In this paper, we focus on Novel Class Discovery for Point Cloud Segmentation (3D-NCD), aiming to learn a model that can segment unlabeled (novel) 3D classes using only the supervision from labeled (base) 3D classes. The key to this task is to setup the exact correlations between the point representations and their base class labels, as well as the representation correlations between the points from base and novel classes. A coarse or statistical correlation learning may lead to the confusion in novel class inference. lf we impose a causal relationship as a strong correlated constraint upon the learning process, the essential point cloud representations that accurately correspond to the classes should be uncovered. To this end, we introduce a structural causal model (SCM) to re-formalize the 3D-NCD problem and propose a new method, i.e., Joint Learning of Causal Representation and Reasoning. Specifically, we first analyze hidden confounders in the base class representations and the causal relationships between the base and novel classes through SCM. We devise a causal representation prototype that eliminates confounders to capture the causal representations of base classes. A graph structure is then used to model the causal relationships between the base classes' causal representation prototypes and the novel class prototypes, enabling causal reasoning from base to novel classes. Extensive experiments and visualization results on 3D and 2D NCD semantic segmentation demonstrate the superiorities of our method.


翻译:本文聚焦于点云分割新类别发现(3D-NCD)任务,旨在利用已标注(基类)三维类别的监督信息,学习能够分割未标注(新类)三维类别的模型。该任务的关键在于建立点表示与其基类标签之间的精确关联,以及基类与新类点表示之间的关联关系。粗糙或统计层面的关联学习可能导致新类推断的混淆。若在学习过程中引入因果关系作为强关联约束,则能够揭示与类别精确对应的本质性点云表示。为此,我们引入结构因果模型(SCM)重新形式化3D-NCD问题,并提出一种新方法——因果表示与推理联合学习。具体而言,我们首先通过SCM分析基类表示中的隐藏混杂因子以及基类与新类间的因果关系。我们设计了能够消除混杂因子的因果表示原型,以捕获基类的因果表示。随后采用图结构建模基类因果表示原型与新类原型间的因果关系,实现从基类到新类的因果推理。在三维与二维NCD语义分割任务上的大量实验与可视化结果验证了本方法的优越性。

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
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
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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
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
21+阅读 · 2019年8月21日
Arxiv
21+阅读 · 2019年3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
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
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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
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