Sparse Voxel DAGs

本文介绍了Siggraph2013上的一项新技术——高分辨率稀疏体素有向无环图(SVD)。该技术是对SVO算法的一种改进,通过减少共享节点的冗余存储并利用DAG结构直接连接节点,从而实现更高效的存储和更快的模型遍历速度。

Siggraph 2013上面的一篇新文:High Resolution Sparse Voxel DAGs,主要介绍了一种基于图的稀疏体素空间存储结构。

其主要是对SVO做了进一步的改进,减少里边的共享结点的冗余存储,将其用directed acyclic graph(DAG)直接连接,如下图所示:


其创建方法也是基于SVO来进行自底向上的逐层合并(自顶向下效率较低),其中有用到一些parallel sorting等优化手段来加速操作。

使用SVD存储的体素结构可以比SVO节省较多的空间,这样一来就可以在相同的存储空间上面使用更细精度的体素细节来表述模型;同时,基于SVD的体素结构遍历并没有相对于SVO有过多性能下降,部分场合会有提升(作者用Ray tracing来进行了验证)。不过感觉其还是有些应用限制:

  1. SVD的创建需要对SVO中的结点进行merge操作,这样一来,一些结点包含信息较多的SVO进行SVD结点合并的效率可能并不会十分理想;
  2. SVD算法以SVO为基础,并且需要相对明确的结构信息,如此,一些具体应用场合下的SVO算法并不太适宜生成SVD(比如前面博文中提到的存储于3D Texture中的SVO,这里的生成效率应该会是蛮大的问题);
这些只是自己的想法,具体的情况还是需要一些实践来进行更多的验证。

### 使用稀疏点体素卷积的高效3D架构搜索方法 #### 方法概述 稀疏点体素卷积(Sparse Point-Voxel Convolution, SPVConv)是一种高效的3D模块,旨在解决传统稀疏卷积无法维持高分辨率表示以及点体素卷积难以扩展至大规模3D场景的问题[^1]。通过结合SPVConv与自动化神经架构搜索(Neural Architecture Search, NAS),可以构建出既轻量又高性能的3D模型。 #### 自动化神经架构搜索流程 3D-NAS 是一种专门针对3D场景理解任务设计的模型搜索框架。它利用进化算法(Evolutionary Algorithm)来自动发现最优网络结构[^2]。具体而言,整个过程如下: - **初始化种群**:从随机生成的一组候选网络开始。 - **评估与选择**:在每次迭代中,对当前种群内的所有候选网络进行性能评估,并挑选出表现最好的前\( k \)个模型作为父代个体。 - **繁殖下一代**: - 对于突变操作,从顶级候选人中随机选取一个样本,并按照预定概率修改其某些结构参数(如通道数、网络深度等)[^3]。 - 而交叉操作则是从前\( k \)名候选人里选出两份蓝图,再将其特征随机组合成一个新的设计方案。 - **资源约束验证**:确保新生后代皆符合设定好的预算条件;若有违反,则重新取样直至合格为止。 最终,在经历若干轮次演化之后,会从最后一轮剩余成员当中甄选最佳方案作为目标输出。 #### 实验环境配置 为了便于实际应用开发测试工作开展起来更加顺利便捷一些列准备工作必不可少其中包括但不限于安装必要的依赖库准备相应的硬件设施等等下面给出一段简单的Python脚本示范如何加载预训练权重完成基本预测任务: ```python import torch from spvnas.models.spvcnn import SPVCNN device = 'cuda' if torch.cuda.is_available() else 'cpu' model = SPVCNN(num_classes=20).to(device) checkpoint = torch.load('path_to_checkpoint.pth', map_location=device) model.load_state_dict(checkpoint['state_dict']) model.eval() # Example input data preparation omitted here. with torch.no_grad(): outputs = model(inputs.to(device)) ``` 此外还提供了多个公开可用的数据集支持比如SemanticKITTI可用于进一步训练或微调现有模型实例提升特定应用场景下的效果表现[^4]. ---
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