计算机视觉知识点整理：PointNet++之最远点采样（farthest point sample, FPS）代码理解

# farthest_point_sample函数完成最远点采样：
# 从一个输入点云中按照所需要的点的个数npoint采样出足够多的点，
# 并且点与点之间的距离要足够远。
# 返回结果是npoint个采样点在原始点云中的索引。
def farthest_point_sample(xyz, npoint):
    """
    Input:
        xyz: pointcloud data, [B, N, 3]
        npoint: number of samples
    Return:
        centroids: sampled pointcloud index, [B, npoint]
    """
    device = xyz.device
    B, N, C = xyz.shape
    # 初始化一个centroids矩阵，用于存储npoint个采样点的索引位置，大小为B×npoint
    # 其中B为BatchSize的个数 
    centroids = torch.zeros(B, npoint, dtype=torch.long).to(device)
    # distance矩阵(B×N)记录某个batch中所有点到某一个点的距离，初始化的值很大，后面会迭代更新
    distance = torch.ones(B, N).to(device) * 1e10
    # farthest表示当前最远的点，也是随机初始化，范围为0~N，初始化B个；每个batch都随机有一个初始最远点
    farthest = torch.randint(0, N, (B,), dtype=torch.long).to(device)
    # batch_indices初始化为0~(B-1)的数组
    batch_indices = torch.arange(B, dtype=torch.long).to(device)
    # 直到采样点达到npoint，否则进行如下迭代：
    for i in range(npoint):
        # 设当前的采样点centroids为当前的最远点farthest
        centroids[:, i] = farthest
        # 取出该中心点centroid的坐标
        centroid = xyz[batch_indices, farthest, :].view(B, 1, 3)
        # 求出所有点到该centroid点的欧式距离，存在dist矩阵中
        dist = torch.sum((xyz - centroid) ** 2, -1)
        # 建立一个mask，如果dist中的元素小于distance矩阵中保存的距离值，则更新distance中的对应值
        # 随着迭代的继续，distance矩阵中的值会慢慢变小，
        # 其相当于记录着某个Batch中每个点距离所有已出现的采样点的最小距离
        mask = dist < distance
        distance[mask] = dist[mask]
        # 从distance矩阵取出最远的点为farthest，继续下一轮迭代
        farthest = torch.max(distance, -1)[1]
    return centroids