PointNet sem_seg代码笔记

g_class2color = {'ceiling':    [0,255,0],   
                 'floor':    [0,0,255],                   
                 'wall':    [0,255,255],                
                 'beam':        [255,255,0],         
                 'column':      [255,0,255],        
                 'window':      [100,100,255], 
                 'door':        [200,200,100],    

PointNet2 是一种广泛应用于点云处理的深度学习架构,其语义分割实现通常基于分层特征提取机制,以处理不规则点云数据。`pointnet2_sem_seg_msg` 是 PointNet2 官方实现中的一个模块或配置文件,主要用于语义分割任务,特别是在处理大规模点云时,通过多尺度分组(Multi-Scale Grouping, MSG)策略来增强局部特征提取能力。 在 `pointnet2_sem_seg_msg` 的实现中,模型通常采用编码器-解码器结构。编码器部分使用多个 PointNet++ 层,其中每个层包含采样、分组和 PointNet 模块,用于提取不同尺度的局部特征。MSG 策略在分组阶段引入多个半径和邻居点数的组合,从而在不同尺度上捕捉局部几何结构。例如,某一层可能使用半径为 0.1 和 0.5 的球形邻域分别进行分组,然后将这些特征进行拼接和变换,形成更具判别能力的特征表示。 在解码器部分,特征从最底层的点逐步上采样到原始点云分辨率。这一过程通常依赖于插值层,通过最近邻搜索将低分辨率点的特征传播到高分辨率点上。最终,每个点的特征被送入全连接层,输出每个点的语义类别预测。 以下是一个简化的 `pointnet2_sem_seg_msg` 模块的伪代码示例: ```python class PointNet2SemSegMSG(nn.Module): def __init__(self, num_classes): super(PointNet2SemSegMSG, self).__init__() self.sa1_module = PointNetSetAbstractionMSG(npoint=512, radius_list=[0.1, 0.2, 0.4], nsample_list=[16, 32, 64], in_channel=3, mlp_list=[[32,32,64], [64,64,128], [64,96,128]]) self.sa2_module = PointNetSetAbstractionMSG(npoint=128, radius_list=[0.2, 0.4, 0.8], nsample_list=[16, 32, 64], in_channel=3+64+128+128, mlp_list=[[64,64,128], [128,128,256], [128,128,256]]) self.fp2_module = PointNetFeaturePropagation(in_channel=256+256+128, mlp=[256, 128]) self.fp1_module = PointNetFeaturePropagation(in_channel=128+64+64, mlp=[128, 64]) self.conv = nn.Conv1d(64, num_classes, kernel_size=1) def forward(self, xyz, points): l1_xyz, l1_points = self.sa1_module(xyz, points) l2_xyz, l2_points = self.sa2_module(l1_xyz, l1_points) l3_xyz, l3_points = self.sa3_module(l2_xyz, l2_points) l2_points = self.fp2_module(l2_xyz, l3_xyz, l2_points, l3_points) l1_points = self.fp1_module(l1_xyz, l2_xyz, l1_points, l2_points) pred = self.conv(l1_points) return pred ``` 该模型的训练通常使用交叉熵损失函数,并结合点云数据增强策略,如随机点删除、点扰动等,以提升模型的泛化能力。此外,PointNet2 的语义分割实现还支持批量推理和实时处理,适用于大规模点云数据集如 Semantic3D、ScanNet 等。 ### 数据预处理 在使用 `pointnet2_sem_seg_msg` 之前,通常需要对点云数据进行标准化处理。标准化包括将点云中心化到原点、归一化坐标范围以及对类别标签进行编码。例如,ScanNet 数据集的每个点包含 x, y, z, r, g, b 信息,标签则以整数形式表示不同的语义类别(如地板、墙、家具等)。 ### 训练与评估 在训练过程中,通常采用 Adam 优化器,初始学习率设置为 0.001,并结合学习率衰减策略。评估指标包括总体准确率(OA)、平均交并比(mIoU)以及类别平均准确率(mAcc)。为了可视化训练过程,可以使用 TensorBoard 记录损失曲线和评估指标变化。
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