【论文阅读】【三维目标检测】BirdNet: a 3D Object Detection Framework from LiDAR Information

BirdNet: a 3D Object Detection Framework from LiDAR Information
西班牙马德里卡洛斯三世大学Intelligent Systems Laboratory (LSI) Research Group,发表在2018 ITSC上

BirdNet

本方法只使用激光雷达,但网络上的创新不多。

数据预处理

将点云栅格化,栅格化的结果包括三个通道:

  • cell内最高点的高度
  • cell内所有点intensity的平均值
  • cell内点的density

我认为本文的最大的创新点就在于此,本文为了提高方法对于不同线束激光雷达的普适性,对density这个通道做了normalization。

具体就是对density除以每个cell的density的最大值。这个最大值是该cell与sensor之间没有遮挡,而且阻挡全部扫过来的激光线计算的。使用该方法做density的归一化,可以改善density这个通道在不同线数激光雷达下剧烈变化的问题。

处理网络

就是使用FasterRCNN,无非是修改anchor,卷积层数和增加一个预测转角的head。预测的转角也是使用分类和回归并行的bin-loss模式。

后处理

值得注意的时候,这里FasterRCNN预测不是车辆的长和宽,而是与坐标轴相平行的车辆外接矩形的外接矩形。然后通过固定每个类别的w,计算每个box的l。这种处理方式,也仅仅是在本文内见过。

实验

与其他方法对比的结果并不好。

使用可视化验证了在多种线数的雷达下的检测效果,但并没有对比。

评价

总体来说,本文贡献有限,实验对比不充分。但思

### 3D点云目标检测方法概述 #### PointPillars算法 PointPillars 提出了点柱思想,采用一个新颖的编码器,利用点网络来学习点云在垂直点柱中的特征表示。此方法进一步采用2D 的卷积网络(任何标准的2D 卷积检测架构)进行点云特征提取,从而避免了计算量庞大的3D卷积运算。这种方法能够实现高效的实时处理,在单检测头配置下可达到105Hz的速度[^3]。 #### VoxelNet及其变体 VoxelNet 将三维点云切割成多个小块即体素,类似于将像素排列形成二维图像的方式构建三维结构。尽管VoxelNet 不是对体素直接执行卷积操作,而是采用了更复杂的机制来进行特征提取,但其核心理念仍然是基于体素化处理。这种技术使得模型能够在保持较高精度的同时有效地减少计算复杂度[^4]。 #### BirdNet框架 BirdNet 构建了一个从LiDAR信息出发的3D对象检测框架,专注于如何高效地处理来自激光雷达传感器的数据以完成精确的目标识别任务。虽然具体细节未在此提及,但从名称推测该框架可能特别关注鸟瞰视角下的场景理解与分析[^2]。 #### 多视图投影法 另一种常见的策略是多视角投影法,即将三维点云映射至若干个不同的二维平面上进而生成相应的图像表示形式。这样做的好处是可以充分利用成熟的2D视觉处理工具和技术栈,同时也简化了后续阶段的任务难度。 ```python import numpy as np def point_cloud_to_voxels(point_cloud, voxel_size=0.1): """Converts raw point cloud data into voxels.""" min_coords = np.min(point_cloud[:, :3], axis=0) max_coords = np.max(point_cloud[:, :3], axis=0) grid_shape = ((max_coords - min_coords) / voxel_size).astype(int) + 1 voxel_grid = np.zeros(grid_shape.tolist(), dtype=np.float32) indices = (point_cloud[:, :3] - min_coords) / voxel_size valid_indices = ~np.any(indices < 0 | (indices >= grid_shape), axis=-1) voxel_grid[tuple(indices.T.astype(int))] += point_cloud[valid_indices][:, 3] return voxel_grid ```
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