3D Local Features for Direct Pairwise Registration论文阅读

本文探讨了点云配对问题,旨在通过end-to-end的方法回归两个点云之间的相对6D位姿。利用点云的结构信息和相对世界坐标系的位姿信息,提出了一种包含Chamber loss、Pose prediction loss和Feature consistency loss的损失函数,以实现精确的相对位姿预测。

Main Idea

目的:本文的目标是end-to-end的regression出point cloud pair之间的相对6D pose。

思路: Point cloud可以由两部分的信息来描述:

  • structure(点云的分布,相对位置之类的)
  • 相对世界坐标系的pose(旋转+位移)
    若已经确定是positive pair的两个point cloud,structure是可以看成近似相等,那么两者的信息差就可以反映出两者的pose之差,即相对pose。

Structure

在这里插入图片描述
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Loss

loss function 由三个loss组成。如上两个图中所示

  • Chamber loss
    这个是很自然的,FoldingNet首先要能够很好的encoder才可以
  • Pose prediction loss
    这个更intuition,regress pose当然要用GT-pose来监督
  • Feature consistency loss
    这个是说,两个patch在PPF-FoldingNet得出旋转不变的信息应该越接近越好。因为PPF-FoldingNet得出的信息只有structure信息,确认是配对的两个patch自然是必须非常相似。而PC-FoldingNet含有旋转信息,这会导致两个patch输出结果不同,所以不强求。

pose选择

因为一个fragment有好几个patch pair所以会输出好几个pose,在这n个pose中进行verify然后输出,具体怎么verify?
在这里插入图片描述

### 原理 基于成对约束引导的稀疏学习用于特征选择(Pairwise Constraint - Guided Sparse Learning for Feature Selection)的核心原理在于结合成对约束信息与稀疏学习方法来进行有效的特征选择。 成对约束通常分为两种类型:必须链接(Must - Link)和不能链接(Cannot - Link)。必须链接表示两个样本应该属于同一类别,不能链接表示两个样本应该属于不同类别。这些约束信息为特征选择提供了额外的监督信号,有助于在特征空间中挖掘更有判别力的特征。 稀疏学习则是通过引入稀疏性约束,如L1范数,使得学习到的特征权重向量中大部分元素为零,从而实现特征选择。在结合成对约束和稀疏学习时,目标函数通常会同时考虑数据的重构误差、成对约束的满足程度以及稀疏性惩罚项。例如,在优化过程中,算法会尝试找到一组特征权重,使得在满足成对约束的前提下,数据能够被尽可能准确地重构,同时特征权重向量具有稀疏性。 ### 相关研究 在学术研究方面,许多学者致力于改进基于成对约束引导的稀疏学习特征选择算法。一些研究聚焦于设计更有效的目标函数和优化算法,以提高特征选择的性能和效率。例如,有研究提出了自适应的稀疏正则化方法,根据数据的特点自动调整稀疏性约束的强度。还有研究探索了如何将成对约束与其他机器学习模型相结合,如支持向量机、神经网络等,以进一步提升模型的分类性能。 ### 应用 - **生物信息学**:在基因表达数据分析中,基于成对约束引导的稀疏学习特征选择可以帮助识别与疾病相关的基因特征。通过利用已知的样本之间的关系(如患病样本和健康样本之间的不能链接约束),可以筛选出最具判别力的基因,为疾病的诊断和治疗提供依据。 - **图像识别**:在图像分类任务中,该方法可以选择对图像类别区分最有帮助的特征。例如,在人脸识别中,成对约束可以表示不同人的面部图像之间的不能链接关系,通过特征选择可以提取出最具代表性的面部特征,提高识别的准确率。 - **文本分类**:对于文本数据,成对约束可以基于文档的主题信息构建。通过特征选择,可以从大量的文本特征中筛选出与主题相关的关键特征,从而提高文本分类的性能。 以下是一个简单的基于Python和Scikit - learn库的特征选择示例代码,虽然不是完整的成对约束引导的稀疏学习实现,但可以展示特征选择的基本过程: ```python from sklearn.datasets import load_iris from sklearn.feature_selection import SelectKBest from sklearn.feature_selection import chi2 import pandas as pd # 加载数据集 iris = load_iris() X = iris.data y = iris.target # 使用卡方检验进行特征选择 selector = SelectKBest(score_func=chi2, k=2) X_new = selector.fit_transform(X, y) # 输出选择的特征 selected_features = pd.DataFrame(selector.get_support(), index=iris.feature_names, columns=['Selected']) print(selected_features) ```
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