Contrastive learning (CL) for Vision Transformers (ViTs) in image domains has achieved performance comparable to CL for traditional convolutional backbones. However, in 3D point cloud pretraining with ViTs, masked autoencoder (MAE) modeling remains dominant. This raises the question: Can we take the best of both worlds? To answer this question, we first empirically validate that integrating MAE-based point cloud pre-training with the standard contrastive learning paradigm, even with meticulous design, can lead to a decrease in performance. To address this limitation, we reintroduce CL into the MAE-based point cloud pre-training paradigm by leveraging the inherent contrastive properties of MAE. Specifically, rather than relying on extensive data augmentation as commonly used in the image domain, we randomly mask the input tokens twice to generate contrastive input pairs. Subsequently, a weight-sharing encoder and two identically structured decoders are utilized to perform masked token reconstruction. Additionally, we propose that for an input token masked by both masks simultaneously, the reconstructed features should be as similar as possible. This naturally establishes an explicit contrastive constraint within the generative MAE-based pre-training paradigm, resulting in our proposed method, Point-CMAE. Consequently, Point-CMAE effectively enhances the representation quality and transfer performance compared to its MAE counterpart. Experimental evaluations across various downstream applications, including classification, part segmentation, and few-shot learning, demonstrate the efficacy of our framework in surpassing state-of-the-art techniques under standard ViTs and single-modal settings. The source code and trained models are available at: https://github.com/Amazingren/Point-CMAE.


翻译:在图像领域中,基于视觉Transformer(ViT)的对比学习(CL)已取得与传统卷积骨干网络相当的性能。然而,在基于ViT的三维点云预训练中,掩码自编码器(MAE)建模方法仍占据主导地位。这引发了一个问题:我们能否融合两种范式的优势?为回答此问题,我们首先通过实证验证:即使经过精心设计,将基于MAE的点云预训练与标准对比学习范式相结合也可能导致性能下降。为克服这一局限,我们通过挖掘MAE固有的对比特性,将CL重新引入基于MAE的点云预训练范式。具体而言,不同于图像领域常用的数据增强策略,我们通过对输入令牌进行两次随机掩码来生成对比输入对。随后,采用权重共享的编码器与两个结构相同的解码器执行掩码令牌重建任务。此外,我们提出:对于被两个掩码同时遮蔽的输入令牌,其重建特征应尽可能相似。这自然地在基于生成式MAE的预训练范式中建立了显式对比约束,从而形成我们提出的方法——Point-CMAE。因此,相较于原始MAE方法,Point-CMAE能有效提升表征质量与迁移性能。在分类、部件分割和小样本学习等多种下游任务上的实验评估表明,在标准ViT架构与单模态设置下,本框架能够超越现有先进技术。源代码与训练模型发布于:https://github.com/Amazingren/Point-CMAE。

0
下载
关闭预览

相关内容

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
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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26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
0+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
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
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
18+阅读 · 2019年3月28日
A Comprehensive Survey on Graph Neural Networks
Arxiv
21+阅读 · 2019年1月3日
Learning Embedding Adaptation for Few-Shot Learning
Arxiv
17+阅读 · 2018年12月10日
VIP会员
最新内容
人工智能赋能无人机:俄乌战争(万字长文)
专知会员服务
5+阅读 · 4月23日
国外海军作战管理系统与作战训练系统
专知会员服务
2+阅读 · 4月23日
美军条令《海军陆战队规划流程(2026版)》
专知会员服务
10+阅读 · 4月23日
《压缩式分布式交互仿真标准》120页
专知会员服务
4+阅读 · 4月23日
《电子战数据交换模型研究报告》
专知会员服务
6+阅读 · 4月23日
《低数据领域军事目标检测模型研究》
专知会员服务
6+阅读 · 4月23日
【CMU博士论文】物理世界的视觉感知与深度理解
专知会员服务
10+阅读 · 4月22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
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
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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26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
0+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
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
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