The recent surge of utilizing deep neural networks for geometric processing and shape modeling has opened up exciting avenues. However, there is a conspicuous lack of research efforts on using powerful neural representations to extend the capabilities of parametric surfaces, which are the prevalent surface representations in product design, CAD/CAM, and computer animation. We present Neural Parametric Surfaces, the first piecewise neural surface representation that allows coarse patch layouts of arbitrary $n$-sided surface patches to model complex surface geometries with high precision, offering greater flexibility over traditional parametric surfaces. By construction, this new surface representation guarantees $G^0$ continuity between adjacent patches and empirically achieves $G^1$ continuity, which cannot be attained by existing neural patch-based methods. The key ingredient of our neural parametric surface is a learnable feature complex $\mathcal{C}$ that is embedded in a high-dimensional space $\mathbb{R}^D$ and topologically equivalent to the patch layout of the surface; each face cell of the complex is defined by interpolating feature vectors at its vertices. The learned feature complex is mapped by an MLP-encoded function $f:\mathcal{C} \rightarrow \mathcal{S}$ to produce the neural parametric surface $\mathcal{S}$. We present a surface fitting algorithm that optimizes the feature complex $\mathcal{C}$ and trains the neural mapping $f$ to reconstruct given target shapes with high accuracy. We further show that the proposed representation along with a compact-size neural net can learn a plausible shape space from a shape collection, which can be used for shape interpolation or shape completion from noisy and incomplete input data. Extensive experiments show that neural parametric surfaces offer greater modeling capabilities than traditional parametric surfaces.


翻译:近期,利用深度神经网络进行几何处理与形状建模的研究热潮开辟了令人振奋的新途径。然而,在利用强大神经表示扩展参数曲面能力方面,研究明显不足——参数曲面是产品设计、CAD/CAM及计算机动画中广泛采用的表面表示形式。我们提出神经参数曲面(Neural Parametric Surfaces),这是首个分段神经表面表示方法,允许任意$n$边形曲面片的粗略面片布局以高精度建模复杂曲面几何形状,相比传统参数曲面具有更强灵活性。通过构造设计,这种新型表面表示方法可保证相邻面片间的$G^0$连续性,并能经验性地实现现有神经面片方法无法达到的$G^1$连续性。其核心要素是一个可学习的特征复形$\mathcal{C}$,嵌入高维空间$\mathbb{R}^D$中,且拓扑等价于曲面的面片布局;复形的每个面单元通过插值其顶点处的特征向量定义。学习得到的特征复形由MLP编码函数$f:\mathcal{C} \rightarrow \mathcal{S}$映射,生成神经参数曲面$\mathcal{S}$。我们提出一种曲面拟合算法,通过优化特征复形$\mathcal{C}$并训练神经映射$f$,以高精度重建给定目标形状。进一步证明,该表示方法配合紧凑型神经网络可从形状集合中学习合理的形状空间,用于形状插值或对含噪声、不完整输入数据进行形状补全。大量实验表明,神经参数曲面相比传统参数曲面具有更强的建模能力。

0
下载
关闭预览

相关内容

Surface 是微软公司( Microsoft)旗下一系列使用 Windows 10(早期为 Windows 8.X)操作系统的电脑产品,目前有 Surface、Surface Pro 和 Surface Book 三个系列。 2012 年 6 月 18 日,初代 Surface Pro/RT 由时任微软 CEO 史蒂夫·鲍尔默发布于在洛杉矶举行的记者会,2012 年 10 月 26 日上市销售。
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+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
3+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
5+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
0+阅读 · 2023年10月28日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月27日
Arxiv
19+阅读 · 2022年10月6日
Arxiv
12+阅读 · 2021年7月26日
Arxiv
19+阅读 · 2020年7月13日
On Feature Normalization and Data Augmentation
Arxiv
15+阅读 · 2020年2月25日
Domain Representation for Knowledge Graph Embedding
Arxiv
14+阅读 · 2019年9月11日
Adversarial Transfer Learning
Arxiv
12+阅读 · 2018年12月6日
VIP会员
最新内容
俄乌无人机战争的六大启示
专知会员服务
3+阅读 · 今天7:07
《无人机空中监控:通信实验洞察》
专知会员服务
2+阅读 · 今天7:05
从采集到决策:美军视角下的战术情报范式重构
《履带式无人地面战车技术发展现状》
专知会员服务
5+阅读 · 8月2日
《无人机脆弱性利用:网络空间力量的新域》
专知会员服务
5+阅读 · 8月1日
美空军如何将人工智能从战场部署至后方机关
专知会员服务
13+阅读 · 7月31日
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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月28日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月27日
Arxiv
19+阅读 · 2022年10月6日
Arxiv
12+阅读 · 2021年7月26日
Arxiv
19+阅读 · 2020年7月13日
On Feature Normalization and Data Augmentation
Arxiv
15+阅读 · 2020年2月25日
Domain Representation for Knowledge Graph Embedding
Arxiv
14+阅读 · 2019年9月11日
Adversarial Transfer Learning
Arxiv
12+阅读 · 2018年12月6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
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+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
3+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
5+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