detection and tracking, and 3D point cloud segmentation. It also presents comparative results on several publicly available datasets, together with insightful observations and inspiring future research directions.

点云分析没有姿势前导者在真实应用中非常具有挑战性，因为点云的方向往往是未知的。在本文中，我们提出了一个全新的点集学习框架prin，即点亮旋转不变网络，专注于点云分析中的旋转不变特征提取。我们通过密度意识的自适应采样构建球形信号，以处理球形空间中的扭曲点分布。提出了球形Voxel卷积和点重新采样以提取每个点的旋转不变特征。此外，我们将Prin扩展到称为Sprin的稀疏版本，直接在稀疏点云上运行。 Prin和Sprin都可以应用于从对象分类，部分分割到3D特征匹配和标签对齐的任务。结果表明，在随机旋转点云的数据集上，Sprin比无任何数据增强的最先进方法表现出更好的性能。我们还为我们的方法提供了彻底的理论证明和分析，以实现我们的方法实现的点明智的旋转不变性。我们的代码可在https://github.com/qq456cvb/sprin上找到。

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}.

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。

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。

电线杆和建筑物边缘经常是城市道路上可观察到的对象，为各种计算机视觉任务提供了可靠的提示。为了重复提取它们作为特征并在离散激光镜头框架之间进行注册，我们提出了第一个基于学习的功能分割和LIDAR点云中3D线的描述模型。为了训练我们的模型，而无需耗时和乏味的数据标记过程，我们首先生成了目标线基本外观的合成原始图，并构建一个迭代线自动标记的过程，以逐步完善真实激光扫描的线路标签。我们的分割模型可以在任意规模的扰动下提取线，我们使用共享的EDGECONV编码层共同训练两个分割和描述符头。基于模型，我们可以在没有初始转换提示的情况下构建一个高度可用的全局注册模块，用于点云注册。实验表明，我们基于线的注册方法对基于最先进的方法的方法具有很高的竞争力。我们的代码可在https://github.com/zxrzju/superline3d.git上找到。

Unlike images which are represented in regular dense grids, 3D point clouds are irregular and unordered, hence applying convolution on them can be difficult. In this paper, we extend the dynamic filter to a new convolution operation, named PointConv. PointConv can be applied on point clouds to build deep convolutional networks. We treat convolution kernels as nonlinear functions of the local coordinates of 3D points comprised of weight and density functions. With respect to a given point, the weight functions are learned with multi-layer perceptron networks and density functions through kernel density estimation. The most important contribution of this work is a novel reformulation proposed for efficiently computing the weight functions, which allowed us to dramatically scale up the network and significantly improve its performance. The learned convolution kernel can be used to compute translation-invariant and permutation-invariant convolution on any point set in the 3D space. Besides, PointConv can also be used as deconvolution operators to propagate features from a subsampled point cloud back to its original resolution. Experiments on ModelNet40, ShapeNet, and ScanNet show that deep convolutional neural networks built on PointConv are able to achieve state-of-the-art on challenging semantic segmentation benchmarks on 3D point clouds. Besides, our experiments converting CIFAR-10 into a point cloud showed that networks built on PointConv can match the performance of convolutional networks in 2D images of a similar structure.

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/。

准确的三维感知是几个计算机视觉应用程序中的一项基本任务。最近，由于其有效的深度感应能力，商用RGB深度（RGB-D）相机已被广泛用作单视深度感应设备。但是，由于单视环境的固有噪声，大多数RGB-D传感器的深度质量仍然不足。最近，一些研究集中在RGB-D摄像机的单视深度增强上。最近的研究提出了基于深度学习的方法，通常使用高质量的监督深度数据集训练网络，这表明地面真相（GT）深度数据集的质量是准确系统的最重要的重要因素。但是，这种高质量的GT数据集很难获得。在这项研究中，我们开发了一种基于RGB-D流数据集的高质量GT深度生成的新方法。首先，我们将局部空间区域中的连续深度帧定义为本地框架集。然后，使用无监督的点云注册方案将深度框架对齐到本地框架集中的某个帧。根据过度培训方案对注册参数进行了训练，该方案主要用于为每个帧集构造单个GT深度图像。最终的GT深度数据集是使用多个本地框架集构建的，每个本地框架集经过独立训练。这项研究的主要优点是，只能使用RGB-D流数据集在各种扫描环境下构建高质量的GT深度数据集。此外，我们提出的方法可以用作新的基准GT数据集，以进行准确的性能评估。我们在先前基准的GT深度数据集上评估了GT数据集，并证明我们的方法优于最新的深度增强框架。

Recent investigations on rotation invariance for 3D point clouds have been devoted to devising rotation-invariant feature descriptors or learning canonical spaces where objects are semantically aligned. Examinations of learning frameworks for invariance have seldom been looked into. In this work, we review rotation invariance in terms of point cloud registration and propose an effective framework for rotation invariance learning via three sequential stages, namely rotation-invariant shape encoding, aligned feature integration, and deep feature registration. We first encode shape descriptors constructed with respect to reference frames defined over different scales, e.g., local patches and global topology, to generate rotation-invariant latent shape codes. Within the integration stage, we propose Aligned Integration Transformer to produce a discriminative feature representation by integrating point-wise self- and cross-relations established within the shape codes. Meanwhile, we adopt rigid transformations between reference frames to align the shape codes for feature consistency across different scales. Finally, the deep integrated feature is registered to both rotation-invariant shape codes to maximize feature similarities, such that rotation invariance of the integrated feature is preserved and shared semantic information is implicitly extracted from shape codes. Experimental results on 3D shape classification, part segmentation, and retrieval tasks prove the feasibility of our work. Our project page is released at: https://rotation3d.github.io/.

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。