LiDar点云指导下特征分布趋同与语义关联的3D目标检测

作     者：郑锦 蒋博韬 彭微 王森 ZHENG Jin;JIANG Bo-tao;PENG Wei;WANG Sen

作者机构：北京航空航天大学计算机学院北京100191 虚拟现实技术与系统全国重点实验室北京100191 

出 版 物：《电子学报》 (Acta Electronica Sinica)

年 卷 期：2024年第52卷第5期

页      面：1700-1715页

核心收录：

学科分类：1305[艺术学-设计学（可授艺术学、工学学位）] 0810[工学-信息与通信工程] 13[艺术学] 08[工学] 081104[工学-模式识别与智能系统] 0804[工学-仪器科学与技术] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金(No.61876014) 

主　　题：3D目标检测 伪点云 语义关联 分布趋同 注意力感知 

摘      要：针对现有基于伪点云的3D目标检测算法精度远低于基于真实激光雷达(Light Detection and ranging,LiDar)点云的3D目标检测,本文研究伪点云重构,并提出适合伪点云的3D目标检测网络.考虑到由图像深度转换得到的伪点云稠密且随深度增大逐渐稀疏,本文提出深度相关伪点云稀疏化方法,在减少后续计算量的同时保留中远距离更多的有效伪点云,实现伪点云重构.本文提出LiDar点云指导下特征分布趋同与语义关联的3D目标检测网络,在网络训练时引入LiDar点云分支来指导伪点云目标特征的生成,使生成的伪点云特征分布趋同于LiDar点云特征分布,从而降低数据源不一致造成的检测性能损失;针对RPN(Region Proposal Network)网络获取的3D候选框内的伪点云间语义关联不足的问题,设计注意力感知模块,在伪点云特征表示中通过注意力机制嵌入点间的语义关联关系,提升3D目标检测精度.在KITTI 3D目标检测数据集上的实验结果表明:现有的3D目标检测网络采用重构后的伪点云,检测精度提升了2.61%;提出的特征分布趋同与语义关联的3D目标检测网络,将基于伪点云的3D目标检测精度再提升0.57%,相比其他优秀的3D目标检测方法在检测精度上也有提升.