我们呈现ROCA，一种新的端到端方法，可以从形状数据库到单个输入图像中检索并对齐3D CAD模型。这使得从2D RGB观察开始观察到的场景的3D感知，其特征在于轻质，紧凑，清洁的CAD表示。我们的方法的核心是我们基于密集的2D-3D对象对应关系和促使对齐的可差的对准优化。因此，罗卡可以提供强大的CAD对准，同时通过利用2D-3D对应关系来学习几何上类似CAD模型来同时通知CAD检索。SCANNET的真实世界图像实验表明，Roca显着提高了现有技术，从检索感知CAD准确度为9.5％至17.6％。

We present ObjectMatch, a semantic and object-centric camera pose estimation for RGB-D SLAM pipelines. Modern camera pose estimators rely on direct correspondences of overlapping regions between frames; however, they cannot align camera frames with little or no overlap. In this work, we propose to leverage indirect correspondences obtained via semantic object identification. For instance, when an object is seen from the front in one frame and from the back in another frame, we can provide additional pose constraints through canonical object correspondences. We first propose a neural network to predict such correspondences on a per-pixel level, which we then combine in our energy formulation with state-of-the-art keypoint matching solved with a joint Gauss-Newton optimization. In a pairwise setting, our method improves registration recall of state-of-the-art feature matching from 77% to 87% overall and from 21% to 52% in pairs with 10% or less inter-frame overlap. In registering RGB-D sequences, our method outperforms cutting-edge SLAM baselines in challenging, low frame-rate scenarios, achieving more than 35% reduction in trajectory error in multiple scenes.

了解单个图像的3D场景是各种任务的基础，例如用于机器人，运动规划或增强现实。来自单个RGB图像的3D感知的现有工作倾向于专注于几何重建，或用语义分割或实例分割的几何重建。受到2D Panoptic分割的启发，我们建议统一几何重建，3D语义分割和3D实例分段的任务，进入Panoptic 3D场景重建的任务 - 从单个RGB图像预测相机中场景的完整几何重建图像的截图，以及语义和实例分割。因此，我们为从单个RGB图像提出了一种全新3D场景的新方法，该方法学习从输入图像到达3D容量场景表示来升力和传播2D特征。我们证明，这种联合场景重建，语义和实例分割的整体视图是有益的，独立地处理任务，从而优于替代方法。

The goal of this paper is to estimate the 6D pose and dimensions of unseen object instances in an RGB-D image. Contrary to "instance-level" 6D pose estimation tasks, our problem assumes that no exact object CAD models are available during either training or testing time. To handle different and unseen object instances in a given category, we introduce Normalized Object Coordinate Space (NOCS)-a shared canonical representation for all possible object instances within a category. Our region-based neural network is then trained to directly infer the correspondence from observed pixels to this shared object representation (NOCS) along with other object information such as class label and instance mask. These predictions can be combined with the depth map to jointly estimate the metric 6D pose and dimensions of multiple objects in a cluttered scene. To train our network, we present a new contextaware technique to generate large amounts of fully annotated mixed reality data. To further improve our model and evaluate its performance on real data, we also provide a fully annotated real-world dataset with large environment and instance variation. Extensive experiments demonstrate that the proposed method is able to robustly estimate the pose and size of unseen object instances in real environments while also achieving state-of-the-art performance on standard 6D pose estimation benchmarks.

我们提出了一种新的方法，用于从室内环境中的RGB-D序列进行连接3D多对象跟踪和重建。为此，我们在每个帧中检测并重建对象，同时预测密集的对应关系映射到归一化对象空间中。我们利用这些对应关系来告知图神经网络，以解决所有对象的最佳，时间一致的7-DOF姿势轨迹。我们方法的新颖性是两个方面：首先，我们提出了一种基于图的新方法，用于随着时间的流逝而进行区分姿势估计，以学习最佳的姿势轨迹。其次，我们提出了沿时间轴的重建和姿势估计的联合公式，以实现健壮和几何一致的多对象跟踪。为了验证我们的方法，我们引入了一个新的合成数据集，其中包含2381个唯一室内序列，总共有60k渲染的RGB-D图像，用于多对象跟踪，并带有移动对象和来自合成3D-Front数据集的相机位置。我们证明，与现有最新方法相比，我们的方法将所有测试序列的累积MOTA得分提高了24.8％。在关于合成和现实世界序列的几个消融中，我们表明我们的基于图的完全端到端学习方法可以显着提高跟踪性能。

6D object pose estimation problem has been extensively studied in the field of Computer Vision and Robotics. It has wide range of applications such as robot manipulation, augmented reality, and 3D scene understanding. With the advent of Deep Learning, many breakthroughs have been made; however, approaches continue to struggle when they encounter unseen instances, new categories, or real-world challenges such as cluttered backgrounds and occlusions. In this study, we will explore the available methods based on input modality, problem formulation, and whether it is a category-level or instance-level approach. As a part of our discussion, we will focus on how 6D object pose estimation can be used for understanding 3D scenes.

深度学习识别的进步导致使用2D图像准确的对象检测。然而，这些2D感知方法对于完整的3D世界信息不足。同时，高级3D形状估计接近形状本身的焦点，而不考虑公制量表。这些方法无法确定对象的准确位置和方向。为了解决这个问题，我们提出了一个框架，该框架共同估计了从单个RGB图像的度量标度形状和姿势。我们的框架有两个分支：公制刻度对象形状分支（MSO）和归一化对象坐标空间分支（NOC）。 MSOS分支估计在相机坐标中观察到的度量标准形状。 NOCS分支预测归一化对象坐标空间（NOCS）映射，并从预测的度量刻度网格与渲染的深度图执行相似性转换，以获得6D姿势和大小。此外，我们介绍了归一化对象中心估计（NOCE），以估计从相机到物体中心的几何对齐距离。我们在合成和实际数据集中验证了我们的方法，以评估类别级对象姿势和形状。

Rapid advances in 2D perception have led to systems that accurately detect objects in real-world images. However, these systems make predictions in 2D, ignoring the 3D structure of the world. Concurrently, advances in 3D shape prediction have mostly focused on synthetic benchmarks and isolated objects. We unify advances in these two areas. We propose a system that detects objects in real-world images and produces a triangle mesh giving the full 3D shape of each detected object. Our system, called Mesh R-CNN, augments Mask R-CNN with a mesh prediction branch that outputs meshes with varying topological structure by first predicting coarse voxel representations which are converted to meshes and refined with a graph convolution network operating over the mesh's vertices and edges. We validate our mesh prediction branch on ShapeNet, where we outperform prior work on single-image shape prediction. We then deploy our full Mesh R-CNN system on Pix3D, where we jointly detect objects and predict their 3D shapes. Project page: https://gkioxari.github.io/meshrcnn/.

我们的方法从单个RGB-D观察中研究了以对象为中心的3D理解的复杂任务。由于这是一个不适的问题，因此现有的方法在3D形状和6D姿势和尺寸估计中都遭受了遮挡的复杂多对象方案的尺寸估计。我们提出了Shapo，这是一种联合多对象检测的方法，3D纹理重建，6D对象姿势和尺寸估计。 Shapo的关键是一条单杆管道，可回归形状，外观和构成潜在的代码以及每个对象实例的口罩，然后以稀疏到密集的方式进一步完善。首先学到了一种新颖的剖面形状和前景数据库，以将对象嵌入各自的形状和外观空间中。我们还提出了一个基于OCTREE的新颖的可区分优化步骤，使我们能够以分析的方式进一步改善对象形状，姿势和外观。我们新颖的联合隐式纹理对象表示使我们能够准确地识别和重建新颖的看不见的对象，而无需访问其3D网格。通过广泛的实验，我们表明我们的方法在模拟的室内场景上进行了训练，可以准确地回归现实世界中新颖物体的形状，外观和姿势，并以最小的微调。我们的方法显着超过了NOCS数据集上的所有基准，对于6D姿势估计，MAP的绝对改进为8％。项目页面：https：//zubair-irshad.github.io/projects/shapo.html

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

学习3D对象类别的传统方法使用合成数据或手动监控。在本文中，我们提出了一种不需要手动注释的方法，而是通过观察来自移动的有利点的物体来阐述。我们的系统在两种创新上构建：暹罗视点分解网络，不太明确地比较3D形状，强大地对准不同的视频;和3D形状完成网络可以从部分观察中提取对象的完整形状。我们还展示了配置网络来执行概率预测以及几何感知数据增强方案的好处。我们在公开可用的基准上获得最先进的结果。

在本文中，我们提出了一个新颖的对象级映射系统，该系统可以同时在动态场景中分段，跟踪和重建对象。它可以通过对深度输入的重建和类别级别的重建来进一步预测并完成其完整的几何形状，其目的是完成对象几何形状会导致更好的对象重建和跟踪准确性。对于每个传入的RGB-D帧，我们执行实例分割以检测对象并在检测和现有对象图之间构建数据关联。将为每个无与伦比的检测创建一个新的对象映射。对于每个匹配的对象，我们使用几何残差和差分渲染残留物共同优化其姿势和潜在的几何表示形式，并完成其形状之前和完成的几何形状。与使用传统的体积映射或学习形状的先验方法相比，我们的方法显示出更好的跟踪和重建性能。我们通过定量和定性测试合成和现实世界序列来评估其有效性。

我们提出了一个新的框架，以重建整体3D室内场景，包括单视图像的房间背景和室内对象。由于室内场景的严重阻塞，现有方法只能产生具有有限几何质量的室内物体的3D形状。为了解决这个问题，我们提出了一个与实例一致的隐式函数（InstPifu），以进行详细的对象重建。与实例对齐的注意模块结合使用，我们的方法有权将混合的局部特征与遮挡实例相结合。此外，与以前的方法不同，该方法仅代表房间背景为3D边界框，深度图或一组平面，我们通过隐式表示恢复了背景的精细几何形状。在E SUN RGB-D，PIX3D，3D-FUTURE和3D-FRONT数据集上进行的广泛实验表明，我们的方法在背景和前景对象重建中均优于现有方法。我们的代码和模型将公开可用。

从单个RGB图像预测3D形状和静态对象的姿势是现代计算机视觉中的重要研究区域。其应用范围从增强现实到机器人和数字内容创建。通常，通过直接对象形状和姿势预测来执行此任务，该任务是不准确的。有希望的研究方向通过从大规模数据库中检索CAD模型并将它们对准到图像中观察到的对象来确保有意义的形状预测。然而，现有的工作并没有考虑到对象几何，导致对象姿态预测不准确，特别是对于未经看法。在这项工作中，我们演示了如何从RGB图像到呈现的CAD模型的跨域Keypoint匹配如何允许更精确的对象姿态预测与通过直接预测所获得的那些相比。我们进一步表明，关键点匹配不仅可以用于估计对象的姿势，还可以用于修改对象本身的形状。这与单独使用对象检索可以实现的准确性是重要的，其固有地限于可用的CAD模型。允许形状适配桥接检索到的CAD模型与观察到的形状之间的间隙。我们在挑战PIX3D数据集上展示了我们的方法。所提出的几何形状预测将AP网格改善在所看到的物体上的33.2至37.8上的33.2至37.8。未经证明对象的8.2至17.1。此外，在遵循所提出的形状适应时，我们展示了更准确的形状预测而不会与CAD模型紧密匹配。代码在HTTPS://github.com/florianlanger/leveraging_geometry_for_shape_eStimation上公开使用。

我们提出了一种对类别级别的6D对象姿势和大小估计的新方法。为了解决类内的形状变化，我们学习规范形状空间（CASS），统一表示，用于某个对象类别的各种情况。特别地，CASS被建模为具有标准化姿势的规范3D形状深度生成模型的潜在空间。我们训练变形式自动编码器（VAE），用于从RGBD图像中的规范空间中生成3D点云。 VAE培训以跨类方式培训，利用公开的大型3D形状存储库。由于3D点云在归一化姿势（具有实际尺寸）中生成，因此VAE的编码器学习视图分解RGBD嵌入。它将RGBD图像映射到任意视图中以独立于姿势的3D形状表示。然后通过将对象姿势与用单独的深神经网络提取的输入RGBD的姿势相关的特征进行对比姿势估计。我们将CASS和姿势和大小估计的学习集成到最终的培训网络中，实现了最先进的性能。

本文介绍了一种新型的多视图6 DOF对象姿势细化方法，重点是改进对合成数据训练的方法。它基于DPOD检测器，该检测器会在每个帧中产生密集的2D-3D对应关系。我们选择使用多个具有已知相机转换的帧，因为它允许通过可解释的ICP样损耗函数引入几何约束。损耗函数是通过可区分的渲染器实现的，并经过迭代进行了优化。我们还证明，仅根据合成数据训练的完整检测和完善管道可用于自动标记的真实数据。我们对linemod，caslusion，自制和YCB-V数据集执行定量评估，并与对合成和真实数据训练的最新方法相比，报告出色的性能。我们从经验上证明，我们的方法仅需要几个帧，并且可以在外部摄像机校准中关闭相机位置和噪音，从而使其实际用法更加容易且无处不在。

一个3D场景由一组对象组成，每个对象都有一个形状和一个布局，使其在太空中的位置。从2D图像中了解3D场景是一个重要的目标，并具有机器人技术和图形的应用。尽管最近在预测单个图像的3D形状和布局方面取得了进步，但大多数方法都依赖于3D地面真相来进行训练，这很昂贵。我们克服了这些局限性，并提出了一种方法，该方法学会预测对象的3D形状和布局，而无需任何地面真相形状或布局信息：相反，我们依靠具有2D监督的多视图图像，可以更轻松地按大规模收集。通过在3D仓库，Hypersim和扫描仪上进行的广泛实验，我们证明了我们的进近量表与逼真的图像的大型数据集相比，并与依赖3D地面真理的方法进行了比较。在Hypersim和Scannet上，如果没有可靠的3D地面真相，我们的方法优于在较小和较少的数据集上训练的监督方法。

我们为RGB视频提供了基于变压器的神经网络体系结构，用于多对象3D重建。它依赖于表示知识的两种替代方法：作为特征的全局3D网格和一系列特定的2D网格。我们通过专用双向注意机制在两者之间逐步交换信息。我们利用有关图像形成过程的知识，以显着稀疏注意力重量矩阵，从而使我们的体系结构在记忆和计算方面可行。我们在3D特征网格的顶部附上一个detr风格的头，以检测场景中的对象并预测其3D姿势和3D形状。与以前的方法相比，我们的体系结构是单阶段，端到端可训练，并且可以从整体上考虑来自多个视频帧的场景，而无需脆弱的跟踪步骤。我们在挑战性的SCAN2CAD数据集上评估了我们的方法，在该数据集中，我们的表现要优于RGB视频的3D对象姿势估算的最新最新方法； （2）将多视图立体声与RGB-D CAD对齐结合的强大替代方法。我们计划发布我们的源代码。

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.

点云的语义场景重建是3D场景理解的必不可少的任务。此任务不仅需要识别场景中的每个实例，而且还需要根据部分观察到的点云恢复其几何形状。现有方法通常尝试基于基于检测的主链的不完整点云建议直接预测完整对象的占用值。但是，由于妨碍了各种检测到的假阳性对象建议以及对完整对象学习占用值的不完整点观察的歧义，因此该框架始终无法重建高保真网格。为了绕开障碍，我们提出了一个分离的实例网格重建（DIMR）框架，以了解有效的点场景。采用基于分割的主链来减少假阳性对象建议，这进一步使我们对识别与重建之间关系的探索有益。根据准确的建议，我们利用网状意识的潜在代码空间来解开形状完成和网格生成的过程，从而缓解了由不完整的点观测引起的歧义。此外，通过在测试时间访问CAD型号池，我们的模型也可以通过在没有额外训练的情况下执行网格检索来改善重建质量。我们用多个指标彻底评估了重建的网格质量，并证明了我们在具有挑战性的扫描仪数据集上的优越性。代码可在\ url {https://github.com/ashawkey/dimr}上获得。