In the field of data-driven 3D shape analysis and generation, the estimation of global topological features from localized representations such as point clouds, voxels, and neural implicit fields is a longstanding challenge. This paper introduces a novel, differentiable algorithm tailored to accurately estimate the global topology of 3D shapes, overcoming the limitations of traditional methods rooted in mesh reconstruction and topological data analysis. The proposed method ensures high accuracy, efficiency, and instant computation with GPU compatibility. It begins with an efficient calculation of the self-adjoint Weingarten map for point clouds and its adaptations for other modalities. The curvatures are then extracted, and their integration over tangent differentiable Voronoi elements is utilized to estimate key topological invariants, including the Euler number and Genus. Additionally, an auto-optimization mechanism is implemented to refine the local moving frames and area elements based on the integrity of topological invariants. Experimental results demonstrate the method's superior performance across various datasets. The robustness and differentiability of the algorithm ensure its seamless integration into deep learning frameworks, offering vast potential for downstream tasks in 3D shape analysis.


翻译:在数据驱动的三维形状分析与生成领域,从点云、体素和神经隐式场等局部化表示中估计全局拓扑特征是一个长期存在的挑战。本文提出了一种新颖的可微算法,旨在精确估计三维形状的全局拓扑,克服了传统基于网格重建和拓扑数据分析方法的局限性。该方法确保了高精度、高效率、GPU兼容的即时计算。算法首先高效计算点云的自伴随Weingarten映射,并适配至其他模态。随后提取曲率,并通过对切向可微Voronoi单元进行积分来估计关键拓扑不变量,包括欧拉数和亏格。此外,算法实现了一种自动优化机制,基于拓扑不变量的完整性来优化局部活动标架和面积元。实验结果表明,该方法在多个数据集上均表现出优越性能。算法的鲁棒性和可微性确保了其可无缝集成到深度学习框架中,为三维形状分析的下游任务提供了广阔的应用潜力。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
11+阅读 · 2023年3月8日
A Survey on Data Augmentation for Text Classification
Arxiv
13+阅读 · 2021年5月25日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员