【点云识别】3D-MPA: Multi Proposal Aggregation for 3D Semantic Instance Segmentation (CVPR 2020)

3D-MPA: Multi Proposal Aggregation for 3D Semantic Instance Segmentation

本文介绍一篇cvpr2020里面关于点云识别的文章。
论文
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1. 问题

3D目标检测的主要难点在于如何预测和处理 object proposal。一种思路是是自上而下的方式，先回归大量的box，然后再进行第二阶段的优化。但是如果box的偏差比较大，此类方法就很难奏效。另一种思路是自下而上的，通过metric learning学习每点的feature，然后根据这些点的特征，进行聚类形成instance。但是聚类的参数需要人为调整，而且pairwise的计算量太大。本文将这种两种方法结合起来，发挥自上而下方法计算量小的优点，又利用point feature的鲁棒性。通过point-level进行特征表达，但又不对point-level进行聚类，从而完成对两种方法的优势互补。

2. 思想

本文包含三个模块。proposal generation模块逐点学习feature, 每个点都对其所属中心点进行proposals。 接下来是proposal consolidation 模块，对之前的proposal 进行refine。最后是object generation 模块，回归最终的结果。值得一提的是，作者没有使用常见的NMS方式进行回归，因为NMS可能会丢掉正确的结果。而是对 high-level的proposel进行聚类，相比于直接对point聚类，大大减少计算量。

3. 算法

3.1 Proposal Generation

采用稀疏卷积提取每个点的特征，然后分成两个分支，分别预测语义类别以及回归每个点所属实例的中心点坐标。

对于得到的中心点集，随机采样k个点作为实例proposals，每个proposal中心点半径r范围内的点视为属于其对应的实例的点，然后将每个proposal点集通过简单的pointnet提取proposal feature。

每个proposal用元组(yi; gi; si)表示，其中yi代表proposal的中心点位置，gi代表proposal feature，si代表proposal对应包含的实例点集。

3.2 Proposal Consolidation

为了使proposal feature可以和全局特征产生更多的交互，本文使用DGCNN的思想，建立一个GCN来 refine proposal features。

3.3 Object Generation

此处，我们得到K个proposal
通过MLP得到objectness score。和gt中心点距离小于0.3m的设为正，大于0.6m或和两个gt中心点距离相等的设为负。负proposals不做处理。

对正的proposals，先预测语义类别，再aggregation features和二值实例mask。其中aggregation feature 包含两个方面Geometric features 和 Embedding features

最终的loss为

4 实验结果

总结

上一篇PointGroup和这篇文章有着异曲同工之妙。但是3D-MPA应该更快一些。因为instance segmentation文章看得不够多，multi task loss似乎是不可避免的，总觉得太耗时难优化，令人望而却步啊。