面向点云的表面表示

大多数先前工作通过坐标来表示点云的形状。然而，这不足以直接描述局部几何。本文中，我们提出\textbf{RepSurf}（代表性表面），一种用于\textbf{显式}刻画极局部结构的点云新颖表示。我们受计算机图形学中三角网格与伞形曲率的启发，探索了RepSurf的两种变体：三角RepSurf与伞形RepSurf。我们在表面重建后通过预定义几何先验计算RepSurf的表示。得益于其与不规则点的自由协作，RepSurf可作为即插即用模块用于大多数点云模型。基于PointNet++（SSG版本）的简单基线，伞形RepSurf在分类、分割与检测的各项基准上以性能与效率的大幅优势超越先前最优。在参数量增加约\textbf{0.008M}、\textbf{0.04G} FLOPs和\textbf{1.12ms}推理时间的情况下，我们的方法在ModelNet40上达到\textbf{94.7\%}（+0.5\%），在ScanObjectNN上达到\textbf{84.6\%}（+1.8\%）用于分类，而在S3DIS 6-fold上达到\textbf{74.3\%}（+0.8\%）mIoU，在ScanNet上达到\textbf{70.0\%}（+1.6\%）mIoU用于分割。对于检测，采用我们RepSurf的先前最优检测器在ScanNetV2上取得\textbf{71.2\%}（+2.1\%）mAP$\mathit{_{25}}$、\textbf{54.8\%}（+2.0\%）mAP$\mathit{_{50}}$，在SUN RGB-D上取得\textbf{64.9\%}（+1.9\%）mAP$\mathit{_{25}}$、\textbf{47.7\%}（+2.5\%）mAP$\mathit{_{50}}$。我们轻量的三角RepSurf在这些基准上同样表现优异。代码已公开于\url{https://github.com/hancyran/RepSurf}。