PointViG: A Lightweight GNN-based Model for Efficient Point Cloud Analysis

要約

点群解析の分野では、複雑な 3D データセットの管理におけるグラフ ニューラル ネットワーク (GNN) の優れた機能にも関わらず、既存のアプローチは、膨大なシナリオでの高い計算コストやスケーラビリティの問題などの課題に直面しています。
これらの制限により、特にリソースに制約のある環境では、GNN の実際の展開が制限されます。
これらの問題に対処するために、この研究では、点群解析の効率的なフレームワークである Point<\b> Vi<\b>sion G<\b>NN (PointViG) を紹介します。
PointViG には、局所的な特徴を効率的に集約し、過度の平滑化を軽減する軽量のグラフ畳み込みモジュールが組み込まれています。
大規模な点群シーンの場合、意味相関に基づいて拡張近傍内の疎な隣接ノードを検索する適応拡張グラフ畳み込み手法を提案します。これにより、受容野が拡大され、計算効率が確保されます。
実験では、PointViG がパフォーマンスと複雑さのバランスをとりながら、最先端のモデルに匹敵するパフォーマンスを達成することを実証しています。
ModelNet40 分類タスクでは、PointViG は 150 万のパラメーターで 94.3% の精度を達成しました。
S3DIS セグメンテーション タスクでは、530 万のパラメーターで 71.7% の mIoU を達成しました。
これらの結果は、点群解析における PointViG の可能性と効率性を強調しています。

要約(オリジナル)

In the domain of point cloud analysis, despite the significant capabilities of Graph Neural Networks (GNNs) in managing complex 3D datasets, existing approaches encounter challenges like high computational costs and scalability issues with extensive scenarios. These limitations restrict the practical deployment of GNNs, notably in resource-constrained environments. To address these issues, this study introduce Point<\b> Vi<\b>sion G<\b>NN (PointViG), an efficient framework for point cloud analysis. PointViG incorporates a lightweight graph convolutional module to efficiently aggregate local features and mitigate over-smoothing. For large-scale point cloud scenes, we propose an adaptive dilated graph convolution technique that searches for sparse neighboring nodes within a dilated neighborhood based on semantic correlation, thereby expanding the receptive field and ensuring computational efficiency. Experiments demonstrate that PointViG achieves performance comparable to state-of-the-art models while balancing performance and complexity. On the ModelNet40 classification task, PointViG achieved 94.3% accuracy with 1.5M parameters. For the S3DIS segmentation task, it achieved an mIoU of 71.7% with 5.3M parameters. These results underscore the potential and efficiency of PointViG in point cloud analysis.

arxiv情報

著者 Qiang Zheng,Yafei Qi,Chen Wang,Chao Zhang,Jian Sun
発行日 2024-09-16 15:28:31+00:00
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