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樊耿鑫1,韩慧妍2,况立群1,晋紫阳1,赵华峰1
摘要: 在机器人环境感知任务中,单视角点云因传感器视角受限导致几何信息严重缺失,基于计算机辅助设计(CAD)模型替换的点云重建方法通过检索相似模型并实施变形,可有效规避直接从点云中重建的结构失控风险。无监督三维形状检索与变形算法(U-RED)在保持重建结果可编辑性的同时实现拓扑一致的CAD模型替换,但面对复杂拓扑结构物体时仍存在点云旋转平移不变性表征不足、同源部件间的几何相似性导致近邻部件区分困难、注意力权重分散与梯度消失及爆炸引起的参数更新失效问题。针对上述挑战,本文基于U-RED模型,提出基于部件级特征增强的VU-RED-F算法。构建向量神经元编码器(VNE),提升特征提取模块在点云旋转平移不变性表征的鲁棒性。引入可学习的仿射变换残差重构特征映射过程,自适应调整特征分布增强网络对部件间局部几何结构的判别能力。融合软阈值门控与残差校正,约束注意力分布稀疏性的同时增强梯度传播稳定性,提升网络收敛效率,降低检索变形过程中的损失。在PartNet和ComplementMe合成数据集以及Scan2CAD真实扫描数据集上的实验结果表明,VU-RED-F算法的倒角距离(cd)损失比U-RED分别降低17.1%、16.5%和16.4%,提高了CAD模型的局部几何细节保真度。
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