34、激光雷达数据的对抗攻击研究

激光雷达数据的对抗攻击研究

1. 编码方案

在对激光雷达数据进行对抗攻击时，对被攻击的 3D 点的选择以及对抗攻击所选择的变换进行编码存在多种自由度。这里提出了两种编码方案。

1.1 任意 3D 点的操作

这种编码方式是对搜索空间的直接编码。它将固定数量的 3D 点作为激光雷达扫描的子集进行选择，并对该子集中每个点在各个轴上的变换分别进行编码。
- 编码结构 ：基因型包含 m 个用于通过 ID 选择 3D 点的字段，以及 m×3 个字段，每个字段包含一个为所选点的变换向量。
- 初始化 ：在优化循环开始前初始化进化算法（EA）时，通过随机设置基因型实例来生成初始种群。ID 字段使用 3D 点云中所有 n 个点的均匀分布进行随机初始化，变换向量也基于均匀分布随机初始化，但范围是激光雷达传感器捕获空间的最大边界。
- 裁剪操作 ：为防止变换后的点超出传感器捕获空间，实施裁剪操作。先检查 (x, y) 坐标，将其设置到可见区域边界；再将点裁剪到激光雷达传感器的垂直感知区域。
- 搜索空间分析 ：这种编码从原始扫描的 n 个 3D 点中选择 m 个点，可能的组合数为 (n^m)。例如，当 (n = 150000)，(m = 60) 时，约有 (3.676847×10^{310}) 种可能性，搜索空间巨大。

1.2 长方体区域内 3D 点的操作

选择单个点会导致巨大的搜索空间，作为第二种替代方案，通过长方体的位置来选择点。
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