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POINTNET:利用深度学习对点云进行3D分类和语义分割

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Mezereon
发布2023-05-10 08:53:54
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发布2023-05-10 08:53:54
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POINTNET:利用深度学习对点云进行3D分类和语义分割

参考自,PointNet: Deep Learning on Point Sets for 3D Classification and Segmentation 代码仓库地址为:https://github.com/charlesq34/pointnet/

介绍

这次介绍的是一个比较基础的工作,针对空间点云,进行分类或者语义分割的框架,现在通常也被用作对RGB-D图像进行特征提取的部分。

该工作的目的就是,输入点云信息,得到每一个点的语义,或者是得到整个点云代表的物体信息。

PointNet Application

如上图所示,该工作可以对点云数据进行分类,语义分割,部分分割等。

具体细节

首先,我们假设点云为一系列点的集合,记为

每一个点,都有坐标

,以及代表色彩的通道值,如果是rgb,那就是3个通道的值

这里直接给出整个PointNet的结构图

overview

我们首先来看蓝色背景的部分,代表一个分类网络,输入是一个

的点云信息,其中

是点的数目,

代表着空间坐标的维度

最终输出一个

维的分数,代表对

个物体的分类置信度。

我们来仔细看一下处理的过程:

1. Input Transform

这一部分由一个T-Net和矩阵乘法构成,最终输出的形状还是

通过分析其代码,可以知道,该T-Net由3个卷积层,1个最大池化层以及2个线性层组合而成

最终输出一个

的变换矩阵,然后右乘上输入(输入的形状是

)得到

的输出

直觉上看,就是用一个小的网络学习一个线性变换,对输入的点云做处理

2. MLP

代码中使用的是两个卷积层:

  • 先用一个

的卷积,输出通道数为

  • 然后是一个

的卷积,输出通道也是

所以最终的输出是

的形状

3. Feature Transform

和先前一样,用T-Net输出一个

的线性变换矩阵右乘上去

4. MLP

用三个

的卷积,将通道数直接提升到了

,输出的形状也就是

本质上和线性层是一样的

5. MaxPool

过一个MaxPool,kernel大小设置成

,直接得到一个

维的特征向量

6. MLP

最后直接用三个线性层,将输出转换成

维的分类置信度

语义分割的细节

这里合并了两个特征,形状分别是

长度的特征向量复制

次,接在

维的向量后面,便得到

的输出

过一系列MLP,最终输出

形状的矩阵,

代表语义分割的类别

实验分析

物体分类

首先是在ModelNet40数据集上分类的准确率

cls

基本上在3D输入上达到了SOTA的性能,整体正确率为89.2%。

语义分割

seg

可以看到,比起3D全卷积的baseline,mIoU也是达到SOTA的性能

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原始发表:2023-05-08,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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  • POINTNET:利用深度学习对点云进行3D分类和语义分割
    • 介绍
      • 具体细节
        • 语义分割的细节
          • 实验分析
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