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基于深度学习的点云处理方法研究

基于深度学习的点云处理方法研究

作者：许嘉麟宁波大学

学位级别：硕士

点云作为三维空间中的点集,是空间坐标系下表达目标空间分布的海量点集合,已成为三维物体最重要的表示方法之一,在自主驾驶、机器人等工业领域有着广泛应用。卷积神经网络是一种强大的深度学习方法,已成功用于解决各种计算机视觉问题如... 详细信息

点云作为三维空间中的点集,是空间坐标系下表达目标空间分布的海量点集合,已成为三维物体最重要的表示方法之一,在自主驾驶、机器人等工业领域有着广泛应用。卷积神经网络是一种强大的深度学习方法,已成功用于解决各种计算机视觉问题如图像识别、图像分割等任务。卷积神经网络主要应用于结构化的数据,而点云是非结构化的,因此给在三维点云数据上应用卷积技术带来了许多挑战。点云的识别、分割及检测已成为计算机图形学和计算机视觉与模式识别领域的研究热点。不同于图像上的卷积操作,点云处理需要提取旋转不变和置换不变的点云特征。现有的基于卷积的方法例如Point CNN通常采用监督学习的方式来提取旋转不变及置换不变的特征,这会产生额外的计算量。Point Net等方法使用最大池化算子获取置换不变特征,但这会忽略点云的局部信息。本文将卷积神经网络应用于点云数据,展开了对点云处理的研究。主要工作如下所示:(1)针对点云旋转不变和置换不变问题,本文提出了一种基于亲疏度矩阵的点云置换不变特征提取方法(M-Conv)。在该方法中,点云空间坐标被映射到曲率特征空间以提取旋转不变的特征。K邻域的点集合被用于构建基于欧式内积的亲疏度矩阵来反映点与点之间的亲疏关系。亲疏度矩阵特征值排序后所对应特征向量组成变换矩阵,并对点云特征进行变换从而实现置换不变性,因此该方法可以实现置换不变的点云特征卷积操作。不同于以往监督学习的方法,该方法通过代数计算的方式获取变换矩阵,FLOPs(floating point operations,浮点运算次数)仅为36.6M,大大降低了模型的训练复杂度从而提升训练效率。基准数据集上的实验结果表明该方法能提取有效的点云特征,达到更高的准确率。在Model Net40数据集上进行分类任务,总体准确率和类别平均准确率分别可以达到92.28%和88.80%,超过Point CNN、Point Net等卷积方法。图像数据集和点云零部件分割数据集上的实验结果同样证明了该方法的有效性及稳定性。(2)基于M-Conv模型,本文将注意力机制引入模型以提升其性能,包括通道注意力机制和自注意力机制。首先基于原始通道注意力模块,设置两类新的通道注意力模块:局部通道注意力模块(LCA Block)和全局通道注意力模块(GCA Block),并分别用于M-Conv模型的局部区域和全局区域从而对局部特征和全局特征进行通道注意力分配。其次将自注意力机制引入M-Conv模型,自注意力机制在特征提取的同时会学习注意力权重并分配给特征。最后将两种注意力机制结合并应用到M-Conv模型中去。该方法将6层模型减少为5层从而减少了参数数量,前4层M-Conv模型后面使用LCA Block以对局部特征分配通道注意力权重,第5层使用基于自注意力的M-Conv模型。基准数据集上的实验结果表明上述方法是有效的,结合两种注意力的M-Conv模型在总体准确率和类别平均准确率上分别达到92.48%和89.24%,相比于M-Conv模型分别提高了0.2%和0.4%,且超过其他基于卷积的方法例如Point CNN等。FLOPs和参数数量分别为12.8M和2.09M,远低于M-Conv模型的36.6M和5.23M,大大降低训练复杂度。本文构建了一个用于解决点云旋转不变及置换不变的卷积网络模型M-Conv,该方法采用代数计算的方式获取变换矩阵,大大降低了训练复杂度。结合两种注意力机制的M-Conv模型在总体准确率和类别平均准确率上明显提高,超过当前传统的方法。未来我们会对模型进行优化如使用测地线距离代替欧式距离来计算点与点之间的距离,从而达到更高的分类及分割准确率,并将其应用到三维对象检测、三维场景分割等任务。

关键词：三维点云深度学习注意力机制置换不变卷积神经网络

蜡样芽孢杆菌NJSZ-13菌株防治松材线虫病研究

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南京林业大学学报（自然科学版） 2021年第3期45卷 152-158页

作者：尹艳楠谈家金李梦伟许嘉麟郝德君南京林业大学林学院南方现代林业协同创新中心江苏南京210037

【目的】松材线虫病是一种由松材线虫对赤松、马尾松、黑松等易感树种寄生取食继而引起树种死亡的病害,其发病速度快、易传播,传统的物理、化学防治成本高,且化学防治对环境易造成不可逆的污染,目前还没有较好的防治方法。为寻找安全有... 详细信息

【目的】松材线虫病是一种由松材线虫对赤松、马尾松、黑松等易感树种寄生取食继而引起树种死亡的病害,其发病速度快、易传播,传统的物理、化学防治成本高,且化学防治对环境易造成不可逆的污染,目前还没有较好的防治方法。为寻找安全有效的生物防治方法,笔者探究蜡样芽孢杆菌在温室下对马尾松盆栽苗松材线虫病的防治效果。【方法】采用人工皮接法将2000、4000和6000条松材线虫AMA3虫株分别接种到2年生马尾松幼苗上,测定发生松材线虫病症状的临界值;蜡样芽孢杆菌NJSZ-13菌株是从南京湿地松上分离出的具有杀线虫作用的松树内生细菌,在接种松材线虫AMA3虫株的前7天、当天和接种后第7天用灌根法灌入蜡样芽孢杆菌NJSZ-13菌株菌粉水悬液,并设置对照试验:将发酵液、菌悬液和发酵滤液稀释10倍后,各取20 mL灌注到2年生马尾松根部,其中发酵液和菌悬液的菌体浓度为4×10^(8) cfu/mL,以无菌水和培养基处理为对照,比较蜡样芽孢杆菌不同发酵产物对松材线虫病的防治效果;以灌根法分别施入20 mL菌体浓度为4×10^(8)、4×10^(7)、2×10^(7) cfu/mL的蜡样芽孢杆菌NJSZ-13菌株菌粉水悬液;将蜡样芽孢杆菌以菌粉水悬液灌根法和菌粉涂抹法两种方式处理2年生马尾松幼苗。从施菌浓度、施菌方法和施菌时间等3个方面对经过低温喷雾干燥制备的蜡样芽孢杆菌菌粉进行防治松材线虫病试验,观察各处理下马尾松的发病情况。【结果】2年生马尾松接种松材线虫AMA3虫株后发病的临界值为4000条。采用灌根法施入蜡样芽孢杆菌NJSZ-13菌株的发酵液和无菌发酵滤液后不能对松材线虫病起到预防作用,施蜡样芽孢杆菌菌悬液对松材线虫病有一定的预防效果(33%)。蜡样芽孢杆菌对马尾松松材线虫病的预防效果要大于治疗效果,健康马尾松在接种线虫之前以灌根法施入蜡样芽孢杆菌的预防效果会更好。将蜡样芽孢杆菌菌粉直接涂抹松枝,与菌粉水悬液灌根的方法相比,两者对松材线虫病的防治效果相当。同一菌体浓度下蜡样芽孢杆菌菌粉水悬液和发酵菌悬液对松材线虫病的预防效果相当;施用蜡样芽孢杆菌菌粉水悬液对松材线虫病的防治效果随菌体浓度的增加有所提高,当菌体浓度达到一定值以后,增加浓度也不会提高防治效果。【结论】在蜡样芽孢杆菌NJSZ-13菌株防治2年生马尾松幼苗松材线虫病前,先筛选2年生马尾松接种松材线虫的临界值,能有效避免因接种松材线虫浓度过大而使真实防治效果降低的缺点。蜡样芽孢杆菌NJSZ-13菌株菌悬液和经低温喷雾干燥制得的菌粉对松材线虫病均有一定的预防效果,在马尾松未感染松材线虫的健康状态施用蜡样芽孢杆菌NJSZ-13菌株效果更好,通过菌粉涂抹法处理松枝可以对松材线虫病产生预防效果。

关键词：松材线虫蜡样芽孢杆菌菌悬液马尾松松材线虫病喷雾干燥防治效果

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鸡足山的高僧大德

佛教文化 2009年第6期 40-50页

作者：许嘉麟

在中国西南地区，鸡足山的存在由来已久。公元五世纪前后，山上就有僧人结庐为庵，这里成为南传、藏传、汉传佛教的圣地，也成为好大一批名人贤士的登临之地。这里与中原的千里偏远和绝好的清幽雅致营造了一处绝妙的文化交融圣地，是承... 详细信息

在中国西南地区，鸡足山的存在由来已久。公元五世纪前后，山上就有僧人结庐为庵，这里成为南传、藏传、汉传佛教的圣地，也成为好大一批名人贤士的登临之地。这里与中原的千里偏远和绝好的清幽雅致营造了一处绝妙的文化交融圣地，是承载登临而来的厚重的佛教、道教、人文文化的地方，也是激荡碰撞、交汇发展并传扬它们的中心之一。

关键词：鸡足山高僧中国西南地区汉传佛教文化交融人文文化圣地僧人

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到白族太和村

阅读与写作 2001年第7期 42-43页

作者：许嘉麟云南宾川县三中高一113班

这个假期,我和爸爸到大理的太和村参观。太和村是白族居住的村落。走在青石板路上,看着飞角雕花的白族民居,我心中真是感受到了民间生活丰富、质朴的气息。淙淙的流水顺着青石板的边上一直淌下去,边上的青草、黄花也一直延伸下去。

关键词：白族太和少数民族

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基于亲疏度矩阵的点云置换不变特征提取方法

计算机工程 2022年第6期48卷 243-250页

作者：许嘉麟姚双张蕊华许浩沈洋宁波大学信息科学与工程学院浙江宁波325211 丽水学院工学院浙江丽水323000

点云识别与分割在应用过程中通常需要提取空间旋转不变和置换不变的点云特征,PointCNN采用监督学习的方式来提取,但会产生额外的计算量,PointNet使用最大池化算子提取置换不变特征,且容易忽略点云的局部信息,导致识别准确率下降。提出... 详细信息

点云识别与分割在应用过程中通常需要提取空间旋转不变和置换不变的点云特征,PointCNN采用监督学习的方式来提取,但会产生额外的计算量,PointNet使用最大池化算子提取置换不变特征,且容易忽略点云的局部信息,导致识别准确率下降。提出一种基于亲疏度矩阵的新方法,将点云空间坐标映射到曲率特征空间,提取空间旋转不变特征。通过K邻域内的点集合构建基于欧式内积的亲疏度矩阵,对亲疏度矩阵特征值进行排序,并将对应的特征向量组成变换矩阵,从而变换点云特征,进行置换不变的点云特征卷积操作。在ModelNet40数据集上的实验结果表明,该方法的总体准确率和类别平均准确率分别为92.28%和88.80%,超过PointCNN等基于卷积的方法。此外,该方法通过代数计算的方式获得变换矩阵,可以提高模型训练的效率,且浮点运算数仅为36.6×106frame/s,大幅降低了训练的复杂度。

关键词：点云三维物体旋转不变性置换不变性神经网络

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企业对员工绩效的排名仅能只有123？

贵州电力技术 2005年第5期8卷 56-57页

作者：许嘉麟安顺供电局561000

在社会竞争激烈的今天，市场环境的根本性变化必然会要求生存于其中的企业在经营思路上发生相应的变化。企业经营思路上发生变化，相应对于员工的绩效的排名又应该是怎样的呢?

关键词：企业绩效员工经营思路市场环境发生变化社会生存

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中性点接地方式的选择

贵州电力技术 2003年第9期6卷 47-48页

作者：许嘉麟安顺供电局561000

通过近两年的两网改造,电网在不断扩大的同时,也不断完善,网络结构也发生了很大的变化,电缆的使用迅猛增加,从而导致配电网的电容电流大幅度增涨,10、35、66kV等电压等级的电网中性点采用什么样的方式接地,对电网的发展是一个重要的技... 详细信息

通过近两年的两网改造,电网在不断扩大的同时,也不断完善,网络结构也发生了很大的变化,电缆的使用迅猛增加,从而导致配电网的电容电流大幅度增涨,10、35、66kV等电压等级的电网中性点采用什么样的方式接地,对电网的发展是一个重要的技术问题,有关方面都很重视,国内有一些不同的看法,本文根据电网的具体情况,对几种方式进行比较,以此抛砖引玉.

关键词：接地系统中性点接地方式消弧线圈接地电阻

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浅析配电网中性点经电阻接地

贵州电力技术 2004年第7期7卷 26-27页

作者：许嘉麟安顺供电局561000

近些年来，经济的迅速发展，促进电力事业的发展与革新，而经济越发展，物质文化程越高，对电力依赖和消费程度也越高，消费浪潮推动电力消费的增长，这样，原有城市配电网的电压就不经济，采用经济办法——充分利用原有设备升压改造，... 详细信息

近些年来，经济的迅速发展，促进电力事业的发展与革新，而经济越发展，物质文化程越高，对电力依赖和消费程度也越高，消费浪潮推动电力消费的增长，这样，原有城市配电网的电压就不经济，采用经济办法——充分利用原有设备升压改造，这也必然涉及中性点接地方式的选择，从中性点直接接地，

关键词：城市配电网阻尼元件中性点接地方式电阻接地

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试论电力企业的战略管理

贵州电力技术 2005年第12期8卷 56-58页

作者：许嘉麟安顺供电局 561000

随着电力体制改革的深化，建立开放竞争的电力市场已是大势所趋，电力企业建立迈向市场、面向市场的经营管理机制越来越显现其紧迫性和必要性。企业的今天必须考虑企业的明天，必须对企业的未来做全局性谋划，以指导企业的发展方向、发... 详细信息

随着电力体制改革的深化，建立开放竞争的电力市场已是大势所趋，电力企业建立迈向市场、面向市场的经营管理机制越来越显现其紧迫性和必要性。企业的今天必须考虑企业的明天，必须对企业的未来做全局性谋划，以指导企业的发展方向、发展道路和发展行为，要做到这一点，就必须依靠科学、规范、有序、深入的经营战略管理。本文拟对电力企业的战略管理进行探讨。

关键词：电力企业战略管理经营管理机制电力体制改革电力市场全局性