【DETR用于3D目标检测】3DETR: An End-to-End Transformer Model for 3D Object Detection

3DETR是一种基于Transformer的3D目标检测模型,使用非参数查询和傅里叶位置嵌入。在ScanNetV2上相比VoteNet提升9.5%,并适用于其他三维任务。模型接收点云输入,通过编码器和解码器预测3D边界框,采用集合匹配和损失函数进行训练优化。

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论文简介:

本文提出了基于端到端的 3D 目标检测模型,并提出了具有非参数查询和傅里叶位置嵌入的 Transformer。通过大量的实验发现,3DETR 在具有挑战性的 ScanNetV2 数据集上比 VoteNet 基线高出9.5%。此外,本文还展示了 3DETR 适用于检测之外的三维任务,并可以作为未来研究的构建块。

在这里插入图片描述
其中 3DETR 是一种端到端可训练的 Transformer,它以一组三维点(点云)作为输入,并输出一组三维边界框。编码器使用多层自注意产生一组点特征。点特征和一组“查询”嵌入被输入到产生一组边界框的解码器中。然后将预测的盒子与地面真实值相匹配,并优化一个集合损失。

注意该模型不使用颜色信息,斌且随机抽样一组嵌入的“查询”点,这些点然后被解码器转换为边界框预测。

具体实现:

基本框架

3DETR 以一个三维点云作为输入,并以三维边界框的形式预测物体的位置。点云是

### DETR 模型概述 DETR (Detection Transformer) 是一种基于变压器架构的目标检测方法,它通过将目标检测视为集合预测问题来简化传统的两阶段管道[^3]。该模型的核心思想在于使用编码器-解码器结构,其中自注意力机制能够显式建模序列中所有成对交互关系,这使得其特别适合处理诸如消除重复预测之类的集合预测约束。 #### 编码器-解码器架构 DETR 使用了一种基于变压器的编码器-解码器架构。输入图像被划分为固定数量的 patches,并传递到 CNN 提取特征图。随后,这些特征图被展平并送入变压器编码器部分进行全局上下文建模。接着,在解码器端引入一组可学习的位置嵌入(称为查询),用于表示潜在的对象位置和属性。最终,解码器输出一系列边界框坐标以及对应的类别标签。 以下是实现 DETR 的基本代码框架: ```python import torch from torchvision.models.detection import detr_resnet50 # 加载预训练的 DETR 模型 model = detr_resnet50(pretrained=True) # 设置为评估模式 model.eval() # 输入张量形状 (batch_size, channels, height, width) input_tensor = torch.rand(1, 3, 800, 800) # 进行推理 outputs = model(input_tensor) print(outputs) ``` 此代码片段展示了如何加载一个预先训练好的 DETR 模型,并对其进行简单的前向传播操作以获取预测结果。 #### 训练流程优化 为了进一步提升性能,研究者们还提出了一些改进措施。例如,在小样本场景下,可以通过迁移学习技术增强泛化能力;或者设计专门针对稀有类别的损失函数来缓解数据不平衡现象[^4]。 ### 应用实例:全景分割 除了常规的目标检测任务外,DETR 同样可以扩展至更复杂的视觉理解领域——比如全景分割。具体而言,只需稍作调整即可让同一套网络同时完成语义分割与实例分割两项子任务。下面给出一段展示如何利用官方 Colab 笔记本运行 DEMO 的链接说明[^1]: [Panoptic Colab Notebook](https://github.com/facebookresearch/detr/blob/main/notebooks/panoptic.ipynb).
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